VITAMIN DAN UNSUR MIKRO DI DALAM FUNGSI ENZIM

(1)

VITAMIN DAN UNSUR MIKRO DI

DALAM FUNGSI ENZIM

Oleh :

Hendri Wasito, S. Farm., Apt.

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MIPA

UNIVERSITAS ISLAM BANDUNG

ميحرلا نمحرلا ا مسب

(2)

Tinjauan Umum

enzim membutuhkan kofaktor non-protein (koenzim atau ion logam) dalam fungsi katalitiknya.

kofaktor ikut serta dalam proses katalitik serta berfungsi sebagai pembawa sementara beberapa gugus fungsional tertentu yang diturunkan dari substrat

kofaktor enzim terdapat dalam jumlah kecil didalam sel namun sangat esensial dalam bagi kerja beberapa enzim dan memegang peranan penting dalam metabolisme sal

contoh kofaktor : Berbagai vitamin (A, B, C, D, E, K) dan unsur mikro lainnya (besi, iodium, tembaga, mangan, seng, kobalt, molibdenum, selenium, vanadium, nikel, kromium, timah, fluor, silikon, arsenikum)

(3)

Apa itu Vitamin ???

vitamin adalah senyawa organik dalam jumlah mikro yang esensial di dalam fungsi kehidupan yang tidak dapat disintesis oleh

beberapa organisme dan harus diperoleh dari luar tubuh.

vitamin adalah senyawa organik dalam jumlah mikro yang esensial di dalam fungsi kehidupan yang tidak dapat disintesis oleh

beberapa organisme dan harus diperoleh dari luar tubuh.

istilah ‘vitamine’ berawal dari istilah amine yang esensial dalam penyembuhan beri-beri (Casimir Frunk, Biokimiawan Polandia), kemudian huruf ‘e’ ditiadakan karena tidak semua vitamin

merupakan amine.

istilah ‘vitamine’ berawal dari istilah amine yang esensial dalam penyembuhan beri-beri (Casimir Frunk, Biokimiawan Polandia), kemudian huruf ‘e’ ditiadakan karena tidak semua vitamin

merupakan amine.

Vitamin merupakan komponen esensial pada koenzim dan merupakan gugus prostetik enzim.

koenzim berfungsi mengkatalisis dan terdapat dalam jumlah kecil dalam sel.

Pada saat ini terdapat 13 jenis vitamin yang dibutuhkan dalam diet manusia dan spesies hewan lainnya.

(4)

Pengelompokan Vitamin

VITAMIN BENTUK KOENZIM (AKTIF) JENIS REAKSI/ PROSES YANG DIKATALISIS

Larut dalam air

Tiamin (Vit. B1) Tiamin pirofosfat Dekarboksilasi asam a-keto Riboflavin (Vit. B2) Flavin mononukleotida, flavin adenin

dinuleotida Reaksi oksidasi-reduksi

Asam Nikotinat Nikotinamid adenin dinukeotida, nikotin

amida adenin dinukleotida fosfat Reaksi oksidasi-reduksi

Asam pentotenat Koenzim A Transfer gugus asil Piridoksin (Vit. B6) Piridoksal fosfat Transfer gugus amino

Biotin Biositin Transfer CO₂

Asam folat Asam tetrahidrofolat Transfer gugus 1-karbon Sianokobalamin (Vit.B12) Deoksi adenosil kobalamin Pemindahan 1,2 hidrogen

Asam askorbat (Vit. C) Tidak diketahui Kofaktor pada reaksi hidroksilasi

Larut dalam lemak

Vit. A Retinal Siklus penglihatan

Vit. D 1,25-dihidroksilkolekalsiferol Regulasi metabolisme CO2+

(5)

Tiamin (Vitamin B

1

)

• Tiamin mengandung sistem dua

cincin ( pirimidin dan tiazol) yang merupakan bentuk koenzimnya.

