Fungsi Enzim sebagai Biosensor: Komponen, Prinsip Kerja, Fungsi, dan Contohnya

KOMPAS.com - Enzim merupakan biokatalisator yang dapat juga digunakan sebagai biosensor.

Sebagai sensor, enzim bisa dimanfaatkan untuk mendeteksi fenomena kimia, seperti kadar keasaman dan komposisi gas.

Menurut Pierre R. Coulet dalam buku Biosensor Principles and Applications (1991), biosensor merupakan perangkat yang secara erat mengaitkan elemen penginderaan biomedis dan transduktor.

Sementara itu, menurut The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), biosensor adalah perangkat yang menggunakan reaksi biokimia tertentu, yang dimediasi oleh enzim terisolasi, sistem kekebalan, jaringan, organel atau seluruh sel, untuk mendeteksi senyawa kimia dengan sinyal listrik, termal, atau optik.

Secara umum, biosensor dapat didefinisikan sebagai alat analisis yang menggabungkan komponen biologis dengan detektor fisikokimia.

Komponen biosensor

Dikutip dari buku Teknologi Enzim (2017) karya R. Susanti dan Fidia Fibriana, biosensor memiliki tiga komponen dasar, yaitu bioreseptor, transduser, dan elemen elektronik pemroses sinyal.

Baca juga: Kofaktor pada Enzim: Jenis serta Peran Pentingnya

Bioreseptor

Merupakan komponen biologis yang sensitif, dibuat menggunakan teknik biologi. Contohnya enzim, protein, antibodi, asam nukleat, organel, sel, jaringan, dan mikroba.

Transduser

Merupakan komponen elektronik yang digunakan sebagai detektor. Transduser bekerja secara fisikokimia, elektrokimia, piezoelektrik, dan optik untuk mengubah sinyal yang dihasilkan dari interaksi analit dengan bioreseptor.

Transduser mengubah sinyal tersebut menjadi sinyal yang lebih mudah diukur dan dihitung.

Elemen elektronik

Merupakan prosesor sinyal yang bertanggung jawab menampilkan hasil yang mudah dibaca dan dipahami. Elemen ini digunakan sebagai alat pembaca biosensor yang berkaitan dengan pemroses sinyal untuk ditampilkan.

Prinsip kerja biosensor

Prinsip kerja biosensor adalah biokatalisis atau bioreseptor. Senyawa aktif biologi akan berinteraksi dengan molekul target atau sampel analit yang akan dideteksi (zat kimia). 

Hasil interaksi akan dipantau transduser. Hasilnya berupa besaran fisik, seperti panas, potensial listrik, maupun arus listrik.

Besaran fisik itu kemudian diproses sebagai sinyal, sehingga diperoleh hasil yang dapat dipahami melalui monitor, komputer, maupun recorder.

Baca juga: Struktur Enzim dan Klasifikasinya

Fungsi biosensor

Dalam analisis kimia maupun bidang lainnya, biosensor memiliki beberapa fungsi. Berikut penjelasannya:

Bidang lingkungan hidup

Biosensor dapat digunakan untuk mengontrol polusi dan memonitor senyawa toksik yang ada pada air, udara, maupun tanah. Biosensor juga berfungsi untuk menentukan kadar BOD (Biological Oxygen Demand).

Bidang kimia

Fungsi biosensor adalah mendeteksi kebocoran dan menentukan lokasi deposit minyak. Biosensor juga dapat digunakan untuk mengecek kualitas udara dan parameter kualitas susu.

Dalam hal ini, biosensor juga berfungsi sebagai pengontrol kualitas makanan, meliputi deteksi kontaminasi mikroba, analisis lemak, protein, dan karbohidrat, serta menentukan kesegaran makanan.

Bidang medis dan farmasi

Dalam bidang ini, biosensor digunakan untuk mengontrol beberapa penyakit, seperti diabetes, jantung, dan kolesterol. Biosensor juga bisa dimanfaatkan dalam diagnosis obat, metabolit, vitamin, maupun enzim.

Selain itu, biosensor berguna dalam studi efisiensi obat, penyakit infeksi, maupun alergi.

Bidang pertanian

Biosensor berfungsi untuk mengontrol kualitas tanah, menentukan degradasi kayu dan makanan, serta mendeteksi keberadaan dan konsentrasi pestisida.

Bidang militer

Fungsi biosensor dalam bidang militer adalah mendeteksi zat kimia dan biologi yang digunakan sebagai senjata perang, seperti bakteri patogen, virus, maupun gas pelemah saraf.

Baca juga: Aplikasi Enzim dalam Industri: Proses Produksi dan Contoh Enzimnya

Contoh biosensor enzim

Contoh biosensor yang menggunakan enzim adalah alat pengukur gula darah. Alat ini menggunakan enzim glukosa oksidase untuk memecah gula dalam darah.

Biosensor bekerja dengan mengoksidasi glukosa menggunakan dua elektron untuk mereduksi FAD menjadi FADH2.

FADH2 kemudian dioksidasi oleh elektroda, dan menerima dua elektron elektroda dalam beberapa tahap.

Hasilnya ialah arus listrik yang bisa digunakan untuk mengukur konsentrasi glukosa. 

Dalam contoh ini, elektroda adalah transduser, dan enzim adalah elemen biologi yang sensitif.