EnzimSiti Imroatul Maslikah, S.Si, M.Si

TUGAS kelompok

1. Apakah enzim itu? dan bagaimana kerja enzim?

2. Apa saja faktor yang mempengaruhi kerja enzim?

3. Jelaskan hubungan kofaktor dan inhibitor terhadap enzim? Serta jelaskan yg dimaksud inhibitor kompetitif dan nonkompetitif

4. Apa yang terjadi jika suatu reaksi tanpa enzim?

5. Bagaimana sifat enzim?

6. Bagaimana aktivitas enzim bisa terhambat?

7. Dan apa saja bagian-bagian dari enzim? Jelaskan artinya

Cakupan:

Definisi umum Bagian penting dari enzim Bagaimana enzim bekerja

Hubungan enzim dng substrat Hubungan enzim dng inhibitor

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim

Kinetika enzim

Definisi UmumDlm system biologi reaksi kimia selalu memerlukan katalis. Tanpa katalis sangat lama shg diperlukan Enzim yg berfungsi sbg biokatalisator

protein yang berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan tenaga aktivasi dan tidak mengubah kesetimbangan reaksi, serta bersifat sangat spesifik.

Enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh (organisme) tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksi

Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak berubah baik sebelum dan sesudah reaksi tetap

Enzim sebagai biokatalisator Bagian enzim yang aktif adalah sisi

aktif dari enzim

Katalis yg paling efisien mampu mempercepat reaksi 1020 kali lbh cepat

Enzim bersifat sangat spesifik, baik jenis reaksi maupun substratnya ,

Tripsin

Trombin

Enzim tidak ikut bereaksi dgn substrat atau produknya

Aktifitas dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan organisme itu sendiri Contoh : enzim yg mengkatalisis reaksi pertama pada suatu siklus biosintesis biasanya di hambat oleh produk akhirnya (feedback inhibition)

bbrp enzim disintesis dlm btk tidak aktif. Dan akan diaktifkan oleh kondisi dan waktu yang sesuai (enzim allosterik) . prekursor yg tidak aktif disebut zymogen

Tata nama enzim

Enzim diberi nama sesuai dengan nama substrat dan reaksi yang dikatalisis

Biasanya ditambah akhiran ase Enzim dibagi ke dalam 7 golongan besar

No. Klas Tipe reaksi

1.Oksidoreduktase(nitrat reduktase)

memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen

2.Transferase(Kinase)

memindahkan gugus senyawa kimia

3.

Hidrolase(protease, lipase, amilase)

memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air

4.Liase(fumarase)

membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia

5.Isomerase(epimerase)

mengkatalisir perubahan isomer

6.Ligase/sintetase(tiokinase)

menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP

7.Polimerase(tiokinase)

menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimer

Susunan enzim

Komponen utama enzim adalah protein Protein yang sifatnya fungsional, bukan

protein struktural Tidak semua protein bertindak sebagai

enzim

Enzim

Protein Enzim protein sederhana

Protein +Bukan Protein

Protein = apoenzim

Enzim Konjugasi

Bukan protein =Gugus prostetik

Organik =Koenzim

Anorganik = kofaktor

Tiga sifat utama enzim : Kemampuan katalitiknya Spesifisitas Kemampuan untuk diatur (regulasi)

Sifat enzim Enzim dibentuk dalam protoplasma sel Enzim beraktifitas di dalam sel tempat

sintesisnya (disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)

Sebagian besar enzim bersifat endoenzim

1. Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat hidrofil

2. Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion

3. Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll

4. Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya5. Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah

sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi

6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung

7. Enzim bermolekul besar8. Enzim bersifat khas/spesifik

Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum 400C

Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu,

Zn, Cd, Ag pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif

kondisi asam, amilase kondisi netral, tripsin kondisi basa)

Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)

Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnya

Air, memacu aktifitas enzim Vitamin, memacu aktifitas enzim

Bagian-bagian enzim

Kita mengenal istilah:

Holoenzim

Apoenzim/ apoprotein

Gugus prostetik

Koenzim

Kofaktor

Bagian-bagian enzim (lanjutan)

Seperti halnya protein lain, enzim memiliki BM antara 12,000 – 1 juta kd

Beberapa enzim tidak membutuhkan molekul kimiawi lain untuk aktifitasnya, beberapa membutuhkan kofaktor / koenzim

Kofaktor ion-ion inorganik yg dibutuhkan enzim untuk melakukan fungsinya

Koenzim molekul organik (komplek) yang dibutuhkan enzim untuk melakukan fungsinya

Contoh koenzim

1. NAD (koenzim 1)

2. NADP (koenzim 2)

3. FMN dan FAD

4. Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f

5. Plastoquinon, plastosianin, feredoksin

6. ATP: senyawa organik berenergi tinggi, mengandung 3 gugus P dan adenin ribose

Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat kuat bahkan terikat dengan ikatan kovalen dengan enzim gugus prostetik

Enzim aktif lengkap dengan semua komponennya holoenzim

Bagian yang terdiri dari protein saja pada suatu enzim Apoenzim / apoprotein

Fungsi koenzim adalah sebagai karier sementara dari gugus fungsional yg berperan dalam reaksi ensimatis tersebut.

