1

PENDAHULUAN

• METABOLISME :– KATABOLISME

MOLEKUL YG LEBIH BESAR MOLEKUL YG LEBIH KECILGLUKOSA CO2 + H2O + ENERGI

– ANABOLISME = SINTESISMOLEKUL YG LEBIH KECIL MOLEKUL YG LEBIH BESARGLUKOSA GLIKOGEN

MAKANAN DICERNA dalam saluran pencernaan

DIMETABOLISME dalam sel

ENZIM

SEL JARINGAN ORGANISMEtersusun dari molekul2

REAKSI KIMIA

2

inti

Organisme sel molekul

enzim

Sel eukariot

sitosol

Golgi app.

peroxisom

lisosom

mitochondrion

cytoskeletonribosom

Endoplasmik retikulum

3

• I. BIOKIMIASUSUNAN KIMIAWIPROSES2 KIMIA

• ENZIM :PROTEIN BIOKATALISATOR

• ALUR METABOLIK

• A= substrat awal• P= produk akhir• B,C,D,E,F,G= senyawa2 antara (intermediates)• E1 searah

DALAM ORGANISMEvirus, bakteri, tumbuhan, hewan, manusia

E. regulator

PGFEDCBA 7654321 EEEEEEE

4

• LETAK ENZIM DALAM SEL– BERKAITAN DGN FUNGSI ORGANEL Ybs.– E. MITOKONDRIAL REAKSI PENGADAAN ENERGI

Reaksi oksidasi EnergiRantai respirasi dalam mitokondria

– E. RIBOSOMAL SINTESIS PROTEIN• KATALISATOR mempercepat reaksi

– IKUT SERTA DALAM REAKSI KIMIA & MEMPERCEPAT REAKSI KIMIA, TETAPI PD. AKHIR REAKSI AKAN DIDAPAT KEMBALI SEPERTI SEMULA

– DIBUTUHKAN DLM. JUMLAH KECIL

E + S

CELAH AKTIF

KOMPLEKS [ES] E

+P

5

• KATALISATOR INORGANIK

1. H+, OH-, Pt2. E. aktivasi 3. -4. -

ENZIM1. PROTEIN

biokatalisator2. E aktivasi 3. BEREAKSI

SPESIFIK4. TIDAK TAHAN

PANAS

6

Ea

Ea'

Ea''

Perjalananreaksi

E. l

evel

G

E. bebas

=kead. transisi

tanpa katalisator

dgn katalisator inorg

dgn enzim

G = PerubahanE. bebas

kead. awal

kead. akhir

7

keadaan awal pd suhu tertentuReaksi kimia : A PLab kimia : dipanasi

di + katalisatorSistem biologis : - suhu konstan

- + EnzimA+B C+DΔG = 0 seimbangΔG < 0 Rx ke kanan bersifat eksergonikΔG > 0 Rx ke kanan bersifat endergonik

