Modul Biokimia Enzim

30
Seri Buku Kuliah Biokimia Kedokteran I Santoso Edisi 2010

Transcript of Modul Biokimia Enzim

  • Seri Buku Kuliah Biokimia Kedokteran I

    Santoso

    Edisi 2010

  • ii

    KATA PENGANTAR

    Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan YME, yang telah

    melimpahkan rahmat dan karuniaNya sehingga punulis dapat

    menyelesaikan modul enzimologi yang merupakan bagian dari seri buku

    kuliah Biokimia Kedokteran 1.

    Modul ini kami susun dengan tujuan untuk membantu mahasiswa

    kedokteran di tingkat semester awal untuk memahami perkuliahan

    mengenai enzim yang merupakan dasar dalam melaksanakan pendidikan

    kedokteran.

    Harapan penulis bahwa dengan mempalajari buku ini dan mengikuti

    perkuliahan dan kolaborasi dengan disiplin ilmu lainnya, mahasiswa

    kedokteran dapat menerapkan konsep-konsep dan prinsip-prinsip ilmu

    biomedik, terutama untuk proses normal dalam tubuh.

    Penulis menyadari bahwa tak ada gading yang tak retak, bahwa

    segala sesuatu ada kekurangannya termsuk buku ini. Oleh akrena itu

    sangat diharapkan berbagai saran dan kritik dari pembaca untuk

    menyempurnakan buku ini.

    Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak

    yang telah membantu dalam penulisan buku ini.

    Semarang, Januari 2010

    Penulis

  • iii

    Daftar Isi

    Kata Pengantar ............................................................................................ ii

    Daftar Isi ...................................................................................................... iii

    A. Pendahuluan ........................................................................................ 1

    B. Klasifikasi Enzim .................................................................................. 2

    C. Sistem Penamaan (Nomenklatur) enzim............................................. 3

    D. Gugus Prostetik, Kofaktor dan Koenzim ............................................. 5

    E. Mekanisme Kerja Enzim ...................................................................... 6

    F. Kinetika Enzim ..................................................................................... 7

    G. Denaturasi Enzim .............................................................................. 11

    H. Faktor yang Mempengaruhi Jumlah Enzim ....................................... 12

    I. Spesifitas Enzim ................................................................................ 14

    J. Macam-macam Bentuk Enzim .......................................................... 15

    K. Pengaturan dengan Modifikasi Kovalen ............................................ 17

    L. Korelasi Klinik .................................................................................... 18

    M. Soal-soal Latihan ............................................................................... 20

    Daftar Pustaka ........................................................................................... 23

    Lampiran .................................................................................................... 24

  • 1

    Enzim dan Koenzim

    A. Pendahuluan

    Enzim adalah polimer biologik yang mengkatalisis reaksi kimia

    yang berlangsung dalam tubuh. Sebagian besar enzim merupakan

    protein globuler yang terlarut dalam larutan tubuh seperti sitoplasma

    atau cairan tubuh lainnya, lain daripada itu, dengan kemajuan ilmu dan

    teknologi telah banyak diidentifikasi bahwa banyak molekul RNA yang

    ternyata juga berperan sebagai enzim. Tidak semua protein dalam

    tubuh adalah enzim. Untuk dapat dikatakan sebagai enzim, protein

    tersebut harus memiliki kemampuan untuk mengkatalisis reaksi kimia.

    Banyak penyakit yang berkaitan dengan defek pada enzim

    seperti kekurangan jumlah atau aktivitas katalitik enzim-enzim kunci.

    Hal ini dapat disebabkan karena kelainan genetic, kekurangan gizi

    atau toksin. Glycogen storage disease (GSD) merupakan contoh dari

    banyak kasus penyakit yang berkaitan dengan enzim. Glycogen

    storage disease merupakan penyakit herediter yang disebabkan oleh

    gangguan metabolism glikogen. Insidensi dari penyakit ini adalah

    berkisar antara 1:20.000-43.000 kelahiran hidup. Terdapat 12 tipe dari

    GSD yang pembagiannya didasarkan pada defisiensi enzim dan organ

    target dari defisiensi tersebut. Secara primer, GSD akan menyerang

    hepar, otot atau keduanya dengan gambaran klinik hepatomegali,

    gangguan dalam pertumbuhan, hipoglikemia, hiperlaktasemia,

  • 2

    hiperurisemia, dan hiperlipidemia. Gambaran klinik tersebut tergantung

    dari organ yang mengalami kerusakan akibat timbunan glikogen dalam

    organ tersebut.

    B. Klasifikasi Enzim

    International Union of Biochemistry and Molecular Biology

    (IUBMB) mengklasifikasi enzim berdasarkan tipe reaksi yang

    dikatalisisnya. Berdasarkan tipe reaksi yang dikatalisis itu, enzim

    dibagi menjadi 6 kelas dan masing-masing kelas terbagi lagi menjadi

    subkelas (4-13 subkelas) dan dari subkelas dibagi lagi menjadi

    subsubkelas. Adapun keenam kelas enzim antara lain :

    1. Oksidoreductase

    Mengkatalisis oksidasi dan reduksi Contoh : alcohol dehidrogenase (EC1.1.1.1)

    2. Transferase

    Mengkatalisis pemindahan gugus seperti : Glikosil, Metil, fosforil, aldehid dan keton.

    Contoh : ATP (D-heksosa-6-fosfotransferase/heksokinase) (EC2.7.1.1)

    3. Hidrolase

    Mengkatalisis pemutusan hidrolitik dalam ikatan C-C, C-O, C-N dan ikatan lain.

    Contoh : Beta-Galaktosidase (EC3.2.1.23)

  • 3

    4. Liase

    Mengkatalisis pemutusan ikatan C-C, C-O, C-N, dan ikatan lain dengan eliminasi atom yang menghasilkan ikatan rangkap.

    Contoh : Fumarat hidratase (Fumarase) (EC4.2.1.2) 5. Isomerase

    Mengkatalisis perubahan geometric atau structural di dalam satu molekul.

    Contoh : triosafosfat isomerase (EC5.3.1.1) 6. Ligase

    Mengkatalisis penyatuan dua molekul yang dikaitkan dengan hidrolisis ATP.

    Contoh : Asetil-KoA-karboksilase (EC6.4.1.2)

    C. Sistem Penamaan (Nomenklatur) Enzim

    Untuk kepentingan penelitian, penamaan enzim didasarkan

    pada ketentuan yang disepakati dalam IUBMB, dengan mengadopsi

    sebuah system yang kompleks namun tidak meragukan bagi

    peristilahan enzim yang berdasarkan mekanisme reaksi. Walaupun

    telah ditetapkan aturan tersebut, nama lazim (yang biasanya lebih

    pendek) dari enzim juga sering digunakan dalam buku ajar dan

    laboratorium klinik.

  • 4

    Adapun ketentuan itu adalah :

    1. Reaksi dan enzim yang mengkatalisisnya membentuk enam kelas,

    dan masing-masing kelas mempunyai 4 hingga 13 subkelas.

    2. Nama enzim terdiri atas 2 bagian. Nama pertama menunjukkan

    substratnya. Nama kedua, yang berakhir dengan akhiran ase,

    menyatakan tipe reaksi yang dikatalisis.

    3. Informasi tambahan, bila diperlukan untuk menjelaskan reaksi,

    dapat dituliskan dalam tanda kurung di bagian akhir; misalnya

    enzim yang mengkatalisis reaksi L-malat + NAD+ = piruvat + CO2 +

    NADH + H+ diberi nama 1.1.1.37 L-malat:NAD+ oksidoreduktase

    (dekarboksilasi)

    4. Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC) yang menandai tipe

    reaksi berkenaan dengan kelas (digit pertama), subkelas (digit

    kedua) dan subsubkelas (digit ketiga. Digit keempat adalah untuk

    enzim spesifik.

    Contoh :

    EC1.1.1.1 (Alkohol dehidrogenase) menyatakan kelas pertama

    (oksidoreductase) subkelas pertama (-C-OH sebagai donor

    electron) subsubkelas pertama (NAD (P)+ sebagai akseptor

    electron)

    EC2.7.1.1 (ATP:D-Heksosa-6-fosfotransferase (heksokinase)

    menyatakan kelas 2 (transferase) subkelas 7 (pemindahan gugus

  • 5

    yang mengandung fosfor) subsubkelas pertama (menunjukkan

    gugus CH-OH sebagai akseptor.

    D. Gugus Prostetik, Kofaktor dan Koenzim

    Merupakan molekul organik non protein atau molekul anorganik

    (ion) yang dapat dibutuhkan secara langsung dalam mengkatalisis

    atau pengikatan substrat. Disebut gugus prostetik bila terintegrasi erat

    ke dalam struktur enzim dan tidak dapat dilepaskan dari enzim tanpa

    merusak enzim. Kofaktor hanya berikatan secara transien dan mudah

    terlepas dengan enzim atau substrat. Koenzim berfungsi sebagai

    pengangkut atau bahan pemindah gugus.

    Sebagian besar koenzim, kofaktor dan gugus prostetik

    merupakan turunan dari vitamin B. selain vitamin B, beberapa koenzim

    mengandung gugus adenine, ribose, dan fosforil AMP atau DMP.

