Enzim

5.2 Enzim
 
Pengenalan
  • Di dalam sel, tindak balas biokimia berlaku pada kadar yang tinggi supaya proses-proses hidup terpelihara.
  • Tindak balas kimia dapat berlaku dengan cepat kerana kehadiram enzim yang mempercepatkan tindak balas.
  • Enzim ialah mangkin organik yang kebanyakannya diperbuat daripada protein dan dihasilkan oleh sel organisma hidup.
  • Walaubagaimanapun, tidak semua enzim disintesis daripada protein.
  • Bahan yang diperlukan untuk tindak balas enzim dikenali sebagai substrat.
  • Substrat bergabung dengan enzim pada tapak spesifik yang dikenali sebagai tapak aktif dan membentuk kompleks enzim-substrat.
 
Penamaan Enzim
  • Penamaan enzim ialah berdasarkan substrat atau tindak balas yang dimangkinkan.
  • Nama enzim diperoleh dengan penambahan -ase pada nama substrat yang dimangkin.
  • Contoh penambahan ‘-ase’ pada substrat ialah enzim laktase yang memangkinkan hidrolisis laktosa.
  • Walaubagaimanapun, terdapat juga beberapa enzim yang tidak mengikuti sistem penamaan ini, terutamanya enzim yang telah ditemui sebelum sistem penamaan ini diperkenalkan.
  • Antaranya:
    • Tripsin
    • Pepsin
    • Renin.
 
Sifat-sifat Umum Enzim
  • Enzim ialah pemangkin biologi yang mempercepatkan tindak balas biokimia.
  • Enzim bertindak dengan pantas.
  • Enzim diperlukan dalam kuantiti kecil dan boleh digunakan semula.
  • Struktur enzim kekal tidak berubah dan tidak dimusnahkan selepas tindak balas.
  • Tindak balas enzim ialah spesifik.
    • Hanya substrat yang mempunyai bentuk yang saling berpelengkap dengan tapak aktif enzim boleh bergabung.
  • Kebanyakan tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim ialah tindak balas berbalik.
  • Aktiviti enzim boleh diperlahankan atau berhenti oleh perencat enzim.
    • Contoh perencat ialah logam berat seperti plumbum atau merkuri.
  • Sesetengah enzim memerlukan kofaktor untuk berfungsi dengan lebih berkesan.
    • Contoh kofaktor ialah vitamin B, dan ion magnesium.
 
 
Enzim Intrasel dan Ekstrasel
  • Enzim yang disintesis di dalam sel untuk kegunaan sel dikenali sebagai enzim intrasel.
    • Contohnya, enzim heksokinase yang digunakan dalam proses glikolisis semasa respirasi sel.
  • Manakala, enzim yang dirembes keluar sel dikenali sebagai enzim ekstrasel.
    • Contohnya, enzim tripsin yang dihasilkan oleh sel pakreas dan dirembes ke dalam duodenum untuk menguraikan polipeptida.
  • Penghasilan enzim melibatkan beberapa komponen sel:
    • Ribosom ialah tapak sintensis protein.
    • Protein disintesis oleh ribosom memasuki lumen jalinan endoplasma kasar dan diangkut melaluinya.
    • Apabila sampai di hujung jalinan endoplasma kasar, membran tersebut membentuk tunas yang menggenting untuk membentuk vesikel angkutan.
    • Vesikel angkutan yang mengandungi protein itu bergerak ke arah jasad Golgi dan kemudian bercantum dengannya.
    • Dalam jasad Golgi, protein diubah suai menjadi enzim dan dirembes dalam vesikel rembesan yang terbentuk dihujung jasad Golgi.
    • Vesikel rembesan bergerak ke membran plasma dan bergabung dengannya untuk merembes enzim ekstrasel.
 
Mekanisme Tindak Balas Enzim
Hipotesis Mangga dan Kunci
  • Kebanyakan enzim ialah protein kompleks yang diperbuat daripada rantaian polipeptida yang berlipat menjadi struktur tiga dimensi.
  • Bentuk tiga dimensi ini mempunyai tapak aktif  yang mempunyai konfigurasi yang spesifik dan saling berpelengkap kepada molekul susbtrat yang spesifik.
  • Penggabungan molekul substrat pada tapak aktif enzim yang spesifik ialah seperti kombinasi 'mangga dan kunci'.
  • Enzim diwakili oleh 'mangga' dan substrat diwakili oleh 'kunci'.
  • Substrat bergabung dengan tapak aktif enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat.
  • Tindak balas berlaku dan produk dihasilkan.
  • Kebanyakan tindak balas di dalam sel mempunyai tenaga pengaktifan yang tinggi.
  • Tenaga pengaktifan diperlukan untuk memutuskan ikatan dalam molekul susbtrat sebelum tindak balas boleh berlaku.
  • Enzim berfungsi mengurangkan tenaga pengaktifan,
  • Dengan itu, kadar tindak balas biokimia dipercepatkan dalam sel.
 