8

• Ea = ENERGI AKTIVASIJUMLAH ENERGI YG DIPERLUKAN

UNTUK MEMBAWA SEMUA MOLEKUL DLM. 1 MOLE SUATU BAHAN PD. SUATU SUHU TERTENTU DR. KEADAAN AWAL MENUJU KEADAAN TRANSISI

MENGATASI HAMBATAN ENERGI• ΔG : PERUBAHAN ENERGI BEBAS

TIDAK DIPENGARUHI KATALISATOR

9

ENZIM BEREAKSI SPESIFIK artinya :SUATU ENZIM HANYA DAPAT

BEREAKSI DGN. SUATU SUBSTRAT TERTENTU atau PD. SEJUMLAH KECIL SENYAWA SEJENIS

CONTOH : LAKTOSA GLUKOSA + GALAKTOSA

LaktaseHeksokinase : - GLUKOSA

- HEKSOSA LAIN: FRUKTOSADAYA IKAT (AFINITASNYA) BEDA Km beda

10

• KEKHUSUSAN ENZIM– K. ABSOLUT– K. RELATIF– K. OPTIK MALTASE – K. GUGUS ALKOHOL DEHIDROGENASE

• DIPENGARUHI OLEH:– IKATAN E-S– SIFAT GUGUS KATALITIK– KOFAKTOR

•

• E / K TIDAK BERHUBUNGAN SECARA STOIKIOMETRIK DENGAN REAKTAN / PRODUKE

active siteS

3C 3B3A2C 2B2AC BA

3x

2x

x

11

KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM• NAMA ENZIM

– DULU SEDERHANAMis: EMULSIN, PTYALIN

– ‘S’ + ASEMis: UREASE, LIPASEJENIS REAKSI + ASEMis: TRANSFERASE, DEHIDROGENASE‘S’ + JENIS REAKSI + ASEMis: MALAT DEHIDROGENASE

‘S’ Jenis reaksi– TATANAMA ENZIM IUBMB:

1. REAKSI & ENZIMNYA DIBAGI DALAM 6 KELAS UTAMA2. NAMA ENZIM T.D. 2 BAGIAN:

Bgn. 1 NAMA SUBSTRATBgn. 2 JENIS REAKSI + ASE

12

KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM(lanjutan)

Mis:1.1.1.1 Alkohol : NAD Oksidoreduktase

= alkohol dehidrogenase3. INFORMASI TAMBAHAN DALAM ( )

Mis: 1.1.1.37 L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASE

(decarboxylating)L-MALAT + NAD+ PIRUVAT + CO2 + NADH + H+

1.1.1.37 L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASEL-MALAT + NAD+ OKSALOASETAT + NADH + H+

13

NOMOR KODE SISTEMATIKMis : EC.2.7.1.1

-D-GLUKOSA -D-GLUKOSA 6-P Glukokinase/Heksokinase

TransferaseTransfer fosfat

Akseptor gugus alkohol

Enzim yg dimaksudHeksokinase

14

KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMB,ADA 6 KELAS (GOLONGAN) UTAMA:

1. OKSIDOREDUKTASE : MENGKATALISIS REAKSI OKSIDASI – REDUKSI.P.U. : ENZIM2 PD. PROSES OKSIDASI BIOLOGIS Laktat dehidrogenasePIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+

2. TRANSFERASE : MENGKATALISIS TRANSFER/PEMINDAHAN GUGUS

FUNGSIONAL (BUKAN HIDROGEN) ANTARA SEPASANG SUBSTRAT

S–G + S’ S’–G + S

-D-GLUKOSA+ATP -DGLUKOSA-6-P +ADP

Heksokinase/Glukokinase

15

3. HIDROLASE :MENGKATALISIS PEMBELAHAN HIDROLITIKContoh : Enzim - Amilase

- Lipase - Karboksi peptidase A

-D-GALAKTOSIDA + H2O suatu alkohol + D-galaktosa

16

4. LIASE (LYASE) : MENGKATALISIS REAKSI PEMBENTUKAN ATAU

PEMECAHAN IKATAN RANGKAP DUA, ATAU PEMBELAHAN LAIN YG. MENYANGKUT PENYUSUNAN KEMBALI ELEKTRON

Contoh : ALDOLASE : KETOSA-I-P ALDOSA + DIHIDROKSI ASETON-P FUMARASE : HO – CH – COOH H – C – COOH | = || + H2O CH2 – COOH HOOC – C – H MALAT FUMARAT PIRUVAT DEKARBOKSILASE : O O || ||

– OOC – C – CH3 + H+ CO2 + H – C – CH3

PIRUVAT ASETALDEHID

17

5. ISOMERASE : MENGKATALISIS PENYUSUNAN KEMBALI

INTRAMOLEKULERAll Trans – retinin 11 – cis – retinin

6. LIGASE : MENGGABUNGKAN 2 MOLEKUL, DISERTAI

PEMUTUSAN IKATAN PIROFOSFAT PD. ATP ATAU SENYAWA SEJENIS

Mis : ~ PIRUVAT KARBOKSILASE :

