ENZIMOLEH

Syamsul Bachtiar Hadi

ENZIM• Senyawa organik golongan protein• Biokatalisator

Substrat + Enzim Produk + Enzim• Kinerja spesifik : - Satu jenis reaktan (substrat) - Satu jenis reaksi• Tidak bereaksi dengan substat atau produk• Ada yang perlu zat lain untuk aktivasi: - Kofaktor : zat anorganik Co2+,Fe2+, Mg2+ - Koenzim : zat organik NAD+, NADH, NADP+, NADPH• Apoenzim + Kofaktor/Koenzim Holoenzim

Spesifitas Enzim

Contoh reaksi enzim:

R-CH (NH2)-COOH

Mengapa harus enzim?

• Reaksi antar senyawa organik perlu kondisi khusus : suhu, tekanan, waktu, dll

• Kondisi tubuh tidak bisa ekstrim• Enzim menurunkan energi reaksi

mempercepat reaksi• Jumlah dan jenis senyawa organik yang dibuat

sesuai kebutuhan

JENIS-JENIS ENZIM

Berdasarkan jenis reaksi yang dipengaruhi ada enam golongan:

• Oksidoreduktase• Transferase• Hidrolase• Liase• Isomerase• Ligase (sintetase)

Oksidoreduktase

• Kelompok enzim yang mengerjakan reaksi oksidasi & reduksi. memisahkan atau menambahkan elektron/hidrogen

• Contoh enzim: : * dehidrogenase * oksidase• Contoh reaksi: 1.alkohol + NAD+ aldehida + NADH + H+

2.glukosa + O2 asam glukonat +H2O2

alkohol dehidrogenase

glukosa oksidase

Transferase• Kelompok enzim yang memindahkan gugus dari suatu

senyawa ke senyawa lain.• Contoh enzim: * hidroksi metil transferase * amin transferase (transaminase)• Contoh reaksi:1.

2. hidroksi metil transferase

TFHA

amin transferase

as. ketoglutaratas. piruvat alanin

as. glutamat

glisinserin

Hidrolase• Kelompok enzim yang berperan dalam reaksi hidrolisis.• Contoh enzim: * amilase * lipase• Contoh reaksi: 1. (C6H10O5)n + n H2O ½ n C12H22O11

2.

-amilase

lipase

maltosaamium

trigliserida gliserol

as. lemak+ 3 H2O + 3

Liase• Kelompok enzim yang mengatalisis reaksi ; - pemisahan atau adisi suatu gugus - pembentukan atau pemecahan ikatan rangkap• Contoh enzim: * dekarboksilase * hidratase• Contoh reaksi:

1.

2.

piruvat dekarboksilase

as. piruvat aldehida

fumarat hidratase

H2O

as. fumarat as. malat

Isomerase• Kelompok enzim yang mengatalisis konformasi molekul

(isomerisasi).• Contoh enzim: * epimerase * isomerase• Contoh reaksi:

1. ribulose-5-fosfat xilulosa-5- fosfat

2. glukosa-6-fosfat fruktosa-6-fosfatepimerase

isomerase

Ligase (sintetase):

• Kelompok enzim yang menkatalisis pembentukan ikatan kovalen.• Contoh enzim: * glutamin sintetase

* piruvat karboksilase• Contoh reaksi:

1. Glutamat + ATP + NH4+ Glutamin + ADP + P

2. As. piuvat + ATP + CO2 As. oksaloasetat + ADP + P

glutamin sintetase

piruvat karboksilase

Asetil-Co-A

NAMA ENZIM• Berdasarkan jemis reaksi yang dipengaruhi: - GOT (Glutamyl Oxalocetic Transaminase) - GPT (Glutamyl Piruvic Transaminase) - Katalase - Koagulase• Berdasarkan jenis reaktan (substrat): - Urease - Amilase - Laktase• Nama konvensional: - Ptialin - Pepsin - Renin - Bromelin

CONTOH REAKSI ENZIMATIK

CO(NH2)2 + H2O 2 NH3 + CO2

ureum air amoniak karbon dioksida

C6H12O6 C6H12O6-PO3

glukosa glukosa-6-fosfat

CH3CH2OH + NAD+ CH3CHO + NADH + H + etanol asetaldehida

Urease

ATP Mg2+ ADP

hexokinase

dehidrogenase

APOEMZIM

KOFAKTOR

ENZIM

APOENZIM

KOENZIM

Tiga sifat utama enzim :

• Kemampuan katalitiknya• Spesifisitas• Kemampuan untuk diatur (regulasi)

Istilah-istilah terkait enzim

• Gugus prostetik • Apoenzim/ apoprotein• Holoenzim• Inhibitor• Aktivator• Koenzim• Kofaktor

Istilah-istilah terkait enzim• Gugus prostetik : bagian yang terikat sangat kuat

dengan enzim dan menjadikan enzim aktif• Apoenzim / apoprotein : bagian enzim yang terdiri

dari protein saja• Holoenzim : Enzim aktif lengkap dengan semua

komponennya• Inhibitor : bahan kimia yang menghambat aktivitas

enzim• Aktivator : bahan kimia yang mengaktivitasi enzim

gugus prostetik• Koenzim : senyawa organik sebagai aktivator enzim• Kofaktor : ion anorganik sebagai aktivator enzim

Mekanisme kerja enzim

Stickase

Substrat

Jika enzim hanya mengikat substrat dan tidak ada reaksi lebih lanjut

Status Transisi Produk

Enzim tidak hanya mengenali substrat, tetapijuga menginduksi pembentukan status transisi

Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252

X

Model kerja enzim

Mekanisme kerja enzim

BAGIANAKTIF

MOLEKULENZIM

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]

Faktor yang memengaruhi kinerja enzim

• pH

• Suhu

• Konsentrasi enzim

• Konsentrasi substrat

pH optimum umum = 7,2 – 7,4

pH < 4 atau > 9 tidak aktif Kenaikan 10C Kinerja 2 x

lipat ≤ 0 C enzim utuh tapi tidak

aktif ≥ 60 C enzim denaturasi Makin pekat enzim makin

cepat reaksi Kecepatan dibatasi kadar

substrat Makin pekat substrat makin cepat reaksi

Kecepatan dibatasi kadar enzim

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 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

Enzim

Protein Enzim protein sederhana

Protein +Bukan Protein

Protein = apoenzim

Enzim Konjugasi

Bukan protein =Gugus prostetik

Organik =Koenzim

Anorganik = kofaktor

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

A B C DE1 E2 E3

E4

E5

Golongan Tipe reaksi

Oksidoreduktase(nitrat reduktase)

memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen

Transferase(Kinase)

memindahkan gugus senyawa kimia

Hidrolase(protease, lipase, amilase)

memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air

Liase(fumarase)

membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimia

Isomerase(epimerase)

mengkatalisir perubahan isomer

Ligase/sintetase(tiokinase)

menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP

Polimerase(tiokinase)

menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimer