Download Enzim Oksidase

KOENZIM DAN KOFAKTOR
Dra.Yustini Alioes,MSi,Apt
Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran
Universitas Andalas
Padang
• Enzim adalah protein yg berfungsi
sebagai katalisator (mempercepat
reaksi kimia).
• Dapat mengalami modifikasi selama
reaksi, tetapi kembali ke bentuk
asal pd akhir reaksi.
• Enzim juga mengatur kecepatan
reaksi dlm jalur metabolisme.
2
• Mempunyai aktifitas enzimatik
bila berbentuk holoenzim.
• Holoenzim = apoenzim + koenzim
- apoenzim; protein enzim
-koenzim;gugus prostetik/kofaktor
3
Reaksi
E = Enzim., S = Substrat.,
P = Produk
4
Enzim Sebagai Katalisator
• Substrat berikatan dgn tempat
pengikatan substrat spesifik yg ada
pada enzim melalui interaksi
dengan residu asam amino enzim.
• Daya katalitik enzim berada dalam
interval 106 sampai 1014 lebih cepat
dibanding reaksi tanpa katalisis.
5
• Suatu enzim hanya bereaksi dgn
1 substrat.
• Enzim
memerlukan
molekul
sekunder untuk dapat aktif yg
disebut koenzim (non-protein).
• Koenzim
bertindak
sebagai
substrate
shuttles
yg
memindahkan berbagai substrat.
6
KOENZIM
•
•
•
•
Senyawa organik
Tahan panas,
Mudah terdisosiasi
Dpt dipisahkan dari enzimnya dg cara
dialisis
• Mentranspor ggs kimia/elektron dari 1
enzim ke enzim lainnya
• Contoh : NAD,NADP,FAD,FMN,dll
7
• Dpt memperbesar kemampuan katalitik
sebuah enzim besar dari kemampuannya
sendiri
• Jenis reaksi yg sering memerlukan
koenzim;
- oksidasi reduksi
- reaksi pemindahan ggs
- isomerasi
8
Perbedaan ENZIM dan
KOENZIM
Enzim :
- Mrpkan biokatalisator
- Bersifat termolabil
- Spesifik dlm melaksanakan
fungsinya
- Dpt dirusak oleh logam berat
9
- Aktifitas enzim diukur dg
kecepatan reaksi enzimatik
- Letak enzim tertentu didalam sel
- Hanya mengkatalis 1 macam
reaksi
10
• Suatu enzim hanya bereaksi dgn 1
substrat.
• Enzim memerlukan molekul sekunder
untuk dapat aktif yg disebut koenzim (nonprotein).
• Koenzim bertindak sebagai substrate
shuttles yg memindahkan berbagai
substrat.
11
KOENZIM :
- Senyawa organik yg diperlukan utk
aktifitas suatu enzim ttt
- Bersifat termostabil
- Berat molekul rendah
- Banyak terdapat pd vit,B Komplek
- Bisa dianggap sbg substrat kedua
12
Klassifikasi menurut gugus
pemindahannya;
A.Ggs pemindahannya yg bukan
hidrogen;
1. gula pospat
2. KoA-SH
3. Tiamin piropospat
4. Seny.Folat
5. Biotin
6. Asam lipoat
13
7.Piridosal fosfat
8.Kobamida
B.Untuk pemindahan hidrogen;
1, NAD.NADP
2.FMN,FAD
3. Asam lipoat
4. Koenzim
14
• Koenzim biasanya berikatan secara kovalen
dengan enzim sehingga sering disebut
gugus prostetik.
• Gugus prostetik antara lain ialah;
- metalloenzim (Co,Cu, Mg, Mn, Se, &Zn)
- vitamin B-komplek, seperti;
* B-2 pada FMN (Flavin Mononukleotida)&
FAD (Flavin Dinukleotida)
15
KOFAKTOR
• Kofaktor berfungsi sama dengan gugus
prostetik, tetapi berikatan secara reversible
• Dpt brp zat anorganikion logam
• Dpt brp zat organik .flavin dan heme
• Metal- activated enzymes adalah istilah
untuk kofaktor ion logam.
