ENZIM

Enzim atau biokatalisator adalah katalisator organik yang dihasilkan

oleh sel.Enzim sangat penting dalam kehidupan, karena semua reaksi metabolisme

dikatalis oleh enzim. Jika tidak ada enzim, atau aktivitas enzim terganggu maka

reaksi metabolisme sel akan terhambat hingga pertumbuhan sel juga terganggu.

Reaksi-reaksi enzimatik dibutuhkan agar bakteri dapat memperoleh

makanan/ nutrient dalam keadaan terlarut yang dapat diserap ke dalam sel,

memperoleh energi Kimia yang digunakan untuk biosintesis, perkembangbiakan,

pergerakan, dan lain-lain.

1. Nomenklatur Enzim

Biasanya enzim mempunyai akhiran –ase. Di depan –ase

digunakan nama substrat di mana enzim itu bekerja., atau nama reaksi yang

dikatalisis. Misal : selulase, dehidrogenase, urease, dan lain-lain. Tetapi

pedoman pemberian nama tersebut diatas tidak selalu digunakann. Hal ini

disebabkan nama tersebut digunakan sebelum pedoman pemberian nama

diterima dan nama tersebut sudah umum digunakan. Misalnya pepsin, tripsin,

dan lain-lain. Dalam Daftar Istilah Kimia Organik (1978), akhiran –ase

tersebut diganti dengan –asa.

2. Struktur Enzim

Pada mulanya enzim dianggap hanya terdiri dari protein dan

memang ada enzim yang ternyata hanya tersusun dari protein saja. Misalnya

pepsin dan tripsin.Tetapi ada juga enzim-enzim yang selain protein juga

memerlukan komponen selain protein. Komponen selain protein pada enzim

dinamakan kofaktor. Koenzim dapat merupakan ion logam/ metal, atau

molekul organik yang dinamakan koenzim. Gabungan antara bagian protein

enzim (apoenzim) dan kofaktor dinamakan holoenzim.

Enzim yang memerlukan ion logam sebagai kofaktornya

dinamakan metaloenzim.. Ion logam ini berfungsi untuk menjadi pusat katalis

primer, menjadi tempat untuk mengikat substrat, dan sebagai stabilisator

supaya enzim tetap aktif.

Tabel 1. Beberapa enzim yang mengandung ion logam sebagai

kofaktornya

Ion logam Enzim

Zn 2+

Mg2+

Fe2+ / Fe3+

Cu2+/ Cu+

K+

Na+

Alkohol dehidrogenase

Karbonat anhidrasa

Karboksipeptidasa

Fosfohidrolasa

Fosfotransferasa

Sitokrom

Peroksida

Katalasa

Feredoksin

Tirosina

Sitokrom oksidasa

Piruvat kinasa (juga memerlukan Mg2+)

Membrane sel ATPasa ( juga memerlukan K+ dan Mg2+)

3. Aktivitas Enzim

Seperti halnya katalisator, enzim dapat mempercepat reaksi Kimia

dengan menurunkan energi aktivasinya. Enzim tersebut akan bergabung

sementara dengan reaktan sehingga mencapai keadaan transisi dengan energi

aktivasi yang lebih rendah daripada energi aktivasi yang diperlukan untuk

mencapai keadaan transisi tanpa bantuan katalisator atau enzim.

4. Penggolongan (Klasifikasi) enzim

1. Hidrolase

Hidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan

pertolongan air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan

substratnya yaitu :

A. Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan

karbohidrat.

Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang

diuraikannya, misal :

a. Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu

polisakarida) menjadi maltosa 9 suatu disakarida).

2 (C6H10O5)n + n H2O n C12H22O11

b. Maltase, yaitu enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa

C12H22O11 + H20 2 C6H12O6

c. Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi

glukosa dan fruktosa.

d. Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan

galaktosa.

e. Selulase, emzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida)

menjadi selobiosa ( suatu disakarida)

f. Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-

pektin.

maltase

amilase

amilum maltosa

maltosa glukosa

B. Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.

Contoh-contohnya :

a. Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan

asam lemak.

b. Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga

terlepas asam fosfat.

C. Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan

golongan protein.

Contoh-contohnya:

a. Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam

amino.

b. Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin.

c. Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.

2. Oksidase dan reduktase , yaitu enzime yang menolong dalam proses

oksidasi dan reduksi.

Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi;

a. Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam

mengubah zat-zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi.

b. Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air

dan oksigen.

3. Desmolase , yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N

dan beberapa ikatan lainnya.

Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi :

a. Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruyat menjadi

asetaldehida.

b. Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine

dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga yang

terakhir ini berubah menjadi suatu asam amino.

Enzim juga dapat dibedakan menjadi eksoenzim dan endoenzim

berdasarkan tempat kerjanya, ditinjau dari sel yang membentuknya.Eksoenzim

ialah enzim yang aktivitasnya diluar sel. Endoenzim ialah enzim yang

aktivitasnya didalam sel.

Selain eksoenzim dan endoenzim, dikenal juga enzim konstitutif

dan enzim induktif. Enzim konstitutif ialah enzim yang dibentuk terus-

menerus oleh sel tanpa peduli apakah substratnya ada atau tidak. Enzim

induktif (enzim adaptif) ialah enzim yang dibentuk karena adanya rangsangan

substrat atau senyawa tertentu yang lain. Misalnya pembentukan enzim beta-

galaktosida pada escherichia coli yang diinduksi oleh laktosa sebagai

substratnya. Tetapi ada senyawa lain juga yang dapat menginduksi enzim

tersebut walaupun tidak merupakan substarnya, yaitu melibiosa. Tanpa adanya

laktosa atau melibiosa, maka enzim beta-galaktosidasa tidak disintesis, tetapi

sintesisnya akan dimulai bila ditambahkan laktosa atau melibiosa.

5. Koenzim

Dalam peranannya ,enzim sering memerlukan senyawa organik

tertentu selain protein. Ditinjau dari fungsinya, dikenal adanya koenzim yang

berperan sebagai pemindah hidrogen, pemindah elektron, pemindah gugusan

kimia tertentu (“group transferring”) dan koenzim dari isomerasa dan liasa.

Tabel 2. Contoh-contoh koenzim dan peranannya

No Kode Singkatan dari Yang dipindahkan

1. NAD Nikotinamida-adenina dinukleotida Hidrogen

2. NADP Nikotinamida-adenina dinukleotida fosfat Hidrogen

3. FMN Flavin mononukleotida Hidrogen

4. FAD Flavin-adenina dinukleotida Hidrogen

5. Ko-Q Koenzim Q atau Quinon Hidrogen

6. sit sitokrom Elektron

7. Fd Ferredoksin Elektron

8. ATP Adenosina trifosfat Gugus fosfat

9. PAPS Fosfoadenil sulfat Gugus sulfat

10. UDP Uridina difosfat Gula

11. Biotin Biotin Karboksil (CO2)

12. Ko-A Koenzim A Asetil

13. TPP Tiamin pirofosfat C2-aldehida

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro, Dasar-dasar Mikrobiologi

Timotius, K.H, 1982, Mikrobiologi Dasar; Salatiga, Universitas Kristen

Satya Wacana

Penggolongan (Klasifikasi) enzim « on: 09 February 2010, 14:15 »

1.   HidrolaseHidrolase merupakan enzim-enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air. Hidrolase dibagi atas kelompok kecil berdasarkan substratnya yaitu :A.   Karbohidrase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat.Kelompok ini masih dipecah lagi menurut karbohidrat yang diuraikannya, misal :a.   Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa 9 suatu disakarida).

      2 (C6H10O5)n + n H2O                 n C12H22O11                                     b.   Maltase, yaitu enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa

C12H22O11 + H20                 2 C6H12O6

c.   Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa.d.   Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktase menjadi glukosa dan galaktosa.e.   Selulase, emzim yang menguraikan selulosa ( suatu polisakarida) menjadi selobiosa ( suatu disakarida)f.   Pektinase, yaitu enzim yang menguraikan pektin menjadi asam-pektin.

