Enzim

OUTLINE

2

Pendahuluan

Penyebaran enzim di dalam sel

Sifat dan struktur enzim

Mekanisme kerja enzim

Denaturasi

Berbagai faktor yang mempengaruhi laju enzimatik

Nomenkaltur dan klasifikasi enzim

3

PENDAHULUAN

Berbagai reaksi kimia terjadi di dalam sel makhluk hidup

Proses metabolisme terdiri dari :

a. Anabolisme

b. Katabolisme

Reaksi-reaksi kimiawi dibantu dengan katalis untuk

mempercepat reaksi.

Enzim adalah katalis yang mengatur kecepatan suatu

reaksi biokimia.

Enzim adalah katalis yang lebih khas dan kuat dibanding

katalis anorganik ataupun katalis organik sintetik.

4

Enzim berfungsi mempercepat reaksi kimia tanpa turut

mengalami perubahan sendiri. Enzim umumnya mampu

meningkatkan kecepatan reaksi kimia dengan kecepatan

antara 108 sampai 1020

Proses biologis pada seluruh organisme hidup adalah

reaksi kimia dan kebanyakan diatur oleh enzim, tanpa

enzim banyak reaksi kimia ini tidak akan terjadi. Enzim

mengkatalisa semua aspek metabolisme sel.

Pendahuluan

Suatu zat bekerja sebagai katalis pada organismehidup, mengatur kecepatan dimana reaksi kimiadiproses dan enzim itu tidak berubah dalam pro-sestersebut

5

Pendahuluan

Skema Proses Glikolisis

6

PENYEBARAN ENZIM DI DALAM SEL

Enzim menyebar secara tidak merata di dalam sel.

Enzim terdapat pada bagian tertentu yang terkait dengan

fungsinya.

Hasil reaksi enzim dilepas di tempat senyawa tersebut akan

diubah lagi.

Proses ini lebih efisien karena:

1. Membantu memastikan bahwa konsentrasi pereaksi

cukup di daerah enzim tersebut bekerja.

2. Membantu memastikan bahwa suatu senyawa diarahkan

untuk menghasilkan produk yang diperlukan dan tidak

dialihkan pada lintasan lain oleh enzim saingannya di

lokasi lain didalam sel, namun terkadang hal ini tidak

mutlak.

7

Beberapa reaksi enzimatik yang dimulai dari suatu substrat

diubah oleh enzim awal menjadi senyawa lain dan kemudian

senyawa hasil tersebut diubah oleh enzim berikutnya

sehingga akan terbentuk lintasan metabolik yang akan

menghasilkan suatu senyawa yang sangat berbeda dari

sebelumnya.

Gb. 1. Lintasan metabolik kerja enzim

Penyebaran enzim di dalam sel

8

SIFAT DAN STRUKTUR ENZIM

Khas bekerja pada satu substrat atau sekelompok kecil

senyawa sejenis

Diistilahkan aturan ”gembok-kunci”

Struktur enzim terbentuk dari gugus protein dan gugus

bukan protein.

Gugus bukan protein disebut gugus prostetik, sementara

gugus bukan protein yang berupa ion logam atau senyawa

organik disebut koenzim

atau RCHNH2COOH

9

Sifat-sifat enzim adalah:

1. Enzim berfungsi sebagai katalisator sehingga jumlah

enzim yang diperlukan dalam suatu reaksi tidak perlu

banyak

2. Enzim merupakan senyawa protein, karenanya di dalam

air enzim berupa koloid

3. Enzim bersifat khusus/spesifik

5. Enzim tidak tahan terhadap panas yang tinggi

Beberapa vitamin yang disintesis oleh tumbuhan membentuk

bagian koenzim atau gugus prostetik yang diperlukan oleh enzim

pada tumbuhan dan hewan dan ini menjelaskan pentingnya

vitamin bagi kehidupan


10

Diperkirakan terdapat sekitar 40.000 macam protein pada

tumbuhan

Sebagian besar protein tumbuhan memiliki bobot molekul

lebih dari 40.000 g/mol (atau disebut satu Dalton/Da).

Sebagai contoh: feredoksin, protein yang terlibat dalam

fotosintesis memiliki bobot molekul 11.5 kDa, sedangkan

ribulosa bifosfat karboksilase, enzim fotosintesis lainnya

terbentuk lebih dari 500kDa

Struktur tiga dimensi rantai polipeptida ditentukan oleh

macam asam amino yang ada dan urutannya.

Asam amino yang bersifat hidrofobik akan terkonsentrasi

di bagian dalam dan yang bersifat hidrofilik bersifat

kebalikannya.


11

Gambar 1. Struktur molekul 20 asam amino yang terdapat dalam sebagian besar

protein dan bobot molekulnya (g mol-1)


12

MEKANISME KERJA ENZIM

Enzim meningkatkan laju sehingga terbentuk

kesetimbangan kimia antara produk dan pereaksi.

