Inhibitor [PDF]

Citation preview

Inhibitor Terdapat dua jenis utama inhibitor (penghambat) enzim: yaitu yang bekerja secara tidak dapat balik (irreversible) dan dapat balik (reversible). 1. Inhibitor Tidak Dapat Balik Inhibitor tak dapat balik adalah golongan yang bereaksi dengan, atau merusakkan suatu gugus fungsional pada molekul enzim yang penting bagi aktivitas katalitiknya. Inhibitor ini akan merusak enzim sehingga enzim tidak akan dapat menempel dengan substrat secara permanen. Inhibitor tidak dapat bolak-balik dapat menyebabkan cacat hingga kematian. Contohnya adalah senyawa diisoprofilfluorophospat (DFP), yang menghambat enzim asetilkolinesterase, yang penting didalam transmisi impuls syaraf. Asetilkolinesterase mengkatalisa hidrolisis asetilkolin, suatu senyawa neurotransmitter yang berfungsi di dalam bagian tertentu system syaraf. Asetilkolin dibebankan oleh sel syaraf yang telah menerima rangsangan menuju sinaps, atau sambungan dengan sel syaraf yang lain. Sekali asetilkolin telah dikeluarkan ke dalam sinaps, molekul ini berkaitan dengan reseptor pada sel syaraf selanjutnya, menyebabkan sel tersebut untuk menggandakan impuls syaraf. Akan tetapi, sebelum impuls kedua dapat dipancarkan melalui sinaps, asetilkolin yang dikeluarkan setelah impuls pertama harus dihidrolisa oleh asetilkolinesterase pada sambungan sel syaraf. Produk aktivitas ini adalah asetat dan kolin dan tidak memiliki aktivitas transmitter. Inhibitor DFP tak dapat balik sangat reaktif dan bereaksi dengan gugus hidroksil dari residu serin esensial pada sisi aktif asetilkolinesterase, untuk membentuk turunan yang tidak aktif mengkatalisa. Sekali turunan ini telah terbentuk, molekul enzim tidak lagi dapat berfungsi (Lehninger, 1982). Contoh lain adalah kasus keracunan logam berat seperti Pb yang akan menghambat system pembentukan Hb dalam menyebabkan kelainan darah dapat berujung kematian.



2. Inhibitor Dapat Balik Inhibitor dapat balik atau reversible merupakan inhibitor yang



efeknya dapat



dikembalikan ke semula atau dapat dikurangi, sehingga enzim dapat bekerja sepert sediakala. Inhibitor dapat balik dapat dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. a. Inhibitor Kompetitif Inhibitor kompetitif menurut Lehninger (1982) adalah inhibitor bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim, tetapi sekali terikat tidak dapat diubah oleh enzim tersebut. Ciri penghambat kompetitif adalah penghambatan ini dapat dibalikkan dan diatasi dengan meningkatkan konsentrasi substrat. Sebagai contoh jika suatu enzim 50% dihambat pada konsentrasi tertentu dari substrat dan penghambat kompetitif,



kita



dapat



mengurangi



persen



penghambat



dengan



menambah konsentrasi substrat. Jadi



cara



mengatasi



inhibitor



menambahkan konsentrasi substrat.



kompetitif



adalah



dengan



Penghambat kompetitif biasanya menyerupai substrat normal pada struktur tiga dimensi. Karena persamaan ini penghambat kompetitif “menipu” enzim untuk berikatan dengannya. Penghambat kompetitif I hanya berikatan secara dapat balik dengan enzim, membentuk suatu kompleks E + EI. I EI Akan tetapi, penghambat I tidak dapat dikatalisa oleh enzim untuk menghasilkan produk reaksi yang baru. Contoh klasiknya adalah penghambatan kompetitif dehidrogenase suksinat oleh anion malonat. Dehifrogenase suksinat adalah anggota golongan enzim yang mengkatalis siklus asam sitrat, lintas akhir metabolik bagi degradasi oksidatif karbohidrat dan lemak didalam mitokondria. Enzim ini mengkatalisa pembebasan dua atom hidrogen dari suksinat,



satu



Dehidrogenase



dari



masing



suksinat



masing



dihambat



kedua



oleh



gugus



malonat,



metil



yang



(-CH2-).



menyerupai



suksinat karena sama sama memiliki dua gugus karboksil yang mengion pada pH 7.0, hanya berbeda pada tiga karbonnya. Malonat tidak terhidrogenasi oleh dehidrogenasi suksinat, malonat hanya menempati sisi aktif enzim dan menguncinya sehingga tidak dapat bekerja pada substrat normalnya.



Sifat dapat balik dari pengahambatan malonat



diperlihatkan pada kenyataan bahwa peningkatan konsentrasi suksinat akan menurunkan tingkat penghambatan oleh konsentrasi malonat tertentu.



