Фамилия Пенисенко — типичный пример украинской фамилии, образованной по распространённой в XVII–XIX веках модели. Суффикс -енко в украинской ономастике означает «сын» или «потомок» (аналог русского -ов/-ев или польского -ич). Таким образом, Пенисенко — это «сын Пениса» или «потомок Пениса».

Вопрос упирается в основу — Пенис. Это не то, что вы могли подумать: в славянской антропонимии слово «пенис» в современном медицинском значении не использовалось. Скорее всего, основа восходит к имени или прозвищу Пенис, которое является разговорной формой канонического имени Пантелеймон (Пантелей → Пеня → Пенис). На Украине и в южнорусских землях имя Пантелеймон часто сокращали до Пеня, а от него уже образовывали уменьшительно-ласкательные и прозвищные формы: Пенис, Пенько, Пеняк. В пользу этого говорит и география: фамилия Пенисенко наиболее характерна для восточных и центральных областей Украины (Полтавщина, Черкащина, Сумщина), где такие сокращения были в ходу.

Есть и другая, менее вероятная версия: от прозвища Пенис, связанного с диалектным словом «пень» (обрубок дерева, коряга). В украинских говорах «пенис» могло быть вариантом слова «пень» с суффиксом -ис (как «вовк» — «вовчисько»). Тогда прозвище Пенис давали коренастому, приземистому человеку или тому, кто жил на вырубке. Но эта гипотеза слабее: суффикс -ис в украинских прозвищах редок, и документальных подтверждений такой модели мало.

Сословно Пенисенко — фамилия казацкая или крестьянская. В реестрах Запорожского войска и в исповедных росписях XVIII века встречаются носители фамилии с разным написанием (Пенисенко, Пенис, Пенесенко), что говорит о её давнем бытовании в среде вольных людей, а не дворянства. Дворянских гербов с этой фамилией не зафиксировано.

Коротко: ваш предок по мужской линии носил имя или прозвище Пенис (скорее всего, уменьшительное от Пантелеймон) и жил на территории современной центральной или восточной Украины. Фамилия не редкая, но и не массовая — её носители встречаются преимущественно в Украине и в южных регионах России, куда переселялись украинские крестьяне и казаки.