    Contoh dari kofaktor, koenzim dan gugus prostetik antara lain :

    o Pyridoksal fosfat untuk aktivitas enzim transaminase

    o Ion zinc untuk aktivitas enzim karboksipeptidase

    o NAD (P) untuk aktivitas enzim alcohol dehydrogenase.

  • 6

    E. Mekanisme Kerja Enzim

    Prinsip kerja enzim berlangsung dalam dua tahap. Pada tahap

    pertama, enzim (E) bergabung dengan substrat (S) membentuk

    kompleks enzim substrat (E-S). tahap kedua, kompleks enzim-substrat

    terurai menjadi produk dan enzim bebas.

    Terdapat dua model yang diusulkan pada kegiatan enzim dalam

    mempengaruhi substrat sehingga diperoleh zat hasil, yaitu model kunci

    dan anak kunci, dan model induced fit.

    Pada model kunci dan anak kunci, substrata tau bagian substrat

    harus mempunyai bentuk yang sangat tepat dengan sisi katalitik

    enzim. Substrat ditarik oleh sisi katalitik enzim yang cocok untuk

    substrat tersebut sehingga terbentuk kompleks enzim substrat.

    Pada model induced fit, lokasi aktif beberapa enzim mempunyai

    konfigurasi yang tidak kaku. Enzim berubah bentuk menyesuaikan diri

    dengan bentuk substrat setelah terjadi pengikatan. Jadi, tautan yang

  • 7

    cocok pada keduanya dapat diinduksi ketika terbentuk kompleks

    enzim-substrat.

    F. Kinetika Enzim

    Laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim dipengaruhi oleh :

    1. Suhu

    Suhu rendah yang mendekati titik beku biasanya tidak

    mersuak enzim. Pada suhu dimana enzim masih aktif, kenaikan

    suhu sebanyak 10oC menyebabkan keaktifan menjadi 2 kali lebih

    besar sehingga akan meningkatkan laju reaksi sampai suatu titik

    yang melebihi hambatan energi untuk merusak interaksi

    nonkovalen yang mempertahankan struktur tiga dimensi enzim,

    yang kemudian akan menguraikan rantai polipeptida enzim dan

    akhirnya mengalami denaturasi, disertai hilangnya kemampuan

    katalitik enzim. Enzim akan bekerja dengan baik pada suhu

  • 8

    optimum. Di dalam tubuh manusia enzim akan bekerja optimum

    pada suhu sekitar 37oC.

    2. Konsentrasi ion hidrogen (pH)

    Karena terdapat komponen asam dan basa dalam protein

    penyusun enzim, aktivitas enzim sangat tergantung terhadap pH.

    Sebagian besar enzim intrasel memperlihatkan aktivitas optimal

    pada nilai pH antara 5 dan 9. Hubungan aktivitas dengan

    konsentrasi ion hidrogen mencerminkan keseimbangan antara

    denaturasi enzim pada pH tinggi atau rendah.

    3. Konsentrasi substrat mempengaruhi laju reaksi

    Untuk suatu enzim tipikal, peningkatan konsentrasi substrat

    akan meningkatkan kecepatan awal, hingga tercapai nilai

    maksimal, jika peningkatan lebih lanjut, konsentrasi substrat tidak

    meningkatkan kecepatan awal, enzim dikatakan jenuh oleh

    substrat.

    Persamaan Michaelis-Menten & Hill menggambarkan efek

    konsentrasi substrat.

    Vi = Vmaks [S] / Km + [S]

    Km : Konstanta Michaelis, adalah konsentrasi substrat dengan Vi

    adalah separuh dari kecepatan maksimal (1/2 Vmaks) yang dapat

    dicapai pada konsentrasi terntentu dari enzim.

    Ada tiga kondisi :

  • 9

    a. Harga konsentrasi substrat jauh lebih kecil daripada harga Km,

    maka kecepatan reaksi awal berbanding lurus dengan

    konsentrasi substrat.

    b. Harga konsentrasi substrat jauh lebih besar dari harga Km,

    maka kecepatan reaksinya adalah maksimal dan tidak

    dipengaruhi oleh peningkatan lebih lanjut dari konsentrasi

    substrat.

    c. Harga konsentrasi substrat sama dengan harga Km, maka

    kecepatan awal adalah separuh dari Vmaksimal.

    4. Konsentrasi enzim

    Kecepatan reaksi enzim berbanding lurus dengan

    konsentrasi enzim. Makin besar jumlah enzim makin cepat

    reaksinya. Konsentrasi enzim tidak mempengaruhi harga Keq

    (suatu rasio berbagai konstanta laju reaksi, dapat dihitung dari

    konsentrasi substrat dan produk pada keseimbangan.

