4. enzim

5/16/2018 4. ENZIM - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/4-enzim 1/47

ENZIM

ZusfahairProdi kimia MIPAFST Unsoed



ENZIM

Enzim biomolekul protein kompleks yang berfungsi mempercepat reaksi (biokatalis)

Enzim memiliki fungsi katalitik yang luar biasa didalam sel karena:

(1) spesifisitasnya sangat tinggi terhadap

substratnya(2) berfungsi di dalam larutan encer pada suhu

dan pH normal.



Semua enzim murni berstruktur protein aktivitas

katalitiknya tergantung pada integritas

strukturnya sebagai protein enzim memiliki fungsi

katalitik tergantung pada keutuhan struktur primer,

sekunder dan tersier protein



Konformasi protein enzim dipertahankan oleh ikatan disulfida danoleh gaya non kovalen seperti gaya Van der Waals, ikatan

hidrogen, gaya elektrostatik, dan interaksi hidrofobik



SPESIFITAS ENZIM TERHADAP SUBSTRAT

1. SPESIFITAS SECARA ABSOLUT (beberapa enzim memiliki

spesifisitas yg hampir absolut bg substrat tertentu dantidak akan bekerja terhadap molekul yg amat serupa)COO-

C H Fumarat (ikatan

ganda trans)C

COO-

H

+

COO-

C HL-Aspartat

CH2

COO-

H3N

NH4+

aspartase

+

COO-

C H Maleat (ikatan

ganda sis)C

COO-

COO-

C NH3+

D-AspartatCH2

COO-

H

H



O

Sisi

katalistik

Sisi

pengarah

CCH

R

+ X

Molekul khimotripsin

O

CCH

R

+ X

Gugus hidrofobik

pengarahIkatan asil yang

rapuh

Molekul

substrat

CH2CHC NHCHCOO-

Peptida

NH3

+

R

CH2CHC OCH3 Ester

NH3

+

CH2CHC NH2 Amida

NH3

+

O

O

O

Enzim ini bekerja pd berbagai senyawa yg memiliki ciri struktural ygEnzim ini bekerja pd berbagai senyawa yg memiliki ciri struktural yg

samasama

khimotripsin : enzim yg menghidrolisa ikatan peptida dan peptidakhimotripsin : enzim yg menghidrolisa ikatan peptida dan peptidasederhana, ttp hanya memotong ikatan peptida dg ggs karbonil ygsederhana, ttp hanya memotong ikatan peptida dg ggs karbonil yg

berasal dr asam amino yg memiliki cincin aromatik yaitu residuberasal dr asam amino yg memiliki cincin aromatik yaitu residu

triptofan, tirosin & phenilalanintriptofan, tirosin & phenilalanin



ENZIM ( protein konyugasi ) :ENZIM ( protein konyugasi ) : →→ asam amino + bukan asamasam amino + bukan asam

aminoamino

Protein konyugasi terdiri dari :Protein konyugasi terdiri dari :

1.1. Protein = apoenzimProtein = apoenzim (tersusun dr residu2 asam amino) dan(tersusun dr residu2 asam amino) danmengandung sisi aktif / sisi katalitikmengandung sisi aktif / sisi katalitik

2. Non protein2. Non protein (gugus prostetik)(gugus prostetik) Organik (koenzim)Organik (koenzim) : vitamin2 yg larut dalam air kecuali vit C: vitamin2 yg larut dalam air kecuali vit C

Fungsi;Fungsi;

a. mengenal substrata. mengenal substratb. sebagai akseptor dan karier (pembawa) gugus yg dilepaskanb. sebagai akseptor dan karier (pembawa) gugus yg dilepaskan

oleh enzimoleh enzim

AH2 + NAD+AH2 + NAD+ A + NADH + H+ dikatalis oleh dehidrogenase (DH)A + NADH + H+ dikatalis oleh dehidrogenase (DH)

Selanjutnya NADH akan membawa H+ (eguivalen hidrogen / ekuivalenSelanjutnya NADH akan membawa H+ (eguivalen hidrogen / ekuivalen

pereduksi) ke aseptor berikutnya.pereduksi) ke aseptor berikutnya. anorganik (Kofaktor)anorganik (Kofaktor) : Ion2 logam.: Ion2 logam.

