1
Enzim
Klasifikasi enzim
Komponen dan struktur enzim
Kerja enzim sebagai katalisator
Enzim
Enzim merupakan
Polimer biologis yang mengkatalisis reaksi kimia
Protein yang dapat berfungsi sebagai
katalis yaitu komponen yang dapat
meningkatkan kecepatan reaksi kimia
Penamaan Enzim
Penamaan enzim biasanya berasal dari
karakteristik masing-masing enzim kemampuan enzim untuk mengkatalisis reaksi kimia
Penambahan …-ase
Penamaan enzim berasal dari tipe reaksi yang dikatalisis oleh enzim tsb
Misal :
Dehidrogenase menghilangkan atom hidrogen
Protease hidrolisis protein
Isomerase mengkatalisis pentaanulang (rearrangement) konfigurasi molekul
Enzim
Klasifikasi enzim
Komponen dan struktur enzim
Kerja enzim sebagai katalisator
(IUB)
Enzim
Klasifikasi enzim
Komponen dan struktur enzim
Kerja enzim sebagai katalisator
Enzim protein fungsi ditentukan oleh kompleks struktur
Reaksi enzim terjadi pada bagian kecil enzim yang disebut situs aktif (active site)
Bagian lainnya disebut sebagai "scaffolding“
Asam amino pada situs aktif berikatan dengan molekul substrat dan menjaga posisi tersebut selam reaksi terjadi enzim spesifik hanya untuk satu reaksi molekul lain tidak cocok (fit) untuk situs aktif tsb; bentuknya tidak sesuai
Situs Ikatan Substrat
Ada dua macam model yang dapat menggambarkan ikatan enzim dengan substrat :
Gembok – kunci (Lock-and-key model)
“Induced fit” model
LOCK-AND-KEY MODEL
Bagian enzim yang berikatan dengan
substrat, permukaannya mengandung residu asam amino yang ditata sedemikian rupa
dalam bentuk 3D nya sehingga mengenali substrat
Berikatan melalui berbagai interaksi seperti interaksi hidrofobik, interaksi elektrostatik, atau ikatan hidrogen
Sama seperti ikatan kunci dengan
gemboknya
“INDUCED FIT” MODEL
Enzim yang mengikat substrat akan
mengalami perubahan konformasional
(“induced fit”) reposisi (perubahan posisi) sisi samping asam amino pada situs aktif dan peningkatan jumlah ikatan
Tidak seperti pada model kunci-gembok
yang kaku, model ini lebih dinamis sehingga bisa menciptakan strukrur 3D yang lebih
fleksibel pada permukaan
Bagian-bagian enzim
Banyak enzim yang mengandung molekul non protein dan ion metal yang berfungsi dalam pengikatan substrat atau proses katalisis.
Misalnya : gugus prostetik, ko faktor, dan
ko enzim
Gugus Prostetik
Merupakan molekul non polipeptida yang
terikat pada protein spt enzim dan diperlukan untuk fungsi biologisnya
Misalnya : pyridoxal phosphate, flavin
mononucleotide (FMN), flavin dinucleotide (FAD), thiamin pyrophosphate, biotin, and
the metal ions of Co, Cu, Mg, Mn, Se, and Zn.
Metal merupakan gugus prostetik paling umum metalloenzymes
Co2+ pada koenzim B12 pembentukan
ikatan kovalen dengan intermediet reaksi
Contoh gugus prostetik Fe- Heme pada hemoglobin
Kofaktor
Kofaktor adalah komponen non protein yang terlibat dalam proses katalisis.
Berbeda dengan gugus prostetik yang terikat, kofaktor harus berada pada media dimana terjadi proses katalisis oleh enzim
Misal : metal
Enzim yang memerlukan ion metal sebagai kofaktor disebut metal-activated enzymes
(enzim yang diaktifkan metal); berbedadengan metalloenzymes (metal sebagai
gugus prostetik)
Merupakan molekul organik non protein yang berikatan dengan molekul protein
(apoenzim) untuk membentuk enzim yang aktif (holoenzim).
Contohnya :
NAD Nicotinamide adenine dinucleotid)
CoA Coenzyme A
FAD Flavin adenine dinucleotid)
Koenzim dapat berfungsi juga sebagai
molekul transpor.
Enzim
Klasifikasi enzim
Komponen dan struktur enzim
Kerja enzim sebagai katalisator
sebagai katalis?
