Peroksidase adalah salah satu dari sejumlah enzim yang bertindak sebagai katalis untuk memungkinkan berbagai proses biologis berlangsung. Secara khusus, mereka mempromosikan oksidasi berbagai senyawa menggunakan peroksida alami, terutama hidrogen peroksida (H2O2), yang direduksi, membentuk air. Peroksida dibuat sebagai produk sampingan dari berbagai reaksi biokimia dalam organisme, tetapi dapat menyebabkan kerusakan karena merupakan agen pengoksidasi. Peroksidase memecah senyawa ini menjadi zat yang tidak berbahaya dengan menambahkan hidrogen, yang diperoleh dari molekul lain — yang dikenal sebagai molekul donor — dalam reaksi reduksi-oksidasi (redoks) di mana peroksida direduksi menjadi air, dan molekul lainnya dioksidasi. Ada sejumlah besar enzim ini, dan mereka ditemukan pada tumbuhan dan hewan, termasuk manusia.
Struktur dan Properti
Seperti semua enzim, peroksidase sangat besar, molekul kompleks dengan bentuk rumit yang melibatkan banyak lipatan. Mereka datang dalam berbagai jenis, beberapa di antaranya dapat menggunakan berbagai macam molekul donor dan mengurangi berbagai peroksida, dan beberapa di antaranya jauh lebih spesifik. Enzim memiliki “situs aktif”, yang merupakan bagian dari molekul tempat reaksi berlangsung. Ini mungkin di bagian molekul yang mudah diakses, atau mungkin terselip di lipatan, di mana hanya bisa dicapai oleh molekul dengan bentuk yang tepat. Horseradish peroxidase (HRP) adalah contoh enzim yang dapat menggunakan berbagai macam molekul donor dan peroksida.
Peran dalam Sistem Biologis
Sejumlah peroksidase ditemukan pada tanaman, di mana mereka dapat membantu meminimalkan kerusakan yang disebabkan oleh faktor stres atau hama serangga. Ketika tanaman mengalami stres – seperti kekeringan atau suhu tinggi – atau diserang oleh hama, ini cenderung menghasilkan pelepasan spesies oksigen reaktif (ROS). Ini adalah bentuk oksigen, atau senyawa elemen ini, termasuk hidrogen peroksida, di mana oksigen sangat reaktif, dan dapat merusak atau membunuh sel. Diperkirakan bahwa peroksidase menghilangkan ROS, membantu mencegah kerusakan.
Pada manusia, dan mamalia lainnya, sekelompok enzim yang disebut glutathione, yang mengandung elemen selenium, ditemukan baik di dalam maupun di luar sel. Beberapa dari ini mengkatalisis reaksi yang melibatkan H2O2, sementara yang lain menggunakan senyawa peroksida lipid (lemak dan minyak). Peran utama mereka tampaknya adalah untuk menghilangkan zat pengoksidasi yang berpotensi berbahaya ini. Peroksidase dalam air liur juga memungkinkan reaksi redoks antara H2O2 dan bahan kimia yang disebut tiosianat, menghasilkan senyawa yang dapat membunuh mikroorganisme yang berpotensi berbahaya. Peroksidase tiroid melepaskan yodium dari nutrisi untuk membentuk hormon tiroid esensial.
Salah satu penggunaan yang tidak biasa dari enzim ini terjadi pada sekelompok serangga yang dikenal sebagai kumbang bombardier. Mereka memiliki ruang yang berisi campuran hidrogen peroksida dan bahan kimia yang disebut hidrokuinon. Ketika terancam, mereka mencampurnya dengan peroksidase, yang mengkatalisis reaksi redoks di mana banyak panas dilepaskan, dengan cairan yang dihasilkan dikeluarkan secara eksplosif pada 212°F (100 °C). Ini adalah cara yang sangat efektif untuk menghalangi predator.
penggunaan
Studi peroksidase nabati, seperti HRP yang berasal dari akar lobak, telah memajukan bidang biologi molekuler dan imunohistokimia, juga dikenal sebagai histokimia. Yang pertama, HRP digunakan untuk mendeteksi antibodi peroksidase yang mungkin mengindikasikan kondisi autoimun yang menyebabkan masalah tiroid. Ini juga digunakan untuk mengukur kadar glukosa serum atau urin. Sebagai alat diagnostik dalam patologi, HRP memiliki kemampuan untuk menargetkan dan mengikat biomarker tertentu yang ditemukan dalam sel kanker dan menghasilkan reaksi pewarnaan saat dimasukkan ke sampel biopsi. Selain tersedia dan murah untuk diperoleh, HRP dianggap sangat berguna untuk pengujian tersebut karena sangat stabil dan terbuka untuk bereaksi dengan berbagai molekul donor.
Sejarah
Penyelidikan sifat enzim ini didorong oleh eksperimen dekomposisi hidrogen peroksida oleh baron dan ahli kimia Prancis, Louis Jacques Thénard pada pertengahan abad ke-19. Sebagai orang pertama yang memproduksi senyawa di laboratorium, ia kemudian menemukan bahwa banyak bahan hewan dan tumbuhan dapat mengubahnya menjadi air dan oksigen, dan sampel bahan yang sama dapat melakukannya berkali-kali. Ini aneh, seolah-olah itu adalah reaksi kimia sederhana antara peroksida dan sesuatu dalam bahan organik, itu harus berhenti setelah zat aktif habis. Hal ini menyebabkan penemuan katalis — zat yang memungkinkan reaksi kimia tanpa benar-benar berpartisipasi di dalamnya — dan, khususnya, peroksidase.