• Bentuk aktifnya tiamin pirofosfat

yang berfungsi sebagai koenzim pada reaksi enzimatik yang

melibatkan pemindahan gugus aldehida dari molekul donor menjadi molekul penerima.

• Tiamin pirofosfat berperan

sebagai senyawa perantara yang membawa gugus aldehida yang terikat secara kovalen dengan cincin tiazol.

• selain itu juga berperan sebagai

koenzim dehidrogenase piruvat dan dehidrogenase

a-ketoglutarat yang kompleks.

• Tiamin mengandung sistem dua cincin ( pirimidin dan tiazol) yang merupakan bentuk koenzimnya. • Bentuk aktifnya tiamin pirofosfat

yang berfungsi sebagai koenzim pada reaksi enzimatik yang

melibatkan pemindahan gugus aldehida dari molekul donor menjadi molekul penerima. • Tiamin pirofosfat berperan

sebagai senyawa perantara yang membawa gugus aldehida yang terikat secara kovalen dengan cincin tiazol.

• selain itu juga berperan sebagai koenzim dehidrogenase piruvat dan dehidrogenase

(6)

(7)

Riboflavin (Vitamin B

2

)

• Riboflavin pertamakali diisolasi dari susu.

• Memiliki sistem cincin isoaloksasin yang kompleks (warna kning pekat) • Komponen koenzim flavin

mononuleotida (FMN) dan flavin adenin dinukleotida (FAD).

• Berfungsi sebagai gugus prostetik yang terikat kuat (flavoprotein/ dehidrogenase flavin)

• cincin isoaliksin flavin nukleotida berfungsi sebagai pembawa

sementara sepasang atom

hidrogen yang dipindahkan dari molekul substrat.

(8)

(9)

Nikotinamida / niasin (Vitamin B

₃

)

•

koenzim terdapat dalam

bentuk teroksidasi (NAD

+

dan

NADP

+

) dan bentuk tereduksi

(NADH dan NADPH).

•

berperan sebagai pembawa

sementara ion hidrida yang

dipindahkan secara enzimatik

dari molekul substrat oleh kerja

dehidrogenase tertentu.

•

asam nikotinat maupun

amidanya (nikotinamida)

bersifat aktif dalam mencegah

dan menyembuhkan pellagra

(kulit kasar).

• Contoh reaksi :

L-Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+

•

koenzim terdapat dalam

bentuk teroksidasi (NAD

+

dan

NADP

+

) dan bentuk tereduksi

(NADH dan NADPH).

•

berperan sebagai pembawa

sementara ion hidrida yang

dipindahkan secara enzimatik

dari molekul substrat oleh kerja

dehidrogenase tertentu.

•

asam nikotinat maupun

amidanya (nikotinamida)

bersifat aktif dalam mencegah

dan menyembuhkan pellagra

(kulit kasar).

• Contoh reaksi :

(10)

(11)

Asam Pantotenat

•

asam pantotenat adalah

komponen utama koenzim

A (KoA atau KoA-SH)

pembawa sementara

gugus asil.

•

Molekul Koenzim A

mengandung gugus tiol

(-SH) yang reaktif, tempat

gugus asil berikatan secara

kovalen membentuk

tioester selama reaksi

pemindahan gugus asil.

•

Asetil KoA dibentuk selama

dekarboksilase oksidatif

piruvat oleh kompeks

dehidrogenase piruvat.

•

asam pantotenat adalah

komponen utama koenzim

A (KoA atau KoA-SH)

pembawa sementara

gugus asil.

•

Molekul Koenzim A

mengandung gugus tiol

(-SH) yang reaktif, tempat

gugus asil berikatan secara

kovalen membentuk

tioester selama reaksi

pemindahan gugus asil.

•

Asetil KoA dibentuk selama

(12)

Piridoksin (Vitamin B

6

)

• Golongan Vit B₆ terdiri dari tiga

senyawa (piridoksin, piridoksal, piridoksamin) yang segera

saling bertukar di dalam tubuh.

