Oleh :ANNA MARIA D., SSi, MBiomed.FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS KRISTEN KRIDAWACANA

DefinisiEnzim : suatu protein yg berfungsi sebagai katalisator organik Bekerja melalui penggabungan dengan Substrat (S) pada suatu tempat aktif yg spesifik untuk membentuk suatu zat antara (intermediate) berupa kompleks Enzim-Substrat (E-S) yang kemudian berdisosiasi menjadi enzim bebas dan produk (hasil reaksi)Enzim mempercepat suatu reaksi kimia :- turut dalam reaksi- mengalami perubahan fisik- setelah reaksi selesai akan kembali ke keadaan semula

KatalisatorAnorganik / nonproteinlogamMengkatalisis banyak reaksiOrganik / proteinEnzimMengkatalisis reaksi yg spesifik sering hanya 1 atau 2 reaksi sajaSifat / ciri Enzim :Mempunyai BM yang besar : molekul enzim adalah suatu protein (suatu makromolekul). Contoh : Ribonuklease (BM: 14000), Katalase (BM: 250.000), Urease (BM 480.000)Dapat terdenaturasi pada: pemanasan / suhu yang tinggi, pH yg terlalu asam / basa denaturasi enzim / protein menyebabkan aktivitas enzim hilang3. Spesifik terhadap substrat tertentu

Kerja enzim : di dalam / di luar selLokalisasi / distribusi enzim di dalam selNukleus : untuk proses genetik (rencana sintesis protein)Mitokondria : untuk reaksi oksidasi/reduksi energiRibosom : untuk sintesis proteinLisosom : untuk hidrolisis bahan-bahan yg tidak diperlukan tubuhSitoplasma : a.l. enzim-enzim glikolisis (metab KH)Membran sel : mengatur keluar / masuk zat-zat dalam selKespesifikan Enzim (yg membedakan dgn katalisator anorganik)Dapat ditinjau dari 2 sudut (hal): Dari reaksi yang dikatalisis Dari substratnya

1. Kespesifikan enzim yg ditinjau dari reaksi yg dikatalisisnya6P-GlukonolaktonGlukosa + P inorg.Glukosa-1PGlukosa-6PFruktosa-6PABDCEnzim :BACDGlukosa-6 P dehidrogenaseGlukosa-6 P fosfataseFosfoGluko mutaseFosfoHeksosa Isomerase

2. Kespesifikan enzim yg ditinjau dari substratnyaKespesifikan optikContoh :- Maltase spesifik terhadap glikosida- enzim-enzim dlm rx glikolisis dan HMP s thd gula fosfat D- enzim-enzim proteolisis terhadap aa bentuk LB. Kespesifikan golonganContoh :- Glukosidase memecah ikatan glikosidik pada glikosida- Pepsin, tripsin memecah ikatan peptida- Esterase memecah ikatan ester

Tata nama / Nomen klatur & Klasifikasi enzim menurut IUB (International Union of Biochemistry)Enzim dan reaksinya dibagi menjadi : 6 kelasNama enzim terdiri dari 2 bagian :Bagian 1 nama substrat Bagian 2 jenis / tipe reaksinya ditambah ase

C. Tiap enzim punya nomor kode E.C (Enzyme Commi-sion / Code)Contoh : E.C 2.7.1.1 ATP-D-Heksose Phospho transferase (heksokinase)Digit 1 kelas 2 : transferaseDigit 2 subkelas 7 : transfer fosfatDigit 3 subsubkelas 1 : Alkohol sbg akseptor fosfatDigit 4 nama khusus 1 : heksokinase

KELAS OKSIDOREDUKTASEMengkatalisis reaksi oksidasi reduksi antara 2 substrat. Contoh : E.C.1.1.1.1 = Alkohol : NAD Oksidoreduktase (Alkohol Dehidrogenase)KELAS TRANSFERASEMentransfer gugus antara 2 substrat, thd gugus aldehida / keton, asil, alkil, glikosil, gugus yg mengandung P dan S. Contoh : E.C.2.7.1.1 = ATP : D-Hexosa-6 Fosfotransferase (Hexokinase)KLASIFIKASI ENZIM

3. KELAS HIDROLASEHidrolisis terhadap ikatan ester, eter, peptida, glikosil, anhidril asam, C-C, C-halida, ikatan P-N. Contoh : E.C.3.2.1.23 = - D-galaktosida Galakto hidrolase ( galaktosidase)KELAS LIASEMengkatalisis pemindahan gugus dari substrat yg bukan hidrolisis dan meninggalkan senyawa dengan ikatan rangkap. Terhadap ikatan C-C, C-O, C-N, C-S, C-Halida. Contoh : E.C.4.1.2.7.= Ketosa fosfat Aldehid Liase (Aldolase)KELAS ISOMERASEMengkatalisis interkonversi isomer-isomer optik, geometri, posisi. Contoh: E.C.5.3.1.1.= D-Gliseraldehid 3-P keto Isomerase (Triosa Fosfat Isomerase)

