Enzim dan koenzim - 2

Enzim dan koenzim

Macam-macam enzim

Cara kerja enzim

Sifat kinetik enzim

Faktor-faktor yang mempengaruhi katalisis enzim

Regulasi dan aktivitas enzim

Enzim dan koenzim - 3

Enzim dan koenzim - 4

Substansi yang

terdapat didalam sel

dalam jumlah sedikit

yang berfungsi untuk

mempercepat (10 juta

kali lipat) atau

mengkatalisis reaksi

kimiawi tetapi

enzimnya sendiri tidak

mengalami perubahan.

Enzim dan koenzim - 5

Pada permukaan enzim terdapat celah yang berfungsi sebagai active site atau catalytic site dimana satu atau dua substrat spesifik dapat diikat.

Enzim lengkap disebut holoenzim terdiri dari: Apoenzyme

(Apoprotein)

Cofactor

Enzim dan koenzim - 6

Apoenzyme / apoprotein adalah bagian protein

dari enzim

Cofactor adalah bagian non-protein dari enzim

(contoh: Ca++, Mg++, dan K+)

Enzim dan koenzim - 7

Jika cofactor berupa molekul organik disebut coenzyme.

Koenzim bertindak sebagai transporter gugus kimia dari satu reaktan ke reaktan lainnya.

Beberapa koenzim

diperoleh dari

vitamin.

Coenzyme yang

penting:

NAD+

NADP+

FAD

Coenzyme A

Enzim dan koenzim - 8

Enzim dan koenzim - 9

Enzim dan koenzim - 10

Enzim bekerja dengan cara:

Induced fit model (hand in glove)

Reaksi enzim-substrat

Enzim dan koenzim - 11

Ikatan substrat pada enzim menyebabkan sedikit

perubahan bentuk enzim fleksibel, melalui proses yang

disebut induced fit untuk membentuk zat antara

(intermediate) yang disebut kompleks enzim-substrat.

Enzim dan koenzim - 12

Enzim

merubah

molekul target

“SUBSTRAT”

menjadi

molekul yang

berbeda

“PRODUK”

Enzim dan koenzim - 13

Kinetika enzim berkaitan dengan mekanisme reaksi kimia yang dikatalisis enzim untuk menentukan kecepatan reaksi dan bagaimana perubahan respon pada parameter.

Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi.

Tenaga pendorong reaksi kimia adalah bahwa energi bebas pada produk harus kurang dari energi bebas reaktan. Untuk dapat dirubah menjadi produk, maka reaktan harus

menyerap cukup energi untuk memasuki keadaan teraktifkan (transisi).

Enzim dan koenzim - 14

Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan cara mengikat substrat sehingga terbentuk kompleks enzim-substrat yang memungkinkan produk dari reaksi enzim terbentuk dan dilepaskan.

Enzim dan koenzim - 15

Hal ini dapat terjadi, karena:

Enzim mengikat substrat mereka pada active site.

Ikatan substrat pada active site akan membawa enzim dan substrat menjadi sangat dekat sehingga reaksi akan terjadi.

Enzim akan menekuk substrat kedalam sehingga membuat lebih reaktif.

● Dalam istilah biokimia, disebut transition state.

● Hal ini membuat kemungkinan subtrat untuk bereaksi dan membentuk produk baru.

Enzim dan koenzim - 16

BAGAIMANA DAPAT MEMBUAT REAKSI BIOLOGIKAL BERJALAN LEBIH CEPAT???

Menambahkan lebih

banyak substrat.

Menambah lebih banyak enzim.

● Sel mungkin meningkatkan ekspresi dari enzim dalam merespon terhadap beberapa stimulus.

Enzim dan koenzim - 17

Penambahan substrat

akan meningkatkan

aktivitas enzim.

Tetapi, pada titik

tertentu enzim akan

menjadi tersaturasi

dan penambahan

substrat tidak akan

membantu

mempercepat reaksi

lagi.

Enzim dan koenzim - 18

Merubah kondisi

reaksi, seperti:

Temperatur.

pH.

Enzim dan koenzim - 19

Enzim dapat di denaturasi oleh temperatur dan pH. Denaturasi terjadi bila pola ikatan normal rusak dan menyebabkan

perubahan bentuk protein.

Hal ini dapat disebabkan oleh perubahan temperatur, pH atau konsentrasi garam.

● Contoh: asam menyebabkan susu menjadi menggumpal dan panas (memasak) putih telur menyebabkan ia menggumpal.

Enzim dan koenzim - 20

Enzim dan koenzim - 21

Regulasi enzim apakah diperlukan atau tidak diperlukan, tetapi enzim masih belum ada? Mengontrol kecepatan

sintesis enzim baru, melalui transkripsi gene.

