BIOKIMIA M.T. SIMANJUNTAK J. SILALAHI Fakultas Matematika ...· Beberapa enzim mempunyai aktifitas

download BIOKIMIA M.T. SIMANJUNTAK J. SILALAHI Fakultas Matematika ...· Beberapa enzim mempunyai aktifitas

of 38

  • date post

    06-Mar-2019
  • Category

    Documents

  • view

    215
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of BIOKIMIA M.T. SIMANJUNTAK J. SILALAHI Fakultas Matematika ...· Beberapa enzim mempunyai aktifitas

2003 Digitized by USU digital library 1

BIOKIMIA

M.T. SIMANJUNTAK J. SILALAHI

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Jurusan Farmasi Universitas Sumatera Utara

1. Enzim

Enzim dikatakan sebagai suatu kelompok protein yang berperan penting di dalam aktifitas biologi. Enzim berfungsi sebagai katalisator di dalam sel dan sifatnya sangat khas. Didalam jumlah sangat kecil, enzim dapat mengatur reaksi tertentu sehingga di dalam keadaan normal tidak terjadi penyimpangan-penyimpangan hasil akhir reaksinya. Di dalam sel terdapat banyak jenis enzim yang berlainan kekhasannya. Artinya suatu enzim hanya mampu menjadi katalisator untuk reaksi tertentu saja . Ada enzim yang dapat mengkatalisa suatu kelompok substrat , adapula yang hanya satu substrat saja , dan ada pula yang bersifat stereospesifik. Karena enzim mengkataliser reaksi-reaksi di dalam sistim biologis, maka enzim juga disebut sebagai Biokatalisator. Beberapa enzim mempunyai aktifitas diantaranya spesifik untuk D dan L isomer optik . Enzim L- asam amino oksidase hanya pada L- asam amino oksidase tidak bereaksi terhadap isomer D- asam amino . Beberapa enzim memerlukan suatu ko-faktor yang bukan protein dan biasanya agak longgar berikatan dengan enzim. Ko-faktor itu disebut gugus prostetik. Banyak juga enzim yang memerlukan ko-faktor logam seperti Mn++, Fe ++,Mg++, dll. Di dalam proses isolasi kadang-kadang ko-faktor yang berikatan longgar pada enzim terlepas sehingga menyebabkan aktifitas enzim menurun atau bahkan hilang. Bagian protein dari enzim disebut apo-enzim , sedangkan enzim keseluruhannya disebut holoenzim. Bagian protein ( tak aktif ) + non protein = holoenzim ( akktif ) (apoenzim ) (gugus protestik ) A. Klasifikasi enzim

Penamaan enzim secara trivial , yaitu secara non sistematik misalnya pepsin , tripsin , katalase tidak menerangkan sifat dan macam reaksi yang terjadi . Penamaan dan klasifikasi enzim secara sistematik telah ditentukan oleh suatu badan internasional bernama : Commission on Enzim of the international union of Biochemistry (CEIUB). Dalam sistim yang baru ini enzim dibagi menjadi sub bagian. Dalam beberapa hal tertentu , penanaman trivial masih dipakai , yaitu bila nama sistematiknya terlalu panjang. Klasifikasi enzim CEIUB meliputi nama golongan , nomor kode dan cara reaksi yang dikatalisernya dan tiap golongan utama terbagi menjadi kelompok kelompok enzim berdasarkan gugus substrat yang diserangnya . Sistim CEIUB atau International Enzym Commision (IEC ) adalah sebagai berikut. 1. Oksido- reduktase

Berperan didalam reaksi reaksi oksidasi - reduksi . Oksido reduktase berada antara bentuk- bentuk oksidasi dan reduksinya jika molekul-molekul subtrat secara berturut-turut dioksidasi. Sifat aseptor elektron menentukan nama dari dua jenis oksido reduktase yang kita tinjau dehidrogenase atau oksidase. Dehidrogenase adalah enzim redoks yang tidak menggunakan oksigen sebagai suatu elektron aseptor elektron .Oksidasi biologik biasanya melibatkan pengambilan dua elektron dari substrat oleh suatu proses yang disebut dehirogenase . Contoh :

2003 Digitized by USU digital library 2

CH3 CHOH COO- + enzim ----> CH3 -CO-COO

- + 2H+ + 2e + enzim Substrat hasil oksidasi ( tereduksi ) Oksidase adalah enzim redoks yang oksigen bertindak sebagai electron aseptor. Contoh : NH3

+ NH2+

R CH - COO- + Enzim ------------> R C COO - + Enzim Asam L amino asam imino ( tereduksi )

Jenis lain dari oksido-reduktase meliputi Oksigenase yang menyatukan diri dengan oksigen secara langsung kedalam molekul substrat ,dan peroksidase yang menggunakan H2O2 sebagai suatu aseptor elektron 2. Transferase

Berperan di dalam reaksi pemindahan gugus tertentu . Digolongkan berdasarkan sifat gugus yang di pindahkan. Contoh : Enzim transaminase (amino transferase ) yang mengkatalis pemindahan reversible dari suatu asam amino kesuatu asam keto . X CO CO2

- + Z - CHNH3+ - CO2

- X - CHNH3+ - CO2

- + Z CO - CO2-

-asam keto -asam amino

Kinase merupakan enzim tranferase yang penting di dalam pemindahan energi dari suatu sistim ke sistim yang lain dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi.Molekul Adenosin Trifosfat (ATP) bekerja sebagai suatu medium pertukaran untuk energi ikatan fosfat dalam sistim hidup. 3. Hidrolase

Berperan dalam reaksi hidrolis. Biasanya digolongkan atas dasar ikatan yang dihidrolisis. R CO - OR, + H2 O

esterase R COO - + R, OH R CO NH R, + H2O

peptidase R-COO- + H3 N+ - R,

O R O P O - + H2 O

Fosfotase R OH + HPO4=

O - 4. Liase

Mengkatalisis reaksi addisi atau pemecahan ikatan rangkap dan suatu contoh dari liase adalah hidrasi dari ikatan asam fumarat oleh enzim fumarase.

