KOENZIM DAN KOFAKTOR

1
KOENZIM DAN KOFAKTOR

• Dra.Yustini Alioes,MSi,Apt
• Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran
• Universitas Andalas
• Padang

2

• 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.

3

• Mempunyai aktifitas enzimatik bila berbentuk
  holoenzim.
• Holoenzim apoenzim koenzim
• - apoenzim protein enzim
• -koenzimgugus prostetik/kofaktor

4
ReaksiE Enzim., S Substrat., P
Produk
5
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.

6

• 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.

7
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

8

• Dpt memperbesar kemampuan katalitik sebuah enzim
  besar dari kemampuannya sendiri
• Jenis reaksi yg sering memerlukan koenzim
• - oksidasi reduksi
• - reaksi pemindahan ggs
• - isomerasi

9
Perbedaan ENZIM dan KOENZIM

• Enzim
• Mrpkan biokatalisator
• Bersifat termolabil
• Spesifik dlm melaksanakan fungsinya
• Dpt dirusak oleh logam berat

10

• Aktifitas enzim diukur dg kecepatan reaksi
  enzimatik
• Letak enzim tertentu didalam sel
• Hanya mengkatalis 1 macam reaksi

11

• 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.

12

• 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

13

• 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

14

• 7.Piridosal fosfat
• 8.Kobamida
• B.Untuk pemindahan hidrogen
• 1, NAD.NADP
• 2.FMN,FAD
• 3. Asam lipoat
• 4. Koenzim

15

• 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)

16
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.

17

• 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

18

• 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
  

19

• 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

20
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 mem- bentuk
  komplek stadium transisi.
• Komplek stadium transisi akan terurai menjadi
  produk.
• Enzim bebas kemudian mengikat substrat lain.

21

• Oksidasi pengurangan elektron / ion H
• Reduksi penambahan elektron / ion H
• Contoh oksidasi
• e
• Fe2 Fe3
• Tujuan BO untuk menghasilkan energi

22
Enzim Oksidoreduktase

• Adalah sekelompok enzim yang terlibat dalam
  reaksi reduksi-oksidasi
• Terdiri dari
• 1. Oksidase
• 2. Dehidrogenase
• 3. Hidroperoksidase
• 4. Oksigenase

23
1. Oksidase

• Mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat
  dgn menggunakan oksigen sebagai akseptor
  hidrogen.
• Enzim-enzim tsb membentuk
• - air (H2O)
• - hidrogenperoksida (H2O2)

24
Enzim Oksidase

• AH2 ½ O2 AH2
  O2
• 
  Oksidase
• A H2O A
  H2O2
• (1) Air (2)
  Hidrogenperoksida

25
Enzim Oksidase

• Sitokrom oksidase
• Oksidase dgn flavoprotein
• - Asam L-amino oksidase
• - Xantin oksidase
• - Glukosa oksidase

26
Sitokrom Oksidase

• Adalah hemoprotein dengan gugus prostetik heme.
• Enzim ini dapat dirusak oleh
• - karbonmonoksida
• - sianida
• - hidrogen sulfida

27
Flavoprotein

• Kelompok enzim ini memiliki gugus prostetik
  flavin mononukleotida (FMN) atau flavin adenin
  dinukleotida (FAD).
• Gugus prostetik tsb dibentuk dari riboflavin.

28
2. Dehidrogenase

• Memiliki 2 fungsi utama
• - Memindahkan H dlm reaksi redoks.
• - Sering memakai koenzim NAD/NADP
• yg membutuhkan niasin.
• 2. - Sebagai komponen rantai respirasi.

29
Rangkaian Reaksi Dehidrogenase

• AH2 Pembawa
  BH2
• (red) (oks)
  (red)
• A Pembawa-H2
  B
• (oks) (red)
  (oks)
• A
  B
• dehidrogenase dehidrogenase

30
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

31
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.

32
Peroksidase

• H2O2 AH2
  2H2O A

33
Peroksidase

• Glutation peroksidase dgn gugus prostetik
  selenium bekerjasama dengan glutation tereduksi
  melindungi membran lipid hemoglobin terhadap
  oksidasi oleh senyawa peroksida.

34
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.

35
Katalase Oksidase

• 
  AH2 A
• AH2 A
• O2 H2O2
  Katalase 2H2O
• Oksidase
• H2O2
  O2

36
4. Oksigenase

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

37
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

38
Monooksigenase

• Penyatuan hanya satu atom molekul O ke dalam
  substrat.
• Atom O lainnya direduksi menjadi air.

39
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

40
Adenosin Trifosfat (ATP)

• Adalah nukleotida trifosfat yg mengandung adenin,
  ribosa, 3 gugus fosfat.
• Agar dapat bekerja, ATP membentuk komplek Mg2.
• ATP mengandung 2 gugus fosfat-berenergi tinggi
  sebuah fosfat berenergi-rendah (ikatan ester
  biasa).
• Gugus fosfat berenergi-tinggi dilambang-kan
  sebagai P

41
Adenosin Trifosfat (ATP)

• 
  NH2
• 
  N N
  
  
• 
  N
• Mg2
  N
• O- O- O-
• -O P O P O P O
  CH O
• O O O
• 
  OH OH

42
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.

43
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.

44
Siklus ATP/ADP

• Berperan untuk menghubungkan proses-proses yg
  menghasilkan P-berenergi-tinggi dgn proses yg
  menggunakan P-berenergi-tinggi.
• ATP dikonsumsi dibentuk kembali secara kontinu.
• Depot ATP/ADP sangat kecil, sehingga hanya cukup
  untuk mempertahankan jaringan aktif dlm waktu
  beberapa detik saja.

45
Siklus ATP/ADP

• ATP
• CO2
• Pernapasan
  Penggunaan energi
• pembentukan energi -
  biosintesis makro-
• dari - karbohidrat
  molekul
• - lemak -
  kontraksi otot
• - protein -
  transpor ion aktif
• 
  - termogenesis
• O2
• ADP Pi
  

46
Sumber Utama P-berenergi-tinggi

• 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.

47
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

48
ATP Sintase
49
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 Harpers Biochemistry. 27th ed.
  McGraw-Hill Companies, New York. 2006.