Mekanisme Tindak Balas Enzim dan Perubahan Faktor
Kesan Suhu
  • Pada suhu yang rendah, tindak balas yang dimangkin oleh enzim ialah rendah. 
  • Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik molekul substrat dan enzim juga meningkat.
  • Ini meningkatkan frekuensi kekerapan pelanggaran antara molekul substrat dan molekul enzim.
  • Kadar tindak balas antara enzim dan molekul substrat meningkat.
  • Kadar tindak balas yang dikawal oleh enzim akan berganda sehingga mencapai suhu optimum.
  • Pada suhu optimum, tindak balas enzim ialah pada maksimum.
  • Suhu optimum tindak balas enzim dalam badan manusia adalah sekitar 37°C.
  • Setelah mencapai suhu optimum, sebarang kenaikan suhu akan mengurangkan aktiviti enzim secara mendadak sehingga berhenti pada 60°C.
  • Pada suhu ini, enzim menjadi terurai disebabkan oleh ikatan kimia dalam molekul enzim putus pada suhu yang tinggi.
  • Enzim tidak dapat mengekalkan bentuk tiga dimensi.
  • Tapak aktif enzim berubah.
  • Substrat tidak dapat berpelengkap dengan tapak aktif enzim.
Kesan pH
  • Aktiviti enzim dipengaruhi oleh pH larutan sekeliling.
  • Umumnya, semua enzim bertindak balas dengan berkesan pada suhu optimumnya.
  • Kebanyakan enzim berfungsi paling cekap dalam julat antara pH 6 dan 8.
    • Contohnya, enzim amilase air liur berfungsi pada pH 6.8.
  • Walaubagaimanapun, terdapat beberapa pengecualian.
    • Contohnya, enzim pepsin dalam perut berfungsi pada pH optimum julat antara 1.5 dan 2.5.
    • Enzim tripsin dalam duodenum pula berfungsi dalam medium beralkali pada pH sekitar 8.5
  • Perubahan dalam nilai pH merubah cas (ion \(H^+\)) pada tapak aktif enzim dan permukaan substrat.
  • Kesannya, kompleks enzim-substrat tidak dapat terbentuk.
  • Apabila pH persekitaran kembali pada paras optimum, cas tapak aktif akan dipulihkan.
  • Enzim akan kembali berfungsi seperti normal.
  • Perubahan nilai pH yang ekstrem akan memutuskan ikatan kimia struktur dan mengubah tapak aktif enzim atau boleh dikatakan enzim telah dinyahasli.
Kesan Kepekatan Substrat
  • Apabila kepekatan substrat meningkat, peluang untuk pelanggaran yang efektif antara molekul substrat dan molekul enzim juga meningkat.
  • Kadar tindak balas terus meningkat sehingga mencapai tahap maksimum.
  • Kadar tindak balas menjadi malar.
  • Pada tahap maksimum, kepekatan enzim menjadi faktor pengehad.
  • Kadar tindak balas akan meningkat sekiranya kepekatan enzim meningkat.
  • Setelah mencapai tahap maksimum, semua tapak aktif enzim menjadi tepu dengan substrate dan terlibat dalam tindak balas pemangkinan.
Kesan Kepekatan Enzim
  • Apabila kepekatan enzim meningkat, kadar tindak balas enzim meningkat kerana lebih banyak kehadiran tapak aktif yang tersedia untuk tindakan pemangkinan.
  • Sekiranya kepekatan enzim dalam satu tindak balas berganda, bilangan substrat yang ditukarkan kepada produk per unit masa juga berganda dengan syarat terdapat bekalan substrat yang berlebihan.
  • Pada kadar maksimum, kepekatan substrat menjadi faktor pengehad.
  • Kadar tindak balas boleh ditingkatkan dengan menambah lebih banyak substrat.