B.   Esterase, yaitu enzim-enzim yang memecah golongan ester.  Contoh-contohnya :a.   Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak.b.   Fosfatase, yaitu enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat.

C.   Proteinase atau Protease, yaitu enzim enzim yang menguraikan golongan protein.Contoh-contohnya:a.   Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino.b.   Gelatinase, yaitu enzim yang menguraikan gelatin.c.   Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.

2.   Oksidase dan reduktase , yaitu enzime yang menolong dalam proses oksidasi dan reduksi.Enzim Oksidase dibagi lagi menjadi;a.   Dehidrogenase : enzim ini memegang peranan penting dalam mengubah zat-zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi.b.   Katalase : enzim yang menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.

3.   Desmolase , yaitu enzim-enzim yang memutuskan ikatan-ikatan C-C, C-N dan beberapa ikatan lainnya.Enzim Desmolase dibagi lagi menjadi :a.   Karboksilase : yaitu enzim yang mengubah asam piruyat menjadi asetaldehida.b.   Transaminase : yaitu enzim yang memindahkan gugusan amine dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga yang terakhir ini berubah menjadi suatu asam amino.

Enzim juga dapat dibedakan menjadi eksoenzim dan endoenzim berdasarkan tempat kerjanya, ditinjau dari sel yang membentuknya.Eksoenzim ialah enzim yang aktivitasnya diluar sel. Endoenzim ialah enzim yang aktivitasnya didalam sel.Selain eksoenzim dan endoenzim, dikenal juga enzim konstitutif dan enzim

induktif. Enzim konstitutif ialah enzim yang dibentuk terus-menerus oleh sel tanpa peduli apakah substratnya ada atau tidak. Enzim induktif (enzim adaptif) ialah enzim yang dibentuk karena adanya rangsangan substrat atau senyawa  tertentu yang lain. Misalnya pembentukan enzim beta-galaktosida pada escherichia coli yang diinduksi oleh laktosa sebagai substratnya. Tetapi ada senyawa lain juga yang dapat menginduksi enzim tersebut walaupun tidak merupakan substarnya, yaitu melibiosa. Tanpa adanya laktosa atau melibiosa, maka enzim beta-galaktosidasa tidak disintesis, tetapi sintesisnya akan dimulai bila ditambahkan laktosa atau melibiosa.

ENZIM (SIFAT – SIFAT UMUM)

Kontribusi : Wheny

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu proses

dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang.

Sebagai determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai

peristiwa fisiologik, enzim memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan

dan penyakit. Pemecahan makanan untuk memasok energi serta unsur-unsur

kimia pembangunan tubuh (building blocks); perakitan building blocks tersebut

menjadi protein, membran sel, serta DNA yang mengkodekan informasi genetik;

dan akhirnya penggunaan energi untuk menghasilkan gerakan sel, semua ini

dimungkinkan dengan adanya kerja enzim-enzim yang terkoordinasi secara

cermat. Sementara dalam keadaan sehat semua proses fisiologis akan berlangsung

dalam cara yang tersusun rapi serta teratur dan homeostatis tetap dipertahankan,

homeostatis dapat mengalami gangguan berat pada keadaan patologis. Sebagai

contoh, cedera jaringan hebat yang mencirikan penyakit sirosis hepatis dapat

menimbulkan gangguan berat pada kemampuan sel membentuk enzim-enzim

yang mengatalisis berbagai proses metabolisme penting seperti sintesis ureum.

Ketidakmampuan mengubah ammonia yang toksik menjadi ureum yang nontoksik

sebagai akibat dari penyakit tersebut akan diikuti dengan intoksikasi ammonia,

dan akhirnya koma hepatikum. Suatu spektrum penyakit genetik langka tetapi

yang sering sangat menurunkan keadaan umum penderitanya dan kerap fatal,

memberi contoh-contoh tambahan dramatis tentang konsekuensi fisiologis drastis

yang dapat menyertai gangguan terhadap aktivitas bahkan hanya satu enzim.

Menyusul suatu cedera jaringan berat (misal, infark jantung atau paru,

cedera remuk pada anggota gerak) atau pertumbuhan sel yang tidak terkendali

(misal, karsinoma prostat), enzim yang mungkin khas bagi jaringan tertentu akan

dilepas ke dalam darah. Dengan demikian, pengukuran terhadap enzim intrasel ini

didalam serum dapat memberikan informasi diagnostik dan prognostic yang tidak

ternilai bagi dokter.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa

permasalahan sebagai berikut:

1) Klasifikasi Enzim berdasarkan tipe dan mekanism reaksi.

2) Enzim memerlukan koenzim.

3) Enzim murni berfungsi sangat penting bagi pemahaman struktur, fungsi,

mekanisme reaksi, dan pengaturan enzim.

4) Enzim dapat ditemukan di dalam organel spesifik

1.3 Tujuan

Berdasarkan rumusam masalah maka makala ini bertujuan sebagai berikut:

1) Mengetahui Klasifikasi Enzim berdasarkan tipe dan mekanism reaksi.

2) Mengetahui bahwa Enzim memerlukan koenzim.

3) Mengetahui Enzim murni berfungsi sangat penting bagi pemahaman

struktur, fungsi, mekanisme reaksi, dan pengaturan enzim.

4) Mengetahui Enzim dapat ditemukan di dalam organel spesifik

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 ENZIM DIKLASIFIKASIKAN BERDASARKAN TIPE DAN

MEKANISME REAKSI

Satu abad lalu, baru ada beberapa enzim yang dikenal dan kebanyakan di

antaranya mengatalisis reaksi hidrolisis ikatan kovalen. Semua enzim ini

diidentifikasi dengan penambahan akhiran –ase pada nama substansi atau substrat

yang dihidrolisisnya. Jadi, lipase menghidrolisis lemak (Yunani lipos), amilase

menghidrolisis pati (Yunani amylon), dan protease menghidrolisis protein.

Meskipun banyak sisa peristilahan ini masih tetap bertahan sampai sekarang,

pemakaiannya sudah terbukti tidak memadai ketika ditemukan berbagai enzim

yang mengatalisis reaksi yang berbeda terhadap substrat yang sama, misal,

oksidasi atau reduksi terhadap fungsi alcohol suatu gula. Sementara akhiran -ase

tetap digunakan, nama enzim yang ada sekarang ini lebih menekankan pada tipe

reaksi yang dikatalisisnya. Sebagai contoh, enzim dehidrogenase mengatalisis

pengeluaran hidrogen, sementara enzim transferase mengatalisis reaksi

pemindahan gugus. Dengan semakin banyaknya enzim yang ditemukan,

ketidakjelasan juga semakin tak terelakkan, dan kerap kali tidak jelas enzim mana

yang tengah dibicarakan oleh seorang penyelidik. Untuk mngatasi permasalahan

ini, International Union of Biochemistry (IUB) telah mengadopsi sebuah sistem

yang kompleks tetapi tidak meragukan bagi peristilahan enzim yang didasarkan

pada mekanisme reaksi. Meskipun kejelasan dan pengurangan keraguan tersebut

membuat sistem nomenklatur IUB dipakai untuk ujian riset, nama yang lebih

pendek tetapi kurang begitu jelas tetap digunakan dalam buku ajar dan

laboratorium klinik. Karena alasan tersebut, sistem IUB hanya disampaikan secara

sepintas.

1) Reksi dan enzim yang mengatalisis reaksi tersebut membentuk enem

kelas, masing-masing mempunyai 4-13 subkelas.

2) Nama enzim terdiri atas 2 bagian. Nama pertama menunjukkan substrat.

Nama kedua, yang berakhir dengan akhiran –ase, menyatakan tipe reaksi yang

dikatalisis.

3) Informasi tambahan, bila diperlukan untuk menjelaskan reaksi, dapat

dituliskan dalam tanda kurung pada bagian akhir; misal, enzim yang mengatalisis

reaksi L-malat + NAD+ piruvat + CO2 + NADH + H + diberi nama 1.1.1.37 L-

malat: NAD+ oksidoreduktase (dekarboksilasi).

4) Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC) yang mencirikan tipe reaksi

ke dalam kelas (digit pertama), subkelas (digit kedua), dan subsubkelas (digit

ketiga). Digit keempat adalah untuk enzim spesifik. Jadi, EC 2.7.1.1 menyatakan

kelas 2 (transferase), subkelas 7 (transfer fosfat), subsubkelas 1 (alcohol

merupakan aseptor fosfat). Digit terakhir menyatakan heksokinase atau ATP: D-

heksosa 6-fosfotrasferase, sebuah enzim yang mengatalisis pemindahan fosfat dari

ATP ke gugus hidroksil pada atom karbon keenam molekul glukosa.

2.2 ENZIM MEMERLUKAN KOENZIM

Banyak enzim yang megatalisis proses pemindahan gugus dan reaksi lain

memerlukan, di samping substratnya, sebuah molekul organik sekunder yang

dikenal sebagai koenzim karena tanpa koenzim, enzim tersebut tidak aktif.

Koenzim akan memperbesar kemampuan katalitik sebuah enzim sehingga

menjadi jauh melebihi kemampuan yang ditawarkan hanya oleh gugus fungsional

asam aminonya, yang menyusun massa enzim tersebut. Koenzim yang berikatan

secara erat dengan enzim lewat ikatan kovalen atau gaya nonkovalen kerap kali

disebut sebagai gugus prostetik.. Koenzim yang mampu berdifusi secara bebas

umumnya berfungsi sebagai unsur pembawa (yang didaur ulang secara kontinu)

hydrogen (FADH), hidrida (NADH dan NADPH), atau unit-unit kimia seperti

gugus asil (koenzim A) atau gugus metil (folat), membawanya bolak-balik antara

tempat pembentukannya dan pemakaiannya. Oleh karena itu, koenzim yang

disebut belakangan ini dapat dianggap sebagai substrat sekunder.

Jenis-jenis enzim yang membutuhkan koenzim adalah enzim yang

mengatalisis reaksi oksidoreduksi, pemindahan gugus serta isomerisasi, dan reaksi

yang membentuk ikatan kovalen (kelas IUB 1,2,5, dan 6). Reaksi lisis, termasuk

reaksi hidrolisis yang dikatalisis oleh enzim-enzim pencernaan, tidak memerlukan

koenzim.

2.2.1 Koenzim Dapat dianggap Sebagai Subtrat Sekunder

Untuk dua laasan penting, akan sering kali membantu untuk menganggap

koenzim sebagai substrat sekunder. Alasan pertama, perubahan kimia di dalam

koenzim terjadi tepat mengimbangi perubahan kimia yang berlangsung di dalam

substrat. Sebagai contoh, dalam reaksi oksideruduksi, jika satu molekul substrat

dioksidasi, satu molekul koenzim akan direduksi.

Aalsan kedua untuk memberi koenzim penghargaan yang sama adalah

bahwa aspek reaksi ini mungkin mempunyai makna fisiologik mendasar yang

lebih besar. Sebagai contoh, peran penting kmampuan otot yang bekerja secara

anaerob untuk mengubah piruvat menjadi laktat tidak terletak pada piruvat

ataupun laktat. Reaksi tersebut semata-mata bertujuan mengoksidasi koenzin

NADH yang tereduksi menjadi NAD+. Tanpa NAD+ glikolisis tidak dapat

berlanjut dan sintesis ATP Anaerob (dan dengan demikian, aktivitas kerjannya)

akan terhenti. Di bawah keadaan anaerob, reduksi piruvat menjadi laktat

menghasilkan oksidasi ulang NADH dan memunkinkan sintesis ATP. Reaksi lain

dapat melakukan funsi ini sama baiknya. Sebagai contoh pada bakteri atau ragi

yang tumbuh secara anaerob, metabolit yang berasal dari piruvat bertindak secara

oksidan bagi NADH dan mereka sendiri berada dalam keadaan tereduksi.

OH O

CH O C O

H3C C H3C C

I-Laktat Piruvat

NAD+ NADH + H+

Gambar : NAD+ bekerja sebagai kosubstrat dalam reaksi laktat

hidrogenase.

Tabel . Mekanisme bagi regenerasi Anaerob NAD+

Oksidan Produk Tereduksi Bentuk Kehidupan

Piruvat

Asetaldehid

Dihidroksiasoton fosfat

Fruktosa

Laktat

Etanol

-Gliserofosfat

Matinol

Otot, bakteri laktat, ragi

(yeast) Eschrichia coli

bakteri heterolaktat

2.2.2 Fungsi Koenzim sebagai Reagensia Pemindah Gugus

Tipe reaksi biokimia pemindahan gugus

D – G + A A – G + D

Yang memindahkan gugus molekul fungsional (G) dari molekul donor (D-

G) kepada sebuah molekul aseptor akhir (misal, reaksi dahidrogenasi) atau

sebagai pembawa gugus intermediet (misal, reksi transaminasi). Diagram berikut

melukiskan konsep yang disebut terakhir ini.

D – H KoE A – H

D KoE - H A

Meskipun diagram ini mengesankan pembentukan hanya satu kompleks

KoE-G tunggal saat berlangsungnya seluruh reaksi, sebenarnya ada berbagai

kompleks intermediet KoE-G yang dapat terlibat dalam suatu reaksi tertentu

(misal, transaminasi).

Jika gugus yang dipindahkan merupakan hydrogen, adalah biasa untuk

menggambarkan hanya “separuh reaksi” di sebelah kiri:

D – H KoE

D KoE - H

Bahwa hal ini sebenarnya merepresentasikan hanya suatu kasus khusus dari

pemindahan gugus yang biasa dapat paling mudah dipahami dalam pengertian

reksi yang berlangsung di dalam sel utuh.

2.2.3 Koenzim Dapat Diklasifikasikan Menurut Gugus yang Pemindahannya

Dipermudah oleh Koenzim tersebut

Berdasarkan konsep di atas, kita dapat mengklasifikasikan koenzim sebagai

berikut:

Untuk pemindahan gugus bukan hydrogen:

Gula fosfat

KoA-SH

Tiamin pirofosfat

Piridoksal fosfat

Koenzim folat

Biotin

Koenzim kobamida (B12)

Asam lipoat

Untuk pemindahan hidrogen:

NAD+, NADP+

FMN, FAD

Asam lipoat

Koenzim Q

2.2.4 Banyak Koenzim Merupakan Derivat Vitamin B dan Derivat Adenosin

Monofosfat

Vitamin B membentuk bagian dalam struktur banyak koenzim. Vitamin B

nikotinamida, tiamin, riboflafin dan asam pantotenat merupakan unsur

esensial yang membentuk koenzim bagi oksidasi serta reduksi biologik, dan

koenzim kobamida serta asam folat berfungsi dalam metabolisme satu karbon.

Banyak koenzim mengandung adenin, ribose, serta fosfat, dan merupakan darivat

adenosin monofosfat (AMP). Contoh-contohnya mencakup NAD+ dan NADP+.

2.3 ENZIM MENGATALISIS REAKSI SPESIFIK ATAU REAKSI TIPE

Kesanggupan enzim mengatalisis satu reaksi spesifik dan pada hakikatnya

tidak mengatalisis reaksi yang lain mungkin merupakan sifat enzim yang paling

signifikan. Laju proses metabolisme karenanya dapat diatur oleh perubahan dalam

efisiensi katalitik enzim spesifik. Banyak enzim mengatalisis jenis reaksi yang

sama (pemindahan fosfat, reduksi-oksidasi, dl) dengan hanya sejumlah kecil

substrat yang secara structural berhubungan, kendati sering pada kecepatan reaksi

yang secara bermakna lebih rendah. Berbagai reaksi dengan substrat alternatif ini

cenderung terjadi kalau substrat terdapat dalam konsentrasi yang tinggi. Meskipun

kadar sedemikian jarang ditemukan di dalam sel hidup, kadar ini dapat diciptakan

di laboratorium. Disini, substrat alami dan sintetik alternatif digunakan untuk

memfasilitasi pendeteksian enzim dan penelitian mengenai mekanisme

katalitiknya.

