2. OUTLINE
2
Pendahuluan
Penyebaran enzim di dalam sel
Sifat dan struktur enzim
Mekanisme kerja enzim
Denaturasi
Berbagai faktor yang mempengaruhi laju enzimatik
Nomenkaltur dan klasifikasi enzim

3. 3
PENDAHULUAN
Berbagai reaksi kimia terjadi di dalam sel makhluk hidup
Proses metabolisme terdiri dari :
a. Anabolisme
b. Katabolisme
Reaksi-reaksi kimiawi dibantu dengan katalis untuk
mempercepat reaksi.
Enzim adalah katalis yang mengatur kecepatan suatu
reaksi biokimia.
Enzim adalah katalis yang lebih khas dan kuat dibanding
katalis anorganik ataupun katalis organik sintetik.

4. 4
Enzim berfungsi mempercepat reaksi kimia tanpa turut
mengalami perubahan sendiri. Enzim umumnya mampu
meningkatkan kecepatan reaksi kimia dengan kecepatan
antara 108 sampai 1020
Proses biologis pada seluruh organisme hidup adalah
reaksi kimia dan kebanyakan diatur oleh enzim, tanpa
enzim banyak reaksi kimia ini tidak akan terjadi. Enzim
mengkatalisa semua aspek metabolisme sel.
Pendahuluan
Suatu zat bekerja sebagai katalis pada organisme
hidup, mengatur kecepatan dimana reaksi kimia
diproses dan enzim itu tidak berubah dalam pro-ses
tersebut

5. 5
Pendahuluan
Skema Proses Glikolisis

6. 6
PENYEBARAN ENZIM DI DALAM SEL
Enzim menyebar secara tidak merata di dalam sel.
Enzim terdapat pada bagian tertentu yang terkait dengan
fungsinya.
Hasil reaksi enzim dilepas di tempat senyawa tersebut akan
diubah lagi.
Proses ini lebih efisien karena:
1. Membantu memastikan bahwa konsentrasi pereaksi
cukup di daerah enzim tersebut bekerja.
2. Membantu memastikan bahwa suatu senyawa diarahkan
untuk menghasilkan produk yang diperlukan dan tidak
dialihkan pada lintasan lain oleh enzim saingannya di
lokasi lain didalam sel, namun terkadang hal ini tidak
mutlak.

7. 7
Beberapa reaksi enzimatik yang dimulai dari suatu substrat
diubah oleh enzim awal menjadi senyawa lain dan kemudian
senyawa hasil tersebut diubah oleh enzim berikutnya
sehingga akan terbentuk lintasan metabolik yang akan
menghasilkan suatu senyawa yang sangat berbeda dari
sebelumnya.
Gb. 1. Lintasan metabolik kerja enzim
Penyebaran enzim di dalam sel

8. 8
SIFAT DAN STRUKTUR ENZIM
Khas bekerja pada satu substrat atau sekelompok kecil
senyawa sejenis
Diistilahkan aturan ”gembok-kunci”
Struktur enzim terbentuk dari gugus protein dan gugus
bukan protein.
Gugus bukan protein disebut gugus prostetik, sementara
gugus bukan protein yang berupa ion logam atau senyawa
organik disebut koenzim
atau RCHNH2COOH

9. 9
Sifat-sifat enzim adalah:
1. Enzim berfungsi sebagai katalisator sehingga jumlah
enzim yang diperlukan dalam suatu reaksi tidak perlu
banyak
2. Enzim merupakan senyawa protein, karenanya di dalam
air enzim berupa koloid
3. Enzim bersifat khusus/spesifik
5. Enzim tidak tahan terhadap panas yang tinggi
Beberapa vitamin yang disintesis oleh tumbuhan membentuk
bagian koenzim atau gugus prostetik yang diperlukan oleh enzim
pada tumbuhan dan hewan dan ini menjelaskan pentingnya
vitamin bagi kehidupan
Sifat dan struktur enzim

