3 teknik pemurnian enzim, enzim & koenzim

8/18/2019 3 Teknik Pemurnian Enzim, Enzim & Koenzim

1/34

Enzim & Koenzimserta

Teknik Permuniannya Amelia Rumi


2/34

Pendahuluan

Senyawa organik bermolekul besar yg berfungsiuntuk mempercepat jalannya reaksimetabolisme di dalam tubuh tumbuhan tanpamempengaruhi keseimbangan reaksi

Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidakberubah baik sebelum dan sesudah reaksi tetap

Enzim

biokatalisator


3/34

Definisi Umum: Enzim

Dlm sistem biologi reaksi

kimia selalu memerlukan katalis.

Tanpa katalis sangat lama

shg diperlukan Enzim ygberfungsi sbg biokatalisator

protein yg berfungsi untuk

mempercepat reaksi dengan jalan

menurunkan tenaga aktivasi dantidak mengubah kesetimbangan

reaksi, serta bersifat sangat

spesifik.


4/34

Katalis yg paling efisien mempercepat

reaksi 1020 x lbh cepat


5/34

Bagian-bagian enzim

Kita mengenal istilah:

Holoenzim

Apoenzim/ apoprotein

Gugus prostetik

Koenzim

Kofaktor


6/34

Bagian-bagian enzim (lanjutan)

Seperti halnya protein lain, enzim memiliki BMantara 12,000 – 1 juta kD

Beberapa enzim tidak membutuhkan molekul

kimiawi lain untuk aktifitasnya, beberapamembutuhkan kofaktor / koenzim

Kofaktor ion-ion anorganik yg dibutuhkanenzim untuk melakukan fungsinya

Koenzim molekul organik (komplek) yangdibutuhkan enziim untuk melakukan fungsinya


7/34

Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat

kuat bahkan terikat dengan ikatan kovalendengan enzim gugus prostetik

Enzim aktif lengkap dengan semua

komponennya holoenzim

Bagian yang terdiri dari protein saja pada

suatu enzim Apoenzim / apoprotein

Fungsi koenzim adalah sebagai karier

sementara dari gugus fungsional yg

berperan dalam reaksi ensimatis tersebut.


8/34

Susunan enzim

Komponen utama enzim adalah protein

Tidak semua protein bertindak sebagai

enzim


9/34

Enzim

Protein Enzim proteinsederhana

Protein +Bukan Protein

Protein = apoenzim

EnzimKonjugasi

Bukan protein =

Gugus prostetik

Organik =

Koenzim

Anorganik = kofaktor


10/34

Contoh koenzim

1. NAD (koenzim 1)

2. NADP (koenzim 2)

3. Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f4. Plastoquinon, plastosianin, feredoksin

5. ATP: senyawa organik berenergi tinggi,

mengandung 3 gugus P dan adeninribose


11/34

Sifat enzim

Enzim dibentuk dalam protoplasma sel

Enzim beraktifitas di dalam sel tempat

sintesisnya (disebut endoenzim) maupun ditempat yang lain diluar tempat sintesisnya

(disebut eksoenzim)

Sebagian besar enzim bersifat endoenzim


12/34

1. Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifathidrofil

2.

Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa,kation maupun anion

3. Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yangmenyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll

4. Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya

5. Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlahsedikit memacu laju reaksi tanpa merubahkeseimbangan reaksi

6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim

tetap baik sebelum maupun setelah reaksiberlangsung

7. Enzim bermolekul besar

8. Enzim bersifat khas/spesifik


13/34

Suhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum 400C

Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe

Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn,Cd, Ag

pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktifkondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin kondisibasa)

Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mulamemacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambatkarena: penumpukan produk (feed back effect )

Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim

memacu aktifitasnya Air, memacu aktifitas enzim

Vitamin, memacu aktifitas enzim


14/34

Kerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible

Irreversible pembentukan atau pemecahan ikatan kovalendalam enzim

Reversible suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt

lepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi :

compet i t ive

non-compet i t ive

Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:

1. Kompetitif: zat penghambat mempunyai struktur yang miripdengan substrat sehingga dapat bergabung dengan sisi aktifenzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan inhibitor

untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed backeffect )

2. Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan struktur enzimrusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substrat


15/34


16/34


17/34

Bagaimana enzim bekerja

Reaksi tanpa enzim:

Lambat

Membutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggi

Reaksi enzimatis

Enzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik

di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara

energetik dapat lebih mudah terjadi


18/34

Substrat terikat interaksi nonkovalen

E + S ↔ ES

Kekuatan enzim dlm mengkatalisis suatu reaksi

kemampuan enzim membawa substrat bersama-sama

pd orientasi yang tepat untuk terjadinya suatu reaksi

Substrat terikat pd sisi aktif yaitu lekukan pd protein

yg berisi asam amino yg penting untuk tjdnya suatu

reaksi kimia


19/34


20/34

Gambar sisi aktif enzim dan asam amino yang

terlibat


21/34

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting: Bagian yang mengenal substrat dan kemudian

mengikatnya

Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah

substrat diikat oleh enzim


22/34

Teori untuk menjelaskan kerja enzim:

Lock and Key analogy

Enzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengansubstrat.

