Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi."— Transcript presentasi:

1 PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi kimia, hampir semua enzim adalah protein. Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi dalam makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis (molekul kecil menjadi molekul besar ( anabolisme). bila mole kul besar menjadi molekul yang lebih kecil (Katabolisme). Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis. 1

2 FUNGSI DIAGNOSIK Enzim Plasma Fungsional: - LPL, Kholinesterase, proenzim hemostasis. Enzim Plasma Non Fungsional: - AST=SGOT  infark myokard, viral hepatitis - ALT=SGPT  infark myokard, viral hepatitis - Amilase & Lipase  pankreatitis -  -Glutamil Transpeptidase  liver diseases - Laktat dehidrogenase  penyakit jantung - Acid Fosfatase  kanker prostat - Alkali Fosfatase  penyakit obstruksi pd hepar, kelainan tulang 2

3 Pemanfaatan enzim sebagai alat diagnosis Enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok: 1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu. Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstra sel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstra sel. Enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok: 1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu. Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstra sel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstra sel. 3

4 Lanjutnya Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan (ekstra sel), namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intra sel terlacak di dalam cairan ekstra sel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar- besaran. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan (ekstra sel), namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intra sel terlacak di dalam cairan ekstra sel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar- besaran. 4

5  Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer),  Kerusakan dari akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya.  Atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.  Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah  Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer),  Kerusakan dari akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya.  Atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.  Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah 5

6 Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis. Peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedang kan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme. Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain- lain. Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis. Peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedang kan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme. Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain- lain. 6

7 7 Untuk mempelajari hal harus diketahui letak enzim: Berkaitan dengan FUNGSI ORGANEL SEL yang bersangkutan 1. ENZIM MITOKONDRIAL : Reaksi pengadaan energi, reaksi oksidasi yang menghasilkan energi 2. ENZIM RIBOSOMAL : Reaksi biosintesis protein 3. ENZIM INTI : Berkaitan dengan perangkat genetika 4. ENZIM LISOSIM :.Berkaitan dengan proses digestif intrasellular,.Destruksi hidrolitik bahan yang tak diperlukan sel 5. Enzim mikrosomal :. Reaksi hidroksilasi dalam sintesis hormon steroid.Metabolisme dan inaktivasi obat LETAK ENZIM DALAM SEL

8 Enzim Reagensia diagnosis Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia. (enzin terisolasi dan murni) Enzim tsb mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia. (enzin terisolasi dan murni) Enzim tsb mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. 8

9 Contoh Proses hidrolisis kreatin 9 H 2 O + Kreatinin Kreatin Sarkosin + NH 3 H 2 O + 3.Sarkosin + H 2 O + O 2 Formaldehid + H 2 O 2

10 Contoh reaksi 1.Kreatinin + H 2 O Kreatin 2. Kreatin + H 2 O Sarcosin + NH 3 (gas) 3.Sarkosin + H 2 O + O 2 Glizin + Formaldehid + H 2 O 2 4.H 2 O 2 + TBHBA + 4-AAP Quinoneimin + H 2 O 10

11 Reaksi Adanya NH 3 Ureum+ H 2 O 2NH 3 + CO 2 NH 3 + α-Ketoglutarat + NADH + H +  L-Glutamat + H 2 O + NAD + GLDH = Glutamatdehydrogenase, Adalah enzim pere duksi yang dapat megubah alfa-ketoglutarat menjadi glutamat. Nikotinamidadenindinukleotid (NADH), enzim ini dotor proton mengubah gugus aldehid dari ketoglutarat menjadi glutamat. Enzim tersebut mempunyai serapan maksikmum pada lambda 240 nm dan 340 nm. Sehingga jumlah kenaikan absorbsi akan setara kenaikkan kadar NH 3. 11

