Pengertian Enzim Katalase
Enzim katalase merupakan salah satu enzim yang dapat ditemukan pada organ penting makhluk hidup seperti sel tulang, bagian bagian ginjal, hati dan membran mukosa.
Sejarah Enzim Katalase
Enzim Katalase ditemukan oleh seorang kimiawan berkebangsaan Perancis yang bernama Luis Jacques Thenard menemukan bahwa pemecahan hidrogen peroksida disebabkan karena suatu zat atau senyawa yang tidak diketahui atau belum dikenali sebelumnya.
Kemudian pada tahun 1900 Oscar Loew seorang kimiawan agrikultur kelahiran Bavaria (Dahulu salah satu provinsi di Jerman) menjadi orang pertama yang memberi nama katalase pada senyawa tersebut.
Pada tahun 1937 enzim katalase dari hati sapi dikristalisasi oleh dua ilmuwan asal Amerika Serikat, James B. Sumner dan Alexander Dounce. Barulah bobot molekul enzim katalase diketahui pada tahun 1938.
Cara Kerja Enzim Katalase
- Hidrogen peroksida masuk ke sisi aktif katalase dan berinteraksi dengan asam amino Asn147 (asparagine di posisi ke-147) dan His74 (histidine di posisi ke-74) menyebabkan pembentukan oksigen yang berikatan dengan besi (O=Fe(IV)). Sisa reaksi dilepaskan sebagai air.
- Hidrogen peroksida kedua bereaksi dengan O=Fe(IV) untuk membentuk Fe(III)-E dan melepaskan air dan oksigen. Beberapa katalase memiliki fungsi ganda, sebagai katalase dan sebagai peroksidase. Pada katalase-peroksidase ini, berbagai bahan organik dapat digunakan sebagai donor hidrogen, seperti alkohol, yang bisa dioksidasi di liver (hati).
Sifat Enzim Katalase
- Berat molekul : 232-240 kDa.
- pH optimal : netral (7) pada manusia dan beragam (pH 4-11) pada berbagai spesies.
- Suhu optimal : 25° C dan beragam pada berbagai spesies.
- Titik isoelektrik : 5.4.
- Struktur katalase yang kaku dan stabil membuatnya resisten terhadap unfolding sehingga lebih tahan terhadap perubahan pH serta denaturasi dan proteolisis karena suhu tinggi, bila dibandingkan dengan kebanyakan enzim lainnya.
- Diproduksi selama fase stationer ketika jumlah protein tinggi dan ketika terjadi keseimbangan antara sintesis dan degradasi protein (protein turnover).
- Gen yang mengkode katalase adalah CAT, yang terletak di kromosom 15, misalnya pada Bos Taurus (sapi).
- Gen tersebut juga ditemukan antara lain pada manusia, simpanse, anjing, tikus, kucing, ikan, lalat buah, nyamuk, dan mikroorganisme seperti Saccromyces cerevisiae (khamir), dan Neurospora crassa (jamur).
Struktur Enzim Katalase
Enzim katalase merupakan senyawa hemoprotein yang terdiri atas empat gugus heme. Heme ialah suatu kofaktor yang terdiri atas ion besi (Fe) pada pusat cincin heterosiklik yang disebut porphyrin.
Heme inilah yang memungkinkan katalase untuk bereaksi dengan senyawa peroksida. Aktifitas heme diketahui terdapat di mitokonria, peroksosom dan sitoplasma. Enzim katalase memiliki empat rantai polipeptida.
Polipeptida adalah protein yang dihasilkan oleh asam nukleat. Polipeptida penyusun enzim ini memiliki kira-kira 500 asam amino. Mayoritas organisme yang sudah dikenal menggunakan enzim katalase di setiap organnya. Jumlah enzim katalase paling besar terletak pada bagian hati (liver).
Enzim katalase pada tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 45 derajat celcius dengan pH optimumnya yaitu 7. Suhu dan pH optimum enzim katalase pada setiap spesies berbeda-beda.
Aktivitas Enzim Katalase Dalam Sel
- Aktivitas Peroksidase – Yaitu sebuah kegiatan enzim katalase dalam mengubah senyawa peroksida menjadi oksigen dan air. Enzim katalase adalah ezim peroksidadsi yang secara khusus digunakan dalam mendekomposisi hidrogen peroksida. Enzim katalase memiliki kemampuan konversi peroksida yang luar biasa. Satu molekul katalase dapat mengubah kira-kira lima juta molekul peroksida menjadi air dan oksigen.
