ENZIM
Menurut definisi, enzim adalah suatu
protein yang mempunyai struktur tiga dimensi tertentu yang mampu mengkatalisis
reaksi biologik (aktivitas biokatalik).
Kinetika enzim mengasumsikan bahwa
suatu kompleks antara enzim dan substrat terbentuk segera dan reversible.
Kemudian kompleks ini terurai secara perlahan menghasilkan produk dan enzim.
Reaksi enzim :
Enzim memiliki sifat katalisator
dan inhibitor. Dikatakan katalisator karena dapat mempercepat laju reaksi tanpa
mengalami perubahan secara kimia pada hasil reaksi.
Sedangkan inhibitor karena dapat
menurunkan aktivitas enzim. Kebanyakan enzim berukuran lebih besar dari pada
substratnya. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat
substrat dan kemudian menjalani reaksi dikenal sebagai tapak aktif.
Reaksi Inhibisi Enzim
Aspek yang sangat penting dalam
kajian reaksi katalis enzim adalah pengaruh inhibitor karena ini dapat
memberikan informasi mengenai sisi aktif suatu enzim, mekanisme dan aturan yang
mempunyai arti fisiologis.
K3 K2
E +
S ES E + P
+
+
I I
KE 1 KES 1
EI ESI
Gambar. Skema umum reaksi inhibisi enzim.
Ks, KEI, dst., merupakan konstanta disosiasi. Penguraian ES
menghasilkan produk (ESI diasumsikan tidak aktif).
Dapat diasumsikan bahwa
semua kompleks yang mengandung enzim berada dalam kesetimbangan satu sama lain
(tahap K2 tidak mengganggu kesetimbangan secara berarti).
Persamaan umum untuk situasi ini adalah:
( 1
+ )
+
Keterangan:
V = Laju reaksi
Vmax = Laju maksimum
[ I ] = Konsentrasi inhibitor
[ S ] = Konsentrasi substrat
Persamaan umum tersebut dapat
disederhanakan dengan membuat beberapa asumsi tertentu. Yang akan dibahas dalam
tiga kasus, yaitu:
1)
Inhibisi Kompetitif
Pada inhibisi
kompetitif, inhibitor dan substrat berkompetisi untuk berikatan dengan enzim.
Pada inhibisi kompetitif, kelajuan maksimal reaksi tidak berubah, namun
memerlukan konsentrasi substrat yang lebih tinggi untuk mencapai kelajuan
maksimal tersebut, sehingga meningkatkan Km.
Jika dalam persamaan umum KESI
= ∞ (yaitu kompleks ES tidak dapat dikombinasi dengan demikian juga kompleks EI
dengan S), maka persamaan umum dapat disederhanakan menjadi:
+
Situasi
ini dikenal sebagai inhibisi kompetitif.
1/V dengan inhibitor
tanpa
inhibitor
|
-1/Km
1/[S]
(a)
v/[S]
tanpa inhibitor
dengan inhibitor
v
(b)
Gambar. pengaruh inhibitor kompetitif pada grafik kinetika
enzim. (a) grafik Lineweaver-Burk, (b) grafik Eadie-Hofstee.
Inhibitor mengikat
enzim membentuk kompleks EI. Jika konsentrasi substrat dinaikkan pengaruh ini
dapat ditanggulangi. Oleh karena itu Vmax
akan sama, tetapi
Km naik dengan faktor (1+).
Salah satu contoh inhibisi
kompetitif yang diketahui misalnya karbamilkolon.
O
(CH3)3N-CH2-CH2-O-C-NH3
2)
Inhibisi non-kompetitif
Inhibisi non-kompetitif
dapat mengikat enzim pada saat yang sama subtrat berikatan dengan enzim. Baik
kompleks EI dan EIS tidak aktif. Karena inhibitor tidak dapat dilawan dengan
peningkatan konsentrasi substrat, Vmax reaksi berubah. Namun, karena substrat
masih dapat mengikat enzim, Km tetaplah sama.
Jika persamaan umum KESI
(yaitu ikatan S dengan enzim tidak dipengaruhi oleh ikatan dengan I), maka:
( 1
+ )
+
Ini
diketahui sebagai inhibisi non-kompetitif.
Km tidak terpengaruh. Sedangkan Vmax berkurang
dengan factor 1/{1+([I]/KEI)}. Seperti pada gambar dibawah ini:
1/v dengan inhibitor
tanpa inhibitor
|
1/[S]
(a)
v/[S]
tanpa inhibitor
(b)
Gambar. Pengaruh suatu inhibitor
non-kompetitif pada grafik kinetika enzim.
(a).
grafik Lineweaver-Burk; (b) grafik Eadie-Hofstee
Contoh dari suatu inhibitor
non-kompetitif adalah inhibisi hidrolisis N-asetil-L-tirosin etilester yang
dikatalisis oleh kimotripsin dengan adanya indol (yang berlaku sebagai
inhibitor non-kompetitif terhadap substrat).
3)
Inhibisi Un-kompetitif
Pada
inhibisi un-kompetitif, inhibitor tidak dapat berikatan dengan enzim bebas,
namun hanya dapat dengan komplek ES. Kompleks EIS yang terbentuk kemudian
menjadi tidak aktif. Jenis inhibisi ini sangat jarang, namun dapat terjadi pada
enzim-enzim multimerik.
Jika dalam persamaan
umum KEI = ∞ (yaitu E tidak dapat berikatan dengan I), maka:
( 1
+ +
Ini diketahui dengan inhibisi sederhana.
Baik Km maupun Vmax terpengaruhi. Terlihat pada gambar di bawah ini.
1/V
dengan inhibitor
Tanpa
inhibitor
-1/Km
1/Vmax
|
(a)
v/[S]
tanpa inhibitor
(b)
Gambar. Pengaruh
inhibitor unkompetitif sederhana pada grafik kinetika enzim. (a). grafik
Lineweaver-Burk; (b). grafik Eadie-Hofstee.
Contoh dari inhibisi un-kompetitif
sederhana sangat jarang dalam reaksi-reaksi satu substrat (sebuah contoh adalah
inhibisi intestinal alkalin fosfatase tikus oleh L-fenilalanin) tetapi lebih
banyak ditemukan dalam reaksi-reaksi multi-substrat (contohnya
S-adenosilmetionin sebagai inhibitor un-kompetitif terhadap ATP dalam reaksi
yang dikatalis oleh S-adenosilmetionin sitetase ragi).
Hasil akhir dari
suatu inhibitor unkompetitif (yaitu penurunan Vmax tetapi Km sama) adalah
ekivalen dengan konversi beberapa enzim yang berada dalam bentuk inaktif,
contohnya diisopropil fluorofosfat sebagai inhibitor unkompetitif. Bentuk
kompetitif, non kompetitif dan unkompetitif hanya untuk inhibitor yang
berikatan secara reversible dengan enzim.
Sumber:
Arbianto, purwo.1993. Biokimia Konsep-konsep Dasar. Bandung : ITB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar