Definisi Merupakan biokatalis yang

dihasilkan oleh jaringan yang meningkatkan laju reaksi kimia atau mengaktifkan senyawa lain secara spesifik• Enzim hampir seluruhnya

adalah protein dan hampir lebih separuh jumlah protein yang ada dalam sel adalah ENZIM

Characteristics of enzymes

Protein

A + BC

enzyme

SpecificitypH

Biological catalyst

• Enzim hanya disintesis oleh dan didalam sel

• Enzim akan disintesis jika sel mempunyai gen untuk enzim tersebut

• Vitamin C atau asam ascorbat harus ada didalam makanan karena tubuh tidak mempunyai enzim yang membantu pembentukan Vit C

Peran dan fungsi enzim dalam tubuhPeran dan fungsi enzim dalam tubuh

• Enzim berperan penting dalam proses Enzim berperan penting dalam proses pencernaanpencernaan

• Enzim berperan dalam metabolisme antaraEnzim berperan dalam metabolisme antara• Berperan dalam percepatan reaksi dan Berperan dalam percepatan reaksi dan

merombak molekul yang lebih besar merombak molekul yang lebih besar menjadi molekul yang lebih kecil atau menjadi molekul yang lebih kecil atau sebaliknyasebaliknya

• Berperan sebagai alat diagnostikBerperan sebagai alat diagnostik• Berperanan dalam pengobatan Berperanan dalam pengobatan

• Enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tumbuhan tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksi

• Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak berubah baik sebelum dan sesudah reaksi tetap

• Enzim sebagai biokatalisator• Bagian enzim yang aktif adalah sisi aktif

dari enzim

Tata nama enzim

• Enzim diberi nama sesuai dengan nama substrat dan reaksi yang dikatalisis

• Biasanya ditambah akhiran ase• Enzim dibagi ke dalam

7 golongan besar

Sifat-sifat EnzimSifat-sifat Enzim• Enzim merupakan senyawa yang jauh

lebih kecil sehingga reaksi dapat berlangsung didalam sel

• Dalam proses katalisis suatu reaksi, enzim bereaksi terlebih dahulu dengan substrat sehingga terbentuklah senyawa baru atau kompleks enzim substrat

E + S ES E + P

Substrate

Enzim

product

product

Kompleks enzim substart

Enzim

enzyme-substrate complex

enzyme-product complex

enzim

product

enzim

substrate

Kerja dari Enzim

Persamaan atau hipotesis Michaelis-Menten

Spesifitas stereoisomer, • Enzim –enzim pada umumnya bekerja pada

senyawa organik, hanya sebagian kecil saja senyawa anorganik,

• Senyawa organik seperti KH, enzim yang bekerja terutama pada konfigurasi D, pada asam amino bekerja pada konfigurasi L

Spesifitas ikatan kimia,• enzim yang berfungsi untuk pemecahan

molekul dengan memutuskan ikatan kovalen

Spesifitas stereoisomer, enzim –enzim ini pada umumnya bekerja pada senyawa organik

• Memecah ikatan kovalen Hidrolisis Contohnya Hidrolase, glikosidase,

amilase, esterase, fosfatase.

Spesifitas Gugus, • enzim hanya bekerja pada substrat yang

mempunyai gugus tertentu, contoh, enzim pemecah protein akan memecahkan ikatan peptida

Tingkat spesifitas• Spesifitas rendah, hanya memecah

ikatan kimia saja, sperti enzim esterase, fosfatase

• Spesifitas tinggi, enzim yang mengolah hanya satu saja substrat,

contoh : enzim-enzim metabolisme karbohidrat

Penggolongan dan Tata nama EnzimPenggolongan dan Tata nama Enzim• Berdasarkan SubstratBerdasarkan Substrat,,

– LaktaseLaktase– MaltaseMaltase– ProteaseProtease– OksigenaseOksigenase– NukleotidaseNukleotidase

Tata nama berdasarkan ikatan kimia

– Ikatan peptida peptidase (aminopeptidase, karbopeptidase)

– Ikatan ester Esterase– Ikatan nukleotida Nukleotidase

Tata Nama berdasarkan Jenis reaksi, glukosa oksidaseglukosa dehidrogenaseaminotransferase

DehidrogenaseDehidrogenase• Bekerja pada reaksi pengambilan atom

hidrogen• bekerja pada pemberian hidrogen yang

dilepas ke senyawa lain• Reaksi pembentukan alkohol menjadi

aldehid dengan menggunakan Enzim alkohol dehidrogenase

• Alkohol +NAD Aldehid + NADH + H• Glutamat dehidrogenase

Oksigenase• Dalam reaksi ini yang berfungsi menjadi

akseptor hidrogen adalah oksigen• Contoh pada reaksi oksidasi glukosa menjadi

asam glukonatGlukosa +O2 Asam glukonat + H2O2

• Xantin Oksidase, asam amino oksidase, dan glisin oksidase

• Kelas Hidrolase, Katalisis reaksi-reaksi hidrolisis dengan melakukan pemisahan ikatan kovalen dengan memecah 1 molekul air A-B A-H + B-OH HOH

Kelas HidrolaseKelas HidrolaseTerbagi atas tiga jenis,1. Memecah ikatan ester2. Memecah glikosida3. Memecah ikatan peptida Contohnya : esterase, peptidase, amilase,fosfatase, lipase,

Esterase• Memecah ikatan ester dengan

cara hidrolisis• Memecah ester yang berada

dalam hati seperti etil butirat menjadi etanol dan asam butirat

Lipase• Memecah ikatan ester pada

lemak menjadi asam lemak dan gliserol

Fosfatase• Memecah ikatan fosfat suatu senyawa

seperti glukosa 6 fosfat dipecah menjadi glukosa dan asam fosfat

Amilase• Memecah ikatan-ikatan pada amilum

menjadi maltosa

•Kelas Liase, • katalisis reaksi yang mengeluarkan suatu gugus

dari substrat bukan dengan cara hidrolisis atau sebaliknya

A B C – C C=C + A – B Contohnya , aldolase, dekarboksilase

Kelas Isomerase, • Katalis reaksi pembentukan isomer ( optik,

geometri dan posisi yang bekerja dengan mengadakan perubahan intramolekuler.

• Perubahan glukosa menjadi fruktosa, Senyawa dengan optik L menjadi D

• contohnya ribulosa fosfat epimerase, rasemase, mutase

Kelas ligase atau SintetaseKelas ligase atau Sintetase Katalis yang menyebabkan hasil produk substrat Katalis yang menyebabkan hasil produk substrat

lebih besar dari substrat awallebih besar dari substrat awal

Pusat Aktif EnzimPusat Aktif Enzim

• Enzim Mitokondria , menghasilkan energi• Enzim Ribosom, sintesis protein• Enzim mikrosom, biosintesis protein• Enzim Lisosom, pemecahan berbagai bahan yang

tidak diperlukan oleh tubuh

• Enzim mempunyai situs katalitik aktif yang merupakan Enzim mempunyai situs katalitik aktif yang merupakan residu asam aminoresidu asam amino

• Asam amino ini akan berinteraksi satu sama lain dalam Asam amino ini akan berinteraksi satu sama lain dalam suatu cara sehingga peristiwa katalisis dapat berlangsung suatu cara sehingga peristiwa katalisis dapat berlangsung (aktif site)(aktif site)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja Enzim

• Konsentrasi Enzim

• Konsentrasi substrat

• Pengaruh Suhu• Pengaruh pH• Pengaruh

inhibitor

Energi yang diberikan terhadap bahan yang stabil untuk memulai reaksi disebut reaksi aktivasi

1. Pengaruh kadar enzim Vs substrat *. Kecepatan reaksi bergantung pada konsentrasi enzim

*. Bila [enzim ] tetap, [substrat]dinaikkan= penambahan pertama kecepatan reaksi naik dengan cepat , selanjutnya kecepatan mulai <<<> tidak terjadi penambahan kecepatamn reaksi.

2. Pengaruh [Substrat] Vs kecepatan reaksi

Michaelis dkk = reaksi yang dikatalisis oleh enzim pada berbagai [Substrat] = 2 fase

Fase 1, jika [substrat] masih rendah , daerah aktif tidak semua terikat dengan substrat

Fase 2. jika jumlah mol subsrat meningkat = daerah aktip terikat seluruhnya pada substrat = enzim bekerja dengan kapasitas penuh

SECARA MATEMATIK ==

Persamaan Michaelis- Menten

V maks[S]

V = ----------------

Km + [S}

V = kecepatan reaksi enzim dengan kadar substrat S

Km = Tetapan Michaelis –Menten (mol/liter)

V maks = kecepatan maksimum enzim

[S] = kadar substrat

Persamaan =

k1 k3

E + S = ES < == E + P

k2 k4

Dari Persamaan Vmaks [S]

V= -------------------Km + [S]

Menghitung Km dengan persamaan linier == diubah menjadi

VmaksSVmaksKm

V111

Atau Y = aX + b === digambarkan sbb dan disebut persamaan (lineweaver-Burk)

Intersep

Dapat diterapkan untuk mikroba dengan persamaan sbb

][].[SKsSQmq

KINETIKA MIKROBA

Kecepatan reaksi enzimnya

Bila q = U/2 dan qm= Um/Y

Persamaan Monod ==

][].[SKsSm

Pengaruh PHPengaruh PH• Perubahan pH lingkungan akan Perubahan pH lingkungan akan

berpengaruh pada efektivitas berpengaruh pada efektivitas bagian aktif enzim (active site)bagian aktif enzim (active site)

• Peubahan pH yang cukup Peubahan pH yang cukup drastis dapat menyebabkan drastis dapat menyebabkan denaturasi sehingga denaturasi sehingga menurunkan efektivitas enzimmenurunkan efektivitas enzim

Efek ph terhadap enzim

2 4 6 8 10

Pepsin

Tripsin

Mekanisme Kerja Enzim

- Induced-fit-modelInduced-fit-model: The enzyme has a : The enzyme has a flexible active site that changes shape to flexible active site that changes shape to accommodate the substrate and facilitate the accommodate the substrate and facilitate the reaction.reaction.

Penghambatan enzim kompetitif

• Apa yang dipersaingkan• Ruang dan waktu yang sama• Persamaan dengan kompetitor

lain• Pebedaan dengan kompetitor

lain• Kekerapan yang dipersaingkan

Pengaruh Hambatan • Hambatan terbentuknya kompleks substrat

enzim merupakan hasil yang tidak diinginkan dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim

• Hambatan tidak reversibel• Hambatan reversibel

–Hambatan bersaing –Hambatan tidak bersaing

Hambatan tidak reversibel• Inhibitor tidak bereaksi

reversibel dengan bagian tertentu dari enzim sehingga enzim berubah

• Substart tidak dapat memasuki bagian aktif dari enzim

• Enzim tidak dapat berfungsi sebagai katalitik

Penghambatan Reversible thd kerja enzim

KESIMPULAN

ENZIM

Merupakan biokatalisator/katalisator organik yang dihasilkan oleh sel dan sifatnya khas.

Struktur enzim terdiri dari :

1. Apoenzim , yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas (termolabil}

2. Gugus prostetik ( Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-

molekul organik yamg disebut KOENZIM

Enzim keseluruhan disebut holoenzim

Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan

sebagai stbilisator agar enzim tetap aktif.

Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel, yaitu NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida),

FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), sitokrom.

Bagian protein(tak aktif) + non protein ==holoenzim (aktif)

(apoenzim) (gugus prostetik)

Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi unuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada dalam sel reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen dan pencernaan.

SIFAT-SIFAT ENZIM (8)

1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi

2. Thermolabil, mudah rusak, bila dipanasilebih dari sushu 60oC, karena enzim tersusun dari

protein yang mempunyai sifat thermolabil

3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim

4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, rekasinya sangat cepat dan

dapat digunakan berulang-ulang.

5. Bekerjanya ada yang didalam sel(endoenzim) dan luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim, amilase , maltase

6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah seperti lipase, mengkatalisis pembentukan dan

penguraian lemak === lemak + H2O ---- asam lemak + gliserol

7. Bekerjanya spesifik, enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat ) hanya setangkup dengan permukaan

subtrat tertentu

8.Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

Pada reaksi enzimatis terdapat zat yang mempengaruhi reaksi , yakni aktivator dan inhibitor. Aktivator dapat mempercepat reaksi enzim seperti ion Mg++, Ca++, zat organik seperti koenzim A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi seperti CO, Arsen, Hg, Sianida

2. ATP ( ADENOSIN TRI PHOSPAT)

Molekul berenergi tinggi, dengan ikatan tiga molekul fosfat dengan senyawa adenosin.

Peristiwa ADP menjadi ATP reversible

Komplek enzim-substrat

E + S ===== ES---------- E + PEnzim = * khas= hanya bekerja terhadap suatu zat dan substrat ,

dan ada hubungan antara E-S

* terjadi pada bagian tertentu saja (bagian aktif= active side)

Leonor Michaelis dan Maude Menten 1913

Reaksi enzim = mula-mula reaksi kompleks ES= hasil reaksi + enzim

kembali

k1 k3

E+S= ES--- E+ P

k2

Penggolongan enzim

1. Oksido reduktase, 2. Transferase, 3. Hidrolase,

4. Liase, 5. Isomerase, 6. ligase

I. Oksidoreduktase berperan dalam reaksi oksidasi –reduksi

* dehidrogenase ( donor =pengambilan atom hidrogen )

Contoh: dehidrogenase = alhohol + NAD+ ===== aldehide + NADH + H+

* oksidase (akseptor ) = hidrogen ditrima oleh senyawa lain= enzim redoks yang oksigen bertindak sebagai elektron aseptor.

