5 BAB 5 Salinan Guru F4 BM

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

BAB 5

Metabolisma Dan
Enzim

“Sebaik-baik hidangan makanan
ialah Khal. Ya Allah berkatilah
pada Khal, sesungguhnya Khal

adalah makanan nabi-nabi
terdahulu sebelum aku dan
jangan terputus Khal dalam

suatu rumah.”
(Hadis riwayat Muslim 2052,

Ibnu Majah 3318)

75

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

5.1 METABOLISMA

1. Metabolisma merujuk kepada semua tindak balas kimia yang berlaku dalam organisma
hidup

2. Dua jenis metabolisma dalam sel;
Katabolisma
Anabolisma

Aspek Katabolisma Anabolisma
Proses
Pemecahan bahan yang Sintesis molekul kompleks dari
kompleks kepada bahan yang molekul yang ringkas
ringkas
Menggunakan atau menyerap
Tenaga Membebaskan tenaga tenaga

Contoh Pemecahan glukosa semasa Pembentukan glukosa semasa
respirasi sel untuk menjana fotosintesis
tenaga

Tindak balas umum A B+C A+B C
(Substrat) (Hasil) (Substrat) (Hasil)

5.2 ENZIM

1. Tindak balas biokimia berlaku pasa kadar yang tinggi dalam sel untuk melindungi proses
kehidupan

2. Kehadiran enzim membantu mempercepat tindak balas
3. Enzim adalah pemangkin organik yang kebanyakannya diperbuat dari protein
4. Dihasilkan oleh sel organisma hidup
5. Tidak semua enzim disintesiskan dari protein
6. Bahan yang diperlukan untuk tindak bals enzim dikenali sebagai substrat
7. Substrat akan bergabung dengan enzim pada tapak aktif dan membentuk kompleks

enzim-substrat
Tapak aktif

PenamSaaunbsEtrnazteim

Enzim Kompleks enzim-substrat
76

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Penamaan enzim berdasarkan substrat atau tindak balas yang dimangkinkan
2. Nama enzim diterbitkan dengan penambahan ‘-ase’ kepada nama substrat yang

dimangkinkan

Nama Substrat Nama Enzim
Maltosa Maltase
Sucrosa Sucrase
Lactosa Lactase
Cellulosa Cellulase

3. Terdapat beberapa enzim yang tidak mengikut sistem penamaan ini Peta
4. Kerana dijumpai sebelum sistem penamaan sistematik diperkenal buih
5. Contohnya adalah trypsin, pepsin and renin

Ciri-Ciri Umum Enzim

Kebanyakan tindak balas Enzim hanya diperlukan
dimangkinkan enzim dalam kuntiti yang kecil
adalah berbalik
dan boleh diguna
berulang kali

Enzim mempercepat Ciri-Ciri Umum Struktur enzim kekal tidak
tindak balas biokimia Enzim berubah dan tidak musnah
selepas tindak balas
Sesetengah enzim Enzim bertindak
memerlukan kofaktor dengan pantas Tindak balas enzim
untuk berfungsi dengan adalah spesifik
lebih berkesan.
Contohnya vitamin B Aktiviti enzim boleh diperlahan
Tindak Balas Perencat atau dihentikan oleh perencat
enzim. Contohnya logam berat

77

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

• Substrat dan perencat • Perencat bersaing • Kurang substrat
mempunyai tapak aktif
yang sepadan dengan dengan substrat untuk bergabung dengan enzim
tapak aktif enzim
bergabung dengan tapak • Kadar tindak balas enzim

aktif enzim berkurang

• Kurang hasil yang

dihasilkan

Tindak Balas Kofaktor

• Tapak aktif enzim tidak • Kofaktor bergabung • Substrat bergabung
sepadan dengan tapak aktif dengan enzim dengan enzim untuk
substrat bergabung membentuk
• Menyebabkan tapak kompleks enzim-
• Tindak balas enzim tidak aktif enzim berubah substrat
berlaku bentuk