Enzim tidak mempengaruhi jumlah produk

Peningkatan laju reaksi oleh enzim dilakukan dengan

menurunkan energi pengaktifan selama reaksi

berlangsung.

Gb. 2 Diagram energi untuk reaksi

metabolik yang terjadi dengan atau

tanpa enzim

Ada 2 karakteristik penting enzim :

1. Enzim tidak berubah masuk ke dalam reaksi

kimia dan bertindak hanya sebagai katalisa.

2. Enzim tidak mengubah keseimbangan yang

konstan pada reaksi kimia tersebut, enzimini hanya meningkatkan kecepatan dimanareaksi mendekati keseimbangan.

14

Emil Fischer pada tahun 1884, menyatakan bahwa

kompleks enzim-substrat bagaikan kesatuan gembok-

kunci.

Daniel E Koshland, Jr (1973) membuktikan bahwa sisi

aktif enzim dapat diinduksi oleh substrat (atau produk,

bila reaksi kebalikannya) yang dapat menyebabkan

perubahan konformasi (bentuk) yang memungkinkan

terjadinya kombinasi yang lebih cocok

Gambar 3. (a) model gembok kunci yang diilustrasikan Fischer; (b) Model substrat-

enzim yang diilustrasikan oleh Koshland


Kofaktor, suatu komponen yang bukan protein enzim ada pada banyak enzim, dan komponen proteinnya disebut apoenzim. Apoenzim ini mempunyai aktifitas katalitik yang tidak lama.

Suatu kofaktor yang membentuk ikatan dengan apoenzim dan tidak dapat dilepaskan tanpa denaturasi, diistilahkan sebuah grup prostetik; umumnya grup yang berisi suatu atom metal seperti copper atau iron (Fe). Suatu kofaktor yang mengelilingi apoenzim dan dapat dipisahkan dari apoenzim disebut coenzim

Bagian enzim tertentu disebut aktif site berikatan dengan substrat, tempat aktiftersebut sebuah lekuk atau kantong yang terbentuk oleh lipatan protein

Sebuah molekul enzim yang khusus dapatmengubah 1.000 molekul substrat per detik, kececepatan reaksi enzimatik meningkat dankonsentrasi substrat naik, kecepatan yang ditentukan oleh kecepatan aktif site dapatmengubah substrat menjadi produk.


Skema Siklus Krebs17

18

DENATURASI

Umumnya denaturasi merupakan suatu reaksi yang tidak

terbalikkan.

Faktor-faktor yang dapat mengakibatkan denaturasi :

a. Pemanasan yang ekstrim

b. Bahan pengoksida atau pereduksi

c. Keberadaan kation logam berat

d. Keadaan basah lebih peka denaturasi dibandingkan

keadaan kering

19

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

LAJU REAKSI ENZIMATIK

Katalisis hanya terjadi jika enzim dan substrat

membentuk kompleks sementara

Laju reaksi yang bergantung pada jumlah benturan yang

dan konsentrasi enzimnya

Konsentrasi substrat yang diperlukan untuk

menghasilkan separuh laju maksimum reaksi merupakan

nilai yang dinamakan tetapan Michaelis-Menten (Km)

Nilai tersebut agak berubah-ubah sejalan dengan

perbedaan pH, suhu, kekuatan ion dan juga jenis dan

jumlah koenzim bila ini diperlukan

20

Beberapa faktor yang mempengaruhi kerja enzim:

1. Temperatur

2. pH

3. Konsentrasi enzim

4. Air

5. Substrat

6. Hasil akhir

7. Zat-zat penggiat

8. Zat-zat penghambat

Bersaingan dan Tidak bersaingan

Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

21Gb. 7. Model hipotesis kerja enzim alosterik

Enzim alosterik

Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

KLASIFIKASI ENZIM

The International Union of Biochemistry menetap

sebuah sistem enzim dan diklasifikasikan :

* 6 kelas besar

* beberapa Sub kelas

* Sub-sub kelas

sehingga sebuah enzim ditetapkan menjadiangka empat digit, digit keempat mengidentifika-

si sebuah enzim spesifik. contoh: alkohol : NAD Oksidoreduktase dilambangkan dengan angka1.1.1.1

KLASIFIKASI ENZIM

Suatu enzim akan berinteraksi hanya dengansatu zat atau kelompok zat yang disebutsubstrat, untuk mengkatalisa semacam reaksitertentu. Karena spesifisitas ini, enzim seringdiberi nama dengan menambahkan akhiran“ase” terhadap nama substrat (seperti padaurease, yang mengkatalisa gangguan urea)

