ENZIM

Enzim : Protein yang berfungsi sebagai biokatalisator di dalam sel. Katalisator : * molekul yang mempercepat reaksi * tidak berubah/tidak berpartisipasi dalam reaksi tsb. Reaksi kimia di dalam sel dikatalisis o/ enzim spesifik Ciri khas reaksi enzimatik : tidak terdapat hasil samping (side product)

Reaksi enzimatik k1 S P k2 S= substrat, P= produk, k= konstan laju reaksi Aktifitas enzim adalah : Nilai/ukuran yg menunjukkan kapasitas enzim untuk mengubah S P per-satuan waktu, ditunjukkan oleh : - jumlah S yg berubah ( laju berkurangnya S) - jumlah P yg berubah (laju pertambahan P)

Reaksi biokimia akan terjadi bila e total S lebih besar daripada e total P Aktifitas minimum : Pada awal reaksi, dimana jumlah S sangat besar dan jumlah P sangat kecil ~ 0 Aktifitas maksimum : Pada fase statik (steady state), dimana jumlah S dan P tidak berubah dengan bertambahnya waktu.

gugus prostetik= ion/logam organik STRUKTUR ENZIM : Apoenzim= protein ENZIM Kofaktor/Koenzim gugus prostetik= ion/logam organik Holoenzim : gabungan apoenzim + kofaktor/gugus prostetik Proenzim : enzim yang belum aktif Cont ; Pepsinogen HCl Pepsin Enterokinase Tripsinogen Tripsin

Ion-ion yang berperan sebagai kofaktor Fe 2+ cytokrom, peroksidase, katalase, ferrodoxin Cu 2+ Tyrosinase, cytokrom oksidase, K + Pyruvat kinase Zn 2+ Alkohol dehydrogenase, carbonic anhydrase, carboxypeptidase Mg 2+ Phosphohydrolase, phosphotransferase Mn 2+ Arginase, phosphotransferase

KLASIFIKASI ENZIM = 6 KELAS Peranan 1. Oksidoreduktase mengkatalisa reaksi oksidasi & reduksi 2. Transferase Memindahkan gugus fungsional dari satu substrat ke substrat yang lain. 3. Hidrolase mengkatalisa reaksi hidrolisis 4. Liase mengambil 2 gugus dari substrat & meninggalkan ikatan rangkap. 5. Isomerase mengubah isomer 6. Ligase mengkatalisa pembentukan ikatan kovalen dengan Hidrolisis ATP sebagai sumber energi.

Peran katalisator : Meningkatkan laju reaksi tanpa terkonsumsi dalam reaksi tersebut. Tidak mengubah keseimbangan konstan atau keseimbangan posisi reaksi reversibel mengubah laju reaksi dimana keseimbangan dicapai. Mempercepat laju dengan menurunkan energi aktifasi (E).

Faktor yang menjadi ciri khas enzim sebagai katalisator: * Efektifitas Jumlah mol substrat + mol enzim yang diubah menjadi produk tiap menit Angka perubahan (turn over number) berkisar antara 103-107/menit * Spesifisitas spesifisitas reaksi : Satu enzim hanya mengkatalisis satu tipe/ jenis reaksi.

Spesifisitas substrat : Satu enzim hanya mengkatalisis reaksi substrat tertentu. Contoh : . Laktat dehidrogenase (LDH): mengkatalisis perubahan laktat menjadi piruvat. . Peptidase : memutuskan ikatan peptida . Pepsin : memutuskan ikatan peptida antara lysin dan arginin . Chymotrypsin : memutuskan ikatan peptida yang mengandung as. Amino yg mempunyai gugus aromatik.

Sifat-sifat lain enzim : Merupakan biokatalisator. Pada akhir reaksi, enzimnya tetap utuh bila keadaanya ideal. Termolabil, mudah rusak/denaturasi pada suhu >60°C Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, karena sebagai biokatalisator reaksinya cepat dan dapat digunakan berulang-ulang. Bekerja di dalam sel (endoenzim) dan diluar sel (ektoenzim, cont: amilase, maltase). Umumnya bereaksi satu arah, namun ada juga yg bereaksi 2 arah. Cont : lipase lemak as.lemak + gliserol

Faktor-faktor yang mempengaruhi katalisis enzim : pH Sebagian besar reaksi enzim mempunyai pH optimum 5-8. Cont lain : Pepsin (pH=2), alkalin fosfatase (pH=11). Perubahan pH mengubah konfigurasi muatan pada protein & substrat sehingga mengubah konformasi/ mendenaturasi protein enzim. 2. Temperatur (37°C) Kecepatan reaksi akan meningkat bila suhu ditingkatkan sampai suhu optimum, bila suhu terus ditingkatkan maka kecepatan reaksi akan menurun.

