Biologi Oksidasi
advertisement
KOENZIM DAN KOFAKTOR Dra.Yustini Alioes,MSi,Apt Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran Universitas Andalas Padang • Enzim adalah protein yg berfungsi sebagai katalisator (mempercepat reaksi kimia). • Dapat mengalami modifikasi selama reaksi, tetapi kembali ke bentuk asal pd akhir reaksi. • Enzim juga mengatur kecepatan reaksi dlm jalur metabolisme. 2 • Mempunyai aktifitas enzimatik bila berbentuk holoenzim. • Holoenzim = apoenzim + koenzim - apoenzim; protein enzim -koenzim;gugus prostetik/kofaktor 3 Reaksi E = Enzim., S = Substrat., P = Produk 4 Enzim Sebagai Katalisator • Substrat berikatan dgn tempat pengikatan substrat spesifik yg ada pada enzim melalui interaksi dengan residu asam amino enzim. • Daya katalitik enzim berada dalam interval 106 sampai 1014 lebih cepat dibanding reaksi tanpa katalisis. 5 • Suatu enzim hanya bereaksi dgn 1 substrat. • Enzim memerlukan molekul sekunder untuk dapat aktif yg disebut koenzim (non-protein). • Koenzim bertindak sebagai substrate shuttles yg memindahkan berbagai substrat. 6 KOENZIM • • • • Senyawa organik Tahan panas, Mudah terdisosiasi Dpt dipisahkan dari enzimnya dg cara dialisis • Mentranspor ggs kimia/elektron dari 1 enzim ke enzim lainnya • Contoh : NAD,NADP,FAD,FMN,dll 7 • Dpt memperbesar kemampuan katalitik sebuah enzim besar dari kemampuannya sendiri • Jenis reaksi yg sering memerlukan koenzim; - oksidasi reduksi - reaksi pemindahan ggs - isomerasi 8 Perbedaan ENZIM dan KOENZIM Enzim : - Mrpkan biokatalisator - Bersifat termolabil - Spesifik dlm melaksanakan fungsinya - Dpt dirusak oleh logam berat 9 - Aktifitas enzim diukur dg kecepatan reaksi enzimatik - Letak enzim tertentu didalam sel - Hanya mengkatalis 1 macam reaksi 10 • Suatu enzim hanya bereaksi dgn 1 substrat. • Enzim memerlukan molekul sekunder untuk dapat aktif yg disebut koenzim (nonprotein). • Koenzim bertindak sebagai substrate shuttles yg memindahkan berbagai substrat. 11 KOENZIM : - Senyawa organik yg diperlukan utk aktifitas suatu enzim ttt - Bersifat termostabil - Berat molekul rendah - Banyak terdapat pd vit,B Komplek - Bisa dianggap sbg substrat kedua 12 Klassifikasi menurut gugus pemindahannya; A.Ggs pemindahannya yg bukan hidrogen; 1. gula pospat 2. KoA-SH 3. Tiamin piropospat 4. Seny.Folat 5. Biotin 6. Asam lipoat 13 7.Piridosal fosfat 8.Kobamida B.Untuk pemindahan hidrogen; 1, NAD.NADP 2.FMN,FAD 3. Asam lipoat 4. Koenzim 14 • Koenzim biasanya berikatan secara kovalen dengan enzim sehingga sering disebut gugus prostetik. • Gugus prostetik antara lain ialah; - metalloenzim (Co,Cu, Mg, Mn, Se, &Zn) - vitamin B-komplek, seperti; * B-2 pada FMN (Flavin Mononukleotida)& FAD (Flavin Dinukleotida) 15 KOFAKTOR • Kofaktor berfungsi sama dengan gugus prostetik, tetapi berikatan secara reversible • Dpt brp zat anorganikion logam • Dpt brp zat organik .flavin dan heme • Metal- activated enzymes adalah istilah untuk kofaktor ion logam. 