Enzim dan koenzim

1. ENZIM
 Enzim : suatu protein yang bekerja sebagai
katalis
 Mengapa enzim diperlukan dan dipelajari ?
 Semua proses kehidupan tidak terlepas dari
enzim
 Enzim berperan dalam bidang industri
 Enzim memegang peranan dalam kesehatan
dan penyakit
 Enzim berfungsi dalam bidang farmasi

2. ENZIM
 Beberapa istilah yang berhubungan dengan enzim :
 Katalis
 Substrat
 Produk
 Koenzim
 Apoenzim
 Holoenzim
 Metalloenzim

3. HISTORICAL ENZIM
 1810 – Joseps Gay-Lussac : fermentasi gula oleh yeast.
 1835 – Jacob Berzelius : teori katalis kimia.
 Mid abad 19 – Louis Pasteur : fermentasi hanya pada sel hidup.
 Justus Liebig : proses biologi disebabkan karena aktivitas
substansi kimia “ferment”.
 1878 – Fredrich Wilhelm Kuhne : istilah enzim.
 1897 – Eduard Buchner : extrac sel bebas yeast mensintesis
etanol dari glukosa (alkohol fermentasi).
 1894 – Fischer : lock and key hipotesis.
 1926 – James Sumner : mengkristalkan enzim urease.
 1930 – Northrop & Kunitz : hub. aktivitas enzim kristalin pepsin,
tripsin, dan kemotripsin dengan jml protein.
 1963 : first amino acid sequence of an enzyme (bovine
pancreatic ribonuclease).
 1965 : first X-ray structure enzyme (hen egg white lysozyme).

4. KLASIFIKASI ENZIM
 Klasikal :
 Beberapa enzim dikenal, mengkatalisis reaksi
hidrolisis ikatan kovalen
 Penambahan akhiran –ase pada substrat yang
dihidrolisisnya
 Contoh :
- Lipase
- Amilase
- Protease

5. KLASIFIKASI ENZIM
 Sekarang :
 Enzim diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi
 Contoh :
- Dehidrogenase
- Transferase
 Sistem IUB, enzim diklasifikasikan berdasarkan
mekanisme reaksi
 Contoh : Oksidoreduktase, Lyase, Isomerase

6. KLASIFIKASI ENZIM
 Enzim menurut IUBMB dibagi menjadi 6 klas :
1. Oksidoreduktase : laktat dehidrogenase
2. Transferase : heksokinase
3. Hidrolase : kimotripsin
4. Lyase : Aldolase
5. Isomerase : fosfoglukomutase
6. Ligase : piruvat karboksilase

7. KOENZIM
 Senyawa organik dengan BM rendah
 Stabil terhadap panas
 Molekul organik kecil atau metal
 Dibutuhkan bagi aktivitas enzim
 Berikatan dengan enzim secara non kovalen
 Prekursornya biasanya vitamin
 Dianggap sebagai co-substrat/ substrat sekunder
OH O
 
CH O- C O-
H2C C LDH H2C C
 
L-laktat O Piruvat O
NAD+ NADH+ + H+

8. KOENZIM DAN PERANANNYA DLM REAKSI
Koenzim Reaksi yang di mediasi
Biotin
Koenzim Kobalamin
Koenzim A
Koenzim Flavin
Asam lipoat
Koenzim Nikotinamid
Piridoksal fosfat
Tetrahidrofolat
Tiamin pirofosfat
Karboksilasi
Alkilasi
Transfer asil
Oksidasi – reduksi
Transfer asil
Oksidasi – reduksi
Transfer gugus amino
Transfer gugus karbon
Transfer aldehid

9. KLASIFIKASI KOENZIM
 Karena fungsi koenzim sebagai reagensia
pemindah gugus, maka diklasifikasikan sbb:
 Fungsi pemindahan gugus bukan hidrogen :
- Gula fosfat - KoA. SH
- Tiamin pirofosfat - Piridoksal fosfat
- Koenzim folat - Biotin
- Koenzim kobamida - Asam lipoat
 Fungsi pemindahan hidrogen :
- NAD+, NADP+ - FAD, FMN
- Asam lipoat - Koenzim Q

10. GUGUS PROSTETIK
 small organic molecules
 covalently linked to protein

11. KARAKTERISTIK REAKSI ENZIMATIK
 Higher reaction rates
 Milder reaction condition
 Greater reaction specificity
 Capacity for regulation

12. TEORI KINETIKA (COLLISION THEORI)
 Konsep teori kinetika :
1. Hanya molekul yang saling berbenturan yang
dapat bereaksi
2. Setiap reaksi kimia terdapat barrier energi yang
harus diatasi agar terjadi reaksi
 Faktor-faktor yang meningkatkan kecepatan reaksi :
1. Menaikkan energi kinetik
2. Menurunkan barrier energi
3. Meningkatkan frekuensi benturan

13. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN
REAKSI YANG DIKATALISIS ENZIM
 Temperatur
 pH
 Konsentrasi enzim
 Konsentrasi substrat
 Inhibitor

14. INTERAKSI ENZIM-SUBSTRAT
 Ada 2 model untuk
menunjukkan interaksi
enzim dan substrat :
1. Lock and key
model
- Substrat (key)
sesuai dengan
ruangan pada
enzim (lock)
yang telah
terbentuk
sempurna

15. INTERAKSI ENZIM-SUBSTRAT
2. Induced fit model
- Substrat sesuai
dengan ruangan
dalam enzim,
menyebabkan enzim
mengalami
perubahan
konformasi
- Perubahan
konformasi protein
menyebabkan
kesesuaian yang
tepat substrat
dengan enzim

16. INHIBISI PADA ENZIM
 Senyawa tertentu dapat menghambat enzim,
sehingga menurunkan kecepatan katalisisnya
 Inhibisi dapat reversibel atau ireversibel
 3 tipe inhibitor reversibel :
1. Competitive inhibitor
- Inhibitor meniru substrat, sehingga terjadi
persaingan
- Inhibitor sesuai dengan tempat aktif
- Efek inhibitor ini dapat diatasi dengan
meningkatkan [S]
- Contoh : malonat inhibitor kompetitif
suksinat dehidrogenase

17. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)
- Inhibitor kompetitif
dapat diidentifikasi
secara kinetik.
- Adanya inhibitor
kompetitif :
Km meningkat ;
Vmax tetap

18. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)
2. Non-competitive inhibitor
- Inhibitor mengikat pada tempat selain
tempat aktif
- Efek inhibitor ini tidak dapat diatasi
dengan peningkatan [S]
- Dengan adanya Non-competitive inhibitor
Km tetap ;
Vmax menurun

19. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)

20. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)
3. Un-competitive inhibitor
- Inhibitor mengikat pada tempat selain
tempat aktif, tetapi hanya ketika substrat
terikat
- Efek inhibitor ini tidak dapat diatasi
dengan peningkatan [S]
- Adanya Un-competitive inhibitor
Km menurun ;
Vmax menurun

21. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)

22. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)

23. INHIBISI PADA ENZIM (LANJUTAN)

24. INHIBISI ENZIM
• Irreversible inhibition
 enzyme is covalently modified after interaction
with inhibitor
 derivatized enzyme is no longer a catalyst
• Organofluorophosphates used as insecticides and
nerve gases
 irreversible inhibitors of acetylcholinesterase
 form covalent product with active site serine
residue
 enzyme no longer functional

25. PENDETEKSIAN ENZIM
 Jumlah enzim yang kecil dalam sel mempersulit
pengukuran kadarnya
 Jumlah enzim yang diukur berasal dari cairan
atau ekstrak jaringan
 Aktivitas katalisis enzim menghasilkan
pemeriksaan yang sensitif dan spesifik untuk
kadar enzim
 Kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim untuk
mengukur kadar enzim sebuah sampel

26. PENDETEKSIAN ENZIM (LANJUTAN)
 Hasil pengukuran enzim dinyatakan dalam unit
enzim :
 mikromol/mol=10-6mol
 pikomol/pmol=10-9mol
 Nanomol/nmol=10-12mol
 Unit enzim diukur dari substrat yang bereaksi
atau produk yang dihasilkan permenit

27. PEMURNIAN ENZIM
 Tujuan : mengisolasi suatu enzim spesifik dari
ekstrak sel atau cairan yang mengandung
banyak komponen lain
 Teknik pemurnian :
 Kromatografi
 Elektroforesis
 DNA rekombinan

28. ENZIM UNTUK KEPERLUAN DIAGNOSIS
 Enzim plasma fungsional : Enzim tertentu,
proenzim yang terdapat dalam sirkulasi darah
manusia normal dan melaksanakan fungsi
fisiologisnya dalam darah
 Contoh :
 Lipoprotein lipase, pseudokolinesterase
 Proenzim pembekuan darah, penghancuran
bekuan darah
 Disintesis dalam hati, tetapi dalam darah
konsentrasinya sama atau lebih tinggi daripada
dalam jaringan

29. ENZIM UNTUK KEPERLUAN DIAGNOSIS
 Enzim plasma non fungsional tidak
melaksanakan fungsi fisiologi dalam darah dan
terdapat dalam darah manusia normal dengan
kadar sangat rendah daripada dalam jaringan
 Peningkatan diatas normal dalam darah
menunjukkan laju kerusakan jaringan
 Contohnya :
 Amilase pankreas, Lipase
 Alkali fosfatase empedu
 Asam fosfat prostat

