Post on 23-Jul-2015
Enzim
Cakupan:
Definisi umum Bagian penting dari enzim Bagaimana enzim bekerja
Hubungan enzim ↔ substrat Hubungan enzim ↔ inhibitor
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
Kinetika enzim
Definisi UmumDlm sistem biologi reaksi kimia selalu memerlukan katalis. Tanpa katalis sangat lama → diperlukan Enzim yg berfungsi sbg biokatalisator
ENZIM = protein yang berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan tenaga aktivasi dan tidak mengubah kesetimbangan reaksi, serta bersifat sangat spesifik.
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)
Beberapa enzim disintesis dlm btk tidak aktif. Dan akan diaktifkan oleh kondisi dan waktu yang sesuai (enzim allosterik) . prekursor yg tidak aktif disebut zymogen
Tiga sifat utama enzim : Kemampuan katalitiknya Spesifisitas Kemampuan untuk diatur (regulasi)
Bagian-bagian enzim
Holoenzim
Apoenzim/ apoprotein
Gugus prostetik
Koenzim
Kofaktor
Bagian-bagian enzim (lanjutan)
Seperti halnya protein lain, enzim memiliki BM antara 12,000 – 1 juta kd
Beberapa enzim tidak membutuhkan molekul kimiawi lain untuk aktifitasnya, beberapa membutuhkan kofaktor / koenzim
Kofaktor ion-ion anorganik yg dibutuhkan enzim untuk melakukan fungsinya
Koenzim molekul organik (komplek) yang dibutuhkan enziim untuk melakukan fungsinya
Gugus prostetik = Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat kuat bahkan terikat dengan ikatan kovalen dengan enzim
Holoenzim = Enzim aktif lengkap dengan semua komponennya
Apoenzim / apoprotein = Bagian yang terdiri dari protein saja pada suatu enzim
Fungsi koenzim adalah sebagai karier sementara dari gugus fungsional yg berperan dalam reaksi enzimatis
Klasifikasi enzim 1. Oksido reduktase Pemindahan elektron 2.Transferase Pemindahan ggs fungsional
3.Hidrolase Reaksi hidrolisis(pemindahan
ggs fungsional ke air) 4. Liase Pemindahan ggs ke ikatan
ganda 5. Isomerase Pemindahan ggs di dalam mo
lekul menghasilkan isomer 6. Ligase Pembentukan ikatan C-C, C-S
C-O dan C-N
Bagaimana enzim bekerja
Reaksi tanpa enzim: Lambat Membutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggi
Reaksi enzimatis Enzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik
di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih mudah terjadi
Tubuh memerlukan Enzim Untuk Mempercepat Reaksi Metabolisme
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 aktifasi ΔGº≠ suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatu reaksi
Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis dengan ensim lebih rendah dr reaksi tanpa ensim
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 terjadinya suatu reaksi kimia
Karakteristik sisi aktif enzim
merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapa enzim harus memiliki ukuran besar?)
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 ensim dan asam amino yang terlibat
Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting: Bagian yang mengenal substrat dan kemudian
mengikatnya Bagian 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
Teori untuk menjelaskan kerja enzim:
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
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]
Kinetika Reaksi Enzimatis
E + S ES E + PK1 K2
K-1
K1 : konstanta pembentukan ES komplekK2 : konstanta konfersi ES komplek ke PK-1 : konstanta 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
Enzim Allosterik biasanya lebih komplek dari enzim nonalostrerik, enzim allosterik , 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
Aktivitas spesifik = jumlah produk yang dihasilkan oleh suatu enzim pada waktu dan kondisi tertentu per milligram enzim
Kecepatan reaksi = konsentrasi hilangnya substrat (atau produk yg dihasilkan) per unit waktu (mol L − 1s − 1)
Aktivitas enzim = mol yg dirubah per unit waktu (kecepatan x volume reaksi)
Aktivitas enzim merupakan pengukuran jumlah enzim yang ada
Unit SI = katal, 1 katal = 1 mol s-1 ↔ unit yg sangat besar 1 unit enzim = 1 enzyme unit (EU) = 1 μmol min-1 (μ =
micro, x 10-6).
Aktivitas spesifik = mol yang dirubah per unit waktu massa enzim ( akrivitas enzim/massa aktual enzim yg ada). Unit SI = katal kg-1,→ unit yg lebih praktis = μmol mg-1 min-1
Aktivitas spesifik = ukuran efisiensi enzim, biasanya konstan untuk enzim murni
Jika aktivitas spesifik 100 % enzim murni diketahui, kemurnian dapat dihitung
Jika % kemurnian adalah 100 % (aktivitas spesifik sampel enzim/aktivitas spesifik enzim murni). Sampel yang tidak murni memiliki aktifitas spesifik yg lebih rendah ↔ beberapa kandungannya bukan merupakan enzim /pengotoran
Peranan Enzim
1. Penyelidikan reaksi-reaksi metabolik dan pengaturannya 2. Sebagai katalisator dalam industri yg mensintesis hormon/antibiotik 3. Membantu dlm menegakkan diagnosa krn kadar enzim pd keadaan patologik tertentu dpt mengalami perub yg nyata dlm darah ataupun jaringan, penyakit genetik (endonuklease retriksi)*. 4. Dalam pengolahan pangan, pertanian, peternakan dan pd akv. Sehari-hari dirumah
Pembagian Enzim berdasarkan lokasinya Enzim plasma fungsional: Enzim atau proenzim tertentu terdapat
sepanjang waktu dlm sirkulasi individu normal, substrat juga terdapat dlm sirkulasi dan melakukan fungsi fisiologis dlm darah
Contoh: Lipoprotein lipase, pseudokolinesterse, proenzim bekuan darah dan lisis bekuan darah
umumnya disintesis dlm hati, konsentrasi dlm darah sama atau lebih tinggi dibandingkan dlm jaringan
Enzim plasma non fungsional: Tidak melakukan fungsi fisiologis dlm
darah Substrat sering tdk ada dlm plasma Konsentrasi dlm darah individu normal
berjutakali lebih rendah dibanding dlm jaringan
LOKASI ENZIM
Dalam sel hati:
Enzim-enzim glikolisis→ sitoplasma Enzim-enzim siklus asam sitrat → mitokondria,
sel pankreas, lambung dan saliva Isozim : enzim yg mengkatalisa reaksi yg sama
tetapi sifat fisika dan kimia protein menunjukkan perbedaan yg bermakna