16
• Contoh enzim yg mengandung kofaktor;
- karbonat anhidrase dg kofaktor Zn terikat
sbg bgn dari tapak aktifnya katalitik
Pembagian Kofaktor;
a.Aktivator ion anorganik yg biasanya
berikatan lemah dg suatu enzim
Contoh; Cu,Fe,Mn,Zn.Ca,K dan Co
17
B. Ggs Prostetik ikatan kovalen
 dpt brp seny,organik ttt,vit,atau ion
logam
Contoh:
- FAD Vit,B2/Riboflavinmenerima atom
hidrogen
- Ion Logam: Sitokromsbg pembawa
elektron pd Fe
18
• Fungsi :
Membantu proses katalisis oleh enzim
maupun penyusunan struktural yg
penting utk memantapkan ikatan antara
substrat pd enzim atau menstransfer
elektron yg timbul selama katalisa
19
Tempat Aktif (active site)
• Komplek enzim-substrat berada dalam suatu
daerah pada enzim yg disebut tempat aktif.
• Terletak di pecahan, celah, atau rongga
pada enzim.
• Tempat ini juga mengandung koenzim.
• Enzim-substrat yg telah diaktifkan membentuk komplek stadium transisi.
• Komplek stadium transisi akan terurai
menjadi produk.
• Enzim bebas kemudian mengikat substrat
lain.
20
• Oksidasi = pengurangan elektron / ion H+
• Reduksi = penambahan elektron / ion H+
• Contoh oksidasi:
e
Fe2+
Fe3+
• Tujuan BO: untuk menghasilkan energi
21
Enzim Oksidoreduktase
•
•
Adalah sekelompok enzim yang terlibat
dalam reaksi reduksi-oksidasi
Terdiri dari :
1. Oksidase
2. Dehidrogenase
3. Hidroperoksidase
4. Oksigenase
22
1. Oksidase
• Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari
substrat dgn menggunakan oksigen sebagai
akseptor hidrogen.
• Enzim-enzim tsb membentuk;
- air
(H2O)
- hidrogenperoksida (H2O2)
23
Enzim Oksidase
AH2
½ O2
AH2
O2
Oksidase
A
(1) Air
H 2O
A
H2O 2
(2) Hidrogenperoksida
24
Enzim Oksidase
1. Sitokrom oksidase
2. Oksidase dgn flavoprotein;
- Asam L-amino oksidase
- Xantin oksidase
- Glukosa oksidase
25
Sitokrom Oksidase
•
•
Adalah
hemoprotein dengan
prostetik heme.
Enzim ini dapat dirusak oleh:
- karbonmonoksida
- sianida
- hidrogen sulfida
gugus
26
Flavoprotein
•
Kelompok enzim ini memiliki gugus
prostetik flavin mononukleotida (FMN) atau
flavin adenin dinukleotida (FAD).
•
Gugus prostetik tsb dibentuk dari riboflavin.
27
2. Dehidrogenase
Memiliki 2 fungsi utama:
1. - Memindahkan H dlm reaksi redoks.
- Sering memakai koenzim NAD+/NADP+
yg membutuhkan niasin.
2. - Sebagai komponen rantai respirasi.
28
Rangkaian Reaksi Dehidrogenase
AH2
Pembawa
BH2
(red)
(oks)
(red)
A
Pembawa-H2
(oks)
A
dehidrogenase
(red)
B
(oks)
B
dehidrogenase
29
3. Hidroperoksidase
•
•
•
Kelompok enzim ini melindungi tubuh
terhadap peroksida,
Karena akumulasi peroksida dapat
mencetuskan radikal bebas yg merusak
membran sel.
Terdiri dari 2 macam enzim:
1. Peroksidase
2. Katalase
30
Peroksidase
•
Banyak terdapat dalam susu, leukosit,
platelet, dan jaringan lain yg terlibat dalam
metabolisme eikosanoid.
•
Hidrogen peroksida direduksi dengan
mengorbankan substansi seperti; askorbat,
kuinon, & sitokrom C.
31
Peroksidase
H2O2 + AH2
2H2O + A
32
Peroksidase
Glutation peroksidase dgn gugus
prostetik selenium bekerjasama
dengan
glutation
tereduksi
melindungi
membran
lipid
&
hemoglobin terhadap oksidasi oleh
senyawa peroksida.
33
Katalase
•
•
•
Enzim ini banyak terdapat dalam;
darah, sumsum tulang, membran mukosa,
ginjal, dan hepar.
Berfungsi menghancurkan H2O2 yang
terbentuk oleh kerja oksidase.
Katalase & oksidase ini terdapat di dalam
peroksisom.