Gambar : Pelekatan tiga titik sebuah substrat ke tapak – aktif enzim yang

berbentuk planar

2.3.1 Enzim Memperlihatkan Spesifisitas Optis

Kecuali enzim epimerase (rasemase) yang mengatalisis interkonversi isomer

optis, umumnya semua enzim akan memperlihatkan spesifisitas optis absolut

untuk paling tidak suatu porsi molekul substrat. Dengan demikian, enzim dari

lintasan glikolisis dan oksidasi langsung akan mengatalisis interkonversi

gulafosfat-D tetapi tidak gulafosfat-L. Dengan beberapa pengecualian (misal,

enzim D-asam amino oksidase pada ginjal), kebanyakan enzim mamalia bekerja

pada isomer-L asam amino.

Spesifisitas optis dapat meluas hingga satu porsi tertentu atau hingga

keseluruhan melekul substrat tersebut. Enzim glikosidase menggambarkan kedua

ujung ekstrem. Enzim ini mengatalisis hidrilisis ikatan glikosida antara gula dan

alcohol, bersifat sangat spesifik untuk bagian gula serta untuk ikatan ( atau ),

tetapi relatif nonspesifik untuk aglikon (porsi alcohol).

2.3.2 Enzim Bersifat Spesifik bagi Tipe Reaksi yang Dikatalisisnya

Enzim untuk proses lisis (enzim lisis) bekerja pada kelompok kimia khusus,

misal, enzim glikosidase pada glikosida, pepsin serta tripsin pada ikatan peptida,

dan esterase pada senyawa-senyawa ester. Berbagai substrat peptida yang berbeda

dapat diserang oleh hanya satu enzim sehingga mengurangi jumlah enzim

pencernaan yang seharusnya diperlukan. Enzim protease dapat pula mengatalisis

proses hidrolisis senyawa ester. Penggunaan ester sebagai substrat untuk sintesis

telah mempermudah penelitian terhadap mekanisme kerja enzim protease.

Enzim-enzim lisis tertentu memperlihatkan spesifisitas yang lebih tinggi.

Enzim kimotripsin menghidrolisis ikatan peptida; pada reaksi ini, gugus karboksil

berasal dari asam amino aromatik fenilalanin, tirosin, atau triptofan. Enzim

karboksipeptidase dan aminopeptidase melepas asam-asam amino satu persatu,

masing-masing secara berturutan, dari ujung terminal karboksil atau terminal

amino rantai polipeptida.

Meskipun beberapa enzim oksidoreduktase memanfaatkan NAD+ dan

NADP+ sebagai akseptor elektronnya, kebanyakan hanya menggunakan salah satu

di antaranya. Secara umum, enzim oksidoreduktase yang berfungsi dalam proses

biosintesis sistem-sistem mamalia (misal, sintesis asam lemak atau sterol)

menggunakan NADPH sebagai reduktan sementara enzim yang berfungsi dalam

proses penguraian (misal, glikolisis, oksidasi asam lemak) menggunakan NAD+

sebagai oksidan.

2.4 AKTIVITAS KATALITIS YANG DIMILIKI ENZIM

MEMFASILITASI PENDETEKSIAN ENZIM TERSEBUT

Jumlah enzim yang kecil di dalam sel mempersulit pengukuran kadarnya di

dalam ekstrak jaringan atau cairan. Untungnya, aktivitas katalitis yang dimiliki

enzim dapat menjadi sarana pemeriksaan yang sensitive dan spesifik bagi

pengukuran kadar enzim itu sendiri. Kemampuan mengatalitis transformasi

ribuan, puluhan ribu, atau bahkan lebih molekul substat menjadi produk dalam

periode waktu yang singkat memberikan kepada setiap molekul enzim

kemampuan untuk secara kimiawi menguatkan keberadaannya.

Untuk mengukur kadar enzim di dalam sebuah sampel ekstrak jaringan atau

cairan biologik lain, kecepatan reaksi yang dikatalitis oleh enzim dalam sampel

tersebut harus ditentukan. Dalam kondisi yang tepat, hasil pengukuran kecepatan

reaksi harus sebanding dengan jumlah enzim yang ada. Karena jumlah molekul

atau massa enzim yang ada sukar ditentukan, hasil pengukuran tersebut

dinyatakan dalam unit enzim.. Jumlah relatif enzim dalam berbagai ekstrak

kemudian dapat dibandingkan. International Union of Biocemistry mengartikan

satu unit aktivitas enzim sebagai 1 mikromol (1 mol; 10-6) substrat yang bereaksi

atau produk yang ditransformasikan per menit.

2.4.1 Kadar Dehidrogenase Tergantung-NAD+ Diukur pada 340 nm

Dalam reaksi yang melibatkan NAD+ atau NADP+ (enzim-enzim

dehidrogenase), sifat NADH atau NADPH (tetapi bukan NAD+ atau NADP+ )

yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 340 nm (Gambar 8-4)

membawa manfaat. Oksidasi NADH menjadi NAD+ terjadi disertai dengan

penurunan densitas optik (OD, optical density) pada 340 nm, yang proporsional

dengan jumlah NADH yang dioksidasi. Demikian pula, kalau NAD+ direduksi,

OD pada 340 nm akan meningkat sebanding dengan jumlah NADH yang

terbentuk. Perubaahan OD pada 340 nm ini dapat dimanfaatkan bagi pemeriksaan

analisis kuantitatif setiap enzim dehidrogenase yang bergantung NAD+ atau

NADP+ sebagai berikut. Bagi enzim dehidrogenase yang mengatalitis oksidasi

NADH oleh substratnya yang teroksidasi, kecepatan penurunan OD pada 340 nm

akan berbanding lurus dengan konsentrasi enzim. Oleh karena itu, hasil

pengukuran kecepatan oenurunan OD pada 340 nm memungkinkan kita

menyimpulkan kuantitas enzim, yang dinyatakan dengan unit aktivvitas, yang

terdapat di dalam sampel biologik tertentu seperti serum atau ekstrak jaringan

.

NADH

NAD+

Gambar : Spektrum Absopsi NAD+ dan NADH. Densitas yang tampak di sini

adalah untuk 44 Mg/L, larutan di dalam sebuah sel dengan lintasan cahaya 1 cm

NADP+ mempunyai spectrum yangmasing-masing analog dengan spectrum NAD+

dan NADH.

2.4.2 Kadar Banyak Enzim Dapat Diukur dengan Merangkaikannya pada

Enzim Dehidrogenase

Pada contoh diatas, laju pembentukan produk (NADH) diukur untuk

menentukan aktivitas enzim. Enzim selain dehidrogenase diukur kadarnya lewat

pengukuran kecepatan kemunculan produk (atau, yang lebih jarang dilakukan,

lewat pengukuran kecepatan hilangnya substrat). Sifat-sifat fisiokimiawi produk

atau substrat akan menentukan metode spesifik yang dipilih untuk mengukur

kadar enzim. Cara yang sering dan mudah dilakukan adalah “merangkaikan”

(coupling) produk reaksi dengan sebuah enzim dehidrogenase, dengan produk

srbagai substrat.

2.5 ENZIM MURNI BERFUNGSI SANGAT PENTING BAGI

PEMAHAMAN STRUKTUR, FUNGSI, MEKANISME REAKSI, DAN

PENGATURAN ENZIM.

Tujuan yang ingin dicapai dalam pemurnian enzim adalah mengisolasi

enzim spesifikasi dan ekstra sel “Mentah” (crude) yang mengandung banyak

komponen lain. Molekul-molekul kecil dapat disingkirkan lewat dialysis atau

filtrasi gel, asam nukleat melalui pngendapan dengan antibiotik streptomisin, dan

seterusnya. Permaslahannya adalah memisahkan enzim yang kita kehendaki dari

ratusan protein yang mempunyai stuktur kimia dan fisika yang seupa.