Mampu menerangkan spesifitas ensim ttp tidak dapatmenerangkan stabilitas fase transisi ensim

Induced Fit theory

mempertimbangkan fleksibilitas protein, sehinggapengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan

sisi aktif mengubah konformasinya sehingga cocok dgnsubstratnya. dpt menerangkan fase transisi ESkomplek


23/34

Lock and key model

Induced Fit model


24/34

Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja

enzim

pH setiap enzim mempunyai pH optimum utk

bekerja.

contoh : pepsin pH 2, amylase pH 7.0

Temperatur setiap kenaikan suhu 10˚C(sampai 40˚C), kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya

dan reaksi terhambat dan berhenti pada 60˚C.


25/34

Pengaruh suhu terhadap reaksi enzimatis


26/34

Pengaruh pH terhadap reaksi enzimatis


27/34


28/34

Teknik Pemurnian

Enzim


29/34

Pemurnian Awal Larutan Enzim

Setelah dinding sel dipecahkan, maka enzim

intraselluler yg diinginkan berada dalam larutan yg

mengandung enzim2 lain, protein, as. Nukleat,

metabolit, senyawa-senyawa yg diperlukan utk media,dll.

Bila enzimnya merupakan ekstraselluler , maka enzim

ini harus dipisahkan dari sel penghasilnya & senyawa2

lain yg terdapat dlm media.

Utk maksud tsb, dpt dilakukan pemisahan secara

bertahap melalui bbrpa cara, seperti :klarifikasi,

presipitasi, sentrifugasi, filtrasi.


30/34

Berbagai Metode PemecahanDinding Sel

- Pemecahan dgn

gelembung

netrasonik

(sonikator)

- Agitasi mekanis dgntekanan (Pompa

penekan “French

pressure”)

Pemecahan Sel

Mekanis Non mekanis

Bentuk cair Bentuk padat Manipulasilingkungan

Kimiawi &

Enzimatis

- Homogenasi

(dgn

“homoginer”)

dan

penggilingan

dgn

mortar/blender

- Penghancuran

dgn “Hammer

Kill”

- Freeze-thaw

Kejutan

osmotik

- Peggunaan

vakum

desikasi

Penambahan

detergen ionik/

non ionik,

lisozim


31/34

Klarifikasi & Presipitasi

Proses pemisahan partikel non enzim yg tercampur dgn

enzim dgn cara pengendapan

Partikel non enzim berasal dari penambahan buffer, air, atau

cairan fisiologis pd proses pemecahan dinding sel, ataumolekul2 kompleks yg berikatan dgn enzim

Dapat dilakukan dgn penambahan senyawa yg dpt

menggumpalkan spt : amonium fosfat, as. Askorbat, garam2

kalsium, serat seluloasa, sistein, tanah diatom, gelatin, as.

fosfat, garam na-fosfat, na-sulfat dan na-sitrat, atau senyawapenggumpal dalam pemurnian air (polielektrolit spt poliamin)

menggumpalkan struktur koloid cairan


32/34

Klarifikasi & presipitasi.......

Dapat ditambahkan bahan pengawet pada tingkat yg

aman untuk dikonsumsi, misal: fenol, amonium kuartener

dan florida.

Konsentrasi senyawa penggumpal harus tepat, agarenzim tdk ikut menggumpal.


33/34

Sentrifugasi Cara ini dipilih untuk memisahkan larutan dari molekul yang lebih

besar dalam skala laboratorium.

Dalam skala besar, sentrifugasi tidak memuaskan diantaranya

karena: kapasitasnya kecil, diperlukan kecepatan sangat tinggi

(ultrasentrifuge), dan lain-lain.

Pemisahan akan lebih mudah tercapai bila diameter partikel

besar; perbedaan massa jenis partikel dan larutan yg besar; dan

viskositas larutan yang rendah.

Selain itu kecepatan sudut yang tinggi, radius putaran yangbesar, dan lapisan cairan yang tipis juga mempercepat proses.


34/34

Filtrasi Penyaring yang biasa digunakan untuk industri merupakan : filter

press atau dengan “rotary drum filter”

Filter terdiri dari kain saring yang terletak diantara dua piringan

berombak. Piringan tersebut akan menekan cairan didalam kain

saring dan keluar melalui pori-pori kain saring. Rotary drum filter juga menggunakan tekanan dan perputaran tong

akan membantu mengurangi akumulasi endapan pada penyaring.

Pada skala pilot plant dan industri kecil corong Buchner berukuran

besar dapat digunakan, dan dikombinasikan dengan bantuan

vakum. Resiko penggunaan vakum : terbentuknya busa dan penurunan

aktivitas enzim.

Alat lain : filtrasi bertekanan (filter press)

3 teknik pemurnian enzim, enzim & koenzim

Documents