Contoh:

Alkohol dehidrogenase

Asam glutamat + NAD+ + H2O ==NH3 + As.Ketoglutarat + NADH + H+

Glutamat dehidrogenase

NH3+

IR-CH-COO-Asam L-Amino

+ Enzim --- R-C-COO- + Enzim (tereduksi)

NH2+

I

Asam amino

Glukosa + O2 ====asam glukonat + H2O2

Glukosa oksidase

•Xantin oksidase === Xantin < ====asam urat

• A.amino Oksidase

• glisin oksidase == glisin == asam glioksilat

II. Transferase= berperan di dalam reaksi pemindahan ugus tertentu, digolongkan berdasarkan sifat gugus yang dipindahkan

* metil transferase

* Amino transferase = enzim transaminase yang mengkatalis pemindahan reversible dari suatu asam amino kesuatu asam keto

Asam glutamat

+

CH3

IC=O ==== I COOH

Asam Piruvat

COOH I CH2 I CH2

I C=O ICOOH

+

CH3

I H-C-NH2

I COOH

As. Keto glutarat

alanin

III. HIDROLASE = sebagai katalis pada reaksi hidrolisis * hidrolase = -memecah ikatan ester

- memecah glukosida - memecah ikatan peptida

•Esterase == ikatan ester•Lipase === ester pada lemak•Fosfatase=== ikatan fosfat•Amilase = ikatan amilum• amino peptidase == asam amino• karboksi peptidase == HOOC-CH-NH-CO--------NH-CO-CH-NH2

I I R R

Karboksi peptidase

Amino peptidase

IV. LIASE == pemisahan suatu gugus dari suatu senyawa/substrat•Dekarboksilase• aldolase• hidratase

OCH3 –C-C ====== CH3-C-H + CO2

II OH II O O

A. Piruvat aldehid

Dehidroksi aseton fosfat ======= D Gliseraldehida-3-fosfatFruktosa 1.6 difosfat

H2O======

As. fumarat

H OH H2 I C-CCOOH COOH

As. malathidratase

V. ISOMERASE ==mengkatalisis reaksi isomerisasi Contoh: isomerisasi = reaksi yang dikatalisir oleh Alanin rasemase (dalam bakteri)

L-alanin ========= D- Alanin Alanin rasemase

VI. LIGASE = mengkataliser reaksi pembentukan ikatan dengan bantuan pemecahan ikatan dalam ATP= bekerja pada penggabungan 2 molekul.

enzim ini mengkatalisir reaksi yang membentuk ikatan kimia =

disebut Sintase = membentuk ikatan C-O; C-S; C-N ; C-CContoh: 1. Glutamat +ATP + NH4 + ===== Glutamin +ADP Panor.

2. Asam Piruvat + ATP + CO2 = ======== asam oksaloasetat + ADP + P anor.

Glutamin Sintase

Piruvat karboksilase

asetilKoa piruvat karboksilase

Spesifitas dari enzim1.Spesifitas optik

Tiap-tiap enzym hanya dapat bereaksi dengan gugus yang mempunyai keaktipan optik tertentu.Contoh : alpka maltase hanya dapat mengkatalisa alpha maltosa

enzim yang bekerja pada asam amino hanya dapat bekerja pada L asam amino dan tidak pada d-asam amino.

2. Spesifitas group (gugus) beberapa enzim hanya bekerja pada gugus-gugus tertentu yang spesifik. Contoh : enzym alkohol dehydrogenase, hanya bekerja pada alkohol primer, pepsin dan tripsin pada ikatan peptida.

carboxypeptidase hanya bekerja memecahkan asam amino dari peptida hanya pada gugusan caboxyl yang akhir dari gugusan peptida tersebut.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

I. Konsentrasi Enzim [substrat] tertentuV reaksi >>>> dengan bertambahnya [enzim]

Pengaruh [enzim] vs kecepatan/aktivitas enzimA

ktiv

itas

enzi

m

II. Konsentrasi substrat

Konsentrasi substrat S+E <<===== ES == E + P

** <<<< + == = +

** Hampir Jenuh + == = + ** jenuh + < == === +

** Berlebih + == ==== +

Pengaruh [substrat] pada enzim. 3 dan 4 jumlah hasil reaksinya sama = V sama (Machaelis Menten)

V maks[S]

V = ----------------

Km + [S]

