ENZIMZusfahair Prodi kimia MIPA FST Unsoed

ENZIMEnzim biomolekul protein kompleks yang berfungsi mempercepat reaksi (biokatalis)

Enzim memiliki fungsi katalitik yang luar biasa di dalam sel karena: (1) spesifisitasnya sangat tinggi terhadap substratnya (2) berfungsi di dalam larutan encer pada suhu dan pH normal.

Semua enzim murni berstruktur protein aktivitas katalitiknya tergantung pada integritasstrukturnya sebagai protein enzim memiliki fungsikatalitik tergantung pada keutuhan struktur primer, sekunder dan tersier protein

Konformasi protein enzim dipertahankan oleh ikatan disulfida dan oleh gaya non kovalen seperti gaya Van der Waals, ikatan hidrogen, gaya elektrostatik, dan interaksi hidrofobik

SPESIFITAS ENZIM TERHADAP SUBSTRAT1. SPESIFITAS SECARA ABSOLUT (beberapa enzim memiliki spesifisitas yg hampir absolut bg substrat tertentu dan tidak akan bekerja terhadap molekul yg amat serupa)

Enzim ini bekerja pd berbagai senyawa yg memiliki ciri struktural yg samakhimotripsin : enzim yg menghidrolisa ikatan peptida dan peptida sederhana, ttp hanya memotong ikatan peptida dg ggs karbonil yg berasal dr asam amino yg memiliki cincin aromatik yaitu residu triptofan, tirosin & phenilalanin

ENZIM ( protein konyugasi ) : asam amino + bukan asam amino

Protein konyugasi terdiri dari :Protein = apoenzim (tersusun dr residu2 asam amino) dan mengandung sisi aktif / sisi katalitik 2. Non protein (gugus prostetik) Organik (koenzim) : vitamin2 yg larut dalam air kecuali vit C Fungsi; a. mengenal substrat b. sebagai akseptor dan karier (pembawa) gugus yg dilepaskan oleh enzim

AH2 + NAD+ A + NADH + H+ dikatalis oleh dehidrogenase (DH)Selanjutnya NADH akan membawa H+ (eguivalen hidrogen / ekuivalen pereduksi) ke aseptor berikutnya. anorganik (Kofaktor) : Ion2 logam. Fungsinya: a. mempertahankan konformasi protein enzim b. terlibat dl proses katalitikHaloenzim : struktur sempurna enzim (apoenzim + koenzim/kofaktor)

Apakah yang dimaksud sisi aktif

Karakteristik sisi aktif enzim merupakan bagian kecil dari enzim sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3 dimensi. memberikan linkungan mikro yg sesuai utk terjadinya suatu reaksi kimiasubstrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi / ikatan yang lemah. Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu enzim

Gugus kimia yang terlibat dalam pengikatan substrat

Asam amino pada sisi aktifGugus reaktifserin H

E-C-OH

HAspartat O

E-CH2-C-OHSisteinE-CH2-SH

Beberapa ion logam yang berperan dalam aktivitas enzim

Beberapa Enzim Mengandung atau memerlukan Unsur Anorganik Esensial sebagai KofaktorFe2+ atau Fe3+

Oksidase sitokhromPeroksidaseCu2+Oksidase sitokhromZn2+

Polimerase DNADehidrogenase alkoholMg2+Heksokinase

Mn2+Arginase

Peranan logam dalam fungsi katalitik enzim

PENGGOLONGAN ENZIMKlasifikasi secara sederhana adalah substrat + aseKarbohidrase, protease, lipase.Dg ditemukannya beberapa enzim seperti:Pepsin pepsis (pencernaan) + inPtialin (amilase air liur) ptualon (liur)tripsin: ikatan peptida dgn gugus karboksil yg ada residu lisin atau arginin thrupsin (melunakan) Papain: protease dari getah pepaya (Carica papaya)Bromelin: protease dari nanas (Ananas comucus) termasuk golongan Bromeliaceae)Emulsin : enzim yang mampu memecah glikosida pada senyawa amigdalin Klasifikasi sederhana tdk sesuai lagi.Penamaan enzim ada 2 bagian: nama pertama : menunjukkan substratNama tertakhir : nama reaksinya dengan penambahan kata ase

Klasifikasi menurut CIUB (Commisi International Union of Biochemistry) berdasarkan reaksi yg dikatalisis

Masing enzim mempunyai kode sistematika yaitu EC: A.B.C.DDigit 1 (A) : kelas utama enzimDigit 2 (B) : sub kelasDigit 3 (C) : sub sub kelasDigit 4 (D): nomor enzim yg bersangkutan pd sub-sub kelas

Contoh: ATP + D-glukosa ADP + D-glukosa 6P ENZIMNYA????

