Bahan Ajar II ENZIM

Oleh: dr. Haris Darmawan

3/22/2011

1

Pendahuluan

Reaksi kimia membutuhkan faktor suhu, tekanan, waktu, dll agar berlangsung dengan baik Tubuh ~ laboratorium Reaksi berlangsung dengan baik ~ katalis ~ enzim Berzellius (1837) : mengusulkan istilah katalis untuk zat yang mempercepat reaksi tanpa zat tersebut ikut bereaksi

3/22/2011

2

Sumner (1926) : enzim sebagai protein ~ urease memecah urea menjadi CO2 dan NH3 Northrop dan Kunitz ~ pepsin, tripsin, kimotripsin Selanjutnya, pengetahuan tentang enzim berkembang cepat

3/22/2011

3

Enzim yang memiliki gugus bukan protein (holoenzim) ~ protein (apoenzim) dan gugus bukan protein (kofaktor) Kofaktor : Terikat kuat (gugus prostetik) Mudah dipisahkan (koenzim) substrat : zat yang diubah atau direaksikan oleh enzim

3/22/2011

4

TATA NAMA DAN KEKHASAN ENZIM

Setiap reaksi kimia memiliki katalis nya masing-masing perlu penamaan enzim Penamaan : disesuaikan dengan nama substrat + ase

Urease hidrolase 1 substrat : urease > 1 substrat yg khas : esterase Kekhasan nisbi : esterase dan D-asam amino oksidase Kekhasan reaksi : 1 substrat akan mengalami berbagai reaksi dengan berbagai enzim5

Disesuaikan dengan fungsinya

Enzim bekerja secara khas

3/22/2011

Fungsi dan Cara Kerja Enzim

fungsi :katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun luar sel

Mempercepat reaksi Menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia A + B AB (energi yg dibutuhkan = p) AB A + B (energi yang dibutuhkan juga p) AB AB aktif A+ B energi yg dibutuhkan untuk membuat AB menjadi AB aktif : energi aktivasi

3/22/2011

6

Kompleks enzim-substrat

Reaksi terjadi karena ada kontak antara enzim dengan substrat Bagian enzim yang kontak dengan substrat = bagian aktif Enzim + substrat ~ kompleks Sifat-sifat :

Bersifat aktif Sementara Terurai setelah reaksi yang diinginkan terbentuk

3/22/2011

7

Penggolongan Enzim

Commision On Enzymes of the International Union of Biochemistry, ada enam golongan besar enzim :

Oksidoreduktase Transferase Hidrolase Liase Isomerase Ligase

3/22/2011

8

Oksidoreduktase

Dehidrogenase

Bekerja pada reaksi dehidrogenase (pengambilan atom hidrogen dari suatu senyawa) Contoh : pembentukan aldehid dari alkohol Katalis pada reaksi pengambilan hidrogen dari suatu substrat dimana akseptor hidrogennya adalah oksigen Contoh : reaksi oksidasi glukosa menjadi asam glukonat

Oksidase

3/22/2011

9

Transferase

Enzim yang bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa ke suatu senyawa lain Contoh : metiltransferase, hidroksimetiltransferase, karboksiltransferase, asiltransferase, aminotransferase

3/22/2011

10

Hidrolase

Bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis ada tiga jenis : yang memecah ikatan ester, memecah glikosida, memecah peptida Contoh :

Esterase : memecah ikatan ester secara hidrolisis (etil butirat menjadi etanol dan asam butirat) Lipase : memecah ikatan ester pada lemak, sehingga terbentuk asam lemak dan gliserol Fosfatase : memecah ikatan fosfat pada suatu senyawa (glukosa-6-fosfat menjadi glukosa dan asam amino)11

3/22/2011

contoh (lanjutan)

