enzim - Universitas Mercu Buana Yogyakarta
advertisement
UNIVERSITAS MERCU BUANA YOGYAKARTA Teknologi Fermentasi dan Enzim BAB XI TEKNOLOGI ENZIM ENZIM ??? Katalisator protein untuk reaksi kimia dalam proses biologi. Menaikan kecepatan reaksi tanpa ikut bereaksi. Enzim mengalami perubahan fisik selama reaksi tetapi kembali kedudukan asalnya setelag setelah reaksireaksi selesai. Sebagian besar reaksi kimia sel-sel hidup akan terjadi dengan sangat lambat jika tidak dikatalis oleh enzim. Berbeda dengan katalisator non protei (H+. OH-, ion Logam) setiap enzim mengkatalis sedikit reaksi, biasanya hanya satu (enzim merupakan katalisator untuk reaksi spesifik) Reaksi katalisa enzim memerlukan reaktan disebut substrat yan g sangat spesifik untuk setiap enzim, hasil reaksi disebut produk. Semua enzim adalah protein. Tanpa adanya komponen non protein (cofactor), enzim kehilangan aktivitasnya, dan disebut apoenzim. Enzim yang aktif (dengan adanya cofacktor) disebut holoenzim Cofactor dimungkinkan berupa molekull organic, disebut coenzim atau berupa ion logam (metal logam) Apabila cofactor terikat kuat dan sulit dipisahkan, hanya dapat dipisahkan dengan merusak enzim disebut gugus prostetis ( Prosthetic group) Enzim diklarifikasi menjadi 6 (menurut Enzyme Commission’s system of classification ) : Nama enzim mempunyai 2 bagian : 1. Memberi nama substrata tau substrat-substrat. 2. Berakhiran –ase , menunjukkan jenis reaksi yang dikatalis. Masing-masing enzim mempunyai nomor kode sistematik (E.C) 1. Oxidore ductase (reaksi oksidasi reduksi ) 2. Transferase ( reaaksi transfer atom atau gugus antara 2 molekul ) 3. Hydrolase ( reaksi hidrolisa) 4. Lyase(melepas gugus dari substrat tanpa proses hidrolisis) 5. Isomerase( reaksi isomerase) 6. Ligase(penggabungan 2 molekul No 1 Enzim Alcohol dehydrogenase Sumber Mikrobia Saccharomyces cereviceae Penggunaan Pengujian alkohol 2 a-Amilase Aspergylus oryzae, bacillus subtilis Digunakan luas dalam industry makanan dan tenunan pabrik. 3 Amiloglukosidase Aspergilus niger, A.oryzae 4 Asparaginse A.niger, Baccilus coagulans, penicillium camemberti Produksi glukosa dari sirup jagung Pengobatan penyakit leukemia getah bening akut 5 Katalase A.niger, P.vitale, micrococcus Lysodeiktikus Pemisahan hydrogen yang digunakan dalam banyak proses 6 Selulase Trichoderma viride Pembuatan sayur-sayuran yang didehidrasi 7 Glukosa isomerase B.coagulans, Streptomyces phaechromogens Produksi fruktosa dari sirup buah-buahan dan produk lain 8 Invertase Saccharomyces cerevisae, S. carlsbergensis Pembuatan coklat lunak N o 1 Enzim Sumber mikrobia Penggunaan Lipase Memperbaiki wangi dalam es krim, keju, coklat 2 Pectinase A.niger, geotrichum candidum, Rizopus arrhizus A.niger, A.oryzae 3 4 5 7 Penisilinasilase Penisilinase Protease (bacteri) Protease (kapang) Piruvat kinase 8 9 Pululanase Rennin 6 A.oryzae Klarifikasi sari buah-buahan, fermentasi buah kopi Produksi penisilins semi sintetis Pengobatan alergi penisilin Pengobatan biologis, pengempuk daging Pelunak adonan roti Saccharomyces cerevisae Aerobacter aerogenes Mucor sp Menghasilkan ATP untuk sintetis protein Pembasmi rumput Produksi keju Escherichia coli, Bacillus subtilis B.subtilis SPESIFITAS ENZIM Spesifitas enzim merupakan karakteristik enzim Beberapa enzim menunjukan spesifik secara berkelompok (group specifity) Ex: alcohol dehydrogenase (mengkalisa oksidasi berbagai jenis alcohol ) Heksokinase ( berperan pada transfer jfosfat dari ATP ke beberapa jenis gula hekosa yang berbeda). Ada juga yang menunjukkan spesifitas secara khusus hanya bekerja untuk satu substrat secara khusus ( absolute specificity ) Ex: glukokinase (mengakatalis transfer fosfat dari ATP ke glukosa) Enzim mengkatalisa reaksi pada substrat secara spesifik (substrate –spesific) dan menghasilkan produck-spesific Enzim juga menunjukkan stereichemical specificity JUMLAH DAN SATUAN ENZIM Keaktifan enzim tidak bias ditentukan hanya berdasar komposisi kimia saja, karena enzim aktif maupun non aktif komposisi kimianya sama. Keaktifan enzim dapat ditentukan secara kualitatif dengan reaksi kimia yaitu dengan substrat yang dapat diaktalisis oleh enzim tersebut dan secara kuantitatif dengan mengukur laju reaksi. Satuan enzim berhubungan dengan laju reaksi yang terkatalis Untuk membaca harga satuan enzim perlu diketahui