Enzim: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k →Lihat pula: navbox |
Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler Suntingan seluler lanjutan |
||
| (28 revisi perantara oleh 19 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Purine Nucleoside Phosphorylase.jpg|230px|jmpl|Model komputer enzim [[purin nukleosida fosforilase]] (PNPase)]]
[[Berkas:CatalysisScheme-en.
'''Enzim''' adalah [[biomolekul]] berupa [[protein]] yang berfungsi sebagai [[katalis]] (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu [[reaksi kimia]] [[senyawa organik|organik]].<ref>{{cite book|author=Smith AL (Ed) ''et al.''|title=Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology|url=https://archive.org/details/oxforddictionary0000unse_e9s4|publisher=Oxford University Press|location=Oxford [Oxfordshire]|year=1997|isbn=0-19-854768-4 }}</ref><ref>{{cite book|author=Grisham, Charles M.; Reginald H. Garrett|title=Biochemistry|url=https://archive.org/details/fundamentalsbioc00garr|publisher=Saunders College Pub|location=Philadelphia|year=1999|pages=
Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa [[intermediat]] melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan [[energi aktivasi]] lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagai contoh:
Baris 12:
Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir molekul katalis akan kembali ke bentuk semula.
Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam [[senyawa kimia|senyawa]] atau [[reaksi kimia]]. Hal ini disebabkan perbedaan [[struktur kimia]] tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim [[α-amilase]] hanya dapat digunakan pada proses perombakan [[Amilum|pati]] menjadi [[glukosa]].
Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama
== Etimologi dan
[[Berkas:Eduardbuchner.jpg|jmpl|180px|ka|[[Eduard Buchner]]]]
▲Pada akhir tahun 1700-an dan awal tahun 1800-an, pencernaan [[daging]] oleh sekresi lambung<ref name="Reaumur1752">{{cite journal | last = de Réaumur | first = RAF | authorlink = René Antoine Ferchault de Réaumur | year = 1752 | title = Observations sur la digestion des oiseaux | journal = Histoire de l'academie royale des sciences | volume = 1752|pages = 266, 461}}</ref> dan konversi [[pati]] menjadi [[gula]] oleh ekstrak tumbuhan dan [[ludah]] telah diketahui. Namun, mekanisme bagaimana hal ini terjadi belum diidentifikasi.<ref>Williams, H. S. (1904) [http://etext.lib.virginia.edu/toc/modeng/public/Wil4Sci.html A History of Science: in Five Volumes. Volume IV: Modern Development of the Chemical and Biological Sciences] Harper and Brothers (New York) Accessed 4 April 2007</ref>
Pada tahun 1878, ahli [[fisiologi]] Jerman [[Wilhelm Kühne]] (1837–1900) pertama kali menggunakan istilah "''enzyme''", yang berasal dari [[bahasa Yunani]] ''ενζυμον'' yang berarti "dalam bahan pengembang"
▲Pengetahuan tentang enzim telah dirintis oleh Berzelius pada tahun 1837. Ia mengusulkan nama "katalis" untuk zat-zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi. Namun, proses kimia yang terjadi dengan pertolongan enzim telah dikenal sejak zaman dahulu misalnya pembuatan anggur dengan cara fermentasi atau peragian, dan pembuatan asam cuka. Lois Pasteur salah seorang yang banyak bekerja dalam fermentasi ini dan ketika mengkaji [[fermentasi]] gula menjadi [[alkohol]] oleh [[ragi]], [[Louis Pasteur]] menyimpulkan bahwa fermentasi ini dikatalisasi oleh gaya dorong vital yang terdapat dalam sel ragi, disebut sebagai "[[Vitalisme|ferment]]", dan diperkirakan hanya berfungsi dalam tubuh organisme hidup. Ia menulis bahwa "fermentasi alkoholik adalah peristiwa yang berhubungan dengan kehidupan dan organisasi sel ragi, dan bukannya kematian ataupun putrefaksi sel tersebut."<ref>{{cite journal |author=Dubos J.|year=1951|title=Louis Pasteur: Free Lance of Science, Gollancz. Quoted in Manchester K. L. (1995) Louis Pasteur (1822–1895)—chance and the prepared mind|journal=Trends Biotechnol|volume=13|issue=12|pages=511–5|pmid=8595136 |doi=10.1016/S0167-7799(00)89014-9}}</ref>
Pada tahun 1897, [[Eduard Buchner]] memulai
▲Pada tahun 1878, ahli fisiologi Jerman [[Wilhelm Kühne]] (1837–1900) pertama kali menggunakan istilah "''enzyme''", yang berasal dari [[bahasa Yunani]] ''ενζυμον'' yang berarti "dalam bahan pengembang" (ragi), untuk menjelaskan proses ini. Kata "''enzyme''" kemudian digunakan untuk merujuk pada zat mati seperti [[pepsin]], dan kata ''ferment'' digunakan untuk merujuk pada aktivitas kimiawi yang dihasilkan oleh organisme hidup.
