Sistiana Windyariani, Pend Bio UMMI ENZIM Sistiana Windyariani, Pend Bio UMMI

Pendahuluan Enzim adalah protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia. Enzim biasanya terdapat dalam sel dengan konsentrasi yang sangat rendah, dimana mereka dapat meningkatkan laju reaksi tanpa mengubah posisi kesetimbangan; artinya baik laju reaksi maupun laju reaksi kebalikannya ditingkatkan dengan kelipatan yang sama. Kelipatan ini biasanya di sekitar 103 sampai 1012

Enzim Apakah yang dimaksud situs aktif dan bagaimana hubungannya dengan struktur enzim?

Degradation reactions animation

Degradation reactions Starch Maltose

Fatty Acids and Glycerol Degradation reaction Substrate Enzyme Product Hydrogen peroxide Catalase Oxygen and water Starch Amylase Maltose Maltase Glucose Protein Pepsin Peptides Protease Amino acids Fats Lipase Fatty Acids and Glycerol

Synthesis Reaction es Active site

Synthesis reaction Glucose-1-phosphate Starch

Synthesis reactions phosphorylase Glucose-1-phosphate Starch (Substrate) (enzyme) (product)

Karakteristik Enzim Enzim mempercepat reaksi kimia tetapi tidak mempengaruhi keseimbangan akhir. Enzim hanya diperlukan dalam jumlah kecil untuk mengubah sejumlah besar molekul. Enzim hanya akan berfungsi pada kondisi pH, temperatur, konsentrasi substrat, kofaktor tertentu. Enzim bersifat spesifik (khusus) artinya enzim hanya mengkatalisis reaksi dalam skala kecil atau dalam beberapa kasus hanya mengkatalis satu reaksi.

Istilah Untuk aktivitasnya enzim sering memerlukan adanya gugus non protein yaitu ko-faktor. Istilah gugus prostetik digunakan untuk ko-faktor yang terikat kuat oleh ikatan kovalen terhadap protein enzim, sedangkan koenzim untuk senyawa yang ikatannya kurang kuat terhadap enzim. Bagian protein dari enzim dinamakan apoenzim, sedangkan enzim yang lengkap dinamakan holoenzim.

Klasifikasi Enzim Klasifikasi enzim terutama didasarkan atas jenis reaksi yang dikatalis. Klasifikasi berikut menurut versi yang diusulkan oleh Komisi Enzim dari Uni Biokimia International (Commision on Enzymes of the International Union of Biochemistry) tahun 1961. Setiap enzim terdiri atas kode yang terdiri atas empat angka. Pertama menunjukkan kelas utama dari enzim yaitu ada 6 kelompok utama:

Golongan Enzim Utama Oksidoreduktasa, mengkatalisis reaksi reduksi oksidasi. Donor hidrogen atau donor elektron adalah salah satu substratnya. Transferasa, mengkatalisis reaksi transfer (pemindahan) gugus. Dengan bentuk umum A - X + B, A + B -X Hidrolasa, mengkatalisis reaksi hidrolisis. Pada C-C, C-N, C-O, dan ikatan lainnya. Lyasa, pemutusan (bukan hidrolitik) Pada C-C, C-N, C-O, dan ikatan lainnya, menyisakan ikatan rangkap dua; atau, penambahan gugus pada ikatan rangkap dua. Isomerasa, perubahan, susunan geometris (spasial) pada suatu molekul. Lygasa atau sintetasa, mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul.

Penamaan Enzim Setiap enzim memiliki satu nama sistematik yang menunjukkan kelompok dan sub kelompok. Contoh laktat: NAD oksidoreduktase, mempunyai nomor sistematik 1. 1. 1. 27. Angka pertama menunjukkan bahwa enzim itu termasuk kelompok satu yaitu oksidoreduktase. Angka kedua menunjukkan sub kelompok yaitu gugus kimia yang diubah –CHOH. Angka ketiga menunjukkan sub-sub kelompoknya yang menunjukkan bahwa NAD atau NADP sebagai hidrogen akseptor.

Lanjutan Penamaan Enzim Angka keempat menunjukkan enzim. Selain nama sistematik, juga dikenal nama trivial yang lebih pendek dan lebih mudah dibanding nama sistematik, contoh enzim di atas lebih umum dikenal sebagai laktat dehidrogenase.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim Four Variables

Enzyme activity Enzyme Concentration Substrate Concentration pH Four Variables pH Temperature

1. Pengaruh konsentrasi enzim Bila jumlah enzim dalam satu reaksi menjadi dua kali lipat maka jumlah substrat yang diubah menjadi produk (hasil) adalah dua kali lipat juga.

