Enzim - Repository Unand

Enzim
ETI YERIZEL
BAGIAN BIOKIMIA
FK-UNAND
Pokok Bahasan
•
•
•
•
Definisi umum
Bagian penting dari enzim
Klasifikasi Enzim
Bagaimana enzim bekerja
– Hubungan enzim dng substrat
– Hubungan enzim dng inhibitor
• Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
• Kinetika enzim
Definisi Umum
Dlm system biologi  reaksi kimia
selalu memerlukan katalis. Tanpa
katalis  sangat lama shg
diperlukan  Enzim yg berfungsi
sbg biokatalisator
protein yang berfungsi untuk
mempercepat reaksi dengan jalan
menurunkan tenaga aktivasi dan
tidak mengubah kesetimbangan
reaksi, serta bersifat sangat
spesifik.
• Katalis yg paling efisien
 mampu
mempercepat reaksi
1020 kali lbh cepat
• Enzim bersifat sangat
spesifik, baik jenis reaksi
maupun substratnya ,
Tripsin
Trombin
• Enzim tidak ikut bereaksi dgn substrat atau produknya
• Aktifitas dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhan
organisme itu sendiri
Contoh : enzim yg mengkatalisis reaksi pertama pada
suatu siklus biosintesis biasanya di hambat oleh
produk akhirnya(feedback inhibition)
• bbrp enzim disintesis dlm btk tidak aktif. Dan akan
diaktifkan oleh kondisi dan waktu yang sesuai (enzim
allosterik) . prekursor yg tidak aktif disebut 
zymogen
Tiga sifat utama enzim :
• Kemampuan katalitiknya
• Spesifisitas
• Kemampuan untuk diatur (regulasi)
Bagian-bagian enzim
Kita mengenal istilah:
Holoenzim
Apoenzim/ apoprotein
Gugus prostetik
Koenzim
Kofaktor
Bagian-bagian enzim (lanjutan)
• Seperti halnya protein lain, enzim memiliki BM antara
12,000 – 1 juta kd
• Beberapa enzim tidak membutuhkan molekul kimiawi
lain untuk aktifitasnya, beberapa membutuhkan 
kofaktor / koenzim
• Kofaktor  ion-ion inorganik yg dibutuhkan enzim
untuk melakukan fungsinya
• Koenzim  molekul organik (komplek) yang
dibutuhkan enziim untuk melakukan fungsinya
• Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat
kuat bahkan terikat dengan ikatan kovalen
dengan enzim  gugus prostetik
• Enzim aktif lengkap dengan semua
komponennya  holoenzim
• Bagian yang terdiri dari protein saja pada
suatu enzim  Apoenzim / apoprotein
• Fungsi koenzim adalah sebagai karier
sementara dari gugus fungsional yg berperan
dalam reaksi ensimatis tersebut.
Klasifikasi enzim
• 1. Oksido reduktase
• 2.Transferase
•
•
•
•
•
•
•
•
3.Hidrolase
4. Liase
5. Isomerase
6. Ligase
Pemindahan elektron
Pemindahan ggs fungsional
Reaksi hidrolisis(pemindahan
ggs fungsional ke air)
Pemindahan ggs ke ikatan
ganda
Pemindahan ggs di dalam mo
lekul menghasilkan isomer
Pembentukan ikatan C-C, C-S
C-O dan C-N
Bagaimana enzim bekerja
• Reaksi tanpa enzim:
– Lambat
– Membutuhkan suhu yang tinggi
– Tekanan yang tinggi
• Reaksi enzimatis
– Enzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik di
dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara
energetik dapat lebih mudah terjadi
• Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi
produk (fase akhir)  selisih energi bebas standar
(ΔGº)
Agar reaksi berjalan
spontan, bagaimanakah
nilai ΔGº
Enzim  mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah
keseimbangan reaksi atau ΔGº
Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk
mencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal
Kecepatan reaksi tergantung energi aktifasi ΔGº≠
 suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatu
reaksi
Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis dengan ensim lebih
rendah dr reaksi tanpa ensim
Glukosa + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O ΔGº = -2880 kJ/mol
Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi untuk
memulai suatu reaksi
Enzim  mengikat substrat  menciptakan jalan reaksi yg
berbeda yg mempunyai fase transisi lebih rendah dbanding
reaksi tanpa enzim
Inti dr reaksi katalisis  ikatan yg spesifik pd fase transisi
• Substrat terikat  interaksi nonkovalen
E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P
• Kekuatan enzim dlm mengkatalisis suatu reaksi 
kemampuan enzim membawa substrat bersama-sama pd
orientasi yang tepat untuk terjadinya suatu reaksi
• Substrat terikat pd  sisi aktif yi cekukan pd protein yg berisi
asam amino yg penting untuk tjdnya suatu reaksi kimia
Karakteristik sisi aktif enzim
•
•
•
•
merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapa enzim
harus memiliki ukuran besar?)
sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3
dimensi.  memberikan linkungan mikro yg sesuai
utk terjadinya suatu reaksi kimia
substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi /
ikatan yang lemah.
Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg
menyusun sisi aktif suatu enzim
Gambar sisi aktif ensim dan asam amino yang
terlibat
• Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting:
– Bagian yang mengenal substrat dan kemudian
mengikatnya
– Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah substrat
diikat oleh enzim
• Asam amino yang membentuk kedua bagian
tersebut tidak harus berdekatan dalam urutan
secara linear, tetapi dalam konformasi 3D
mereka berdekatan
Teori untuk menjelaskan kerja enzim:
• Lock and Key analogy
Enzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengan
substrat.
Mampu menerangkan spesifitas ensim ttp tidak dapat
menerangkan stabilitas fase transisi ensim
• Induced Fit theory
mempertimbangkan fleksibilitas protein, sehingga pengikatan
suatu substrat pada enzim menyebabkan sisi aktif mengubah
konformasinya sehingga cocok dgn substratnya.  dpt
menerangkan fase transisi ES komplek
Lock and key model
Induced Fit model
Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzim
• pH  setiap enzim mempunyai pH optimum utk
bekerja.
contoh : pepsin  pH 2, amylase  pH 7.0
• Temperatur  setiap kenaikan suhu 10˚C (sampai
40˚C), kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya dan reaksi
terhambat dan berhenti pada 60˚C. Mengapa?
• [S] dan atau [E]
Kinetika Reaksi Enzimatis
K1
E+S
K-1
K2
ES
E+P
K1 : kecepatan konstan pembentukan ES komplek
K2 : kecepatan konstan konfersi ES komplek ke P
K-1 : kecepatan konstan pemecahan ES komplek ke E
bebas
Enzim sangat efisien dalam mengkatalis suatu reaksi,
steady state (keseimbangan reaksi) segera dapat tercapai
apabila : Kecepatan pembentukan ES komplek sama
dengan kecepatan pemecahannya
K-1 + K2
= Km
K2
Vmax [S]
V=
Km + [S]
 konstanta
Michaelis
 Persamaan
Michaelis-Menten
• Ketika kondisi diatur sehingga [S] = Km maka
Vmax [S]
V=
•
dan V = Vmax / 2
[S] + [S]
Lineweaver-Burk double reciprocal plot
Y=mx + b
Penghambatan Reaksi Enzimatis
• Kerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible
• Irreversible  pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen dalam
enzim
• Reversible  suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt lepas
kembali
Reversible inhibitor ini dpt dibagi :
– competitive
– non-competitive
– un-competitive
penghambatan competitive
• inhibitor bersaing dgn
substrat untuk terikat pd sisi
aktif
• Biasanya inhibitor berupa
senyawa yg menyerupai
substratnya, & mengikat
enzim membentuk komplek
EI
• krn terikat scr reversible 
penghambatan nya bias,
yaitu ketika ditambah
substrat maka
penghambatan berkurang
penghambatan non-competitive
• inhibitor terikat pada sisi lain dari
enzim (bkn sisi aktif)
• jadi tidak memblok pembtkan
enzim-substrat komplek
• Enzim mjd tidak aktif ketika inhibitor
terikat walau enzim mengikat
substrat
• Inhibitor mengurangi konsentrasi
enzim yg aktif, sehingga
mempengaruhi Vmax –nya
Penghambatan un-competitive
• Terikat pd sisi selain sisi
aktif enzim
• Berbeda dgn noncompetitive  inhibitor ini
hanya terikat pd ES
komplek
• Sehingga tidak terikat pd
enzim bebas
• Vmax berubah, dan Km juga
berubah
Enzim allosterik
• Enzim allosterik mengalami perubahan konformasi  sebagai
respon terhadap pengikatan modulator efektor
• Allosterik enzim biasanya lebih komplek dari non allosterik enzim,
memiliki sub unit lebih dari satu
• Memiliki satu atau lebih sisi allosterik / regulator untuk mengikat
modulator.
