Enzim

Kul 3
ENZIM
Definisi
Merupakan biokatalis yang dihasilkan
oleh jaringan yang meningkatkan laju
reaksi kimia atau mengaktifkan
senyawa lain secara spesifik
• Enzim hampir seluruhnya adalah protein
dan hampir lebih separuh jumlah protein
yang ada dalam sel adalah ENZIM
• Enzim hanya disintesis oleh
dan didalam sel
• Enzim akan disintesis jika sel
mempunyai gen untuk enzim
tersebut
Sifat-sifat Enzim
• Enzim merupakan senyawa yang jauh lebih
kecil dibandingkan ukuran sel sehingga reaksi
dapat berlangsung didalam sel
• Dalam proses katalisis suatu reaksi, enzim
bereaksi terlebih dahulu dengan substrat
sehingga terbentuklah senyawa baru atau
kompleks enzim substrat
E + S
ES
E+P
product
product
Substrate
Kompleks enzim substart
Enzim
Enzim
• Enzim dapat meningkatkan laju reaksi
sekitar 107-1013 kali lebih cepat dari katalis
non enzim
• Enzim dapat menurunkan energi aktivasi
suatu reaksi
• Enzim mempunyai sifat spesifitas yang
menyebabkan enzim sangat memilih
substrat yang akan dikenali, diikat dan
diolah lebih lanjut
Aksi Enzim:
Induced Fit Model
• Struktur Enzim fleksibel, tidak kaku
• Enzim dan sisi aktif mengatur bentuk untuk
mengikat substrat
• Meningkatakan spesifisitas substrat
• Bentuk yg berubah juga meningkatkan katalisis
selama reaksi
8
Induced-fit-model:
Enzim memiliki sisi aktif yang fleksibel
sehingga dapat berubah bentuk untuk
mengakomodasi substrat dan memfasilitasi
reaksi
Aksi Enzim:
Induced Fit Model
P
S
S
P
E
+
S
ES complex
E
+
P
10
Struktur Enzim
• Enzim: protein
• Bentuk globular
• Struktur kompleks 3
dimensi (3-D)
Sisi aktif = active site
• Satu bagian penting
enzim, sisi aktif,
• Bentuk dan lingkungan
kimia di dalam active
site membuat reaksi
kimia lebih mudah
terjadi.
© H.PELLETIER, M.R.SAWAYA
ProNuC Database
Kofaktor
• Molekul tambahan nonprotein molecule yg
dibutuhkan enzim untuk
membantu kerja enzim.
• Kofaktor yg terikat kuat
pada enzim disebut
gugus prostetik
• Kofaktor yg terikat tetapi
mudah terlepas disebut
koenzim
• Vitamin adalah koenzim
Nitrogenase enzyme with Fe, Mo and ADP cofactors
Substrat
• Substrat untuk enzim adalah reaktan yg
diaktifkan oleh enzim
• Enzim specifik terhadap substrat-substratnya
• Spesifisitas ditentukan oleh active site
Factor-faktor yg mempengaruhi Enzim
•
•
•
•
Konsentrasi Substrat
pH
Suhu
inhibitor
Factor-faktor yg mempengaruhi aksi enzim:
Koonsentrasi Substrat
Aktivitas Maksimum
Laju
Reaksi
Konsentrasi Substrat
16
Koonsentrasi substrat dan enzim
mempengaruhi laju reaksi
• Pada kons substat rendah,
tumbukan anatara molekul
enzim dan substrat jarang
sehingga laju reaksi lambat.
• Jika jumlah substrat naik
maka menaikkan jumlah
tumbukan enzim dan
substrat.
• Ini berlanjut sampai
tercapai kejenuhan enzim
dengan substrat.
Factor-faktor yg mempengaruhi
aksi enzim: pH
• PH ekstrim menyebabkan denaturasi
• Structur enzim berubah
• Active site berubah bentuk dan molekul substrat
tidak bisa berlama-lama ada didalamnya
• pada pH yg sedikit berbeda dari nilai pH optimum
enzim, terjadi sedikit perubahan muatan enzim dan
substratnya.
