EBiokimia: mempelajari unsur-unsur kimia beserta proses-proses yang berlangsung terhadap unsur-unsur tersebut di dalam tubuh makhluk hidup NZIM

Biokimia: mempelajari unsur-unsur kimia beserta proses-proses yang berlangsung terhadap unsur-unsur tersebut di dalam tubuh makhluk hidup

→meliputi

- pemecahan molekul menjadi bentuk yang sederhana (katabolisme)

- pembentukan senyawa- senyawa penting yang berperan untuk perkembangan sel/

pertumbuhan (anabolisme)

 Proses-proses tersebut berlangsung sangat lambat sehingga tidak bisa menopang kehidupan jika tidak dikatalisis oleh enzim.

 Enzim: biokatalisator yang dibentuk dari makromolekul protein dengan BM bervariasi

memiliki karakter sama dengan protein

STRUKTUR PROTEIN

 Struktur Primer : Susunan asam amino

 Struktur Sekunder : -helix, lipatan 

 Struktur Tertier : satu sub- unit protein

 Struktur Kwaterner : keseluruhan protein (gabungan 2 atau lebih tertier)

Denaturasi protein :

 Rusaknya struktur Protein ke 4, 3 dan 2

Bahan-bahan yang membuat denaturasi :

- panas

- pelarut organik - basa atau asam kuat - detergents

- logam berat (Pb,Hg)

Sifat-sifat enzim :

1. Merobah substrat menjadi produk

2. Tidak turut dalam reaksi, hanya mempercepat reaksi (katalisator)

3. Mempunyai Active site (catalytic site)

4. Catalytic efficiency tinggi : 10³ - 10⁸

5. Specificity tinggi : hanya untuk 1 jenis reaksi 6. Mempunyai Cofactor

(ion) /Coenzyme (vitamin) 7. Dapat diregulasi :

distimulasi atau diinhibisi.

8. Lokasi didalam sel : tertentu

TATA NAMA ENZIM

 Berdasarkan tipe dan mekanisme reaksi Nama enzim dikenal dengan menambahkan akhiran ase pada substrat yang

dihidrolisis

Lipase : menghidrolisis lipid Amilase : menghidrolisis amilum Protease : menghidrolisis protein

 Gugus enzim mengkatalisis reaksi yang sama diberi nama sesuai jenis reaksi yang dikatalisisnya

dehidrogenase : mengkatalisis reaksi dehidrogenasi

transferase : mengkatalisis reaksi pemindahan gugus

 Sistem IUB : dengan garis besar sistem:

1. Reaksi dan enzim yang mengkatalisis terdiri dari 6 kelas utama,masing – masing mempunyai 4-13 sub kelas

2. Nama enzim terdiri dari 2 bagian, nama pertama menunjukkan

substrat,nama kedua berakhiran -ase,menyatakan reaksi yang dikatalisis

3. Keterangan tambahan untuk menerangkan reaksi. Bila diperlukan dapat ditulis dalam tanda kurung pada bagian akhir

4. Setiap enzim punya kode sistemik yang mencirikan tipe reaksi kedalam

kelas (digit pertama), sub kelas (digit kedua) dan sub kelas (digit ketiga)

Klasifikasi Enzim

1. Oxidoreductase : mengkatalisir reaksi oksidasi – reduksi .

2. Transferase : mengkatalisir transfer dari gugus yang mengandung C, N, P.

3. Hydrolase : mengkatalisir pemecahan ikatan dengan penambahan air.

4. Lyase : addisi dari suatu gugus pada suatu ikatan rangkap atau sebaliknya tanpa menggunakan air

5. Isomerase : mengkatalisis interkonversi isomer-isomer optik, geometri atau posisi

6. Ligase : catalyze formation of bonds between carbon and O, S, N coupled to hydrolysis of

A. Collision Theory

 Untuk bereaksi molekul- molekul harus saling membentur

 Untuk satu benturan yang berhasil (menghasilkan reaksi) molekul-molekul

harus punya cukup energi untuk mengatasi

sawar/barrier energi

 Faktor-faktor yang meningkatkan kecepatan reaksi harus :

- menaikkan energi kinetika pada pada molekul yang bereaksi

- menurunkan rintangan energi untuk menaikkan reaksi

-meningkatkan frekwensi benturan

B. Lock and Key Theory

 Sifat enzim dalam

mengkatalisis berbagai reaksi kimia karena kemampuannya berikatan dengan berbagai macam molekul

 Menurut Emil Fischer lewat teori ”Lock and Key” enzim harus berikatan dengan substrat pada tempat yang tepat sehingga menghasilkan reaksi

 Tempat pada enzim berikatan dengan substratnya untuk melakukan proses katalitik disebut ”Tempat

Katalitik/Tempat Aktif”

 Tempat aktif berupa celah atau retakan berupa kesatuan tiga dimensi terbentuk oleh gugus yang berasal dari berbagai bagian urutan asam amino

 Bagian lain dari protein pembentuk enzim diluar tempat aktif disebut sebagai

“Tempat Allosterik”

