Apa itu Enzim, substrat, tapak aktif? — Biologi

Definisi 15.4 Biologi Sekolah Menengah Atas · Bab 15 — Enzim dan Fenotipe

Sebuah enzim adalah protein yang mengatalisis satu reaksi kimia: ia membuat reaksinya berjalan jutaan kali lebih cepat tanpa terpakai habis. Molekul yang diubahnya adalah substrat-nya; reaksinya berlangsung dalam sebuah kantong enzimnya, yaitu tapak aktif, yang bentuk dan kimianya cocok dengan substrat itu dan bukan yang lain. Kekhususan ini mengikuti dari lipatan tiga dimensi enzimnya, sehingga dari urutan asam aminonya, sehingga dari gennya.

Kekhususan. Tapak aktifnya adalah kantong yang berbentuk bagi satu substrat; molekul yang berbentuk lain tidak dapat mengikat dan tidak diubah. Ubahlah bentuk kantongnya — lewat sebuah mutasi — dan enzimnya kehilangan, atau berganti, substratnya.

Susu, yoghurt dan sebotol tetes laktase. Apakah orang dewasa mencerna susunya bergantung pada satu alel; bakteri yoghurtnya sudah memecah sebagian besar laktosanya; tetesnya memasok enzim yang tidak dimiliki ususnya.

Contoh

Contoh 15.5 (Laktase)

Gula susu, yaitu laktosa, dipecah menjadi dua gula sederhana oleh enzim laktase pada lapisan usus halus; tanpa pemecahan itu ia lewat tanpa tercerna menuju usus besar, tempat bakteri memfermentasinya, dengan gas, kram dan diare sebagai hasilnya. Semua bayi membuat laktase; pada sebagian besar umat manusia gennya dimatikan setelah penyapihan, dan orang dewasanya tidak tahan laktosa. Pada populasi dengan riwayat peternakan susu yang panjang, sebuah alel yang menjaga gennya tetap aktif seumur hidup menjadi lazim — 90% di Eropa utara, 10% di Asia timur. Tetes laktase yang dijual kepada mereka yang tidak tahan memuat enzim yang sama, yang dibuat jamur.

Contoh 15.8 (Fenilketonuria, dan bagaimana pola makan mengubah fenotipe)

Sekitar satu bayi baru lahir tiap sepuluh ribu membawa dua alel gen enzim 1 yang tidak bekerja. Fenilalanin dari makanannya tidak diubah; kepekatannya dalam darah naik dua puluh kali lipat dan ia meracuni otak yang sedang berkembang. Tanpa pengobatan, anaknya menderita ketidakmampuan berpikir yang berat. Jika dikenali sejak lahir lewat setetes darah pada sebuah kartu — tiap bayi baru lahir diuji — dan diberi pola makan yang hampir bebas fenilalanin, anak yang sama tumbuh normal. Genotipenya tidak berubah; fenotipenya, pada tiap skala di atas skala molekulernya, adalah fenotipe orang yang sehat. Lingkungannya, di sini pola makannya, yang memutuskan.

Baca dalam konteks →

Definisi 13.1 Biologi Universitas — Tahun 1 · Bab 13 — Enzim dan Katalisis Biokimia

Yang disebut enzim adalah sebuah protein (jarang sebuah RNA) yang mengatalisis sebuah reaksi: ia menaikkan lajunya tanpa habis terpakai dan tanpa mengubah kesetimbangannya. Molekul yang dikenainya adalah substrat-nya; molekul itu mengikat pada sisi aktif, yaitu sebuah celah yang dilapisi beberapa residu, tempat kimianya berlangsung. Enzim bersifat khas — bagi satu substrat atau satu keluarga, bagi satu ikatan, bagi satu stereoisomer — dan dinamai menurut substrat serta reaksinya dengan akhiran -ase (laktase, DNA polimerase, suksinat dehidrogenase), dalam enam golongan: oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase. Banyak di antaranya memerlukan sebuah kofaktor bukan protein: sebuah ion logam (Zn, Mg, Fe), atau sebuah koenzim organik — $\mathrm{NAD^+}$ , FAD, koenzim A, yang sebagian besarnya dibuat dari vitamin, dan itulah guna vitamin.

Energi bebas sepanjang sebuah reaksi. Enzimnya (merah) menurunkan penghalang keadaan transisinya dan membiarkan selisih antara substrat dan hasilnya — dan dengan itu kesetimbangannya — tak tersentuh.

Hidrogen peroksida pada sebutir kentang yang terpotong: katalase dalam selnya membelahnya menjadi air dan oksigen empat puluh juta kali tiap sekon tiap molekul enzim, dan oksigennya berbuih keluar.

Contoh

Contoh 13.4 (Tiga enzim)

Lisozim, dalam air mata dan putih telur, menegangkan sebuah cincin gula dinding bakteri menjadi bentuk keadaan transisinya lalu memotong rantainya: percepatan $10^8$ kali. Karbonat anhidrase, dalam sel merah, memegang sebuah ion seng yang mengubah air menjadi hidroksida yang siap menyerang $\mathrm{CO_2}$ : sejuta molekul tiap sekon, enzim tercepat sesudah katalase. Kimotripsin, dalam getah pankreas, memakai sebuah serina yang dibuat reaktif oleh sebuah histidina untuk memotong protein sesudah residu aromatik: seratus tiap sekon, dengan sebuah zat antara kovalen.

Contoh 13.8 (Enzim dibandingkan)

enzim	$K_m$ ( $\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ )	$k_{\text{cat}}$ ( $\mathrm{s}^{-1}$ )	$k_{\text{cat}}/K_m$ ( $\mathrm{L}\,\mathrm{mol}^{-1}\,\mathrm{s}^{-1}$ )
katalase	$2.5 \times 10^{-2}$	$4 \times 10^{7}$	$1.6 \times 10^{9}$
karbonat anhidrase	$1.2 \times 10^{-2}$	$1 \times 10^{6}$	$8 \times 10^{7}$
kimotripsin	$1.5 \times 10^{-2}$	100	$7 \times 10^{3}$
lisozim	$6 \times 10^{-6}$	0.5	$8 \times 10^{4}$
DNA polimerase	$1 \times 10^{-5}$	15	$1.5 \times 10^{6}$

Katalase dan karbonat anhidrase bekerja pada batas difusinya: tiap tumbukan dengan substratnya menghasilkan. Kimotripsin lambat tetapi memang harus demikian — ia memotong sebuah ikatan peptida, tugas yang jauh lebih sukar daripada membelah peroksida.

Contoh 13.10 (Persaingan sebagai obat)

Metanol tak berbahaya sampai alkohol dehidrogenase hati mengubahnya menjadi formaldehida dan asam format, yang membutakan dan membunuh. Pengobatannya adalah etanol: sebuah substrat penyaing dengan $K_m$ lebih rendah, yang menyibukkan enzimnya sementara metanolnya diekskresikan tanpa berubah. Statin adalah penghambat bersaing, yang mirip keadaan transisi, bagi enzim yang menyerahkan karbon ke kolesterol; sulfonamida mirip substrat sebuah enzim bakteri yang membuat folat, yang tidak dibuat manusia sehingga tidak dirindukannya.

Baca dalam konteks →

Contoh

Contoh

Istilah terkait