• Tapak aktif enzim
sepadan dengan tapak
aktif substrat

Enzim Intrasel dan Enzim Ekstrasel Hasil dihasilkan
78

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Enzim intrasel adalah enzim yang disintesis dalam sel untuk kegunaan sel itu sendiri
2. Contohnya, enzim heksokinase digunakan dalam proses glikolisis semasa proses

respirasi sel
3. Enzim ekstrasel adalah enzim yang sintesiskan dalam sel tetapi dirembeskan keluar dari

sel
4. Contohnya, enzim trypsin dihasilkan di sel pancreas dan dirembeskan ke duodenum untuk

memecahkan polipeptida

2. Jalinan endoplasma kasar
• Protein memasuki lumen jalinan endoplasma kasar
• Membran akan bertunas yang menggenting lalu membentuk

vesikel angkutan

1. Ribosom 3. Vesikel angkutan
• Protein disintesiskan • Protein diangkut ke jasad

di ribosom Golgi
• Vasikel angkutan bercantum

dengan membran jasad
Golgi

5. Vasikel rembesan 4. Jasad Golgi
• Protein diubah suai
• Vesikel rembesan bergerak ke
membran plasma menjadi enzim
• Dirembeskan dalam
• Bercantum dengan membran
plasma untuk merembeskan vesikel rembesan
• Terbentuk di hujung
Mekanisma Tindakan Eneznizmim ke luar sel
jasad Golgi

79

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

Hipotesis ‘mangga dan kunci’

1. Kebanyakan enzim dibina dari rantaian polipeptida yang berlipat membentuk struktur
tiga dimensi

2. Struktur tiga dimensi ini mempunyai tapak aktif
3. Konfigurasi spesifik yang saling melengkapi dengan molekul substrat yang spesifik
4. Penggabungan molekul substrat pada tapak aktif enzim adalah spesifik, seolah-olah

satu gabungan ‘mangga dan kunci’
5. Enzim diwakili oleh ‘mangga’ manakala substrat diwakili oleh ‘kunci’.

Kunci yang spesifik Kunci bergabung dengan Tindak balas berlaku dan
menghampiri mangga tapak aktif mangga mannga dibuka
membentuk kompleks
enzim-substrat

Substrat yang spesifik Substrat bergabung dengan Tindak balas berlaku dan
menghampiri enzim..
tapak aktif enzim produk terhasil.
Tenaga Pengaktifan
membentuk Produk kemudiannya

kompleks enzim-substrat meninggalkan tapak

aktif setelah tindak balas

selesai.

80

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Tenaga yang diperlukan untuk memecahkan ikatan dalam substrat sebelum tindak balas
boleh berlaku

2. Kebanyakan tindak balas dalam sel memerlukan tenaga pengaktifan yang tinggi
3. Enzim berfungsi dengan merendahkan tenaga pengaktifan
4. Untuk mempercepat kadar tindak balas biokimia dalam sel

. Tenaga dalam sistem tenaga pengaktifan
tanpa enzim
Bahan tindak
balas Tenaga pengaktifan
dengan enzim

Hasil Petunjuk:
Tindak balas tanpa enzim
Tindak balas dengan
enzim

Mekanisme tindakan enzim dan perubahan faktor

1. Ikatan kimia dalam enzim boleh diubah dengan mudah oleh beberapa faktor
2. Disebabkan oleh perubahan pada persekitaran kimia dan fizikal
3. Faktor-faktor ini adalah;

Suhu

Peta
buih

Kepekatan Faktor pH
substrat

Kesan suhu Kepekatan
enzim

81

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

R

QKadar tindak balas
Senzim, min-1

P
Suhu, OC

Pada Titik P
1. Pada suhu randah, kadar tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim adalah rendah
2. Kurang tenaga kinetik menyebabkan pergerakan molekul substrat dan enzim perlahan
3. Kurang frekunsi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan molekul enzim
4. Kurang hasil dihasilkan

Pada Titik Q
1. Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik molekul substrat dan enzim turut meningkat
2. Meningkatkan frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan molekul

enzim
3. Kadar tindak balas antara molekul enzim dan substrat turut meningkat
4. Lebih hasil dihasilkan

Pada Titik R
1. Suhu optimum tindak balas enzim dalam badan manusia adalah 37°C.
2. Pada suhu optimum, kadar tindak balas enzim adalah maksimum
3. Sangat cepat frekuensi perlanggaran berkesan antara molekul substrat dengan molekul

enzim
4. Paling banyak hasil dihasilkan
.