    5. Inhibitor.

    Inhibitor dapat bersifat reversible maupun irreversibel,

    inhibitor reversible akan membentuk suatu kompleks dinamik yang

    dapat terlepas dari enzimnya, sedangkan inhibitor yang irreversible

    akan memodifikasi enzim secara kimiawi. Modifikasi ini umumnya

    melibatkan pembentukan atau pemutusan ikatan kovalen dengan

    residu aminoasil yang esensial untuk mengikat substrat, katalisis

    atau mempertahankan konformasi fungsional enzim.

  • 10

    Suatu enzim yang telah terikat oleh inhibitor irreversible

    (misalkan atom logam berat atau reagen pengasil) biasanya tidak

    dapat kembali ke bentuk semula.

    Inhibitor reversibel dapat bersifat :

    1. Inhibitor kompetitif, mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

    a. Berikatan dengan bagian dari tempat aktif yang mengikat

    substrat dan menghambat akses ke substrat.

    b. Struktur kimianya cenderung mirip dengan struktur kimia

    substrat. Diistilahkan sebagai analog substrat.

    c. Dapat terbentuk kompleks enzim-substrat dan kompleks

    enzim-inhibitor

    d. Peningkatan konsentrasi substrat akan mengatasi inhibisi,

    sebab terikatnya substrat pada enzim, menghilangkan enzim

    bebas yang tersedia untuk mengikat inhibitor, seberapa

    besar konsentrasi substrat perlu ditingkatkan untuk

    mengatasi inhibisi secara total bergantung pada konsentrasi

    inhibitor yang ada.

    e. Misalkan malonat merupakan inhibitor kompetitif terhadap

    aktivitas enzim suksinat dehindrogenase, sebagai substrat

    adalah suksinat dan sebagai produk adalah fumarat.

    f. Inhibitor kompetitif tidak berefek pada harga Vmaks, tetapi

    meningkatkan harga Km.

  • 11

    2. Inhibitor nonkompetitif, mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

    a. Pengikatan inhibitor tidak mempengaruhi pengikatan

    substrat

    b. Dapat terbentuk kompleks enzim-inhibitor dan kompleks

    enzim-inhibitor-substrat

    c. Inhibitor nonkompetitif mengikat enzim dibagian yang

    berbeda dengan bagian yang mengikat substrat.

    d. Umumnya tidak memiliki kesamaan dengan struktur kimia

    substrat

    e. Inhibitor nonkompetitif menurunkan harga Vmaks

    f. Inhibitor nonkompetitif tidak mempengaruhi harga Km.

    3. Inhibitor uncompetitive, mempunyai cirri-ciri sebagai berikut :

    a. Tidak dapat membentuk kompleks enzim-inhibitor

    b. Hanya terikat pada kompleks enzim-substrat, maka yang

    terbentuk adalah enzim-substrat-inhibitor kompleks

    c. Tidak aktif pada konsentrasi substrat yang rendah.

    G. Denaturasi Enzim

    Enzim sebagian besar tersusun oleh protein, sehingga enzim

    juga memilik sifat-sifat dari protein yaitu dapat terdenaturasi oleh

    karena pengaruh lingkungan. Denaturasi protein dapat muncul

    dibawah pengaruh dari lingkungan fisik, seperti suhu tinggi, tingkat

    keasaman dan tekanan tinggi. Proses denaturasi akan menyebabkan

  • 12

    kerusakan pada struktur sekunder, tersier dan kuartener dari protein

    tersebut, tetapi kadang tidak untuk struktur primernya. Sehingga

    denaturasi protein dapat bersifat reversibel maupun irreversibel.

    Denaturasi bersifat reversibel apabila struktur primer pada protein

    tersebut tidak mengalami perubahan, sedang bersifat ireversibel jika

    protein mengalami kerusakan sampai tingkat struktur primernya.

    Beberapa protein yang terdenaturasi, dapat mengalami

    pelipatan kembali secara spontan dengan diikuti restorasi dari aktivitas

    biologiknya. Ied Anfinsen mengemukakan bahwa struktur primer dari

    polipeptida sudah cukup untuk mengarahkan proses pelipatan kembali.

    Untuk proses renaturasi ini selain dibutuhkan struktur primer yang utuh

    dari protein penyusun enzim tersebut, juga dibutuhkan protein aksesori

    lain seperti protein sidulfid isomerase, propyl cis-trans isomerase dan

    chaperonin untuk mempercepat preses pelipatan kembali tersebut.

    H. Faktor yang mempengaruhi jumlah enzim

    1. Biosintesis

    Biosintesis enzim merupakan suatu proses kompleks yang

    melibatkan proses di inti sel dan disitoplasma. Adanya gangguan

    dalam biosintesis tersebut, mengakibatkan adanya perubahan

    efektifitas dalam pembentukan enzim yang akan berdampak jumlah

    enzim dapat berlebih atau berkurang.