12 Proses Redok NADH 12

13 Spektrogram NADH 13

14 Keterangan Terjadi reaksi dari ketoglutarat Alfa ketoglutaratrat + NADH jadi glutarat dari slide 13  Terlihat bahwa serapan NAD pada lambda yang lebih panjang, karena strukturnya berubah pada 248 nm, intensitas serapan ini setara dengan kadar keton yang direduksi.  Kejadian inim tidak hanya pada keto glutarat tetapi juga pada oksalo asetat menjadi maleat. 14

15 15

16 Penjelasan 16

17 Penyakit hepatitis dan SGOT ( Succinate glutanate-oxaloacetic transaminase) Hepatitis atau toksin yang berat dapat menyebabkan peningkatan enzim dalam serum sampai 20X lipat. Pada peradangan awal hepatitis, kadar GPT(glutamate –piruvate transaminase) meningkat lebih awal dan lebih mencolok dibandingkan dengan GOT (Sacher and Mc Pherson, 2000). Glutamat-oxaloacetic Transaminase (GOT) merupakan salah satu enzim transaminase. GOT atau biasa juga disebut AST (aspartate amino transferase) merupakan enzim transaminase yang terutama terdapat dalam hepar, meskipun juga terdapat dalam ginjal, jantung dan otot sketal. 17

18 Pengukuran Perubahan NADH dan NAD Dari contoh diatas ternyata perubahan kadar NAD dan NADH dapat digunakan untuk menge tahui perubahan metabolisme karbohidrat. Metabolisme dan katabolisme karbohidrat ter sebut dapat bersifat rutin atau bersifat over production, sehingga rasio NADH/NAD dapat mengalami penurunan atau kenaikan. Aktivitas NADH dan NAD sangat tergatung banyak sedikitnya keton body (senyawa keton yang terbentuk) lihat cantoh: Dari contoh diatas ternyata perubahan kadar NAD dan NADH dapat digunakan untuk menge tahui perubahan metabolisme karbohidrat. Metabolisme dan katabolisme karbohidrat ter sebut dapat bersifat rutin atau bersifat over production, sehingga rasio NADH/NAD dapat mengalami penurunan atau kenaikan. Aktivitas NADH dan NAD sangat tergatung banyak sedikitnya keton body (senyawa keton yang terbentuk) lihat cantoh: 18

19 (6). Xylulose 5-phosphate is a key regulator of carbohydrate and fat metabolism. In mammalian liver X5P, involved in pentose phosphate pathway (production of NADH), mediates the increase in glycolysis that follows an ingestion of a high- carbohydrate meal. X5P Phosphoprotein phosphatase Phosphoprotein phosphatase PFK2/FBPase2 F2,6BP activated glycolysis Acetyl-CoA Fatty acid synthesis It was also found that X5P increased the synthesis of all the enzymes required for fatty acid synthesis. It was also found that X5P increased the synthesis of all the enzymes required for fatty acid synthesis.

20 High NADH/NAD + ratio Low NADH/NAD + ratio Cori cycle: the liver furnishes glucose to contracting skeletal muscle, which derives ATP from the glycolytic conversion of glucose into lactate. Contracting skeletal muscle supplies lactate to the liver, which use it to synthesize glucose. Cori cycle: the liver furnishes glucose to contracting skeletal muscle, which derives ATP from the glycolytic conversion of glucose into lactate. Contracting skeletal muscle supplies lactate to the liver, which use it to synthesize glucose.

21 Glucose-alanine cycle Alanine brings both carbon and nitrogen from muscle to liver.

22 Figure 4. Ketone body formation (ketogenesis) in liver mitochondria from excess acetyl CoA derived from the  - oxidation of fatty acids MITOCHONDRION (excess acetyl CoA) Hydroxymethylglutaryl CoA HMG-CoA synthase acetyl CoA CoA Acetoacetate HMG-CoA-lyase acetyl CoA  -Hydroxybutyrate dehydrogenase NAD + NADH Acetone (non-enzymatic) 2 Acetyl CoA Fatty acid  -oxidation Citric acid cycle oxidation to CO 2 Acetoacetyl CoA CoA Thiolase

