Kuliah enzim 2010

E N Z I ME N Z I M

Blok VIBlok VI

LEARNING OBJECTIVELEARNING OBJECTIVE

Setelah mengikuti perkuliahan ini, Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswamahasiswa

mampu memahami :mampu memahami : Nomenclature enzimNomenclature enzim Siafat-sifat enzimSiafat-sifat enzim Kinetics enzimKinetics enzim Mekanisme Kerja enzimMekanisme Kerja enzim Regulasi reaksi enzimatisRegulasi reaksi enzimatis

Enzim merupakan senyawa organik bermolekul besar

(komponen utama protein) yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di

dalam tubuh tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksi

Enzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak berubah baik sebelum dan sesudah

reaksi tetapEnzim sebagai biokatalisator

Bagian enzim yang aktif adalah sisi aktif dari enzim

Tata nama enzimTata nama enzim

Enzim diberi nama sesuai dengan nama substrat dan reaksi yang dikatalisisBiasanya ditambah akhiran aseEnzim dibagi ke dalam 7 golongan besar

NomenklaturNomenklatur Umumnya nama:Umumnya nama: Contoh:Contoh:

PhosphofructokinasePhosphofructokinase AcetylcholinesteraseAcetylcholinesterase DNA PolymeraseDNA Polymerase

Secara Tradisional Secara Tradisional penamaan enzim penamaan enzim ditambahkan. “ase”ditambahkan. “ase”

Klasifikasi EnzimKlasifikasi EnzimKlasKlas Tipe reaksiTipe reaksi

OksidoreduktaseOksidoreduktase(nitrat reduktase)(nitrat reduktase)

memisahkan dan menambahkan memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen elektron atau hidrogen

Transferase (Kinase)Transferase (Kinase)

memindahkan gugus funsional senyawa memindahkan gugus funsional senyawa kimiakimia

Hidrolase (protease, lipase, Hidrolase (protease, lipase, amilase)amilase)

Reaksi hidrolisaReaksi hidrolisa

Liase (fumarase)Liase (fumarase)membentuk ikatan rangkap dengan membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimiamelepaskan satu gugus kimia

Isomerase (epimerase)Isomerase (epimerase)mengkatalisir perubahan isomermengkatalisir perubahan isomer

Ligase/sintetaseLigase/sintetase(tiokinase)(tiokinase)

menggabungkan dua molekul yang menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATPdisertai dengan hidrolisis ATP

Polimerase (tiokinase)Polimerase (tiokinase) menggabungkan monomer-monomer menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimersehingga terbentuk polimer

1.Oksido Reduktase (Redoks): 1.Oksido Reduktase (Redoks): untukUntuk reaksi-reaksi Oksidasi –untukUntuk reaksi-reaksi Oksidasi –Reduksi.Reduksi.

- Bekerja pada –CH-OH- Bekerja pada –CH-OH

- Bekerja pada – C=O- Bekerja pada – C=O

- Bekerja pada -CH=CH-- Bekerja pada -CH=CH-

- Bekerja pada – CH-NH- Bekerja pada – CH-NH22

- Bekerja pada –CH-NH-- Bekerja pada –CH-NH-

- Bekerja pada NADPH.- Bekerja pada NADPH.

2. Transferase (Pemindahan Gugus 2. Transferase (Pemindahan Gugus

Fungsional); Fungsional); Contoh:AminotransferaseContoh:Aminotransferase

- Gugus satu Carbon- Gugus satu Carbon

- Gugus Aldehid atau Keton- Gugus Aldehid atau Keton

- Gugus Alkil- Gugus Alkil

- Gugus Glikosil- Gugus Glikosil

- Gugus Phosphat- Gugus Phosphat

- Gugus Mengandung S- Gugus Mengandung S

3.Hidrolase ( Reaksi Hidrolisa).3.Hidrolase ( Reaksi Hidrolisa).

- Ester- Ester

- Ikatan Glikosil- Ikatan Glikosil

- Ikatan Peptida- Ikatan Peptida

- Ikatan C-N lainnya- Ikatan C-N lainnya

- Anhidrida Asam- Anhidrida Asam

4.Liase (adisi/tambahkan pada rangkap 4.Liase (adisi/tambahkan pada rangkap

atau kebalikan reaksi tersebut).atau kebalikan reaksi tersebut).

- -C=C-- -C=C-

- -C=O- -C=O

- - C=N- - C=N

5. Isomerase ( reaksi Isomerisasi)5. Isomerase ( reaksi Isomerisasi)

- Rasemase.- Rasemase.

6. Ligase (Pembentukan Ikatan dengan6. Ligase (Pembentukan Ikatan dengan

Pembelahan ATP).Pembelahan ATP).

- Terbentuk ikatan C-O- Terbentuk ikatan C-O

- Terbentuk ikatan C-S- Terbentuk ikatan C-S

- Terbentuk ikatan C-N- Terbentuk ikatan C-N

- Terbentuk ikatan C-C- Terbentuk ikatan C-C

Klasifikasi EnzimDehidrogenase- Oksidasi substrat menggunakan Kofaktors sebagai akseptor atau donor elektron.

contoh: Piruvate dehidrogenase)Reductase- : menambah elektrons dari kofaktor reduksi