Klasifikasi enzim

Bagaimana enzim bekerja

Reaksi tanpa enzim: Lambat Membutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggi

Reaksi enzimatis Enzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik

di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih mudah terjadi

Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi produk (fase akhir) selisih energi bebas standar (ΔGº)

Agar reaksi berjalan spontan, bagaimanakah

nilai ΔGº

Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah keseimbangan reaksi atau ΔGº

Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk mencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal

Kecepatan reaksi tergantung energi aktifasi ΔGº≠ suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatu reaksi

Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis dengan ensim lebih rendah dr reaksi tanpa ensim

Glukosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O ΔGº = -2880 kJ/mol

Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi untuk memulai suatu reaksi

Enzim mengikat substrat menciptakan jalan reaksi yg berbeda yg mempunyai fase transisi lebih rendah dbanding reaksi tanpa enzim

Inti dr reaksi katalisis ikatan yg spesifik pd fase transisi

Substrat terikat interaksi nonkovalen

E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P

Kekuatan enzim dlm mengkatalisis suatu reaksi kemampuan enzim membawa substrat bersama-sama pd orientasi yang tepat untuk terjadinya suatu reaksi

Substrat terikat pd sisi aktif yi cekukan pd protein yg berisi asam amino yg penting untuk tjdnya suatu reaksi kimia

Karakteristik sisi aktif enzim

merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapa enzim harus memiliki ukuran besar?)

sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi. memberikan linkungan mikro yg sesuai utk terjadinya suatu reaksi kimia

substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi / ikatan yang lemah.

Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu enzim

Gambar sisi aktif enzim dan asam amino yang terlibat

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting: Bagian yang mengenal substrat dan kemudian

mengikatnya Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah

substrat diikat oleh enzim

Asam amino yang membentuk kedua bagian tersebut tidak harus berdekatan dalam urutan secara linear, tetapi dalam konformasi 3D mereka berdekatan

Teori untuk menjelaskan kerja enzim:

Lock and Key analogyEnzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengan substrat.Mampu menerangkan spesifitas ensim ttp tidak dapat menerangkan stabilitas fase transisi ensim

Induced Fit theorymempertimbangkan fleksibilitas protein, sehingga pengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan sisi aktif mengubah konformasinya sehingga cocok dgn substratnya. dpt menerangkan fase transisi ES (Enzim-Substrat) komplek

Lock and key model

Induced Fit model

Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzim pH setiap enzim mempunyai pH optimum utk

bekerja.

contoh : pepsin pH 2, amylase pH 7.0 Temperatur setiap kenaikan suhu 10˚C

(sampai 40˚C), kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya dan reaksi terhambat dan berhenti pada 60˚C. Mengapa?

[S] dan atau [E]

Kinetika Reaksi Enzimatis

E + S ES E + PK1 K2

K-1

K1 : kecepatan konstan pembentukan ES komplekK2 : kecepatan konstan konfersi ES komplek ke PK-1 : kecepatan konstan pemecahan ES komplek ke E bebasEnzim sangat efisien dalam mengkatalis suatu reaksi, steady state (keseimbangan reaksi) segera dapat tercapai apabila : Kecepatan pembentukan ES komplek sama dengan kecepatan pemecahannya

K-1 + K2

= Km konstanta Michaelis K2 Vmax [S]

V = Persamaan Michaelis-Menten Km + [S]

Ketika kondisi diatur sehingga [S] = Km maka

Vmax [S]

V = dan V = Vmax / 2 [S] + [S]

Lineweaver-Burk double reciprocal plot

Y = m x + b

Penghambatan Reaksi Enzimatis

Kerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible

Irreversible pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen dalam enzim

Reversible suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt lepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi : competitive non-competitive un-competitive

Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:1. Kompetitif: zat penghambat mempunyai

struktur yang mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed back effect)

2. Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat

• Spesifik: hanya cocok untuk satu macam substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang susunanya hampir sama dan fungsinya sama

A B C DE1 E2 E3

E4

E5

penghambatan competitive

inhibitor bersaing dgn substrat untuk terikat pd sisi aktif

Biasanya inhibitor berupa senyawa yg menyerupai substratnya, & mengikat enzim membentuk komplek EI

krn terikat scr reversible penghambatan nya bias, yaitu ketika ditambah substrat maka penghambatan berkurang

penghambatan non-competitive

inhibitor terikat pada sisi lain dari enzim (bkn sisi aktif)

jadi tidak memblok pembtkan enzim-substrat komplek

Enzim mjd tidak aktif ketika inhibitor terikat walau enzim mengikat substrat

Inhibitor mengurangi konsentrasi enzim yg aktif, sehingga mempengaruhi Vmax –nya

Penghambatan un-competitive

Terikat pd sisi selain sisi aktif enzim

Berbeda dgn non-competitive inhibitor ini hanya terikat pd ES komplek

Sehingga tidak terikat pd enzim bebas

Vmax berubah, dan Km juga berubah

Enzim allosterik Enzim allosterik mengalami perubahan konformasi

sebagai respon terhadap pengikatan modulator efektor

Allosterik enzim biasanya lebih komplek dari non allosterik enzim, memiliki sub unit lebih dari satu

Memiliki satu atau lebih sisi allosterik / regulator untuk mengikat modulator.

Seperti halnya substrat, setiap regulator memiliki sisi pengikatan yang berbeda

Untuk enzim homotropik sisi aktif dan sisi regulator sama