Namun tidak semua enzim diberi nama sepertiitu, suatu sistem klasifikasi dikembangkandidasarkan pada jenis reaksi katalisa enzim:

KLASIFIKASI ENZIM

1. Oxidoreduktase, terkait dalam transfer elektron

2. Transferase, mentransfer suatu kelompokkimia dari suatu zat ke zat lainnya.

3. Hidrolase, memotong substrat denganmengambil suatu molekul air (hidrolisis)

KLASIFIKASI ENZIM

4. Liase, membentuk ikatan ganda yang menambahkan/memindahkan suatu kelompokkimia

5. Isomerase, memindahkan satu kelompok didalam suatu molekul untuk membentuk isomer

6. Ligase atau Sintetase, menggandakanpembentukan berbagai ikatan kimia sampaipada gangguan ikatan pirofosfat didalamtrifosfat adenosin atau sebuah nukleotida yang sama

OKSIDOREDUKTASE

Kelas 1. Enzim Oksidoreduktase

mengkatalisa reaksi oksidasi dan reduksi, misalnya alkohol : oksidoreduktase NAD mengkatalisa oksidasi alkohol menjadi aldehid.

Enzim ini melepaskan 2 buah elektron seperti 2 buah hidrogen dari alkohol untuk menghasilkanaldehid

OKSIDOREDUKTASE

Subkelas oksidoreduktase:

1. Oksidase, memindahkan 2 elektron daridonor ke oksigen, biasanya menyebabkanpembentukan peroksida hidrogen,

2. Oksigenase, mengkatalisa penggabunganke dua atom oksigen kedalam suatusubstrat tunggal

OKSIDOREDUKTASE

3. Hidroksilase, menggabungkan sebuah atom mo-

lekul oksigen kedalam substrat; oksigen yang kedua timbul seperti air.

4. Peroksidase, mempergunakan peroksida hidro-

gen selain dari oksigen sebagai oksidan, peroksi-

da NADH mengkatalisa reaksi

OKSIDOREDUKTASE

5. Katalase, unik didalam peroksida hidrogenbekerja baik sebagai donor maupunakseptor.

Katalase berfungsi didalam sel untukmendetoksifikasikan peroksida hidrogen.

TRANSFERASE

Kelas kedua: Enzim Transferase

Enzim ini terlibat dalam memindahkan grupfungsional antara donor dengan akseptor. Amino, ,acyl, fosfat, satu karbon dan grupglikosil adalah salah satu dari 2 bagian samabesar yang ditransfer.

1. Aminotransferase (transaminase), mentransfer grup amino dari satu asamamino ke akseptor asam keto, denganmenghasilkan pembentukan asam amino yang baru dan asam keto yang baru

TRANSFERASE

2. Kinase, enzim yang memfosforilasi yaitu meng-

katalisa pemindahan grup fosforil dari ATP atautrifosfat nukleotida lainnya ke alkohol atau ak-

septor grup amino, misalnya glukokinase.

Glukosiltransferase, mengkatalisa transfer residu gluykosil yang aktif ke sebuah glikogenprimer.

Ikatan fosfosester didalam disfosfoglukosauridin adalah labil, yang menyebabkan glukosaberpindah ke glikogen primer yang sedangberkembang

HIDROLASE

Kelas ke 3: Enzim Hidrolase:

Sebagai satu kelas khusus dari transferasedimana grup donor tertransfer ke air.

Reaksi yang sama rata melibatkanpemotongan ikatan peptida.

LIASE

Kelas ke 4: Enzim Liase, adalah enzim yang me-

nambah atau menghilangkan unsur air, amoniaatau CO2.

1. Dekarboksilase menghilangkan unsur CO2 dari asam keto alfa, beta atau asam amino.

2. Dehidratase menghilangkan unsur H2O dalamsebuah reaksi dehidrasi. Dehidratase sitratmengubah sitrat menjadi cis-akoninat.

ISOMERASE

Kelas ke 5: Enzim Isomerase, enzim dari kelompok

yang sangat heterogen mengkatalisa isomerasebeberapa jenis. Diantaranya cis-trans, keto-enol

dan interkonversi (perubahan bentuk) aldose-ketose.

Isomerase yang mengkatalisa pembalikan karbon

Asimetrik terjadi pada epimerase atau recemase.

Mutase melibatkan transfer intramolekul pada su-

atu kelompok seperti fosforil.Transfer tidak perlu

langsung, tapi dapat melibatkan suatu enzim fosfo-

rilated sebagai perantara.

LIGASE

Kelas ke 6: Enzim Ligase, berarti mengikat, enzim

enzim ini terlibat dalam reaksi sintesa dimana 2

molekul tergabung pada pengeluaran sebuah ATP

“Ikatan fosfat energi tinggi” kegunaan sintetase

tersedia untuk grup khusus enzim.

