ENZIM Sukarti Moeljopawiro Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada
ENZIM • Protein • Mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan tenaga g aktivasi • Tidak mengubah kesetimbangan reaksi • Sangat spesifik
ENZIM SEBAGAI BIOKATALIS
• Kecepatan reaksi S Æ P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk “transition “transition state” state” tiap satuan molekul • Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi: – Menaikkan suhu Æ suhu naik 10 °C kecepatan mjd 2 kali lipat – Menambahkan katalisator Æ menurunkan tenaga aktivasi
KLASIFIKASI ENZIM Berdasarkan kesepakatan internasional (International (International Union of Biochemistry), Biochemistry Biochemistry)), ) enzim dikelompokkan dengan nomor: 1. Oksidoreduktase Oksidoreduktase: berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat : berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat
dengan dengan memindahkan hidrogen atau elektron memindahkan hidrogen atau elektron 2. Transferase Transferase: memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke : memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke
molekul akseptor 3. Hidrolase Hidrolase: memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan : memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan
penambahan air 4. Liase Liase::: berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau Liase: berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau
sebaliknya 5. Isomerase Isomerase: berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu : berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu
sendiri untuk menghasilkan isomernya sendiri untuk menghasilkan isomernya 6. Ligase Ligase: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP : berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP
SISI AKTIF ENZIM • Bagian enzim yang mengikat substrat, disebut juga sisi katalitik • Terletak pada permukaan enzim / dalam lekukan (cleft (cleft)) • Luasnya < 5% dari seluruh enzim • Bentuk sisi aktif seperti substratnya (Emil Fischer) • Merupakan bagian yang juga mengikat gugus prostetik • Berbentuk 3 dimensi yang dibentuk oleh gugus dari berbagai asam amino • Berisi residu polar yang penting untuk pengikatan dan katalisis juga nonkatalisis, non-polar untuk memperkuat pengikatannya
SISI AKTIF ENZIM ((lanjt.) j )
MOLEKUL ENZIM & SUBSTRAT
• Enzim dengan g BM sedang g (BM ( 100.000)) Æ diameter 7 nm • Molekul substrat (BM 250) Æ panjang 0,8 nm
BEBERAPA PENGERTIAN • Kofaktor: Kofaktor: senyawa / molekul baik organik maupun anorganik yang dibutuhkan untuk aktivitas enzim • Koenzim Koenzim:: kofaktor y yang g berupa p senyawa y organik kompleks (koenzim berfungsi membawa gugus berfungsi yang dipindahkan p dalam reaksi enzimatis)) • Gugus prostetik: prostetik: koenzim yang mengikat erat pada enzim • Holoenzim Holoenzim:: bentuk aktif enzim alami (kompleks enzim enzim--kofaktor) • Apoenzim Apoenzim:: protein yang tertinggal setelah kofaktor dihilangkan
ISOENZIM = ISOZIM Beberapa bentuk suatu enzim yang mengkatalis reaksi yang sama yang mana mereka berbeda satu dengan yang lain karena perbedaan komposisi dan susunan asam aminonya aminonya, serta berbeda sifatsifat-sifat kinetiknya y : Misalnya – Afinitas terhadap substrat – Aktivitas maksimum – Sifat pengaturannya
Isoenzim dapat digunakan untuk mengetahui hubungan kekerabatan
FAKTOR-FAKTOR YANG FAKTORMEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIM 1. pH 2. Suhu 3 Konsentrasi enzim 3. 4. Konsentrasi substrat 5. Kemurnian 6. Inhibitor
p pH • pH ekstrem (sangat tinggi / sangat rendah) Æ aktivitas enzim hilang Inaktivasi disebabkan tidak hanya denaturasi j juga perubahan b h muatan t pada d sisi i i aktif ktif enzim i dan juga pada substrat Æ mengganggu reaksi • Tiap Tiap--tiap enzim memiliki pH optimum sendiri pH optimum tergantung kemurnian enzim, asal enzim dan sifat enzim (pepsin: 1,5; tripsin: 7,7; 7 7; arginase: 9 9,7) 7)
SUHU • Baik reaksi enzimatis maupun nonnon-enzimatis, kenaikan k ik suhu h akan k mempercepatt reaksi k i • Pada reaksi enzimatis, suhu tinggi enzim mengalami denaturasi Æ aktivitas hilang • Biasanya enzim tidak aktif di atas suhu 60 °C kecuali enzim yang dihasilkan oleh bakteri termofilik (tetap stabil pada 85 °C, bahkan di atasnya) • Suhu rendah Æ laju inaktivasinya sangat lambat sehingga dapat diabaikan. Pada suhu rendah, yaitu suhu pembekuan enzim masih aktif (lipase pada suhu – 29 °C masih dapat memproduksi asam lemak dari santan)
KONSENTRASI ENZIM & KONSENTRASI SUBSTRAT • Konsentrasi enzim – Makin tinggi konsentrasi enzim, reaksi makin cepat – Jika konsentrasi substrat tetap, penambahan konsentrasi enzim tidak akan mempercepat reaksi karena substrat telah jenuh dengan enzim
• Konsentrasi substrat – Makin tinggi gg konsentrasi substrat,, reaksi makin cepat p – Jika konsentrasi enzim tetap, penambahan konsentrasi substrat tidak akan mempercepat reaksi. Kecepatan ini disebut kecepatan maksimum (Vmax)
KEMURNIAN ENZIM • Makin murni enzim, enzim makin aktif. Kemurnian diukur dengan aktivitas enzim spesifik • Specific p activity y: The number of enzyme unit per mg of protein Mengukur kemurnian enzim, sehingga dalam proses pem rnian harga ini naik terus pemurnian ter s dan mencapai maksim maksimum m dan tetap pada saat enzim murni • Unit of enzyme activity : Is defined as that amount which causes transformation of 1.0 1 0 μmol (10-6 mol) of substrate per minute at 25 °C, C under optimal condition
EXISTENCE OF “ES” COMPLEXES E + S
K1 K2
ES
K3
E + P
• Pengamatan langsung dengan mikroskop elektron dan sinar sinar--X • Sifat Sifat--sifat fisik • Spektroskopi: absorbansi dan fluoresensi • Isolasi dan identifikasi • Saturation kinetics
INHIBITOR • Dua macam inhibitor : irreversible dan reversible – Irreversible inhibitor : mengikat secara kovalen dan permanen gugus berfungsi pada molekul yang diperlukan untuk katalisis Æ sehingga enzim tidak aktif (contoh: diisopropil fluorofosfat = DFP, iodoasetamida) – Reversible inhibitor : ada 4 macam inhibitor; kompetitif, unkompetitif, nonkompetitif, k titif d dan campuran