• Seperti halnya substrat, setiap regulator memiliki sisi pengikatan
yang berbeda
• Untuk enzim homotropik  sisi aktif dan sisi regulator sama
• specific activity is the amount of product formed by an enzyme in a given
amount of time under given conditions per milligram of enzyme.
• The rate of a reaction is the concentration of substrate disappearing (or
product produced) per unit time (mol L − 1s − 1)
• The enzyme activity is the moles converted per unit time (rate × reaction
volume). Enzyme activity is a measure of quantity of enzyme present. The SI
unit is the katal, 1 katal = 1 mol s-1, but this is an excessively large unit. A
more practical value is 1 enzyme unit (EU) = 1 μmol min-1 (μ = micro, x 10-6).
• The specific activity is the moles converted per unit time per unit mass of
enzyme (enzyme activity / actual mass of enzyme present). The SI units are
katal kg-1, but more practical units are μmol mg-1 min-1. Specific activity is a
measure of enzyme efficiency, usually constant for a pure enzyme.
• If the specific activity of 100% pure enzyme is known, then an impure sample
will have a lower specific activity, allowing purity to be calculated.
• The % purity is 100% × (specific activity of enzyme sample / specific activity
of pure enzyme). The impure sample has lower specific activity because some
of the mass is not actually enzyme.
Peranan Enzim
• 1. Penyelidikan reaksi-reaksi metabolik dan
pengaturannya
• 2. Sebagai katalisator dalam industri yg
mensintesis hormon/antibiotik
• 3. Membantu dlm menegakkan diagnosa
krn kadar enzim pd keadaan patologik
tertentu dpt mengalami perub yg nyata
dlm darah ataupun jaringan, penyakit genetik
(endonuklease retriksi)
*. 4. Dalam pengolahan pangan, pertanian,
peternakan dan pd akv. Sehari-hari dirumah
Pembagian Enzim berdasarkan lokasinya
• Enzim plasma fungsional:
Enzim atau proenzim tertentu terdapat sepanjang waktu dlm
sirkulasi individu normal, substrat juga terdapat dlm sirkulasi dan
melakukan fungsi fisiologis dlm darah
Contoh: Lipoprotein lipase, pseudokolinesterse, proenzim bekuan
darah dan lisis bekuan darah
umumnya disintesis dlm hati, konsentrasi dlm darah sama atau
lebih tinggi dibandingkan dlm jaringan
• Enzim plasma non fungsional:
• Tidak melakukan fungsi fisiologis dlm darah
• Substrat sering tdk ada dlm plasma
• Konsentrasi dlm darah individu normal berjutakali lebih rendah
dibanding dlm jaringan
LOKASI ENZIM
• Dalam sel hati:
Enzim-enzim glikolisis terletak dlm sitoplasma
• Enzim-enzim siklus asam sitrat terdapat dalam
mitokondria
• Dalam sel pankreas, lambung dan saliva
• Isozim : enzim yg mengkatalisa rx yg sama
• Tetapi sufat fisika dan kimia protein menunjukkan
perbedaan yg bermakna