METABOLISME MIKROOGANISME ENZIM ENERGI

1. ENZIM DAN PENGENDALIANNYA Beberapa cirii enzim Sifat kimiawi dan fisik enzim Penamaan dan klasifikasi enzim Sifat dan mekanisme kerja enzim Kondisi yang mempengaruhi aktivitas enzim Penghambatan kerja enzim Kondisi yang mempengaruhi pembentukkan enzim Penetapan aktivitas enzim Sifat dan mekanisme pengendalian enzim

ENZIM Enzim adalah protein yang dihasilkan mahluk hidup, melakukan katalis reaksi kimia dengan aktifitas energi yang rendah Enzym umumnya protein globular dengan karakteristik bentuk tiga dimensi Enzim sangat efisien, dapat mengoprasikan suatu reaksi pada temp rendah relatif, dan berbagai subjek untuk mengontrol bermacam reaksi seluler Nama enzim berahiran ase 6 klas enzim menjadi dasar dari tipe reaksi katalisis sel

Klasifikasi 6 enzim berdasarkan tipe katalisis reaksi kimia Kelas Tipe katalisis reaksi kimia ontoh Oksidoreduktase ReduksiOksidasi, melepas/mendapat O2 dan Hidrogen Cytochrome oksidase, laktate dehydrogenase Transferase Transfer grup, seperti grup amino, grup acetyl, grup phosphat Acetate kinase, alanin deaminase Hydrolase Hidrolisis (penambahan air) Lipase, sukrase Lyase pemindahan grup atom tanpa hidrolisis Oksalat decarboxylase, isocitrat lyase Isomerase Penataan atom menjadi molekul Glikose-phosphate isomerase ligase Menyatukan dua molekul (mengambil energi, dari turunan ATP) DNA ligase

1. BEBERAPA CIRI ENZIM ENZIM merupakan katalis hayat/biokatalisator Katalis, artinya walaupun dalam jumlah sangat kecil mempunyai kemampuan unik untuk mempercepat berlangsungnya reaksi kimia Hayati, enzim merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh sel hidup Enzim dihasilkan sel, terdiri dari : Ekso enzim/enzim ekstraseluler (diluar sel) Endo enzim/enzim intraseluler (didalam sel)

Fungsi utama ekso enzim adalah, melangsungkan perubahan seperlunya pada nutrient di luar sel sehingga memungkinkan nutrient tsb masuk ke dalam sel, misal amilase mengurai pati menjadi unit lebih kecil gula/glukosa Endo enzim, mensintesis bahan seluler dn menguraikan nutrient untuk menyediakan energi yang dibutuhkan sel, misal heksokinase mengkatalisis fosforilase glukosa dan heksosa di dalam sel

Satu molekul enzim dapat mengkatalisis 10 – 1000 molekul substrat per detik Reaksi yang dikatalisis oleh enzim berlangsung jauh lebih cepat (beberapa ribu – beberapa juta kali) dari pada reaksi yang sama tanpa enzim Contoh penguraian protein dalam tubuh manusia tanpa enzim memerlukan waktu 50 tahun, dengan enzim hanya beberapa jam saja.

2. SIFAT KIMIAWI DAN FISIK ENZIM Enzim adalah protein (pt) murni, atau gabungan pt dengan gugus kimia lain Sifat kimia Enzim, terdenaturasi oleh panas, terendapkan oleh etanol dan garam organik dengan konsentrasi tinggi seperti Am. Sulfat Tidak terdialisis, tidak melewati membran semipermeabel / membran selektif Pt enzim bermolekul sangat besar, dengan berat mol > 10.000 – 1 juta

KOMPONEN ENZIM Enzim tersusun dari komponen: protein disebut apoenzim non protein disebut kofaktor Enzim yang terkait dg kofaktor disebut haloenzim Beberapa jenis kofaktor : Ion anorganik, ion klorida, kalsium Gugus protestik, mol org yg terikat pada enzim, contoh heme Koenzim, kofaktor mol org non pt, vitamin

Banyak enzim merupakan gabungan pt enzim yang tidak aktif (apoenzim) dengan molekul organik bermolekul rendah (koenzim) menjadi holoenzim yang aktif Beberapa koenzim mengandung vitamin, vit B1 (thiamin) merupakan komponen koenzim kokarboksilase, B2 (Riboflavin) – ribovlafin adenin dinukleotidase, B6 (Piridoksin) – piridoksal fosfat