Pada Titik S

82

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Melepasi suhu optimum, peningkatan suhu menyebabkan aktiviti enzim berkurang
sehingga aktiviti enzim berhenti pada suhu 60 °C.

2. Ikatan kimia dalam molekul enzim terputus pada suhu yang sangat tinggi
3. Enzim tidak dapat mengekalkan bentuk tiga dimensi
4. Tapak aktif enzim berubah
5. Substrat tidak dapat saling berpelengkap dengan tapak aktif enzim
6. Enzim mengalami ternyahasli .

600C

Molekul enzim Molekul enzim ternyahasli

Kesan pH

1. Semua enzim bertindak paling berkesan pada pH optimum
2. Kebanyakan enzim paling aktif pada julat antara pH 6 dan 8.

Enzim Lokasi pH optimum
Amilase liur Mulut 6.8
Pepsin Perut
Tripsin Duodenum 1.5-2.5
8.5

83

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

Kadar tindak balas Pepsin Amilase Lipase
enzim, min-1

2 4 6 8 10 12 pH

3. Perubahan pada nilai pH akan mengubah cas (ion H+) pada permukaan tapak aktif enzim
dan substrat

4. Kompleks enzim-zubstrat tidak terbentuk
5. Perubahan yang ekstrem pada nilai pH akan memutuskan struktur ikatan kimia dan

mengubah cas pada tapak aktif enzim.
6. Enzim mengalami ternyahasli

+- pH 2
+-

+-
+-

+-

Pepsin Protein

Cas (ion H+) diantara tapak aktif Kompleks enzim-substrat Hasil dihasilkan
terbentuk
enzim dan substrat adalah

berpadanan

-- pH 8 --
-- --

-- --
--
--
-- --

Pepsin Protein

Perubahan cas (ion H+) pada Cas tapak aktif enzim tidak Tindak balas tidak berlaku
lagi sepadan dengan cas
tapak aktif enzim
tapak aktif substrat

Kesan Kepekatan Substrat

84

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Kepekatan substrat mempengaruhi tindak balas enzim berdasarkan bilangan tapak aktif
bebas pada substrat yang boleh bergabung dengan tapak aktif enzim yang bebas

• Di Q, kadar tindak balas enzim menjadi malar
• Semua tapak aktif enzim telah tepu dengan substrat dan terlibat

dalam tindak balas pemangkinan
• Kepekatan enzim menjadi faktor penghad

Q

Kadar tindak balas 1. Di P, apabila kepekatan substrat meningkat, kadar
enzim, min-1 tindak balas enzim juga meningkat

2. Lebih tapak aktif bebas substrat akan meningkatkan
kebarangkalian perlanggaran berkesan antara

P
molekul enzim dan substrat

3. Kadar tindak balas terus meningkat sehingga
mencapai aras maksimum

4. Lebih hasil dihasilkan

Kepekatan substrat/ %

Substrat

Enzim

Pada P Pada Q
Kesan Kepekatan Enzim 85

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Kepekatan enzim mempengaruhi tindak balas enzim berdasarkan bilangan tapak aktif
bebas pada enzim yang boleh bergabung dengan tapak aktif substrat yang bebas

Kadar tindak balas 5. Di S, kadar tindak balas enzim menjadi malar
enzim, min-1 6. Semua tapak aktif substrat telah tepu dengan enzim dan terlibat

dalam tindak balas pemangkinan
7. Kepekatan substrat menjadi faktor penghad

S

1. Di R, apabila kepekatan enzim meningkat, kadar
tindak balas enzim juga meningkat

2. Lebih tapak aktif bebas enzim akan meningkatkan
kebarangkalian perlanggaran berkesan antara

R molekul enzim dan substrat
3. Kadar tindak balas terus meningkat sehingga
mencapai aras maksimum
4. Lebih hasil dihasilkan

