Enzim yang larut dalam sitoplasma

UNIVERSITAS MERCU
BUANA YOGYAKARTA
Teknologi Fermentasi dan
Enzim
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.
4. Penghambatan campuran
Ada 2 proses pengikatan inhibitor pada
enzim :
1. Inhibitor berikatan dengan enzim
2. Inhibitor berikatan dengan enzim-substrat
Dapat bersifat kompetitif, unkompetitif atau
non-kompetitif.
5. Pengahambatan substrat.
Konsentrasi substrat yang tinggi dapat
menghambat pembentukan produk
6. Penghambatan alosterik
Memegang peranan penting dalam
regulasi metabolik, ex: jalur biosintesa
A
B
C
D
E
Pembentukkan produk yang tidak perlu
yaitu kelebihan produk E dapat dicegah
dan penyediaan A dapat dijaga dengan
penghambatan umpan balik
 Produk E bertindak sebagai inhibitor
alosterik pada enzim dibagian awal jalur,
misal : enzim produk produk E menghambat
reaksi perubahan A menjadi B.
 Inhibitor alosterik adalah inhibitor yang
berikatan dengan enzim pada sisi yang jauh
dari sisi pengikatan substrat.
 Penghambatan
alosterik,
inhibitor
mempengaruhi perubahan konformasi yang
mungkin dapat merubah karakteristik
pengikatan enzim untuk substrat atau
karakteristik reaksi berikutnya.
EKSTRAKSI / ISOLASI dan
PURIFIKASI ENZIM
 Mengeluarkan enzim dari sumbernya
 Perlu dilakukan : memberi manfaat besar
dibidang industry, pangan maupun
kesehatan.
 Ilmiah, namun mengandung unsur seni
 Dasar-dasar pemisahan protein : sifat-sifat
protein, meliputi : ukuran atau BM, bentuk,
muatan, hirofobisitas, kelarutan, fungsi.
 Cara isolasi tergantung : sumber enzim
Karakteristik hasil yang diinginkan
 Karakteristik hasil tergantung : kondisi proses
isolasi (pH, suhu, kuat ionik)
 Kualitas enzim yang dihasilkan ditentukan
oleh : aktivitas, stabilitas, tingkat kemurnian,
spesifikasi.
 Kemampuan mengisolasi ditunjukkan dengan
: yield (recovery), fold
Yang perlu diketahui atau dilakukan :
 Letak enzim pada sumber enzim
 Tentukan tahap-tahap pemurnian yang akan
dilakukan
------------ ditentukan oleh tujuan pemurnian :
Kemurnian enzim yang diinginkan
Jumlah enzim yang diperoleh
Aktivitas enzim
Yield
Pertimbangan ekonomi
Enzim yang larut dalam sitoplasma (berada
dalam cairan sel )
Sangat mudah diekstrak
Di
dalam
jaringan
tanaman,
mikroorganisme
Dari tanaman : tergantung tipe sumber
enzim
Dari tepung biji-bijian :
Campur dengan media cair (aseton), diaduk
 Dari bag tanaman yang bersifat lunak :
Memotong kecil-kecil, dipers, disaring dengan kain saring
 Dari daun dan biji-bijian :
Digiling, dihomogenisasi atau diblender
 Dari mikroorganisme : dengan pengeringan atau
mekanik
 Pengeringan : suhu ruangan, 300C beberapa hari
dinding sel permeable bias dengan kering beku. (
lyophilization/freeze-drying)
Enzim
yang
membran
terikat
dengan
Dipisahkan dari membrane dengan
detergen yang memiliki rantai
lipophilic, yang akan berikatan
dengn enzim pada permukaan
hidrofobiknya.
Detergen : sodium deoxycholate
Triton
(polyethyleneglycol)
ionic)(umum: triton x-100)
(non
 Mekanisme detergen
1. Melepas ikatan membrane
2. Menggantikan kedudukan membrane
dengan gugus alifatik atau aromatic
dari bagian lipophilic detergen
 Ekstraksi Enzim dari tanaman :
dengan buffer untuk
mempertahankan pH sekitar 7,5 dan
kuat ionic 0,1-0,5 M
 --------- Fungsi : melindungi enzim terhadap
penurunan pH akibat pecahnya sel yang
memberikan kondisi asam
 Kuat ionic untuk stabilitas enzim
 Macam-macam buffer , ex: buffer tris, glisin,
fosfat, (fosfat mampu menstabilkan kebanyakan
enzim )
 Setelah
enzim
di
ekstrak,
homogenate
disentrifuge
(
mengedap
:
polisakarida,
mengapung: Lemak, supernatant jernih: Enzim)
 Tahap selanjutnya : memisahkan enzim dari mono- dan
oligo-sakarida, nukleotida, asam-asam amino bebas,
sisa-sisa protein protein non enzim --------- dengan
mengatur pH hingga TIE enzim Dengan garam
ammonium sulfat (mudah larut dalam air ) (presipitasi)
 ------- Dasar pemikiran : globulin tidak larut dalam larut
garam encer
 Kelarutan globulin turun apabila konsentrasi garam
turun, dan sebaliknya.
 Salting in : terjadinya kenaikan kelarutan protein akibat
naiknya konsentrasi garam (pada konsentrasi rendah )
 Dialisa : untuk menghilangkan sisa garam
melepas partikel larut dengan BM rendah
yang tidak dikehendaki, dengan masuknya
buffer ke dalam dialisat.
 Tahap selanjutnya : kromatografi atau
elektroforesa.
---------- .untuk purifikasi
.mengetahui tingkat kemurnian enzim
.mengetahui BM enzim
PEMANFAATAN ENZIM DALAM
INDUSTRY PANGAN
Amilase – roti tawar
Enzim alami kurang terdapat dalam terigu dan
tpung lain , untu memperbaiki sifat fungsional
adonan roti
Digunakan : amylase dari gandum dan barley
Gabungan amylase dan protease dari kapang
Enzim dari bakteri
Tepung terigu : gula hanya 0,5% ( tidak cukup
untuk fermentasi sukrosa yagn kuat,
yang
menghasilkan adonan yang baik dan vol roti yang
besa
• -------- penambahan gula akan difermentasi
terlalu cepat, sehingga nilai gizi dan gas
hilang
• -------- α amylase : menjaga konstantanya
pembentukan maltose ( senyawa yang akan
di gunakan oleh ragi untuk membentuk gas
karbondioksida dan etanol (dr Asp oryzae )
• --------β amylase (dalam terigu ): membantu
pemecahan padai jadi maltosa
 Enzim proeolitik : untuk mempersingkat waktu
pengadukan (pengulenan ) adonan (manual 1 jam,
mesin 10-15menit, dengan enzim Prot < 10 menit)
 --------- modifikasi tepung terigu (hard wheat ) (port
12,5%, k.a 12% ), ditambahkan air 60 liter, enz prot 2
tablet Fermex MT, diaduk 1 jam suhu 110 0F perlahan,
bubur kmdn di homogenisasi, dikeringkan dengan
spray dryer .
 Enzim proteolitik akan berhasil bila dicampuri enzim
amylase dan memberikan pewarnaan baik
 Enzim proteolitik : papain, fisin, bromelin
 Fermex MT, Rhozyme A-4 : camp enzim proteolitik dan
amylase (dipasaran)