Mekanisme Kerja Enzim-kel.1.4 Kelas B

MAKALAH BIOKIMIA (Mekanisme Kerja Enzim)

Di Susun Oleh : Gustyan Pratama Nisrina Farzadilla Anisa Desy Aryanti Astriana Fitriani

260110110097 260110110098 260110110099 260110110100

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2012

Biokimia-Mekanisme Kerja Enzim

1

A. Pengertian Enzim

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Berdasarkan

strukturnya,

enzim

terdiri

atas

komponen

yang

disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang

berupa

nonprotein.

Gugus

prostetik

dibedakan

menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik yang pada +

umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Kofaktor berupa gugus anorganik yang biasanya berupa 2+

2+

2+

ion-ion logam, seperti Cu , Mg , dan Fe . Beberapa jenis vitamin seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim. Jadi, enzim yang utuh tersusun atas bagian protein yang aktif yang disebut apoenzim dan koenzim, yang bersatu dan kemudian disebut holoenzim. B. Tata Nama Enzim

Setiap proses biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia menggunakan katalis enzim tertentu. Untuk membedakannya maka tiap enzim diberi nama. Secara umum nama tiap enzim disesuaikan dengan penambahan “ase” di belakangnya. Substrat adalah senyawa/zat yang bereaksi dengan bantuan enzim. Contoh enzim yang menguraikan urea (substrat) dinamakan urease. Kelompok enzim sejenis diberi nama menurut fungsinya, misalnya hidrolase adalah kelompok enzim yang mempunyai fungsi sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis. Disamping nama trivial (biasa) oleh Commission on Enziymes of the International Union of Biochemistry telah di tetapkan pula tata nama yang

sistematik, disesuaikan dengan pembagian atau penggolongan enzim yang didasarkan pada fungsinya.


2

Suatu enzim bekerja khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja terhadap berbagai macam reaksi. Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai subsratnya namun ada juga enzim yang berkerja lebih dari satu substrat namun enzim tersebut tetap mempunyai kekhasan tertentu. Misalnya enzim esterasedapat menghidrolisis beberapa ester asam lemak tetapi tidak dapat menghidrolisis subrat lain yang ester. Suatu contoh tentang kekhasan ini misalnya enzim arginase bekerja terhadap L-arginin dan tidak terhadap D-arginin. Suatu enzim dikatakan mempunyai kekhasan nisbi apabila ia dapat bekerja terhadap beberapa substrat misalnya esterase dan D-asam amino oksidase yang dapat bekerja D-asam amino dan L asam amino tetapi berbeda kecepatannya. Karena adanya kekhasan ini maka suatu enzim dapat digunakan untuk memisahkan komponen D dari L pada suatu campuran rasemik. Suatu asam amino tertentu sebagai substrat dapat mengalami berbagai reaksi dengan berbagai enzim. Kekhasan reaksi bukan disebabkan oleh koenzim tetapi oleh apoenzim. Misalnya enzim dekarboksilase bekerja sebagai katalis, sedangkan enzim transaminase bekerja terhadap pemindahan gugus –NH2, tetapi mereka mempunyai koenzim yang sama yakni piridoksalfosfat.

C. Fungsi Enzim

Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi kimia, di mana hampir semua enzim adalah protein. Pada reaksi-reaksi enzimatik, molekul yang mengawali reaksi disebut substrat, sedangkan hasilnya disebut produk. Cara kerja enzim dalam mengkatalisis reaksi kimia substansi lain tidak merubah atau merusak reaksi ini. Terdapat berbagai macam peranan atau Fungsi dari pasa enzim yakni : 1. Reduksi, yaitu reaksi penambahan hydrogen, electron atau pelepasan oksigen. 2. Dehidrasi yaitu pelepasan molekul uap air (H20).


3

3. Oksidasi yaitu reaksi pelepasan molekul hydrogen, electron atau penambahan oksigen 4. Hidrolisis yaitu reaksi penambahan H20 pada suatu molekul dan diikuti pemecahan molekul pada ikatan yang ditambah H20. 5. Deminase yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH2) 6. Dekarbolisasi yaitu reaksi pelepasan CO2 dan gugusan karbosil. 7. Fosforilasi yaitu reaksi pelepasan fosfat.

