Fisiologi enzim

8/18/2019 Fisiologi enzim

1/24

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu proses

dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang. Sebagai

determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai peristiwa fisiologik,

enzim memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit. Pemecahan

makanan untuk memasok energi serta unsur-unsur kimia pembangunan tubuh

(building blocks) perakitan building blocks tersebut men!adi protein, membran sel,

serta "#$ yang mengkodekan informasi genetik dan akhirnya penggunaan energi

untuk menghasilkan gerakan sel, semua ini dimungkinkan dengan adanya ker!a

enzim-enzim yang terkoordinasi secara cermat. Sementara dalam keadaan sehat

semua proses fisiologis akan berlangsung dalam cara yang tersusun rapi serta teratur

dan homeostatis tetap dipertahankan, homeostatis dapat mengalami gangguan berat

pada keadaan patologis. Sebagai contoh, cedera !aringan hebat yang mencirikan

penyakit sirosis hepatis dapat menimbulkan gangguan berat pada kemampuan sel

membentuk enzim-enzim yang mengatalisis berbagai proses metabolisme penting

seperti sintesis ureum. %etidakmampuan mengubah ammonia yang toksik men!adi

ureum yang nontoksik sebagai akibat dari penyakit tersebut akan diikuti dengan

intoksikasi ammonia, dan akhirnya koma hepatikum. Suatu spektrum penyakit genetik

langka tetapi yang sering sangat menurunkan keadaan umum penderitanya dan kerap

fatal, memberi contoh-contoh tambahan dramatis tentang konsekuensi fisiologis

drastis yang dapat menyertai gangguan terhadap akti&itas bahkan hanya satu enzim.

'enyusul suatu cedera !aringan berat (misal, infark !antung atau paru, cederaremuk pada anggota gerak) atau pertumbuhan sel yang tidak terkendali (misal,

karsinoma prostat), enzim yang mungkin khas bagi !aringan tertentu akan dilepas ke

dalam darah. "engan demikian, pengukuran terhadap enzim intrasel ini didalam

serum dapat memberikan informasi diagnostik dan prognostic yang tidak ternilai bagi

dokter.


2/24

1.2 Rumusan Masalah

erdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan beberapa

permasalahan sebagai berikut*

) %lasifikasi Enzim berdasarkan tipe dan mekanism reaksi.

+) Enzim memerlukan koenzim.

) Enzim murni berfungsi sangat penting bagi pemahaman struktur, fungsi,

mekanisme reaksi, dan pengaturan enzim.

) Enzim dapat ditemukan di dalam organel spesifik.

1.3 Tujuan

erdasarkan rumusam masalah maka makalah ini bertu!uan sebagai berikut*

) 'engetahui %lasifikasi Enzim berdasarkan tipe dan mekanism reaksi.

+) 'engetahui bahwa Enzim memerlukan koenzim.

) 'engetahui Enzim murni berfungsi sangat penting bagi pemahaman struktur,

fungsi, mekanisme reaksi, dan pengaturan enzim.

) 'engetahui Enzim dapat ditemukan di dalam organel spesifik

+


3/24

BAB II

PEMBAHAAN

2.1 EN!IM DI"LAI#I"AI"AN BERDAAR"AN TIPE DAN

ME"ANIME REA"I

Satu abad lalu, baru ada beberapa enzim yang dikenal dan kebanyakan di

antaranya mengatalisis reaksi hidrolisis ikatan ko&alen. Semua enzim ini diidentifikasi

dengan penambahan akhiran ase pada nama substansi atau substrat yang

dihidrolisisnya. /adi, l$%ase menghidrolisis lemak (0unani lipos), am$lase

menghidrolisis pati (0unani amylon), dan %r&tease menghidrolisis protein. 'eskipun

banyak sisa peristilahan ini masih tetap bertahan sampai sekarang, pemakaiannya

sudah terbukti tidak memadai ketika ditemukan berbagai enzim yang mengatalisis

reaksi yang berbeda terhadap substrat yang sama, misal, oksidasi atau reduksi

terhadap fungsi alcohol suatu gula. Sementara akhiran -ase tetap digunakan, nama

enzim yang ada sekarang ini lebih menekankan pada tipe reaksi yang dikatalisisnya.