Penemuan bahwa enzim dapat bekerja di luar sel hidup mendorong penelitian
▲Pada tahun 1897, [[Eduard Buchner]] memulai kajiannya mengenai kemampuan ekstrak ragi untuk memfermentasi gula walaupun ia tidak terdapat pada sel ragi yang hidup. Pada sederet eksperimen di [[Universitas Berlin]], ia menemukan bahwa gula difermentasi bahkan apabila sel ragi tidak terdapat pada campuran.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-bio.html Nobel Laureate Biography of Eduard Buchner at http://nobelprize.org] Accessed 4 April 2007</ref> Ia menamai enzim yang memfermentasi sukrosa sebagai "''zymase''" ([[zimase]]).<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1907/buchner-lecture.html Text of Eduard Buchner's 1907 Nobel lecture at http://nobelprize.org] Accessed 4 April 2007</ref> Pada tahun 1907, ia menerima [[penghargaan Nobel]] dalam bidang [[kimia]] "atas riset biokimia dan penemuan fermentasi tanpa sel yang dilakukannya". Mengikuti praktik Buchner, enzim biasanya dinamai sesuai dengan reaksi yang dikatalisasi oleh enzim tersebut. Umumnya, untuk mendapatkan nama sebuah enzim, akhiran ''-ase'' ditambahkan pada nama [[substrat]] enzim tersebut (contohnya: [[laktase]], merupakan enzim yang mengurai [[laktosa]]) ataupun pada jenis reaksi yang dikatalisasi (contoh: [[DNA polimerase]] yang menghasilkan polimer DNA).
▲Penemuan bahwa enzim dapat bekerja di luar sel hidup mendorong penelitian pada sifat-sifat biokimia enzim tersebut. Banyak peneliti awal menemukan bahwa aktivitas enzim diasosiasikan dengan protein, tetapi beberapa ilmuwan seperti [[Richard Willstätter]] berargumen bahwa proten hanyalah bertindak sebagai pembawa enzim dan protein sendiri tidak dapat melakukan katalisis. Namun, pada tahun 1926, [[James B. Sumner]] berhasil mengkristalisasi enzim [[urease]] dan menunjukkan bahwa ia merupakan protein murni. Kesimpulannya adalah bahwa protein murni dapat berupa enzim dan hal ini secara tuntas dibuktikan oleh [[John Howard Northrop|Northrop]] dan [[Wendell Meredith Stanley|Stanley]] yang meneliti enzim pencernaan pepsin (1930), tripsin, dan kimotripsin. Ketiga ilmuwan ini meraih penghargaan Nobel tahun 1946 pada bidang kimia.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1946/ 1946 Nobel prize for Chemistry laureates at http://nobelprize.org] Accessed 4 April 2007</ref>
▲Penemuan bahwa enzim dapat dikristalisasi pada akhirnya mengizinkan struktur enzim ditentukan melalui [[kristalografi sinar-X]]. Metode ini pertama kali diterapkan pada [[lisozim]], enzim yang ditemukan pada air mata, air ludah, dan telur putih, yang mencerna lapisan pelindung beberapa bakteri. Struktur enzim ini dipecahkan oleh sekelompok ilmuwan yang diketuai oleh [[David Chilton Phillips]] dan dipublikasikan pada tahun 1965.<ref>{{cite journal |author=Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR.|year=1965|title=Structure of hen egg-white lysozyme. A three-dimensional Fourier synthesis at 2 Angstrom resolution |journal=Nature |volume=22|issue=206|pages=757–61|pmid=5891407|doi=10.1038/206757a0}}</ref> Struktur lisozim dalam resolusi tinggi ini menandai dimulainya bidang [[biologi struktural]] dan usaha untuk memahami bagaimana enzim bekerja pada tingkat atom.
Nama enzim sering kali diturunkan dari nama substrat ataupun reaksi kimia yang
Selain itu, [[International Union of Biochemistry and Molecular Biology]] (IUBMB, Persatuan Biokimia dan Biologi Molekul Internasional) telah mengembangkan suatu tatanama untuk enzim, yang disebut sebagai [[nomor EC]] (EC berasal dari ''Enzyme Commission''/"Komisi Enzim"). Dalam tatanama ini, nama enzim diawali dengan "EC" dan diikuti dengan empat nomor yang menunjukkan penggolongan reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut. Angka pertama menunjukan pengelompokan tingkat teratas (berdasarakan kesamaan yang paling umum), yang kemudian dibagi lagi menjadi kelompok-kelompok yang lebih kecil dan lebih spesifik, berdasarkan substrat, produk (hasil reaksi), atau mekanisme kimianya. Sebagai contoh, [[heksokinase]] adalah EC 2.7.1.1, dengan EC 2 menunjukkan bahwa enzim tersebut termasuk kelompok transferase, EC 2.7 menunjukkan bahwa reaksi yang dikatalisisnya menambahkan sebuah gugus fosfat, EC 2.7.1 menunjukkan bahwa molekul penerima fosfat (yaitu [[heksosa]]) memiliki gugus alkohol, dan barulah EC 2.7.1.1 menunjukkan enzim heksokinase secara lengkap. Angka pertama berkisar antara EC 1 hingga EC 6, yaitu:
▲== Konvensi penamaan ==
▲Nama enzim sering kali diturunkan dari nama substrat ataupun reaksi kimia yang ia kataliskan dengan akhiran '''''-ase'''''. Contohnya adalah [[laktase]], [[alkohol dehidrogenase]] (mengatalisis penghilangan hidrogen dari alkohol), dan [[DNA polimerase]].