kondisi reaksi yang digunakan pada saat itu Penilaian jumlah satuan enzim dapat berbeda terutama kalau produk yang dihasilkan berbeda Analisis jumlah enzim amylase untuk memproduksi sirup jagung dapat dinyatakan dalam bentuk jumlah gula pereduksi yang terbentuk, sedangkan jumlah amylase yang digunakan untuk menghidrolisis pati dinyatakan dalam bentuk viskositas patinya. -----------------akibatnya penentuan satuan enzim tidak seragam ----------------- perlu distandarkan Satuan enzim (Enzyme Commission of the international Union of Biochemistry) : Satu satuan (unit) dari suatu enzim tersebut adalah jumlah enzim tersebut yang mampu mengkatalisa perubahan 1 µmol substrat permenit pada kondisi tertentu. (untuk substrat polimer ex: protein, pectin : 1 µmol substrat diganti dengan 1 µekivalen gugus penting senyawa tersebut). AKTIFITAS SPESIFIK Hanya digunakan untuk preparat enzim yang murni tapi kadang untuk tidak murni Aktivitas enzim adalah jumlah satuan enzim per milligram protein enzim Apabila aktivitas spesifik enzim murni diketahui maka derajat kemurnian enzim pada suatu preparat enzim dapat ditentukan ex : Aktivitas spesifik preparat α amylase murni 5000 amilase unit per milligram Preparat α amylase yang dibeli mempunyai aktivitas spesifik 5 satuan per milligram Kemurnian enzim α amylase yang di beli 5/5000 x 100% = 0,10% PENGHAMBATAN AKTIVITAS ENZIM PENGHAMBAT/INHIBITOR Senyawa yang dapat memurnikan laju reaksi enzimatis Inhibitor reversible berikatan dengan enzim secara reversible dan dapat dihilangkan dengan dialysis untuk mengembalikan aktivitas enzim Inhibitor irreversible berikatan dengan enzim secara irreversible dan tidak dapat dihilangkan dari enzim dengan dialysis PENGHAMBATAN REVERSIBLE 1. 2. 3. 4. 5. 6. Penghambatan kompetitif Penghambatan unkompetitif Penghambatan non-kompetitif Penghambatan campuran Penghambatan substrat Penghambatan alosterik 1. Penghambatan Kompetitif Inhibitor Kompetitif merupakan suatu senyawa yang berikatan dengan enzim bebas, sehingga menghambat pengikat substrat dengan enzim Dapat berupa turunan substrat yang sebenernya atau produknya, senyawa yang mempunyai struktur kimia mirip dengan substratnya Ex: Asam melonat inhibitor kompetitif asam suksinat Enzim suksinat dehydrogenase, dalam reaksi dehydrogenasi asam suksinat menjadi asam fumarat Asam melonat mempunyai 2 gugus karboksil seperti halnya asam suksinat dan dapat mengisi sisi pengikatan suksinat pada enzim. Namum reaksi selanjutnya melibatkan pembentukan ikatan ganda dank arena asam melonat tidak sperti assam suksinat, hanya mempunyai satu atom karbon diantara gugus karboksi maka reaksi selanjutnya tidak dapat berlangsung. Ada beberapa model penghambatan kompetitif Pengaruh dari penghambatan kompetitif tergantung dari : 1. Konsentrasi Inhibitor 2. Konsentrasi Substrat 3. Afinitas relatif substrat dan penghambat pada enzim Pada konsentrasi substrat rendah, Inhibitor dengan mudah bersaing dengan substrat untuk berikatanh pada sisi pengikat enzim dan derajat penghambatnya besar. Pada konsentrasi substrat tinggi efek penghambatnya dapat diabaikan. Jadi pada penghambatan kompetitif, efek penghambatnya dapat dikurangi atau bahkan diabaikan dengan meningkatkan konsentrasi substrat. 2. Penghambatan Unkompetitif Inhibitor unkompetitif adalah senyawa yang hanya berikatan dengan kompleks enzim-substratbdan membentuk kompleks enzim-substrat-inhibitor yang tidak aktif Inhibitor tidak berikatan dengan enzim bebas Pengikatan substrat pada enzim dapat menyebabkan perubahan konformasi pada enzim sebagai terbentuk sisi pengikaan inhibnitor atau inhibitor dapat berikatan langsung substrat yang terikat pada enzim Jadi inhibitor tidak bersaing dengan subtract untuk berikatan pada sisi pengikatan yang sama sehingga pengaruh inhibitor un kompetitif tidak dapat dikurangi dengan menaikkan konsentrasi substrat. 3. Pengahambatan non-kompetitif Inhibitor non-kompetitif adalah senyawa yang dapat berikatan dengan kompleks enzimsubstratatau enzim bebas membentuk kompleks enzim-substrat-inhibbitor atau enzim inhibitor. Substrat dapat berikatan dengan enzim bebas atau enzim yang telah berikatan dengan inhibitor Jadi substrat dan inhibitor berikatan dengan enzim secara acak tidak tergantung satu dengan yang lain Kompleks enzim-substrat-inhibitor yang terbentuk bersifat inaktif.