[S] >>>>= Km <<<< diabaikan

VmaksVSSVmaksV

).(= V sama

III. Suhu * suhu rendah === reaksi kimia lambat* suhu tinggi ==== reaksi kimia cepat

Enzim = protein = suhu >>> denaturasiAkibatnya bagian aktif enzim terganggu= [e fektif enzim]<<<< = kecepatan reaksi menurun

Hubungan antara suhu dengan kecepatan reaksi

titikO = suatu optimum = terjadinya reaksi kimia dengan kecepatan paling >>>Khewan suhu optimum = 40 s.d 50 o C tumbuhan suhu optimum = 50 s.d 60o CSebagian besar enzim terdenaturasi pada suhu diataas 60o C

Sebelum terjadi proses denaturasi= dapoat menaikkan kecepatan reaksi . Kenaikan kecepatan reaksi akibat kenaikan suhu 10o C Q10 ( koefisien suhu reaksi)

Suhu optimum suhu

Kec

epat

an

reak

si

Reaksi menggunakan enzim == Q10 berkisar 1.1 s.d 3.0 ; setiap > 10o C = V reaksi= >>> 1.1 s.d 3.0 kali.

IV. Pengaruh pH = enzim positip (+)Negatip (-)zwitterion

Enzim berpengaruh terhadap effektivitas bagiasn aktif enzim == membentuk E-S

Proses denaturasi == aktivitas enzim <<<<< disebabkan :* struktur ion pada enzim * pH <<<* pH >>>>

Sukrase pada usus halus = substrat sukrosa pH optimim 6.2 Amilase (saliva) == amilum = 5.6 s.d 7.2Lipase (pankreas) etil butirat = 7.0

Pengaruh inhibitor •Hambatan riversibel : hambatan tidak reversible• hambatan tidak reversibel• hambatan alosterik

1. Percobaan1.2.1 Uji spesifikasi Enzim Tujuan dari percobaan Spesifikasi Enzim adalah untuk

mengetahui karakteristik enzim terhadap substrat. 1.2.2 Uji konsentrasi Substrat Tujuan dari percobaan Konsentrasi Substrat adalah untuk

mengetahui seberapa aktif enzim tersebut didalam jumlah konsentrasi substrat tertentu.

1.2.3 Uji Konsentrasi Enzim Tujuan dari percobaan Konsentrasi Enzim adalah untuk

mengetahui konsentrasi enzim terhadap kecepatan reaksi.

III METODE PERCOBAAN3.1 Uji Spesifikasi Enzim

Prinsip percobaan dari Spesifikasi Enzim adalah berdasarkan oksidasi dehidrogenasi dari senyawa polifenol oksidasi yang ada didalam ekstrak kentang yang menghasilkan senyawa keton dan karbonil yang dapat diamati dengan warna coklat akibat kondensasi dari zat tersebut.

Metode Percobaan Uji Spesifikasi Enzim

1 ml urea1 ml katekol

1 ml fenol 0,01 m

Simpan di suhu kamar

Masing-masing 1 ml

A B

C

1 2 3

1 2 3

Segera tuangkan

Lakuakanbersamaan

A A A

Untuk urea tambahkan PP 1 tts

Setelah 5 menit bandingkan warna tiap tabung

Gambar 36. Metode Percobaan Spesifikasi Enzim

3.2 Uji Konsentrasi SubtratPrinsip percobaan dari Konsentrasi Substrat adalah semakin

besar konsentrasi substrat, maka enzim akan semakin aktif.Metode Percobaan Uji Konsentrasi Subtrat

25 tts

A B C

Aquadest

20 tts

10 tts

5 tts15 tts

Simpa di suhu kamar

Masing- masing 1 ml

A B

C

substrat

ekstrak

1 2 3

Segera tuangkan

Lakuakanbersamaan

A A A

Untuk urea tambahkan pp

1 tts

Amati warna tiap tabung

Gambar 37. Metode Percobaan Uji Konsentrasi Substrat

3.3 Uji Konsentrasi EnzimPrinsip percobaan dari Konsentrasi Enzim adalah berdasarkan

perbedaan reaksi enzim yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi.

Metode Percobaan Uji Konsentrasi Enzim

15 tts

1 2 3

Aquadest

14 tts

10 tts

1 tts5 tts

Simpa di suhu kamar

Masing- masing 1 ml

A B

C substrat

ekstrak

1 2 3

Segera tuangkan

Lakuakanbersamaan

A A A

Untuk urea tambahkan pp

1 tts

Amati warna tiap tabung

Gambar 38. Metode Percobaan Uji Konsentrasi Enzim