10. 10
Diperkirakan terdapat sekitar 40.000 macam protein pada
tumbuhan
Sebagian besar protein tumbuhan memiliki bobot molekul
lebih dari 40.000 g/mol (atau disebut satu Dalton/Da).
Sebagai contoh: feredoksin, protein yang terlibat dalam
fotosintesis memiliki bobot molekul 11.5 kDa, sedangkan
ribulosa bifosfat karboksilase, enzim fotosintesis lainnya
terbentuk lebih dari 500kDa
Struktur tiga dimensi rantai polipeptida ditentukan oleh
macam asam amino yang ada dan urutannya.
Asam amino yang bersifat hidrofobik akan terkonsentrasi
di bagian dalam dan yang bersifat hidrofilik bersifat
kebalikannya.
Sifat dan struktur enzim

11. 11
Gambar 1. Struktur molekul 20 asam amino yang terdapat dalam sebagian besar
protein dan bobot molekulnya (g mol-1)
Sifat dan struktur enzim

12. 12
MEKANISME KERJA ENZIM
Enzim meningkatkan laju sehingga terbentuk
kesetimbangan kimia antara produk dan pereaksi.
Enzim tidak mempengaruhi jumlah produk
Peningkatan laju reaksi oleh enzim dilakukan dengan
menurunkan energi pengaktifan selama reaksi
berlangsung.
Gb. 2 Diagram energi untuk reaksi
metabolik yang terjadi dengan atau
tanpa enzim

13.  Ada 2 karakteristik penting enzim :
1. Enzim tidak berubah masuk ke dalam reaksi
kimia dan bertindak hanya sebagai katalisa.
2. Enzim tidak mengubah keseimbangan yang
konstan pada reaksi kimia tersebut, enzim
ini hanya meningkatkan kecepatan dimana
reaksi mendekati keseimbangan.

14. 14
Emil Fischer pada tahun 1884, menyatakan bahwa
kompleks enzim-substrat bagaikan kesatuan gembok-
kunci.
Daniel E Koshland, Jr (1973) membuktikan bahwa sisi
aktif enzim dapat diinduksi oleh substrat (atau produk,
bila reaksi kebalikannya) yang dapat menyebabkan
perubahan konformasi (bentuk) yang memungkinkan
terjadinya kombinasi yang lebih cocok
Gambar 3. (a) model gembok kunci yang diilustrasikan Fischer; (b) Model substrat-
enzim yang diilustrasikan oleh Koshland
Mekanisme kerja enzim

15.  Kofaktor, suatu komponen yang bukan protein
enzim ada pada banyak enzim, dan komponen
proteinnya disebut apoenzim. Apoenzim ini
mempunyai aktifitas katalitik yang tidak lama.
 Suatu kofaktor yang membentuk ikatan dengan
apoenzim dan tidak dapat dilepaskan tanpa
denaturasi, diistilahkan sebuah grup prostetik;
umumnya grup yang berisi suatu atom metal
seperti copper atau iron (Fe). Suatu kofaktor
yang mengelilingi apoenzim dan dapat
dipisahkan dari apoenzim disebut coenzim

16.  Bagian enzim tertentu disebut aktif site
berikatan dengan substrat, tempat aktif
tersebut sebuah lekuk atau kantong yang
terbentuk oleh lipatan protein
 Sebuah molekul enzim yang khusus dapat
mengubah 1.000 molekul substrat per detik,
kececepatan reaksi enzimatik meningkat dan
konsentrasi substrat naik, kecepatan yang
ditentukan oleh kecepatan aktif site dapat
mengubah substrat menjadi produk.

