ENZIM

Materi KuliahRekayasa BiokimiaBIOREACTOR : ENZIM

Yano Surya Pradana, ST, M.Eng

Pendahuluan Bioreaktoradalah sebuah peralatan atau sistem yang mampu menyediakan sebuah lingkungan biologis yang dapat menunjang terjadinya reaksi biokimiadari bahanmentahmenjadi bahan yang dikehendaki.

Reaksi biokimia melibatkan organisme, baik secara aerobik maupun anaerobik.Pendahuluan Reaksi biokimia terdiri dari dua tipe reaksi :Reaksi yang dikatalisasi oleh enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme.Reaksi yang terjadi melalui metabolisme mikroorganisme.Pendahuluan Enzim adalah protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia. Enzim biasanya terdapat dalam sel dengan konsentrasi yang sangat rendah, dimana mereka dapat meningkatkan laju reaksi tanpa mengubah posisi kesetimbangan; artinya baik laju reaksi maupun laju reaksi kebalikannya ditingkatkan dengan kelipatan yang sama. Kelipatan ini biasanya di sekitar 103 sampai 1012Pendahuluan Enzim adalah protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia. Enzim biasanya terdapat dalam sel dengan konsentrasi yang sangat rendah, dimana mereka dapat meningkatkan laju reaksi tanpa mengubah posisi kesetimbangan; artinya baik laju reaksi maupun laju reaksi kebalikannya ditingkatkan dengan kelipatan yang sama. Kelipatan ini biasanya di sekitar 103 sampai 1012Situs Aktif dan Struktur Enzim

Degradation reactions

Degradation reactions

StarchMaltoseDegradation reactionSubstrateEnzymeProductHydrogen peroxideCatalaseOxygen and waterStarchAmylaseMaltoseMaltoseMaltaseGlucoseProteinPepsinPeptidesPeptidesProteaseAmino acidsFatsLipaseFatty Acids and GlycerolSynthesis Reaction

Active siteSynthesis reaction

Glucose-1-phosphateStarchKarakteristik EnzimEnzim mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mempengaruhi keseimbangan akhir.Enzim hanya diperlukan dalam jumlah kecil untuk mengubah sejumlah besar molekul.Enzim hanya akan berfungsi pada kondisi pH, temperatur, konsentrasi substrat, kofaktor tertentu.Enzim bersifat spesifik (khusus) artinya enzim hanya mengkatalisis reaksi dalam skala kecil atau dalam beberapa kasus hanya mengkatalis satu reaksi.

IstilahUntuk aktivitasnya enzim sering memerlukan adanya gugus non protein yaitu ko-faktor. Gugus prostetik digunakan untuk ko-faktor yang terikat kuat oleh ikatan kovalen terhadap protein enzim.Koenzim untuk senyawa yang ikatannya kurang kuat terhadap enzim. Bagian protein dari enzim dinamakan apoenzim, sedangkan enzim yang lengkap dinamakan holoenzim.Klasifikasi EnzimKlasifikasi enzim terutama didasarkan atas jenis reaksi yang dikatalis. Klasifikasi berikut menurut versi yang diusulkan oleh Komisi Enzim dari Uni Biokimia International (Commision on Enzymes of the International Union of Biochemistry) tahun 1961. Setiap enzim terdiri atas kode yang terdiri atas empat angka. Pertama menunjukkan kelas utama dari enzim yaitu ada 6 kelompok utama:Golongan Enzim UtamaOksidoreduktase, mengkatalisis reaksi reduksi oksidasi. Donor hidrogen atau donor elektron adalah salah satu substratnya.Transferase mengkatalisis reaksi transfer (pemindahan) gugus. Dengan bentuk umum A - X + B, A + B -XHidrolasa, mengkatalisis reaksi hidrolisis. Pada C-C, C-N, C-O, dan ikatan lainnya.Lyase, pemutusan (bukan hidrolitik) Pada C-C, C-N, C-O, dan ikatan lainnya, menyisakan ikatan rangkap dua; atau, penambahan gugus pada ikatan rangkap dua.Isomerase, perubahan, susunan geometris (spasial) pada suatu molekul.Lygase atau sintetase, mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul.Penamaan EnzimSetiap enzim memiliki satu nama sistematik yang menunjukkan kelompok dan sub kelompok. Contoh laktat: NAD oksidoreduktase, mempunyai nomor sistematik 1. 1. 1. 27. Angka pertama menunjukkan bahwa enzim itu termasuk kelompok satu yaitu oksidoreduktase. Angka kedua menunjukkan sub kelompok yaitu gugus kimia yang diubah CHOH. Angka ketiga menunjukkan sub-sub kelompoknya yang menunjukkan bahwa NAD atau NADP sebagai hidrogen akseptor.Lanjutan Penamaan EnzimAngka keempat menunjukkan enzim. Selain nama sistematik, juga dikenal nama trivial yang lebih pendek dan lebih mudah dibanding nama sistematik, contoh enzim di atas lebih umum dikenal sebagai laktat dehidrogenase.Enzyme ActivityTemperaturepHEnzyme ConcentrationSubstrate ConcentrationFaktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim181. Pengaruh konsentrasi enzimBila jumlah enzim dalam satu reaksi menjadi dua kali lipat maka jumlah substrat yang diubah menjadi produk (hasil) adalah dua kali lipat juga.

V= Kecepatan (jumlah substrat yang diubah persatuan waktu)E= Konsentrasi Enzim

2. Pengaruh konsentrasi substratKecepatan sebanding dengan konsentrasi substrat. Jumlah substrat 2 kali lipat maka kecepatannya 2 kali lipat sampai waktu tertentu dengan catatan konsentrasi enzim tetap konstan.Aktivitas enzim tergantung kepada Konsentrasi subtrat

Kompleks enzim substratAktivitas enzim tidak meningkat lagi pada konsentrasi substrat tertentu, Brown (1902) menduga bahwa enzim di dalam mengikat molekul substrat mempunyai kemampuan terbatas yaitu menjadi jenuh.

Michaelis menten mengusulkan suatu persamaan yang didasarkan kepada asumsi sehingga memungkinkan diadakannya pengujian hipotesis. Salah satu asumsinya yaitu:E + S ES E + Penzim + substrat Enzim substrat Enzim + Produk

Lebih dari satu kompleks ES (Enzim Substrat). Skema yang paling umum dituliskan sbb:

E + S ES ES EP E + P

Dimana ES adalah bahan antara yang tidak stabil, ES merupakan kompleks substrat yang diaktivasi dan EP merupakan kompleks Enzim Produk (hasil).3. Pengaruh pHpH ekstrim dapat mengakibatkan enzim mengalami denaturasi. Perubahan pH yang tidak ekstrim mempengaruhi enzim secara temporer.

Rate of Reaction020305010406040oC - denatures5- 40oC Increase in Activity