23 Kompleks I (NADH dehidrogenase) terdiri atas 43 rantai polipeptida mempunyai FMN ( sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi terdiri atas 43 rantai polipeptida mempunyai FMN (flavin mononu cleotide) sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi NADH + H + + FMN NAD + + FMNH 2 (Flavin adenosin dinucleotide (FAD) Mempunyai 6 pusat besi-sulfur Kompleks I (NADH dehidrogenase) terdiri atas 43 rantai polipeptida mempunyai FMN ( sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi terdiri atas 43 rantai polipeptida mempunyai FMN (flavin mononu cleotide) sbg gugus prostetik. Dan mengkatalis reaksi NADH + H + + FMN NAD + + FMNH 2 (Flavin adenosin dinucleotide (FAD) Mempunyai 6 pusat besi-sulfur Mempunyai pusat besi-sulfur yang mentransfer elektron dari FMNH 2 ke karier berikutnya yaitu Coenzim Q Kompleks I juga disebut NADH-coenzyme Q reductase karena elektron yg terlibat dalam reaksi ini digunakan untuk mereduksi koenzim Q Penghambat : amital, rotenone dan piericidin A Mempunyai pusat besi-sulfur yang mentransfer elektron dari FMNH 2 ke karier berikutnya yaitu Coenzim Q Kompleks I juga disebut NADH-coenzyme Q reductase karena elektron yg terlibat dalam reaksi ini digunakan untuk mereduksi koenzim Q Penghambat : amital, rotenone dan piericidin A

24 Kompleks II (Suksinat dehidrogenase) Merupakan enzim TCA yang terikat pada membran Merupakan titik masuknya FADH 2 yg diproduksi oleh suksinat dehidrogenase Elektron dari FADH 2 akan didonorkan ke ubiquinone Mempunyai pusat Fe-S Disebut juga sebagai enzim succinate-coenzyme Q reductase

25 Tes SGOT /ASAT Glutamat Oksaloasetat Transaminase (GOT) = Aspartat Amino Transferase/ Aspartat Transaminase (AST/ASAT) Ditemukan pada sel hati dan miokard, muskuloskeletal, ginjal, pancreas, otak dan eritrosit Tujuan Tes: Untuk diagnosis dan evaluasi penyakit hati dan penyakit jantung, memantau efek obat yang hepatotoksik dan nefrotoksik Glutamat Oksaloasetat Transaminase (GOT) = Aspartat Amino Transferase/ Aspartat Transaminase (AST/ASAT) Ditemukan pada sel hati dan miokard, muskuloskeletal, ginjal, pancreas, otak dan eritrosit Tujuan Tes: Untuk diagnosis dan evaluasi penyakit hati dan penyakit jantung, memantau efek obat yang hepatotoksik dan nefrotoksik 25

26 (Alkaline Phosphatase/ ALP) Alkali Fosfatase (Alkaline Phosphatase/ ALP) terdistribusi luas di sepanjang membran permukaan sel yang aktif secara metabolis. Jaringan yang memperlihakan aktivitas ALP yang sangat tinggi adalah tulang, hati, usus, ginjal, leukosit dan plasenta. ALP dari berbagai organ ini mempunyai beberapa sifat fisika-kimia yang berbeda sehingga dengan pemeriksaan khusus dapat berdasarkan sumber organ dapat dibuktikan adanya (Sacher and Mc Pherson, 2000). ALP merupakan enzim yang mengkatalisis hidrolisis ester fosfat dari gula alkohol, alkohol siklik, fenol, amina dan alkohol primer maupun sekunder dalam suasana alkali, seperti yang ditunjukkan pada reaksi (i) Monoester ortofosfat + H 2 O  alkohol + ortofosfat (i) 26

