VI-konsep dasar 2008-12-22آ  sebagai kalisator pada reaksi-reaksi biokimia. Hampir semua enzim...

download VI-konsep dasar 2008-12-22آ  sebagai kalisator pada reaksi-reaksi biokimia. Hampir semua enzim yang

of 10

  • date post

    10-Jan-2020
  • Category

    Documents

  • view

    2
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of VI-konsep dasar 2008-12-22آ  sebagai kalisator pada reaksi-reaksi biokimia. Hampir semua enzim...

  • 43

    VI. KONSEP DASAR ENZIM

    DR. EDY MEIYANTO MSI APT Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Mahasiswa setelah mengikuti kuliah bagian ini mampu menyebut sifat dan jenis-jenis

    enzim serta menjelaskan konsep dasar kinetika enzim

    PENDAHULUAN Setiap sel hidup dalam organisme memerlukan tenaga (energi) untuk kelangsungan

    hidupnya. Tenaga tersebut diperoleh dari serangkaian reaksi pembongkaran

    (katabolisme) bahan-bahan manakan (nutrisi) yang utamanya adalah glukosa

    (sumber energi utama hasil konversi energi matahari menjadi energi kimia melalui

    proses fotosintesis). Energi tersebut selanjutnya digunakan untuk melakukan seluruh

    proses-proses fisiologi dan biokimia di dalam sel dan system tubuh melalui berbagai

    reaksi. Seluruh proses dan reaksi tersebut dilakukan dalam kondisi terjaga, dan

    memerlukan katalisator yang disebut Enzim.

    PENGERTIAN ENZIM Enzim adalah zat yang dihasilkan oleh organisme hidup yang melakukan fungsi

    sebagai kalisator pada reaksi-reaksi biokimia.

    Hampir semua enzim yang dikenali hingga saat ini berupa protein, dan sedikit yang

    berupa RNA yang disebut Ribozim.

    Sebagai protein, enzim berukuran sangat besar disbanding dengan molekul pada

    reaksi yang dikatalisis. Ukuran enzim berkisar 12 -1000 KD.

    Enzim dapat berupa untai polipeptida saja/ protein tunggal atau berupa protein yang

    mengikat unsur atau gugus tertentu. Enzim yang berupa protein saja dinamakan

    apoenzim sedang enzim yang merupakan gabungan antara protein dengan unsure

    atau gugus non protein disebut holoenzim. Bagian enzim yang berupa unsure

    dnamakan ko factor sedang yang berupa senyawa organic disebut ko enzim. Bagian

    enzim non protein tersebut berperan penting dalam reaksi katalisis dan disebut

    sebagai gugus prostetik. Ko-enzim pada umumnya berupa senyawa kelopmpok

    vitamin larut dalam air.

  • 44

    Tabel 1. Contoh beberapa enzim yang memiliki ko-faktor No Jenis ko factor Contoh enzim

    1 Fe2+ Oksidase sitokrom, katalase, Peroksidase

    2 Cu2+ Oksidase sitokrom

    3 Zn2+ Polimerase DNA, Anhidrase karbonik, Dehidrogenase

    4 Mg2+ Heksokinase, 6-Fosfatase glukosa

    5 Mn2+ Arginase

    6 K+ Kinase piruvat

    7 Ni2+ Urease

    8 Se Peroksidase glutation

    Tabel 2. Contoh beberapa enzim yang mengandung ko-enzim No Jenis ko enzim Senyawa yang dipindahkan

    1 Tiamin pirofosfat aldehida

    2 Flavin adenin dinukleotida (FAD) Atom hidrogen

    3 Nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) Ion hidrida (H-)

    4 Koenzim A Gugus asil

    5 Piridoksal fosfat Gugus amino

    6 Koenzim B12 Gugus alkil

    7 Biotin CO2

    8 tetrahidrofolat Gugus satu karbon

    TATA NAMA DAN KLASIFIKASI International Union of Biochemistry (IUB) pada tahun 1955 merekomendasikan

    tatacara pemberian nama enzim:

    1. Nama sistematik: sesuai dengan reaksi yang dikatalisis; misalnya:

    fosfotransferase ATP: glukosa, yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi

    pemindahan gugus fosfat dari ATP me glukosa.

    2. Kode numeric: penamaan dengan nomor kode klasifikasi enzim. Misalnya:

    2.7.1.1 menjelaskan bahwa enzim contoh no 1 tersebut termasuk kelas 2

  • 45

    (transferase), subklas fosfotransferase (7), sub-sub klas gugus hidroksil

    sebagai penerima (1) dan sub-sub-sub klas glukosa sebagai penerima (1).

    3. Nama yang direkomendasi:nama yang memudahkan untuk menyebut dan

    mengingat karena sering digunakan sehari-hari. Misalnya: Amilase

    4. Nama singkatan: nama yang disingkat dari nama aslinya yang panjang.

    Misalnya: GST singkatan dari Glutation-S transferase

    5. Nama umum atau nama trivial: nama yang sering disebut. Misalnya

    heksokinase, amilase, tripsin, pepsin. Kinase adalah nama umum untuk

    enzim yang melakukan transfer gugus fosfat (fosforilasi), dan heksokinase

    adalah nama umum untuk enzim contoh no 1.

    Sesuai dengan jenis reaksi yang dikatalisis, enzim dikelompokkan ke dalam 6

    kelas (Tabel 3).