Perjalanan suatu pemurnian tipikal dan enzim hati dengan pemulihan yang

baik serta pemurnian keseluruhan yang besarnya mencapai 490 kali lipat.

Glukosa

ATP, Mg 2+

ADP, Mg2+

Glukosa-6-Fosfat

NADP+

+ H+

6-Fosfoglukonolakton

Enzim Diperoleh dari Sumber-Sumber Alami atau dari Sel Tempat Enzim

Tersebut Siekspresikan oleh Gen yang diKlon.

Dulu, riset awal terhadap enzim terbatas pada protein yang dapat dimurnikan

dari sel-sel binatang, tanaman, atau bakteri tempat enzim tersebut terdapat secara

alami. Sekarang, teknologi DNA rekombinan telah memungkinkan ilmuwan

memprouksi protein di dalam sel tempat protein tersebut normalnya tidak

ditemukan. Sel-sel hospes tipikal adalah bakteri dan ragi yang secara kuantitas

mudah tumbuh. Kemmapuan mengekspresikan protein rekombinan pada tingkat

yang relatif tinggi menjadikan para ilmuwan mempu mengisolasi enzim yang sulit

dimurnikan karena konsentrasi rendahnya di dalam sel tempat mereka ditemukan

secara alami. Lebih lanjut, melalui perubahan DNA yang mengkodekan protein

melalui mutagenesis berorientasi –tapak (site-directed mutagenesis), para

Ilmuwan dapat menambah, menghilangkan, atau mengubah asam-asam amino

spesifik dalam enzim rekombinan untuk untuk memfasilitasi penentuan peran

fungsional dan strukturalnya. Perubahan dapat pula dilakukan untuk membuat

protein lebih mudah dimurnikan. Bagaimanapun, pmurnian enzim dan sumbernya

yang alami tetap merupakan hal yang penting, khususnya guna mengidentifikasi

sifat serta peran modifikasi posstranslasi yang yang berfungsi mengatur lokasi

enzim serta efisiensi katalik.

NADP

GLUKOSA-6-FOSFAT DEHIDROGENAE

HEKSOKINASE

Pemurnian Dilakukan menggunakan Kromatografi pada pertukaran Ion

atau pada Penyangga Penyisih Ukuran.

Porosdur pemurnian klasik yang bermanfaat adalah pengendapan dengan berbagai

konsentrasi garam (umumnya garam ammonium atau natrium sulfat) atau pelarut

(aseton atau etanol), pemanasan diferensial atau denaturasi PH Diferensil,

sentifugasi diferensial, filtrasi gel, dan elektroferosis. Adsopsi selektif dan elusi

protein dari zat penukar anio selulosa, yaitu deitilaminoetil (DEAE) selulosa dan

zat penukar anion selulosa, yaitu karboksimetil selulosa (CMC,

carbokxymethylcellulose) juga telah memberikan hasil yang sangat baik bagi

pemurnian protein secara cepat dalam jumlah besar.

Sebagi contoh,PH ekstrak ekuesosa jaringan hati diatur hingga 7, 5 yang pada PH

ini, sebagian besar protein akan memiliki muatan netto negatif. Campuran protein

dapat larut ini kemudian dialirkn lewat kolom selulosa DEAE pada PH 7.5

bemuatan negatif akan terikat ke DEAE lewat interkasi muatan yang berlawanan,

sementara protein yang tidak bermuatan atau yang mempunyai muatan positif

mengalir langsung lewat kolom tersebut. Kemudian, kolom selulosa DEAE ini

dielusikan menggunakan gradien NaCl, yang memiliki kisaran dari konsntrasi

rendah hingga tinggi, dan dilarutkan dalam pendapan denganPH 7,5. karena Cl-

bersaing dengan protein untuk berikatan ke penyangga yang bermuatan positif,

protein untuk elusikan secara selektif; protein yang memiliki ikatan paling lemah

diikat paling awal, dan protein yang memiliki ikatan paling kuat diikat palinh

akhir. Pemisahan protein analog dolakukan mengyunakn penyangga bermuatan

negatif seperti karboksimetilselulosa atau fosfoselulosa pada PH yang sedikit

lebih rendah untuk memastikan bahwa protein bermuatan lebih positif.

Pemisahan protein dapat pula dilakukan pada baha berpori yang dikenal

sebagai “ayakan molecular”.. Kalau campuran protein dialirkan lewat kolom yang

mengandung ayakan molecular, protein yang berukuran kecil akan tersebar baik di

dalam ruang antar partikel maupun di dalam ruang internal atau pori-pori

penyangga. Ketika campuran protein dengan ukuran yang berbeda-beda mengalir

lewat kolom, mobilitas protein yang berukuran kecil akan terhambat, relatif

terhadap protein yang ukurannya terlalu besar untuk masuk ke dalam pori- poi ini.

Dengan demikian,protein berukuran besar akan muncul dari dalam kolom

sebelum protein yang berukuran kecil.

Tabel : Rangkuman skema pemurnian enzim tipikal

Fraksi Enzim Aktivitas

Total (mU)1

Protein

Total

(mg)

Aktivitas

Spesifik

(mU/mg)

Pemulihan

Keseluruhan

Homogenat hati mentah

Cairan supernatan, pemusingan 100.000 x

g

Endapan [NH4]2SO4 40 – 50 %

Endapan aseton 20 – 35 %

Fraksi kolom DEAE 80 – 110

Endapan [NH4]2SO4 43 – 48 %

Kristal pertama

Rekritalisasi

100.000

98.000

90.000

60.000

58.000

52.000

50.000

49.000

10.000

8.000

1.500

250

29

20

12

10

10

12, 2

60

240

2.000

2.600

4.160

4.900

(100)

98

90

60

58

52

50

49

Penyangga Kromatografi Afinitas Mampu Mengenali Regio Enzim Spesifik

Ciri yang menonjol pada kromatografi afinitas adalah kemampuannya untuk

secara selektif mengeluarkan satu protein tertentu, atau yang paling sering,

sejumlah kecil protein tertentu, dari campuran protein yang kompleks. Teknik ini

menggunakan suatu ligand tak bergerak yang mengadakan interaksi spesifik

dengan enzim yang ingin dimurnikan. Kalau campuran protein tersebut

dipanjankan pada ligand tersebut. Protein yang tidak di kehendaki akan mengalir

lewat kolom dan dibuang. Protein yang di kehendaki kemudian akan dielusikan

dari ligan yang tak bergerak memakai cairan elusi yang umumnya berupa larutan

garam atau ligand berbentuk larut dengan konsentrasi tinggi. Permunian yang

dicapai melalui teknik kromatografi afinitas ini sangat mengesankan dan sering

melebihi hasil yang mungkin di peroleh dengan pemakaian sejumlah teknik klasik

secara berturutan

Ligand yang di suka adalah substrat serta derivat koenzim atau zat perwarna

organic yang bertindak sebagai nukleotida atau analog koenzim yang berikatan

secara kovalen dengan sebuah penyangga inert (misal, NAD-Spandex, Blue

Sepharose). Ligand ini secara khas berikatan dengan penyangga lewat molekul

penghubung.Yang mempunyai panjang tiga hingga delapan atom karbon.

Pada kromatografi yang bersifat hidrofobik, hidrokarbon, alkil atau aril akan

terikat ke penyangga seperti sephadex. Retensi protein pada penyangga ini

melibatkan interaksi hidrofobik antara rantai alkil dan regio hidrofobik pada

protein tersebut. Protein kemudian di masukan ke dalam larutan yang

menggandung garam dengan konsentrasi tinggi (misal, [NH4]2SO4) dan dielusikan

dengan garam yang sama yang memiliki gradien menurun.