2 Sifat penting enzim yaitu: Beberapa koenzim berupa ion logam berat dan disebut kofaktor, misal Fe2+ pada enzim katalase, ion lain Mn2+ Mg2+ Zn2+ Enzim bersifat tidak stabil, aktifitasnya berkurang/ hancur oleh kondisi fisik dan kimia 2 Sifat penting enzim yaitu: Efisiensi katalitiknya tinggi Derajat kekhususannya tinggi

3. PENAMAAN dan KLASIFIKASI ENZIM Penamaan enzim diresmikan oleh “Comission on Enzym of the International Union of Biochemistry” Dasar penamaan enzim ad. Tipe kimiawi yang dikatalisis, Enzim ada 2 nama: nama kerja dan sistematik, contoh heksokinase adalah nama dari ATP Unuk memberi nama enzim, digunakan akhiran ase khusus untuk enzim tunggal mis dehidrogenase, digunakan kata sistem, untuk penamaan suatu kompleks enzim / gabungan enzim

4. SIFAT DAN MEKANISME KERJA ENZIM Reaksi enzim dapat dinyatakan dg persamaan reaksi keseluruhan, contoh : Enzim E + substrat S = kompleks enzim – substrat ES = produk P + enzim E Fungsi utama enzim ad. Mengurangi hambatan energi aktivasi pada suatu reaksi kimia Energi aktivasi ad. Jumlah energi yg dibutuhkan untuk membawa suatu substrat ke status reaksinya Sintesis, gabungan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, dengan bantuan enzim reaksi ini menjadi lebih mudah

Mekanisme Reaksi Enzimatik

5. KONDISI YANG MEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIM Yaitu : Konsentrasi enzim Konsentrasi substrat pH Suhu Dengan semakin tinggi konsentrasi enzim maka aktivitas enzim juga semakin tinggi Kenaikan substrat tidak berpengaruh pada laju aktivitas enzim pada titik tertentu

Pengaruh pH pada aktivitas enzim adalah, aktivitas enzim maksimum dicapai pada suatu pH tertentu, penyimpangan dari pH tersebut akan menurunkan aktivitas enzim Pengaruh suhu pada aktivitas enzim ad. Naiknya suhu berpengaruh pada aktivitas enzim sampai pada aktivitas enzim optimum, kenaikan suhu lebih lanjut akan menurunkan aktivitas enzim, dimana pada akhirnya terjadi perusakan enzim

6. PENGHAMBATAN KERJA ENZIM Hambatan enzim dikelompokkan dalam tipe non reversibel (tidak dapat balik) dan reversibel (dapat balik) Ada 2 tipe utama hambatan reversibel : Kompetitif / dapat di balik dengan menambah substrat dan non kompetitif / tidak dapat Contoh penghambat enzm, zat-zat kimia, sianide penghambat kuat bagi enzim yang mengandung Fe, fluoride pada enzim yang mengandung Ca dan Mg

7. KONDISI YG MEMPENGARUHI PEMBENTUKAN ENZIM Lingkungan (media, pH, t) mempengaruhi pembentukan enzim terutama pada mikroba Enzim dikelompokan 2 kel, berdasarkan substrat : enzim konstitutif, enzim yg selalu dihasilkan oleh sel contoh enzim pada proses glikolisis jumlahnya sama, walau substrat meningkat enzim adaptif / terinduksi, enzim yg dihasilkan oleh sel hanya sebagai tanggapan terhadap substrat tertentu, enzim ini dibentuk bila dibutuhkan

8. PENETAPAN AKTIVITAS ENZIM Aktivitas enzim dapat dilakukan dengan beberapa teknik, secara kuantitatif harus diperhatikan hal-hal sbb : Sifat reaksi yg dikatalisis Kofaktor dan koenzim yg dibutuhkan Konsentrasi substrat dan Kofaktor dan koenzim pH optimum Suhu optimum Metode analitik sederhana utk menentukan lenyapnya substrat / munculnya produk baru

9. SIFAT DAN MEKANISME PENGENDALIAN ENZIM Sel hidup mensintesis dan menguraikan bahan-bahan yang dibutuhkan bagi metabolisme dan pertumbuhannya Kesemuanya diatur oleh mekanisme pengendalian metabolisme seluler yg tepat, yaitu menyangkut pengendalian kegiatan enzim, terlebih utk mikroba yg tidak punya pengendali supraseluler spt sel saraf, atau sistem hormonal.