Fungsinya:Fungsinya:

a. mempertahankan konformasi protein enzima. mempertahankan konformasi protein enzim

b. terlibat dl proses katalitikb. terlibat dl proses katalitik

HaloenzimHaloenzim : struktur sempurna enzim (apoenzim + koenzim/kofaktor): struktur sempurna enzim (apoenzim + koenzim/kofaktor)



Apakah yang dimaksud sisi aktif Apakah yang dimaksud sisi aktif



Karakteristik sisi

aktif enzim

• merupakan bagian kecil dari enzim

• sisi aktif merupakan suatu cekukan yangbersifat 3 dimensi. memberikan

linkungan mikro yg sesuai utk terjadinyasuatu reaksi kimia

• substrat terikat pada sisi aktif denganinteraksi / ikatan yang lemah.

• Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asamamino yg menyusun sisi aktif suatu enzim



Gugus kimia yang terlibat dalam pengikatan substrat

Asam amino pada sisi aktif Gugus reaktif

serin H

E-C-OH

H

Aspartat O

E-CH2-C-OH

Sistein E-CH2-SH



Beberapa ion logam yang berperan dalam aktivitas enzim

Beberapa Enzim Mengandung atau memerlukan Unsur Anorganik Esensial sebagai Kofaktor

Fe2+ atau Fe3+ Oksidase sitokhromPeroksidase

Cu2+ Oksidase sitokhromZn2+ Polimerase DNA

Dehidrogenase alkohol

Mg2+ Heksokinase

Mn2+ Arginase



Peranan logam dalam fungsi katalitik

enzim

Kompleks enzim-

substratKompleks Enz-substrat

Enzim-kofaktor

substrat

kofaktorapoenzim

Produk +

enzim



PENGGOLONGAN ENZIMPENGGOLONGAN ENZIM

Klasifikasi secara sederhana adalah substrat + aseKlasifikasi secara sederhana adalah substrat + ase

Karbohidrase, protease, lipase.Karbohidrase, protease, lipase.

Dg ditemukannya beberapa enzim seperti:Dg ditemukannya beberapa enzim seperti: PepsinPepsin pepsis (pencernaan) + inpepsis (pencernaan) + in

Ptialin (amilase air liur)Ptialin (amilase air liur) ptualon (liur)ptualon (liur)

tripsintripsin : ikatan peptida dgn gugus karboksil yg ada residu: ikatan peptida dgn gugus karboksil yg ada residu

lisin atau argininlisin atau arginin thrupsin (melunakan)thrupsin (melunakan)

Papain: protease dari getah pepaya (Carica papaya)Papain: protease dari getah pepaya (Carica papaya)

Bromelin: protease dari nanas (Ananas comucus)Bromelin: protease dari nanas (Ananas comucus) termasuktermasuk

golongan Bromeliaceae)golongan Bromeliaceae)

Emulsin : enzim yang mampu memecah glikosida pada senyawaEmulsin : enzim yang mampu memecah glikosida pada senyawa

amigdalinamigdalin

Klasifikasi sederhana tdk sesuai lagi.Klasifikasi sederhana tdk sesuai lagi.

Penamaan enzim ada 2 bagian:Penamaan enzim ada 2 bagian:

nama pertama : menunjukkan substratnama pertama : menunjukkan substrat

Nama tertakhir :Nama tertakhir : nama reaksinya dengan penambahan kata “ase”nama reaksinya dengan penambahan kata “ase”

Klasifikasi menurut CIUB (Commisi International Union of



Klasifikasi menurut CIUB (Commisi International Union of Biochemistry) berdasarkan reaksi yg dikatalisis



Masing enzim mempunyai kode sistematika yaitu EC:A.B.C.DDigit 1 (A) : kelas utama enzim

Digit 2 (B) : sub kelasDigit 3 (C) : sub sub kelasDigit 4 (D): nomor enzim yg bersangkutan pd sub-sub kelas

Contoh: ATP + D-glukosa ADP + D-glukosa 6P ENZIMNYA????