Teknologi DNA Rekombinan Dapat Menjadi Sumber Enzim Yang Kaya

Banyak gen yang mengkodekan enzim telah diklon, ditentukan rangkaiannya, dan

disisipkan ke dalam vector yang berasal dari plasmid atau faga tempat gen

tersebut dapat di kontrol oleh suatu promoter yang kuat. Promoter tersebut dapat

“mendorong” produksi enzim rekombinan hingga mencapai taraf yang jauh lebih

tinggi dibandingkan dengan yang terdapat pada sumber – sumber alam. Dengan

menggunakan promoter yang diatur oleh zat penginduksi (inducer) kimia spesifik,

ekspresi enzim rekombinan dapat diatur secara cermat. Umumnya vector ekspresi

semacam ini disisipkan ke dalam mikroorganisme yang mudah tumbuh seperti

Escherichia coli atau ragi untuk memproduksi enzim rekombinan.

Protein Fusi Rekombinan Dimurnikan dengan kromatograsi afinitas

Disamping menghasilkan sumber yang kaya akan enzim, yang sangat

memfasilitasi pemurnian, teknologi DNA rekombinan dapat digunakan untuk

menciptakan protein termodifikasi yang dapat dimurnikan dengan kromatografi

afinitas. Cara yang umum dilakukan adalah dengan mengikatkan kepada gen,

sejumlah rangkaian nukleutida yang k\mengkodekan ekstensi protein sehingga

terbentuk protein fusi yang merupakan ligand yang baik bagi penyangga afinitas

spesifik. Salah satu pendekatan yang popular adalah denngan mengikatkan rantai

yang terdiri atas lima atau enam asam amino histidin atau sebagai alternatif lain,

domain pengikat substrat untuk enzim glutation S-trasferase kepada gugus

terminal amino atau karboksil enzim yang bersangkutan. Protein fusi rekombinan

trsebut kemudian dapat dimurnikan pada kolom afinitas yang berisi ion logam

bivalen terikat seperti Ni2+ (untuk fusi dengan polihistidin) atau glutation terikat

(untuk protein fusi glutation S-trasferase) (Gambar 8-6).Protein fusi sering

mengandung tapak (site) pembelahan untuk protease yang sangat spesifik seperti

trombin, pada regio yang menghubungkan kedua bagian dari protein fusi tersebut.

Hal ini memungkinkan pengeluaran domain fusi tambahan tersebut setelah

pemurnian afinitas.

GST yang mengkodekan plasmid DNA Hasil klon

Dengan tapak trombin yang mengkodekan enzim

Ligasikan menjadi satu

Lakukan tranfeksi sel, tambahkan zatPenginduksi, kemudian lakukan pemecahan zat

Alirkan kedalam kolom afinitas

glutation

(GSH)

lakukan alusi dengan GSH proses

dengan trombin

EnzimGST

GST T Enzim

GST Enzim

GST

Enzim

GSTGST

Gambar : Penggunaan protein –fusi glutation S-tranferae (GST) untuk pemurnian

enzim rekombinan

Elektroforesis Gel Poliakrilamida Dapat Mendeteksi Kontaminan

Penilaian homogeneitas protein paling baik dilakukan dengan elektroforesis

gel poliakrilamida (PAGE, polyacrylida gel electrophoresis) di bawah berbagai

kondisi. Yang paling popular di antaranya adalah elektroforesis gel poliakrilamida

atau PAGE dengan sodium dodesil sulfat (SDS), suatu detergen ion yang

memisahkan protein multimerik menjadi protomer. Karena setiap ikatan peptida

mengikat kurang lebih dua buah molekul SDS, polipeptida tersebut memiliki

muatan negatif yang kuat. Dengan demikian, jarak yang ditempuh setiap

polipeptida ketika bermigrasi kearah anoda bergantung pada massa molecular

relatifnya (Mr). Sebagai alternatif lain, PAGE dapat dilaksanakan dalam kondisi

asli yaitu, tanpa adanya SDS atau denaturan lain sehingga struktur kuaterner dan

kerap kali pula aktivitas katalitik enzimnya dapat dipertahankan. Dalam PAGE

dua dimensi (O’Farrell), dimensi pertama memisahkan protein yang terdenaturasi

berdasarkan nilai pl-nya dengan melakukan ekuilibrasi protein tersebut di dalam

medan listrik yang mengandung urea dan dengan gradien pH yang dipertahankan

oleh amfolit terpolimerisasi. Setelah pemrosesan dengan SDS selesai, dimensi

kedua kemudian memisahkan protein berdasarkan ukuran molecular unit

protomernya.

2.6 ENZIM DAPAT DITEMUKAN DI DALAM ORGANEL SPESIFIK

Susunan spasial dan kompartementalisasi enzim, substrat, serta kofaktor di

dalam sel mempunyai makna yang teramat penting. Sebagai contoh, di dalam sel-

sel hati, enzim untuk glikolisis terdapat di dalam sitoplasma sedangkan enzim

untuk siklus asam sitrat di dalam mitokondria. Distribusi enzim diantara berbagai

organel subselular dapat dipelajari setelah dilakukan fraksionasi homogenat sel

melalui sentrifugasi berkecepatan tinggi. Kandungan enzim pada setiap fraksi

kemudian diperiksa.

Penentuan lokasi suatu enzim tertentu didalam sebuah sel atau jaringan pada

keadaan yang relatif tetap acapkali dilakukan dengan prosedur histokimiawi

(“histoenzimologi”). Sayatan tipis jaringan yang dibekukan (frozen section)

dengan ketebalan 2 hingga 10m diproses dengan substrat untuk suatu suatu

enzim tertentu. Di mana terdapat enzim, di situ akan terbentuk produk dari reaksi

yang dikatalisis enzim tersebut. Jika terwarna dan tidak larut, produk akan tetap

berada di tempat pembentukannya dan mengungkap lokasi enzim.

Histoenzimologi menghasilkan gambar grafik dan pola yang relatif bersifat

fisiologik mengenai distribusi enzim.

2.7 ISOZIM MERUPAKAN BENTUK YANG MEMPUNYAI

PERBEDAAN FISIK TETAPI DENGAN AKTIVITAS KATALISIS

YANG SAMA

Kalau teknik pemurnian enzim diaplikasikan, sebagai contoh kepada enzim

malat dehidrogenase yang berasal dari sumber yang berbeda (misal, hati tikus dan

escherichia coli), kita akan melihat dengan jelas bahwa sekalipun enzim malat

dehidrogenae yang berasal dari hati tikus maupun E coli akan mengatalisis reaksi

yang sama, sifat-sifat fisik dan kimiamereka memperlihatkan banyak perbedaan

bemakna. Bnetuk – bentuk fisik berbeda dari aktivitas yang ama juga dapat

ditemukan dalam berbagai jaringan organisme yang sama, dalam tipe-tipe sel

yang berbeda, dalam kompartemen sunselular, atau dalam organisme prokaryotik

seperti E coli. Temuan ini diperoleh sebagai hasil penerapan prosedur pemisahan

elektroforentik pada pemisahan bentuk-bentuk aktivitas enzimatik tertentu yang

berbeda secara elektroforetis.

Pemisahan dan Identifikasi Isoenzim memiliki Nilai Diagnostik

Isozim laktat dehidrogenase dalam serum dapat dilihat dengan melakukan

elektroforesis terhadap sampel serum pada bahan penyangga pati, agar atau gel

poliakrilamoda, yang biasanya dilakukan dengan PH 8,6. isozim tersebut

mempunyai muatan yang belainan pada pH 8,6 ini dan bermigrasi menuju lima

daerah yang berlainan pada elektoferogram. Isozim tersebut dideteksi berdasarkan

kemampuan masing –masing isozim. Mengatalisis proses reaksi suatu zat pewarna

yang tidak berwarna menjadi bentuk yang berwarna dan tidak larut.

Campuran Assay dehidrogenase tipikal mengandung NAD+ suatu substrat

terteduksi , bentuk teroksidasi zat pewarna redoks seperti nitroblue tetrazolium

(NBT), pembawa (carrier) electron intermediet yang diperlukan bagi pemindahan

elektron dari NADH ke NBT, serta pendapat serta ion pengaktif jika dibutuhkan..