D. Cara Kerja Enzim

Seperti yang kita ketahui, enzim merupakan sebuah kelompok protein yang menjalankan dan mengatur perubahan - perubahan kimia dalam sistem biologi. Cara kerja enzim akan berhubungan dengan sifat enzim sebagai protein sehingga cara kerja enzim akan sangat dipengaruhi oleh suhu, derajat keasaman, hasil akhir produk, konsentrasi enzim itu sendiri, konsentrasi substrat, zat penghambat, dan kadar air. Enzim bertindak sebagai katalis di dalam tubuh mahluk hidup sehingga terkadang enzim disebut sebagai biokatalisator. Karena bertindak sebagai katalis, maka enzim bisa meningkatkan kecepatan reaksi kimia tetapi tidak ikut berubah dalam reaksi kimia tersebut.


4

Berikut ini adalah teori yang menjelaskan tentang cara kerja enzim: 1. Lock and Key Theory

Sesuai dengan namanya, cara kerja enzim menurut teori ini mirip dengan mekanisme kunci dan anak kunci. Dalam hal ini, enzim diibaratkan sebagai kunci gembok yang bersifat aktif, sedangkan substrat diibaratkan sebagai anak kuncinya. Substrat akan memasuki enzim seperti layaknya anak kunci yang memasuki kunci gembok. Pada proses selanjutnya, substrat akan diubah menjadi produk. Pada tahap selanjutnya, sisi aktif enzim akan melepaskan produk dan siap menerima substrat baru yang lain. Sisi aktif enzim pada dasarnya mengandung sejumlah kecil asam amino sehingga hanya molekul dengan bentuk tertentulah yang bisa menjadi substrat bagi enzim. 2. Induced Fit Theory


5

Pada teori ini, cara kerja enzim adalah dengan cara melakukan penyesuaian bentuk supaya bisa berikatan dengan substrat. Tujuan dari penyesuaian bentuk ini adalah untuk meningkatkan kecocokan dengan substrat sehingga membuat ikatan enzim dan substrat menjadi lebih reaktif. Sisi aktif molekul enzim akan menjadi tempat melekatnya substrat sehingga bisa membentuk molekul kompleks enzim - substrat. Molekul enzim akan berubah ke bentuk semula setelah produk dihasilkan dan siap untuk meneri ma substrat baru yang lain lagi. Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 10 sampai 11 kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainya, enzim dapat menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia. Reaksi kimia ada yang membutuhkan energi (reaksi endergonik) dan adapula yang menghasilkan energi atau mengeluarkan energi (eksergonik). Misalnya pembentukkan ikatan antara senyawa A dengan senyawa B menjadi senyawa AB akan mengeluarkan energi. Terjadinya senyawa AB dari A dan B membutuhkan energi sebesar P, yaitu selisih energi antara A dan B dengan AB. Sebaliknya penguraian senyawa AB menjadi A dan B mengeluarkan energi sebesar P pula. Terurainya senyawa AB tidak dapat berjalan dengan sendirinya tetapi harus terbentuk dulu senyawa AB aktif. Energi yang dibutuhkan pada pembentukan AB aktif disebut energi aktivasi (a) makin besar harga a, makin sukar terjadinya suatu reaksi. Dengan adanya katalis atau enzim, harga energi aktivasi diperkecil atau diturunkan, dengan demikian akan dapat memudahkan atau mempercepat terjadinya suatu reaksi.


6

Proses terbentuknya kompleks enzim substrat sebagai berikut: 1. Mula-mula substrat melakukan kontak dengan enzim yang aktif. 2. Bila bentuk subtract sesuai dengan bentuk yang aktif dari enzim maka enzim dan substrat melakukan penyatuan. 3. Penyatuan substrat dengan enzim membentuk kompleks enzim substrat

E. Persamaan Michaelis-Menten

Leonor Michaelis dan Maud Menten pada tahun 1913 mengusulkan suatu model untuk menjelaskan kinetik reaksi enzimatis untuk satu substrat dan satu enzim (Uni-Uni reaction) Hipotesisnya adalah bahwa “Enzim (E), yang bertindak sebagai reaktan tapi tidak digunakan dalam reaksi, menyatu dengan substrat (S) dalam suatu kompleks ES dalam pembentukan produk.” K1

K3

E+P

ES

E+S K2

K4

E = Enzyme, S = Substrate, P = Product ES = Enzyme-Substrate complex k1, k2, k3 & k4 = rate constants v



 

d P dt



k 2

ES


7

 

d ES



dt

K S



k 1

K 2 K 1

ES  k 1ES  k 2 ES 



[ E ][ S ] [ ES ]

ET  E  ES 

V



V ma x[ S ] K M

 [ S ]

Penetuan KM dan Vmax Harga KM bervariasi sangat besar, tapi dari kebanyakan enzim berkisar diantara 10

-1

-6

- 10 M tergantung substrat dan lingkungan seperti

suhu dan kuantitas ion. Untuk mendapatkan harga K M dan Vmax, analisis langsung persamaan diatas dapat dilakukan, tapi cara ini membutuhkan waktu yang lama, dan bantuan komputer sangat penting untuk mengoptimasi harga parameter persamaan dengan cepat. V



V ma x

1  ( K M /[ S ])

atau

V



V ma x[ S ] K M

 [ S ]

F. Penggolongan Enzim

Pada dasarnya enzim berdasarkan daya katalisis dapat dibagi dalam tujuh macam golongan, antara lain sebagai berikut : 1. Oksidoreduktase

Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan hidrogen peroksidase (katalase). Ada beberapa macam enzim electron transfer oksidase, yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase.


8

2. Transferase

Transferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut: - Transaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan amina. - Transfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan fosfat. - Transasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil. 3. Hidrolase

Enzim ini mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah: - Karboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan ester karboksil. - Lipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida). - Peptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan polipeptida. 4. Liase

Enzim ini berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah: - L malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan air dari malat sehingga dihasilkan fumarat. - Dekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan gugus karboksil. 5. Isomerase

Isomerase meliputi enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi, yaitu: - Rasemase, merubah l-alanin D-alanin - Epimerase, merubah D-ribulosa-5-fosfat D-xylulosa-5-fosfat - Cis-trans isomerase, merubah transmetinal cisrentolal


9

-

Intramolekul

ketol

isomerase,

merubah

D-gliseraldehid-3-fosfat

dihidroksi aseton fosfat - Intramolekul transferase atau mutase, merubah metilmalonil-CoA suksinil-CoA 6. Ligase

Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat, sebagai contoh adalah enzim asetat=CoA-SH ligase yang mengkatalisis rekasi sebagai berikut: Asetat + CoA-SH + ATP Asetil CoA + AMP + P-P

7. Enzim lain dengan tatanama berbeda

Ada beberapa enzim yang penamaannya tidak menurut cara di atas, misalnya enzim pepsin, triosin, dan sebagainya serta enzim yang termasuk enzim permease. Permease adalah enzim yang berperan dalam menentukan sifat selektif permiabel dari membran sel.

G. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim

Enzim tertentu dapat bekerja secara optimal pada kondisi tertentu pula. Beberapa faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah sebagai berikut:

1. Suhu Sebagian besar enzim mempunyai suhu optimum yang sama dengan suhu normal sel organisme tersebut. Suhu optimum enzim pada hewan poikilotermik di daerah dingin biasanya lebih rendah daripada enzim pada hewan homeotermik. Contohnya, suhu optimum enzim pada manusia adalah 37 derajat celcius, sedangkan pada katak adalah 25


10

Derajat

Celcius.

Kenaikan suhu di atas suhu optimum dapat mengakibatkan peningkatan atau penurunan aktivitas enzim. Secara umum, tiap kenaikan suhu 10 derajat C, kecepatan reaksi menjadi dua kali lipat dalam batas suhu yang wajar. Hal tersebut juga berlaku pada enzim. Panas yang ditimbulkan akibat kenaikan suhu dapat mempercepat reaksi sehingga kecepatan molekul meningkat. Hasilnya adalah frekuensi dan daya tumbukan molekuler

juga

meningkat.

Akibat kenaikan suhu dalam batas tidak wajar, terjadi pe rubahan struktur enzim

(denaturasi).