17. Mekanisme kerja enzim
Skema Siklus Krebs
17

18. 18
DENATURASI
Umumnya denaturasi merupakan suatu reaksi yang tidak
terbalikkan.
Faktor-faktor yang dapat mengakibatkan denaturasi :
a. Pemanasan yang ekstrim
b. Bahan pengoksida atau pereduksi
c. Keberadaan kation logam berat
d. Keadaan basah lebih peka denaturasi dibandingkan
keadaan kering

19. 19
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI
LAJU REAKSI ENZIMATIK
Katalisis hanya terjadi jika enzim dan substrat
membentuk kompleks sementara
Laju reaksi yang bergantung pada jumlah benturan yang
dan konsentrasi enzimnya
Konsentrasi substrat yang diperlukan untuk
menghasilkan separuh laju maksimum reaksi merupakan
nilai yang dinamakan tetapan Michaelis-Menten (Km)
Nilai tersebut agak berubah-ubah sejalan dengan
perbedaan pH, suhu, kekuatan ion dan juga jenis dan
jumlah koenzim bila ini diperlukan

20. 20
Beberapa faktor yang mempengaruhi kerja enzim:
1. Temperatur
2. pH
3. Konsentrasi enzim
4. Air
5. Substrat
6. Hasil akhir
7. Zat-zat penggiat
8. Zat-zat penghambat
Bersaingan dan Tidak bersaingan
Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

21. 21Gb. 7. Model hipotesis kerja enzim alosterik
Enzim alosterik
Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

22. KLASIFIKASI ENZIM
 The International Union of Biochemistry menetap
sebuah sistem enzim dan diklasifikasikan :
* 6 kelas besar
* beberapa Sub kelas
* Sub-sub kelas
sehingga sebuah enzim ditetapkan menjadi
angka empat digit, digit keempat mengidentifika-
si sebuah enzim spesifik. contoh: alkohol : NAD
Oksidoreduktase dilambangkan dengan angka
1.1.1.1

23. KLASIFIKASI ENZIM
 Suatu enzim akan berinteraksi hanya dengan
satu zat atau kelompok zat yang disebut
substrat, untuk mengkatalisa semacam reaksi
tertentu. Karena spesifisitas ini, enzim sering
diberi nama dengan menambahkan akhiran
“ase” terhadap nama substrat (seperti pada
urease, yang mengkatalisa gangguan urea)
 Namun tidak semua enzim diberi nama seperti
itu, suatu sistem klasifikasi dikembangkan
didasarkan pada jenis reaksi katalisa enzim:

24. KLASIFIKASI ENZIM
1. Oxidoreduktase, terkait dalam transfer
elektron
2. Transferase, mentransfer suatu kelompok
kimia dari suatu zat ke zat lainnya.
3. Hidrolase, memotong substrat dengan
mengambil suatu molekul air (hidrolisis)

25. KLASIFIKASI ENZIM
4. Liase, membentuk ikatan ganda yang
menambahkan/memindahkan suatu kelompok
kimia
5. Isomerase, memindahkan satu kelompok di
dalam suatu molekul untuk membentuk isomer
6. Ligase atau Sintetase, menggandakan
pembentukan berbagai ikatan kimia sampai
pada gangguan ikatan pirofosfat didalam
trifosfat adenosin atau sebuah nukleotida yang
sama

26. OKSIDOREDUKTASE
 Kelas 1. Enzim Oksidoreduktase
mengkatalisa reaksi oksidasi dan reduksi,
misalnya alkohol : oksidoreduktase NAD
mengkatalisa oksidasi alkohol menjadi aldehid.
Enzim ini melepaskan 2 buah elektron seperti 2
buah hidrogen dari alkohol untuk menghasilkan
aldehid

27. OKSIDOREDUKTASE
 Subkelas oksidoreduktase:
1. Oksidase, memindahkan 2 elektron dari
donor ke oksigen, biasanya menyebabkan
pembentukan peroksida hidrogen,
2. Oksigenase, mengkatalisa penggabungan
ke dua atom oksigen kedalam suatu
substrat tunggal

28. OKSIDOREDUKTASE
3. Hidroksilase, menggabungkan sebuah atom mo-
lekul oksigen kedalam substrat; oksigen yang
kedua timbul seperti air.
4. Peroksidase, mempergunakan peroksida hidro-
gen selain dari oksigen sebagai oksidan, peroksi-
da NADH mengkatalisa reaksi

29. OKSIDOREDUKTASE
5. Katalase, unik didalam peroksida hidrogen
bekerja baik sebagai donor maupun
akseptor.
Katalase berfungsi didalam sel untuk
mendetoksifikasikan peroksida hidrogen.