 Ciri yang kurang

menguntungkan dari model lock and key ini adalah kekakuan tempat aktif

 Model ini masih dipakai untuk memahami tempat sifat tertentu enzim

mis;pengikatan secara berurutan dua atau lebih substrat

C. Induced Fit Theory

 Model yang lebih umum dari Daniel Koshland:Induced Fit (kesesuaian terinduksi)

 Substrat

menimbulkan/menginduksi perubahan bentuk dalam enzim

Molekul Non Protein Pendukung Enzim

 Selain komponen protein, banyak enzim memerlukan penyusun “non protein”guna berfungsi sebagai katalis

 Beberapa enzim membutuhkan kofaktor (contohnya ion Cl) agar aktifitasnya tidak menurun

 Koenzim merupakan molekul organik yang terikat pada

bagian protein enzim tertentu, diperlukan untuk aktifitas enzim tertentu

 Kadang-kadang berfungsi juga sebagai Co-Substrat

 Terikat secara kovalent (grup Prosthetic) atau nonkovalent dengan Apoenzim

 Reaksi Lysis termasuk Hydrolisa, tidak membutuhkan Coenzim

 Coenzim dibagi atas fungsinya untuk mentransfer : transfer Hidrogen :

 NAD⁺, NADP⁺

 FMN, FAD

 Lipoic acid

 Coenzyme Q

 Transfer grup selain Hidrogen :

 CoA.SH

 Thiamin pyrophosphate

 Pyridoxal phosphate

 Folate coenzym

 Cobamide (B12) coenzym

 Lipoic Acid

 Merupakan derivat vitamin yang larut dalam air (B kompleks) setelah dimodifikasi.

 Kompleks fungsional protein ditambah dengan faktor pelengkap koenzim disebut

”holoenzim”

 Bagian protein yang bebas dari kofaktor disebut

”apoenzim”

 Jenis enzim yang membutuhkan ko-enzim mencakup enzim yang mengkatalisis reaksi:

- Oksidasi reduksi - Pemindahan gugus - Isomerisasi

- Reaksi pembentukan ikatan kovalen

Faktor yang mempengaruhi aktifitas enzim

 Keasaman atau pH

 Suhu

 Konsentrasi enzim

 Konsentrasi substrat

 Ada tidaknya senyawa inhibitor

Pengaruh Keasaman / pH

• pH optimal setiap enzim berbeda

• Kebanyakan enzim punya pH optimal antara 4-8

• Beberapa enzim punya keluwesan terhadap perubahan pH, yang lain

bekerja pada daerah pH yang sempit

• Jika suatu enzim diberi pH ekstrim tinggi atau rendah maka akan terdenaturasi

• Kepekaan terhadap pHfaktor pengaturan pH tubuh

dilakukan sangat hati-hati

• Penyimpangan pH akan membawa akibat buruk

SUHU

 Faktor yang menyebabkan peningkatan laju proses biologik untuk kenaikan suhu 10°C disebut Koefisien suhu atau Q1

 Kenaikan suhu sampai dicapai suhu optimum enzim yang bersangkutan akan menyebabkan aktifitas katalisis optimal

 Jika dipanaskan ± 50°C kebanyakan (tapi tidak semua) enzim akan terdenaturasi

 Ini menyebabkan terjadinya kerusakan pada struktur sekunder, tertier dan kuaterner dari molekul enzim enzim kehilangan kemampuan katalitik

 Beberapa protease dan fosfolipase dapat bertahan pada suhu mendididih tanpa atau hanya sedikit kehilangan aktifitasnya

 Enzim jenis tertentu jika diisolasi dari berbagai jaringan yang berbeda meski mengkatalisis reaksi yang sama, berbeda kapasitasnya bertahan terhadap denaturasi panas

 Contohnya enzim dehidrogenase laktat dari jantung, hati, paru-paru, ginjal

 Ini bermanfaat terhadap diagnosa penyakit dari organ tertentu seperti sterilisasi pangan, alat bedah, pasteurisasi susu

memanfatkan denaturasi enzim m.o kontaminan

KONSENTRASI ENZIM

Kecepatan awal suatu reaksi yang di katalisasi oleh enzim dengan konsentrasi enzim hanya berlaku pada kecepatan awal atau inisial reaksi

 Konsentrasi substrat Jika konsentrasi substrat

meningkat, kondisi lain konstan, kecepatan reaksi akan meningkat hingga mencapai keadaan dimana enzim dikatakan jenuh oleh substrat

Inhibitor

 Inhibisi aktifitas enzim dapat berupa molekul kecil spesifik atau ion, obat dan bahan beracun

 Inhibisi enzim dapat

berlangsung secara reversibel atau irreversibel, kompetitif dan non kompetitif

 Inhibitor kompetitif membentuk molekul yang mirip dengan substrat untuk enzim tersebut, akibatnya enzim mengikat inhibitor membentuk kompleks EnzI

 Inhibitor kompetitif ditandai dengan ikatan yang sangat erat dengan enzim sasaran

