ENZIMBy Elni Sumarni, S.Si

APA ITU BIOKIMIA? • Definisi:

Bios : KehidupanChemist : Kimia– Webster’s dictionary: Bios = Yunani,

artinya “hidup” “Kimia mahluk hidup; Kimia yang terjadi dan menjadi ciri kehidupan.”

– WebNet dictionary: “Biokimia adalah kimia dari bahan-bahan dan proses-proses yang terjadi dalam tubuh mahluk hidup; sebagai upaya untuk memahami proses kehidupan dari sisi kimia.“

APA ITU BIOKIMIA? Pemahaman bentuk dan fungsi biologis dari

sudut pandang kimia Bertujuan untuk memahami interaksi molekul-

molekul tak hidup yang menghasilkan fenomena kompleks dan efisien yang menjadi ciri-ciri kehidupan serta menjelaskan keseragaman kimia dari kehidupan yang beragam.

HAL-HAL YANG DIPELAJARI

Struktur kimia dan bentuk tiga dimensi molekul biologi

Interaksi antar biomolekul Sintesis dan degradasi biomolekul dalam sel Perolehan dan pemanfaatan energi oleh sel Mekanisme pengorganisasian biomolekul

dan pengkoordinasian aktifitasnya Penyimpanan, pemindahan dan ekspresi

informasi genetika

TUJUAN MEMPELAJARI BIOKIMIA :

1. Pemahaman terhadap kesehatan serta pemeliharaan kesehatan

2. Pemahaman terhadap penyakit serta masalah terapinya yang efektif.

HUBUNGAN ANTARA BIOKIMIA DAN ILMU LAINNYA

Kimia Organik yang mempelajari sifat-sifat biomolekul.

Biofisika, yang memanfaatkan teknik-teknik fisika untuk mempelajari struktur biomolekul.

Nutrisi, yang memanfaatkan pengetahuan tentang metabolisme untuk menjelaskan kebutuhan makanan bagi mahluk hidup mempertahankan kehidupan normalnya.

Kesehatan, yang mencari pemahaman tentang keadaan sakit dari sudut pandang molekular.

HUBUNGAN ANTARA BIOKIMIA DAN ILMU LAINNYA

• Mikrobiologi, yang menunjukkan bahwa organisme sel tunggal dan virus cocok untuk digunakan sebagai sarana mempelajari jalur-jalur metabolisme dan mekanisme pengendaliannya.

• Fisiologi, yang mempelajari proses kehidupan pada tingkat jaringan dan organisme.

• Biologi sel, yang mempelajari pembagian kerja biokimia dalam sel.

• Genetika, yang mempelajari mekanisme penyusunan identitas biokimia sel.

Hubungan timbal balik antara Biokimia dan Ilmu Kedokteran telah mendorong kemajuan bersama :

ASAM NUKLEAT BIOKIMIA KARBOHIDRAT

↑ ↑ ↑ __________________________________ __________________________________

↓ ↓ ↓

PENYAKIT GENETIK ILMU KEDOKTERAN DM

Riset Biokimia berdampak pada Ilmu Gizi dan Ilmu Kedokteran pencegahan.

Hasil riset biokimia menentukan diagnosis dan pengobatan penyakit.

ENZIM Enzim merupakan suatu kelompok

protein yang berperan sangat penting dalam proses aktivitas biologis.

Struktur Enzim Haloenzim

-Apoenzim-Kofaktor -Gugus Protestik -Koenzim

Haloezim adalah Enzim yang mempunyai gugus bukan protein, termasuk golongan enzim mejemuk

Apoenzim adalah Haloenzim yang terdiri atas protein

KOfaktor adalah suatu gugus bukan protein Kofaktor ada yang terikat kuat pada bagian

protein /sukar terurai dalam larutan disebut gugus protestik,

sedangkan yang tidak begitu kuat ikatannya disebut koenzim.

Enzim berfungsi sebagai katalisator dan sifatnya sangat khas.

Baik gugus protestik maupun koenzim merupakan bagian enzim yang memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat.

Substrat adalah zat-zat yang diubah atau direaksikan oleh enzim.