• Bentuk aktivnya piridoksal

fosfat dalam bentuk

piridoksamin fosfat yang berfungsi sebagai gugus

prostetik enzim (transaminase/ aminotransferase) yang

mengkatalisa reaksi asam amino.

• piridoksal fosfat berfungsi

sebagai pembawa sementara gugus amino dari senyawa donor (asam a-amino) menuju senyawa penerima gugus

amino (asam a-keto).

• Golongan Vit B₆ terdiri dari tiga senyawa (piridoksin, piridoksal, piridoksamin) yang segera

saling bertukar di dalam tubuh. • Bentuk aktivnya piridoksal

fosfat dalam bentuk

piridoksamin fosfat yang berfungsi sebagai gugus

prostetik enzim (transaminase/ aminotransferase) yang

mengkatalisa reaksi asam amino.

• piridoksal fosfat berfungsi

sebagai pembawa sementara gugus amino dari senyawa donor (asam a-amino) menuju senyawa penerima gugus

(13)

(14)

Biotin

•

Biotin adalah pembawa

sementara gugus karboksil

(-COO

-

) pada sejumlah reaksi

karboksilasi enzimatik yang

memerlukan ATP

•

biotin komponen aktif Biositin

(gugus prostetik beberapa

enzim karboksilase)

•

Enzim yang kerjanya

bergantung pada biotin,

molekul biotin berikatan

secara kovalen dengan

protein enzim melalui ikatan

amida dengan gugus

e-amino dari residu lisin

(15)

Asam folat

•

Molekulnya terdiri dari 3

komponen utama (asam

glutamat, asam p-aminobenzoat,

dan suatu turunan senyawa

heterosiklik dengan cincin yang

berdifusi (pteridin)).

•

Kekurangan asam folat (asam

pteroilglutamat) menyebabkan

sejenis anemia dengan sel

darah merah yang tidak cukup

matang sebagaimana mestinya.

•

bentuk koenzim aktifnya asam

tetrahidrofolat (FH4) yang

berfungsi sebagai pembawa

sementara gugus 1-karbon di

dalam sejumlah reaksi kompleks

enzimatik.

•

Molekulnya terdiri dari 3

komponen utama (asam

glutamat, asam p-aminobenzoat,

dan suatu turunan senyawa

heterosiklik dengan cincin yang

berdifusi (pteridin)).

•

Kekurangan asam folat (asam

pteroilglutamat) menyebabkan

sejenis anemia dengan sel

darah merah yang tidak cukup

matang sebagaimana mestinya.

•

bentuk koenzim aktifnya asam

tetrahidrofolat (FH

4

) yang

(16)

(17)

Sianokobalamin (Vitamin B

12

)

• Vitamin paling kompleks dibandingkan

vitamin lainnya.

• Vitamin B₁₂ selain mengandung molekul

organik kmpleks juga ada unsur kobalt.

• Kompleks cincin korin Vit. B₁₂ tempat

kobalt terkoordinasi serupa dengan sistem cincin porfirin pada heme dan protein heme.

• Vit B12 dibutuhkan dalam jumlah sedikit

(3 nanogram) per hari dan berperan dalam penyembuhan anemia

pernisiosa.

• Enzim yang memerlukan koenzim Vit

B12 memiliki kemampuan memindahkan

atom hidrogen dari satu atom karbon ke atom berikutnya sebagai ganti alkil,

karboksil, hidroksil, atau gugus amino.

• Vitamin paling kompleks dibandingkan vitamin lainnya.

• Vitamin B₁₂ selain mengandung molekul organik kmpleks juga ada unsur kobalt. • Kompleks cincin korin Vit. B₁₂ tempat

kobalt terkoordinasi serupa dengan sistem cincin porfirin pada heme dan protein heme.

• Vit B12 dibutuhkan dalam jumlah sedikit (3 nanogram) per hari dan berperan

dalam penyembuhan anemia pernisiosa.