16 • Contoh enzim yg mengandung kofaktor; - karbonat anhidrase dg kofaktor Zn terikat sbg bgn dari tapak aktifnya katalitik Pembagian Kofaktor; a.Aktivator ion anorganik yg biasanya berikatan lemah dg suatu enzim Contoh; Cu,Fe,Mn,Zn.Ca,K dan Co 17 B. Ggs Prostetik ikatan kovalen dpt brp seny,organik ttt,vit,atau ion logam Contoh: - FAD Vit,B2/Riboflavinmenerima atom hidrogen - Ion Logam: Sitokromsbg pembawa elektron pd Fe 18 • Fungsi : Membantu proses katalisis oleh enzim maupun penyusunan struktural yg penting utk memantapkan ikatan antara substrat pd enzim atau menstransfer elektron yg timbul selama katalisa 19 Tempat Aktif (active site) • Komplek enzim-substrat berada dalam suatu daerah pada enzim yg disebut tempat aktif. • Terletak di pecahan, celah, atau rongga pada enzim. • Tempat ini juga mengandung koenzim. • Enzim-substrat yg telah diaktifkan membentuk komplek stadium transisi. • Komplek stadium transisi akan terurai menjadi produk. • Enzim bebas kemudian mengikat substrat lain. 20 • Oksidasi = pengurangan elektron / ion H+ • Reduksi = penambahan elektron / ion H+ • Contoh oksidasi: e Fe2+ Fe3+ • Tujuan BO: untuk menghasilkan energi 21 Enzim Oksidoreduktase • • Adalah sekelompok enzim yang terlibat dalam reaksi reduksi-oksidasi Terdiri dari : 1. Oksidase 2. Dehidrogenase 3. Hidroperoksidase 4. Oksigenase 22 1. Oksidase • Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dgn menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. • Enzim-enzim tsb membentuk; - air (H2O) - hidrogenperoksida (H2O2) 23 Enzim Oksidase AH2 ½ O2 AH2 O2 Oksidase A (1) Air H 2O A H2O 2 (2) Hidrogenperoksida 24 Enzim Oksidase 1. Sitokrom oksidase 2. Oksidase dgn flavoprotein; - Asam L-amino oksidase - Xantin oksidase - Glukosa oksidase 25 Sitokrom Oksidase • • Adalah hemoprotein dengan prostetik heme. Enzim ini dapat dirusak oleh: - karbonmonoksida - sianida - hidrogen sulfida gugus 26 Flavoprotein • Kelompok enzim ini memiliki gugus prostetik flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin dinukleotida (FAD). • Gugus prostetik tsb dibentuk dari riboflavin. 27 2. Dehidrogenase Memiliki 2 fungsi utama: 1. - Memindahkan H dlm reaksi redoks. - Sering memakai koenzim NAD+/NADP+ yg membutuhkan niasin. 2. - Sebagai komponen rantai respirasi. 28 Rangkaian Reaksi Dehidrogenase AH2 Pembawa BH2 (red) (oks) (red) A Pembawa-H2 (oks) A dehidrogenase (red) B (oks) B dehidrogenase 29 3. Hidroperoksidase • • • Kelompok enzim ini melindungi tubuh terhadap peroksida, Karena akumulasi peroksida dapat mencetuskan radikal bebas yg merusak membran sel. Terdiri dari 2 macam enzim: 1. Peroksidase 2. Katalase 30 Peroksidase • Banyak terdapat dalam susu, leukosit, platelet, dan jaringan lain yg terlibat dalam metabolisme eikosanoid. • Hidrogen peroksida direduksi dengan mengorbankan substansi seperti; askorbat, kuinon, & sitokrom C. 31 Peroksidase H2O2 + AH2 2H2O + A 32 Peroksidase Glutation peroksidase dgn gugus prostetik selenium bekerjasama dengan glutation tereduksi melindungi membran lipid & hemoglobin terhadap oksidasi oleh senyawa peroksida. 33 Katalase • • • Enzim ini banyak terdapat dalam; darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal, dan hepar. Berfungsi menghancurkan H2O2 yang terbentuk oleh kerja oksidase. Katalase & oksidase ini terdapat di dalam peroksisom. 