30. TRANSFERASE
 Kelas kedua: Enzim Transferase
Enzim ini terlibat dalam memindahkan grup
fungsional antara donor dengan akseptor.
Amino, ,acyl, fosfat, satu karbon dan grup
glikosil adalah salah satu dari 2 bagian sama
besar yang ditransfer.
1. Aminotransferase (transaminase),
mentransfer grup amino dari satu asam
amino ke akseptor asam keto, dengan
menghasilkan pembentukan asam amino
yang baru dan asam keto yang baru

31. TRANSFERASE
2. Kinase, enzim yang memfosforilasi yaitu meng-
katalisa pemindahan grup fosforil dari ATP atau
trifosfat nukleotida lainnya ke alkohol atau ak-
septor grup amino, misalnya glukokinase.
Glukosiltransferase, mengkatalisa transfer
residu gluykosil yang aktif ke sebuah glikogen
primer.
Ikatan fosfosester didalam disfosfoglukosa
uridin adalah labil, yang menyebabkan glukosa
berpindah ke glikogen primer yang sedang
berkembang

32. HIDROLASE
 Kelas ke 3: Enzim Hidrolase:
Sebagai satu kelas khusus dari transferase
dimana grup donor tertransfer ke air.
Reaksi yang sama rata melibatkan
pemotongan ikatan peptida.

33. LIASE
Kelas ke 4: Enzim Liase, adalah enzim yang me-
nambah atau menghilangkan unsur air, amonia
atau CO2.
1. Dekarboksilase menghilangkan unsur CO2
dari asam keto alfa, beta atau asam amino.
2. Dehidratase menghilangkan unsur H2O dalam
sebuah reaksi dehidrasi. Dehidratase sitrat
mengubah sitrat menjadi cis-akoninat.

34. ISOMERASE
Kelas ke 5: Enzim Isomerase, enzim dari kelompok
yang sangat heterogen mengkatalisa isomerase
beberapa jenis. Diantaranya cis-trans, keto-enol
dan interkonversi (perubahan bentuk) aldose-
ketose.
Isomerase yang mengkatalisa pembalikan karbon
Asimetrik terjadi pada epimerase atau recemase.
Mutase melibatkan transfer intramolekul pada su-
atu kelompok seperti fosforil.Transfer tidak perlu
langsung, tapi dapat melibatkan suatu enzim fosfo-
rilated sebagai perantara.

35. LIGASE
 Kelas ke 6: Enzim Ligase, berarti mengikat, enzim
enzim ini terlibat dalam reaksi sintesa dimana 2
molekul tergabung pada pengeluaran sebuah ATP
“Ikatan fosfat energi tinggi” kegunaan sintetase
tersedia untuk grup khusus enzim.
Pembentukan acyl amino tRNA bekerja coenzim
A, glutamin dan tambahan CO2 menjadi piruvat,
adalah reaksi yang dikalisa oleh enzim ligase.
Contoh, piruvat karboksilase.

36. ANALISA ENZIM
 Dalam serum darah ukuran aktifitas enzim
spesifik biasanya untuk keperluan
mengidentifikasi penyakit.
 Enzim secara normal terkonsentrasi didalam sel
dan jaringan dimana mereka membentuk fungsi
katalitiknya.
 Lebih dari 50 enzim telah ditemukan dalam
serum manusia pada praktek klinis rutin, yang
paling umum diantaranya:

37. ANALISA ENZIM
1. Amilase: enzim yang mencerna tepung,
terutama berasal dari kelenjar ludah dan pan-
kreas; aktifitas serum biasnya naik pada
tahap awal imflamasi pankreas yang akut,
pada gangguan duktus pankreatik dan pada
penyakit gondok.
2. Lipase: enzim yang mencerna lemak mulai
didalam pankreas dan memperlihatkan variasi
klinis yang sama seperti amilase pada
penyakit yang melibatkan pankreas.