27 Prinsip pengukuran ALP Prinsip pengukuran ALP adalah aktivitas katalitiknya pada media alkali dalam mentransfer gugus fosfat dari 4-nitrofenilfosfat ke air (H 2 O) dengan membebaskan 4- nitrofenol, seperti yang ditunjukkan pada reaksi (ii). Pengukuran aktivitas ditentukan dengan kecepatan pembentukan 4-nitrofenol pada 450 nm. p-nitrofenilfosfat + H 2 O  fosfat + p-nitrofenol (ii) ALP dapat naik moderat pada luka hepatoseluler. Pada kondisi obstruksi salauran empedu ekstrahepatik atau kolestatik ringan, level ALP bias meningkat sampai 5X normal. Etiologi hepar yang berhubungan dengan peningkatan ALP antara lain obstruksi saluran empedu ekstrahe patik, kolestatik intrahepatik, sirosis billari primer dan luka hepatoseluler. 27

28 Lemak dan lipid Lemak dan Lipid mempunyai fungsi 1.Cadangan /simpanan (storage lipid) 2.Sebagai struktural (penyusun membran) 3.Lipid fungsional (sbg tanda / signal, kofaktor dan pigment Asam lemak biasanya dalam bentuk Ester Triasilgliserol (TAG)/trigliserida Ikatan rangkap yang sering ditemui di alam adalah : cis bukan trans. Biasa terletak pd C 9, 12, 15, keculi arachidonat Lemak dan Lipid mempunyai fungsi 1.Cadangan /simpanan (storage lipid) 2.Sebagai struktural (penyusun membran) 3.Lipid fungsional (sbg tanda / signal, kofaktor dan pigment Asam lemak biasanya dalam bentuk Ester Triasilgliserol (TAG)/trigliserida Ikatan rangkap yang sering ditemui di alam adalah : cis bukan trans. Biasa terletak pd C 9, 12, 15, keculi arachidonat 28

29 Kegemukan Obisity 29

30 Beberapa jenis asam Lemak 30

31 Struktur asam lemak 31 linoleate

32 Konsumsi Diet Lemak Tinggi Kadar LDL-kolesterol meningkat LATAR BELAKANG PENYAKIT KARENA LEMAK Penyakit jantung koroner, Hiperurisemia, Hiperkolesterolemia Obesity/Kegemukan Penyakit jantung koroner, Hiperurisemia, Hiperkolesterolemia Obesity/Kegemukan Enzimatik Diagnosis Non Enzimatik

33 Enzymatic oxidation Enzymatic lipid oxidation: involves an enzyme catalyst, and gives very specific stereo- and regiospecific products., Enzymatic lipid oxidation: involves an enzyme catalyst, and gives very specific stereo- and regiospecific products., 33 Cyclooxygenase Leukotrienes,lipoxins, hepoxylins Leukotrienes,lipoxins, hepoxylins Prostaglandins Leukotoxins, thromboxane, prostacyclin Leukotoxins, thromboxane, prostacyclin

34 Diagnosis Keberadaan Asam lemak Asam lemak biasanya diuji secara enzimatis untuk mengetahui kadar trigleserida darah 34

35 35 H 3 C-N NC6H5 NC6H5 NC6H5 NC6H5

36 Struktur kimia kolesterol (Lehninger, 1982) 36 Kolesterol merupakan lipid amfifilik dan dalam keadaan demikian menjadi komponen struktural penting yang membentuk membran sel dan lapisan luar lipoprotein plasma. LDL menjadi perantara pengambilan kolesterol dan ester kolesterol dalam banyak jaringan.

