KOENZIM DAN KOFAKTOR Dra Yustini Alioes MSi Apt

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. Ko. A-SH 3. Tiamin piropospat 4. Seny. Folat 5. Biotin 6. Asam lipoat 13

7. Piridosal fosfat 8. Kobamida B. Untuk pemindahan hidrogen; 1, 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, B 2/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 Fe 2+ Fe 3+ • 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 (H 2 O) - hidrogenperoksida (H 2 O 2) 23

Enzim Oksidase AH 2 ½ O 2 AH 2 Oksidase A (1) Air H 2 O A H 2 O 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 AH 2 Pembawa A Pembawa-H 2 (red) (oks) BH 2 (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 H 2 O 2 + AH 2 2 H 2 O + 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 H 2 O 2 yang terbentuk oleh kerja oksidase. Katalase & oksidase ini terdapat di dalam peroksisom. 34

Katalase & Oksidase A’H 2 AH 2 O 2 A’ A H 2 O 2 Katalase 2 H 2 O Oksidase H 2 O 2 35

4. Oksigenase • • Enzim dalam kelompok ini mengkatalisis pemindahan & inkorporasi (penyatuan) oksigen ke dalam molekul substrat. Terdiri dari: - Dioksigenase - Monooksigenase 36

Dioksigenase • • Penyatuan molekul O 2 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 P 450 • • • 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 Mg 2+. ATP mengandung 2 gugus fosfat-berenergi tinggi & sebuah fosfat berenergi-rendah (ikatan ester biasa). Gugus fosfat berenergi-tinggi dilambangkan sebagai P 40

Adenosin Trifosfat (ATP) NH 2 N N N Mg 2+ 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 bersih (netto) bersifat eksergonik. 43

Siklus ATP/ADP • • • Berperan untuk menghubungkan proses 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 CO 2 Pernapasan: pembentukan energi dari; - karbohidrat - lemak - protein Penggunaan energi: - biosintesis makromolekul - kontraksi otot - transpor ion aktif - termogenesis O 2 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. FADH 2 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. 27 th ed. Mc. Graw-Hill Companies, New York. 2006. 49