Koenzim + S (-) Apoenzim + S (-) Apoenzim + koenzim + S P

KOENZIM Koenzim adalah ko-faktor  yang berupa molekul

organik kecil yang merupakan bagian enzim(non protein) yang tahan panas

Koenzim berfungsi sebagai pembawa sementara atom spesifik atau gugus fungsionil.

Koenzim Senyawa yang dipindahkan-Tiamin pirofosfat -Aldehid-Flavinadenindinukleotida -Atom Hidrogen-Nikotinamida adenin dinukleotida -Ion hidrida (H-)-Koenzim A -Gugus asil-Pirodoksal fosfat -Gugus amino-5’-Deoksiadenosilkobalamin -Atom H dan (koenzim B12) gugus alkil-Biositin -CO2-tetrahidrofolat Gugus satu karbon lainnya

TATA NAMA DAN KEKHASAN ENZIM

1. Tata nama berdasarkan substrat Nama setiap enzim disesuaikan

dengan nama substratnya dengan penambahan ‘ase’ dibelakang nama substratnya.

contoh enzim yang menguraikan urea disebut enzim urease, enzim yang menguraikan glukosa disebut glucose.

Urea urease P

Glukosa + O2 glukose glukonolakton + H2O2

2. Tata nama berdasarkan jenis ikatan kimia substratnya

Nama enzin disesuaikan dengan ikatan kimia yang terjadi pada subtratnya.

Contonya ikatan peptide enzim yang bekerja adalam peptidase. Ikatan ester enzim yang bekerja adalan esterase.

3. Tata nama berdasarkan jenis reaksi

Sedangkan enzim yang bekerja pada reaksi tertentu diberi nama berdasarkan reaksi yang terjadi. Contohnya enzim hidrolase adalah kelompok enzim yang mempunyai fungsi sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis.

PENGGOLONGAN ENZIM Enzim digolongkan menurut reaksi yang

diikutinya, oleh commision on enzymes of international union of Biochemistry enzim dibagi menjadi 6 golongan :1. Oksidoreduktase2. Transferase3. Hidrolase4. Liase5. Isomerase6. Ligase

OKSIDOREDUKTASE

Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi.

Enzim dibagi menjadi 4 yaitu - dehidrogenase- oksidase- hidroperosidase- oksigenase

TRANSFERASE

Enzim yang termasuk golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu gugus fungsi dari suatu senyawa kepada senyawa lain. Contoh reaksi pembentukan glisin dari serin merupakan reaksi pemindahan gugus hidriksi metil dengan enzim hidroksi metil transferase.

CH2 – CH – COOH hidroksi metil tranferase CH2 – COOH

OH NH2 NH2

Serin glisin

HIDROLASE

Enzim yang bekerja sebagai katalis reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase yaitu yang memecah ikatan ester, memecah glikosida, memecah ikatan peptida.

Enzim esterase ialah enzim yang memecah ikatan ester dengan cara hidrolisis.

Enzim amilase dapat memecah ikatan pada amilum hingga terbentuk maltosa. Ada 3 macam enzim amilase yaitu -amilase, -amilase dan -amilase. -amilase terdapat dalam saliva dan pankreas.

Enzim peptidase bekerja sebagai katalis dalam memecah ikatan pada rantai peptida.

LIASE Enzim yang bekerja dalam reaksi pemisahan

suatu gugus dari suatu substrat atau sebaliknya.

Contoh reaksi pembuatan aldehid dari asam piruvat dengan bantuan enzim piruvat dekarboksilase

Isomerase Enzim yang bekerja pada perubahan

intramolekul/ pemindahan gugus dalam molekul menghasilkan isomer. Contoh reaksi perubahan glikosa menjadi fruktosa.Glikosa–6- fosfat glukosa fosfat isomerase fruktosa –6-fosfat

LIGASE / SINTETASE

Enzim yang bekerja pada penggabungan 2 molekul (sintetase) ikatan yang terbentuk C – O, C – C, C – S, C – N.