* EC 3,
* EC 4,
Penamaan dengan sistem EC tidak menunjukkan kemiripan urutan asam amino dalam protein enzim. Misalnya, dua ligase dengan nomor EC yang sama, menunjukkan bahwa kedua ligase tersebut mengatalisis reaksi yang sama, tetapi dapat saja memiliki rantai asam amino yang sama sekali berbeda. Sejumlah basis data protein, seperti [[Pfam]], memiliki pengelompokan lain yang didasarkan kepada kemiripan urutan asam amino sehingga menghasilkan kelompok-kelompok protein yang berbeda dengan pengelompokan berdasarkan reaksi kimia yang dikatalisis enzim.
▲* EC 1 ''[[Oksidoreduktase]]'': mengatalisis reaksi [[oksidasi]]/reduksi.
[[Berkas:Carbonic anhydrase.png|jmpl|ka|300px|Diagram pita yang menunjukkan [[karbonat anhidrase|karbonat anhidrase II]]. Bola abu-abu adalah kofaktor [[seng]] yang berada pada tapak aktif.]]▼
▲* EC 2 ''[[Transferase]]'': mentransfer [[gugus fungsi]]
▲* EC 3 ''[[Hidrolase]]'': mengatalisis [[hidrolisis]] berbagai ikatan
▲* EC 4 ''[[Liase]]'': memutuskan berbagai ikatan kimia selain melalui hidrolisis dan oksidasi
▲* EC 5 ''[[Isomerase]]'': mengatalisis [[isomer]]isasi sebuah molekul tunggal
▲* EC 6 ''[[Ligase]]'': menggabungkan dua molekul dengan [[ikatan kovalen]]
Enzim umumnya merupakan [[protein globular]], yang berdiri sendiri maupun menjadi bagian dari [[kompleks protein]]. Aktivitas katalisis sebuah enzim ditentukan oleh strukturnya, dan struktur ini tergantung dari urutan asam-asam aminonya.<ref>{{cite journal | vauthors = Anfinsen CB | title = Principles that govern the folding of protein chains | journal = Science | volume = 181 | issue = 4096 | pages = 223–30 | date = July 1973 | pmid = 4124164 | doi = 10.1126/science.181.4096.223 | bibcode = 1973Sci...181..223A }}</ref> Walaupun begitu, memprediksi secara efisien aktivitas enzim berdasarkan strukturnya saja masih merupakan persoalan yang belum terpecahkan, dan melibatkan ilmu enzimologi, biologi struktur, dan kimia komputasi.<ref>{{cite journal | vauthors = Dunaway-Mariano D | title = Enzyme function discovery | journal = Structure | volume = 16 | issue = 11 | pages = 1599–600 | date = November 2008 | pmid = 19000810 | doi = 10.1016/j.str.2008.10.001 }}</ref>
Ukuran enzim berkisar dari hanya 62 asam amino ([[monomer]] [[4-Oksalokrotonat tautomerase|4-oksalokrotonat tautomerase]]),<ref>{{cite journal | vauthors = Chen LH, Kenyon GL, Curtin F, Harayama S, Bembenek ME, Hajipour G, Whitman CP | title = 4-Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composed of 62 amino acid residues per monomer | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 267 | issue = 25 | pages = 17716–21 | date = September 1992 | pmid = 1339435 }}</ref> sampai dengan lebih dari 2.500 ([[asam lemak sintase]]).<ref>{{cite journal | vauthors = Smith S | title = The animal fatty acid synthase: one gene, one polypeptide, seven enzymes | journal = FASEB Journal | volume = 8 | issue = 15 | pages = 1248–59 | date = December 1994 | pmid = 8001737 | doi = 10.1096/fasebj.8.15.8001737 | s2cid = 22853095 }}</ref> Enzim umumnya berukuran jauh lebih besar dari substratnya, dan hanya sebagian kecil (sekitar 3–4 [[asam amino]]) dari keseluruhan struktur enzim yang secara langsung terlibat dalam katalisis, bagian ini disebut situs katalitik.<ref>{{cite web | url = http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/CSA/ | title = The Catalytic Site Atlas | publisher = The European Bioinformatics Institute | accessdate = 4 April 2007 | archive-date = 2013-08-03 | archive-url = https://web.archive.org/web/20130803032349/http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/CSA/ | dead-url = yes }}</ref> Di dekat situs katalitik terdapat satu atau lebih [[situs ikatan]] yang asam-asam aminonya berfungsi mengarahkan orientasi molekul substrat. Gabungan situs katalitik dan situs ikatan disebut situs aktif. Bagian enzim yang selebihnya berfungsi menjaga orientasi persis serta dinamika situs aktif.<ref name = "Suzuki_2015_7">{{cite book | author = Suzuki H | title = How Enzymes Work: From Structure to Function | publisher = CRC Press | location = Boca Raton, FL | year = 2015 | isbn = 978-981-4463-92-8 | chapter = Chapter 7: Active Site Structure | pages = 117–140 }}</ref>
▲== Struktur dan mekanisme ==
▲{{see also|Katalisis enzim}}
Di sebagian enzim, tidak ada asam amino yang langsung terlibat dalam katalisis, tetapi enzim tersebut memiliki situs untuk mengikat dan mengarahkan [[kofaktor (biokimia)|kofaktor]], yang kemudian terlibat dalam katalisis.<ref name="Suzuki_2015_7" /> Sebagian enzim juga memiliki situs alosterik, yang dapat mengikat sebuah molekul kecil yang menyebabkan perubahan konformasi yang dapat menaikkan atau menurunkan aktivitas.<ref>{{cite book | author = Krauss G | title = Biochemistry of Signal Transduction and Regulation | date = 2003 | publisher = Wiley-VCH | location = Weinheim | isbn = 9783527605767 | edition = 3rd | pages = 89–114 | chapter = The Regulations of Enzyme Activity | chapterurl = https://books.google.com/books?id=iAvu2XRLnfYC&q=enzyme+metabolic+pathways+feedback+regulation&pg=PA91}}</ref>
▲[[Berkas:Carbonic anhydrase.png|jmpl|ka|300px|Diagram pita yang menunjukkan [[karbonat anhidrase|karbonat anhidrase II]]. Bola abu-abu adalah kofaktor [[seng]] yang berada pada tapak aktif.]]