34
Katalase & Oksidase
A’H2
AH2
O2
A’
A
H2O2 Katalase 2H2O
Oksidase
H2O2
O2
35
4. Oksigenase
•
•
Enzim dalam kelompok ini mengkatalisis
pemindahan & inkorporasi (penyatuan)
oksigen ke dalam molekul substrat.
Terdiri dari:
- Dioksigenase
- Monooksigenase
36
Dioksigenase
•
•
Penyatuan molekul O2 ke substrat.
Terdiri dari:
1. Enzim yg mengandung Fe, seperti;
- homogentisat dioksigenase
2. Enzim yg menggunakan heme, seperti;
L-triptofan dioksigenase (triptofan
pirolase) dalam hepar
37
Monooksigenase
•
Penyatuan hanya satu atom molekul O ke
dalam substrat.
•
Atom O lainnya direduksi menjadi air.
38
Monooksigenase Sitokrom P450
•
•
•
Enzim ini terdapat dalam mikrosom sel
hepar.
Membutuhkan NADH & NADPH untuk
dioksidasi dalam reaksi yang disebut siklus
hidroksilase.
Penting untuk hidroksilasi obat-obatan
39
Adenosin Trifosfat (ATP)
•
•
•
•
Adalah nukleotida trifosfat yg mengandung
adenin, ribosa, & 3 gugus fosfat.
Agar dapat bekerja, ATP membentuk
komplek Mg2+.
ATP mengandung 2 gugus fosfatberenergi tinggi & sebuah fosfat berenergirendah (ikatan ester biasa).
Gugus fosfat berenergi-tinggi dilambangkan sebagai
P
40
Adenosin Trifosfat (ATP)
NH2
N
N
N
Mg2+
O-O
P
O
N
O-
O
P
O
OO
P
O
CH
O
O
OH
OH
41
Metabolisme
• Reaksi katabolisme (eksergonik) ialah;
Pemecahan atau oksidasi molekul bahan
bakar.
• Reaksi anabolisme (endergonik) ialah;
Reaksi sintesis berbagai substansi.
• Jadi, Metabolisme ialah;
Kombinasi proses katabolik dan anabolik.
42
Metabolisme
Suatu proses endergonik tidak dapat berjalan
sendiri,
tetapi harus menjadi komponen suatu sistem
eksergonik-endergonik yg berpasangan,
sehingga keseluruhan perubahan
(netto) bersifat eksergonik.
bersih
43
Siklus ATP/ADP
•
•
•
Berperan untuk menghubungkan prosesproses yg menghasilkan P-berenergi-tinggi
dgn proses yg menggunakan P-berenergitinggi.
ATP dikonsumsi & dibentuk kembali
secara kontinu.
Depot ATP/ADP sangat kecil, sehingga
hanya cukup untuk mempertahankan
jaringan aktif dlm waktu beberapa detik
saja.
44
Siklus ATP/ADP
ATP
CO2
Pernapasan:
pembentukan energi
dari; - karbohidrat
- lemak
- protein
Penggunaan energi:
- biosintesis makromolekul
- kontraksi otot
- transpor ion aktif
- termogenesis
O2
ADP + Pi
45
Sumber Utama P-berenergi-tinggi
1. Fosforilasi oksidasi;
-Sumber P terbesar dlm organisme aerobik.
-Energi bebasnya berasal dari oksidasi
rantai respirasi.
2. Glikolisis;
-Pembentukan dua P dari hasil katalisis
fosfogliserat kinase & piruvat kinase.
3. Daur Krebs;
-Satu P-berenergi-tinggi dibentuk pada
tahap suksinil tiokinase.
46
Produk ATP pada Fosforilasi Oksidatif
•
•
•
Diperkirakan satu ATP disintesis setiap
dua proton melewati tonjolan .
Hasilnya ialah;
- 3 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. NADH
- 2 mol. ATP utk oksidasi 1 mol. FADH2
Laju fosforilasi oksidatif dikendalikan oleh;
NADH, oksigen, ADP
47
ATP Sintase
48
Kepustakaan
• Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. Basic medical
biochemistry: a clinical approach. 1996. Dalam: B.U.
Pendit,
penerjemah.
Biokimia Kedokteran Dasar:
Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin.,
L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000
• R.K. Murray, D.K. Granner, P.A. Mayes, V.W. Rodwell
Harper’s
Biochemistry.
27th
ed.
McGraw-Hill
Companies, New York. 2006.
49