6. KELAS LIGASEMengkatalisis penggabungan 2 senyawa disertai dengan pembebasan pirofosfat dari ATP Pembentukan ikatan C-O, C-S, C-N, C-C. Contoh : E.C.6.3.2.1.= L Glutamat : Amonia Ligase (ADP) (Glutamin Sintase)Penetapan Aktivitas EnzimKarena kadar / jumlah enzim sangat kecil tidak dapat ditetapkan jumlahnya secara langsung ditetapkan aktivitasnya.Aktivitas enzim ~ Kecepatan reaksi yang dikatalisisnyaPembanding : aktivitas sejumlah tertentu enzim murni yang sama.

Kecepatan Reaksi :Banyaknya produk yang terbentuk pada reaksi tersebut dalam jangka waktu tertentu Sisa substrat yang masih ada pada reaksi tersebut dalam jangka waktu tertentuABSubstratProdukEnzimSubstratABCProdukEnzimEnzim 1Produk akhir

Satuan untuk aktivitas enzim = UNIT ENZIM Dinyatakan dalam : mikromol (mol; 10-6 mol), nanomol (nmol; 10-9 mol), atau pikomol (pmol; 10-12 mol) dari substrat yg masih ada atau produk yang dihasilkan per satuan waktu ( menit / jam) dalam keadaan tertentu (pH atau suhu tertentu)

Isolasi dan Pemurnian Enzim (Purifikasi)Memisahkan enzim dari campuran macam-macam enzim atau faktor lain yg berada dalam sel-sel jaringan untuk mengetahui tentang :Kinetika enzim tsbKofaktor-kofaktor molekul enzim tsbTempat aktif dalam molekul enzim tsbStruktur enzim tsbMekanisme kerja enzim

Untuk mempelajari lokalisasi enzim :Menggunakan pemusingan / sentrifugasi :Contoh : 600 x gravitasi dalam 15 memisahkan debris dan nuklei10.000 x gravitasi dalam 30 memisahkan mitokondria2. Histo Enzimologi / Histokimia :- jaringan dipotong tipis- diberi substrat suatu enzim- diwarnai untuk produk tertentu- diketahui tempat-tempat enzim tertentu

Pengaturan enzim dalam MetabolismeCara mengatur dengan :Mengatur jumlah absolut enzim secara kuantitatifMengubah efisiensi katalisis enzimMengatur jumlah absolut enzim secara kuantitatif- mengatur kecepatan sintesis (konstanta sintesis)- mengatur kecepatan degradasi (konstanta degradasi)

2. Mengubah efisiensi katalisis enzim Dalam bentuk : aktivasi enzim dan inhibisi (penghambatan) enzimAktivasi Enzim :Aktivasi proenzim / zimogen Modifikasi kovalen Kontrol feedback (umpan balik).... Regulasi aktifitas enzim

1. Aktivasi proenzim enzim aktifProsesnya : reaksi proteolitik / hidrolisis (pemecahan) dengan enzim proteolitik atau asam (H+)Proenzim (BM lebih besar) enzim aktif (BM lebih kecil)Contoh :TripsinogenTripsin (hanya beda 6 aa)Tripsin enterokinasePepsinogenPepsinPepsin, H+(BM 42500)(BM 34500)Tripsin, Pepsin autokatalitikProkarboksipeptidaseTripsinKarboksipeptidase(BM 96000)(BM 34300)

ProtrombinTrombinBeberapa faktor(Protease)FibrinogenFibrin2. Modifikasi kovalenAktivitas katalitik suatu enzim dapat diubah secara reversibel jika enzim tersebut terikat secara kovalen dengan gugus fosfat (pada mamalia) atau nukleotida (pada bakteri).Enzim seperti ini = INTERCONVERTABLE ENZYMESSelalu dalam bentuk : fosfo atau defosfo (mana yang lebih aktif tergantung enzimnya).Sintesis enzim sebagai proenzim yang tidak aktif katalitik adalah khas untuk enzim pencernaan dan enzim pembentuk dan pemecah bekuan darah.

Contoh :Glikogen sintetaseGlikogen fosforilasePiruvat DHSitrat liaseAktivitasRendahTinggiE-PE-PE-PE-PEEEE3. Kontrol Feedback ( kontrol / pengaturan umpan balik )Inhibisi (penghambatan) feedback penghambatan aktivitas enzim (dalam jalan biosintesisnya) oleh hasil akhir reaksi tersebut Pengaturan alosterik.Enzim-enzim tertentu (enzim regulator) aktivitasnya diatur oleh efektor alosterik yang tidak sama dengan substrat / koenzim untuk enzim yang diatur tersebut.

Efektor alosterik negatif :Senyawa yang merupakan produk reaksi yang menghambat pada enzim permulaan / enzim regulator sehingga reaksi pembentukan produk tersebut dapat berhenti, disebut inhibitorEfektor alosterik positif : Senyawa yang merupakan produk reaksi yang mengaktifkan enzim regulator sehingga reaksi pembentukan produk terus berjalan, disebut aktivator.ABCDE1E2E3-Efektor alosterik (D) menghambat kerja E1 dengan cara berikatan dengan molekul enzim pada tempat alosterik (allosteric site), yaitu tempat pada molekul enzim yang sensitif yang terletak jauh dari tempat katalitik (catalytic site)

Contoh lain :S1S2S3S4AS5DBC----Jenis InhibitorInhibitor kompetitifInhibitor nonkompetitif

Inhibitor kompetitif (analog substrat)Hambatan terjadi di tempat katalisis enzim (inhibitor terikat pada tempat katalisis)Struktur inhibitor menyerupai substrat / analog dengan substrat enzim tsbDapat membentuk kompleks E-I yang reversibel (mudah lepas) tidak menghasilkan produkEE-I (inaktif)E-S (aktif)ISE + PE + PJika ditambahkan S cukup banyak hambatan hilangContoh : Malonat menghambat Suksinat menjadi Fumarat (oleh enzim Suksinat DH)

2. Inhibitor non kompetitif Tidak ada persaingan antara S dan I, struktur tidak mirip dengan substrat Ikatan E dengan I pada tempat alosterik enzim EE-IE-SE-I-SE + PIISSE + PReaksi lambat

Inhibisi nonkompetitif yang irreversibelInhibitor dapat mengurangi aktivitas enzimStuktur inhibitor tidak sama dengan S, penambahan kadar S tidak mengurangi hambatanInhibitor berupa racun enzim :- Iodoasetamid- Ion logam berat (Ag, Hg, As)- Zat-zat pengoksidasi Kinetika enzim : seperti kinetika enzim dengan inhibitor nonkompetitif yang reversibel sehingga tidak dapat dibedakan antara racun enzim dan inhibitor nonkompetititf yang reversibel

Peranan ion metal / logam dalam enzimLebih dari 25% enzim untuk aktivitas katalisisnya perlu ion logamMetaloenzimEnzim yang mengandung sejumlah ion logam yang berfungsi dan terikat erat (afinitas ion logam terhadap molekul enzim besar)2. Metal activated enzyme (enzim yg diaktifkan logam)Mengikat ion logam tidak terlalu erat, tapi untuk keaktivannya perlu penambahan ion logam tsb (afinitas ion logam terhadap molekul enzim kecil).

Senyawa non protein yg diperlukan oleh sebagian enzim untuk aktivitasnya. Biasanya merupakan molekul kecil Merupakan senyawa organik, organometalik atau ion metal (logam)Untuk peranannya dalam reaksi kimia, terikat dengan enzim secara erat atau longgarHoloenzim = apoenzim + koenzimReaksi reaksi yg memerlukan koenzim termasuk oksidasi reduksi, pemindahan gugus, isomerisasi, dan reaksi yg membentuk ikatan kovalen (kelas 1,2,5, dan 6) Reaksi-reaksi litik, liase dan hidrolase (kelas 3 dan 4) tidak membutuhkan koenzim.

Gugus ProstetikDigunakan untuk koenzim yang berikatan erat dengan enzimnya secara kovalen atau non kovalen. jadi selalu berada bersama-sama dengan enzimnyaKosubstrat : dapat berikatan dengan lokasi aktif enzim dengan interaksi nonkovalen lemah seperti substrat.Contoh : Dalam oksidasireduksi (Dehidrogenase), satu molekul S dioksidasi (dehidrogenasi) dan satu molekul koenzim direduksi (hidrogenasi)LaktatPiruvatNADH + H+NAD+

Vitamin dan Bentuk KoenzimVitamin :Tiamin (B1)Riboflavin (B2)Piridoksin (B6)Asam nikotinat (niasin)As pantotenatBiotinAs folatVit.B12 (kobalamin)As. askorbatBentuk koenzim :Thiamin pirofosfatFAD & FMNPiridoksal PNAD & NADPKoenzim ABiositinAs tetrahidrofolatDeoksiadenosil kobalamin, metil kobalamin

Reaksi / ProsesDekarboksilasi, transfer aldehidRedoksRedoksTransfer ggs aminoTransfer asilTransfer ggs 1 atom CKarboksilasiPenyusunan intramolekul Hidroksilasi

Vitamin dan Bentuk KoenzimVit tak larut airVitamin A

2.Vitamin D

3.Vitamin E4.Vitamin KBentuk koenzim :Retinal

1,25 diOH kolekalsiferolReaksi / ProsesPenglihatan, pertumbuhan, reproduksiMetab Ca Antioksidan Pembekuan darah