Nomor golongan : E. C. 2. 7. 1. 1

DUA MODEL INTERAKSI ENZIM SUBSTRATA .MODEL LOCK AND KEY ( Emil Fisher ) SISI AKTIF ENZIM BEBAS SEJODOH DENGAN BENTUK SUBSTRAT

B. MODEL INDUCED FIT (D. KOSHLAND)

Model kesesuaian terinduksi pada interaksi ES.Enzim berubah bentuk ketika mengikat subtrat. Situs aktif yang baru mengambil bentuk yang sejodoh dengan substrat hanya sesudah substrat diikat

Bagaimana enzim bekerja Satu substrat Contoh E + S ES P + E ENZIM DUA SUBSTRAT1. REAKSI BERGANTI TUNGGAL A + B C + D kedua substrat A & B terikat pd enzim dlm urutan yg khusus atau secara acak

2. REAKSI BERGANTI GANDA (Reaksi pingpong)A X + B A + B X

Kinetika reaksiReaksi tanpa enzim:LambatMembutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggiReaksi enzimatisEnzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih mudah terjadi

Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah keseimbangan reaksi atau G (selisih energi bebas standar) Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi produk (fase akhir)Energi bebas:energi kinetik yg masih dpt digunakan u melakukan kerja (G)Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk mencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal

Kecepatan reaksi tergantung energi aktivasi G energi aktivasi suatu reaksi : jumlah energi dalam kalori yang diperlukan untuk membawa semua senyawa pada suhu tertentu menuju keadaan transisi Keadaan transisi : kondisi saat semua zat yg akan bereaksi saling bertumbukan,Enzim berikatan dg substrat kompekls ES . Pada reaksi non enzim pembentukan ES membutuhkan energi aktivasi yg lebih besar dr pd reaksi enzimatis.

KINETIKA KATALISIS ENZIMATIKLaju reaksi enzimatik sederhana : Kinetika Michaelis Menten E + S ESES P + E

Gambar : pengaruh konsentrasi substrat tehadap kecepatan awal rx enzimatik (Michaelis-Menten)

Vo= kecepatan awal pada konsentrasi substrat [S]V maks= kecepatan maksimumKM = tetapan Michaelis-Menten enzim bagi substrat tertentu

Persamaan Michaelis-MentenKM atau tetapan Michaelis Menten : A. kons. substrat tertentu pd saat enzim mencapai kecepatan maksimumnyaKM adalah menunjukkan afinitas enzim terhadap substrat

KM > ENZIM MENGIKAT S DGN LEMAHKM < ENZIM MENGIKAT S DGN KUAT

PENENTUAN KM DGN PERS. MM DUGAAN

PERS. LB (LINEWEAFER-BURK) MERUPAKAN PERSAMAAN KEBALIKAN GANDA KM DGN TELITI

Kurva Lineweaver-Burk.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzimKonsentrasi enzim

Konsentrasi enzimAktivitas enzm

B. Konsentrasi substrat

C. pHENZIM MEMILIKI pH OPTIMUM YG KHAS

1. Protein enzim dpt mengalami denaturasi pd pH ekstrim tinggi atau rendah

2. Perubahan status muatan pada enzim dan atau substratEnzim bermuatan negatif (Enz-) yang bereaksi dengan substrat bermuatan positip (SH+)Enz- + SH+ EnzSHPada pH yang rendah, Enz mengalami protonasi dan kehilangan muatan negatifnya: Enz- + H+ EnzHPada pH yang tinggi, SH+ mengalami ionisasi dan kehilangan muatan positifnya SH+ S + H+ konsentrasi efektif Enz- dan SH+ kecepatan reaksi

