: Penentuan Aktivitas Enzim Amilase

Protein sebagai salah satu kelompok makromolekul adalah katalis yang sangat efektif untuk banyak reaksi kimia yang beragam karena kemampuan mereka untuk terikat secara spesifik pada banyak molekul. Dengan memanfaatkan gaya intermolekular, enzim membawa substrat pada orientasi optimal yang mana hal ini merupakan tahap stabilisasi keadaan transisi, yang merupakan bagian dengan tingkat energi yang paling tinggi dalam suatu reaksi kimia.

            Melalui stabilisasi keadaan transisi secara selektif, enzim menentukan satu dari beberapa reaksi kimia yang mungkin berlangsung.  Spesifisitas enzim berkaitan dengan interaksi yang tepat dari substrat dengan enzim, ini merupakan hasil dari struktur tiga dimensi dari protein enzim yang berbelit-belit.  Aktivitas katalitik enzim bergantung juga pada kehadiran molekul-molekul kecil yang disebut sebagai kofaktor.  Bila kofaktornya berupa molekul organik, maka secara khusus disebut sebagai koenzim.

            Dalam setiap reaksi kimia, terdapat tahapan-tahapan tertentu yang harus dilewati oleh suatu molekul hingga ia berubah menjadi produk.  Mulai dari tahap awal, di mana ia belum berubah, kemudian ada satu tahap di mana seluruh bagian atau fraksi molekul tersebut berada dalam keadaan energi paling tinggi dan tahap di mana zat awal telah berubah menjadi produk.

Suatu reaksi kimia, dimungkinkan untuk terjadi bila reaktannya mengandung energy dalam  yang mampu membawa semua fraksi molekul reaktan untuk mele

wati batasan energi sehingga semua bagian molekulnya bisa berada pada keadaan transisi.  Pada tahap ini, molekul mempunyai peluang yang sama apakah ia akan berubah menjadi produk atau kembali lagi membentuk reaktan.  Kecepatan reaksi tergantung pada banyaknya fraksi molekul yang berada pada keadaan transisi ini.  Semakin banyak, semakin cepat reaksi terjadi.  Untuk mencapai hal ini, dapat dilakukan antara lain dengan menaikkan temperatur reaksi sehingga energi kinetik molekul-molekul pereaksi meningkat dan semakin banyak yang dapat melewati batasan energi keadaan transisi.  Cara lain yaitu dengan menggunakan katalis yang akan menurunkan energi aktivasi sehingga semakin banyak molekul yang dapat mencapai keadaan transisi.

Enzim mempercepat reaksi dengan memfasilitasi pembentukan keadaan transisi, tanpa mengubah energi bebas reaksi, dan karenanya keadaan energi bebas produk dan substrat adalah sama.  Energi bebas untuk pencapaian keadaan transisi tidak ikut dihitung dalam penentuan energi bebas reaksi, karena energi bebas saat keadaan transisi atau energi aktivasi yang diperlukan, akan diperoleh kembali saat keadaan transisi berubah menjadi produk. Alhasil, energi bebas produk dan substrat atau reaktan adalah tetap, sedangkan laju reaksi dapat meningkat. Enzim mempercepat reaksi dengan mengurangi energi aktivasi.  Kombinasi enzim-substrat menghasilkan suatu jalur reaksi yang energi transisinya lebih rendah daripada yang dimiliki oleh reaksi yang tanpa dikatalisis.  Esensi dari katalisis adalah pengikatan yang khusus pada keadaan transisi. (Berg JM, dkk  . 2002).

            Konsentrasi substrat mempengaruhi dengan nyata kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim.  Pada konsentrasi substrat yang amat rendah, kecepatan maksimum amat rendah, tetapi, kecepatan ini akan meningkat dengan meningkatnya konsentrasi substrat.  Peningkatan laju reaksi akan semakin kecil seiring dengan terus bertambahnya konsentrasi substrat, hingga akhirnya akan dicapai suatu suatu titik batas, dan setelah titik ini dilampaui, kecepatan reaksi hanya akan meningkat sedemikian kecil dengan bertambahnya konsentrasi substrat.  Bagaimanapun tingginya konsentrasi substrat setelah titik ini dicapai, kecepatan reaksi akan mendekati tetapi tidak pernah mencapai garis maksimum.  Pada batas ini, yang disebut kecepatan maksimum (V_maks), enzim menjadi jenuh oleh substratnya, dan tidak dapat berfungsi lebih cepat.