  • 13

    2. Katabolisme

    Setelah disintesis, enzim yang tidak akan mengalami

    metabolism, yakni akan dihancurkan menjadi komponen

    penyusunnya yang akhirnya akan dikeluarkan. Peningkatan

    pengrusakan atau penghancuran enzim yang dapat disebabkan

    oleh kelainan internal atau eksternal akan berpengaruh pada

    jumlah enzim.

    3. Mutasi

    Mutasi pada gen pengkode protein enzim akan

    menyebabkan gangguan sintesis enzim. Gangguan tersebut dapat

    bersifat parsial, atau penuh. Gangguan bersifat parsial berarti tubuh

    masih mampu mensintesis enzim tetapi jumlahnya berkurang.

    Sedang bersifat penuh apabila tubuh sama sekali tidak dapat

    mensintesis enzim.

    4. Represi, derepresi dan inducer

    Dalam menjalankan fungsinya enzim akan diatur oleh

    protein lain agar jumlahnya dalam batas fisiologis. Proses tersebut

    dikenal dengan homeostasis. Homeostasis melibatkan protein

    repressor maupun inducer yang akan bekerja secara seimbang.

    Adanya ketidak seimbangan dalam pengaturan tersebut maka akan

    mengakibatkan ketidakseimbangan jumlah enzim. Apabila jumlah

    protein inducer lebih tinggi dibandingkan dengan protein repressor

    maka jumlah enzim akan meningkat begitu juga sebaliknya.

  • 14

    I. Spesifitas Enzim

    Enzim biasanya sangat spesifik dalam aksinya. Spesifitas dari

    substrat merupakan spesifitas yang paling sering ditemukan seperti,

    urea dipercaya merupakan satu-satunya substrat untuk enzim urease,

    demikian juga suksinat untuk enzim succinate dehydrogenase.

    Beberapa kespesifikan yang dimiliki oleh enzim antara lain :

    1. Kespesifikan geometrik

    2. Kespesifikan reaksi

    Tiap enzim akan mengkatalisis reaksi yang berbeda-beda.

    Berdasarkan kespesifikan reaksinya, enzim diklasifikasikan menjadi

    6 kelas oleh IUBMB.

    3. Kespesifikan optik.

    Enzim hanya dapat mengkatalisis salah satu pasangan

    isomer optic suatu substrat. Misalnya, arginase hanya mampu

    mengkatalisis hidrolisis L-arginin menjadi ornitin dan urea, tetapi

    tidak mampu mengkatalisis D-arginin.

    4. Kespesifikan organella

    Dalam sel, enzim terdapat diberbagai macam organelle. Hal

    ini penting dan berkaitan dengan tempat kerja enzim tersebut.

    Sebagai contoh enzim yang digunakan untuk siklus asam sitrat

    berada dalam mitokondria sedangkan enzim untuk proses glikolisis

    berada dalam sitoplasma.

  • 15

    Distribusi enzim di berbagai macam organelle ini dapat

    dipelajari dengan melakukan fraksinasi yang dilakukan dengan

    pemusingan dengan kecepatan tinggi. Penentuan lokasi enzim juga

    dapat dilakukan dengan pemeriksaan histokimia dengan

    menggunakan sayatan jaringan yang dibekukan (frozen section)

    kemudian diproses dengan substrat untuk suatu enzim tertentu.

    Jika enzim tersebut ada, maka akan terbentuk produk dari substrat.

    J. Macam-macam Bentuk Enzim

    1. Proenzim

    Merupakan bentuk enzim yang inkatif. Untuk dapat menjadi

    aktif proenzim akan mengalami proses dengan pembuangan dari

    sebagian kecil strukturnya. Pembuangan tersebut merupakan

    proses yang irreversibel. Proenzim sering disebut juga dengan

    zimogen.

    2. Isozim

    Isozim merupakan bentuk enzim berbeda yang

    mengkatalisis reaksi kimia yang sama. Isozim ini berasal dari

    duplikasi gen. isozim dapat memperlihatkan perbedaan ringan

    dalam sifat seperti sensitivitas terhadap factor regulatorik tertentu

    atau afinitas substrat yang mengadaptasikan isozim ke jaringan

    atau lingkungan tertentu.

  • 16

    3. Alosterik enzim

    Merupakan bentuk enzim yang diatur dengan mekanisme

    alosterisme. Alosterik enzim mengikat activator dan inhibitor

    ditempat yang terpisah dari tempat aktif. Efektor alosterik

    mengubah konformasi enzim melalui suatu cara yang akan

    mempengaruhi tempat aktifnya. Perubahan konformasi pada posisi

    rantai sisi asam amino di tempat aktif ini dapat mempengaruhi

    pengikatan substrat dan/atau Vmaks reaksi yang dikatalisis.

