materi pelajaran kelas 12 tentang enzim peranannya dalam sistem metabolisme

enzim dan klasifikasi serta peranananya dalam sitem metabiolisme

1. METABOLISME : ENZIM OLEH: ROBI YASMAN, S.Pd

2. PENGERTIAN ‘ metabole ’; berubah keseluruhan proses kimiawi yang berlangsung didalam tubuh organisme. Sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan sel; cairan ekstrasel: Gas; O 2 dan CO 2 Ion anorganik; Na + , Cl + , K + , Ca 2+ Zat organik; makanan dan vitamin hormon

3. Pertukaran zat; difusi, osmosis, transpor aktif, endositisos dan eksositosis Bahan cairan ekstrasel, sebagai bahan baku energi, membentuk molekul kompleks; lemak, protein, as nukleat dan karbohidrat Metabolisme: Anabolisme: penyusunan Katabolisme: pembongkaran Terjadi secara terus menerus dan saling tergantung satu sama lain

4. 2. ENZIM Biokatalisator ; mempercepat reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia Enzim merupakan suatu protein Tanpa enzim, proses metabolisme berjalan lambat/ tidak berlangsung sama sekali.

5. STRUKTUR ENZIM Protein saja: apoenzim Protein + struktur tambahan ( kofaktor ) 2 tipe kofaktor: Koenzim : kofaktor berupa senyawa organik nonprotein yang terikat secara nonkovalen dengan sisi aktif enzim Contoh vitamin Gugus prostetik : kofaktor berupa senyawa anorganik spt logam terikat secara kovalen dg sisi aktif enzim Contoh: gugus Fe pada Hb dan Mg pada klorofil

6. Enzim yang terdiri atas bagian protein (apoenzim) dan bagian non protein (gugus prostetik )

7. CARA KERJA ENZIM Bekerja bolak balik Bekerja spesifik Cara kerja: Kunci gembok (lock and key) Enzim : gembok, punya bagian kecil dapat berikatan dengan substrat/ sisi aktif. Substrat : kunci, berikatan pas dengan sisi aktif enzim.

8. Karakteristik enzim 1. mempercepat reaksi ( memperkecil energy aktivasi ) 2. tersusun atas protein 3. reaksi bolak-balik 4. bekrjanya spesifik

9. Kecocokan terinduksi ( induced fit ) Substrat menempel pada sisi aktif enzim akan menginduksi perubahan bentuk sisi aktif enzim menjadi sesuai dengan bentuk substrat.

10. Prinsif kerja enzim menurut teori gembok-kunci

11. Cara kerja enzim Lock and Key Theory

12. Cara kerja enzim Induced Fit Theory

13. Faktor Mempengaruhi Kerja Enzim Temperatur Perubahan pH Konsentrasi enzim dan substrat Inhibitor enzim Inhibitor kompetitif Inhibitor non kompetitif