Sebagai contoh, enzim dehidrogenase mengatalisis pengeluaran hidrogen, sementara

enzim transferase mengatalisis reaksi pemindahan gugus. "engan semakin banyaknya

enzim yang ditemukan, ketidak!elasan !uga semakin tak terelakkan, dan kerap kali

tidak !elas enzim mana yang tengah dibicarakan oleh seorang penyelidik. 1ntuk

mngatasi permasalahan ini, International Union of Biochemistry (21) telah

mengadopsi sebuah sistem yang kompleks tetapi tidak meragukan bagi peristilahan

enzim yang didasarkan pada mekanisme reaksi. 'eskipun ke!elasan dan pengurangan

keraguan tersebut membuat sistem nomenklatur 21 dipakai untuk u!ian riset, nama

yang lebih pendek tetapi kurang begitu !elas tetap digunakan dalam buku a!ar danlaboratorium klinik. %arena alasan tersebut, sistem 21 hanya disampaikan secara

sepintas.

) 3eksi dan enzim yang mengatalisis reaksi tersebut membentuk enam kelas,

masing-masing mempunyai - subkelas.

+) #ama enzim terdiri atas + bagian. #ama pertama menun!ukkan substrat.

#ama kedua, yang berakhir dengan akhiran ase, menyatakan tipe reaksi yang

dikatalisis.


4/24

) 2nformasi tambahan, bila diperlukan untuk men!elaskan reaksi, dapat

dituliskan dalam tanda kurung pada bagian akhir misal, enzim yang mengatalisis

reaksi 4-malat 5 #$"5 → piru&at 5 67+ 5 #$"8 5 8 5 diberi nama ...9 4-

malat* #$"5

oksidoreduktase (dekarboksilasi).) Setiap enzim mempunyai nomor kode (E6) yang mencirikan tipe reaksi ke

dalam kelas (digit pertama), subkelas (digit kedua), dan subsubkelas (digit ketiga).

"igit keempat adalah untuk enzim spesifik. /adi, E6 +.9.. menyatakan kelas +

(transferase), subkelas 9 (transfer fosfat), subsubkelas (alcohol merupakan aseptor

fosfat). "igit terakhir menyatakan heksokinase atau $:P* "-heksosa ;-fosfotrasferase,

sebuah enzim yang mengatalisis pemindahan fosfat dari $:P ke gugus hidroksil pada

atom karbon keenam molekul glukosa.

2.2 EN!IM MEMERLU"AN "'EN!IM

anyak enzim yang megatalisis proses pemindahan gugus dan reaksi lain

memerlukan, di samping substratnya, sebuah molekul organik sekunder yang dikenal

sebagai koenzim karena tanpa koenzim, enzim tersebut tidak aktif. %oenzim akan

memperbesar kemampuan katalitik sebuah enzim sehingga men!adi !auh melebihi

kemampuan yang ditawarkan hanya oleh gugus fungsional asam aminonya, yang

menyusun massa enzim tersebut. %oenzim yang berikatan secara erat dengan enzim

lewat ikatan ko&alen atau gaya nonko&alen kerap kali disebut sebagai gugus

%r&stet$k .. %oenzim yang mampu berdifusi secara bebas umumnya berfungsi sebagai

unsur pembawa (yang didaur ulang secara kontinu) hydrogen (


5/24

2.2.1 "&en($m Da%at )$angga% e*aga$ u*trat ekun)er

1ntuk dua laasan penting, akan sering kali membantu untuk menganggap

koenzim sebagai substrat sekunder. $lasan pertama, perubahan kimia di dalam

koenzim ter!adi tepat mengimbangi perubahan kimia yang berlangsung di dalam

substrat. Sebagai contoh, dalam reaksi oksideruduksi, !ika satu molekul substrat

dioksidasi, satu molekul koenzim akan direduksi.

$alsan kedua untuk memberi koenzim penghargaan yang sama adalah bahwa

aspek reaksi ini mungkin mempunyai makna fisiologik mendasar yang lebih besar.

Sebagai contoh, peran penting kmampuan otot yang beker!a secara anaerob untuk

mengubah piru&at men!adi laktat tidak terletak pada piru&at ataupun laktat. 3eaksi

tersebut semata-mata bertu!uan mengoksidasi koenzin #$"8 yang tereduksi men!adi

#$"5. :anpa #$"5 glikolisis tidak dapat berlan!ut dan sintesis $:P $naerob (dan

dengan demikian, akti&itas ker!annya) akan terhenti. "i bawah keadaan anaerob,

reduksi piru&at men!adi laktat menghasilkan oksidasi ulang #$"8 dan memunkinkan

sintesis $:P. 3eaksi lain dapat melakukan funsi ini sama baiknya. Sebagai contoh

pada bakteri atau ragi yang tumbuh secara anaerob, metabolit yang berasal dari

piru&at bertindak secara oksidan bagi #$"8 dan mereka sendiri berada dalam

keadaan tereduksi.

78 7

68 7 6 7

86 6 86 6

2-4aktat Piru&at

#$"5 #$"8 5 85

+am*ar , NAD- *ekerja se*aga$ k&su*strat )alam reaks$ laktat h$)r&genase.

=


6/24

:abel . 'ekanisme bagi regenerasi $naerob #$"5

7ksidan Produk :ereduksi entuk %ehidupan

Piru&at

$setaldehid

"ihidroksiasoton fosfat

liserofosfat

'atinol

7tot, bakteri laktat, ragi

(yeast) Eschrichia coli

bakteri heterolaktat

2.2.2 #ungs$ "&en($m se*aga$ Reagens$a Pem$n)ah +ugus

:ipe reaksi biokimia pemindahan gugus

" > 5 $ $ > 5 "

0ang memindahkan gugus molekul fungsional (>) dari molekul donor ("->)

kepada sebuah molekul aseptor akhir (misal, reaksi dahidrogenasi) atau sebagai

pembawa gugus intermediet (misal, reksi transaminasi). "iagram berikut melukiskan

konsep yang disebut terakhir ini.

" 8 %oE $ 8

" %oE - 8 $

'eskipun diagram ini mengesankan pembentukan hanya satu kompleks %oE->

tunggal saat berlangsungnya seluruh reaksi, sebenarnya ada berbagai kompleks

intermediet %oE-> yang dapat terlibat dalam suatu reaksi tertentu (misal,

transaminasi).

/ika gugus yang dipindahkan merupakan hydrogen, adalah biasa untuk

menggambarkan hanya ?separuh reaksi@ di sebelah kiri*

" 8 %oE

" %oE - 8

;


7/24

ahwa hal ini sebenarnya merepresentasikan hanya suatu kasus khusus dari

pemindahan gugus yang biasa dapat paling mudah dipahami dalam pengertian reksi

yang berlangsung di dalam sel utuh.

2.2.3 "&en($m Da%at D$klas$$kas$kan Menurut +ugus /ang Pem$n)ahann/a

D$%ermu)ah &leh "&en($m terse*ut

erdasarkan konsep di atas, kita dapat mengklasifikasikan koenzim sebagai

berikut*

1ntuk pemindahan gugus bukan hydrogen*

>ula fosfat

%o$-S8

:iamin pirofosfat

Piridoksal fosfat

%oenzim folat

iotin

%oenzim kobamida (+)

$sam lipoat

1ntuk pemindahan hidrogen*

#$"5, #$"P5


8/24

2.3 EN!IM MEN+ATALII REA"I PEI#I" ATAU REA"I TIPE

%esanggupan enzim mengatalisis satu reaksi spesifik dan pada hakikatnya tidak

mengatalisis reaksi yang lain mungkin merupakan sifat enzim yang paling signifikan.

4a!u proses metabolisme karenanya dapat diatur oleh perubahan dalam efisiensi

katalitik enzim spesifik. anyak enzim mengatalisis !enis reaksi yang sama

(pemindahan fosfat, reduksi-oksidasi, dl) dengan hanya se!umlah kecil substrat yang

secara structural berhubungan, kendati sering pada kecepatan reaksi yang secara

bermakna lebih rendah. erbagai reaksi dengan substrat alternatif ini cenderung

ter!adi kalau substrat terdapat dalam konsentrasi yang tinggi. 'eskipun kadar

sedemikian !arang ditemukan di dalam sel hidup, kadar ini dapat diciptakan di

laboratorium. "isini, substrat alami dan sintetik alternatif digunakan untuk

memfasilitasi pendeteksian enzim dan penelitian mengenai mekanisme katalitiknya.

+am*ar , Pelekatan tiga titik sebuah substrat ke tapak aktif enzim yang berbentuk

planar

2.3.1 En($m Mem%erl$hatkan %es$$s$tas '%t$s

%ecuali enzim epimerase (rasemase) yang mengatalisis interkon&ersi isomer

optis, umumnya semua enzim akan memperlihatkan spesifisitas optis absolut untuk

paling tidak suatu porsi molekul substrat. "engan demikian, enzim dari lintasan

glikolisis dan oksidasi langsung akan mengatalisis interkon&ersi gulafosfat-" tetapi

tidak gulafosfat-4. "engan beberapa pengecualian (misal, enzim "-asam amino

oksidase pada gin!al), kebanyakan enzim mamalia beker!a pada isomer-4 asam amino.

Spesifisitas optis dapat meluas hingga satu porsi tertentu atau hingga

keseluruhan melekul substrat tersebut. Enzim glikosidase menggambarkan kedua

u!ung ekstrem. Enzim ini mengatalisis hidrilisis ikatan glikosida antara gula dan

C


9/24

alcohol, bersifat sangat spesifik untuk bagian gula serta untuk ikatan (α atau β), tetapi

relatif nonspesifik untuk aglikon (porsi alcohol).