d. ZAT PENGHAMBAT (inhibitor)ZAT PENGHAMBAT IALAH SUATU SENYAWAAN, ION, LOGAM, YG MENGHAMBAT AKTIVITAS KERJA ENZIM

SENYAWA PENGHAMBAT ENZIM

SPESIFITAS ENZIMSIFAT-SIFAT ALAMIAH GGS FUNGSIONAL PD SISI AKTIFMEKANISME AKTIVITAS KATALITIK

Penghambatan Reaksi EnzimatisKerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible Irreversible pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen dalam enzimReversible suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt lepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi :competitivenon-competitiveun-competitive

Ireversibel:Diisoprofilfluorofosfat (DFP), yang menghambat Asetilkolin esterase, yang penting dalam transmisi impuls syaraf

penghambatan competitiveinhibitor bersaing dgn substrat untuk terikat pd sisi aktifBiasanya inhibitor berupa senyawa yg menyerupai substratnya, & mengikat enzim membentuk komplek EIkrn terikat scr reversible penghambatan nya bias, yaitu ketika ditambah substrat maka penghambatan berkurang

Reaksi dehidrogenase suksinat dan penghambatan kompetitifnya

Struktur dan kerja obata-obatan sulfa. Bakteri yang menggunakan obatan-obatan sulfa untuk biosintesis asam folat mati karena kekurangan asam folatKebanyakan dasar kerja dari obat adalah bahwa semua binatang tingkat tinggi dan banyak m.o kekurangan kemampuan untuk melakuka sintesis senyawa2 organik (metabolit) yang penting tertentu. Obat2an tersebut antimetabolit

Penghambatan un-competitiveTerikat pd sisi selain sisi aktif enzimBerbeda dgn non-competitive inhibitor ini hanya terikat pd ES komplekSehingga tidak terikat pd enzim bebas Vmax berubah, dan Km juga berubah

penghambatan non-competitive penghambatan berikatan pada sisi enzim selain sisi tempat substrat terikat, mengubah konformasi molekul enzim sehingga mengakibatkan inaktifasi dapat balik pada sisi katalitik

Contoh penghambatan nonkompetitif :

Regulasi aktivitas enzim dalam selRegulasi pada tingkat informasi genetikRegulasi melalui penempatan khususRegulasi melalui modifikasi kovalenRegulasi melalui pengontrolan alosterik

Regulasi pada tingkat informasi genetikTerdapat 2 mekanisme pengaturan pada tingkat gen: Inducibel enzyme represi enzyme enzim konstitutif enzim dl glikolisis, siklus kreb.

Inducibel enzyme: jika sel memerlukan enzim dalam keadaan tertentu untuk metabolisme maka sel akan membuat enzim tersebut. Ini artinya enzim tersebut dalam keadaan normal tidak ada, baru dibuat setelah diperlukan oleh sel

Represi enzyme : dalam keadaan tidak memerlukan enzim tersebut, gen untuk enzim tersebut mengalami pembungkaman atau represi, Ini artinya dalam keadaan normal enzim tersebut ada tetapi jika tidak diperlukan maka gen akan menghentikan pembentukan enzim tersebut

Selain itu ada juga enzim konstitutif yang terus menerus disintesis semua sel selama daur hidupnya, ada juga gen untuk enzim yang mengalami pembungkaman permanen atau terus menerus mulai ndari tahap perkembangan sel tertentu.

Regulasi melalui modifikasi kovalenSeringkali sel mengolah substrat dalam waktu yang singkat, melalui jalur metabolisme yang tidak selalu aktifEnzim tidak aktif, diaktifkan melalui perubahan kimia yang ringkas, stabil namun cepatPengaktifan ini melalui perubahan struktur atau modifikasi, Peristiwa yang sering dinamai modifikasi kovalenModifikasi kovalen : searah (jika sdh aktif tidak bisa diinaktifkan), berbalik ( tidak aktif aktif)

Regulasi melalui modifikasi kovalen

Pengaturan aktivitas fosforilase oleh modifikasi kovalen

Regulasi melalui pengontrolan alosterik