O O || || – OOC – C – CH3 + CO2 – OOC – C – CH2 – COO –

ATP ADP+PiPIRUVAT OKSALOASETAT

18

LIGAND

MOLEKUL KECIL YG BISA TERIKAT PADA MOLEKUL BESAR

S=SUBSTRATI=INHIBITORA=AKTIVATORE=ENZIM

SI LIGANDA

EA

E

I

E

S

19

STRUKTUR PROTEIN H O H O H O H | || | || | || |+H3N – C – C – N – C – C – N – C – C – – – N – C – C | | | | | | | R1 H R2 H R3 H R

IKATAN PEPTIDA

|| O

|O–

ujungkarboksil bebasujung

amino bebas

H |R – C – COOH | NH2asam amino

»

• ASAM AMINO DALAM LARUTAN SELALU BERMUATAN• PROTEIN JUGA SELALU BERMUATAN

»aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6

COO–+H3N

RANTAI PEPTIDA 20 jenis a.a. dasar

20

STRUKTUR PRIMER PROTEIN :• URUTAN ASAM AMINO PD. RANTAI PEPTIDA DR. UJUNG

AMINO BEBAS SAMPAI UJUNG KARBOKSIL BEBAS(awal) (akhir)

URUTAN a.aJUMLAH a.a

letak ujung NH3+

letak ujung –COOH–

letak suatu a.a

PD. TIAP JENIS RANTAI PROTEIN TIDAK SAMA (BERBEDA)

H |R – C – COOH | NH3

+

H |R – C – COO–

| NH3

++H+

H |R – C – COO–

| NH2

+OH–

pH < iep iepmuatan=0

pH>ieppKa COOH < NH3

+

21

STRUKTUR SEKUNDER :

H H O | | ||– N – C – C – | CH2 | S | S | CH2 |– N – C – C – | | || H H O

ikatandisulfida

R | C – C – N – || | | O H H : : : : : : : : H H O | | ||– N – C – C | R

ikatan Hidrogen

* Lain2 : * LIPIT = - PLEATED * KUMPARAN ACAK = RANDOM COIL

Cys– SH

Cys– SH

* Helix

22

STRUKTUR TERSIER :

E

celahaktif

Dari satu untai rantai polipeptida monomer

- Contoh : MIOGLOBIN (MYOGLOBINE) MONOMER- Struktur Tersier :

- IKATAN HIDROGEN- GAYA2 VAN DER WAALS IKATAN2 YG. LEMAH

23

STRUKTUR KUARTERNER :

• MONOMER PROTOMER

• DIMER

• TETRAMER

• OLIGOMERPOLIMER

subunit

subunitTERMASUK STRUKTURKUARTERNER

T.D. SATU UNTAI RANTAI POLIPEPTIDA

HANYA SAMPAI STRUKTUR TERSIER

24

STRUKTUR KUARTERNER :• SATU MOLEKUL T.D. > 1 RANTAI PEPTIDA• T.D. 2 SUBUNIT ATAU LEBIH

1 SUBUNIT ~ 1 RANTAI PEPTIDA• DIIKAT OLEH :

– IKATAN HIDROGEN– IKATAN ELEKTROSTATIK

• KEGUNAAN :– SUPAYA MOLEKULNYA LEBIH STABIL– UNTUK MENDAPAT FUNGSI TERTENTU

ENZIM

IKATAN2 YGLEMAH

CELAH AKTIF(ACTIVE SITE)