V= kecepatan (jumlah substrat yang diubah persatuan waktu) E= Konsentrasi Enzim

2. Pengaruh konsentrasi substrat Kecepatan sebanding dengan konsentrasi substrat. Jumlah substrat 2 kali lipat maka kecepatannya 2 kali lipat sampai waktu tertentu dengan catatan konsentrasi enzim tetap konstan.

Active sites full- maximum turnover V sebanding S. Penggandaan S maka v dua kali lebih cepat. Kecepatan tidak dipengaruhi S. Penggandaan S tidak mempengaruhi V

Kompleks enzim substrat Aktivitas enzim tidak meningkat lagi pada konsentrasi substrat tertentu, Brown (1902) menduga bahwa enzim di dalam mengikat molekul substrat mempunyai kemampuan terbatas yaitu menjadi jenuh. Michaelis menten mengusulkan suatu persamaan yang didasarkan kepada asumsi sehingga memungkinkan diadakannya pengujian hipotesis. Salah satu asumsinya yaitu: E + S ↔ ES → E + P enzim + substrat ↔ Enzim substrat → Enzim + Produk

Namun tidak semua reaksi enzim dapat dirumuskan seperti di atas Namun tidak semua reaksi enzim dapat dirumuskan seperti di atas. Pada beberapa peristiwa sering terdapat lebih dari satu kompleks ES (Enzim Substrat). Skema yang paling umum dituliskan sebagai berikut: E + S ↔ ES ↔ ES ‘↔ EP ↔ E + P Dimana ES adalah bahan antara yang tidak stabil, ES’ merupakan kompleks substrat yang diaktivasi dan EP merupakan kompleks Enzim Produk (hasil).

3. Pengaruh pH pH ekstrim dapat mengakibatkan enzim mengalami denaturasi. Perubahan pH yang tidak ekstrim mempengaruhi enzim secara temporer. Setiap enzim mempunyai pH tertentu dimana enzim memiliki aktivitas maksimum pH tersebut disebut pH’ optimum untuk enzim tersebut

pH Rate of Reaction 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Effect charged residues at active pH Narrow pH optima Disrupt Ionic bonds - Structure Rate of Reaction Effect charged residues at active site 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Temperature Rate of Reaction 10 20 30 40 50 60

4. Temperature 5- 40oC Increase in Activity 40oC - denatures Rate of Reaction 10 20 30 40 50 60 <5oC - inactive

Effect of heat on enzyme activty If you heat the protein above its optimal temperature bonds break meaning the protein loses it secondary and tertiary structure

Effect of heat on enzyme activty Denaturing the protein

Effect of heat on enzyme activty Denaturing the protein ACTIVE SITE CHANGES SHAPE SO SUBSTRATE NO LONGER FITS Even if temperature lowered – enzyme can’t regain its correct shape

Energi Aktivasi Mengapa reaksi kimia yang mungkin terjadi secara termodinamis kadang-kadang tidak terjadi tanpa bantuan enzim?

Energi Aktivasi Bagaimana kecepatan reaksi dalam sel dapat ditingkatkan tanpa peningkatan suhu dan konsentrasi reaktan?

Lock and Key

Perbandingan model Induce fit, kunci dan anak kunci Perbandingan model “induced fit” dan “kunci dan anak kunci” pada pengikatan substrat oleh enzim?

Inhibitors Inhibitor adalah bahan kimia yang mengurangi rata-rata reaksi enzim Spesifik dan bekerja pada konsentrasi rendah Memblok kerja enzim tp biasanya tidak merusak enzim Banyak obat dan racun merupakan inhibitor

The effect of enzyme inhibition Irreversible inhibitors: bergabung dengan kelompok asam amino di aktive site, tdk dapat balik Examples: nerve gases and pesticides, containing organophosphorus, combine with serine residues in the enzyme acetylcholine esterase

The effect of enzyme inhibition Reversible inhibitors: dapat balik dengan cara dialisis There are two categories: Competitive Non Competitive

Apakah yang membedakan penghambatan kompetitif dengan penghambatan bukan kompetitif?