CO2

- H H2O + C ==C

Fumarase CO2- - CH2 CHOH CO2

- H CO2

- asam malat Dekarboksilase asam piruvat merupakan liase. CH3 CO COO

- --------------- > CH3 COH + CO2

2003 Digitized by USU digital library 3

5. Isomerasi Mengkatalisis reaksi isomerisasi. Contoh dari suatu isomerisasi adalah reaksi yang dikataliser oleh alanin rasemase, enzim yang ditemukan dalam bakteri : Alanin rasemase L alanin D Alanin 6. Ligase Mengkataliser reaksi pembentukan ikatan dengan bantuan pemecahan ikatan dalam ATP. Enzim ini mengkatalisir reaksi yang membentuk ikatan kimia, sehingga sering disebut sintase. Misalnya , pembentukan suatu ikatan peptida adalah suatu proses yang memerlukan energi. Daya pendorong untuk reaksi reaksi yang dikataliser ligase pada umumnya adalah pengambilan eksergenik ( pelepasan energi ) gugus fosforil atau pirofosforil dari ATP. PENGARUH KADAR ENZIM DAN SUBSTRAT Kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi enzim yang berperan sebagai katalisator di dalam suatu reaksi. Hubungan antara konsentrasi enzim dengan kecepatan reaksi jika konsentrasi substrat berlebihan lihat gambar 1.

Gambar 1 Pengaruh (enzim) terhadap kecepatan reaksi

KINETIKA ENZIM Reaksi-reaksi kimia dalam tubuh secara tidak langsung dipengaruhi oleh

enzim. Katalis-katalis ini, adalah spesifik untuk reaksi-reaksi tertentu. Akan tetapi, katalis-katalis ini sering berubah-ubah (tidak tetap), pada beberapa ribu enzim yang sekarang dikenal dapat berperan dalam beberapa reaksi seperti hidrolisis, polimerisasi, pemindahan gugus fungsi, oksidasi reduksi, dehidrasi dan isomerisasi, untuk menjelaskan hanya beberapa kelompok umum dari reaksi yang dipengaruhi enzim. Enzim-enzim bukanlah merupakan permukaan pasif pada mana reaksi berlangsung tetapi merupakan mesin molekul kompleks yang terus bekerja melalui rasikan mekanisme reaksi yang berbeda beda. Sebagai contoh, beberapa enzim hanya bekerja pada molekul-molekul substrat tunggal; lainnya bekerja pada dua atau lebih molekul-molekul substrat yang berbeda yang akan mengatur terjadi atau tidaknya suatu ikatan. Beberapa enzim membentuk ikatan kovalen yang menjadi perantara untuk membentuk kompleks dengan substrat-substratnya, tetapi ada juga yang tidak. Pengukuran kinetik dari reaksi-reaksi katalis enzimatik merupakan teknik-teknik yang sangat penting untuk menerangkan mekanisme katalis enzim.

Pada bahagian ini sebagian besar akan menguraikan mengenai perkembangan parameter-parameter kinetik yang sangat berguna pada

2003 Digitized by USU digital library 4

penentuan mekanisme-mekanisme enzimatik. Sebagai pendahuluan akan diuraikan tentang teori dasar dari kinetika enzim.

A. Persamaan Michaelis Menten Studi tentang kinetika enzim dimulai pada tahun 1902 ketika Adrian Brown

melaporkan sebuah penelitian kecepatan hidrolisis sucrosa ( yang dikatalisis oleh enzim ragi invertase (sekarang dikenal sebagai -fructofuranosidase) :

Sukrosa + H2O ! glukosa + fruktosa

Brown menerangkan bahwa bila konsentrasi sukrosa lebih tinggi daripada

enzim, kecepatan reaksi menjadi tidak tergantung pada konsentrasi sukrosa; jadi, kecepatannya mengikuti orde nol terhadap sukrosa. Oleh sebab itu Brown mengusulkan bahwa keseluruhan reaksi disusun oleh dua reaksi dasar dimana mula mula substrat membentuk sebuah kompleks dengan enzim yang kemudian terurai menjadi produk dan enzim.

E + S 1

1

kk

ES P + E

E, S, ES dan P masing-masing melambangkan enzim, substrat, kompleks enzim substrat dan produk (untuk penyusun enzim yang merupakan perkalian sub-sub unit yang identik, E menyatakan sisi aktif molekul enzim dan bukan molekul enzim). Berdasarkan model ini, bila konsentrasi substrat menjadi tinggi sehingga cukup secara keseluruhan untuk mengubah enzim ke bentuk ES, maka tahap kedua dari reaksi menjadi mempunyai batas kecepatan dan seluruh tingkat reaksi menjadi tidak sensitif terhadap peningkatan konsentrasi substrat yang lebih besar.

Persamaan umum untuk kecepatan dari reaksi ini adalah :

V = ]ES[kdt 2

=[P]d [1.1]

Kecepatan pembentukan [ES] adalah perbedaan antara kecepatan reaksi dasar yang mengarahkan kepada p