ENZIM IKA PUSPITA DEWI

Transkripsi

1 ENZIM IKA PUSPITA DEWI 1

2 2 Enzim Klasifikasi enzim Komponen dan struktur enzim Kerja enzim sebagai katalisator

3 3 Enzim Enzim merupakan Polimer biologis yang mengkatalisis reaksi kimia Protein yang dapat berfungsi sebagai katalis yaitu komponen yang dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia

4 4 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

5 5 Enzim Klasifikasi enzim Komponen dan struktur enzim Kerja enzim sebagai katalisator

6 Klasifikasi enzim berdasarkan International Union of Biochemists (IUB) 6

7 7

8 Oxidoreductases, Transferases and Hydrolases

9 Lyases, Isomerases and Ligases

10 10 Enzim Klasifikasi enzim Komponen dan struktur enzim Kerja enzim sebagai katalisator

11 11 Situs Aktif 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

12 12

13 13 Situs Ikatan Substrat Ada dua macam model yang dapat menggambarkan ikatan enzim dengan substrat : Gembok kunci (Lock-and-key model) Induced fit model

14 14 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

15 15

16 16 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

17 17

18 18

19 19 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

20 20 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

21 Contoh gugus prostetik Fe- Heme pada hemoglobin 21

22 22 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); berbeda dengan metalloenzymes (metal sebagai gugus prostetik)

23 23

24 24 Coenzymes 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.

25 25

26 26 Enzim Klasifikasi enzim Komponen dan struktur enzim Kerja enzim sebagai katalisator

27 27 Bagaimana kerja enzim sebagai katalis? Efisien enzim tidak mengkonsumsi energi dan tidak berubah secara permanen dalam mengkatalisis reaksi Katalis yang selektif Katalis yang stereospesifik

28 28 Kerja enzim sebagai katalisator Reaksi katalis oleh enzim terbagi menjadi tiga bagian :

29 29

30 30 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

31 31

32 32 Faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim Temperature ph Enzyme concentration Substrate concentration Covalent modification Inhibitors Feedback Inhibition (Allosteric Effectors)

33 33 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.

34 Temperatur 34

35 35 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

36 36 Konsentrasi Enzim Konsentrasi enzim yang meningkat kecepatan reaksi juga akan meningkat enzim >> situs aktif >> terbentuk kompleks enzim substrat lebih banyak.

37 37 Konsentrasi Substrat 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.

38 38

39 39 Modifikasi kovalen 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

40 40 Reaksi fosforilasi

41 41 Inhibitor Inhibitor dapat menghambat enzim sehingga mengurangi kecepatan reaksinya. Dapat ditemukan secara alami atau dapat dibuat. Ada dua macam inhibitor : kompetitif & non kompetitif.

42 42 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).

43 43 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.

44 44 Feedback Inhibition (Allosteric 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

45 45

46 Enzym Spesificity Enzymes have varying degrees of specificity for substrates Enzymes may recognize and catalyze: - a single substrate - a group of similar substrates - a particular type of bond

47

48 48