3. Konsentrasi reaktan Hubungan antara kecepatan reaksi enzimatik dengan konsentrasi enzim/substrat kinetika reaksi enzim # jika kons enzim berubah, sedangkan kons. Substrat tetap, kec. Reaksi sebanding dengan kons. Enzim. # jika kons enzim tetap, sedang kons substrat berubah, kec reaksi pada awal reaksi naik sampai batas tertentu. Kec reaksi V max Vo ½ V max Kons. enzim Kons substrat

Hubungan kecepatan reaksi enzim dengan konsentrasi substrat dinyatakan dengan persamaan : V = V max (S) Km + (S) V = kecepatan reaksi enzim = kec untuk menguraikan kompleks ES E + P Vmax dicapai bila semua molekul enzim telah jenuh dengan S shg semua molekul E membentuk kompleks ES.

k1 k3 E + S ES E + P k2 Dalam keadaan stabil (steady state) laju reaksi pembentukan ES akan seimbang/sama dengan laju disosiasi/perombaknya. k1 (E) (S) = (k2+k3) (ES) k2 + k3 = (E) (S) = Km (konstanta) k1 (ES) Km= menunjukkan keeratan ikatan ES. Km >> , ikatan ES kurang kuat Km <<, ikatan ES kuat

Km untuk beberapa enzim Km (mM) 1. Katalase (H2O2) 25 2. Hexokinase Glukose Fruktose 0,25 1,5 3. Carbonic anhydrase 9,0 4. Aspartat aminotrasferase Aspartat Oksaloasetat 0,9 0,04 5. Glutamat dehydrogenase 0,12

Satuan untuk menyatakan nilai reaksi enzim : Aktifitas (activity) = IU (International Unit) : jumlah E untuk mengubah 1 umol S menjadi P per detik, pada 25°C. Aktifitas spesifik (specific activity) : jumlah umol S menjadi P per detik Konsentrasi protein mg/ml Laju reaksi enzim (turnover number) : Jumlah S menjadi P pada 25°C/mole E/dt

Mekanisme katalitik/cara kerja enzim : * Aktifitas katalitik enzim ditentukan oleh konformasi protein enzim. Molekul enzim berukuran lebih besar daripada substratnya. * Substrat bergabung dengan enzim pada tempat yg spesifik : active site/binding site. * Keeratan hubungan enzim-substrat (spesifisitas enzim) ditentukan kecocokan konformasi binding site dan substrat. * Setelah menempati binding site, enzim & substrat dapat berinteraksi secara spesifik melalui ikatan non kovalen (ikatan H, ikatan ionik dan ikatan Van der Walls)

Cara Kerja Enzim : 1. lock and key 2. induced-fit

Non kompetitif inhibitor Penghambatan enzim Kompetitif inhibitor Reversibel inhibitor Inhibitor enzim Non kompetitif inhibitor Ireversibel inhibitor

Inhibitor reversibel. Inhibitor berikatan dengan enzim melalui ikatan non kovalen sehingga ikatan tidak stabil. Bila inhibitor dihilangkan maka aktivitas enzim akan pulih kembali

Kompetitif inhibitor = E + I E I - Kesamaan struktur dengan substrat - Menempati binding site enzim shg menghalangi substrat - membentuk kompleks EI yang identik ES - dapat dicegah dengan meninggikan konsentrasi substrat Suksinat dehidrogenase Suksinat Fumarat Malonat Oxaloasetat Pyrophospat

Non kompetitif inhibitor Inhibitor bergabung dengan enzim tidak pada active site, menyebabkan enzim mengalami deformasi sehingga kec. enzim menurun. Inhibitor membentuk kompleks EI atau ESI yang inaktif E + I EI ES + I ESI

Inhibitor ireversibel Penghambatan bersifat permanen Biasanya bereaksi dengan gugus fungsional dari enzim sehingga menurunkan bahkan meniadakan aktivitas enzim Bisa juga disebabkan perubahan konformasi karena reaksi inhibitor dengan gugus fungsional yang jauh dari situs aktif. Cont: Iodoacetat bereaksi dengan gugus sulfidril pada enzim.

Isozim : Enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama (dalam satu organisme) tetapi mempunyai struktur molekul berbeda (lebih dari satu bentuk). Cont: LDH (laktat dehidrogenase) disusun oleh 2 polipeptida membentuk komposisi terdiri dari 5 kombinasi berbeda. LDH1 = H4 LDH2 = MH4 LDH3 = M2H3 LDH4 = M3H LDH5 = M4 LDH M4 = LDH otot, mereduksi piruvat lebih lambat, mempunyai Km >>, lebih aerobik. LDH H4 = LDH jantung, mereduksi piruvat lebih cepat, mempunyai Km <<, lebih anaerobik.

Defisiensi enzim Phenylalanine hydroxylase : Phenylketonuria phenylalanin hydroxylase Phenilalanine Tyrosine - phenylalanine terakumulasi dalam tubuh - konsentrasi phenyalanin dlm urin meningkat phenylketouria

Penyakit akibat defisiensi enzim Lesh Nyhan Syndrome Hypoxantine guanin phosporibosyltransferase Tay Sachs Disease Hexosaminidase (Hex A) Tyrosinemia Tyrosin Galactosemia Galactose Fructosemia Fuktose PKU phenylalanin hydroxylase G6PD Glukose 6 phosphat dehydrogenase

PUSTAKA : 1. Lehninger LA : Biochemestry. The molecular basis of cell structure and function (2) the John Hopkins University, New York, 1079. Marks DB, Smith C. Biokimia Kedokteran Dasar, Sebuah pendekatan Klinis. Penerbit Buku Kedokteran. EGC. 1996. Thompson and Thompson. Genetics in Medicine. WB Saunders Company.(6). 2001. Nora and Fraser. Medical Genetics. Lea and Febiger A waverly Company. (4). 1994.

SELAMAT BELAJAR