ENZIM ENZIM

ENZIM ENZIM

DisebutDisebut sebagaisebagai agent of life, agent of life, suatusuatu istilahistilah yang yang sangatsangat tepattepat karenakarena semuasemua prosesproses biologisbiologis tergantungtergantung padapada enzimenzim, , d.l.pd.l.p TidakTidak adaada kehidupankehidupan tanpatanpa enzimenzim..

BanyakBanyak alasanalasan mempelajarimempelajari enzimenzim antaraantara lain : lain : perannyaperannya dalamdalam sistemsistem biologibiologi, , biomedisbiomedis, , terapiterapi, , industriindustri dandan sebagaisebagai alatalat dalamdalam rDNArDNA atauatau rekayasarekayasa genetikagenetika. .

EnzimEnzim: : merupakanmerupakan protein ( protein ( dengandengan sedikitsedikit kecualikecuali padapada ribozymesribozymes ))

PeloporBerzelius (1873): ferments catalyses chemical

reactions

E. Buchner (1879) : fermentasi dapat terjadi tanpa sel ragi.

Emil Fisher : lock and key model

Koshland : Induced Fit

Michaelis Menten : hubungan kecepatan reaksi dengan kadar substrat

SIFAT UTAMA

• Daya katalitik (catalytic power) sangat besar

• Reaksi spesifik

• Bekerja pada kondisi tertentu

• Efisien /Tidak dikonsumsi/tidak berubah

• Dapat diregulasi / dikontrol

SifatSifat enzimenzim

EfektifEfektif : : rxrx 101033 –– 10101717 x x lebihlebih cepatcepat

EfisienEfisien : : tidaktidak dikonsumsidikonsumsi

SpesifikSpesifik : : rxrx tertentutertentu, , ikatanikatan tertentutertentu, , gugusgugus tertentutertentu, isomer , isomer tertentutertentu

Mild conditionMild condition : pH, : pH, suhusuhu, , kdrkdr garamgaram, , koenzimkoenzim, inhibitor, , inhibitor, aktivatoraktivator, , jumlahjumlah enz/substratenz/substrat

DapatDapat diaturdiatur

KerjaKerja EnzimEnzim

EnzimEnzim bekerjabekerja dengandengan caracara menurunkanmenurunkan energienergi aktivasiaktivasi

EE + S ES P + + S ES P + EE

MEKANISME KERJAMEKANISME KERJA

•• SebagaiSebagai katalisatorkatalisator, , dengandengan caracara menurunkanmenurunkan enerjienerji-- bebasbebas aktivasiaktivasi ((∆∆

GG‡‡))

•• DilakukanDilakukan dengandengan kombinasi:menaikankombinasi:menaikan ground ground state state ∆∆

G G daridari substratsubstrat dandan menurunkanmenurunkan ∆∆

G G

transition state (TS) transition state (TS) untukuntuk reaksireaksi. . •• EnzimEnzim menyediakanmenyediakan jalanjalan reaksireaksi ((reaction pathwayreaction pathway) )

yang yang berbedaberbeda daridari reaksireaksi tanpatanpa enzimenzim ( ( uncatalyzeduncatalyzed reaction reaction ).).

•• EnzimEnzim mempercepatmempercepat tercapainyatercapainya keseimbangankeseimbangan reaksireaksi, , tanpatanpa mengubahmengubah araharah reaksireaksi..

FAKTOR YANG BERPERANFAKTOR YANG BERPERAN

Proximity and OrientationProximity and Orientation

Stabilization Transtion StateStabilization Transtion State

Strain and Distortion : Induced FitStrain and Distortion : Induced Fit

General acidGeneral acid--base catalystbase catalyst

Covalent catalystCovalent catalyst

EnzimEnzim : 6 : 6 kelaskelasIntraselIntrasel dandan ekstraekstra selsel

SpesifikSpesifik

SpesifikSpesifik dandan EfisienEfisien

SpesifikSpesifik

SpesifikSpesifik

TatanamaTatanama

Mula2 : Mula2 : tidaktidak adaada patokanpatokan co. co. pepsin,tripsinpepsin,tripsin