2.3.2 En($m Bers$at %es$$k *ag$ T$%e Reaks$ /ang D$katal$s$sn/a Enzim untuk proses lisis (enzim lisis) beker!a pada kelompok kimia khusus,

misal, enzim glikosidase pada glikosida, pepsin serta tripsin pada ikatan peptida, dan

esterase pada senyawa-senyawa ester. erbagai substrat peptida yang berbeda dapat

diserang oleh hanya satu enzim sehingga mengurangi !umlah enzim pencernaan yang

seharusnya diperlukan. Enzim protease dapat pula mengatalisis proses hidrolisis

senyawa ester. Penggunaan ester sebagai substrat untuk sintesis telah mempermudah

penelitian terhadap mekanisme ker!a enzim protease.

Enzim-enzim lisis tertentu memperlihatkan spesifisitas yang lebih tinggi. Enzim

kimotripsin menghidrolisis ikatan peptida pada reaksi ini, gugus karboksil berasal

dari asam amino aromatik fenilalanin, tirosin, atau triptofan. Enzim karboksipeptidase

dan aminopeptidase melepas asam-asam amino satu persatu, masing-masing secara

berturutan, dari u!ung terminal karboksil atau terminal amino rantai polipeptida.

'eskipun beberapa enzim oksidoreduktase memanfaatkan #$"5 dan #$"P5

sebagai akseptor elektronnya, kebanyakan hanya menggunakan salah satu di

antaranya. Secara umum, enzim oksidoreduktase yang berfungsi dalam proses

biosintesis sistem-sistem mamalia (misal, sintesis asam lemak atau sterol)

menggunakan #$"P8 sebagai reduktan sementara enzim yang berfungsi dalam

proses penguraian (misal, glikolisis, oksidasi asam lemak) menggunakan #$"5

sebagai oksidan.

2.0 A"TIITA "ATALITI 4AN+ DIMILI"I EN!IM MEM#AILITAI

PENDETE"IAN EN!IM TEREBUT

/umlah enzim yang kecil di dalam sel mempersulit pengukuran kadarnya di

dalam ekstrak !aringan atau cairan. 1ntungnya, akti&itas katalitis yang dimiliki enzim

dapat men!adi sarana pemeriksaan yang sensiti&e dan spesifik bagi pengukuran kadar

enzim itu sendiri. %emampuan mengatalitis transformasi ribuan, puluhan ribu, atau

bahkan lebih molekul substat men!adi produk dalam periode waktu yang singkat

memberikan kepada setiap molekul enzim kemampuan untuk secara kimiawi

menguatkan keberadaannya.

D


10/24

1ntuk mengukur kadar enzim di dalam sebuah sampel ekstrak !aringan atau

cairan biologik lain, kecepatan reaksi yang dikatalitis oleh enzim dalam sampel

tersebut harus ditentukan. "alam kondisi yang tepat, hasil pengukuran kecepatan

reaksi harus sebanding dengan !umlah enzim yang ada. %arena !umlah molekul atau

massa enzim yang ada sukar ditentukan, hasil pengukuran tersebut dinyatakan dalam

un$t en($m.. /umlah relatif enzim dalam berbagai ekstrak kemudian dapat

dibandingkan. International Union of Biocemistry mengartikan satu unit akti&itas

enzim sebagai mikromol ( µmol -;) substrat yang bereaksi atau produk yang

ditransformasikan per menit.

2.0.1 "a)ar Deh$)r&genase Tergantung5NAD- D$ukur %a)a 306 nm

"alam reaksi yang melibatkan #$"5 atau #$"P5 (enzim-enzim

dehidrogenase), sifat #$"8 atau #$"P8 (tetapi bukan #$" 5 atau #$"P5 ) yang

menyerap cahaya dengan pan!ang gelombang nm (>ambar C-) membawa

manfaat. 7ksidasi #$"8 men!adi #$"5 ter!adi disertai dengan penurunan densitas

optik (7", optical density) pada nm, yang proporsional dengan !umlah #$"8

yang dioksidasi. "emikian pula, kalau #$"5 direduksi, 7" pada nm akan

meningkat sebanding dengan !umlah #$"8 yang terbentuk. Perubaahan 7" pada

nm ini dapat dimanfaatkan bagi pemeriksaan analisis kuantitatif setiap enzim

dehidrogenase yang bergantung #$"5 atau #$"P5 sebagai berikut. agi enzim

dehidrogenase yang mengatalitis oksidasi #$"8 oleh substratnya yang teroksidasi,

kecepatan penurunan 7" pada nm akan berbanding lurus dengan konsentrasi

enzim. 7leh karena itu, hasil pengukuran kecepatan oenurunan 7" pada nm

memungkinkan kita menyimpulkan kuantitas enzim, yang dinyatakan dengan unit

akti&&itas, yang terdapat di dalam sampel biologik tertentu seperti serum atau ekstrak

!aringan

.


11/24

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

200 250 300 350 400

Panjang gelombang (nm)

D e n s i t a s O p t i k

#$"8

#$"5

+am*ar , Spektrum $bsopsi #$"5 dan #$"8. "ensitas yang tampak di sini adalah

untuk 'gF4, larutan di dalam sebuah sel dengan lintasan cahaya cm #$"P 5

mempunyai spectrum yangmasing-masing analog dengan spectrum #$"5 dan

#$"8.

2.0.2 "a)ar Ban/ak En($m Da%at D$ukur )engan Merangka$kann/a %a)a

En($m Deh$)r&genase

Pada contoh diatas, la!u pembentukan produk (#$"8) diukur untuk

menentukan akti&itas enzim. Enzim selain dehidrogenase diukur kadarnya lewat

pengukuran kecepatan kemunculan produk (atau, yang lebih !arang dilakukan, lewat

pengukuran kecepatan hilangnya substrat). Sifat-sifat fisiokimiawi produk atau

substrat akan menentukan metode spesifik yang dipilih untuk mengukur kadar enzim.

6ara yang sering dan mudah dilakukan adalah ?merangkaikan@ (coupling ) produk

reaksi dengan sebuah enzim dehidrogenase, dengan produk srbagai substrat.


12/24

2.7 EN!IM MURNI BER#UN+I AN+AT PENTIN+ BA+I PEMAHAMAN

TRU"TUR #UN+I ME"ANIME REA"I DAN PEN+ATURAN

EN!IM.

:u!uan yang ingin dicapai dalam pemurnian enzim adalah mengisolasi enzim

spesifikasi dan ekstra sel ?'entah@ (crude) yang mengandung banyak komponen lain.

'olekul-molekul kecil dapat disingkirkan lewat dialysis atau filtrasi gel, asam nukleat

melalui pngendapan dengan antibiotik streptomisin, dan seterusnya. Permaslahannya

adalah memisahkan enzim yang kita kehendaki dari ratusan protein yang mempunyai

stuktur kimia dan fisika yang seupa.

Per!alanan suatu pemurnian tipikal dan enzim hati dengan pemulihan yang baik

serta pemurnian keseluruhan yang besarnya mencapai D kali lipat.

>lukosa

$:P, 'g +5

$"P, 'g+5

>lukosa-;-41%7S$-;-


13/24

berorientasi tapak (site-directed mutagenesis), para 2lmuwan dapat menambah,

menghilangkan, atau mengubah asam-asam amino spesifik dalam enzim rekombinan

untuk untuk memfasilitasi penentuan peran fungsional dan strukturalnya. Perubahan

dapat pula dilakukan untuk membuat protein lebih mudah dimurnikan.

agaimanapun, pmurnian enzim dan sumbernya yang alami tetap merupakan hal yang

penting, khususnya guna mengidentifikasi sifat serta peran modifikasi posstranslasi

yang yang berfungsi mengatur lokasi enzim serta efisiensi katalik.

Pemurn$an D$lakukan menggunakan "r&mat&gra$ %a)a %ertukaran I&n atau

%a)a Pen/angga Pen/$s$h Ukuran.

Porosdur pemurnian klasik yang bermanfaat adalah pengendapan dengan berbagai

konsentrasi garam (umumnya garam ammonium atau natrium sulfat) atau pelarut

(aseton atau etanol), pemanasan diferensial atau denaturasi P8 "iferensil, sentifugasi

diferensial, filtrasi gel, dan elektroferosis. $dsopsi selektif dan elusi protein dari zat

penukar anio selulosa, yaitu deitilaminoetil ("E$E) selulosa dan zat penukar anion

selulosa, yaitu karboksimetil selulosa (6'6, carbokxymethylcellulose) !uga telah

memberikan hasil yang sangat baik bagi pemurnian protein secara cepat dalam !umlah

besar.

