Enzim catalase

THE NADPH BINDING SITE
ON BEEF LIVER CATALASE



PENDAHULUAN

Sejak awal abad ke-19 diduga akan adanya mekanisme katalisis pada makhluk hidup. Penemu hydrogen peroksida, H202 yaitu Thenart, pada tahun 1818 jauh sebelum Berzelius menulis tentang fenomena katalisis dalam kimia umum, melaporkan bahwa fibrin dan ekstrak berbagai jaringan seperti ginjal, paru-paru, limpa hati dan sebagainya, mempunyai sifat yang sama dengan logam seperti platina, emas dan perak, yaitu dapat melepaskan oksigen dari H202 . Dalam makalahnya yang muncul di majalah ilmiah yang diterbitkan oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis, ia membandingkan kedua fenomena ini, yang menurutnya didasari oleh mekanisme yang sama. Meskipun fenomena katalisis banyak dipelajari dan dikembangkan oleh Berzelius, pernyataan tentang peristiwa itu, utamanya yang berhubungan dengan makhluk hidup, untuk pertama kali secara terbuka dan gambling dilukiskan oleh Thenart ini. Ia menyatakan bahwa “ suatu organ, tanpa menyerap ataupun tanpa berikatan dengan suatu senyawa, dapat terus-menerus mengubah senyawa tersebut menjadi senyawa lain ”.
Bahwa daya rusak terhadap H202 ini diduga kuat disebabkan oleh enzim, dibuktikan oleh Jacobson pada tahun 1892. Loew menamai enzim itu pada tahun 1901 sebagai katalase, salah satu nama trivial enzim yang bertahan hingga kini. Dugaan kuat akan katalase sebagai suatu protein sudah diutarakan oleh Waeintig dan Gierisch pada tahun 1918, akan tetapi sesuai dengan tingkat pengetahuan saat itu dan semangat zaman, pendapat ini belum diterima secara luas. Kepastian akan hal itu lagi-lagi menunggu hasil kerja Sumner dan Dounce, yang untuk pertama kalinya berhasil mengkristalkan katalase dari hati sapi pada tahun 1937.




ENZIM KATALASE

1. TATANAMA

EC 1.11.1.6
Nama : Katalase
Nama lain : CAT
Caperase
Catalase-peroxidase
Equilase
Optidase
Nama sistematik : hydrogen-peroxide :
hydrogen peroxide oxidoreductase
Klasifikasi : oksidoreduktase (H2O2 acceptor)
Panjang residu : 506 residu

2. REAKSI

2H2O2 à 2H2O + O2

3. KOFAKTOR

a. NDP (Nadph Dihydro Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate )

b. Heme (Protoporphyrin Ix Containing Fe )

4. BERAT MOLEKUL

118054.25 gram/mol



STRUKTUR KATALASE









Struktur sekunder : 31% helical (22 helices; 161 residues)
16% beta sheet (19 strands; 82 residues)
PURIFIKASI ENZIM

Metoda yang baku untuk pemurnian katalase dikembangkan sebagian besar di laboratorium Von Euler terdiri dari tiga langkah:
1. Pengendapan fraksional dari bahan dasar (mentah)
2. Denaturasi lengkap dengan treatment campuran alkohol kloroform
3. Adsorbsi enzim pada kalsium phosphat atau aluminium hidroksida

KEBERADAAN ENZIM

Hewan menggunakan katalase di setiap organ, dimana konsentrasi terbesar terdapat pada hati. Katalase juga terdapat pada tumbuhan, tetapi tidak pada jamur, walaupun telah ditemukan beberapa jenis dapat menghasilkan enzim katalase pada pengaturan temperatur hangat dan pada pH yang rendah. Semua mikroorganisme aerobik diketahui tidak menggunakan enzim katalase. Tetapi katalase ditemukan pada beberapa jasad renik anaerobik seperti Methanosarcina bactery.

KINETIKA ENZIM



Victor Henri pada tahun 1903, memberikan kesimpulan, bahwa enzim bergabung dengan molekul substrat untuk membentuk suatu kompleks enzim substrat sebagai tahap yang harus dilalui dalam katalisis enzim. Pemikiran ini diperluas menjadi suatu teori umum kerja enzim, terutama oleh Leonor Michaelis dan Maud Menten pada tahun 1913. Mereka mengemukakan bahwa enzim E pertama-tama bergabung dengan substratnya S dalam reaksi dapat balik, membentuk kompleks enzim-substrat ES. Reaksi ini berlangsung relatif cepat
E + S Û E S
Kompleks ES lalu terurai dalam reaksi dapat balik kedua yang lebih lambat menghasilkan produk reaksi P dan enzim bebas E
E S Û P+E
Karena reaksi kedua merupakan tahap yang membatasi kecepatan, kecepatan keseluruhan reaksi enzimatik harus seimbang dengan konsentrasi komplek enzim-substrat ES. Pada setiap saat di dalam reaksi enzimatik, enzim terdapat dalam dua bentuk, bentuk bebas atau tak terikat dan bentuk yang sudah terikat ES. Kaecepatan reaksi katalitik ini jelaslah menjadi maksimum jika semua enzim terdapat sebagai kompleks ES dan konsentrasi enzim bebas E menjadi sangat kecil.