25

26

RANTAI POLIPEPTIDA

ADA YG SAMA SEMUA, ADA YG. BEDA

Hb : 22

LDH : M4

H4

M3H

M2H2

MH3

ISOZIMMENGKATALISIS REAKSIYG SAMA

gen rantai susunan a.a rantai

27

~

~ PH/PH, t DENATURASI

: DIMER

: TETRAMER

OLIGOMER

POLIMER~ T.D. BANYAK SUBUNIT(BANYAK RANTAI POLIPEPTIDA)4 RANTAI POLIPEPTIDA

4 SUBUNIT

STRUKTUR PROTEIN RUSAK, TP. TIDAK SAMPAI MERUSAK STRUKTUR PRIMER

~ PROTEIN :- ENZIM FUNGSIONAL- KOLAGEN STRUKTURAL

~ IKATAN PEPTIDAIKATAN DISULFIDA IKATAN YG. KUAT, TIDAK RUSAK

ikt peptida

28

CARA KERJA ENZIM

SE +

celah aktif = celah katalitik= celah pengikat substrat

KompleksE - S

+P

E

~

E : ENZIMS : SUBSTRATP : PRODUK

~ UKURAN MOLEKUL E : BESARUKURAN MOLEKUL S : KECIL

~ DALAM SISTEM BIOLOGIS : KADAR E << KADAR SUBSTRAT

~ IKATAN E–S IKATAN YG, LEMAH

29

KEKHUSUSAN ENZIM

• BILA ADA KESESUAIAN ANTARA CELAH AKTIF DGN. SUBSTRAT PD. STRUKTUR 3 DIMENSINYA MAUPUN GUGUS REAKTIF YG. DIMILIKI KEDUANYA.

30

~ GUGUS REAKTIF ASAM AMINO GUGUS YG. PUNYA POTENSI UNTUK BEREAKSI, TDP. PD. RANTAI ‘R’.

~

• GUGUS REAKTIF YG. BERPERAN LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS ADALAH GUGUS REAKTIF PD. CELAH AKTIF

• – LOGAM BERAT MENGIKAT GUGUS –SH E MENJADI INAKTIFHg++

S

E

HR – C – COO–

| NH3

+

SH | CH2 |H3

+N – C – COO–

| H

R

Cysteine (Cys) CSISTEIN

OH | CH2 |H3

+N – C – COO–

| H

R

Serin (Ser) S

31

CELAH AKTIF (ACTIVE SITE)

• CELAH AKTIF TERBENTUK O. K. ADANYA STRUKTUR TERSIER• PD. CELAH AKTIF DIDAPATKAN GUGUS2 REAKTIF DARI ASAM2 AMINO

YG. AKAN MELAKUKAN REAKSI KATALITIK.ASAM2 AMINO TSB. MUNGKIN BERJAUHAN DLM. STRUKTUR PRIMERNYA, TTP. BERDEKATAN DLM. STRUKTUR TERSIERNYA.

• GUGUS2 REAKTIF DI CELAH AKTIF :– GUGUS2 PENGIKAT S– GUGUS2 KATALITIK

• CELAH KATALITIK• CELAH PENGIKAT ‘S’

32

MEKANISME KATALISIS ENZIM

ACTIVE SITE (BENTUK CELAH)= CATALYTIC SITE= SUBSTRATE BINDING SITE

GUGUS2 PENGIKAT ‘S’GUGUS2 KATALITIK

GUGUS REAKTIF ASAM2 AMINO DI DAERAH TSB.

S+MOLEKUL

BESARMOLEKUL

KECIL Kompleks ES

E +P

33

TEORI KUNCI & ANAK KUNCI FISHER

TEORI KESESUAIAN IMBAS (KOSHLAND INDUCE FIT THEORY)

PENGIKATAN S PERUBAHAN KONFIRMASI(SUSUNAN ATOM DLM RUANG)

• BENTUK BERPASANGAN TERJADI SETELAH E MENGIKAT SKESESUAIAN BENTUK FIT = PAS

34

KOFAKTOR• ENZIM :

– SEDERHANA PROTEIN SAJA– YG. LEBIH KOMPLEKS PROTEIN + KOFAKTOR

• KOFAKTOR :– LOGAM– SENYAWA ORGANIK NON PROTEIN YG. SPESIFIK

(KOENZIM)• IKATAN ENZIM – KOFAKTOR :

– ADA YG. KUAT (KOVALEN)– ADA YG. LEMAH

• ENZIM YG. PERLU KOFAKTOR HARUS MENGIKAT KOFAKTORNYA TERLEBIH DAHULU SEBELUM MELAKUKAN PROSES KATALISIS.