- Aktifitas Katalase – Yakni suatu kemampuan enzim untuk menggunakan satu molekul peroksida sebagai donor elektron dan menjadikan satu molekul peroksida lainnya sebagai penerima atau akseptor elektron.
Fungsi Enzim Katalase
Enzim katalase merupakan suatu senyawa yang secara umum dapat ditemukan pada semua organisme hidup yang terpapar sinar matahari termasuk hewan, tumbuhan termasuk jamur dan bakteri.
Enzim ini merupakan produk dari aktifitas respirasi yang dibuat oleh semua sel yang hidup. Enzim ini sangat penting untuk menjaga sel tubuh dari kerusakan akibat senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya.
Senyawa peroksida yang memiliki rumus kimia H2O2 adalah senyawa kimia yang memiliki sifat sebagai oksidator kuat dan sangat berbahaya bagi tubuh manusia yang jika dibiarkan menumpuk dapat menjadi penyebab munculnya beberapa jenis penyakit.
Tumpukan peroksida dalam tubuh dapat menjadi radikal bebas. Radikal bebas telah sering diasosiasikan sebagai faktor penyebab dari berbagai jenis penyakit yang diakibatkan oleh terjadinya mutasi sel.
Karena alasan itulah senyawa peroksida yang ada didalam tubuh perlu untuk segera di dekomposisi senjadi senyawa netral yang aman dan bisa diterima tubuh menjadi oksigen dan air.
Penyakit Kekurangan Enzim Katalase
1. Akatalasia
Kekurangan enzim katalase dalam sel darah merah dapat menyebabkan terjadinya variasi genetik pada darah yang disebut dengan akatalasia.
Penyakit ini tidak ditentukan oleh gen resesif dan tidak bergantung pada jenis kelamin tertentu (otosom) dan merupakan jenis kelainan metabolik.
Mereka yang menderita penyakit ini, ketika terpapar oleh hidrogen peroksida akan mengalami hemolisis. Hemolisis ialah kerusakan sel darah merah akibat pecahnya membran sel darah merah eritrosit yang melepaskan hemoglobin.
2. Vitiligo
Jumlah peroksida berlebih yang tidak berimbang dengan jumlah enzim katalase dalam sel yang dapat menetralkannya dapat menyebabkan penyakit vitiligo.
Vitiligo ialah penyakit pada kulit yang ditandai dengan munculnya makula (semacam bercak) putih. Makula putih ini kemudian bisa meluas di berbagai bagian tubuh.
Makula putih pada vitiligo muncul karena kulit penderitanya secara perlahan-lahan kehilangan pigmen atau melanin. Melanin yakni suatu senyawa yang memberikan warna pada kulit dan melindungi kulit dari sinar UV dari matahari yang dikenal dapat merusak kulit.
Vitiligo tidaklah menular, hanya saja kelainan ini dapat sangat mempengaruhi penampilan fisik seseorang dan menyebabkan penderitanya tidak percaya diri.
3. Fibrosis Ginjal
Fibrosis ginjal yaitu salah satu penyebab utama dari terjadinya penyakit ginjal kronik.
Jika kerusakan ginjal kronik suda terjadi, maka fungsi ginjal secara progresigaan terus menurun dan kemungkinan penyembuhan lewat terapi sangatlah kecil karena penyakit ini bersifat irreversible.
Fibrosis ginjal ditandai dengan kemunculan glomerulosklersis (pengerasan glomerulus) dan jaringan fibrosa (jaringan parut) pada ginjal penderita.
Fibrosis ginjal bisa terjadi karena berbagai faktor dan salah satunya adalah akibat aktifitas oksidasi yang dilakukan oleh senyawa peroksida.
4. Arterosklerosis
Arteroskelrosis merupakan gangguan pada arteri berupa peradangan yang menyebabkan pembuluh darah menyempit karena dinding-dindingnya mengalami penebalan sehingga dapat kehilangan kelenturannya.
Penyempitan ini kemudian menyebabkan jaringan jantung, bagian bagian otak, ginjal atau organ vital lainnya mengalami kekurangan suplai darah.
Gejalanya dapat berupa nyeri atau keram pada bagian tubuh yang kekurangan suplai darah. Penyakit ini bisa timbul karena adanya kerusakan pada sel arteri.
Semoga bermanfaat dan bisa menambah ilmu pengetahuan bagi para pencari ilmu. Terima Kasih.