(Laktat) SH2 S (piruvat)

NAD+ NADH + H+

PMS Tereduksi PMS Teroksidasi

NBT Teroksidasi NBT tereduksi

(Tidak berwarna) (Formazan Biu)

Gambar : reaksi yang dirangkaiakn untuk mendeteksi aktivitas laktat

dehidrogenase pada sebuan elektroferogram. (NBT, netroblue tetrazolium, PMS,

phenazine methosulfate).

Isozim merupakan produk dari gen yang berkerabat erat.

Enzim oligomerik dengan protomer yang tidak sama bisa terdapat. Yang

sering, satu jaringan mengahsilkan terutama satu jenis protomer, sementara

jaringan lain menghasilkan protomer lain. Bila protomer-protomer ini dapat

LAKTAT DEHIDROGENASE

brgabung melalui berbagai cara untuk membangun sebuah enzim yang aktif

(misal, tetramer), terbentuklah isozim dengan aktifitas enzimatik tersebut.

Isozim laktat dehidrogenase memiliki perbedaan pada tingkat stuktur

kuanternernya. Molekul oligomerik laktat dehidrogenase stuktur kuanternernya.

Molekul oligomerik laktat dehidrogenase (berat molekul 130.000) terdiri atas

empat protomer dengan dua tipe, yaitu tipe H dan M (berat molekul sekitar

34.000). hanya molekul tetramiklah yang mempunyai aktivitas katalitik. Jika

urutan tidak penting, protomer ini dapt dikambinasikan melaLui cara berikut :

HHHH

HHHM

HHMM

HMMM

MMMM

Markert telah menggunakan sejumlah kondisi yang diketahui dapat

membongkar dan membentuk kembali struktur kuanterner untuk menerangkan

hubungan antar isozim laktat dehidrogenase. Pemecahan dan pembentukan

kembali laktat dehidrogenase –I1 atatu laktat dehidrogenase –I5 homogen tidak

emnghasilkan isozim yang baru.

2.8 ANALISIS KUANTITATIF ENZIM PLASMA TERTENTU

MEMPUNYAI MAKNA DIAGNOSTIK.

Enzim plasma nonfungsional tidak melakukan sembanrang fungsi fisiologik

ynag diketahui di dalam darah. Substrat sering tidak ditemukan di dalam plasma,

dan enzim sendiri terdapat di dalam darah manusia normal dengan kadar sampai

sejuta kali lipat lebih rendah daripada kadar di jaringan. Keberadaan enzim di

dalam plasma dengan kadar yang meningkat diatas nilai normalnya menunjukkan

peningkatan laju kerusakan jaringan.

2.9 ENZIM ENDONUKLEASE RESTRIKSI MEMFASILITASI

PENEGAKAN DIAGNOSIS PENYAKIT GENTIK

Penegakan diagnosis penyakit genetic telah memperoleh dorongan yang luar

biasa dari perkembangan teknologi DNA rekombinan. Meskipun semua penyakit

molecular telah lama diketahui terjadi sbagai akibat perubahan DNA, teknik untuk

pemeriksan langsung terhadap rangkaian DNA, teknik untuk pemeriksaan

langsung terhadap rangkaian DNA baru belakangan ini tersedia. Pengembangan

pelacakan hibridasi untuk fragmen DNA telah menghasilkan sejumlah teknik

penapisan prenatal dengan sensitivitas yang memedai guna menentukan ada

tidaknya kalainan herediter, teknik ini dilakukan dengan memetakan enzim

retriksi DNA yang berasal dari sel-sel janin dalam cairan amnion atau dengan

memeriksa produk yang dihasilkan menggunakan oligonukleotida sebagai

senyawa primer untuk reaksi rantai polimerase, (PCR, polymerase chain

reaction). Pada prinsipnya berbagai pelacak terhadap DNA dapat dilakukan untuk

menengakan diagnosis sebagaian besar penyakit genetik. Sebuah pelacak terhadap

DNA yang dibuat terhadap suatu bagian gen untuk sub unit hemoglobin normal

dapat mendeteksi fragmen restrisik yang emmendek atau tidak ada akibat delesi di

dalam gen tersebut, sebagaiman terjadi pada sebagian penyakit talasemia-, dan

pada tipe-tipe talasemia - serta -, ∆ yang langka.

HASIL DIGESTI RESTRIKSI YANG SUDAH TERLACAK DAPAT

MENGUNGKAPKAN GEN HOMOLOG DENGAN RANGKAIAN BASA

BERBEDA.

Pelacak DNA dapat pula digunakan mendeteksi rangkaian DNA yang

behubungan erat dengan gen. Pemeriksaan analisis ini dapat dikembangkan untuk

mendeteksi berbagai variasi kromosom spesifik (perbedaan dalam rangkaian antar

kromosom homolog). Digesti DNA oleh enzim retriksi endonuklease akan

menghasilkan peta restriksi berbeda-beda (pola fragmen DNA) dari gen-gen

homologyang mengandung rangkaian basa yang berlainan . fenomena ini diberi

nam “polimorfisme panjang fragmen restriksi”. Bagi penyakit genetic yang

berhubungan dengan RFLP,seorang manusia yang menjadi pembawa penyakit

tersebut akan membawa satu kromosom dengan gen normal dan satu kromosom

lagi dengan gen cacat.

RNA KATALITIK

Meskipun jelas bukan merupakan protein, asam ribonukleat (RNA)

tertentu akan memperlihatkan aktivitas katalitik yang sangat spesifik bagi substrat

tertentu. RNA ini yang memenuhi semua kriteria klasik untuk didefinisi sebagai

enzim, disebut ribozim. Meskipun substrat yang dikatalisis oleh ribozim hanya

terbatas pada ikatan fosfodiester RNA, spesifitas kerjanya sepenuhnya sebanding

kerja enzim yang klasik. Ribozim mengatalisis reaksi trans esrterifikasi dan

akhirnya reaksi hidrolisis ikatan fosfodiester dalam molekul RNA. Reaksi ini

diperlancar oleh gugus OH.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

1. Enzim merupakan katalisator yang mengatur kecepata berlangusngnaya

berbagai proses fisiologik

2. Cacat pada fungsi enzim sering menyebabkan penyakit

3. Enzim yang mengatalisis reaksi yang melibatkan pemindahan gugus

isomerisasi, oksido-reduksi, atau sintesis ikatan kovalen memerlukan

substrat yang dikenal dengan koenzim

4. Sebagian besar enzim bersifat sangat spesifik terhadap substratnya, koenzim

serta tipe reaksi yang dikatalisisnya. Meskipun demikian, beberapa enzim

protease juga memecah ester. Bagi enzim yang bekerja pada substrat dapat

pula ikut bereaksi, tetapi umumnya dengan kecepatan yang lebih rendah.

5. Pengukuran aktivitas enzim merupakan hal sentral bagi penentuan kuantitas

enzim dalam riset atau laboratorium klinik.

6. Aktivitas enzim dehidrogenase yang bergantung –NAD(P)+ diperiksa secara

spektrofotomentris dengan mengukur perubahan absorbsi pada 330 mm

yang menyertai oksidasi atau reduksi NAD (P)H.

7. Perangkaian enzim lain pada dehidrogenase dapat memperlancar

analisisnya.

8. Untuk menyelidiki struktur mekanisme kerja, dan pengaturan aktivitasnya,

enzim harus dimurnikan hingga mencapai homogeneitas sekitar 95%.

9. teknik pemurnian enzim mencakup presipitasi selektif dengan pelarut garam

atau organic dan kromatografi pada penyangga pertukaran ion, filtrasi gel,

afinitas substrat, ligand zat warna, atau interaksi hidrofobik.

10. kemampuan memanfaatkan teknik rekombinan DNA untuk

mengekspresikan enzim dalam tubuh hospes yang dipilih telah membawa

revolusi dalam teknik pemurnian enzim dengan menghasilkan enzim dalan

jumalh besar yang dalam sebagian besar keadaan, mudah dimurnikan hingga

mencapa homogeneitas.