• Ex. : GLUKOSA + ATP GLUKOSA–6P + ADPMg++

Heksokinase

35

KOFAKTOR LOGAM• ~ IKATAN KUAT / KOVALEN : METALLO-ENZIM

~ IKATAN YG. LEMAH• FUNGSI :

1. IKUT LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS~ GUGUS KATALITIK

1. STABILISATOR TEMPAT KATALISIS2. IKATAN DGN. ‘S’ DAN ‘E’ (MENDEKATKAN ‘S’ DAN

‘E’)• E – S – L• L – E – S• E – L – S

– Zn++ KARBOKSIPEPTIDASE– Mg++ HEKSOKINASE– Fe++ / Fe+++ SISTEM SITOKROM

EL|S

||

36

KOENZIM

KOFAKTOR BERUPASENYAWA ORGANIKNON PROTEIN YG. SPESIFIK

BGN PROTEIN KATALITIK AKTIF

KOENZIM + APOENZIM HOLOENZIM

APOENZIM : - BAGIAN PROTEIN DR. ENZIM- JK. SENDIRIAN TIDAK AKTIF

IKATAN : KUAT / KOVALEN : GUGUS PROSTETIK

H2O2 + H2O2 2H2O + O2 KATALASE : GUGUS PROSTETIKNYA SUATU HEME SELAMA E BEKERJA, HEME MENGALAMI OKSIDASI DAN REDUKSI

LEMAH : KO-SUBSTRAT (di slide berikutnya)

Katalase

mengandung Fe

37

LEMAH : KO-SUBSTRATPIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+

Laktat DehidrogenaseS Ko-substrat

- MENGHUBUNGKAN 2 MACAM REAKSI DGN. 2 MACAM ENZIMPd GLIKOLISIS :

S + NAD+ P + NADH + H+Gliseraldehid 3-P 1,3-Bisfosfogliserat

+ PiKE R.R. (O2)

Bila O2 / anaerob :

PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+

LDH

38

FUNGSI KOENZIM PERANTARA PEMBAWA GUGUS, ATOM TERTENTU ATAU ELEKTRON

CONTOH:– NAD+

– NADP+

– FMN– FAD– KoQ– ELEKTRON : HEME– GUGUS LAIN : ATP FOSFAT

PIRIDOKSAL FOSFAT –NH2 VITAMIN B TERMASUK KOENZIM

– TPP THIAMIN– NAD NIASIN– NADP NIASIN– FAD RIBOFLAVIN– KoA ASAM PANTOTENAT

ATOM H

R.R S NAD+ FAD

KoQ

Sistem sitokrom

½ O2

39

PROENZIM=ZYMOGEN• ENZIM YG. DISEKRESI DALAM BENTUK YG. BELUM AKTIF• TUJUAN :

– MELINDUNGI ORGAN TUBUH– MENYEDIAKAN BAHAN SETENGAH JADI

• CONTOH : PEPSINOGEN• UNTUK MENGAKTIFKAN DIGUNAKAN ENZIM PROTEOLITIK

ATAU H+

PEPSINOGEN PEPSINH+ / PEPSIN

PEPSINOGEN

PEPSIN

H+ / Enzim proteolitik

40

ISOZIM

• MENGKATALISIS REAKSI YG. SAMA• CONTOH : LAKTAT DEHIDROGENASE (LDH)

M & H : SUSUNAN ASAM AMINO BERBEDA DISTRIBUSI ISOZIM DLM. JARINGAN BERVARIASI

DAPAT MEMBANTU DIAGNOSIS PENYAKIT SIFAT FISIK, KIMIA, IMUNOLOGIS SEDIKIT BEDA

• T.D. 4 RANTAI POLIPEPTIDA• 2 JENIS RANTAI :

HM

ISOZIM LDH ADA 5 :I1=H4 I2=H3M I3=H2M2 I4=HM3 I5=M4

41

5 4 3 2 1

A

B

C

Jant

N

Hati

+ –

A

B

C5 4 3 2 1

Katoda(-)

Anoda(+)

I5: M4 I1=H4 A – Infark miokardB – NC – penyakit hatiElektroforesis

Selulosa asetatpH 8,6

LDH

42

PENGUKURAN KADAR ENZIM DLM. PLASMA

ENZIM PLASMA FUNGSIONAL(YG. BERFUNGSI DLM. PLASMA)