            Pengaruh kejenuhan ini diperlihatkan oleh hampir semua enzim.  Selanjutnya, dari pengamatan akan hal ini, diperolehlah suatu teori umum mengenai kerja enzim, bahwa : enzim E pertama-tama bergabung dengan substratnya S dalam reaksi dapat balik, membentuk kompleks enzim-substrat ES.  Reaksi ini berlangsung relative cepat.  Kompleks ES lalu terurai dalam reaksi dapat balik kedua, yang lebih lambat, menghasilkan produk P, dan enzim bebas E.  Reaksi kedua merupakan tahap yang membatasi kecepatan.  Kecepatan reaksi katalitik menjadi maksimum jika semua enzim terdapat sebagai ES dan konsentrasi enzim bebas menjadi sangat kecil.  Keadaan ini tercapai pada konsentrasi substrat tinggi.  Jika konsentrasi S ditingkatkan maka, dapat dikatakan bahwa semua enzim bebas E berubah ke bentuk ES.  Pada reaksi yang kedua dalam siklus katalitik, kompleks ES terus-menerus, dan dengan cepat terurai menjadi P dan enzim bebas E.  Tetapi, bila konsentrasi substrat S cukup tinggi, enzim bebas E akan segera berikatan dengan molekul S yang lain.  Pada keadaan ini tercapai suatu keadaan kesetimbangan dengan enzim yang senantiasa jenuh oleh substratnya dan tercapai kecepatan maksimum.  Michaelis-Menten menurunkan suatu persamaan yang menghubungkan laju awal dengan konsentrasi substrat.

Dalam persamaan ini, v_o adalah kecepatan awal pada konsentrasi substrat [S], V_maks adalah kecepatan maksimum dan K_M adalah tetapan Michaelis-Menten enzim bagi substrat tertentu.  K_M bersifat khas bagi enzim tertentu, dengan substrat spesifik pada kondisi pH dan suhu tertentu. (Lehninger : 1982).

            Enzim amylase merupakan enzim yang menguraikan pati.  Enzim ini terdistribusi secara luas pada mikroba, tumbuhan dan hewan.  Mereka bertindak dengan menghidrolisis ikatan di antara unit-unit glukosa yang berikatan menghasilkan produk yang khas dengan enzim tertentu yang terlibat. (Prasanna, V.  Aiyer . 2005). 

Amilase merupakan enzim yang banyak dipelajari dan diaplikasikan pada berbagai keperluan industri bioteknologi.  Enzim ini diperjualbelikan sebanyak 25% dari total enzim yang lainnya.  Sumber enzim amylase didapatkan dari berbagai organisme termasuk tanaman, hewan dan mikroorganisme. 

Amilase mencerna karbohidrat (polisakarida) menjadi disakarida yang lebih sederhana, bahkan mengkonversi mereka menjadi monosakarida seperti glukosa.  Orang – orang yang tidak dapat mencerna lemak, seringkali mengkonsumsi gula dan karbohidrat untuk mengatasi kekurangan lemak dalam makanan mereka.  Amilase tidak hanya mencerna karbohidrat, tetapi juga mencerna sel darah putih yang mati (pus).  Amilase juga terlibat dalam reaksi antiinflamasi seperti yang disebabkan oleh pelepasan histamine dan zat-zat lain yang serupa.  Respon inflamasi biasanya terjadi pada organ yang berhubungan dengan lingkungan luar. (Anonim . 2012).

Terdapat beberapa macam enzim amilase.  Enzim α-amilase bertindak pada lokasi yang acak di sepanjang rantai polisakarida, memecah rantai panjang karbohidrat, terutama menghasilkan maltotriosa dan maltosa dari amilosa atau maltose.  Karena dia dapat bertindak di mana pun pada substrat, α-amilase cenderung bertindak lebih cepat dibanding β-amilase.  Pada manusia, baik saliva maupun amylase dari kelenjar pankreas adalah α-amilase.  Enzim ini bekerja optimal pada pH 6,7-7.  Selain α-amilase, ada juga β-amilase.  Enzim ini bekerja pada ujung non pereduksi.  Selama proses pematangan buah, enzim ini memecah pati menjadi  maltose, manghasilkan rasa manis pada buah yang matang.  Enzi mini bekerja pada pH optimum 4-5.   Jenis lainnya dari enzim amylase adalah γ-amilase.  Enzim amylase jenis ini, tidak seperti enzim amylase yang lain, memiliki pH optimum 3. (Anonim . 2010).

Adanya beberapa enzim yang dapat diujikan secara langsung karena diperlukan konsentrasi yang sangat rendah untuk mengkatalisis suatu bagian dari reaksi.  Oleh karena itu, adanya enzim dapat digambarkan dengan hilangnya substrat atau terbentuknya produk-produk reaksi.  Enzim diinkubasi dengan substrat pada kondisi yang sesuai, sehingga sampel akan terurai pada interval waktu tertentu dan kemudian dianalisis. (Maria Bintang . 2010).