• Perubahan dalam ionisasi akan mempengaruhi
pengikatan substrat dg sisi aktif.
pH
•
•
•
•
•
Aktivitas maksimum pada pH optimum
Gugus R asam amino memiliki muatan yang tepat
Struktur tersier enzim benar
Daerah sempit aktivitas
Kebanyakan kehilangan aktivitas pada pH rendah
atau pH tinggi karena denaturasi
19
pH
Laju
Reaksi
Optimum pH
3
5
7 9 11
pH
20
SUHU
•
•
•
•
Aktivitas kecil pada suhu rendah
Laju reaksi naik dengan kenaikan suhu
Paling aktif pada suhu optimum (umumnya 37°C)
Aktivitas hilang dengan denaturasi pada suhu
tinggi
21
Suhu optimum
Laju
Reaksi
Suhu
rendah
Suhu
Tinggi
22
Penghambatan Enzim
Inhibitor = Zat Penghambat
• Menyebabkan hilangnya aktivitas katalitik
• Mengubah struktur protein enzim
• Bisa kompetitif (bersaing) maupun nonkompetitif
(tidak bersaing)
• Beberapa inhibitor berefek tidak dapat balik
23
Penghambatan kompetitif
Zat penghambat kompetitif:
• Struktur zat penghambat mirip substrat
• Menempati sisi aktif
• Besaing dengan substrat memperebutkan
sisi aktif
• Efek penurunan aktivitas enzim dapat
diatasi dg menaikkan kons. substrat
24
Penghambatan nonkompetitif
•
•
•
•
•
•
Zat penghambat nonkompetitif:
Struktur tidak mirip substrat
Terikat ke enzim tidak pada sisi aktif
Mengubah bentuk enzim dan sisi aktif
Substrat menjadi tidak cocok dg sisi aktif
Tidak terjadi rekasi
Tidak dapat diatasi dengan menambah substrat
25
Klasifikasi dan Tata Nama Enzim
Nama Trivial
• Tidak menunjukkan sumber, fungsi, atau
reaksi yang dikatalisis oleh enzim
• Contoh : tripsin, pepsin
Nama Sistematik
• Sesuai dengan International union Of
Biochemistry nama enzim mempunyai dua
bagian:
1. bagian nama substratnya.
2. bagian tipe reaksi yg dikatalisis oleh
enzim. Akhiran “ase”.
contoh : Laktat dehidrogenase
Nomor EC
Enzim diklasifikasikan menjadi 6 golongan
menurut reaksi yang dikatalisis. Tata nama
ditentukan oleh komisi enzim. Semua enzim
ditandai dengan nomor EC.
Nomor EC
• Nomor EC adalah empat digit, misalnya
a.b.c.d, dengan “a” adalah kelas, “b” subkelas,
“c” sub-subkelas, dan “d” sub-sub-subkelas.
Digit “b” and “c” menggambarkan reaksi,
sedangkan digit “d” digunakan untuk
membedakan enzim yang mempunyai fungsi
yang sama berdasarkan substrat reaksinya.
• Contoh: untuk Alcohol:NAD+oksidoreduktase
nomor EC adalah 1.1.1.1
Enam Kelas Enzim
•
•
•
•
•
•
EC 1. Oksidoreduktase
EC 2. Transferase
EC 3. Hydrolase
EC 4. Lyase
EC 5. Isomerase
EC 6. Ligase
EC 1. oksidoreduktase
• EC 1. oksidoreduktase :
Mengkatalisis transfer atom hidrogen atau
oksigen atau elektron dari satu substrat ke
yang lain, juga disebut oksidase,
dehidrogenase, atau reduktase. Catat bahwa
karena ini adalah reaksi ‘redox’, donor/
akseptor elektron juga diperlukan untuk
melengkapi reaksi.
EC 2. Transferase
• EC 2. Transferase
Mengkatalisis reaksi pemindahan gugus, yang
tidak termasuk oksidoreduktase (yang
memindahkan hidrogen or oksigen, EC 1 ).
Reaksi umumnya:
A-X + B ↔ BX + A
EC 3. Hidrolase
• EC 3. Hidrolase
Mengkatalisis reaksi hidrolisis termasuk
lipase, esterase, nitrilase, peptidase/protease.
Reaksi umumnya:
A-X + H₂O ↔ X-OH + HA
EC 4. Liase
• EC 4. Liase
Mengkatalisis penghilangan tidak dengan
hidrolitik gugus fungsional dari substrat.
Sering membentuk ikatan ganda di dalam
produknya; atau reaksi kebalikannya, yaitu
penambahan gugus fungsional memutus
ikatan rangkap.
Termasuk dekarboksilase dan aldolase
di dalam arah penghilangan, dan
sintase di dalam arah penambahan.
EC 5. Isomerase
• EC 5. Isomerase – mengkatalisis reaksi-reaksi
isomerasi termasuk, rasemisasi dan
isomerisasi sis-trans
EC 6. Ligase
• EC 6. Ligase
• Mengkatalisis sintesis bermacam-macam
ikatan (kebanyakan C-X) , dikopel dengan
pemecahan substrat yang mengandung
energi, biasanya ATP