11. Kemajuan pemurnian dinilai dengan mengukur peningkatan aktifitas

spesifik suatu enzim (aktivitas per unit masa) dan homogenitas akhir lewat

elektroforesis gel poliakrilamida (PAGE).

12. Penentuan lokasi enzim intrasel yang tepat disimpulkan lewat teknik

histokimia dan fraksionasi sel, yang dirangkaiakn dengan analisis enzimatik,

terhadap sayatan jaringan atau fraksi homogenat sel, isozim, bentuk yang

secara fisik berbeda pada enzim nonfungsional di dalam serum menunjukan

kerusakan pada jaringan tertentu manusia, dan memberikan informasi

diagnostik seta prognostic yang berharga.

13. Kemampuan enzim restriksi endonuklease mendeteksi perubahan yang

sangat kecil pada struktur gen telah memungkinkan dokter mendiagnosis

penyakit genetic akibat mutasi yang menghasilkan enzim yang cacat atau

enzim nonfungsional.

14. RNA katalitik yang dikenl sebagai ribozim mengatalisis reaksi hidrolisis

yang sangat spesifik ikatan fosfodiester pada RNA. Reaksi ini amat penting

dalam berbagai pristiwa pemrosesan yang terlibat di dalam maturasi pra-

mRNA

3.2 SARAN

Peranan enzim dalam kesehatan sangat penting, untuk itu manusia

hendaknya lebih menjaga kesehatan. Dan kami penyusun mengharapkan masukan

untuk penyempurnaan makalah ini.

KEPUSTAKAAN

Murray, Robert K, 1996, Harper’s, Biochemistry

Mc. Gilvery, Robert W, And Gerald W, 1983

Page David, 1981.

Triman Jr, 2007 Materi Biokimia, Surabaya

mekanisme kerja enzim

MEKANISME KERJA ENZIMMolekul selalu bergerak dan bertumbukan satu dengan yang lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, substrat akan menempel pada enzim. Tempat menempelnya molekul substrat pada enzim disebut dengan sisi aktif. Kemudian terjadi reaksi dan terbentuk molekul produk.Banyak enzim yang dapat bekerja bolak-balik (reversible). Enzim dapat mengubah substrat menjadi hasil akhir dan juga dapat mengubah hasil akhir menjadi substrat jika lingkungannya berubah. Misalnya, enzim lipase dapat berfungsi katalisator dalam perubahan lemak menjadi asam lemak dan glilserol. Enzim lipase juga dapat mengubah kembali asam lemak dan gliserol menjadi lemak (lipid).Enzim juga bekerja secara spesifik, artinya enzim mempunyai fungsi yang khusus. Jika enzim berbeda maka hasilnya akan berbeda pula. Misalnya, pemecahan rafinosa (suatu trisakarida). Jika dilakukan oleh enzim sukrase rafinosa akan terurai menjadi melibiosa dan fruktosa, sedangkan jika dilakukan dengan oleh enzim emulsion rafinosa akan terurai menjadi sukrosa dan galaktosa.Ada dua teori mengenai mekanisme kerja enzim, yaitu lock and key theory dan induced fit theory.1) Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci)Teori ini dikemukakan oleh Fischer (1988). Menurutnya, enzim diumpamakan sebagai gembok karena memiliki sebuah bagian kecil yang dapat berikatan dengan substrat yang disebut dengan sisi aktif, sedangkan substrat sebagai kunci karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif enzim.Substrat dapat berikatan dengan enzim jika sesuai dengan sisi aktif enzim. Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja, hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik. Substrat yang mempunyai bentuk ruang yang sesuai dengan sisi aktif enzim akan berikatan dan membentuk kompleks transisi enzim-substrat. Senyawa transisi ini tidak stabil sehingga pembentukan produk berlangsung dengan sendirinya. Jika enzim mengalami denaturasi (rusak) karena panas, bentuk sisi aktif akan berubah sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang sama.2) Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi)

Teori ini dikemukakan oleh Daniel Koshland. Menurutnya, sisi aktif enzim bersifat fleksibel. Akibatnya, sisi aktif enzim dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat. Teori ini sesuai dengan mekanisme kerja enzim yangt sesungguhnya.Reaksi antara substrat dengan enzim berlangsung karena adanya induksi molekul substrat terhadap molekul enzim. Menurut teori ini, sisi aktif enzim bersifat fleksibel dalam menyesuaikan stuktur sesuai dengan struktur substrat. Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, maka enzim akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok (fit). Kemudian terjadi pengikatan substrat oleh enzim yang selanjutnya substrat diubah menjadi produk. Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali pada keadaan semula dan siap untuk mengikat substrat baru.Diposkan oleh vhavha di 17.04 Sumber http://vha2rhe2.blogspot.com/2009/11/mekanisme-kerja-enzim.html

Peran enzim dalam metabolisme dan pemanfaatannya di bidang diagnosis dan pengobatan

Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi kimia, di mana hampir semua enzim adalah protein. Pada reaksi-reaksi enzimatik, molekul yang mengawali reaksi disebut substrat, sedangkan hasilnya disebut produk.[1] Cara kerja enzim dalam mengkatalisis reaksi kimia substansi lain tidak merubah atau merusak reaksi ini.[2]

Peran enzim dalam metabolisme

Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup.[3] Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Sebagai contoh adalah pembentukan urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan derajat Celcius dengan katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di dalam suhu tubuh fisiologis manusia, sekitar 37° C. Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak

berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi.[4] Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.[5]

Pemanfaatan enzim sebagai alat diagnosis

Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:

1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.

Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstrasel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstrasel. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar-besaran. Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.

Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:

Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah

Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.

Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.

2. Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.

Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:

Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.

Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.

Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.

3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.

Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:

Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.

Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.

Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan

Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan.

1. Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu. Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. [6] Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida.[7] Adapun defisiensi enzim yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu keadaan di mana penderita mengalami kesulitan penggumpalan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX.[8] Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim-enzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah.

2. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian efek yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran pengobatan, dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi di mana enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran.

a) Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat bersaing. Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah:

Diabetes Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa (acarbose), di mana akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi

glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan.[9]

Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah. Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penumpukan cairan bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan tubuh.[10]

Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II, sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor).

Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II). Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit.

Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan sildenafil. Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma, pentoksifilin digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki relung kapiler, sedangkan sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat.

Penyakit kanker merupakan penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebarannya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6-aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksinase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA).

Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim

monoamina oksidase yang mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupakan enzim yang mengalami peningkatan jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.

b) Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekaligus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme sebagai sasaran kerja antara lain:

Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat.

Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang pecah.

Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat menghambat sintesis protein pada mikroorganisme. Contohnya antara lain:

Ø Tetrasiklin yang menghambat pengikatan asam amino-tRNA pada situs inisiator subunit 30S dari ribosom sehingga asam amino tidak dibawa oleh tRNA.

Ø Streptomisin yang berikatan langsung dengan subunit 50S dari ribosom sehingga laju sintesis protein berkurang dan terbentuk protein yang tidak semestinya akibat kesalahan baca kodon mRNA.

Ø Kloramfenikol yang menyaingi mRNA untuk duduk di ribosom

Ø Neomisin B yang mengubah pengikatan asam amino-tRNA ke kompleks mRNA ribosom.

3. Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor, di mana apabila mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor, sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:

a) Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menimbulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai β-blocker.

b) Penggunaan antihistamin untuk tujuan tertentu. Histamin merupakan turunan asam amino histidin yang berperan sangat luas, mulai dari neuromediator, mediator radang pada kapiler, meningkatkan pembentukan dan pengeluaran asam lambung HCl, kontraksi otot polos di bronkus, dan lain-lain. Tidak jarang ketika misalnya terjadi peradangan yang memicu pengeluaran histamin, terjadi efek-efek lain seperti sakit perut dan lain-lain. Untuk itu dikembangkan senyawa spesifik yang mampu bekerja sebagai pesaing histamin, yaitu antihistamin. Dengan adanya antihistamin ini, maka respon yang ditimbulkan akibat kerja histamin dapat ditekan.