Contoh :Glutamat+ ATP +NH4

- glutamat sintetase glutamin + ADP + Panor

FUNGSI DAN CARA KERJA ENZIM

Fungsi enzim adalah sebagai katalisator untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun diluar sel. Enzim dapat mempercepat reaksi hingga 108 – 10ii kali lebih cepat daripada reaksi yang dilakukan tanpa katalis.

Cara kerja enzim dalam meningkatkan kecepatan reaksi yaitu dengan cara menurunkan energi aktivasi

Katalisator menurunkan pembatas energi aktivasi reaksi kimia tanpa mengubah keseluruhan perubahan energi bebas reaksi atau letak keseimbangan aakhir pada puncak pembatas energi aktivasi terjadi keadaan transisis.

MAHLUK HIDUP MENGGUNAKAN ENZIM UNTUK MEMPERCEPAT REAKSI YANG SEMESTINYA LAMBAT

BAGAIMANA ENZIM BISA MEMPERCEPAT REAKSI?

PERMUKAAN AKTIF (ACTIVE SITE)

Tempat/bagian enzim yang mengadakan hubungan atau kontak dengan substrat

Ada 2 model active site1. model kunci dan anak kunci (lock and key). Diajukan oleh Fisher. Menurut pengikatan subtrat dan enzim ditentukan oleh struktur sisi aktif dan substrat.2. Model Including-fit. Diajukan oleh Daniel Koshland. Merupakan model yang luwes karena sisi pengikat subtrat bukan merupakan struktur yang kaku. Sisi aktifnya dapat mengalami perubahan konformasi sampai membentuk kedudukan yang tepat agar enzim dan subtrat membentuk ikatan.

K!NETIKA ENZIM Ilmu yang mempelajari sifat kecepatan reaksi

yang dikatalis enzim.Kecepatan Awal

kecepatan berlangsungnya suatu reaksi diukur sebagai penurunan konsentrasi reaktan atau peningkatan konsentrasi produk.

kemiringan = kec

waktu

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM

Konsentrasi EnzimPada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim.

Konsentrasi SubstratHasil ekspeerimen menunjukan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka akan pertambahan konsentrasi substrat akan menaikan kecepatan reaksi,

SuhuPada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu karena enzim suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi.

Pengaruh pH Perubahan pH lingkungan akan

berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat. pH rendah atau tinggi dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi yang mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim.

PERSAMAAN MICHEALIS – MENTEN

Persamaan Michelis-Menten menjelaskan ketergantungan kecepatan reaksi pada konsentarsi subtrat yang digunakan.

Dasar persamaan ini adalah model sederhana kerja enzim. Bahwa reaksi yang dikatalis enzim enzim berikatan dengan subtratnya membentuk kompleks enzim-subtrat (ES) yang kemudian dipecah menjadi enzim dan subtrat atau menjadi enzim dan produk.[E] + [S] [ES] [E] + [P]

Kecepatan reaksi pembentukan kompleks [ES]V1 = k1 [E] [S]V1 = k1 {[E0] - [ES]} [S] E0 = konsentrasi

enzim total Kecepatan penguraaian ES menjadi E dan S:

V2 = k2 [ES] Kecepatan ES menjadi E dan P :

V3 = k3 [ES] Jadi kecepatan pengraian ES :

V2 + V3 = k2 [ES] + k3 [ES]

Dalam keadaan setimbang maka kecepatan pembentukan ES

k1 {[E0] - [ES]} [S] = k2 [ES] + k3 [ES]

atau k1 {[E0] - [ES]} [S] = (k2 + k3 )[ES]

sehingga {[E0] - [ES]} [S] = k1 + k2 = km [ES] k1

dari persaman 7 diperoleh konsentrasi kompleks ES [ES] = [E0] [S]

km + [S] kecepatan permulaan terjdinya hasil reaksi P sebanding

dengan [ES]V = k3[ES]

Jika [s] sangat besar sehingga semua enzim membentuk keceparan reaksi maksimal

Vmaks = k3 [E0] Harga [ES] dari persamaan (8) dimasukan kedalam

persamaan (9) maka :

Dengan memasukan persamaan (10) kedalam persamaan (11)

Persamaan 12 ini merupakan persamaan Michealis-Menten

][

]][[ 03 Sk

SEkV

m

][

][

Sk

SVV

m

maks

PENGARUH INHIBITOR

Dibedakan menjadi 21. Inhibitor reversibel2. Inhibitor irreversibel

A. Pengambat Reversible penghambat reversible dibedakan menjadi 2

yaitu : - penghambat kompetitif - penghambat nonkompetitif

1. Hambatan kompetitif Suatu penghambat kompetitif berlomba dengan

substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim, tetapi sekali berikatan tidak dapat diubah oleh enzim tersebut.

Ciri penghambat kompetitif ini dapat dibalikan atau diatasi hanya dengan meningkatkan konsentrasi substrat. jika suatu enzim 50% dihambat pada konsentrasi tertentu dari substrat penghambat kompetitif dapat dikurangi dengan meningkatkan konsentrasi substrat.

E + I EI Contoh : asam malonat, oksalat, oksalo asetat

dapat menghambat kerja enzim suksinat dehidrogenase dalam reaksi dehidrogenasi suksinat.

2. Penghambat non kompetitif Pada pengahmbat non kompetitif, penghambat

berikatan pada sisi enzim, selain sisi tempat substrat berikatan, mengubah konformasi molekul enzim, sehingga megakibatkan inaktifasi dapat balik sisi katalitik.

Penghambat non kompetitif berikatan secara dapat balik pada kedua molekul enzim bebas kompleks ES membentuk EI dan ESI yang tidak aktif.

E + I EIES + I ESI

Contoh : ion logam berat ( Cu2+ Hg2+ Ag= )yang dapat berhubungan dengan gugus-SH pada sistein dalam enzim Enzim-SH + Ag+ enzim – S – Ag + H+

B. Inhibitor Irreversible Penghambat irreversible adalah golongan yang

beraksi dengan atau merusak suatu gugus fungsional pada molekul enzim yang penting bagi aktivitas katalitik.

Contoh senyawa diisoprofilfluorafosfat DFP yang menghambat enzim asetilkolinesterase yang penting dalam transmisi impuls syaraf.

PENGATURAN AKTIVITAS ENZIM

1. Pengaturan Alosterik2. Modifikasi Kovalen3. Proteolisis Terbatas4. Turnovel- enzim

1. PENGATURAN ALOSTERIK Enzim alosterik adalah enzim yang memiliki sisi lain selain

sisi katalitik. Enzim alosterik memiliki sisi katalitik yang berikatan dengan

substrat dan mengubahnya. Enzim ini memiliki satu atau lebih sisi pengatur untuk megikat metabolit pengatur yang disebut modulator.

Enzim alostrik dapat dihambat atau dipercepat oleh modulator.

Hambatan alosterik dapat diakibatkan oleh hasil akhir dari serangkaian reaksi kimia:A enzim a B enzim b C enzim c D enzim d Z

Z menghambat enzim a

Contoh : rantai reaksi konversi L – treonin menjadi L – isoleurin

2. MODIFIKASI KOVALEN

Merupakan penempelan satu gugus terhadap enzim

Modifikasi kovalen reversibel dari enzim yang diatur.

Contoh enzim glikogen fosforilase, suatu enzim yang mengkatalis pemecahan glikogen

3.PROTEOLISIS TERBATAS

Enzim ini diaktifkan oleh pembelahan rantai polipeptida.

Disintesis dalam bentuk tidak aktifdan diaktifkan oleh pembuangan fragmen kecil dari amino terminal secara proteolitik.

Contoh Enzim pencernaan tripsin, dan kimi tripsin

4. TURNOVEL- ENZIM

Merupakan penggantian yang lama dengan yang baru, (sintesis-degradasi) sehingga enzin ada dalam keadaan dinamis

Sejumlah enzim yang dibuat oleh seldapat diatur oleh peningkatan atau pengurangan kecepatan sintesis atau degradasi.

Perubahan jumlah total enzim polipeptida tanpa disertai perubahan sifat katalitik molekul enzim.

Bila jumlah enzim meningkat----diinduksi, Bila jumlah enzim berkurang----direpresi.

TER!MAKAS!H