14. Respirasi ( katabolisme )

15. Komponen yang terlibat dalam sistem transport elektron adalah : NAD+ dan NADH Nicotinamide Adenine Dinucleotide, dibentuk oleh penambahan inti Hidrogen dan dua elektron hydride ion ke NAD+. Cincin Nicotinamide akan kurang stabil saat menerima ion hidrida , akibatnya elektron ion hidrida dari NADH dapat dengan mudah ditransfer . Protein Fe-S( Besi Sulfur) Berikatan dengan flavoprotein ( metaflavoprotein ) dan dengan sitokrom b Ubiquinone/Coenzyme Q Terdapat dalam mitokondria dalam bentuk kuinon teroksidasi ( aerob ) dan kuinol tereduksi ( anaerob ), merupakan unsure pembentuk lipida , rumus bangun mirip vitamin K dan E, menyerupai plastokuinon ( pada kloroplas ), rantai samping poliisosprenoid , pengumpul ekivalen pereduksi dari suksinat kolinn , gliserol-3-fosfat, sarkosin , dimetilglisin , asilkoa , yang berikatan langsung dengan rantai respirasi lewat enzim ( Flavoprotein dehidrogenase ), menerima aliran ekivalen pereduksi dari NADH Dehidrogenase , mengalirkan elektron melewati rangkaian sitokrom menuju molekul Oksigen . ========================== Pelepasan atom H pada waktu glikolisis , dekarboksilasi oksidatif , dan siklus Kreb’s jika tdak ditangkap oleh NAD atau FAD akan menyebabkan peningkatan ion H di bagian dalam sel dan akan menyebabkan sel keracunan . NAD ataupun FAD bisa berikatan dengan atom H adalah karena sifat dari kedua molekul tersebut (NAD/FAD) bersifat sebagai oksidator yang kuat sehingga sangat mudah untuk berikatan dengan H. selanjutnya NAD atau FAD harus tetap tersedia di dalam sel sebagai oksidator , oleh karenanya NAD/FAD yang sudah berikatan dengan atom H menjadi bentuk NADH/FADH harus segera melepas / membuang ion H tersebut . NADH/FADH akan melepaskan atom H sebagai elektron pada suatu sistem yang disebut Sistem Trasnport Elektron . Alasan harus digunakan Sistem Transport Elektron adalah karena sistem ini akan melepas energi yang besar secara bertahap . Jika atom H langsung dilepaskan dari NAD/FAD dan diterima oleh oksigen tanpa melalui Sistem Transport Elektron maka akan terjadi ledakan energi di dalam sel. oleh karenanya agar tidak terjadi ledakan dilepaskanlah energi itu perlahan-lahan dalam sistem ini . ATP dapat dibentuk pada waktu elektron dipindahkan dari NADH dan FADH2 ke O2 adalah karena ada pembebasan energi yang cukup besar untuk menyatukan 1 gugus phosphat dengan 1 molekul ADP antara senyawa penerima elektron sebelum dan sesudahnya . Untuk lebih jelasnya lihat perhatikan gambar Sistem Transport Elektron berikut ini : Sistem Transport Elektron pada membran dalam mitokondria / krista keterangan gambar : ENZIM NADH DEHIDROGENASE –> kompleks enzim I KOMPLEKS PROTEIN-SITOKROM ( BC1 KOMPLEKS ) –> kompleks enzim   III KOMPLEKS SITOKROM OKSIDo reduktase –> kompleks enzim IV Ketiga protein tersebut memiliki kelebihan untuk memindahkan elektron ke aseptor elektron berikutnya dan mengeluarkan ion H+ dari matriks (yang dilepaskan NADH kematriks mitokondria )  ke ruang antar membran pada mitokondria . Akibatnya ruang antar membran lebih kaya ion hidrogen dibandingkan dengan matriks mitokondria . sedangkan protein yang palaing kanan adalah ATP- sintase yang berfungsi menggabungkan ADP dengan P untuk membentuk ATP. inilah mekanismenya : I. Pengikatan NADH pada kompleks enzim I, dan diikuti pelepasan 2 elektron . elektron memasuk kompleks enzim I via gugus prostetik FMN yang melekat pada kompleks enzim I. penempelan tersebut mengubah FMN menjadi dalam bentuk tereduksi FMNH2 yang berarti merupakan oksidator yang kuat dan akan diteruskan ke rangakaian cluster besi dan sulfur ( gugus prostetic berikutnya ) sepanjang kompleks enzim I. Setelah elektron melewati kompleks enzim I, maka 4 proton akan dipompa dari matriks mitokondria ke ruang antar membran . Secara pasti penjelasan peristiwa   ini masih belum jelas dalam dunia ilmiah ., tetapi untuk sementara dijelaskan dengan keterlibatan perubahan komformasi bentuk kompleks enzim I yang menyebabkan protein mengikat proton pada sisi -N dari membran dan membebaskan mereka pada sisi -P membran . Akhirnya , elektron ditransfer dari rantai cluster besi -sulfur ke molekul ubikuinon (Q) di membran dalam . Reduksi ubikuinon juga memberi kontribusi untuk menciptakan gradient proton dengan cara mengeluarkan dari matriks pada saat tereduksi menjadi ubikuinol (QH2) II.. Succinate -Q oxidoreductase , dikenal juga sebagai kompleks enzim II/ suksinat dehidrogenase,adalah entri point kedua dalam sistem transport elektron . kompleks enzim II terdiri dari 4 sub unit dan mengandung ikatan kofaktor flavin adenin dinukleotida (FAD), klaster besi -sulfur, dan sebuah gugus heme yang tidak berpartisipasi pada transfer elektron ke koenzim Q. kompleks enzim II mengoksidasi suksinat menjadi fumarat dan mereuksi ubikuinon . pembebasan energi yang dihasilkan lebih kecil daripada oksidasi NADH, komleks II tidak memindahkan elektron melewati membran dan tidak memberikan kontribusi membentuk gradien proton. Q-cytochrome c oxidoreductase  iii. Q- sitokrom c oksidoreduktase juga dikenal dengan , kompleks sitokrom bc1, atau kompleks III. setiap kompleks mengandung 11 subunit protein , sebuah [2Fe-2S] klaster besi -sulfur dan 3  cytochromes : 1  cytochrome  c 1  and 2 b  cytochromes . [35]   Sitokrom adalah semacam protein yang bisa mentransfer elektron yang mengandung sekurang-kurangnya gugus heme . atom besi yang terdapat pada kompleks III memberikan bentuk alternatif   antara ferro yang tereduksi dan feri yang teroksidasi karena elektron yang ditranser sepanjang membran . Reaksi yang dikatalisis oleh kompleks III adalah mengoksidasi satu molekul ubikuinol dan mereduksi 2 molekul sitokrom c., Sebuah protein heme kehilangan hubungan dengan mitokondria . Tidak sperti koenzim Q, yang membawa 2 elektron , sitokrom c hanya memwabawa 1 elektron saja . Karena hanya bisa mengangkut satu elektron saja dari OH2 ke sitokrom c dalam sekali waktu makaharus terjadi dalam 2 tahap yang disebut siklus Q. Kemudian karena koenzim Q tereduksi menjadi ubikuinol pada sisi dalam membran dan teroksidasi menjadi bentuk ubikuinon di bagian luar , pengeluaran proton terjadi lagi sehingga menambahkan kekuatan gradient proton. [3]