 Suatu enzim dapat dihambat secara kompetitif oleh produknya sendiri

 Enzim bisfosfogliserat Sintase, enzim yang

mengkatalisis isomerisasi 1,3 bisfosfogliserat menjadi 2,3 Bisfosfogliserat

 Enzim ini akan diinhibisi secara kompetitif oleh 2,3 bisfosfogliserat (produknya) walau konsentrasi rendah

 Pada inhibisi non kompetitif, enzim dapat mengikat substrat dan inhibitor secara serentak

 Tidak terdapat persaingan antara substrat dan inhibitor

 Tempat pengikatan keduanya berbeda

 Ikatan ESI dapat terurai membentuk produk dengan kecepatan yang lebih lama dari penguraian EnzS

KINETIKA ENZIM

 Tahun 1913, Leonor

Michaeles dan Maud Menten mengajukan model

sederhana untuk menjelaskan kinetika enzim

 Dalam model ini enzim akan mengikat substrat

membentuk kompleks EnzS, selanjutnya diolah menjadi P atau terurai kembali menjadi E dan S

REGULASI ENZIM

Pengaturan enzim dapat dengan cara:

A.Pengendalian oleh protein pengatur - Aktifitas banyak enzim diatur oleh protein kalmodulin

- Kalmodulin bertindak sebagai pengindra Ca

- Pengikatan Ca pada molekul Kalmodulin  mengubah protein ini menjadi bentuk aktif

- Kalmodulin aktif mengikatkan diri ke bagian enzim dan mengubah aktifitas enzim

B.Modifikasi kovalen

- Pengikatan gugus fosfat secara reversibel ke residu tironin atau serin tertentu

- Aktifitas enzim yang membentuk atau memecah glikogen diatur dengan cara ini

- Enzim Kinase mengkatalisis pemindahan gugus fosfat

- Enzim fosfatase mengkatalisis hidrolisis ikatan fosfat

C.Pengaktifan enzim pada saat dan tempat enzim diperlukan

- Sejumlah enzim diproduksi dalam bentuk belum aktif (zimogen)

- Cara pengaktifan dilakukan oleh enzim proteolitik

- Hal sama terjadi pada serangkaian reaksi pembekuan darah

D. Hambatan umpan balik

- Enzim yang mengkatalisis reaksi langkah pertama suatu jalur biosintesis biasanya dihambat oleh produk akhirnya

- Produk akhir Z bertindak sebagai effektor allosteric negatif/inhibisi umpan balik (feedback inhibitor - Produk Z berikatan dengan enzim pada tempat allosterik jauhdari tempat aktif

REGULASI ENZIM

- Sifat kinetik inhibisi umpan balik:bersifat kompetitif,

nonkompetitif, kompetitif sebagian, tak terangkai atau bercampur - Biosintesis isoleusin dari tironin dalam 5 langkah reaksi dapat melukiskan hambatan umpan balik - Enzim tironin deaminase

mengkatalisis reaksi pertama dihambat oleh isoleusin bila asam amino ini mencapai konsentrasi yang cukup

- Hambatan ini terjadi melalui interaksi allosteric yang reversible

ENZIM ALLOSENTRIK

 Enzim yang aktifitasnya diatur oleh effektor

allosterik(inhibitor umpan balik) akan mengikat effektor pada tempat allosterik yang berbeda dengan tempat aktif enzim allosterik

 Jika kecepatan reaksi enzim allosterik digambarkan sbg fungsi substrat akan didapat kurva sigmoid Kurva pengikatan O2 pada mioglobin berbentuk hiperbola tapi pada haemoglobin berbentuk sigmoid

DISTRIBUSI ENZIM

 Enzim bisa terdapat di intraseluler dan ekstraselluler

 Lokasi enzim intaselluler berdasarkan fungsi organella di intaselluler tersebut

 Enzim yang berhubungan dengan nukleus berperan dalam pemeliharaan,

pembaharuan dan pengunaan aparatus genetik

 Enzim mitokhondria berhubungan dengan reaksi pengumpul energi atau reaksi oksidatif

 Enzim yang berhubungan dengan ribosom

memperkembangkan biosintesis protein

 Lisosom mengandung enzim- enzim yang mengkatalitis

hidrolisis bahan-bahan yang diperlukan sel

 Enzim sitoplasma mengkatalisis jenis

metabolisme KH(glikolisis) biosintesis asam lemak

 Kompartmentasi enzim ini memudahkan pengaturan proses metabolik

 Enzim dengan aktifitas katalitik yang sama,tapi dalam bentuk fisik yang berbeda,kompartment berbeda  Isozim

Enzim dalam plasma darah 1. Enzim fungsional

- Melakukan fungsi fisiologis dalam darah

- Terdapat dalam darah dalam konsentrasi sama atau lebih tinggi dari dalam jaringan C/Enzim pembekuan darahTrombin 2. Enzim non fungsional

- Tidak melakukan fungsi fisiologis dalam darah

- Kadar dalam darah sampai sejuta kali lipat lebih rendah dari di jaringan