Amilase : , , amilase amilase terdapat pada saliva dan pankreas, memecah amilum menjadi glukosa amilase terdapat pada tumbuhan, memecah amilum menjadi maltosa amilase terdapat di hati, memecah glikogen menjadi glukosa Peptidase : endopeptidase dan eksopeptidase endopeptidase : memecah protein pada tempattempat tertentu di dalam molekul dan tidak mempengaruhi ujung2 molekul eksopeptidase : bekerja terhadap kedua ujung molekul protein (contoh : karboksipeptidase dan aminopeptidase)12

3/22/2011

Liase

Memecah suatu gugus dari suatu substrat atau sebaliknya Contoh : dekarboksilase, aldolase, hidratase Piruvat dekarboksilase : enzim yang bekerja pada reaksi dekarboksilasi asam piruvat dan menghasilkan aldehid Aldolase : pemecahan molekul fruktosa 1,6 difosfat menjadi dua molekul triosa (dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehid3-fosfat) Fumarat hidratase : reaksi penggabungan satu molekul air kepada molekul asam fumarat dan membentuk asam malat13

3/22/2011

Isomerase

Bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler, misalnya : reaksi perubahan glukosa menjadi fruktosa, perubahan senyawa L menjadi senyawa D, senyawa sis menjadi trans

3/22/2011

14

Ligase

Bekerja pada reaksi reaksi penggabungan dua molekul (sintetase) Ikatan yang terbentuk : C-O, C-S, C-N, C-C Contoh :

Enzim glutamin sintetase (di otak dan hepar) (katalis reaksi pembentukan glutamin dari asam glutamat) Enzim piruvat karboksilase (katalis reaksi pembentukan asam oksaloasetat dari asam piruvat)

3/22/2011

15

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim

3/22/2011

16

Konsentrasi Enzim dan Substrat

Kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim Dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi, akan tetapi, pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar (hipotesa Michaelis-Menten)

3/22/2011

17

Suhu

Pada suhu rendah, reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, reaksi berlangsung lebih cepat Enzim ~ protein, pada suhu tinggi juga bisa mengalami denaturasi Kenaikan suhu sebelum terjadi proses denaturasi reaksi kimia >> Titik optimum :

Hewan : 40-50 C Tumbuhan : 50-60 C Denaturasi protein > 60 C

3/22/2011

18

Keasaman (pH )

Keasaman berpengaruh terhadap muatan enzim ~ aktivasi enzim Enzim : ion negatif, ion positif, ion ganda (zwitter ion) Semakin meningkat keasaman maka akan mempercepat aktivasi enzim Pada p.H tinggi bisa juga terjadi denaturasi Ada titik optimum pH

3/22/2011

19

Pengaruh Inhibitor

Hambatan Reversibel

Hambatan bersaing terjadi karena ada molekul yang mirip dengan substrat sehingga terbentuk kompleks enzim inhibitor produk (-) pengaruh inhibitor bersaing bergantung pada konsentrasi inhibitor dan konsentrasi substrat Hambatan tidak bersaing terjadi karena proses destruksi atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang terdapat pada molekul enzim

3/22/2011

20

Hambatan Tidak Reversibel inhibitor bereaksi tidak reversibel dengan bagian tertentu pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk enzim Hambatan alosterik bentuk molekul berbeda dengan molekul substrat, ikatan inhibitor terjadi di luar bagian aktif enzim, sehingga mempengaruhi konformasi enzim dan bagian aktif mengalami perubahan bentuk21

3/22/2011

TERIMA KASIH

3/22/2011

22

KOENZIM

3/22/2011

23

Sejumlah besar enzim membutuhkan komponen lain untuk dapat berfungsi sebagai katalis kofaktor Kofaktor : Gugus prostetik Koenzim aktivator

3/22/2011

24

Contoh gugus prostetik

Flavin adenin dinukleotida merupakan gugus prostetik enzim suksinat dehidrogenase NAD, NADP, asam tetrahidrofosfat, tiamin pirofosfat, ATP