Terdapat pula sejumlah kecil katalis RNA, dengan yang paling umum merupakan [[ribosom]]; Jenis enzim ini dirujuk sebagai RNA-enzim ataupun [[ribozim]].{{rp|2.2}}
== Mekanisme ==
{{see also|Katalisis enzim}}
=== Kespesifikan ===
Enzim biasanya sangat spesifik terhadap reaksi yang ia kataliskan maupun terhadap [[substrat]] yang terlibat dalam reaksi. Bentuk, muatan dan katakteristik [[hidrofilik]]/[[hidrofobik]] enzim dan substrat bertanggung jawab terhadap kespesifikan ini. Enzim juga dapat menunjukkan tingkat [[stereospesifisitas]], [[regioselektivitas]], dan [[kemoselektivitas]] yang sangat tinggi.<ref>{{cite journal |author=Jaeger KE, Eggert T.|year=2004|title=Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution| journal=Curr Opin Biotechnol.|volume=15 |issue=4|pages=305–13|pmid=15358000|doi=10.1016/j.copbio.2004.06.007}}</ref>
Baris 61:
Beberapa enzim yang menunjukkan akurasi dan kespesifikan tertinggi terlibat dalam pengkopian dan [[ekspresi gen|pengekspresian]] [[genom]]. Enzim-enzim ini memiliki mekanisme "sistem pengecekan ulang". Enzim seperti [[DNA polimerase]] mengatalisasi reaksi pada langkah pertama dan mengecek apakah produk reaksinya benar pada langkah kedua.<ref>{{cite journal |author=Shevelev IV, Hubscher U.|year=2002|title=The 3' 5' exonucleases| journal=Nat Rev Mol Cell Biol.|volume=3|issue=5|pages=364–76|pmid=11988770|doi=10.1038/nrm804}}</ref> Proses dwi-langkah ini menurunkan laju kesalahan dengan 1 kesalahan untuk setiap 100 juta reaksi pada polimerase [[mamalia]].<ref>{{cite book|author=Tymoczko, John L.; Stryer Berg Tymoczko; Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark|title=Biochemistry|publisher=W.H. Freeman|location=San Francisco|year=2002|isbn=0-7167-4955-6 }}</ref> Mekanisme yang sama juga dapat ditemukan pada [[RNA polimerase]],<ref>{{cite journal |author=Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K.|year=2006|title=Transcript-assisted transcriptional proofreading| journal=Science.|volume=313|pages=518–20|pmid=16873663|doi=10.1126/science.1127422}}</ref> [[aminoasil tRNA sintetase]]<ref>{{cite journal |author=Ibba M, Soll D.|year=2000|title=Aminoacyl-tRNA synthesis|journal=Annu Rev Biochem. |volume=69 |pages=617–50 |pmid=10966471 |doi=10.1146/annurev.biochem.69.1.617}}</ref> dan [[ribosom]].<ref>{{cite journal |author=Rodnina MV, Wintermeyer W.|year=2001|title=Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and structural mechanisms| journal=Annu Rev Biochem.|volume=70|pages=415–35|pmid=11395413 | doi =10.1146/annurev.biochem.70.1.415}}</ref>
Beberapa enzim yang menghasilkan [[metabolit sekunder]] dikatakan sebagai "tidak pilih-pilih", yakni bahwa ia dapat bekerja pada berbagai jenis substrat yang berbeda-beda. Diajukan bahwa kespesifikan substrat yang sangat luas ini sangat penting terhadap evolusi lintasan biosintetik yang baru.<ref>{{cite web |url=http://www-users.york.ac.uk/~drf1/rdf_sp1.htm |title=The Screening Hypothesis - a new explanation of secondary product diversity and function |accessdate=2006-10-11 |last=Firn |first=Richard |archive-date=2006-10-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20061031063451/http://www-users.york.ac.uk/~drf1/rdf_sp1.htm |dead-url=yes }}</ref>
==== Model "kunci dan gembok" ====
Enzim sangatlah spesifik. Pada tahun 1894, [[Hermann Emil Fischer|Emil Fischer]] mengajukan bahwa hal ini dikarenakan baik enzim dan substrat memiliki bentuk geometri yang saling memenuhi.<ref>{{cite journal
Chem. Ges.|volume=27|pages=2985–93|url
==== Model ketepatan induksi ====
[[Berkas:Induced fit diagram id.svg|jmpl|450x450px|Diagram yang menggambarkan hipotesis ketepatan induksi.]]
Pada tahun 1958, [[Daniel E. Koshland, Jr.|Daniel Koshland]] mengajukan modifikasi model kunci dan gembok: oleh karena enzim memiliki struktur yang fleksibel, tapak aktif secara terus menerus berubah bentuknya sesuai dengan interaksi antara enzim dan substrat.<ref>{{cite journal|doi=10.1073/pnas.44.2.98|author=Koshland D. E.|year=1958|title=Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis|journal=Proc. Natl. Acad. Sci.|volume=44|issue=2|pages=98–104|pmid=16590179}}</ref> Akibatnya, substrat tidak berikatan dengan tapak aktif yang kaku. Orientasi [[rantai samping]] asam amino berubah sesuai dengan substrat dan mengizinkan enzim untuk menjalankan fungsi katalitiknya. Pada beberapa kasus, misalnya glikosidase, molekul substrat juga berubah sedikit ketika ia memasuki tapak aktif.<ref>{{cite journal|author=Vasella A, Davies GJ, Bohm M.|year=2002|title=Glycosidase mechanisms|journal=Curr Opin Chem Biol.|volume=6|issue=5|pages=619–29|pmid=12413546|doi=10.1016/S1367-5931(02)00380-0}}</ref> Tapak aktif akan terus berubah bentuknya sampai substrat terikat secara sepenuhnya, yang mana bentuk akhir dan muatan enzim ditentukan.<ref>{{cite book|last=Boyer|first=Rodney|title=Concepts in Biochemistry|url=https://archive.org/details/conceptsinbioche0002boye|origyear=2002|accessdate=2007-04-21|edition=2nd|publisher=John Wiley & Sons, Inc.|location=New York, Chichester, Weinheim, Brisbane, Singapore, Toronto.|isbn=0-470-00379-0|pages=
=== Mekanisme ===
Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuaannya menurunkan ΔG<sup>‡</sup>:<ref>{{cite book|author=Fersht, Alan|title=Enzyme structure and mechanism|url=https://archive.org/details/enzymestructurem0000fers_k2m7|publisher=W.H. Freeman|location=San Francisco|year=1985|pages=
* Menurunkan [[energi aktivasi]] dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.)
* Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.
Baris 82:
==== Dinamika dan fungsi ====
Dinamika internal enzim berhubungan dengan mekanisme katalis enzim tersebut.<ref>{{cite journal |author=Eisenmesser EZ, Bosco DA, Akke M, Kern D |title=Enzyme dynamics during catalysis |journal=Science |volume=295 |issue=5559 |pages=1520–3 |year=2002 |month=February |pmid=11859194 |doi=10.1126/science.1066176 }}</ref><ref>{{cite journal |author=Agarwal PK |title=Role of protein dynamics in reaction rate enhancement by enzymes |journal=J. Am. Chem. Soc. |volume=127 |issue=43 |pages=15248–56 |year=2005 |month=November |pmid=16248667 |doi=10.1021/ja055251s }}</ref><ref>{{cite journal |author=Eisenmesser EZ, Millet O, Labeikovsky W, ''et al'' |title=Intrinsic dynamics of an enzyme underlies catalysis |journal=Nature |volume=438 |issue=7064 |pages=117–21 |year=2005 |month=November |pmid=16267559 |doi=10.1038/nature04105 }}</ref> Dinamika internal enzim adalah pergerakan bahagian struktur enzim, misalnya residu asam amino tunggal, sekelompok asam amino, ataupun bahwa keseluruhan [[domain protein]]. Pergerakan ini terjadi pada skala waktu yang bervariasi, berkisar dari beberapa femtodetik sampai dengan beberapa detik. Jaringan residu protein di seluruh struktur enzim dapat berkontribusi terhadap katalisis melalui gerak dinamik.<ref>{{cite journal |url=http://www.structure.org/content/article/abstract?uid=PIIS096921260500167X |author=Yang LW, Bahar I |title=Coupling between catalytic site and collective dynamics: A requirement for mechanochemical activity of enzymes
=== Modulasi alosterik ===
Baris 91:
=== Kofaktor ===
Beberapa enzim tidak memerlukan komponen tambahan untuk mencapai aktivitas penuhnya. Namun beberapa memerlukan pula molekul non-protein yang disebut kofaktor untuk berikatan dengan enzim dan menjadi aktif.<ref name="IUPAC cofactor">{{cite web |url=http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#34 |title=Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Cofactor |accessdate=2007-10-30 |last=de Bolster |first=M.W.G. |year=1997 |publisher=International Union of Pure and Applied Chemistry |archive-date=2017-01-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170121172848/http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#34 |dead-url=no }}</ref> Kofaktor dapat berupa zat [[anorganik]] (contohnya ion logam) ataupun zat [[Senyawa organik|organik]] (contohnya [[flavin]] dan [[heme]]). Kofaktor dapat berupa ''gugus prostetik'' yang mengikat dengan kuat, ataupun ''[[koenzim]]'', yang akan melepaskan diri dari tapak aktif enzim semasa reaksi.
Enzim yang memerlukan kofaktor namun tidak terdapat kofaktor yang terikat dengannya disebut sebagai ''apoenzim'' ataupun ''apoprotein''. Apoenzim beserta dengan kofaktornya disebut ''holoenzim'' (bentuk aktif). Kebanyakan kofaktor tidak terikat secara kovalen dengan enzim, tetapi terikat dengan kuat. Namun, gugus prostetik organik dapat pula terikat secara kovalen (contohnya [[tiamina pirofosfat]] pada enzim [[piruvat dehidrogenase]]). Istilah ''holoenzim'' juga dapat digunakan untuk merujuk pada enzim yang mengandung subunit protein berganda, seperti [[DNA polimerase]]. Pada kasus ini, holoenzim adalah kompleks lengkap yang mengandung seluruh subunit yang diperlukan agar menjadi aktif.
Baris 99:
=== Koenzim ===
[[Berkas:NADH-3D-vdW.png|jmpl|kiri|150px|Model pengisian ruang koenzim NADH]]
Koenzim adalah kofaktor berupa molekul organik kecil yang mentranspor gugus kimia atau elektron dari satu enzim ke enzim lainnya.<ref name="IUPAC cofactor"/><ref>{{cite book|author=Wagner, Arthur L.|title=Vitamins and Coenzymes|url=https://archive.org/details/vitaminscoenzyme0000wagn|publisher=Krieger Pub Co|location=|year=1975|isbn=0-88275-258-8 }}</ref><ref name="IUPAC coenzyme">{{cite web |url=http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#33 |title=Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Coenzyme |accessdate=2007-10-30 |last=de Bolster |first=M.W.G. |year=1997 |publisher=International Union of Pure and Applied Chemistry |archive-date=2017-01-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170121172848/http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/CD.html#33 |dead-url=no }}</ref> Contoh koenzim mencakup [[Nikotinamida adenina dinukleotida|NADH]], [[Nikotinamida adenina dinucleotida fosfat|NADPH]] dan [[adenosina trifosfat]]. Gugus kimiawi yang dibawa mencakup ion [[hidrida]] (H<sup>–</sup>) yang dibawa oleh [[nikotinamida adenina dinukleotida|NAD atau NADP<sup>+</sup>]], gugus asetil yang dibawa oleh [[koenzim A]], formil, metenil, ataupun gugus metil yang dibawa oleh [[asam folat]], dan gugus metil yang dibawa oleh [[S-adenosilmetionina]]. Beberapa koenzim seperti [[riboflavin]], [[tiamina]], dan [[asam folat]] adalah [[vitamin]].
Oleh karena koenzim secara kimiawi berubah oleh aksi enzim, adalah dapat dikatakan koenzim merupakan substrat yang khusus, ataupun substrat sekunder. Sebagai contoh, sekitar 700 enzim diketahui menggunakan koenzim NADH.<ref>[http://www.brenda.uni-koeln.de/ BRENDA The Comprehensive Enzyme Information System] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081211024816/http://www.brenda.uni-koeln.de/ |date=2008-12-11 }} Accessed 4 April 2007</ref>
Regenerasi serta pemeliharaan konsentrasi koenzim terjadi dalam sel. Contohnya, NADPH diregenerasi melalui lintasan pentosa fosfat, dan ''S''-adenosilmetionina melalui metionina adenosiltransferase.
Baris 126:
Kinetika enzim menginvestigasi bagaimana enzim mengikat substrat dengan mengubahnya menjadi produk. Data laju yang digunakan dalam analisis kinetika didapatkan dari [[asai enzim]].
Pada tahun 1902, Victor Henri<ref>{{cite journal|author=Henri, V.|year=1902|title=Theorie generale de l'action de quelques diastases|journal=Compt. Rend. Hebd. Acad. Sci. Paris|volume=135|pages=916–9}}</ref> mengajukan suatu teori kinetika enzim yang kuantitatif, tetapi data eksperimennya tidak berguna karena perhatian pada konsentrasi ion hidrogen pada saat itu masih belum dititikberatkan. Setelah [[Peter Lauritz Sørensen]] menentukan skala pH logaritmik dan memperkenalkan konsep penyanggaan (''buffering'') pada tahun 1909,<ref>{{cite journal|author=Sørensen,P.L.|year=1909|title=Enzymstudien {II}. Über die Messung und Bedeutung der Wasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Prozessen|journal=Biochem. Z.|volume=21|pages=131–304}}</ref>
Salah satu kontribusi utama Henri pada kinetika enzim adalah memandang reaksi enzim sebagai dua tahapan. Pada tahap pertama, subtrat terikat ke enzim secara reversible, membentuk kompleks enzim-substrat. Kompleks ini kadang-kadang disebut sebagai kompleks Michaelis. Enzim kemudian mengatalisasi reaksi kimia dan melepaskan produk.
Baris 164:
Pada banyak organisme, inhibitor dapat merupakan bagian dari mekanisme [[umpan balik]]. Jika enzim memproduksi terlalu banyak produk, produk tersebut dapat berperan sebagai inhibitor bagi enzim tersebut. Hal ini akan menyebabkan produksi produk melambat atau berhenti. Bentuk umpan balik ini adalah umpan balik negatif. Enzim memiliki bentuk regulasi seperti ini sering kali multimerik dan mempunyai tapak ikat alosterik. Kurva substrat/kelajuan enzim ini tidak berbentuk hiperbola melainkan berbentuk S.
[[Berkas:Methotrexate and folic acid compared.png
Inhibitor ireversibel bereaksi dengan enzim dan membentuk aduk dengan protein. Inaktivasi ini bersifat ireversible. Inhibitor seperti ini contohnya [[efloritina]], obat yang digunakan untuk mengobati penyakit yang disebabkan oleh protozoa ''African trypanosomiasis''.<ref name=Poulin>Poulin R, Lu L, Ackermann B, Bey P, Pegg AE. [http://www.jbc.org/cgi/reprint/267/1/150 ''Mechanism of the irreversible inactivation of mouse ornithine decarboxylase by alpha-difluoromethylornithine. Characterization of sequences at the inhibitor and coenzyme binding sites.''] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090124095637/http://www.jbc.org/cgi/reprint/267/1/150 |date=2009-01-24 }} J Biol Chem. 1992 January 5;267(1):150–8. PMID 1730582</ref> [[Penisilin]] dan [[Aspirin]] juga bekerja dengan cara yang sama. Senyawa obat ini terikat pada tapak aktif, dan enzim kemudian mengubah inhibitor menjadi bentuk aktif yang bereaksi secara ireversibel dengan satu atau lebih residu asam amino.
;Kegunaan inhibitor
Oleh karena inhibitor menghambat fungsi enzim, inhibitor sering digunakan sebagai obat. Contohnya adalah inhibitor yang digunakan sebagai obat [[aspirin]]. Aspirin menginhibisi enzim [[siklooksigenase-1|COX-1]] dan [[siklooksigenase-2|COX-2]] yang memproduksi pembawa pesan peradangan [[prostaglandin]], sehingga ia dapat menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula inhibitor enzim lainnya yang beracun. Sebagai contohnya, [[sianida]] yang merupakan inhibitor enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak aktif enzim [[sitokrom c oksidase]] dan mengeblok [[pernapasan sel]].<ref>{{cite journal|url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7945|author=Yoshikawa S and Caughey WS.|year=1990|month=May|volume=265|issue=14|title=Infrared evidence of cyanide binding to iron and copper sites in bovine heart cytochrome c oxidase. Implications regarding oxygen reduction|journal=J Biol Chem.|pages=7945–58|pmid=2159465|day=15|access-date=2009-05-09|archive-date=2008-09-25|archive-url=https://web.archive.org/web/20080925034139/http://www.jbc.org/cgi/reprint/265/14/7945|dead-url=yes}}</ref>
== Fungsi biologis ==
Enzim mempunyai berbagai fungsi bioligis dalam tubuh organisme hidup. Enzim berperan dalam [[transduksi signal]] dan regulasi sel, sering kali melalui enzim [[kinase]] dan [[fosfatase]].<ref>{{cite journal |author=Hunter T.|year=1995|title=Protein kinases and phosphatases: the yin and yang of protein phosphorylation and signaling|journal=Cell.|volume=80 |issue=2|pages=225–36|pmid=7834742|doi=10.1016/0092-8674(95)90405-0}}</ref> Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh, dengan [[miosin]] menghidrolisis ATP untuk menghasilkan [[kontraksi otot]].<ref>{{cite journal |author=Berg JS, Powell BC, Cheney RE |title=A millennial myosin census |journal=Mol. Biol. Cell |volume=12 |issue=4 |pages=780–94 |year=2001 |month=April |pmid=11294886 |pmc=32266 |url=http://www.molbiolcell.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=11294886 |day=01}}</ref> ATPase lainnya dalam membran sel umumnya adalah [[pompa ion]] yang terlibat dalam [[transpor aktif]]. Enzim juga terlibat dalam fungs-fungsi yang khas, seperti [[lusiferase]] yang menghasilkan cahaya pada [[kunang-kunang]].<ref>{{cite journal |author=Meighen EA |title=Molecular biology of bacterial bioluminescence |journal=Microbiol. Rev. |volume=55 |issue=1 |pages=123–42 |year=1991 |month=March |pmid=2030669 |pmc=372803 |url=http://mmbr.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=2030669 |day=01}}</ref> [[Virus]] juga mengandung enzim yang dapat menyerang sel, misalnya [[HIV integrase]] dan [[transkriptase balik]].
Salah satu fungsi penting enzim adalah pada [[sistem pencernaan]] hewan. Enzim seperti [[amilase]] dan [[protease]] memecah molekul yang besar (seperti [[Amilum|pati]] dan [[protein]]) menjadi molekul yang kecil, sehingga dapat diserap oleh usus. Molekul pati, sebagai contohnya, terlalu besar untuk diserap oleh usus, tetapi enzim akan menghidrolisis rantai pati menjadi molekul kecil seperti [[maltosa]], yang akan dihidrolisis lebih jauh menjadi [[glukosa]], sehingga dapat diserap. Enzim-enzim yang berbeda, mencerna zat-zat makanan yang berbeda pula. Pada [[hewan pemamah biak]], mikroorganisme dalam perut hewan tersebut menghasilkan enzim [[selulase]] yang dapat mengurai sel dinding selulosa tanaman.<ref>{{cite journal |author=Mackie RI, White BA |title=Recent advances in rumen microbial ecology and metabolism: potential impact on nutrient output |journal=J. Dairy Sci. |volume=73 |issue=10 |pages=2971–95 |year=1990 |pmid=2178174 |url=http://jds.fass.org/cgi/reprint/73/10/2971 |month=Oct |day=01 |access-date=2009-05-09 |archive-date=2008-11-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20081121185256/http://jds.fass.org/cgi/reprint/73/10/2971 |dead-url=no }}</ref>
Beberapa enzim dapat bekerja bersama dalam urutan tertentu, dan menghasilan [[lintasan metabolisme]]. Dalam lintasan metabolisme, satu enzim akan membawa produk enzim lainnya sebagai substrat. Setelah reaksi katalitik terjadi, produk kemudian dihantarkan ke enzim lainnya. Kadang-kadang lebih dari satu enzim dapat mengatalisasi reaksi yang sama secara bersamaan.
Baris 183:
Terdapat lima cara utama aktivitas enzim dikontrol dalam sel.
# '''Produksi enzim''' ([[Transkripsi (genetik)|transkripsi]] dan [[translasi (biologi)|translasi]] gen enzim) dapat ditingkatkan atau diturunkan bergantung pada respons sel terhadap perubahan lingkungan. Bentuk regulasi gen ini disebut [[induksi dan inhibisi enzim]]. Sebagai contohnya, bakteri dapat menjadi [[resistensi antibiotik|resisten terhadap antibiotik]] seperti [[penisilin]] karena enzim yang disebut [[beta-laktamase]] menginduksi hidrolisis cincin beta-laktam penisilin. Contoh lainnya adalah enzim dalam [[hati]] yang disebut [[sitokrom P450 oksidase]] yang penting dalam [[metabolisme obat]]. Induksi atau inhibisi enzim ini dapat mengakibatkan [[interaksi obat]].
# Enzim dapat di'''kompartemenkan''', dengan lintasan metabolisme yang berbeda-beda yang terjadi dalam [[kompartemen sel]] yang berbeda. Sebagai contoh, [[asam lemak]] disintesis oleh sekelompok enzim dalam [[sitosol]], [[retikulum endoplasma]], dan [[aparat golgi]], dan digunakan oleh sekelompok enzim lainnya sebagai sumber energi dalam [[mitokondria]] melalui [[β-oksidasi]].<ref>{{cite journal |author=Faergeman NJ, Knudsen J |title=Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of metabolism and in cell signalling |journal=Biochem. J. |volume=323 |issue=Pt 1 |pages=1–12 |year=1997 |month=April |pmid=9173866 |pmc=1218279 |url=http://www.biochemj.org/bj/323/0001/bj3230001.htm |access-date=2009-05-10 |archive-date=2002-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20020922132312/http://www.biochemj.org/bj/323/0001/bj3230001.htm |dead-url=no }}</ref>
# Enzim dapat diregulasi oleh '''[[inhibitor enzim|inhibitor]] dan aktivator'''. Contohnya, produk akhir lintasan metabolisme sering kali merupakan inhibitor enzim pertama yang terlibat dalam lintasan metabolisme, sehingga ia dapat meregulasi jumlah produk akhir lintasan metabolisme tersebut. Mekanisme regulasi seperti ini disebut umpan balik negatif karena jumlah produk akhir diatur oleh konsentrasi produk itu sendiri. Mekanisme umpan balik negatif dapat secara efektif mengatur laju sintesis zat antara metabolit tergantung pada kebutuhan sel. Hal ini membantu alokasi bahan zat dan energi secara ekonomis dan menghindari pembuatan produk akhir yang berlebihan. Kontrol aksi enzimatik membantu menjaga [[homeostasis]] organisme hidup.
# Enzim dapat diregulasi melalui
# Beberapa enzim dapat menjadi
== Keterlibatan dalam penyakit ==
Baris 193:
Oleh karena kontrol aktivitas enzim yang ketat diperlukan untuk menjaga [[homeostasis]], malafungsi (mutasi, kelebihan produksi, kekurangan produksi ataupun delesi) enzim tunggal yang penting dapat menyebabkan [[penyakit genetik]]. Pentingnya enzim ditunjukkan oleh fakta bahwa penyakit-penyakit mematikan dapat disebabkan oleh hanya mala fungsi satu enzim dari ribuan enzim yang ada dalam tubuh kita.
Salah satu contohnya adalah [[fenilketonuria]]. Mutasi asam amino tunggal pada enzim [[fenilalania hidroksilase]] yang mengatalisis langkah pertama degradasi [[fenilalanina]] mengakibatkan penumpukkan fenilalanina dan senyawa terkait. Hal ini dapat menyebabkan [[keterbelakangan mental]] jika ia tidak diobati.<ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowSection&rid=gnd.section.234 Phenylketonuria: NCBI Genes and Disease] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090927134528/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowSection&rid=gnd.section.234 |date=2009-09-27 }} Accessed 4 April 2007</ref>
Contoh lainnya adalah mutasi silsilah nutfah (''germline mutation'') pada gen yang mengkode enzim [[reparasi DNA]]. Ia dapat menyebakan sindrom penyakit kanker keturunan seperti [[xeroderma pigmentosum]]. Kerusakan ada enzim ini dapat menyebabkan kanker karena kemampuan tubuh memperbaiki mutasi pada genom menjadi berkurang. Hal ini menyebabkan akumulasi mutasi dan mengakibatkan berkembangnya berbagai jenis kanker pada penderita.
{{clear}}
== Referensi ==▼
{{reflist|2}}▼
== Lihat pula ==
Baris 209 ⟶ 206:
* [[Proteomika]] dan [[rekayasa protein]]
* [[Enzim terimobilisasi]]
▲== Referensi ==
▲{{reflist|2}}
{{Enzim}}
| |||