ENZIMATIK

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

                K_{E 1}                                        K_{ES 1}

         

                         EI                                ESI

Gambar. Skema umum reaksi inhibisi enzim. Ks, K_EI, 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

V_max     = 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 K_ESI = ∞ (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/Vmax

 

                 -1/K_m                              

                                                                             

                                                                           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 V_max 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 K_ESI (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]/K_EI)}. Seperti pada gambar dibawah ini:

                     

                                  1/v                                              dengan inhibitor

                                   

                            

 

                                                                              tanpa inhibitor

1/Vmax

                   -1/Km                                         

                                                                                                    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 K_EI = ∞ (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

1/[S]

                                                                                                           

                                                                  (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