    4. Enzim plasma fungsional

    Merupakan bentuk enzim yang bekerja di dalam plasma.

    Biasanya berfungsi dalam proses homeostasis aliran darah.

    5. Enzim plasma non fungsional

    Perbedaan antara enzim plasma fungsional dengan enzim

    plasma non fungsional adalah :

    Tabel 1. Perbedaan antara enzim plasma fungsional dengan non

    fungsional

    Enzim plasma fungsional Enzim plasma non fungsional Konsentrasi dalam plasma

    Lebih tinggi dalam plasma dibandingkan dengan dijaringan

    Secara normal, konsentrasi di dalam plasma sangat rendah dibandingkan dengan di dalam jaringan

    Fungsi Jelas Tidak jelas Substrat Berada dalam darah Tidak ada dalam darah Tempat sintesis

    Hepar Diberbagai macam organ seperti hepar, jantung, otak dan otot rangka

    Contoh Factor pembekuan Lipoprotein lipase Pseudocholine esterase

    ALT, AST, CK, LDH, alkaline phospatase, amilase

  • 17

    K. Pengaturan dengan Modifikasi Kovalen

    Ikatan kovalen pada molekul dapat memodifikasi aktivitas dari

    enzim dan beberapa protein. Dalam keadaan ini, dibutuhkan molekul

    donor yang akan menyediakan fraksi fungsional dalam modifikasi

    enzim. Sebagian besar modifikasi ini bersifat reversible, tetapi juga

    dapat bersifat irreversible. Fosforilasi dan defosforilasi merupakan cara

    yang paling sering dalam covalent modification. Bentuk-bentuk dari

    modifikasi kovalen tersedia dalam tabel.

    Tabel 2. Modifikasi kovalen yang sering terjadi pada aktivitas

    protein

    Modifikasi Molekul donor Contoh protein

    yang termodifikasi

    Fungsi protein

    Fosforilasi ATP Glycogen

    phosphorylase

    Homeostasis

    glukosa, dan

    transduksi energi

    Acetilasi Acetyl CoA Histones Transkripsi

    Miristoilasi Myristoyl CoA Src Transduksi sinyal

    ADP-ribosilasi NAD RNA polymerase Transkripsi

    Farnesilasi Farnesyl

    pyrophosphate

    Ras Transduksi sinyal

  • 18

    Modifikasi Molekul donor Contoh protein

    yang termodifikasi

    Fungsi protein

    -karboksilasi HCO3- Thrombin Pembekuan darah

    Sulfasi 3-

    Phosphoadenosin

    e -5-

    phosphosulfate

    Fibrinogen Pembentukan

    bekuan darah

    Ubiquitinasi Ubiquitin Siklin Pengendalian

    siklus sel

    L. Korelasi Klinik

    Boks 1. Kreatin Kinase dan Infark Miokard Tuan A, 37 tahun datang dibawa ke UGD karena kecelakaan mobil. pasien mengaku bahwa dirinya sesak nafas dan pusing sebelum kecelakaan tersebut. Dari pemeriksaan tidak didapatkan tanda penyakit serebrovaskuler atau infark miokard. Untuk menegakkan diagnosis, pasien masuk rawat inap dan diambil sampel untuk pemeriksaan creatin kinase (CK) dan enzim lain secara periodik. Pertanyaan :

    1. Jelaskan bagaimana mekanisme kerja dari enzim creatin kinase!

    2. Jelaskan tata nama dari enzim keratin kinase berdasarkan kesepakatan dari IUBMB!

    3. Jelaskan mengenai isoenzim dari creatin kinase, beserta kespesifikan organ dari isoenzim tersebut!

  • 19

    Boks 2. Serum Hepatitis Tuan C, 37 tahun dirawat dirumah sakit dengan glomerulonefritis

    yang diterapi secara konservatif. Setalh 6 bulan perawatan, pasien

    mengalami pembesaran hepar yang dapat diraba melalui palpasi.

    Nyeri tekan (+). Pemeriksaan fungsi hepar abnormal, konsentrasi

    enzim aspartate aminotransferase (AST) 1200 IU/L (normal 7-20

    IU/L), dan total plasma bilirubin 77 mol/L (normal 2-19 mol/L)

    Pertanyaan :

    1. Jelaskan bagaimana mekanisme kerja dari enzim aspartate

    aminotransferase!

    2. Jelaskan tata nama dari enzim aspartate aminotransferase

    berdasarkan kesepakatan dari IUBMB!