Pengendalian kegiatan enzim diatur melalui 2 cara : Pengendalian katalisis secara langsung Pengendalian genetik

Pengendalian katalisis : Terjadi dengan mengubah konsentrasi substrat, dg makin tingginya konsentrasi substrat maka laju reaksi meningkat sampai mencapai suatu nilai pembatas konsentrasi koenzim dan kofaktor dapat memberikan pengaruh pengendali dalam sel

Enzim juga dapat terikat pada struktur internal spt membran, sehingga enzim dan substrat tidak berada dalam kontak langsung Enzim proteolitik pada mikroba dapat menghancurkan enzim lain yg tdk dibutuhkan

Pengendalian secara langsung melalui penggandengan dg proses lain melalui pengaturan oleh ligan, yaitu molekul yg terikat oleh enzim yang tidak berperan pada proses katalitik itu sendiri

Melalui hambatan arus-balik, ligan pengaturnya adalah produk akhir suatu lintasan metabolik yg dpt menghentikan sintesanya sendiri dg menghambat aktivitas salah satu enzim, dg cara ini mikroba dpt mencegah terbentuknya produk yg berlebihan Melalui aktivasi prekursor, dimana prekursor/ metabolit pertama suatu lintasan merupakan ligan pengatur yang mengaktivasi / merangsang aktivitas enzim terakhir di dlm deretan reaksi yg bersangkutan

Pengendalian dengan energi Ligan pengatur yg terlibat dalam reaksi yg berkaitan dengan energi adalah adenilat, seperti ATP (adenosin tri phosphat), ADP, AMP Pada umumnya enzim yg berperan dlm pembentukan energi dihambat oleh energi yg tinggi (ATP konsentrasi tinggi) sementara itu beberapa enzim biosintetik yg penting justru di rangsang

Enzim alosterik/ enzim pengatur, mempunyai situs-situs tempat efektor (penghambat / aktivator) bekerja Pada waktu sel beradaptasi dg perubahan lingkungan, yg berperan adalah induksi danrepresi enzim

Pengendalian genetis Melibatkan induksi dan represi sintesis secara genetis Induksi adalah substrat / senyawa yg berberat mol. rendah utk menginduksi terjadinya sintesis enzim Represi adalah senyawa yg berberat mol. rendah yang mencegah terjadinya sintesis enzim

Korepresor ad. Represor yg bergabung dg gen operator sehingga mencegah disintesisnya mRNA oleh gen gen struktural Operon lak, ad induser yg ditambahkan pd E. coli, shg terjadi laju kenaikan sintesis enzim 1000 kali lipat

Komponen Halo Enzim

Komponen Enzim Kebanyakan enzim adalah haloenzim, terdiri dari apoenzim (protein) dan cofactor (bukan protein) cofactor dapat berupa logam (Fe, Co, Mg, Mn, Zn, Ca, Co) atau kompleks molekul organik (NAD+, NADP+, FAD, coenzim A) Aktivator, adalah mol yg mempermudah ikatan enzim dan subatrat, mis ion Cl Inhibitor enzim, adalah mol yg menghambat Kompetitif, mol penghambat enz yg cara kerjanya bersaing dg substrat Non kompetitif , mol penghambat enz dg cara melekatkan diri pada luar sisi aktif, tdk dipengaruhi substrat

Inhibitor Enzim

Vitamin yang berfungsi sebagai koenzim Fungai Vit B1 (Thiamin) Bagian daro coenzim cocarboxilase, banyak fungsi termasuk metabolisme asam pirufat Vit B2 (Ribovlavin) Coenzim flavo protein, aktif pada transfer elektron Niacin Bagian dari Mol NAD, aktif pada transfer elektron Vit B6 (pyrodixin) Coenzim pada metabolisme asam amino Pantothenic acid Bagian dari molekul Coenzim A, termasuk pada metabolisme asam piruvat dan lipid Biotin Reaksi fiksasi CO2, sintesis fatty acid Folic acid Coenzim pada sintesis purin dan pirimidin Vit E Dibutuhkan pada sintesis seluler dan makromolekular Vit K Coenzim pada transport elektron (naphtoquinone dan quinone)

Mekanisme Reaksi Enzimatik