Enzim

5.2 Enzim
 
Pengenalan
  • Di dalam sel, tindak balas biokimia berlaku pada kadar yang tinggi supaya proses-proses hidup terpelihara.
  • Tindak balas kimia dapat berlaku dengan cepat kerana kehadiram enzim yang mempercepatkan tindak balas.
  • Enzim ialah mangkin organik yang kebanyakannya diperbuat daripada protein dan dihasilkan oleh sel organisma hidup.
  • Walaubagaimanapun, tidak semua enzim disintesis daripada protein.
  • Bahan yang diperlukan untuk tindak balas enzim dikenali sebagai substrat.
  • Substrat bergabung dengan enzim pada tapak spesifik yang dikenali sebagai tapak aktif dan membentuk kompleks enzim-substrat.
 
Penamaan Enzim
  • Penamaan enzim ialah berdasarkan substrat atau tindak balas yang dimangkinkan.
  • Nama enzim diperoleh dengan penambahan -ase pada nama substrat yang dimangkin.
  • Contoh penambahan ‘-ase’ pada substrat ialah enzim laktase yang memangkinkan hidrolisis laktosa.
  • Walaubagaimanapun, terdapat juga beberapa enzim yang tidak mengikuti sistem penamaan ini, terutamanya enzim yang telah ditemui sebelum sistem penamaan ini diperkenalkan.
  • Antaranya:
    • Tripsin
    • Pepsin
    • Renin.
 
Sifat-sifat Umum Enzim
  • Enzim ialah pemangkin biologi yang mempercepatkan tindak balas biokimia.
  • Enzim bertindak dengan pantas.
  • Enzim diperlukan dalam kuantiti kecil dan boleh digunakan semula.
  • Struktur enzim kekal tidak berubah dan tidak dimusnahkan selepas tindak balas.
  • Tindak balas enzim ialah spesifik.
    • Hanya substrat yang mempunyai bentuk yang saling berpelengkap dengan tapak aktif enzim boleh bergabung.
  • Kebanyakan tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim ialah tindak balas berbalik.
  • Aktiviti enzim boleh diperlahankan atau berhenti oleh perencat enzim.
    • Contoh perencat ialah logam berat seperti plumbum atau merkuri.
  • Sesetengah enzim memerlukan kofaktor untuk berfungsi dengan lebih berkesan.
    • Contoh kofaktor ialah vitamin B, dan ion magnesium.
 
 
Enzim Intrasel dan Ekstrasel
  • Enzim yang disintesis di dalam sel untuk kegunaan sel dikenali sebagai enzim intrasel.
    • Contohnya, enzim heksokinase yang digunakan dalam proses glikolisis semasa respirasi sel.
  • Manakala, enzim yang dirembes keluar sel dikenali sebagai enzim ekstrasel.
    • Contohnya, enzim tripsin yang dihasilkan oleh sel pakreas dan dirembes ke dalam duodenum untuk menguraikan polipeptida.
  • Penghasilan enzim melibatkan beberapa komponen sel:
    • Ribosom ialah tapak sintensis protein.
    • Protein disintesis oleh ribosom memasuki lumen jalinan endoplasma kasar dan diangkut melaluinya.
    • Apabila sampai di hujung jalinan endoplasma kasar, membran tersebut membentuk tunas yang menggenting untuk membentuk vesikel angkutan.
    • Vesikel angkutan yang mengandungi protein itu bergerak ke arah jasad Golgi dan kemudian bercantum dengannya.
    • Dalam jasad Golgi, protein diubah suai menjadi enzim dan dirembes dalam vesikel rembesan yang terbentuk dihujung jasad Golgi.
    • Vesikel rembesan bergerak ke membran plasma dan bergabung dengannya untuk merembes enzim ekstrasel.
 
Mekanisme Tindak Balas Enzim
Hipotesis Mangga dan Kunci
  • Kebanyakan enzim ialah protein kompleks yang diperbuat daripada rantaian polipeptida yang berlipat menjadi struktur tiga dimensi.
  • Bentuk tiga dimensi ini mempunyai tapak aktif  yang mempunyai konfigurasi yang spesifik dan saling berpelengkap kepada molekul susbtrat yang spesifik.
  • Penggabungan molekul substrat pada tapak aktif enzim yang spesifik ialah seperti kombinasi 'mangga dan kunci'.
  • Enzim diwakili oleh 'mangga' dan substrat diwakili oleh 'kunci'.
  • Substrat bergabung dengan tapak aktif enzim untuk membentuk kompleks enzim-substrat.
  • Tindak balas berlaku dan produk dihasilkan.
  • Kebanyakan tindak balas di dalam sel mempunyai tenaga pengaktifan yang tinggi.
  • Tenaga pengaktifan diperlukan untuk memutuskan ikatan dalam molekul susbtrat sebelum tindak balas boleh berlaku.
  • Enzim berfungsi mengurangkan tenaga pengaktifan,
  • Dengan itu, kadar tindak balas biokimia dipercepatkan dalam sel.
 
