22 0 428 KB
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