Nomor golongan : E. C. 2. 7. 1. 1



DUA MODEL INTERAKSI ENZIMSUBSTRAT

A .MODEL LOCK AND KEY ( Emil Fisher )

SISI AKTIF ENZIM BEBAS SEJODOHDENGAN BENTUK SUBSTRAT



B. MODEL INDUCED FIT (D. KOSHLAND)

Model kesesuaianterinduksi padainteraksi

ES.Enzimberubah bentukketika mengikatsubtrat. Situsaktif yang baru

mengambilbentuk yangsejodoh dengansubstrat hanyasesudah substratdiikat



bekerjabekerja

Satu substratContoh E + S ES P + E

ENZIM→ DUA SUBSTRAT

1. REAKSI BERGANTI TUNGGAL

A + B→ C + D

kedua substrat A & B terikat pd enzim dlm urutan yg

khusus atau secara acak

A

B A

A

E

E

E

E

E

E

BA

BA

+ C + D

Sisi aktif



2. REAKSI BERGANTI GANDA (Reaksi pingpong)

A X + B → A + B X

AX

B X

AX

E

E

E

E

BX

X

E

E

A

BX



Kinetika reaksiKinetika reaksi

Reaksi tanpa enzim:Reaksi tanpa enzim:

– LambatLambat

– Membutuhkan suhu yang tinggiMembutuhkan suhu yang tinggi

– Tekanan yang tinggiTekanan yang tinggi

Reaksi enzimatisReaksi enzimatis

– Enzim memberikan suatu lingkungan ygEnzim memberikan suatu lingkungan yg

spesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksispesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi

secara energetik dapat lebih mudah terjadisecara energetik dapat lebih mudah terjadi



Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah

keseimbangan reaksi atau ΔGº (selisih energi bebas

standar)Perbedaan antara energi reaktan (faseawal) dgn energi produk (fase akhir)

Energi bebas:energi kinetik yg masih dpt digunakan u

melakukan kerja (G)

Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk

mencerminkan perbedaan energi bebas padafase awal



• Kecepatan reaksi tergantung energi aktivasi ΔGº≠

• energi aktivasi suatu reaksi : jumlah energi dalam kalori yangenergi aktivasi suatu reaksi : jumlah energi dalam kalori yang

diperlukan untuk membawa semua senyawa pada suhu tertentudiperlukan untuk membawa semua senyawa pada suhu tertentu

menuju keadaan transisimenuju keadaan transisi•Keadaan transisi : kondisi saat semua zat yg akan bereaksi salingKeadaan transisi : kondisi saat semua zat yg akan bereaksi saling

bertumbukanbertumbukan,,

Enzim berikatan dg substrat kompekls ES . Pada reaksi non

enzim pembentukan ES membutuhkan energi aktivasi yg lebih

besar dr pd reaksi enzimatis.



KINETIKA KATALISIS ENZIMATIKKINETIKA KATALISIS ENZIMATIK

Laju reaksi enzimatik sederhana : Kinetika Michaelis MentenLaju reaksi enzimatik sederhana : Kinetika Michaelis Menten

E + SE + S ⇔ ESES

ESES ⇔ P + EP + E

GGaambmbaar r :: pengaruh konspengaruh konsentrasientrasi substrat tsubstrat teehhaaddaap kecepatan awal rxp kecepatan awal rx

enzimatik (Menzimatik (Michaelis-ichaelis-MMentenenten))

V maks

½ V maks

Konsentrasi

substrat, M

Kecepatan

awal

K M

A

B

C



[ ]

[ ]SK

SVmaks Vo

+

=

M

Vo = kecepatan awal pada konsentrasi substrat [S]

V maks = kecepatan maksimum

K M

= tetapan Michaelis-Menten enzim bagi substrat tertentu

Persamaan Michaelis-Menten

K K MM atau tetapan Michaelis Menten :atau tetapan Michaelis Menten :

A.A. kons. substrat tertentu pd saat enzim mencapai ½ kecepatankons. substrat tertentu pd saat enzim mencapai ½ kecepatan

maksimumnyamaksimumnya

B.B.

KK

MM adalah menunjukkan afinitas enzim terhadap substratadalah menunjukkan afinitas enzim terhadap substrat

KKMM > ENZIM MENGIKAT S DGN LEMAH> ENZIM MENGIKAT S DGN LEMAH

KKMM < ENZIM MENGIKAT S DGN KUAT< ENZIM MENGIKAT S DGN KUAT

PENENTUAN KM DGN PERS. MMPENENTUAN KM DGN PERS. MM →DUGAANDUGAAN



PERS. LB (LINEWEAFER-BURK) MERUPAKAN PERSAMAAN

KEBALIKAN GANDA→KM DGN TELITI

[ ][ ]

[ ]SVmaksSVmaksVo

1 S K M

+=

[ ][ ]SVmaks

S

Vo

1 +=

M K

[ ] Vmaks

11

VmaksVo

1+=

S

K M

[ ][ ]SK

SVmaks Vo

+

=

M



Kurva Lineweaver-Burk .