34 Katalase & Oksidase A’H2 AH2 O2 A’ A H2O2 Katalase 2H2O Oksidase H2O2 O2 35 4. Oksigenase • • Enzim dalam kelompok ini mengkatalisis pemindahan & inkorporasi (penyatuan) oksigen ke dalam molekul substrat. Terdiri dari: - Dioksigenase - Monooksigenase 36 Dioksigenase • • Penyatuan molekul O2 ke substrat. Terdiri dari: 1. Enzim yg mengandung Fe, seperti; - homogentisat dioksigenase 2. Enzim yg menggunakan heme, seperti; L-triptofan dioksigenase (triptofan pirolase) dalam hepar 37 Monooksigenase • Penyatuan hanya satu atom molekul O ke dalam substrat. • Atom O lainnya direduksi menjadi air. 38 Monooksigenase Sitokrom P450 • • • Enzim ini terdapat dalam mikrosom sel hepar. Membutuhkan NADH & NADPH untuk dioksidasi dalam reaksi yang disebut siklus hidroksilase. Penting untuk hidroksilasi obat-obatan 39 Adenosin Trifosfat (ATP) • • • • Adalah nukleotida trifosfat yg mengandung adenin, ribosa, & 3 gugus fosfat. Agar dapat bekerja, ATP membentuk komplek Mg2+. ATP mengandung 2 gugus fosfatberenergi tinggi & sebuah fosfat berenergirendah (ikatan ester biasa). Gugus fosfat berenergi-tinggi dilambangkan sebagai P 40 Adenosin Trifosfat (ATP) NH2 N N N Mg2+ O-O P O N O- O P O OO P O CH O O OH OH 41 Metabolisme • Reaksi katabolisme (eksergonik) ialah; Pemecahan atau oksidasi molekul bahan bakar. • Reaksi anabolisme (endergonik) ialah; Reaksi sintesis berbagai substansi. • Jadi, Metabolisme ialah; Kombinasi proses katabolik dan anabolik. 42 Metabolisme Suatu proses endergonik tidak dapat berjalan sendiri, tetapi harus menjadi komponen suatu sistem eksergonik-endergonik yg berpasangan, sehingga keseluruhan perubahan (netto) bersifat eksergonik. bersih 43 Siklus ATP/ADP • • • Berperan untuk menghubungkan prosesproses yg menghasilkan P-berenergi-tinggi dgn proses yg menggunakan P-berenergitinggi. ATP dikonsumsi & dibentuk kembali secara kontinu. Depot ATP/ADP sangat kecil, sehingga hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dlm waktu beberapa detik saja. 44 Siklus ATP/ADP ATP CO2 Pernapasan: pembentukan energi dari; - karbohidrat - lemak - protein Penggunaan energi: - biosintesis makromolekul - kontraksi otot - transpor ion aktif - termogenesis O2 ADP + Pi 45 Sumber Utama P-berenergi-tinggi 1. Fosforilasi oksidasi; -Sumber P terbesar dlm organisme aerobik. -Energi bebasnya berasal dari oksidasi rantai respirasi. 2. Glikolisis; -Pembentukan dua P dari hasil katalisis fosfogliserat kinase & piruvat kinase. 3. Daur Krebs; -Satu P-berenergi-tinggi dibentuk pada tahap suksinil tiokinase. 46 Produk ATP pada Fosforilasi Oksidatif • • • Diperkirakan satu ATP disintesis setiap dua proton melewati tonjolan . Hasilnya ialah; - 3 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. NADH - 2 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. FADH2 Laju fosforilasi oksidatif dikendalikan oleh; NADH, oksigen, ADP 47 ATP Sintase 48 Kepustakaan • Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. Basic medical biochemistry: a clinical approach. 1996. Dalam: B.U. Pendit, penerjemah. Biokimia Kedokteran Dasar: Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000 • R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell Harper’s Biochemistry. 27th ed. McGraw-Hill Companies, New York. 2006. 49