Kepekatan enzim/ %

Enzim

Substrat

Pada R Pada S
86
5.3 Aplikasi Enzim Dalam Kehidupan Harian

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

1. Enzim yang digunakan diekstrak dari sumber semulajadi seperti bakteria atau dihasilkan
secara sintetik

2. Enzim tersekat gerak adalah enzim yang bergabung dengai bahan yang lengai dan tak
larut

3. Untuk meningkatkan rintangan enzim terhadap perubahan faktor seperti pH dan suhu
4. Molekul enzim akan kekal pada kedudukan sama sepanjang sepanjang tindak balas

pemangkinan
5. Enzim mudah diasingkan daripada hasil
6. Teknologi ini dikenali sebagai teknologi imobilisasi enzim

Teknologi Enzim Imobilisasi Digunakan Dalam Pelbagai Aplikasi Industri

Kegunaan Dalam Hidup Nama Enzim Fungsi
Harian Atau Industri
• Hidrolisis kanji kepada maltosa
• Amilase • Meningkatkan keberkesanan penyingkiran

• Lipase kotoran berasaskan karbohidrat
Industri Bio Detergen • Hidrolisis lipid kepada asid lemak dan gliserol
• Meningkatkan keberkesanan penyingkiran
• Protease
kotoran berasaskan lipid
Industri Kulit • Selulase • Hidrolisis protein kepada polipeptida
• Tripsin • Meningkatkan keberkesanan penyingkiran

kotoran berasaskan protein
• Hidrolisis selulosa kepada polisakarida
• Meningkatkan keberkesanan penyingkiran

gentian mikro pada fabrik
• Pakaian putih lebih putih dan pakaian berwarna

lebih menyerlah dan lebih lembut
• Mengeluarkan bulu daripada kulit haiwan
• Untuk menghasilkam produk kulit

87

Sirrun Najaah Fi Ilmi Al Insan Bab 5: Metabolisma Dan Enzim

Industri Makanan • Bromelain • Hidrolisis protein kepada polipeptida
(Dari nanas) • Untuk melembutkan daging
• Hidrolisis protein kepada polipeptida
• Papain • Untuk melembutkan daging
(Dari betik) • Hidrolisis protein kepada molekul lebih ringkas
• Memudahlan bayi menyerap nutrien
• Protease • Hidroliss lipid kepada molekul lebih ringkas
(Makanan bayi) • Memudahlan bayi menyerap nutrien

• Lipase • Mengasingkan kulit ikan dari badan
(Makanan bayi)
• Menghidrolisikan pektin
• Protease • Menyebabkan sel epal tidak melekat bersama
(Perikanan) • Memudahkan jus diperah dari buah
• Juga menghidrolisiskan poliskarida
• Pektinase • Menjadikan jus lebih jernih (tidak keruh)
• Hidrolisis selulosa kepada polisakarida
Industri Minuman • Selulase • Menjadikan jus lebih manis
• Memudahkan jus diperah dari buah
• Laktase • Ditambah dalam susu untuk menghasilkan susu

• Laktase bebas laktosa
• Laktase hidrolisis laktosa menjadi glukosa dan
• Lipase
galaktosa
Bidang Perubatan • Mengelakan tak toleransi laktosa
(Enzim pencernaan) • Hidrolisis laktosa kepada glukosa dan galaktosa
• Merawat tak toleransi laktosa
• Amilase • Hidroliss lipid kepada molekul lebih ringkas
• Merawat takcukupan eksokrin pankreas(EPI)
• Tripsin
pada pesakit pankreatitis
• Hidrolisis kanji kepada maltosa
• Merawat takcukupan eksokrin pankreas(EPI)

pada pesakit pankreatitis
• Hidrolisis polipeptida kepada peptida
• Merawat takcukupan eksokrin pankreas(EPI)

pada pesakit pankreatitis

88