• Enzim yang memerlukan koenzim Vit B12 memiliki kemampuan memindahkan

atom hidrogen dari satu atom karbon ke atom berikutnya sebagai ganti alkil,

(18)

(19)

Asam askorbat (Vitamin C)

•

Asam askorbat

nampaknya

berfungsi sebagai

kofaktor dalam

hidroksilasi

enzimatik residu

prolin pada

kolagen dari

jaringan pengikat

vertebrata

membentuk

residu

(20)

(21)

Vitamin A

• terdapat dua bentuk alamiah,

retinol (A₁) yang diperoleh dari hati ikan air laut dan Vitamin A2

dari ikan aiir tawar.

• _{Vitamin A terdiri dari alkohol}

dengan 20 karbon yang

terbentuk dari unit-unit isopren.

• kekurangan vitamin A

menyebabkan kulit kering, mata kering (seroftalmia), membran mukosa engering,

penghambatan pertumbuhan dan perkembangan, buta malam.

• Pada siklus visual, bentuk

teroksidasi retinol (retinal/ vitamin A aldehid) merupakan komponen aktif yang terikat oleh protein (opsin).

• Kompleks retinal-opsin disebut

sebagai rodopsin.

• terdapat dua bentuk alamiah,

retinol (A1) yang diperoleh dari

hati ikan air laut dan Vitamin A₂

dari ikan aiir tawar.

• Vitamin A terdiri dari alkohol

dengan 20 karbon yang

terbentuk dari unit-unit isopren.

• kekurangan vitamin A

menyebabkan kulit kering, mata kering (seroftalmia), membran mukosa engering,

penghambatan pertumbuhan dan perkembangan, buta malam.

• _{Pada siklus visual, bentuk}

teroksidasi retinol (retinal/ vitamin A aldehid) merupakan komponen aktif yang terikat oleh protein (opsin).

• Kompleks retinal-opsin disebut

(22)

(23)

Vitamin D

• Kolekalsiferol (Vit. D₃) dibuat

pada kulit manusia dan hewan melalui prekursor inaktif

(7-dehidrokolesterol) melalui reaksi yang ditimbulkan oleh

penyinaran komponen ultraviolet.

• Vitamin D₃ merupakan prekursor

1,25-dihidroksikolekalsiferol

(hormon yang mengatur aktifitas biologis jaringan)

• Ergokalsiferol (Vit. D₂) dibuat

oleh iradiasi ultraviolet terhadap ergosterol khamir.

• kekurangan Vitamin D

menyebabkan metabolisme kalsium dan fosfor tidak normal dan terhambatnya pembentukan tulang.

• Kolekalsiferol (Vit. D₃) dibuat

pada kulit manusia dan hewan melalui prekursor inaktif

(7-dehidrokolesterol) melalui reaksi yang ditimbulkan oleh

penyinaran komponen ultraviolet.

• Vitamin D₃ merupakan prekursor

1,25-dihidroksikolekalsiferol

(hormon yang mengatur aktifitas biologis jaringan)

• Ergokalsiferol (Vit. D₂) dibuat

oleh iradiasi ultraviolet terhadap ergosterol khamir.

• kekurangan Vitamin D

(24)

(25)

Vitamin E

•

Vitamin E terdiri dari jenis

molekul a,b,g-tokoferol.

•

Tokoferol mengandung

cincin aromatik tersubtitusi

dan rantai panjang

isoprenoid sebagai rantai

samping.

•

Aktivitas Vitamin E

diprediksikan ikut serta

dalam mencegah pengaruh

merusak oksigen terhadap

lemak pada membran sel.

•

Kekurangan Vitamin E

menyebabkan kulit bersisik,

lemah otot, degenerasi hati,

perubahan fungsi membran.

•

Vitamin E terdiri dari jenis

molekul a,b,g-tokoferol.