    Tabel 3. Klasifikasi enzim menurut IUB, berdasarkan reaksi yang dikatalisis

    No Kelas Enzim Reaksi yang dikatalisis

    1 Oksidoreduktase Pemindahan electron (oksidasi-reduksi)

    2 Transferase Pemindahan gugus fungsional

    3 Hidrolase Reaksi hidrolisis (penambahan H2O)

    4 Liase Pemindahan gugus ke ikatan ganda atau sebaliknya

    5 Isomerase Pemindahan gugus dalam stu molekul menghasilkan

    isomer

    6 Ligase Pembentukan ikatan C-C, C-S, C-O, dan C-N oleh

    reaksi kondensasi.

    Sistem penamaan secara lengapnya dapat dilihat di URL:

    http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/

    atau:

    http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/enzymes/index.html

  • 46

    BAGAIMANA ENZIM BEKERJA Enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia spesifik secara nyata.

    Enzim bekerja dengan menurunkan energi aktivasi suatu reaksi.

    Gambar VI-1. Ilustrasi sebuah reaksi untuk mendapatkan produk dengan ne energi yang lebih rendah. Reaksi dimulai dengan interaksi reaktan yang memerlukan energi untuk aktivasinya hingga mencapai level untuk reaksi menuju produk dengan melepas energi sehingga memiliki level energi yang lebih rendah dari semula. Enzim bekerja dengan mengikat reaktan (substrat) yang menyebabkan berada pada

    posisi (orientasi) yang diinginkan dengan energi yang lebih rendah dari energi

    aktivasinya.

    Pada akhir reaksi, enzim akan kembali seperti semula.

    enzyme + A + B  C + D + enzyme

  • 47

    Gambar IV-2. Peran enzim dalam mempercepat reaksi kimia. Deangan adanya enzim maka energi aktivasi untuk reaksi A+B dapat diturunkan sehingga pembentukan produk C+D akan berjalan lebih cepat. Enzim memiliki sifat:

    1. Dapat menurunkan energi aktivasi dari reaksi

    2. Meningkatkan kecepatan reaksi

    3. Tidak habis atau berubah selama reaksi berlangsung

    4. Menunjukkan spesifitas, kompetisi dan saturasi

    Teori katalitik enzim

    1. Teori Lock and Key

    Teori yang mendasarkan pada kesesuaian bentuk antara enzim dan substrat

    sehingga memungkinkan untuk berikatan secara spesifik sebagaimana

    antara gembok dan kunci. Dalam hal ini substrat terikat pada posisi tertentu

    pada enzim dengan tepat sesuai (binding site) bentuknya dan kemudian

    melakukan reaksi disitu hingga terbentuk produk.

  • 48

    2. Teori penyesuaian (Induced fit theory)

    Teori yang mendasarkan bahwa struktur enzim pada binding site nya adalah

    lentur dan secara spesifik mampu menyesuaikan dengan struktur substrat

    yang tepat. Sekali substrat terikat pada binding site enzim rekasi akan dapat

    berjalan. Dengan teori ini dapat dijelaskan bahwa reaksi enzimatik umumnya

    berjalan reversible.

    Gambar VI-3. Teori katalitik enzim. Teori Lock and Key merupakan teori lama yang tidak dapat menjelaskan adanya sifat reversible reaksi enzimatis. Teori induced fit merupakan teori yang banyak dianut hingga saat ini. Adanya ko-faktor dank o enzim dapat mempermudah pengikatan substrat dengan enzim.

    Gambar VI-4. Peran ko-faktor dalam reaksi enzimatis

  • 49

    Pengaruh temperatur dan PH pada kerja enzim Enzim adalah protein yang secara alami memiliki struktur tiga dimensi yang dibentuk

    oleh berbagai jenis ikatan (utamanya hydrogen, hidrofobik, dan van der walls).

    Integritas Bentuk tiga dimesi (bentuk konformasi) enzim sangat penting dalam

    melakukan aktivitas katalitiknya sehingga menentukan fungsi spesifiknya.

    Konformasi enzim tersebut bertahan pada temeratur dan pH tertentu.

    Adanya perubahan temperatur dan pH dapat mengusik ikatan-ikatan intramolekul

    enzim sehingga dapat merubah bentuk konformasinya. Dengan perubahan tersebut

    akan menyebabkan perubahan sifat katalitiknya/aktivitasnya.

    Gambar VI-5. Perubahan konformasi enzim karena pengaruh temperatur dan pH. Perubahan temperatur dan pH akan menyebabkan pemutusan ikatan-ikatan intramolekuler enzim sehingga akan merubah bentuk tigadimensinya.

  • 50

    Perubahan sedikit saja temperatur ataupun pH akan mampu merubah aktivitas

    enzim.

    Sekali level kritik terlampaui hingga perubahan konformasi tidak dapat dikembalikan

    lagi (irreversible) maka aktivitas enzim akan hilang selamanya.

    Gambar VI-6. Pengaruh temperatur dan pH pada aktivitas enzim. Pada umumnya enzim memiliki aktivitas optimum pada temperatur 30-40 oC dan pH 6,5-7,4. Pada temperatur rendah (

  • 51

    Gambar VI-7. Pengaruh konsentrasi enzim dan substrat pada kecepatan rekasi enzimatik. Gambar VI-8. Peningkatan ketersediaan enzim akan meningkatkan kecepatan reaksi. Apabila reaksi terjadi dengan penambahan substrat yang berlebihan akan

    menyebankan penjenuhan enzim sehingga reaksi berjalan konstan.

    Dengan penambahan konsentrasi enzim akan tingkat kejuhannya akan naik

    sehingga akan meningkatkan kecepatan reaksinya.

  • 52

    Regulasi aktivitas Enzim

    Aktivitas enzim dapat diatur dengan ber