Penghambat kompetitif paling mudah dikenal didalam percobaan percobaan



dengan



menentukan



pengaruh



konsentrasi



penghambat



terhadap hubungan diantara konsentrasi substrat dan kecepatan awal. Transformasi kebalikan ganda dari persamaan Michaelis-Manten amat bermanfaat dalam menentukan apakah penghambatan enzim yang dapat balik itu bersifat kompetitif atau non kompetitif. Uji Kinetika untuk Membedakan Penghambatan Kompetitif dan Non Kompetitif Pemetaan kebalikan berganda dapat kecepatan enzim memberikan cara yang mudah untuk menentukan apakah suatu penghambat enzim bersifat kompetitif atau non kompetitif. Dua



rangkaian percobaan



kecepatan reaksi dilakukan ; konsentrasi enzim dijaga tetap pada kedua percobaan. Pada salah satu rangkaian, konsentrasi substrat dijaga tetap dan pengaruh peningkatan konsentrasi pnenghambat terhadap kecepatan awal V0. Ditentukan dengan pengukuran yang sesuai. Pada percobaan lain konsentrasi penghambat dijaga tetap, dan konsentrasi substrat diubah ubah, Kebalikan (1/Vo) dari kecepatan reaksi Vo dipetakan terhadap kebalikan konsentrasi substrat, yaitu 1/[S].



Perpotongan sumbu 1/Vo sama dengan 1/Vmaks , maka Vmaks tidak berubah dengan adanya penghambat kompetitif. Grafik 1 memperlihatkan serangkaian pemetaan kebalikan ganda yang diperoleh tanpa adanya penghambat



dan



dengan



dua



konsentrasi



penghambat



kompetitif.



Penghambat kompetitif memberikan sekumpulan garis dengan titik potong yang sama pada sumbu 1/Vo tetapi dengan sudut yang berbeda karena perpotongan pada sumbu 1/Vo = 1/Vmax, kita dapat melihat bahwa Vmax tidak berubah dengan adanya penghambat kompetitif. Berapapun



konsentrasi



penghambat



kompetitif,



selalu



terdapat



konsentrasi substrat (tinggi) yang yang akan mendesak penghambat kompetitif dari sisi aktif b. Inhibitor Nonkompetitif Inhibitor nonkompetitif



adalah



zat penghambat yang dapat



bergabung dengan enzim bebas atau dengan kompleks ES pada sisi di luar sisi aktifnya. Penghambat berikatan pada sisi non aktif enzim, mengubah konformasi molekul enzim sehingga mengakibatkan inaktivasi dapat balik sisi katalitik. Penghambatan ini berikatan pada kedua molekul



enzim bebas dan kompleks ES, membentuk kompleks EI dan ESI yang tidak aktif.



ES + I E+I ⇌



⇌ EI



Besarnya penghambatan tidak dapat dikurangi dengan menaikkan kadar substrat. Penghambatan enzim secara nonkompetitif dibedakan dari kompetitif oleh pemetaan kebalikan ganda terhadap data kecepatan reaksi.



Perpotongan garis yang sama pada sumbu 1/[S], menunjukkan bahwa Km dari substrat tidak berubah oleh penghambat nonkompetitif, tetapi Vmaks-nya menurun. Baik kompleks EI dan EIS tidak aktif. Karena inhibitor tidak dapat dilawan dengan peningkatan konsentrasi substrat, Vmax reaksi berubah. Namun, karena substrat masih dapat mengikat enzim, Km tetaplah sama (Girindra, 1986 : 66) Contoh: ion logam berat (Ag+, Hg+, Pb+) , pestisida (DDT) dan parathion



yang



menghambat



kerja



(mengganggu keseimbangan ion syaraf.),



serta



antibiotik



irreversible non kompetitif sangat



kuat



(ikatan



dan



enzim



dalam



kalium-natrium



penisilin



pada



di



sel



sistem



syaraf



dalam



jaringan



bakteri.



Inhibitor



ini melekat pada sisi aktif enzim dengan



kovalen)



sehingga



tidak



lepas



dari



enzim



(irreversible). Akibatnya enzim tidak aktif (Ismadi, 1992 : 85). Contoh lain dari inhibitor ini ialah penghambatan balik dehidratase treonin oleh Lisoleusin (Lehninger, 1982 : 266).



(Lehninger, 1982 : 266)



c. Inhibitor Uncompetitive Pada inhibitor tak kompetitif, inhibitor tidak dapat berikatan dengan enzim bebas, namun hanya dapat dengan komples ES (enzim-substrat). Kompleks EIS yang terbentuk kemudian menjadi tidak aktif. Jenis inhibitor ini sangat jarang, namun dapat terjadi pada enzim-enzim multimerik (Saryono, 2011 : 66)



Tipe Inhibitor Kompetitif



Tempat



Pengikatan



dimana



inhibitor



pada



Efek Kinetik Enzim Secara spesifik pada sisi aktif, Vmax tidak berubah dengan



berebut Km meningkat



substrat



berikatan



untuk Km



dengan



Penghambatan



enzim. sebagai



[S]



yang



bersifat diperlukan untuk ½



reversible oleh substrat. Nonkompeti Berikatan dengan E tif



didefinisikan



aktivitas maksimal. atau Km tidak berubah



kompleks ES selain sisi aktif. Vmax menurun, sesuai Pengikatan



substrat



tidak dengan



konsentrasi



berubah, tetapi kompleks ESI inhibitor. tidak



dapat



membentuk



produk. Penghambatan tidak dapat dibalik oleh substrat. Unkompetiti Berikatan hanya dengan Vmax menurun, f



kompleks



ES



pada



lokasi Km



menurun,



selain sisi aktif. Pengikatan didefinisikan sebagai substrat memodifikasi struktur [S] yang diperlukan enzim, membuat tersedianya untuk



½



tempat pengikatan inhibitor, maksimal. tidak



dapat



substrat. Sumber : Saryono, 2011.



dibalik



oleh



aktivitas