Mekanisme Tindak Balas Enzim dan Perubahan Faktor
Kesan Suhu
  • Pada suhu yang rendah, tindak balas yang dimangkin oleh enzim ialah rendah. 
  • Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik molekul substrat dan enzim juga meningkat.
  • Ini meningkatkan frekuensi kekerapan pelanggaran antara molekul substrat dan molekul enzim.
  • Kadar tindak balas antara enzim dan molekul substrat meningkat.
  • Kadar tindak balas yang dikawal oleh enzim akan berganda sehingga mencapai suhu optimum.
  • Pada suhu optimum, tindak balas enzim ialah pada maksimum.
  • Suhu optimum tindak balas enzim dalam badan manusia adalah sekitar 37°C.
  • Setelah mencapai suhu optimum, sebarang kenaikan suhu akan mengurangkan aktiviti enzim secara mendadak sehingga berhenti pada 60°C.
  • Pada suhu ini, enzim menjadi terurai disebabkan oleh ikatan kimia dalam molekul enzim putus pada suhu yang tinggi.
  • Enzim tidak dapat mengekalkan bentuk tiga dimensi.
  • Tapak aktif enzim berubah.
  • Substrat tidak dapat berpelengkap dengan tapak aktif enzim.
Kesan pH
  • Aktiviti enzim dipengaruhi oleh pH larutan sekeliling.
  • Umumnya, semua enzim bertindak balas dengan berkesan pada suhu optimumnya.
  • Kebanyakan enzim berfungsi paling cekap dalam julat antara pH 6 dan 8.
    • Contohnya, enzim amilase air liur berfungsi pada pH 6.8.
  • Walaubagaimanapun, terdapat beberapa pengecualian.
    • Contohnya, enzim pepsin dalam perut berfungsi pada pH optimum julat antara 1.5 dan 2.5.
    • Enzim tripsin dalam duodenum pula berfungsi dalam medium beralkali pada pH sekitar 8.5
  • Perubahan dalam nilai pH merubah cas (ion \(H^+\)) pada tapak aktif enzim dan permukaan substrat.
  • Kesannya, kompleks enzim-substrat tidak dapat terbentuk.
  • Apabila pH persekitaran kembali pada paras optimum, cas tapak aktif akan dipulihkan.
  • Enzim akan kembali berfungsi seperti normal.
  • Perubahan nilai pH yang ekstrem akan memutuskan ikatan kimia struktur dan mengubah tapak aktif enzim atau boleh dikatakan enzim telah dinyahasli.
Kesan Kepekatan Substrat
  • Apabila kepekatan substrat meningkat, peluang untuk pelanggaran yang efektif antara molekul substrat dan molekul enzim juga meningkat.
  • Kadar tindak balas terus meningkat sehingga mencapai tahap maksimum.
  • Kadar tindak balas menjadi malar.
  • Pada tahap maksimum, kepekatan enzim menjadi faktor pengehad.
  • Kadar tindak balas akan meningkat sekiranya kepekatan enzim meningkat.
  • Setelah mencapai tahap maksimum, semua tapak aktif enzim menjadi tepu dengan substrate dan terlibat dalam tindak balas pemangkinan.
Kesan Kepekatan Enzim
  • Apabila kepekatan enzim meningkat, kadar tindak balas enzim meningkat kerana lebih banyak kehadiran tapak aktif yang tersedia untuk tindakan pemangkinan.
  • Sekiranya kepekatan enzim dalam satu tindak balas berganda, bilangan substrat yang ditukarkan kepada produk per unit masa juga berganda dengan syarat terdapat bekalan substrat yang berlebihan.
  • Pada kadar maksimum, kepekatan substrat menjadi faktor pengehad.
  • Kadar tindak balas boleh ditingkatkan dengan menambah lebih banyak substrat.