1881 1881 DuclauxDuclaux : S + : S + aseaseco. co. proteinaseproteinase

1961 IUB : 1961 IUB : jenisjenis rxrx ygyg dikatalisisdikatalisisdibagidibagi 6 6 klasklas

1964 1964 sistematissistematis

NomenklaturNomenklatur sistematissistematis

No. INo. I : : klasklas 11--66II II : : subklassubklas, S/, S/jenisjenis rxrxIII III : : subsubklassubsubklas, S/, S/jenisjenis rxrx

> > rincirinci, , KoenzKoenz +/+/--IV IV : no. : no. seriseri dlmdlm subklassubklasContohContoh: E.C. 2.7.1.1: E.C. 2.7.1.1

(Enzyme (Enzyme ComissionComission))

2.7.11 : 2.7.11 :

klasklas 2 (2 (transferasetransferase) )

subklassubklas 7 (transfer 7 (transfer fosfatfosfat) )

subsubklassubsubklas 1 (1 (alkoholalkohol sebagaisebagai akseptorakseptor fosfatfosfat) )

digit digit terakhirterakhir untukuntuk menyatakanmenyatakan hexokinasehexokinaseatauatau ATP:DATP:D--hexosehexose 66--fosfotransferase fosfotransferase yaituyaitu enzimenzim yang yang mengkatalisismengkatalisis pemindahanpemindahan gugusgugus fosfatfosfat daridari ATP ATP keke glukosaglukosa

KLASIFIKASI ENZIM = 6 KELASKLASIFIKASI ENZIM = 6 KELAS

KelasKelas PerananPeranan

1. 1. OksidoreduktaseOksidoreduktase mengkatalisamengkatalisa reaksireaksi oksidasioksidasi & & reduksireduksi

2. 2. TransferaseTransferase MemindahkanMemindahkan gugusgugus fungsionalfungsional daridari satusatu substratsubstrat keke substratsubstrat yang lain.yang lain.

3. 3. HidrolaseHidrolase mengkatalisamengkatalisa reaksireaksi hidrolisishidrolisis

4. 4. LiaseLiase mengambilmengambil 2 2 molekulmolekul daridari substratsubstrat & & meninggalkanmeninggalkan ikatanikatan rangkaprangkap..

5. 5. IsomeraseIsomerase mengubahmengubah isomerisomer

6. 6. LigaseLigase mengkatalisamengkatalisa pembentukanpembentukan ikatanikatan kovalenkovalen dengandengan HidrolisisHidrolisis ATP ATP sebagaisebagai sumbersumber energienergi..

KLASIFIKASI ENZIM = 6 KELASKLASIFIKASI ENZIM = 6 KELAS

IstilahIstilah--istilahistilah

ApoenzimApoenzim

Koenzim/kofaktorKoenzim/kofaktor

HoloenzimHoloenzim

Proenzim/zymogenProenzim/zymogen

IsozimIsozim

ENZIMApoenzim= protein

Kofaktor/Koenzim

Holoenzim : gabungan apoenzim + kofaktor/koenzim

Proenzim/zymogen : enzim yang belum aktif

NADNAD++ sebagaisebagai Koenzim/KosubstratKoenzim/Kosubstrat

IonIon--ion yang berperan sebagai kofaktorion yang berperan sebagai kofaktor

Fe Fe 2+2+ cytokrom, peroksidase, katalase, ferrodoxincytokrom, peroksidase, katalase, ferrodoxin

Cu Cu 2+2+ Tyrosinase, cytokrom oksidase,Tyrosinase, cytokrom oksidase,

K K ++ Pyruvat kinasePyruvat kinase

Zn Zn 2+2+ Alkohol dehydrogenase, carbonic Alkohol dehydrogenase, carbonic anhydrase, carboxypeptidaseanhydrase, carboxypeptidase

Mg Mg 2+2+ Phosphohydrolase, phosphotransferasePhosphohydrolase, phosphotransferase

Mn Mn 2+2+ Arginase, phosphotransferaseArginase, phosphotransferase

Proenzim/zymogenProenzim/zymogen

Isozim :Enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama (dalam satu organisme) tetapi mempunyai struktur molekul berbeda (lebih dari satu bentuk).