    3. Jelaskan pengaturan kerja enzim tersebut!

    Boks 3. Cidera otot Purbaya 29 tahun mengeluh nyeri dada setelah tertimpa palu ketika

    sedang bekerja disebuah gedung yang sedang direnovasi. Nyeri

    dirasa ringan dan dia merasa dapat melanjutkan pekerjaannya saat

    itu. Hari brikutnya dia merasakan nyeri semakin bertambah ketika

    bernafas. Kemudian dibawa ke UGD untuk dilakukan pemeriksaan.

    Dari hasil pemeriksaan X-foto thorax dan elektrokardiografi negative,

    tidak ditemukan kelainan. Pemeriksaan laboratorium menunjukkan

    terdapat peningkatan kadar lactate dehidrogenase (LDH) yakni 6,9

    kat/L (400 IU/L). kadra tersebut menetap selama 4 hari, tidak

    ditemukan kelainan dari pemeriksaan laboratorium lainnya dan

    pemeriksaan fisik.

    Pertanyaan :

    1. Jelaskan bagaimana mekanisme kerja dari enzim lactate

    dehidrogenase!

    2. Jelaskan tata nama dari enzim lactate dehidrogenase

    berdasarkan kesepakatan dari IUBMB!

    3. Jelaskan pengaturan kerja enzim tersebut!

    4. Jelaskan mengenai isoenzim, ada berapakah isoenzim untuk

    lactate dehidrogenase!

  • 20

    M. Soal-soal Latihan

    1. Kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim dapat dipengaruhi

    oleh hal-hal dibawah ini, ialah

    1. Konsentrasi substrat

    2. pH

    3. Konsentrasi koenzim

    4. Suhu

    2. Alosterik enzim tersusun atas beberapa subunit

    Sebab

    Alosterik enzim mempunyai sisi katalitik dan sisi regulatorik.

    3. Enzim glycogen phosphorilase dapat mengalami fosforilasi

    Sebab

    Fosforilasi pada enzim glycogen phosphorilase merupakan

    peristiwa modifikasi kovalen

    4. Hal-hal yang benar tentang lipoprotein lipase dibawah ini, ialah :

    1. Chylomicron dapat merupakan substratnya

    2. Dapat digunakan membantu diagnosis hiperlipoproteinemia

    3. Fatty acids dapat merupakan produknya

    4. Merupakan non functional plasma enzyme

    5. Berdasarkan nomenklatur dari IUBMB, EC:3.2.1.23 berarti :

    1. Termasuk kedalam kelas hydrolase

    2. Subkelas 2, menunjukkan yang dihidrolisis ikatan ester

    3. Enzim yang dimaksud adalah -galaktosidase

  • 21

    4. Terjadi proses transfer H2O

    6. Yang dimaksud dengan alosterik enzim mempunyasi sifat-sifat :

    1. Aktivitasnya dapat dikontrol oleh molekul yang terikat pada sisi

    katalitiknya

    2. Dapat dikontrol oleh molekul yang diistilahkan sebagai efektor

    3. Efektor merupakan produk yang diproduksi alosterik enzim

    4. Efektor dapat bersifat positif maupun negatif

    7. Hal-hal yang benar dari lactate dehydrogenase dibawah ini, ialah:

    1. Merupakan oligomerik enzim

    2. Bentuk promoter satu dengan yang lain isozyme berbeda

    3. Seringkali satu jaringan berbeda promoter yang dominan

    dibandingkan jaringan lain

    4. Mempunyai substrat yang sama antara bentuk isozyme yang

    satu dengan yang lain.

    8. Hal-hal yang benar tentang succinate dehydrogenase dibawah ini,

    ialah :

    1. Melonate dapat terikat pada sisi katalitiknya

    2. Terikatnya malonate akan berakibat naiknya harga Km enzim

    3. Pengaruh malonate dapat ditiadakan dengan menambah

    succinate dalam jumlah banyak

    4. Sebagai produk yang diakibatkan melekatnya malonate pada

    enzim adalah fumarate.

  • 22

    9. Enzim pyruvate dehydrogenase termasuk dalam kelas dibawah ini,

    ialah :

    A. Isomerase

    B. Hydrolase

    C. Lyase

    D. Ligase

    E. Oxidoreductase

    10. Enzim D-glucose-6-phosphate dehydrogenase pada jalur pentose

    phosphate terletak di dalam organelle dibawah ini, ialah :

    A. Mitokondria

    B. Reticulum endoplasma

    C. Sitosol

    D. Nucleolus

    E. Golgi kompleks

  • 23

    Daftar Pustaka

    1. Murray R.K., Granner D.K., Mayes P.A., Rodwell V.W., Biokimia

    Harper, Ed 24. EGC. 1999:67-113

    2. Iwakura M., Nakamura D., Tukenawa T., Mitsuishi Y., An approach for

    protein to be completely reversible to thermal denaturation even at

    autoclave temperatures. Prot. Engineering. 2001.14(8):583-589.