• MIS. : ENZ.2 PROSES PEMBEKUAN

DARAH LIPOPROTEIN LIPASE

• KADAR : GANGGUAN PROSES SINTESIS DI

HATI / (-) : KELAINAN GENETIK

DEFISIENSI F VIII : HEMOFILIA

ENZIM PLASMA NON FUNGSIONAL(YG. BERFUNGSI DI JARINGAN LAIN,

TIDAK DLM. PLASMA)

• N : PERGANTIAN SEL (SEL MATI DIGANTI SEL BARU)

• DIFFUSI PASIF

: SEL MATI – RADANG– Ca– TRAUMA– PENYAKIT GENETIK

(CONTOH: DMD)

UNTUK MEMBANTU DIAGNOSIS

43

GEN : SUATU SEGMEN DNA YG. BERISI INFORMASI/KODE GENETIK

DARI SUSUNAN ASAM AMINO, SUATU RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN

DAPAT DIPAKAI SEPAKAI ACUANUNTUK TRANSKRIPSI

(mRNA) yang selanjutnya ditranslasi(sintesis) POLPEPTIDA/PROTEIN

44

Pankreas : amilase, lipase

Tulang : fosfatase alkali

Prostat : fosfatase asam

Hepar : SGOT SGPT LDH

Otot : SGOT CPK (Creatine phospho kinase) LDH

Paru : LDH

45

PEMERIKSAAN ENZIM PD. PENYAKIT GENETIK :

PEMERIKSAAN [E] DALAM SERUMCREATIN KINASE

SEL OTOT RUSAK

DMD = DUCHENNE MUSCULAR DISTROPHYBMD = BECKER M. DISTROPHY

GEN DISTROFIN CACAT

DEFISIENSI FENILALANIN HIDROKSILASE

FENIL KETON URIA

DISTROFIN CACATx°y

46

KELAINAN GENETIK : DEFISIENSI G6PD

• PD. ORANG NORMAL ENZIM G6PD >> TDP. PD : KELENJAR ADRENALIS, JARINGAN LEMAK, ERITROSIT & KELENJAR MAMMAE (LAKTASI) DLM. SERUM SEDIKIT SEKALI

• DEFISIENSI G6PD : ERITROSIT MUDAH HEMOLISIS BILA TERPAPAR BAHAN OKSIDAN (Mis : PRIMAQUIN)

• PEMERIKSAAN KADAR G6PD : DLM. ERITROSIT DEFISIENSI G6PD KADAR G6PD DLM. DARAH .– G6PD NADPH (HMP SHUNT) GSH

MENGHILANGKAN H2O2

47

CACAT ENZIMATIK GENETIK

• A B C D E P

KELAINAN GENETIK ? PREMARITAL COUNSELLING PRENATAL COUNSELLING HAMIL amniosintesis dsb NEONATUS SCREENING TEST (UJI SARING)

PERAWATAN KHUSUSDIET KHUSUS mis : FENIL KETONURIA

TERAPI GEN ? MASIH TAHAP PENELITIAN

• FENIL KETON URIA :DEFISIENSI ENZ. FENILALANIN HIDROKSILASE

PENUMPUKAN METABOLIT ()

KERUSAKAN SEL2 SARAF

MENTAL RETARDASI

BILA GEN ENZ. 4 CACAT [ENZ. 4] < PENUMPUKAN METABOLIT D,C,B,A

Enz.1 Enz.2 Enz.3 Enz.4

48

DNA SEL

DNA INTI (KROMOSOM) : ½ DARI IBU; ½ DARI BAPAK.

23 pasang kromosom mengandungbanyak GEN

dari bapak dari ibu DNA MITOKONDRIA MENGANDUNG SEDIKIT GEN

ASAL : DARI IBU SAJA OLEH KARENA PADA SPERMA DNA MITOKONDRIATERLETAK DIBGN EKOR

GEN a GEN b GEN cMOLEKUL DNA

TRANSKRIPSImRNA

TRANSLASI

1 RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN

3 nukleotida 1 asam amino

49

Hb

TERDIRI DARI : 2 RANTAI

2 RANTAI

Hb dikode oleh 2 gen gen dan gen