Cont: LDH (laktat dehidrogenase) disusun oleh 2 polipeptida membentuk komposisi terdiri dari 5 kombinasi berbeda.

LDH1 = H4LDH2 = MH4LDH3 = M2H3LDH4 = M3HLDH5 = M4

LDH M4 = LDH otot, mereduksi piruvat lebih lambat, mempunyai Km >>, lebih aerobik.

LDH H4 = LDH jantung, mereduksi piruvat lebih cepat, mempunyai Km <<, lebih anaerobik.

InteraksiInteraksi enzimenzim--substratsubstrat

KunciKunci & & anakanak kuncikunci//””lock & keylock & key””

AdaptasiAdaptasi benturanbenturan/induced fit/induced fit

InteraksiInteraksi alosterikalosterik

InteraksiInteraksi alosterikalosterik

Mekanisme katalitik:

* Aktifitas katalitik enzim ditentukan oleh konformasi protein enzim. Molekul enzim berukuran lebih besar daripadasubstratnya.

* Substrat bergabung dengan enzim pada tempat yg spesifik : active site/binding site.

* Keeratan hubungan enzim-substrat (spesifisitas enzim) ditentukan kecocokan konformasi binding site dan substrat.

* Setelah menempati binding site, enzim & substrat dapatberinteraksi secara spesifik melalui ikatan non kovalen(ikatan H, ikatan ionik dan ikatan Van der Walls)

Faktor-faktor yang mempengaruhi katalisis enzim :

1. pH

Sebagian besar reaksi enzim mempunyai pH optimum 5-8. Perubahan pH mengubah konfigurasi muatan pada protein & substrat sehingga mengubah konformasi/ mendenaturasi protein enzim.

2. Temperatur (37°C)Kecepatan reaksi akan meningkat bila suhu ditingkatkan sampai suhu optimum, bila suhu terus ditingkatkan maka kecepatan reaksi akan menurun.

3. Konsentrasi reaktanHubungan antara kecepatan reaksi enzimatik dengan konsentrasi enzim/substrat

# Kecepatan reaksi meningkat sebanding dengan peningkatan kadar enzim.

# jika kadar substrat meningkat maka kecepatan reaksi akan naik sampai batas tertentu.

PengukuranPengukuran aktivitasaktivitas enzimenzim

PenurunanPenurunan jumlahjumlah SS

ProdukProduk ygyg terbentukterbentuk

S + E PS + E P

Satuan untuk menyatakan aktivitas enzim :Aktifitas (activity) = IU (International Unit) : jumlah E yang diperlukan untuk mengubah 1 umol S menjadi P per detik, pada 25°C.

Enzyme AssayEnzyme Assay

SintesisSintesis EnzimEnzim

EnzimEnzim konstitutifkonstitutif

sintesissintesis setiapsetiap saatsaat

EnzimEnzim non non konstitutifkonstitutif

tdktdk setiapsetiap saatsaat, , induksiinduksi

RegulasiRegulasi EnzimEnzim

Inhibisi

umpan

balik

Modifikasi

kovalen

Komplek

multienzim/supramolekul

Kompartementisasi

enzim

InhibisiInhibisi umpanumpan balikbalik

Modifikasi kovalen

Komplek multienzim/supramolekul

Kompartemenlisasi enzim

KinetikKinetik EnzimEnzim

Penghambatan enzim

Kompetitif inhibitor

Reversibelinhibitor

Inhibitor enzim

Ireversibelinhibitor

Non kompetitif inhibitor

Inhibitor reversibel.

• Inhibitor berikatan dengan enzim melalui ikatan non

kovalen sehingga ikatan tidak stabil.