Contoh koenzim

Aktivator : ion-ion logam yang dapat terikat atau mudah terlepas dari enzim

Ion K, Mn, Mg, Cu, Zn

3/22/2011

25

Koenzim sebagai substrat sekunder

Perubahan kimia yang terjadi dalam koenzim, tepat terjadi mengimbangi perubahan kimia yang terjadi pada substrat Contoh : reaksi oksidoreduksi laktat menjadi piruvat

3/22/2011

26

Pembagian koenzim

Menurut gugus yang dipindahkan Gugus bukan hidrogen

Gula fosfat, KoA-SH, tiamin pirofosfat, piridoksal fosfat, koenzim folat, biotin, koenzim kobamida (B12), asam lipoat NAD+, NADP+, FMN, FAD, asam lipoat, koenzim Q

Gugus hidrogen

3/22/2011

27

Koenzim dan Vitamin

Beberapa koenzim mempunyai struktur yang mirip dengan vitamin tertentu Pada koenzim tertentu, molekul vitamin menjadi bagian dari molekul tersebut

3/22/2011

28

NIASIN

Terdapat dalam jaringan hewan maupun tumbuhan Merupakan bagian dari molekul NAD+ atau NADP+ koenzim untuk enzim dehidrogenase yang penting pada reaksi redoks Misal : reaksi oksidasi alkohol

3/22/2011

29

RIBOFLAVIN

Disebut juga vitamin B2 Juga dikenal sebagai faktor pertumbuhan Merupakan bagian dari molekul FAD Contoh : reaksi pembentukan asam fumarat dari asam suksinat dengan enzim suksinat dehidrogenase

3/22/2011

30

Asam lipoat

Faktor pertumbuhan yang terdapat di hati Terdapat dalam bentuk teroksidasi maupun tereduksi Berfungsi sebagai kofaktor enzim piruvat dehidrogenase dan ketoglutarat dehidrogenase, berperan dalam reaksi pemisahan gugus asil

3/22/2011

31

Biotin

Vitamin yang terdapat banyak dalam hati dan berikatan dengan suatu protein Sebagai koenzim pada reaksi karboksilasi

3/22/2011

32

Tiamin

Disebut juga vitamin B1 Terdapat dalam keadaan bebas dalam beras atau gandum Koenzim yang berasal dari vitamin B1 adalah tiaminpirofosfat

Berperan dalam reaksi yang menggunakan enzim alfa keto dekarboksilase, asam alfa keto oksidase, transketolase, dan fosfo ketolase

3/22/2011

33

Vitamin B6

Terdiri dari tiga senyawa : piridoksal, piridoksin, dan piridoksamin Terdapat dalam tumbuhan maupun hewan, terutama beras atau gandum Koenzim dari vitamin B6 adalah piridoksalfosfat dan piridoksaminafosfat Piridoksalfosfat berfungsi sebagai koenzim reaksi metabolisme asam amino, seperti transaminasi, dekarboksilase, dan rasemisasi34

3/22/2011

Asam folat

Koenzim yang berasal dari asam folat adalah asam tetrahidrofolat, peranannya sebagai pembawa unit senyawa satu atom karbon yang berguna dalam biosintesis purin, serin, dan glisin

3/22/2011

35

Vitamin B12 (sianokobalamin)

Fungsi : bekerja pada reaksi pemecahan ikatan C-C, ikatan C-O, ikatan C-N dengan enzim mutase dan dehidrase Koenzim koenzim B12 Sifat sifat :

Tidak stabil Bila terkena cahaya Bila terkena sianida

hidroksikobalamin sianokobalamin

3/22/2011

36

Asam pantonetat

Terdapat di alam sebagai komponen dalam molekul koenzim A Sebagai faktor pertumbuhan Koenzim A memegang peranan penting sebagai pembawa gugus asetil, khususnya dalam biosintesis asam lemak

3/22/2011

37

Koenzim yang tidak berhubungan dengan vitamin

ATP

Termasuk golongan senyawa berenergi tinggi Berfungsi sebagai koenzim yang memindahkan gugus fosfat Berperan penting dalam metabolisme karbohidrat

3/22/2011

38

TERIMA KASIH

3/22/2011

39