Dosen: Rosila Idris Departemen Biologi, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia

1. E n z i mHandout kuliah Mahasiswa tingkat I FKUISemester II, 24 Februari 2004,pukul: 09.00 – 09.50 dan 10.00 – 10.50 wib Dosen: Rosila Idris Departemen Biologi, Fakultas Kedokteran, Universitas Indonesia Salemba 6, Jakarta Pusat

2. Enzim (1) • Suatu zat bekerja sebagai katalis pada organisme hidup, mengatur kecepatan dimana reaksi kimia diproses dan enzim itu tidak berubah dalam pro-ses tersebut • 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.

3. Enzim (2) • 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.

4. Enzim (3) Sifat kimia enzim pada umumnya enzim adalah protein 1980-an asam nukleat tertentu yang mampu seba- gai katalitik. Enzim protein : molekul besar t.d. sebuah rantai asam amino atau lebih, disebut rantai polipeptida. Rangkaian asam amino menentukan karakteristik untuk spesifisitas enzim

5. Enzim (4) • 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

6. Enzim (5) • 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 me- ngubah 1.000 molekul substrat per detik, kece-cepatan reaksi enzimatik meningkat dan kon-sentrasi substrat naik, kecepatan yang ditentukan oleh kecepatan aktif site dapat mengubah substrat menjadi produk.

7. Klasifikasi Enzim (1) • 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

8. Klasifikasi Enzim (2) • 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:

9. Klasifikasi Enzim (3) • Oxidoreduktase, terkait dalam transfer elektron 2. Transferase, mentransfer suatu kelompok kimia dari suatu zat ke zat lainnya. • Hidrolase, memotong substrat dengan mengam- bil suatu molekul air (hidrolisis)

10. Klasifikasi Enzim (4) • Liase, membentuk ikatan ganda yang menam- bahkan/memindahkan suatu kelompok kimia • Isomerase, memindahkan satu kelompok dida- lam suatu molekul untuk membentuk isomer 6. Ligase atau Sintetase, menggandakan pemben- tukan berbagai ikatan kimia sampai pada gang- guan ikatan pirofosfat didalam trifosfat adeno- sin atau sebuah nukleotida yang sama.

11. Oksidoreduktase (1) • 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

12. Oksidoreduktase (2) • Subkelas oksidoreduktase: 1. Oksidase, memindahkan 2 elektron dari donor ke oksigen, biasanya menyebabkan pemben- tukan peroksida hidrogen, 2. Oksigenase, mengkatalisa penggabungan ke- dua atom oksigen kedalam suatu substrat tunggal.

13. Oksidoreduktase (3) 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

14. Oksidoreduktase (4) • Katalase, unik didalam peroksida hidrogen be- kerja baik sebagai donor maupun akseptor. Ka- katalase berfungsi didalam sel untuk mendetok- sifikasikan peroksida hidrogen.

15. Transferase (1) • 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. • 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

16. 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. 3. Glukosiltransferase, mengkatalisa transfer residu gluykosil yang aktif ke sebuah glikogen primer. Ikatan fosfosester didalam disfosfoglukosa uridin adalah labil, yang menyebabkan glukosa berpin- dah ke glikogen primer yang sedang berkembang

17. Hidrolase • Kelas ke 3: Enzim Hidrolase: Sebagai satu kelas khusus dari transferase dima- na grup donor tertransfer ke air. Reaksi yang sa- ma rata melibatkan pemotongan ikatan peptida.

18. 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. • Dehidratase menghilangkan unsur H2O dalam sebuah reaksi dehidrasi. Dehidratase sitrat me- ngubah sitrat menjadi cis-akoninat.

19. 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.

20. 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 coen- enzim A, glutamin dan tambahan CO2 menjadi pi- ruvat, adalah reaksi yang dikalisa oleh enzim ligase. Contoh, piruvat karboksilase.

21. Analisa Enzim (1) • Dalam serum darah ukuran aktifitas enzim spe- sifik 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:

22. Analisa Enzim (2) • 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 gang-guan duktus pankreatik dan pada penyakit gon-dok. • Lipase: enzim yang mencerna lemak mulai dida-lam pankreas dan memperlihatkan variasi klinis yang sama seperti amilase pada penyakit yang melibatkan pankreas.

23. Analisa Enzim (3) 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 ting-gi pada kelenjar prostat dewasa; enzim ini dilepaskan kedalam sirkulasi pada kanker prostat metastatik

24. Analisa Enzim (4) • Peptidase: sekelompok protein enzim pencer- na ditemukan dalam konsentrasi yang lebih besar pada serum yang terkait dengan ganggu-an jaringan begitu banyak; seperti shock, demam, luka traumatik dan pada anemia yang disebabkan oleh kerapuhan sel-sel darah merah 6. 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.

25. Enzim Restriksi Enzim restriksi = endonuklease restriksi suatu pro- tein 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.

26. 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

27. Tugas Grup A,B,C,D,E dan F Masih ada lagi enzim di dalam serum manusia yang belum dibicarakan, jumlahnya 50-6=44 jenis enzim, 44 enzim ini dibagi 6 grup, masing-masing grup mendapat tugas antara 7 dan 8 jenis enzim. Tugas masing-masing grup menerangkan secara Rinci masing-masing enzim tentang: • Nama enzim, tulis sampai 4 digit • Klasifikasi enzim 5. Mekanisme kerjanya • Struktur kimia enzim 6. Efek kelebihan enzim • Karakteristik enzim 7. Efek kekurangan enzim