Michaelis dan Menten mendefinisikan suatu tetapan yang sekarang dinyatakan sebagai KM, yang bermanfaat dalam menyatakan hubungan yang tepat di antara konsentrasi substrat dan kecepatan reaksi enzimatik, dan dapat didefinisikan secara sederhana sebagai konsentrasi substrat tertentu pada saat enzim mencapai setengah kecepatan maksimumnya.


v0 =

dimana
v0 = kecepatan awal pada konsentrasi substrat [S]
Vmax = kecepatan maksimum
KM = Tetapan michaelis menten enzim bagi substrat tertentu
Enzim katalase dengan substrat H2O2 memiliki KM 25 mM


APLIKASI ENZIM

Hidrogen peroksida selain digunakan sebagai agen bleaching atau pemutih di industri kertas atau tekstil, juga digunakan untuk melindungi buah dan sayuran segar dari bakteri patogen seperti Salmonella atau E.coli, pasteurisasi produk susu, ataupun digunakan dalam sterilisasi karton pembungkus jus atau susu segar sehingga tak perlu pendinginan.
Sebenarnya, hidrogen peroksidase juga bukan merupakan senyawa yang aman bagi manusia. Keberadaan hidrogen peroksida yang merupakan oksidan dapat menyebabkan kondisi dalam sel yang reduktif menjadi oksidatif. Karena itu, dapat dikatakan penggantian klorin ke hidrogen peroksida hanya mengurangi masalah dan bukan menyelesaikan masalah lingkungan.
Katalase adalah enzim yang dapat menguraikan hidrogen peroksida yang tidak baik bagi tubuh makhluk hidup menjadi air dan oksigen yang sama sekali tidak berbahaya. Selain itu, enzim ini di dalam tubuh manusia juga menguraikan zat-zat oksidatif lainnya seperti fenol, asam format, maupun alkohol yang juga berbahaya bagi tubuh manusia. Katalase terdapat hampir di semua makhluk hidup. Bagi sel, enzim ini adalah bodyguard yang melindungi bagian dalam sel dari kondisi oksidatif yang bagi kebanyakan organisme ekuivalen dengan kerusakan.

DAFTAR PUSTAKA


Fita, I., Rossmann, M.G. (1985), The NADPH binding site on beef liver catalase. Proc.Natl.Acad.Sci.USA 82:1604-1608 http://www.rcsb.org/~/pubmed.do?structureId=7CAT

ftp://ftp.wwpdb.org “Biology and Chemistry Report”

http://www.brenda-enzymes.info/php/result_flat.php4?ecno=1.11.1.6

http://www.expasy.org/enzyme/1.11.1.6

http://www.ergo-light.com/ERGO/CGI/fr.cgi?org=&user=&fr=1.11.1.6

http://www.ebi.ac.uk/ego/GTerm?id=GO:0004096

http://www.genome.ad.jp/dbget-bin/www_bget?ec:1.11.1.6

http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/EC1/11/1/6.html

http://www.ebi.ac.uk/~/cgi-bin/enzymes/GetPage.pl?ec_number=1.11.1.6

http://www.expasy.org/prosite/PDOC00395

Is Helianti, 2006, Katalase Ultrastabil Untuk Penguraian Limbah Bleaching, Artikel Iptek - Bidang Biologi, Pangan, dan Kesehatan www\\beritaiptek .com Kamis, 25 Mei 00:13:58


Jordi Benach, SõÂlvia Atrian, Roser GonzaÁlez-Duarte and Rudolf Ladenstein, 1999, Article No. jmbi.1999.2765 available online at http://www.idealibrary.com on J. Mol. Biol. (1999) 289, 335±355

Nur Hidayat dan Sri Suhartini, Mikrobiologi Industri, Staf Jurusan Tek. Industri Pertanian,Univ.BrawijayaMalang, http://ptp2007.files.wordpress.com~/fermentasi.pdf

M.T. Simanjuntak, J. SilalahI, 2003, BIOKIMIA, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan Farmasi Universitas Sumatera Utara Digitized by USU digital library

Siti Chotiah, 2006, Pengaruh Proses Freeze-Drying dan Penyimpanan pada Suhu Kamar terhadap Viabilitas dan Patogenisitas Plasma Nutfah Mikroba Pasteurella Multocida Buletin Plasma Nutfah Vol.12 No.1