Sebagi contoh,P8 ekstrak ekuesosa !aringan hati diatur hingga 9, = yang pada P8 ini,

sebagian besar protein akan memiliki muatan netto negatif. 6ampuran protein dapat

larut ini kemudian dialirkn lewat kolom selulosa "E$E pada P8 9.= bemuatan negatif

akan terikat ke "E$E lewat interkasi muatan yang berlawanan, sementara protein

yang tidak bermuatan atau yang mempunyai muatan positif mengalir langsung lewat

kolom tersebut. %emudian, kolom selulosa "E$E ini dielusikan menggunakan

gradien #a6l, yang memiliki kisaran dari konsntrasi rendah hingga tinggi, dan

dilarutkan dalam pendapan denganP8 9,=. karena 6l- bersaing dengan protein untuk

berikatan ke penyangga yang bermuatan positif, protein untuk elusikan secara selektif

protein yang memiliki ikatan paling lemah diikat paling awal, dan protein yang

memiliki ikatan paling kuat diikat palinh akhir. Pemisahan protein analog dolakukan

mengyunakn penyangga bermuatan negatif seperti karboksimetilselulosa atau

fosfoselulosa pada P8 yang sedikit lebih rendah untuk memastikan bahwa protein

bermuatan lebih positif.

Pemisahan protein dapat pula dilakukan pada baha berpori yang dikenal sebagai

?ayakan molecular@.. %alau campuran protein dialirkan lewat kolom yang


14/24

mengandung ayakan molecular, protein yang berukuran kecil akan tersebar baik di

dalam ruang antar partikel maupun di dalam ruang internal atau pori-pori penyangga.

%etika campuran protein dengan ukuran yang berbeda-beda mengalir lewat kolom,

mobilitas protein yang berukuran kecil akan terhambat, relatif terhadap protein yang

ukurannya terlalu besar untuk masuk ke dalam pori- poi ini. "engan demikian,protein

berukuran besar akan muncul dari dalam kolom sebelum protein yang berukuran

kecil.

:abel * 3angkuman skema pemurnian enzim tipikal


15/24

4igand ini secara khas berikatan dengan penyangga lewat molekul penghubung.0ang

mempunyai pan!ang tiga hingga delapan atom karbon.

Pada kromatografi yang bersifat hidrofobik, hidrokarbon, alkil atau aril akan

terikat ke penyangga seperti sephadeG. 3etensi protein pada penyangga ini melibatkan

interaksi hidrofobik antara rantai alkil dan regio hidrofobik pada protein tersebut.

Protein kemudian di masukan ke dalam larutan yang menggandung garam dengan

konsentrasi tinggi (misal, H#8I+S7) dan dielusikan dengan garam yang sama yang

memiliki gradien menurun.

Tekn&l&g$ DNA Rek&m*$nan Da%at Menja)$ um*er En($m 4ang "a/a

anyak gen yang mengkodekan enzim telah diklon, ditentukan rangkaiannya, dan

disisipkan ke dalam &ector yang berasal dari plasmid atau faga tempat gen tersebut

dapat di kontrol oleh suatu promoter yang kuat. Promoter tersebut dapat ?mendorong@

produksi enzim rekombinan hingga mencapai taraf yang !auh lebih tinggi

dibandingkan dengan yang terdapat pada sumber sumber alam. "engan

menggunakan promoter yang diatur oleh zat penginduksi (inducer) kimia spesifik,

ekspresi enzim rekombinan dapat diatur secara cermat. 1mumnya &ector ekspresi

semacam ini disisipkan ke dalam mikroorganisme yang mudah tumbuh seperti

Escherichia coli atau ragi untuk memproduksi enzim rekombinan.

Pr&te$n #us$ Rek&m*$nan D$murn$kan )engan kr&mat&gras$ a$n$tas

"isamping menghasilkan sumber yang kaya akan enzim, yang sangat memfasilitasi

pemurnian, teknologi "#$ rekombinan dapat digunakan untuk menciptakan protein

termodifikasi yang dapat dimurnikan dengan kromatografi afinitas. 6ara yang umum

dilakukan adalah dengan mengikatkan kepada gen, se!umlah rangkaian nukleutida

yang kKmengkodekan ekstensi protein sehingga terbentuk protein fusi yang

merupakan ligand yang baik bagi penyangga afinitas spesifik. Salah satu pendekatan

yang popular adalah denngan mengikatkan rantai yang terdiri atas lima atau enam

asam amino histidin atau sebagai alternatif lain, domain pengikat substrat untuk enzim

glutation S-trasferase kepada gugus terminal amino atau karboksil enzim yang

bersangkutan. Protein fusi rekombinan trsebut kemudian dapat dimurnikan pada

kolom afinitas yang berisi ion logam bi&alen terikat seperti #i+5 (untuk fusi dengan

polihistidin) atau glutation terikat (untuk protein fusi glutation S-trasferase) (>ambar

C-;).Protein fusi sering mengandung tapak (site) pembelahan untuk protease yang

sangat spesifik seperti trombin, pada regio yang menghubungkan kedua bagian dari

=


16/24

protein fusi tersebut. 8al ini memungkinkan pengeluaran domain fusi tambahan

tersebut setelah pemurnian afinitas.