Efisien enzim tidak mengkonsumsi energi dan tidak berubah secara
permanen dalam mengkatalisis reaksi
Katalis yang selektif
Katalis yang stereospesifik
katalisator
Reaksi katalis oleh enzim terbagi menjadi
tiga bagian :
Perubahan Energi
Untuk membentuk produk, subtrat pada
umumnya memerlukan energi yang disebut activation energy (energi aktivasi) karena produk yang terbentuk energinya lebih rendah daripada substrat
Semakin besar energi aktivasi yang dibutuhkan, makin lama reaksi terjadi hanya beberapa substrat yang memiliki energi yang cukup.
Sebagian besar reaksi biologi memerlukan energi yang besar tanpa enzim, reaksi akan
berlangsung sangat lama
Enzim dapat mengurangi energi aktivasi sehingga banyak molekul (substrat) yang memiliki energi yang cukup dan banyak reaksi dapat
berlangsung
kecepatan reaksi enzim
Temperature
pH
Enzyme concentration
Substrate concentration
Covalent modification
Inhibitors
Feedback Inhibition (Allosteric Effectors)
Temperatur
Enzim memiliki temperatur optimum untuk bekerja.
Sampai pada temperatur optimum kecepatan enzim meningkat enzim & molekul substrat memiliki energi kinetik yang cukup untuk
mencapai energi aktivasi.
T >> Di atas energi aktivasi, kecepatan reaksi akan turun karena molekul enzim terdenaturasi.
Energi panas memecah ikatan hidrogen yang berperan dalam pembentukan struktur sekunder dan tertier enzim enzim kehilangan bentuknya
substrat tak lagi cocok (fit) dengan situs aktifnya bersifat irreversible.
Temperatur
pH
Enzim memiliki pH optimum untuk bekerja paling
cepat.
Kebanyakan enzim bekerja pada pH 7-8 (pH tubuh
normal)
Beberapa enzim dapat
bekerja pada pH ekstrim
seperti protease lambung
(pepsin) pH optimum 1
Konsentrasi Enzim
Konsentrasi enzim yang meningkat kecepatan reaksi juga akan
meningkat enzim >> situs aktif >> terbentuk
kompleks enzim substrat
lebih banyak.
Konsentrasi substrat meningkat meningkatkan kecepatan reaksi banyak substrat yang akan berikatan dengan situs aktif enzim kompleks substrat-enzim >>
Titik jenuh
Pada konsentrasi substrat yang lebih tinggi molekul enzim akan jenuh dengan substrat sedikit situs aktif
penambahan substrat tidak akan berefek
Kecepatan maksimum pada konsentrasi substrat tak terbatas disebut Vmaks
Konsentrasi substrat yang memberikan kecepatan reaksi setengan v maks disebut Km.
V maks dan Km dapat digunakan untuk mengkarakterisasi suatu enzim.
Enzim yang baik memiliki Vmaks yang tinggi dan Km yang rendah.
Aktivitas enzim dapat dikontrol oleh enzim lain yaitu dengan memodifikasi rantai samping
memotong, penambahan gugus fosfat atau metil
Modifikasi ini dapat mengaktivasi atau inaktivasi enzim digunakan untuk mengontrol enzim
metabolik dan untuk mengganti enzim dalam saluran pencernaan.
Misalnya : pada lambung : HCl mengaktivasi pepsin
Reaksi fosforilasi
Inhibitor
Inhibitor dapat menghambat enzim sehingga mengurangi kecepatan reaksinya.
Dapat ditemukan secara alami atau dapat dibuat.
Ada dua macam inhibitor : kompetitif &
non kompetitif.
Inhibitor Kompetitif
Merupakan molekul yang memiliki struktur yang mirip dengan molekul substrat
cocok (fit) dengan situs aktif enzim
Dapat berkompetisi dengan substrat untuk menduduki situs aktif kecepatn reaksi akan berkurang
Penghambatan biasanya bersifat sementara dan
reversibel (dapat balik).
Inhibitor non kompetitif
Memiliki molekul yang berbeda dengan
molekul substrat tidak cocok dengan situs aktif
Mengikat bagian lain dari enzim
mengakibatkan
perubahan bentuk dari keseluruhan enzim,
termasuk pada situs aktifnya substrat tak dapat berikatan;
mengurangi jumlah enzim yang aktif.
Effectors)
Aktivitas pada beberapa enzim dikontrol oleh molekul tertentu yang berikatan dengan situs regulator spesifik (atau alosterik) pada enzim yang berbeda dengan situs aktif.
Molekul yang berbeda dapat menghambat atau mengaktivasi enzim mekanisme
kontrol yang rumit
Misalnya : aktivasi oleh substrat dan diinhibisi oleh produk jalur metabolik dibalik
feedback inhibition
substrates