38. ANALISA ENZIM
3. Alkalin fosfat: ditemukan pada kebanyakan
jaringan tubuh, khususnya pada sumsum
tulang (bone marrow) dan liver. Dan
memperlihatkan nilai yang tinggi didalam
serum pada kondisi penyakit radang tulang,
osteomalacia (melemahkan tulang), hepatitis
dan gangguan penyakit kuning.
4. Fosfatase asam: ditemukan dalam jaringan
tu-buh tetapi biasanya tidak dalam konsentrasi
tinggi pada kelenjar prostat dewasa; enzim ini
dilepaskan kedalam sirkulasi pada kanker
prostat metastatik

39. ANALISA ENZIM
1. Peptidase: sekelompok protein enzim pencerna
ditemukan dalam konsentrasi yang lebih besar
pada serum yang terkait dengan gangguan
jaringan begitu banyak; seperti shock, demam,
luka traumatik dan pada anemia yang
disebabkan oleh kerapuhan sel-sel darah merah
2. Transaminase: yaitu transaminase glutamik-
aspartik dan glutamik-alanin, enzim yang
ditemukan pada kebanyakan jaringan tubuh.
Enzim ini meningkat besar didalam serum pada
penyakit liver, seperti hepatitis, hati dan infraksi
miokardium.

40. ENZIM RESTRIKSI
Enzim restriksi = endonuklease restriksi suatu protein
yang dihasilkan oleh bakteri yang memotong DNA
pada tempat spesifik sepanjang molekul.
Di dalam sel bakteri, enzim restriksi memotong DNA
asing. Enzim restriksi dipisahkan dari sel bakteri
dan digunakan di laboratorium untuk mengontrol
fragmen DNA, seperti fragmen yang mengandung
gen. Dengan demikian enzim merupakan alat yang
sangat dibutuhkan dalam teknologi rekombinan
DNA atau teknik mesin genetik.

41. APLIKASI ENZIM
 Enzim memiliki aplikasi industri dan medis yang
berharga.
 Ragi, anggur, adonan asam roti, pembekuan keju
dan pembuatan bir.
 Kegunaan enzim dalam medicine diantaranya
membunuh mikroorganisme yang menyebabkan
penyakit, meningkatkan penyembuhan luka dan
mendiagnosa penyakit tertentu

42. 42
Kelas dan sub-kelas Jenis Reaksi
Oksidoreduktase Melepas dan menambah electron atau elektron dan
hidrogen
Oksidase Memindahkan elektron atau hidrogen hanya ke O2
Reduktase Menambahkan elektron atau hidrogen
Dehidrogenase Melepaskan hidrogen
Transferase Memindahkan gugus senyawa kimia
Kinase Memindahkan gugus fosfat, terutama ATP
Hidrolase Memutuskan ikatan kimia dengan menambahkan air
Proteinase Menghidrolisi protein(ikatan peptida)
Ribonuklease Menghidrolisis RNA (ester fosfat)
Deoksiribonuklease Menghidrolisis DNA (ester fosfat)
Lipase Menghidrolisis lemak (ester)
Liase Membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu
gugus kimia
Isomerase Menata kembali atom-atom pada suatu molekul untuk
membentuk isomer
Ligase atau Sintetase Menggabungkan 2 molekul yang disertai dengan
hidrolisis ATP atau nukleosida fosfat lainnya
Polimerase Menggabungkan subunit (monomer) sehingga terbentuk
Nomenklatur dan klasifikasi enzim

43. 43

44. 44
Diskusi kelompok 1
Presentasi enzim selulase dan enzim lipase.
Diskusi kelompok 2:
Vitamin B dan C
Diskusi kelompok 3:
Fungsi biologi asam nukleat