    3. Daniel R.M., Dines M., Petach H.H., The denaturation and degradation

    of stable enzymes at high temperatures. Biochem J. 1996.317:1-11.

    4. Marks D.B., Marks A.D., Smith C.M., Biokimia Kedokteran Dasar :

    Sebuah pendekatan Klinis. EGC. 2000:96-125.

    5. Sumardjo D. Pengantar Kimia. EGC. 2009: 389-421.

  • 24

    Lampiran 1. Klasifikasi enzim berdasarkan IUBMB

    1. Oxidoreductases (EC 1) (Oxidoreductase)

    EC 1.1 (act on the CH-OH group of donors)

    EC 1.2 (act on the aldehyde or oxo group of donors)

    EC 1.3 (act on the CH-CH group of donors)

    EC 1.4 (act on the CH-NH2 group of donors)

    EC 1.5 (act on CH-NH group of donors)

    EC 1.6 (act on NADH or NADPH)

    EC 1.7 (act on other nitrogenous compounds as donors)

    EC 1.8 (act on a sulfur group of donors)

    EC 1.9 (act on a heme group of donors)

    EC 1.10 (act on diphenols and related substances as donors)

    EC 1.11 (act on peroxide as an acceptor -- peroxidases)

    EC 1.12 (act on hydrogen as a donor)

    EC 1.13 (act on single donors with incorporation of molecular

    oxygen)

    EC 1.14 (act on paired donors with incorporation of molecular

    oxygen)

    EC 1.15 (act on superoxide radicals as acceptors)

    EC 1.16 (oxidize metal ions)

    EC 1.17 (act on CH or CH2 groups)

    EC 1.18 (act on iron-sulfur proteins as donors)

    EC 1.19 (act on reduced flavodoxin as donor)

  • 25

    EC 1.20 (act on phosphorus or arsenic as donors)

    EC 1.21 (act on X-H and Y-H to form an X-Y bond)

    EC 1.97 (other oxidoreductases)

    2. Transferases (EC 2) (Transferase)

    EC 2.1 (transfer one-carbon groups, Methylase)

    EC 2.2 (transfer aldehyde or ketone groups)

    EC 2.3 (acyltransferases)

    EC 2.4 (glycosyltransferases)

    EC 2.5 (transfer alkyl or aryl groups, other than methyl groups)

    EC 2.6 (transfer nitrogenous groups)

    EC 2.7 (transfer phosphorus-containing groups)

    EC 2.8 (transfer sulfur-containing groups)

    EC 2.9 (transfer selenium-containing groups)

    3. Hydrolases (EC 3) (Hydrolase)

    EC 3.1 (act on ester bonds)

    EC 3.2 (act on sugars - glycosylases)

    EC 3.3 (act on ether bonds)

    EC 3.4 (act on peptide bonds - Peptidase)

    EC 3.5 (act on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds)

    EC 3.6 (act on acid anhydrides)

    EC 3.7 (act on carbon-carbon bonds)

    EC 3.8 (act on halide bonds)

    EC 3.9 (act on phosphorus-nitrogen bonds)

  • 26

    EC 3.10 (act on sulfur-nitrogen bonds)

    EC 3.11 (act on carbon-phosphorus bonds)

    EC 3.12 (act on sulfur-sulfur bonds)

    EC 3.13 (act on carbon-sulfur bonds)

    4. Lyases (EC 4) (Lyase)

    EC 4.1 (carbon-carbon lyases)

    EC 4.2 (carbon-oxygen lyases)

    EC 4.3 (carbon-nitrogen lyases)

    EC 4.4 (carbon-sulfur lyases)

    EC 4.5 (carbon-halide lyases)

    EC 4.6 (phosphorus-oxygen lyases)

    5. Isomerases (EC 5) (Isomerase)

    EC 5.1 (racemases and epimerases)

    EC 5.2 (cis-trans-isomerases)

    EC 5.3 (intramolecular oxidoreductases)

    EC 5.4 (intramolecular transferases -- mutases)

    EC 5.5 (intramolecular lyases)

    EC 5.99 (other isomerases)

    6. Ligases (EC 6) (Ligase)

    EC 6.1 (form carbon-oxygen bonds)

    EC 6.2 (form carbon-sulfur bonds)

    EC 6.3 (form carbon-nitrogen bonds)

    EC 6.4 (form carbon-carbon bonds)

  • 27

    EC 6.5 (form phosphoric ester bonds)

    EC 6.6 (form nitrogen-metal bonds)