• Bila inhibitor dihilangkan maka aktivitas enzim akan

pulih kembali

Kompetitif inhibitor = E + I E I

- Kesamaan struktur dengan substrat

- Menempati binding site enzim shg menghalangi substrat

- membentuk kompleks EI yang identik ES

- dapat dicegah dengan meninggikan konsentrasi substrat

Suksinat FumaratSuksinat dehidrogenase

MalonatOxaloasetatPyrophospat

Non kompetitif inhibitor

Inhibitor bergabung dengan enzim tidak pada active site, menyebabkan enzim mengalami deformasi sehingga kec. enzim menurun.

Inhibitor membentuk kompleks EI atau ESI yang inaktif

E + I EI

ES + I ESI

Kompetitif inhibitor

Non kompetitif inhibitor

Inhibitor ireversibel

•Penghambatan bersifat permanen

• Biasanya bereaksi dengan gugus fungsional dari enzim sehingga menurunkan bahkan meniadakan aktivitas enzim

• Bisa juga disebabkan perubahan konformasi karena reaksi inhibitor dengan gugus fungsional yang jauh dari situs aktif.

Cont: Iodoacetat bereaksi dengan gugus sulfidril pada enzim.

Inhibitor ireversibel

KepentinganKepentingan klinikklinik

DasarDasar ::EnzimEnzim plasma plasma fungsionalfungsional : :

proEproE, E, S , E, S adaada dlmdlm sirkulasisirkulasiEnzimEnzim plasma plasma nonfungsionalnonfungsional ::

E , S E , S tdktdk adaada dlmdlm sirkulasisirkulasikerusakankerusakan jar E jar E sirkulasisirkulasi

AplikasiAplikasi klinisklinis

DiagnosaDiagnosa : : sbgsbg indikator/reaktanindikator/reaktan utkutk deteksideteksi penyakitpenyakit

indikatorindikator: SGOT, SGPT: SGOT, SGPTreaktanreaktan : lipase : lipase kolesterolkolesterol

TerapiTerapi::

streptokinase streptokinase –– infarkinfark myocardmyocardinhibitor inhibitor kompetitifkompetitif B B laktamaselaktamase

Functional Plasma Enzymes: - Lipoprotein Lipase- Pseudocholineesterase- proenzymes of blood coagulation & blood clot

dissolution

Defisiensi enzim

Phnylalanine hydroxylase : Phenylketonuria

phenylalanin hydroxylase

Phenilalanine Tyrosine

- phenylalanine terakumulasi dalam tubuh

- konsentrasi phenyalanin dlm urin meningkat

phenylketouria

Penyakit akibat defisiensi enzimPenyakit akibat defisiensi enzim

PenyakitPenyakit Defisiensi enzimDefisiensi enzim

Lesh Nyhan SyndromeLesh Nyhan Syndrome Hypoxantine guanin Hypoxantine guanin phosporibosyltransferasephosporibosyltransferase

Tay Sachs DiseaseTay Sachs Disease Hexosaminidase (Hex A)Hexosaminidase (Hex A)

TyrosinemiaTyrosinemia TyrosinTyrosin

GalactosemiaGalactosemia GalactoseGalactose

FructosemiaFructosemia FuktoseFuktose

PKUPKU phenylalaninphenylalanin hydroxylasehydroxylase

G6PDG6PD Glukose 6 phosphat Glukose 6 phosphat dehydrogenase dehydrogenase

PeranPeran enzimenzim

BiokatalisatorBiokatalisator–– MetabolismeMetabolisme–– KontraksiKontraksi otototot–– GradienGradien subselulersubseluler–– PertahananPertahanan tubuhtubuh–– ReproduksiReproduksi dandan replikasireplikasi–– TransduksiTransduksi sinyalsinyal–– HemostasisHemostasis

PeranPeran enzimenzim

FarmakologiFarmakologi

DiagnosaDiagnosa

IndustriIndustri: : bioteknologibioteknologi

teknologiteknologi panganpangan

Thank you!