Enzim yang

terdenaturasi

akan

kehilangan

kemampuan katalisnya. Sebagian besar enzim mengalami denaturasi yang tidak dapat balik pada suhu 55-65 Derajat C. Enzim yang secara fisik telah rusak biasanya tidak dapat diperbaiki lagi. Hal tersebut merupakan salah satu alasan bahwa enzim lebih aman dimakan pada makanan yang sudah dimasak.Khususnya daging dan telur daripada makanan mentah.

Pengontrolan panas terhadap susu dan makanan dengan bahan susu lainya secara dramatis mengurangi penyebaran penyakit seperti TBC. Pada suhu kurang dari suhu optimum, aktivitas enzim mengalami penurunan. Enzim masih beraktivitas pada suhu kurang dari 0 derajat C dan aktivitasnya hampir terhenti pada suhu 196 derajat C.

2.pH atau Keasaman Seluruh enzim peka terhadap perubahan derajat keasaman (pH). Enzim menjadi nonaktif bila diperlakukan pada asam basa yang sangat kuat. Sebagian besar enzim dapat bekerja paling efektif pada kisaran pH lingkungan yang agak sempit. Diluar pH optimum tersebut, kenaikan atau penurunan pH menyebabkan penurunan aktivitas enzim dengan cepat.


11

Misalnya, enzim pencerna dilambung mempunyai pH optimum 2 sehingga hanya dapat bekerja pada kondisi sangat asam. Sebaliknya, enzim pencerna protein yang dihasilkan pankreas mempunyai pH Optimum 8,5 . Kebanyakan enzim intrasel mempunyai pH optimum sekitar 7,0 (netral).

Pengaruh pH terhadap kerja enzim dapat terdeteksi karena enzim terdiri atas protein. Jumlah muatan positif dan negative yang terkandung didalam molekul protein serta bentuk permukaan protein sebagian ditentukan

oleh

pH.

3.Konsentrasi Enzim, Substrat dan Kofaktor. Jika pH dan suhu suatu sistem enzim dalam keadaan konstan serta jumlah substrat berlebihan, laju reaksi adalah sebanding dengan enzim yang ada. Jika pH, suhu, dan konsentrasi enzim dalam keadaan konstan, reaksi awal hingga batas tertentu sebanding dengan substrat yang ada. Jika sistem enzim memerlukan suatu koenzim atau ion kofaktor , konsentrasi subsrat

dapat

menentukan

laju

keseluruhan

sistem

enzim.

4.Inhibitor Enzim Enzim dapat dihambat sementara atau tetap oleh inhibitor berupa zat kimia tertentu. Zat kimia tersebut merupakan senyawa selain substrat yang biasa terikat pada sisi aktif enzim (substrat normal) sehingga antara substrat dan inhibitor terjadi persaingan untuk mendapatkan sisi aktif . Persaingan tersebut terjadi karena inhibitor biasanya mempunyai kemiripan kimiawi dengan substrat normal. Pada konsentrasi Substrat yang rendah akan terlihat dampak inhibitor terhadap laju reaksi, kondisi tersebut berbalik bila konsentrasi substrat naik.


12

1) Hambatan Revesibel

Hambatan atau inhibilisi pada suatu reaksi yang menggunakan enzim sebagai katalis dapat terjadi apabila penggabungan substrat pada bagian enzim mengalami hambatan. Molekul atau ion yang dapat menghambat reaksi tersebut dinamakan inhibitor. Hambatan terhadap aktifitas enzim dalam suatu reaksi kimia ini mempunyai arti yang penting, karena hambatan tersebut juga merupakan mekanisme pengaturanpengaturan reaksi yang terjadi dalam tubuh kita. Di samping itu hambatan ini dapat memberikan gambaran lebih jelas tentang mekanisme kerja enzim. Hambatan yang dilakukan oleh inhibitor dapat berupa hambatan tidak revesibel atau hambatan revesibel. Hambatan tidak revesibel pada umumnya disebabkan oleh terjadinya proses destruksi atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang terdapat pada molekul enzim. Hambatan revesibel dapat berupa hambatan bersaing atau hambatan tidak bersaing. Hambatan bersaing.