Faktor-faktor yang mempengaruhiFaktor-faktor yang mempengaruhi

kerja enzimkerja enzimA.A. Konsentrasi enzimKonsentrasi enzim

Konsentrasi enzim

A k t i v i t a s e

n z m



berlebihberlebih

JenuhJenuh

HampirHampir

jenuh jenuh

E + PE + PE SE SS + ES + EKonsentrasiKonsentrasi

substratsubstrat

RendahRendah

B. Konsentrasi substrat



C. pH. pH

ENZIM MEMILIKI pH OPTIMUM YG KHASNZIM MEMILIKI pH OPTIMUM YG KHAS

1. Protein enzim dpt mengalami denaturasi pd1. Protein enzim dpt mengalami denaturasi pd

pHpH

ekstrim tinggi atau rendahekstrim tinggi atau rendah

Protein asli

Perubahan pH

Protein terdenaturasi atau membuka



22. Perubahan status muatan pada enzim dan atau substrat. Perubahan status muatan pada enzim dan atau substrat

Enzim bermuatan negatif (EnzEnzim bermuatan negatif (Enz--) yang bereaksi dengan substrat) yang bereaksi dengan substrat

bermuatan positip (SH bermuatan positip (SH++))

EnzEnz-- + SH+ SH++ EnzSHEnzSH

Pada pH yang rendah, Enz mengalami protonasi dan kehilanganPada pH yang rendah, Enz mengalami protonasi dan kehilangan

muatan negatifnya:muatan negatifnya:

EnzEnz-- + H+ H++ EnzHEnzH

Pada pH yang tinggi, SHPada pH yang tinggi, SH++ mengalami ionisasi dan kehilanganmengalami ionisasi dan kehilangan

muatan positifnyamuatan positifnyaSHSH++ S + HS + H++

konsentrasi efektif Enz- dan SH+ kecepatan reaksikonsentrasi efektif Enz- dan SH+ kecepatan reaksi



d. ZAT PENGHAMBAT (inhibitor)d. ZAT PENGHAMBAT (inhibitor) ZAT PENGHAMBAT IALAH SUATU SENYAWAAN, ION, LOGAM, YGAT PENGHAMBAT IALAH SUATU SENYAWAAN, ION, LOGAM, YG

MENGHAMBAT AKTIVITAS KERJA ENZIMENGHAMBAT AKTIVITAS KERJA ENZIM

SENYAWA PENGHAMBAT ENZIMENYAWA PENGHAMBAT ENZIM

– SPESIFITAS ENZIMPESIFITAS ENZIM

– SIFAT-SIFAT ALAMIAH GGS FUNGSIONAL PD SISI AKTIFIFAT-SIFAT ALAMIAH GGS FUNGSIONAL PD SISI AKTIF

– MEKANISME AKTIVITAS KATALITIKEKANISME AKTIVITAS KATALITIK



Penghambatan Reaksi EnzimatisPenghambatan Reaksi Enzimatis

Kerja enzim dapat dihambat secaraKerja enzim dapat dihambat secara reversible reversible atauatauirreversible irreversible

IrreversibleIrreversible pembentukan atau pemecahan ikatanpembentukan atau pemecahan ikatan

kovalen dalam enzimkovalen dalam enzim ReversibleReversible suatu senyawa dapat terikat dansuatu senyawa dapat terikat dan

kemudian dpt lepas kembalikemudian dpt lepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi :Reversible inhibitor ini dpt dibagi : – compe t i t i v eompe t i t i v e

– non - compe t i t i v eon - compe t i t i v e

– un - compe t i t i v en - compe t i t i v e



Ireversibel:Ireversibel:

Diisoprofilfluorof osfat (DFP),yangmenghambat

Asetilkolinesterase, yangpenting dalamtransmisi impulssyaraf



Enzim

Enzim

CH2

SH+

I

C

C

NH2

HH

O

HI

S

C

C

NH2

HH

O

CH2

Gugus R dari residu

sistein esensial

Iodoasetamida

Enzim yang mengalami

modifikasi kimiawi (in-aktif)



penghambatan competitivepenghambatan competitive

• inhibitor bersaing dgninhibitor bersaing dgnsubstrat untuk terikatsubstrat untuk terikatpd sisi aktif pd sisi aktif

• Biasanya inhibitorBiasanya inhibitorberupa senyawa ygberupa senyawa ygmenyerupaimenyerupaisubstratnya, &substratnya, &mengikat enzimmengikat enzimmembentuk komplekmembentuk komplekEIEI

• krn terikat scrkrn terikat scrreversiblereversible penghambatan nyapenghambatan nyabias, yaitu ketikabias, yaitu ketikaditambah substratditambah substrat

maka penghambatanmaka penghambatan



Reaksi dehidrogenase suksinat dan penghambatankompetitifnya



Struktur dan kerja obata-obatan sulfa. BakteriStruktur dan kerja obata-obatan sulfa. Bakteri

yang menggunakan obatan-obatan sulfa untuk yang menggunakan obatan-obatan sulfa untuk

biosintesis asam folat mati karena kekuranganbiosintesis asam folat mati karena kekurangan

asam folatasam folatKebanyakandasar kerja dariobat adalahbahwa semua

binatang tingkattinggi dan banyakm.o kekurangankemampuanuntuk melakuka

sintesis senyawa2organik(metabolit) yangpenting tertentu.Obat2an tersebutantimetabolit



Penghambatan un-competitive

Terikat pd sisi selain sisiaktif enzim

Berbeda dgn non-competitive inhibitor

ini hanya terikat pd ESkomplek

Sehingga tidak terikat pdenzim bebas

V max berubah, dan K m juga berubah



penghambatan non-competitive

penghambatan berikatanpada sisi enzim selain sisitempat substrat terikat,

mengubah konformasimolekul enzim sehinggamengakibatkan inaktifasidapat balik pada sisikatalitik



Contoh penghambatan nonkompetitif :ontoh penghambatan nonkompetitif :



Regulasi aktivitas enzim dalam sel

Regulasi pada tingkat informasi genetik

Regulasi melalui penempatan khusus

Regulasi melalui modifikasi kovalenRegulasi melalui pengontrolan alosterik



Regulasi pada tingkat informasi genetik

Terdapat 2 mekanisme pengaturan pada tingkat gen:• Inducibel enzyme

• represi enzyme• enzim konstitutif enzim dl glikolisis, siklus kreb.

Inducibel enzyme: jika sel memerlukan enzim dalam keadaantertentu untuk metabolisme maka sel akan membuat enzim

tersebut. Ini artinya enzim tersebut dalam keadaan normaltidak ada, baru dibuat setelah diperlukan oleh sel

Represi enzyme : dalam keadaan tidak memerlukan enzimtersebut, gen untuk enzim tersebut mengalami pembungkaman

atau represi, Ini artinya dalam keadaan normal enzim tersebutada tetapi jika tidak diperlukan maka gen akan menghentikanpembentukan enzim tersebut



Selain itu ada juga enzim konstitutif yang

terus menerus disintesis semua sel

selama daur hidupnya, ada juga gen untuk

enzim yang mengalami pembungkamanpermanen atau terus menerus mulai ndari

tahap perkembangan sel tertentu.



Regulasi melalui modifikasi kovalen

Seringkali sel mengolah substrat dalam waktu yang

singkat, melalui jalur metabolisme yang tidak selalu

aktif

Enzim tidak aktif, diaktifkan melalui perubahan kimia

yang ringkas, stabil namun cepat

Pengaktifan ini melalui perubahan struktur atau

modifikasi, Peristiwa yang sering dinamai modifikasi

kovalen

Modifikasi kovalen : searah (jika sdh aktif tidak bisadiinaktifkan), berbalik ( tidak aktif ↔ aktif)

Regulasi melalui



Regulasi melalui

modifikasi kovalen



Pengaturan aktivitas fosforilase

oleh modifikasikovalen

Regulasi melalui pengontrolan



Regulasi melalui pengontrolanalosterik

4. enzim

Documents