•

Tokoferol mengandung

cincin aromatik tersubtitusi

dan rantai panjang

isoprenoid sebagai rantai

samping.

•

Aktivitas Vitamin E

diprediksikan ikut serta

dalam mencegah pengaruh

merusak oksigen terhadap

lemak pada membran sel.

•

Kekurangan Vitamin E

(26)

(27)

Vitamin K

• Bentuk utamanya : Vitamin K1

dan Vitamin K2.

• Merupakan naftokuinon dengan

rantai sisi isoprenoid yang berbeda-beda panjangnya. • Vitamin K diperlukan untuk

pembentukan protein plasma darah (protrombin) yang

merupakan prekursor inaktif trombin yang merupakan enzim yang mengubah protein

fibrinogen plasma darah menjadi fibrin.

• Vitamin K berfungsi sebagai kofaktor didalam pembentukan residu g-karboksiglutamat pada protrombin dan protein lain.

• Bentuk utamanya : Vitamin K1

dan Vitamin K2.

• Merupakan naftokuinon dengan

rantai sisi isoprenoid yang berbeda-beda panjangnya.

• Vitamin K diperlukan untuk

pembentukan protein plasma darah (protrombin) yang

merupakan prekursor inaktif trombin yang merupakan enzim yang mengubah protein

fibrinogen plasma darah menjadi fibrin.

• Vitamin K berfungsi sebagai

(28)

(29)

Unsur Anorganik

Proses fungsi yang terjadi : Proses fungsi yang terjadi : memiliki aktivitas

dalam enzim itu sendiri.

memiliki aktivitas dalam enzim itu

sendiri.

membentuk kompleks dengan substrat dan

sisi aktif enzim membentuk kompleks

dengan substrat dan sisi aktif enzim

senyawa penarik kuat elektron

Enzim yang memerlukan ion logam bagi aktivitasnya seringkali disebut metaloenzim.

Unsur mikro berfungsi sebagai kofaktor/ gugus prostetik pada enzim. Unsur mikro berfungsi sebagai kofaktor/ gugus prostetik pada enzim.

Unsur mikro lebih berkaitan langsung dengan aktivitas enzim. Unsur mikro lebih berkaitan langsung dengan aktivitas enzim.

Unsur mikro : terdapat 15 jenis yang telah diketahui. Unsur mikro : terdapat 15 jenis yang telah diketahui.

Unsur makro : kalsium, magnesium, sodium, kalium, fosfor, sulfur, dan klor.

unsur anorganik yang dibutuhkan tubuh terdiri dari unsur makro dan unsur mikro.

(30)

Unsur mikro dan fungsi biologisnya

unsur fungsi unsur peran

Fungsi sudah terlihat jelas Peran yang tepat belum diketahui

Besi Gugus prostetik enzim heme _Kromium _Pemanfaatan

glukosa daah yang baik

Iodium Diperlukan pada struktur hormon tiroid

Tembaga Gugus prostetik pada oksidase sitokrom _Timah _{Pembentukan tulang}

Mangan Kofaktor arginase dan enzim lain

Seng Kofaktor pada dehidrogenase,

polimerase DNA, anhidrase karbonik Fluor Pembentukan tulang

Kobalt Komponen vitamin B₁₂

Molibdenum Kofaktor oksidase xantin _Silikon _Pembentukan

jaringan pengkat dan tulang

Selenium Kofaktor peroksidase glutation dan enzim lain

Vanadium Kofaktor reduktase nitrat _Arsenikum _{Tidak diketahui}

(31)

Carilah jawaban atas pertanyaan

berikut melalui literatur atau sumber

lainnya

•

Carilah sumber-sumber makanan untuk

memperoleh vitamin dan unsur mikro

lainnya yang dibutuhkan oleh manusia ?

•

carilah kebutuhan per hari dari tiap vitamin

dan unsur mikro lainnya yang dibutuhkan

oleh manusia ?

•

Apa yang akan terjadi apabila kita