30. ENZIM UNTUK KEPERLUAN DIAGNOSIS
Enzim serum Pemakaian diagnostik
Aminotransferase.
Aspartat aminotransferase (AST atau SGOT)
Alanin aminotransferase (ALT atau SGPT)
Amilase
Infark miokard
Hepatitis virus
Pankreatitis akut
Seruloplasmin Degenerasi hepatolentikuler
(penyakit Wilson)
Kreatin kinase Kelainan otot dan infark miokard
g-Glutamil transpeptidase Berbagai penyakit hati
Laktat dehidrogenase (isosim) Infark miokard
Lipase Pankreatitis akut
Asam fosfatase Karsinoma metastatik prostat
Alkali fosfatase Berbagai kelainan tulang,
penyakit obstruksi hepar

31. AMINO TRANSFERASE
 Tipe pengukuran enzim liver adalah AST (SGOT) dan
ALT (SGPT).
 ALT spesifik unt mendiagnosa keterlibatan liver.
 AST tdk hanya unt mengetahui keterlibatan liver,
tetapi juga penyakit dan kerusakan jantung
 Pengukuran ratio ALT/AST dapat digunakan unt
mendiagnosa :
 Pada penyakit dan kerusakan liver yg tdk
disebabkan virus, ratio ALT/AST < 1.
 Adanya virus hepatitis, ratio ALT/AST > 1.

32. AMINO TRANSFERASE
 Peningkatan level AST dalam serum proporsional
dgn jumlah sel yg terlibat.
 Pada saat injury pengukuran AST harus dilakukan.
 Pada injury :
 Level AST meningkat dlm 8 jam dan mencapai
puncaknya pada 24-36 jam kemudian.
 Dalam 3-7 hari level AST hrs kembali seperti
saat preinjury, jika level berlanjut terjadi injury
yg berlanjut.
 Meskipun pengukuran AST tdk dilakukan/
dilakukan secara tunggal, diagnostik infark-
miokard dilakukan bersama dgn LDH, CK.

33. LDH (LAKTAT DEHIDROGENASE)
 Pemeriksaan LDH khusus unt mendiagnosa infark-miokard .
 Terdapat 5 hubungan erat pada isosim ini :
 LDH 1 - ditemukan pd jantung dan sel darah merah,
jumlahnya 17%-27% dari total serum normal.
 LDH 2 - ditemukan pd jantung dan sel darah merah,
jumlahnya 27%-37% dari total serum normal.
 LDH 3 - ditemukan pada berbagai macam organ dan
jumlahnya 18%-25% dari total serum normal.
 LDH 4 - ditemukan pada berbagai macam organ dan
jumlahnya 3%-8% dari total serum normal.
 LDH 5 - ditemukan pada liver otot skeletal dan jumlahnya
0%-5% dari total serum normal.

34. LDH (LAKTAT DEHIDROGENASE)
 Pada infark-miokard level serum LDH meningkat dlm
28 jam dan mencapai puncaknya dlm 2-3 hari,
kembali normal dlm 10 hari.
 Diagnosa dengan membandingkan ratio LDH 1/ LDH 2
 Normalnya ratio LDH 1/ LDH 2 < 1.

35. CPK (Creatin Phospho Kinase)
 CPK terutama ditemukan dalam jantung, otot
skeletal, dan otak.
 Pengukuran level serum CPK merupakan
diagnosis yg tepat unt injury jaringan tersebut.
 Level CPK meningkat dlm 6 jam setelah injury
dan mencapai puncaknya sekitar 18 jam.
 Jika injury tdk berlanjut level kembali normal
dalam 2-3 hari.

36. CPK (Creatin Phospho Kinase)
 Terdapat isosim CPK spesifik jaringan meliputi :
 CPK3 (CPK-MM) adalah isozim predominan
pada muscle dan jumlahnya 100% dari total
serum normal.
 CPK2 (CPK-MB) jumlahnya sekitar 35%
aktivitas CPK pada otot jantung, tetapi kurang
dari 5% pada otot skeletal dan 0% dari total
serum normal.
 CPK1 (CPK-BB) adalah karakteristik isozim
pada otak dan jumlahnya signifikan pada otot
polos dan 0% dari total serum normal.

37. CPK (Creatin Phospho Kinase)
 Kebanyakan CPK yg dilepas setelah infark-
miokard adalah CPK-MB, peningkatan ratio CPK-
MB terhadap total CPK membantu dlm
mendiagnosa infark-miokard.
 Level CPK-MB meningkat 3-6 jam setelah infark
miokard dan mencapai puncaknya 12-24 jam
kemudian jika tidak terjadi kerusakan berlanjut
dan kembali normal 12-48 jam setelah infark.