Enzim Katalase : Sejarah, Struktur, Fungsi dan Akibat

Enzim adalah senyawa makromolekuler berupa susunan protein yang dibentuk oleh tubuh organisme hidup secara alami. Enzim memiliki fungsi khusus sebagai katalis dalam aktifitas reaksi tertentu yang terjadi di dalam tubuh organisme tersebut. Enzim mampu mengubah suatu substrat menjadi suatu produk molekul yang berbeda. Seperti zat katalis pada umumnya, keberadaan enzim dalam suatu reaksi dapat meningkatkan laju reaksi sambil menurunkan aktivasi energi. Enzim katalase adalah enzim yang dapat ditemukan pada organ penting makhluk hidup seperti sel tulang, bagian bagian ginjal, hati dan membran mukosa.

Sejarah Enzim Katalase

Enzim Katalase tidak diketahui keberadaan hingga ketika 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.

Struktur Enzim Katalase

Enzim katalase merupakan senyawa hemoprotein yang terdiri atas empat gugus heme. Heme adalah 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). (baca : fungsi hati manusia)

Enzim katalase pada tubuh manusia bekerja optimal pada suhu 45 derajat celcius dengan pH optimumnya adalah 7. Suhu dan pH optimum enzim katalase pada setiap spesies berbeda-beda. Adapun aktifitas enzim katalase dalam sel yaitu,

• Aktivitas Peroksidase – yaitu aktifitas 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 – yaitu 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. (baca : fungsi rangka manusia)

Gangguan Kesehatan Karena Kekurangan Enzim katalase

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa keberadaan perosida yang menumpuk dalam tubuh dapat menghasilkan radikal bebas yang merupakan penyebab timbulnya sel yang bermutasi yang sering kita sebut sebagai kanker. Selain kanker, radikal bebas yang tidak dinetralisir juga bisa menyebabkan Arterosklerosis yang merupakan penyakit peradangan yang terjadi pada pembuluh darah. Penyakit lain yang bisa timbul karena kekurangan enzim katalase adalah fibrosis ginjal progresis, akatalasia dan vitiligo.

• 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 adalah kerusakan sel darah merah akibat pecahnya membran sel darah merah eritrosit yang melepaskan hemoglobin.

• Vitiligo – Jumlah peroksida berlebih yang tidak berimbang dengan jumlah enzim katalase dalam sel yang dapat menetralkannya dapat menyebabkan penyakit vitiligo. Vitiligo adalah 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 adalah 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.

• Fibrosis Ginjal – Fibrosis ginjal adalah 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.

• 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.

Kekurangan enzim katalase juga diketahui dapat menyebabkan rambut beruban. Hal ini disebabkan karena peroksida yang ada dalam tubuh mampu menghambat pembentukan melanin pada rambut dan menyebabkan rambut lebih cepat berwarna putih. Seiring berjalannya waktu, fungsi pada tubuh manusia akan mengalami degradasi. Dengan demikian kemampuan tubuh manusia untuk membentuk enzim-enzim yang berperan dalam menangkal radikal bebas semakin menurun.

Aplikasi Enzim katalase dalam Industri

Enzim Katalase banyak digunakan dalam industri makanan untuk menghilangkan hidrogen eroksida dari susu dalam produksi keju. Penggunaan enzim katalase lainnya adalah digunakan dalam pembungkus makanan untuk menghindari terjadinya proses oksidasi pada makanan yang dibungkus. Enzim katalase juga digunakan dalam proses indusri tekstil, dimana hidrogen peroksida dihilangkan dari kain untuk memastikan bahwa kain tersebut bebas dari kandungan peroksida.

Enzim ini juga digunakan dalam produk pembersih lensa kontak. Beberapa jenis lensa kontak dibersihkan dengan menggunakan larutan hidrogen peroksida. Lensa tersebut kemudian dibilas dengan menggunakan larutan yang mengandung enzim katalase agar peroksida yang menempel pada kotak lensa dapat terdekomposisi sebelum kontak lensa dapat digunakan kembali.Baru-baru ini enzim katalase juga digunakan dalam industri kecantikan. Beberapa perawatan kecantikan dilakukan dengan menggunakan masker wajah yang telah dikombinasikan dengan enzim katalase. Enzim katalase pada masker kecantikan tersebit akan berinteraksi dengan peroksida yang terdapat pada permukaan wajah. Hasil interaksi tersebut bertujuan untuk meningkatkan atifitas oksigenasi sel pada bagian bagian kulit wajah paling atas.