37 Kolesterol bebas dikeluarkan dari jaringan oleh HDL dan kemudian diangkut ke dalam hati untuk diubah menjadi asam empedu. Kolesterol merupakan penyebab utama pembentuk batu empedu. Dan penyebab timbulnya aterosklerosis pada pembuluh- pembuluh arteri. Sehingga menyebabkan penyakit serobrovas tikuler, vaskuler perifer dan koroner. Aterosklerosis berkaitan dengan rasio perbandingan kolesterol HDL : LDL plasma yang tinggi (Martin, dkk, 1997). 37

38 Efek Koleosterol Kalau dalam diet pada tikus percobaan hanya terdapat 0,05% kolesterol, maka 70-80% kolesterol pada hati, usus halus, dan kelenjar adrenal, dan lainnya akan disintesis dalam tubuh. Kalau dimasukkan kolesterol dalam makanan dinaikkan sampai 2%, produksi endogen tersebut akan turun. Dan hail penelitian hanya sintesis hepatik yang dihambat. Berbagai percobaan dengan hati yang diperfusi telah menunjukkan bahwa sisa-sisa kilomikron yang kaya akan kolesterol dan diambil oleh hati menghambat sintesis sterol. Koleosterol dibutuhkan oleh tubuh untuk prazat hormon steroid (300 mg/hari). Kalau dalam diet pada tikus percobaan hanya terdapat 0,05% kolesterol, maka 70-80% kolesterol pada hati, usus halus, dan kelenjar adrenal, dan lainnya akan disintesis dalam tubuh. Kalau dimasukkan kolesterol dalam makanan dinaikkan sampai 2%, produksi endogen tersebut akan turun. Dan hail penelitian hanya sintesis hepatik yang dihambat. Berbagai percobaan dengan hati yang diperfusi telah menunjukkan bahwa sisa-sisa kilomikron yang kaya akan kolesterol dan diambil oleh hati menghambat sintesis sterol. Koleosterol dibutuhkan oleh tubuh untuk prazat hormon steroid (300 mg/hari). 38

39 Menghitung koleosterol serum 39

40 Reaksi warna Contoh 40 + H 2 O CHE kolesterol + H 2 O 2 +O 2 kolesteron + H 2 O 2 P-klorfenol Fenilaminoantipirin Quinonimin + 4 H 2 O

41 Penetapan kadar gula darah oksidatif enzimatik D-glukose 41

42 Enzim sebagai reagen Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut: Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat. Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens. Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut: Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat. Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens. Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain. 42

43 Sebagai petanda pembantu dari reagensia 3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia. Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Dalam hal ini enzim berfungsi dalam mem perlihat kan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:. 3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia. Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Dalam hal ini enzim berfungsi dalam mem perlihat kan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:. 43

44 Teknik imunoenzimatik Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghi tung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksi dase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghi tung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksi dase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase 44

45 Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. 45

46 Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. 1. Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu. 46

47 Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida. penggumpalan darah Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida. penggumpalan darah 47

48 Defisiensi Enzim Adapun yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu penderita yang mengalami kesulitan penggum palan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggum palan darah. Adapun yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu penderita yang mengalami kesulitan penggum palan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggum palan darah. 48

49 Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses peng gumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti- Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX. Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim- enzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses peng gumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti- Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX. Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim- enzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah 49

50 Enzim Sebagai Sasaran Pengobatan 2. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi, senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga efek yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran terapi dibedakan mrnjadi: Terhadap enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi terhadap enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran. a) Sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, diguna kan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat kompetitif. 2. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi, senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga efek yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran terapi dibedakan mrnjadi: Terhadap enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi terhadap enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran. a) Sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, diguna kan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat kompetitif. 50

51 Contoh penyakit adalah Diabetes Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa (acarbose). Akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan. 51

52  Merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah, terjadilah penumpukan cairan.  Turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi.  Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan dengan ion Na.  Hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penum pukan cairan bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan tubuh. 52 Enzim Anhidrase Karbonat

53

54 Enzim Renin-EKA dan Angiosintase. Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II. Sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor). 54

55 55 Perubahan angiotensinogen Angiotensi I ( Sarsarkosin - N-Metilglisin) Angiotensinogen merupakan  2 -globulin suatu glikoprotein yang diproduksi dalam liver, dan merupakan substrat renin (Angiotensin –converting enzyme (ACE), yang dipecah pada asam amino 10-11, menjadi angioensin I, dengan ujung baru isoleusin (10). 55