Pembentukan acyl amino tRNA bekerja coenzimA, glutamin dan tambahan CO2 menjadi piruvat, adalah reaksi yang dikalisa oleh enzim ligase. Contoh, piruvat karboksilase.

ANALISA ENZIM

Dalam serum darah ukuran aktifitas enzimspesifik biasanya untuk keperluanmengidentifikasi penyakit.

Enzim secara normal terkonsentrasi didalam seldan jaringan dimana mereka membentuk fungsikatalitiknya.

Lebih dari 50 enzim telah ditemukan dalamserum manusia pada praktek klinis rutin, yang paling umum diantaranya:

ANALISA ENZIM

1. Amilase: enzim yang mencerna tepung, terutama berasal dari kelenjar ludah dan pan-kreas; aktifitas serum biasnya naik padatahap awal imflamasi pankreas yang akut, pada gangguan duktus pankreatik dan padapenyakit gondok.

2. Lipase: enzim yang mencerna lemak mulaididalam pankreas dan memperlihatkan variasiklinis yang sama seperti amilase padapenyakit yang melibatkan pankreas.

ANALISA ENZIM

3. Alkalin fosfat: ditemukan pada kebanyakanjaringan tubuh, khususnya pada sumsumtulang (bone marrow) dan liver. Dan memperlihatkan nilai yang tinggi didalamserum pada kondisi penyakit radang tulang, osteomalacia (melemahkan tulang), hepatitis dan gangguan penyakit kuning.

4. Fosfatase asam: ditemukan dalam jaringantu-buh tetapi biasanya tidak dalam konsentrasitinggi pada kelenjar prostat dewasa; enzim inidilepaskan kedalam sirkulasi pada kankerprostat metastatik

ANALISA ENZIM

1. Peptidase: sekelompok protein enzim pencernaditemukan dalam konsentrasi yang lebih besarpada serum yang terkait dengan gangguanjaringan begitu banyak; seperti shock, demam, luka traumatik dan pada anemia yang disebabkan oleh kerapuhan sel-sel darah merah

2. Transaminase: yaitu transaminase glutamik-aspartik dan glutamik-alanin, enzim yang ditemukan pada kebanyakan jaringan tubuh. Enzim ini meningkat besar didalam serum padapenyakit liver, seperti hepatitis, hati dan infraksimiokardium.

ENZIM RESTRIKSI

Enzim restriksi = endonuklease restriksi suatu protein yang dihasilkan oleh bakteri yang memotong DNA pada tempat spesifik sepanjang molekul.

Di dalam sel bakteri, enzim restriksi memotong DNA

asing. Enzim restriksi dipisahkan dari sel bakteri

dan digunakan di laboratorium untuk mengontrol

fragmen DNA, seperti fragmen yang mengandung

gen. Dengan demikian enzim merupakan alat yang

sangat dibutuhkan dalam teknologi rekombinan

DNA atau teknik mesin genetik.

APLIKASI ENZIM

Enzim memiliki aplikasi industri dan medis yang berharga.

Ragi, anggur, adonan asam roti, pembekuan kejudan pembuatan bir.

Kegunaan enzim dalam medicine diantaranyamembunuh mikroorganisme yang menyebabkanpenyakit, meningkatkan penyembuhan luka danmendiagnosa penyakit tertentu

42

Kelas dan sub-kelas Jenis Reaksi

Oksidoreduktase Melepas dan menambah electron atau elektron dan

hidrogen

Oksidase Memindahkan elektron atau hidrogen hanya ke O2

Reduktase Menambahkan elektron atau hidrogen

Dehidrogenase Melepaskan hidrogen

Transferase Memindahkan gugus senyawa kimia

Kinase Memindahkan gugus fosfat, terutama ATP

Hidrolase Memutuskan ikatan kimia dengan menambahkan air

Proteinase Menghidrolisi protein(ikatan peptida)

Ribonuklease Menghidrolisis RNA (ester fosfat)

Deoksiribonuklease Menghidrolisis DNA (ester fosfat)

Lipase Menghidrolisis lemak (ester)

Liase Membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu

gugus kimia

Isomerase Menata kembali atom-atom pada suatu molekul untuk

membentuk isomer

Ligase atau Sintetase Menggabungkan 2 molekul yang disertai dengan

hidrolisis ATP atau nukleosida fosfat lainnya

Polimerase Menggabungkan subunit (monomer) sehingga terbentuk

polimer.

Nomenklatur dan klasifikasi enzim

44

Diskusi kelompok 1

Presentasi enzim selulase dan enzim lipase.

Diskusi kelompok 2:

Vitamin B dan C

Diskusi kelompok 3:

Fungsi biologi asam nukleat

Enzim

Business

Transcript of Enzim