Hambatan bersaing disebabkan karena ada molekul mirip dengan substrat, yang dapat pula membentuk kompleks, yaitu kompleks enzim inhibitor (EI) pembentukan kompleks ES, yaitu melalui penggabungan inhibitor dengan enzim pada bagian aktif enzim. Dengan demikian terjadi persaingan antara inhibitor dengan substrat terhadap bagian aktif enzim melalui reaksi sebagai berikut : E + S -------------- ES E + I --------------- EI Inhibitor yang menyebabkan hambatan bersaing disebut inhibitor bersaing. Inhibitor ini menghalangi terbentuknya kompleks ES dengan cara membentuk kompleks EI dan tidak dapat membentuk hasil reaksi ( P).


13

E + S -------------- ES ------------ E + P (membentuk hasil reaksi) E + I -------------- EI ------------ ( tidak terbentuk hasil reaksi) Dengan demikian adanya inhibitor bersaing dapat mengurangi peluang bagi terbentuknya kompleks ES dan hal ini menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi. Pengaruh inhibitor bersaing ini tidak tergantung pada konsentrasi inhibitor semata, tetapi juga pada konsentrasi substrat. Pengaruh inhibitor dapat dihilangkan dengan cara menambah sustrat dalam konsentrasi besar. Pada konsentrasi substrat yang sangat besar, peluang terbentuknya kompleks ES juga makin besar. Kecepatan reaksi maksimum ( Vmaks ) dapat tercapai pada konsentrasi substrat (s) pada reaksi yang dihambat oleh inhibitor bersaing.

Hambatan tak bersaing

Hambatan tidak bersaing ( non competitive inhibition ) tidak di pengaruhi oleh besarnya konsentrasi substrat dan inhibitor yang melakukannya (inhibitor tidak bersaing). Dalam hal ini inhibitor dapat bergabung dengan enzim di luar bagian aktif. Penggabungan antara inhibitor dengan enzim ini terjadi pada enzim bebas, atau pada enzim yang telah mengikat substrat yaitu kompleks enzim substrat. E + I ----------- EI ES + I ------------ ESI 2.) Hambatan tidak reversibel

Telah dijelaskan bahwa baik hambatan bersaing maupun tidak bersaing adalah hambatan bersifat reversibel. Kedua macam hambatan tersebut dapat dirumuskan secara kualitatif. Hambatan tidak reversibel ini dapat terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversibel dengan bagian tertentu pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk enzim.


14

Dengan demikian mengurangi aktivitas katalik enzim tersebut. Sebagai contoh inhibitor molekul iodoase-tamida yang dapat bereaksi dengan gugus –SH suatu enzim tertentu : Enzim- SH + ICH 2CONH2 Enzim – S – CH2CONH + HI Reaksi ini berlangsung tidak reversibel sehingga menghasilkan produk reaksi dengan sempurna. 3) Hambatan Alosterik

Hambatan yang terjadi pada enzim alosterik dinamakan hambatan alosterik, sedangkan inhibitor yang menghambat dinamakan inhibitor alosterik. Bentuk molekul inhibitor alosterik berkaitan dengan enzim pada tempat diluar bagian aktif enzim. Dengan demikian, hambatan ini tidak akan dapat diatasi dengan penambahan sejumlah besar substrat. Terbentuknya ikatan antara enzim dengan inhibitor mempengaruhi konformasi enzim, sehingga bagian aktif mengalami perubahan bentuk. Akibatnya ialah penggabungan substrat pada bagian aktif enzim terhambat.


15

Daftar Pustaka

Alvyanto. 2010. Enzim Manusia. Available online at http://alvyanto.blogspot.com. [Diakses tanggal 3 Oktober 2012] Astutiamin. 2009. Enzim dan Koenzim. Available online at http://astutiamin.wordpress.com. [Diakses tanggal 3 Oktober 2012] Poedjiadi, Anna, dkk. 2005. Dasar-dasar Biokimia. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Reno, Edwards. 2011. Mekanisme Kerja Enzim. Available online at http://3gggue.blogspot.com. [Diakses tanggal 3 Oktober 2012] Rizagustia. 2012. Inhibisi Reaksi Enzim. Available online at http://rizagustia.wordpress.com. [Diakses tanggal 3 Oktober 2012] Satria. 2008. Penggolongan Enzim Berdasarkan Daya Katalisis. Available online at http://id.shvoong.com. [Diakses tanggal 3 Oktober 2012]


16

Mekanisme Kerja Enzim-kel.1.4 Kelas B

Recommend Documents