UNIVERSITAS MERCU
BUANA YOGYAKARTA
Teknologi Fermentasi dan
Enzim
PENGHAMBATAN REVERSIBLE
1. Penghambatan kompetitif 2. Penghambatan unkompetitif 3. Penghambatan non-kompetitif 4. Penghambatan campuran 5. Penghambatan substrat 6. Penghambatan alosterik1. Penghambatan Kompetitif
Inhibitor
Kompetitif
merupakan
suatu
senyawa yang berikatan dengan enzim
bebas, sehingga menghambat pengikat
substrat dengan enzim
Dapat
berupa
turunan
substrat
yang
sebenernya atau produknya, senyawa yang
mempunyai struktur kimia mirip dengan
substratnya
Ex:
Asam
melonat
inhibitor
kompetitif asam suksinat
Enzim suksinat dehydrogenase,
dalam reaksi dehydrogenasi
asam suksinat menjadi asam
fumarat
Asam melonat mempunyai 2 gugus karboksil seperti halnya asam suksinat dan dapat mengisi sisi pengikatan suksinat pada enzim. Namum reaksi selanjutnya melibatkan pembentukan ikatan ganda dank arena asam melonat tidak sperti assam suksinat, hanya mempunyai satu atom karbon diantara gugus karboksi maka reaksi selanjutnya tidak dapat berlangsung.
Pengaruh dari penghambatan kompetitif tergantung dari :
1. Konsentrasi Inhibitor 2. Konsentrasi Substrat
3. Afinitas relatif substrat dan penghambat pada enzim
Pada konsentrasi substrat rendah, Inhibitor dengan mudah bersaing dengan substrat untuk berikatanh pada sisi pengikat enzim dan derajat penghambatnya besar.
Pada konsentrasi substrat tinggi
efek
penghambatnya
dapat
diabaikan.
Jadi
pada
penghambatan
kompetitif, efek penghambatnya
dapat dikurangi
atau
bahkan
diabaikan dengan meningkatkan
konsentrasi substrat.
2. Penghambatan Unkompetitif
Inhibitor unkompetitif adalah senyawa
yang hanya berikatan dengan kompleks
enzim-substratbdan membentuk kompleks
enzim-substrat-inhibitor yang tidak aktif
Inhibitor tidak berikatan dengan enzim
bebas
Pengikatan substrat pada enzim dapat menyebabkan perubahan konformasi pada enzim sebagai terbentuk sisi pengikaan inhibnitor atau inhibitor dapat berikatan langsung substrat yang terikat pada enzim
Jadi inhibitor tidak bersaing dengan subtract untuk berikatan pada sisi pengikatan yang sama sehingga pengaruh inhibitor un kompetitif tidak dapat dikurangi dengan menaikkan konsentrasi substrat.
3. Pengahambatan non-kompetitif
Inhibitor non-kompetitif adalah senyawa yang
dapat
berikatan
dengan
kompleks
enzim-substratatau enzim bebas membentuk kompleks
enzim-substrat-inhibbitor atau enzim inhibitor.
Substrat dapat berikatan dengan enzim bebas
atau enzim yang telah berikatan dengan inhibitor
Jadi substrat dan inhibitor berikatan dengan enzim
secara acak tidak tergantung satu dengan yang
lain
Kompleks enzim-substrat-inhibitor yang terbentuk
bersifat inaktif.
4. Penghambatan campuran
Ada 2 proses pengikatan inhibitor pada
enzim :
1. Inhibitor berikatan dengan enzim
2. Inhibitor berikatan dengan enzim-substrat
Dapat bersifat kompetitif, unkompetitif atau
non-kompetitif.
5. Pengahambatan substrat.
Konsentrasi substrat yang tinggi dapat
menghambat pembentukan produk
6. Penghambatan alosterik
Memegang
peranan
penting
dalam
regulasi metabolik, ex: jalur biosintesa
A
B C
D E
Pembentukkan produk yang tidak perlu
yaitu kelebihan produk E dapat dicegah
dan penyediaan A dapat dijaga dengan
penghambatan umpan balik
Produk E bertindak sebagai inhibitor alosterik pada enzim dibagian awal jalur, misal : enzim produk produk E menghambat reaksi perubahan A menjadi B.
Inhibitor alosterik adalah inhibitor yang berikatan dengan enzim pada sisi yang jauh dari sisi pengikatan substrat.
Penghambatan alosterik, inhibitor
mempengaruhi perubahan konformasi yang
mungkin dapat merubah karakteristik
pengikatan enzim untuk substrat atau karakteristik reaksi berikutnya.
EKSTRAKSI / ISOLASI dan
PURIFIKASI ENZIM
Mengeluarkan enzim dari sumbernya
Perlu dilakukan : memberi manfaat besar
dibidang industry, pangan maupun
kesehatan.
Ilmiah, namun mengandung unsur seni
Dasar-dasar pemisahan protein : sifat-sifat
protein, meliputi : ukuran atau BM, bentuk,
muatan, hirofobisitas, kelarutan, fungsi.
Karakteristik hasil yang diinginkan
Karakteristik hasil tergantung : kondisi proses isolasi (pH, suhu, kuat ionik)
Kualitas enzim yang dihasilkan ditentukan oleh : aktivitas, stabilitas, tingkat kemurnian, spesifikasi.
Kemampuan mengisolasi ditunjukkan dengan : yield (recovery), fold
Yang perlu diketahui atau dilakukan :
Letak enzim pada sumber enzim
Tentukan tahap-tahap pemurnian yang akan
dilakukan
--- ditentukan oleh tujuan pemurnian :
Kemurnian enzim yang diinginkan
Jumlah enzim yang diperoleh
Aktivitas enzim
Yield
Enzim yang larut dalam sitoplasma (berada
dalam cairan sel )
Sangat mudah diekstrak
Di
dalam
jaringan
tanaman,
mikroorganisme
Dari tanaman : tergantung tipe sumber
enzim
Dari tepung biji-bijian :
Dari bag tanaman yang bersifat lunak :
Memotong kecil-kecil, dipers, disaring dengan kain saring
Dari daun dan biji-bijian :
Digiling, dihomogenisasi atau diblender
Dari mikroorganisme : dengan pengeringan atau mekanik
Pengeringan : suhu ruangan, 300C beberapa hari
dinding sel permeable bias dengan kering beku. ( lyophilization/freeze-drying)
Enzim
yang
terikat
dengan
membran
Dipisahkan dari membrane dengan
detergen
yang
memiliki
rantai
lipophilic,
yang
akan
berikatan
dengn
enzim
pada
permukaan
hidrofobiknya.
Detergen : sodium deoxycholate
Triton (polyethyleneglycol) (non ionic)(umum: triton x-100)
Mekanisme detergen
1. Melepas ikatan membrane
2. Menggantikan kedudukan membrane
dengan gugus alifatik atau aromatic
dari bagian lipophilic detergen
Ekstraksi Enzim dari tanaman :
dengan buffer untuk
mempertahankan pH sekitar 7,5 dan
kuat ionic 0,1-0,5 M
--- Fungsi : melindungi enzim terhadap penurunan pH akibat pecahnya sel yang memberikan kondisi asam
Kuat ionic untuk stabilitas enzim
Macam-macam buffer , ex: buffer tris, glisin, fosfat, (fosfat mampu menstabilkan kebanyakan enzim )
Setelah enzim di ekstrak, homogenate disentrifuge ( mengedap : polisakarida, mengapung: Lemak, supernatant jernih: Enzim)
Tahap selanjutnya : memisahkan enzim dari mono- dan oligo-sakarida, nukleotida, asam-asam amino bebas, sisa-sisa protein protein non enzim --- dengan mengatur pH hingga TIE enzim Dengan garam
ammonium sulfat (mudah larut dalam air ) (presipitasi) --- Dasar pemikiran : globulin tidak larut dalam larut
garam encer
Kelarutan globulin turun apabila konsentrasi garam turun, dan sebaliknya.
Salting in : terjadinya kenaikan kelarutan protein akibat naiknya konsentrasi garam (pada konsentrasi rendah )
Dialisa : untuk menghilangkan sisa garam melepas partikel larut dengan BM rendah yang tidak dikehendaki, dengan masuknya buffer ke dalam dialisat.
Tahap selanjutnya : kromatografi atau
elektroforesa.
--- .untuk purifikasi
.mengetahui tingkat kemurnian enzim .mengetahui BM enzim
PEMANFAATAN ENZIM DALAM
INDUSTRY PANGAN
Amilase – roti tawar
Enzim alami kurang terdapat dalam terigu dan
tpung lain , untu memperbaiki sifat fungsional
adonan roti
Digunakan : amylase dari gandum dan barley
Gabungan amylase dan protease dari kapang
Enzim dari bakteri
Tepung terigu : gula hanya 0,5% ( tidak cukup
untuk fermentasi sukrosa yagn kuat, yang
menghasilkan adonan yang baik dan vol roti yang
besa
• --- penambahan gula akan difermentasi terlalu cepat, sehingga nilai gizi dan gas
hilang
• --- α amylase : menjaga konstantanya pembentukan maltose ( senyawa yang akan di gunakan oleh ragi untuk membentuk gas karbondioksida dan etanol (dr Asp oryzae ) • ---β amylase (dalam terigu ): membantu
Enzim proeolitik : untuk mempersingkat waktu pengadukan (pengulenan ) adonan (manual 1 jam, mesin 10-15menit, dengan enzim Prot < 10 menit)
--- modifikasi tepung terigu (hard wheat ) (port 12,5%, k.a 12% ), ditambahkan air 60 liter, enz prot 2 tablet Fermex MT, diaduk 1 jam suhu 110 0F perlahan,
bubur kmdn di homogenisasi, dikeringkan dengan
spray dryer .
Enzim proteolitik akan berhasil bila dicampuri enzim amylase dan memberikan pewarnaan baik
Enzim proteolitik : papain, fisin, bromelin
Fermex MT, Rhozyme A-4 : camp enzim proteolitik dan amylase (dipasaran)