Contoh:

● Jika tersedia asam amino dalam jumlah banyak dalam sel dari cairan ekstraseluler, maka sintesis enzim yang mampu memproduksi asam amino sendiri dihentikan.

Sebaliknya, jika tersedia substrat baru dalam sel, maka akan menstimulasi sintesis enzim. Contoh:

● Tidak ada metabolisme lactose maka tidak ada lactase.

● Tetapi, jika terdapat lactose, maka segera dimulai sintesis lactase – melalui transkripsi dan translasi.

Enzim dan koenzim - 22

Regulasi aktivitas enzim yang telah ada dalam sel.

Enzim dapat di non-aktifkan oleh beberapa molekul (inhibitor) yang merubah bentuk mereka atau memblok active site.

Terdapat dua macam inhibitor:

Kompetitif.

Non kompetitif.

Enzim dan koenzim - 23

Pada beberapa jalur metabolik, regulatori enzim dihambat oleh produk akhir dari jalur metabolik ketika konsentrasi produk akhir melebihi kebutuhan sel. Bila regulatori enzim

diperlambat, maka semua kerja enzim mengalami penurunan kecepatan.

Hal ini disebut feedback inhibition.

Enzim dan koenzim - 24

Inhibitor

kompetitif, adalah

molekul-molekul

yang mengikat pada

active site.

Mereka bersaing

dengan substrat

untuk menempati

ruang dalam active

site.

Terdapat dua

macam inhibitor

kompetitif:

Reversible.

Irreversible.

● Kebanyakan inhibitor

kompetitif adalah

irreversibel.

Enzim dan koenzim - 25

Inhibitor kompetitif reversible. Kompetitor ini bukan

molekul substrat tetapi mereka berkompetisi dengan substrat.

Jika mereka dalam konsentrasi tinggi, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.

Kompetisi bersifat reversibel dan kompetitor tersebut dapat ditekan dengan cara meningkatkan konsentrasi substrat.

Inhibitor kompetitif Irreversible. Kompetitor dan substrat

keduanya berkompetisi untuk menempati active site, tetapi kompetitor menempati active site secara permanen sehingga menyebabkan enzim tidak aktif.

Karbon monoksida adalah inhibitor kompetitif irreversible dari hemoglobin.

Penicillin adalah inhibitor kompetitif irreversible.

Enzim dan koenzim - 26

Pada inhibisi kompetitif, molekul dengan bentuk yang mirip substrat akan berkompetisi dengan substrat untuk menempati active site.

Enzim dan koenzim - 27

Produk akhir (inhibitor) dari jalur metabolik mengikat pada active site dari enzim pertama.

Sebagai akibatnya, enzim tidak dapat mengikat pada substrat (starting substrate) dari jalur.

Enzim dan koenzim - 28

Inhibitor non-kompetitif, adalah inhibitor yang mengikat pada allosteric site dari enzim. Allosteric site berbeda lokasi

daripada active site.

Inhibitor dan substrat tidak berkompetisi untuk menempati ruang dalam active site.

● Substrat memasuki active site tetapi inhibitor menempati allosteric site.

Terdapat dua macam inhibitor non kompetitif: Reversible.

● Inhibisi non-kompetitif reversibel adalah mekanisme kontrol metabolik yang utama.

Irreversible.

Enzim dan koenzim - 29

Non-kompetitif irreversible. Inhibitor mengikat secara

irreversibel dengan beberapa bagian lain dari enzim (atau pada active site) dan secara permanen merubah sifat atau menyebabkan enzim tidak aktif.

Inhibitor secara permanen merubah bentuk asli dari protein.

Inhibitor dapat terdiri dari logam berat, sianida, gas saraf dan arsenik.

Non-kompetitif reversible. Inhibitor menempati

allosteric site sehingga terjadi perubahan bentuk dari active site sehingga molekul substrat tidak dapat menempati active site secara tepat.

Molekul produk akhir seringkali bertindak sebagai inhibitor dari salah satu enzim dalam jalur metabolik, terutama pada enzim pertama.

Enzim dan koenzim - 30

Melibatkan dua tempat ikatan pada molekul

enzim, yaitu active site dan allosteric site

dimana inhibitor mengikat.

Enzim dan koenzim - 31

Bila produk akhir (inhibitor) dari jalur bergabung dengan allosteric site dari enzim, akan menyebabkan perubahan active site dari enzim sehingga ia tidak dapat mengikat pada substrat (starting substrate) dari jalur.

Hal ini menyebabkan produksi produk akhir berhenti.