Ni Putu Linda Laksmiani, S.Farm., Apt

Pendahuluan Pengertian Enzim Bagian Penting dari Enzim Tata Nama dan Klasifikasi Enzim Bagaimana Enzim Bekerja Kinetika Enzim Regulasi Aktivitas Enzim

Setiap sel hidup dalam organismeenergikatabolisme (glukosa)

Energi tersebut untuk melakukan seluruh proses fisiologi dan biokimia didalam sel dan sistem tubuhSeluruh proses tsbt memerlukan katalisator yang disebut ENZIM

Dlm system biologi reaksi kimia selalu memerlukan katalis. Tanpa katalis sangat lama shg diperlukan Enzim yg berfungsi sbg biokatalisatorprotein yang berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan tenaga aktivasi dan tidak mengubah kesetimbangan reaksi, serta bersifat sangat spesifik.

Enzim adalah zat yang dihasilkan oleh organisme hidup yang melakukan fungsi sebagai katalisator pada reaksi-reaksi biokimia

Enzim mengandung berbagai jenis asam amino

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

Sebagai protein, enzim berukuran sangat besar dibandingkan dengan molekul pada reaksi yang dikatalisis.

Ukuran enzim berkisar 12000-1 juta kd

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

Kemampuan katalitiknya Spesifisitas Kemampuan untuk diatur

(regulasi)

Kita mengenal istilah:

Holoenzim

Apoenzim/ apoprotein

Gugus prostetik

Koenzim

Kofaktor

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 enziim untuk melakukan fungsinya

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.

IUB (International Union of Biochemistry) pada tahun 1955 merekomendasikan tatacara pemberian nama enzim :1.Nama sistemik : sesuai dengan reaksi yang dikatalisis

Fosfotransferase ATP glukosa enzim yg mengkatalisis reaksi pemindahan gugus fosfat dari ATP menuju glukosa2. Nama yang direkomendasikan : nama yang memudahkan untuk menyebut dan mengingat karena sering digunakan sehari-hari.Misalnya : amilase

3. Nama singkatan:nama yang disingkat dari nama aslinya yang panjang.Misalnya GST (Glutation S-transferase)

4. 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 no.1

Enzim yang mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi

Sering menggunakan koenzim seperti NAD+ , NADP+ , FAD atau lipoat sebagai reseptor hidrogen

Enzim ini mengkatalisis substrat yang bergugus fungsi:-CHOH, -C=O, C=CH, CH-NH2

CH-NH- Golongan ini meliputi :dehidrogenase,

reduktase, oksidase, peroksidase, hidroksilase, oksigenase

Contoh : Pada reaksi pembentukan aldehidenzim alkohol dehidrogenase

Bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus (C, N, P atau S) dari suatu senyawa ke senyawa yang lain tanpa melibatkan oksidasi dan reduksi

Contoh: Metiltransferase, hidroksimetiltransferase, aminotransferase/transaminase

Asam glutamat + asam piruvat asam ketoglutarat +alanin (Enzim transaminase)

Berperan penting pada pemisahan atau pemutusan ikatan suatu gugus dari substrat, tanpa melibatkan hidrolisis atau oksidasi-reduksi

Asam piruvat CH3 -CH=O + CO2

Enzim ini juga mengkatalisis reaksi adisi terhadap ikatan : C=C, C=O-, C=N-

Bekerja pada reaksi-reaksi penggabungan 2 molekul dengan bantuan energi yang diperoleh dari hidrolisis ATP.

# Contoh : Glutamin sintetase (mengkatalisis pembentukan glutamin dari asam glutamat)# Contoh lainnya : proteingabungan dari beberapa asam amino

Bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis Enzim ini berperan dalam proses transfer

H2O Golongan ini meliputi : esterase, amidase,

peptidase, fosfatase, glikosidase. Contoh :

# esterasememecah ikatan ester dengan cara hidrolisis#lipase memcah ikatan ester pada lemak menjadi asam lemak dan gliserol#fosfatasememecah ikatan fosfat pada suatu senyawa

Enzim membantu dalam proses isomerisasi pada suatu senyawa

Isomer adalah dua buah senyawa yang mempunyai rumus bangun yang berbeda tetapi rumus kimianya sama

Golongan ini adalah isomerase, rasemase, epimerase, dan mutase

Contoh reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini adalah perubahan glukosa menjadi fruktosa, perubahan senyawa cis menjadi trans

Reaksi tanpa enzim:LambatMembutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggi

Reaksi enzimatisEnzim 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 aktivasi ΔGº≠ suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatu reaksi

Energi aktivasi untuk reaksi yg dikatalis dengan enzim lebih rendah dr reaksi tanpa enzim

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

merupakan bagian kecil dari enzim 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

mengikatnyaBagian 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

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 komplek

Lock and key model

Induced Fit model

pH setiap enzim mempunyai pH optimum utk bekerja.

contoh : pepsin pH 2, amylase pH 7.0, tripsin 8,5

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] Inhibitor

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 K1 Vmax [S]

V = Persamaan Michaelis-Menten Km + [S]

Ketika kondisi diatur sehingga [S] = Km maka

Vmax [S]

V = dan V = Vmax / 2

[S] + [S]

Y = m x + b

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

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

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

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 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

specific activity is the amount of product formed by an enzyme in a given amount of time under given conditions per milligram of enzyme.

The rate of a reaction is the concentration of substrate disappearing (or product produced) per unit time (mol L − 1s − 1)

The enzyme activity is the moles converted per unit time (rate × reaction volume). Enzyme activity is a measure of quantity of enzyme present. The SI unit is the katal, 1 katal = 1 mol s-1, but this is an excessively large unit. A more practical value is 1 enzyme unit (EU) = 1 μmol min-1 (μ = micro, x 10-6).

The specific activity is the moles converted per unit time per unit mass of enzyme (enzyme activity / actual mass of enzyme present). The SI units are katal kg-1, but more practical units are μmol mg-1 min-1. Specific activity is a measure of enzyme efficiency, usually constant for a pure enzyme.

If the specific activity of 100% pure enzyme is known, then an impure sample will have a lower specific activity, allowing purity to be calculated.

The % purity is 100% × (specific activity of enzyme sample / specific activity of pure enzyme). The impure sample has lower specific activity because some of the mass is not actually enzyme.