>S: yang mengkodekan plasmid "#$ 8asil klon

"engan tapak trombin yang mengkodekan enzim

4igasikan men!adi satu

4akukan tranfeksi sel, tambahkan zat

Penginduksi, kemudian lakukan

pemecahan zat

$lirkan kedalam kolom afinitas glutation

(>S8)

lakukan alusi dengan >S8 proses

dengan trombin

+am*ar , Penggunaan protein fusi glutation S-tranferae (>S:) untuk pemurnian

enzim rekombinan

;

Enzim

>S:

>S: : Enzim

>S: Enzi

m>S:

Enzi

m>S:>S:


17/24

Elektr&&res$s +el P&l$akr$lam$)a Da%at Men)eteks$ "&ntam$nan

Penilaian homogeneitas protein paling baik dilakukan dengan elektroforesis gel

poliakrilamida (P$>E, polyacrylida gel electrophoresis) di bawah berbagai kondisi.

0ang paling popular di antaranya adalah elektroforesis gel poliakrilamida atau P$>E

dengan sodium dodesil sulfat (S"S), suatu detergen ion yang memisahkan protein

multimerik men!adi protomer. %arena setiap ikatan peptida mengikat kurang lebih dua

buah molekul S"S, polipeptida tersebut memiliki muatan negatif yang kuat. "engan

demikian, !arak yang ditempuh setiap polipeptida ketika bermigrasi kearah anoda

bergantung pada massa molecular relatifnya ('r). Sebagai alternatif lain, P$>E dapat

dilaksanakan dalam kondisi asli yaitu, tanpa adanya S"S atau denaturan lain sehingga

struktur kuaterner dan kerap kali pula akti&itas katalitik enzimnya dapat

dipertahankan. "alam P$>E dua dimensi (7L


18/24

pembentukannya dan mengungkap lokasi enzim. 8istoenzimologi menghasilkan

gambar grafik dan pola yang relatif bersifat fisiologik mengenai distribusi enzim.

2.9 I'!IM MERUPA"AN BENTU" 4AN+ MEMPUN4AI PERBEDAAN

#II" TETAPI DEN+AN A"TIITA "ATALII 4AN+ AMA

%alau teknik pemurnian enzim diaplikasikan, sebagai contoh kepada enzim

malat dehidrogenase yang berasal dari sumber yang berbeda (misal, hati tikus dan

escherichia coli), kita akan melihat dengan !elas bahwa sekalipun enzim malat

dehidrogenae yang berasal dari hati tikus maupun E coli akan mengatalisis reaksi

yang sama, sifat-sifat fisik dan kimiamereka memperlihatkan banyak perbedaan

bemakna. netuk bentuk fisik berbeda dari akti&itas yang ama !uga dapat ditemukan

dalam berbagai !aringan organisme yang sama, dalam tipe-tipe sel yang berbeda,

dalam kompartemen sunselular, atau dalam organisme prokaryotik seperti E coli.

:emuan ini diperoleh sebagai hasil penerapan prosedur pemisahan elektroforentik

pada pemisahan bentuk-bentuk akti&itas enzimatik tertentu yang berbeda secara

elektroforetis.

Pem$sahan )an I)ent$$kas$ Is&en($m mem$l$k$ N$la$ D$agn&st$k

2sozim laktat dehidrogenase dalam serum dapat dilihat dengan melakukan

elektroforesis terhadap sampel serum pada bahan penyangga pati, agar atau gel

poliakrilamoda, yang biasanya dilakukan dengan P8 C,;. isozim tersebut mempunyai

muatan yang belainan pada p8 C,; ini dan bermigrasi menu!u lima daerah yang

berlainan pada elektoferogram. 2sozim tersebut dideteksi berdasarkan kemampuan

masing masing isozim. 'engatalisis proses reaksi suatu zat pewarna yang tidak

berwarna men!adi bentuk yang berwarna dan tidak larut.

6ampuran $ssay dehidrogenase tipikal mengandung #$"5 suatu substrat

terteduksi , bentuk teroksidasi zat pewarna redoks seperti nitroblue tetrazolium

(#:), pembawa (carrier) electron intermediet yang diperlukan bagi pemindahan

elektron dari #$"8 ke #:, serta pendapat serta ion pengaktif !ika dibutuhkan..