56 Siklooksigenase  Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II).  Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit.(obat anti inflamsi)  Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan sildenafil. 56

57 Teofilin dan Obat lain Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma. Pentoksifilin digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki relung kapiler. Sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat. 57

58 Penyakit Kanker Kangker adalah penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebaran nya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6- aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksi nase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA). Kangker adalah penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebaran nya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6- aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksi nase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA). 58

59 Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat. 59

60 Enzim Mikroorganisme a) Pada terapi tehadap enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekali gus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit- penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganis me sebagai sasaran kerja antara lain: Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat mitosisnya. 60

61 b).Penggunaan antibiotika, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptida se yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang pecah. Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat mengham bat sintesis protein pada mikroorganisme. 61

62 Contohnya antara lain Tetrasiklin yang menghambat pengikatan asam amino-tRNA pada situs inisiator subunit 30S dari ribosom sehingga asam amino tidak dibawa oleh tRNA. Streptomisin yang berikatan langsung dengan subunit 50S dari ribosom sehingga laju sintesis protein berkurang dan terbentuk protein yang tidak semestinya akibat kesalahan baca kodon mRNA. Kloramfenikol yang menyaingi mRNA untuk duduk di ribosom Neomisin B yang mengubah pengikatan asam amino-tRNA ke kompleks mRNA ribosom. 62

63 Penyakit Kejiwaan Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim monoamina oksidase. Kerjanya yang mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupa kan enzim yang mengalami peningkatan jumlah ada sel susunan saraf penderita penya- kit kejiwaan. 63

64 Interaksi Protein-ligan I c). Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor. Bila mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor, sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain: 64

65 Interaksi Protein-ligan II Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain: a) Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menim bulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai β-blocker. 65

66 [[Daftar Pustaka 1] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Enzim. [Online] March 16 [cited 2009 March 23]; Available from: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Enzim [2] Saunders. Kamus saku kedokteran Dorland. 25 th ed. Jakarta: EGC; p ] URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Enzim[2] [3]Wikipedia The Free Encyclopaedia. Metabolism. [Online] March 17 [cited 2009 March 25]; Available from: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolism [3]http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolism [4] Campbell N, Reece J, Mitchell L. Biologi. 5 th ed. Jakarta: Erlangga; p (Biologi; vol 1). [4] [5] Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. 2 nd ed. Jakarta: EGC;2001. p. A4-5. [5] [6] Sadikin M. Seri biokimia: biokimia enzim. Jakarta: Widya Medika;

67 [ 7] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Digestive enzim. [Online] March 23 [cited 2009 March 24]; Available from: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Digestive_enzim [ 7]http://en.wikipedia.org/wiki/Digestive_enzim [8] Kay MA. Hepatic gene therapy for Haemophilia B. Haemophilia [serial online] 2003 Feb 6 [cited 2009 Mar 24];4(4):[389-92].Available from: URL: ract?CRETRY=1&SRETRY=0 [8] ract?CRETRY=1&SRETRY=0 [9] Wikipedia The Free Encyclopaedia. Acarbose. [Online] Feb 6 [cited 2009 March 24]; Available from: URL:http://en.wikipedia.org/wiki/Acarbose [9]http://en.wikipedia.org/wiki/Acarbose [10] Gilman A. The Mechanism of Diuretic Action of of the Carbonic Anhydrase Inhibitors [serial online] 2006 Dec 19 [cited 2009 Mar 24];71(Chlorothiazide and Other Diuretic Drugs):[355-62].Available from: URL:http://www3.interscience.wiley.com/cgi- bin/fulltext/ /PDFSTART [10]http://www3.interscience.wiley.com/cgi- bin/fulltext/ /PDFSTART 67


Download ppt "PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN PEMANFAATAN ENZIM DI BIDANG DIAGNOSIS DAN PENGOBATAN Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google