C


19/24

(4aktat) S8+ S (piru&at)

#$"5 #$"8 5 85

P'S :ereduksi P'S :eroksidasi

#: :eroksidasi #: tereduksi

(:idak berwarna) (E#$SE


20/24

8888

888'

88''

8'''

''''

'arkert telah menggunakan se!umlah kondisi yang diketahui dapat

membongkar dan membentuk kembali struktur kuanterner untuk menerangkan

hubungan antar isozim laktat dehidrogenase. Pemecahan dan pembentukan kembali

laktat dehidrogenase 2 atatu laktat dehidrogenase 2= homogen tidak emnghasilkan

isozim yang baru.

2.: ANALII "UANTITATI# EN!IM PLAMA TERTENTU MEMPUN4AI

MA"NA DIA+N'TI".

En($m %lasma n&nungs$&nal tidak melakukan sembanrang fungsi fisiologik ynag

diketahui di dalam darah. Substrat sering tidak ditemukan di dalam plasma, dan enzim

sendiri terdapat di dalam darah manusia normal dengan kadar sampai se!uta kali lipat

lebih rendah daripada kadar di !aringan. %eberadaan enzim di dalam plasma dengan

kadar yang meningkat diatas nilai normalnya menun!ukkan peningkatan la!u

kerusakan !aringan.

2.; EN!IM END'NU"LEAE RETRI"I MEM#AILITAI

PENE+A"AN DIA+N'I PEN4A"IT +ENTI"

Penegakan diagnosis penyakit genetic telah memperoleh dorongan yang luar

biasa dari perkembangan teknologi "#$ rekombinan. 'eskipun semua penyakit

molecular telah lama diketahui ter!adi sbagai akibat perubahan "#$, teknik untuk

pemeriksan langsung terhadap rangkaian "#$, teknik untuk pemeriksaan langsung

terhadap rangkaian "#$ baru belakangan ini tersedia. Pengembangan pelacakan

hibridasi untuk fragmen "#$ telah menghasilkan se!umlah teknik penapisan prenatal

dengan sensiti&itas yang memedai guna menentukan ada tidaknya kalainan herediter,

teknik ini dilakukan dengan memetakan enzim retriksi "#$ yang berasal dari sel-sel

!anin dalam cairan amnion atau dengan memeriksa produk yang dihasilkan

menggunakan oligonukleotida sebagai senyawa primer untuk reaks$ ranta$

%&l$merase (P63, polymerase chain reaction). Pada prinsipnya berbagai pelacak

terhadap "#$ dapat dilakukan untuk menengakan diagnosis sebagaian besar penyakit

genetik. Sebuah pelacak terhadap "#$ yang dibuat terhadap suatu bagian gen untuk

sub unit hemoglobin normal dapat mendeteksi fragmen restrisik yang emmendek atau

+


21/24

tidak ada akibat delesi di dalam gen tersebut, sebagaiman ter!adi pada sebagian

penyakit talasemia-α, dan pada tipe-tipe talasemia -β serta -β, ∆ yang langka.

HAIL DI+ETI RETRI"I 4AN+ UDAH TERLA


22/24


23/24

+. Penentuan lokasi enzim intrasel yang tepat disimpulkan lewat teknik histokimia

dan fraksionasi sel, yang dirangkaiakn dengan analisis enzimatik, terhadap

sayatan !aringan atau fraksi homogenat sel, isozim, bentuk yang secara fisik

berbeda pada enzim nonfungsional di dalam serum menun!ukan kerusakan pada

!aringan tertentu manusia, dan memberikan informasi diagnostik seta prognostic

yang berharga.

. %emampuan enzim restriksi endonuklease mendeteksi perubahan yang sangat

kecil pada struktur gen telah memungkinkan dokter mendiagnosis penyakit

genetic akibat mutasi yang menghasilkan enzim yang cacat atau enzim

nonfungsional.

. 3#$ katalitik yang dikenl sebagai ribozim mengatalisis reaksi hidrolisis yang

sangat spesifik ikatan fosfodiester pada 3#$. 3eaksi ini amat penting dalam

berbagai pristiwa pemrosesan yang terlibat di dalam maturasi pra-m3#$

3.2 ARAN

Peranan enzim dalam kesehatan sangat penting, untuk itu manusia hendaknya

lebih men!aga asupan makanan agar sumber daya tubuh ter!aga dan metabolisme

dapat berlangsung dengan baik . "an kami penyusun mengharapkan masukan untuk

penyempurnaan makalah ini.

+


24/24

DA#TAR PUTA"A

'urray, 3obert %, DD;, 8arperLs, iochemistry

'c. >il&ery, 3obert M, $nd >erald M, DC

Page "a&id, DC.

:riman /r, +9 'ateri iokimia, Surabaya

Fisiologi enzim

Documents