Contoh: enoyl ACP reduktaseKinase- : phosphorilase substrate. Contoh: hexokinase Hidrolase : menggunakan air untuk memecah Molekul.Phosphatase : - hidrolisa ester phosphate. Contoh: glucose-6-phosphatase.Esterase (lipase): hidrolisa esters , sedangkan yg bekerja

pada ester lipid adalah lipase.Contoh : lipoprotein lipase

Thioesterase : hidrolisa thioestersThiolase : - menggunakan thiol untuk membantu pembentukan thioester. Contoh: β-ketothiolase.Isomerase :- interkonversi dari isomer. contoh: aldose

ke ketose; triose phosphate isomerase

Contoh-contoh aktifitas Contoh-contoh aktifitas enzim yang umumenzim yang umum

KinaseKinase Serine/ThreonineSerine/Threonine TyrosineTyrosine

PhosphatasePhosphatase AcetylaseAcetylase

Biasa pada Biasa pada LysinesLysines

DeacetylaseDeacetylase

Susunan enzim

Komponen utama enzim adalah protein

Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein struktural

Tidak semua protein bertindak sebagai enzim

Enzim

Protein Enzim protein sederhana

Protein +Bukan Protein

Protein = apoenzim

Enzim Konjugasi

Bukan protein =Gugus prostetik

Organik =Koenzim

Anorganik = kofaktor

Katalisator BiologisKatalisator Biologis Specifik untuk Reaksi Kimia; Tidak habis Specifik untuk Reaksi Kimia; Tidak habis

dipakai dalam reaksi, jadi setelah reaksi dipakai dalam reaksi, jadi setelah reaksi enzim kembali lagi kebentuknya. enzim kembali lagi kebentuknya.

Apoenzime: proteinApoenzime: protein Kofaktor: Komponen NonproteinKofaktor: Komponen Nonprotein

Coenzyme: Kofaktor OrganikCoenzyme: Kofaktor Organik Holoenzime: Apoenzime + kofaktorHoloenzime: Apoenzime + kofaktor

EnzimEnzim

Lock and Key Teori FisherLock and Key Teori Fisher

Figure 5.3

Active side of enzymeActive side of enzyme1. Fisher Theory : Lock and 1. Fisher Theory : Lock and

Key Key

Gugus hidrofobik dan gugus Gugus hidrofobik dan gugus bermuatan (warna biru) sama-bermuatan (warna biru) sama-sama terlibat dalam pengikatan sama terlibat dalam pengikatan substrat ( substrat ( gugus pengikatangugus pengikatan ) )

Gugus fosfoserin (-P) dan residu Gugus fosfoserin (-P) dan residu sistein (-SH) terlibat dalam sistein (-SH) terlibat dalam proses katalisis( proses katalisis( gugus gugus katalitikkatalitik ) )

Lys dan Met tidak terlibat prosesLys dan Met tidak terlibat proses

2. Induced fit Khosland2. Induced fit Khosland

Keadaan tanpa (S) gugus gugus Keadaan tanpa (S) gugus gugus katalitik dan gugus pengikatan katalitik dan gugus pengikatan substrat terpisah dengan jarak substrat terpisah dengan jarak beberapa ikatanbeberapa ikatan

Mendekatnya substrat (S) Mendekatnya substrat (S) menimbulkan perubahan konformasi menimbulkan perubahan konformasi protein enzim yang menyusun gugus protein enzim yang menyusun gugus engikatan substrat dan katalitik engikatan substrat dan katalitik

Pada saat yang sama daerah lain juga Pada saat yang sama daerah lain juga berubah, residu Lys dan metionin berubah, residu Lys dan metionin mendekatmendekat

The turnover number is generally 1-The turnover number is generally 1-10,000 molecules per second.10,000 molecules per second.

Kecepatan reaksi enzimKecepatan reaksi enzim

Figure 5.4

Contoh koenzim

1. NAD (koenzim 1)2. NADP (koenzim 2)3. FMN dan FAD4. Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f5. Vitamin mis. Asam pantotenat

KonezimKonezim Pelopor VitaminPelopor Vitamin FungsiFungsi

Nikotinamide Adenine Di Nukletida (NADNikotinamide Adenine Di Nukletida (NAD++))Nikotinamide Adenine Nukleotida Phosphat Nikotinamide Adenine Nukleotida Phosphat (NADP(NADP++))Flavin Adenine Dinukleotida (FAD)Flavin Adenine Dinukleotida (FAD)Flavin Mononukleotida (FMN)Flavin Mononukleotida (FMN)Asam LipoatAsam LipoatHemeHemeTiamin PiroPhosphat (TPP)Tiamin PiroPhosphat (TPP)Piridoksal Phosphat (Py)Piridoksal Phosphat (Py)

Koenzim A ( Co ASH)Koenzim A ( Co ASH)Asam Tetrahidrofolat (THF)Asam Tetrahidrofolat (THF)BiotinBiotin5'-Deoksiadenosil kobalamine ( Koenzim B 5'-Deoksiadenosil kobalamine ( Koenzim B

1212))

NiasinNiasin NiasinNiasin

RiboflavinRiboflavinRiboflavinRiboflavinTidak adaTidak adaTidak adaTidak adaThiaminThiaminPiridoksinPiridoksin

Asam PantotenatAsam PantotenatAsam FolatAsam Folat

Kobalamin ( B Kobalamin ( B 12)12)

RedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksOksidasi Oksidasi dekarboksilasidekarboksilasiTransaminasi-Transaminasi-RasemasiRasemasiTransfer ggs asil.Transfer ggs asil.

Transfer GgsTransfer Ggssatu karbon.satu karbon.Transfer COTransfer CO

22

Transfer ggsTransfer ggsmetilmetil

Sifat EnzimSifat Enzim

Enzim dibentuk dalam protoplasma sel Enzim beraktifitas di dalam sel tempat

sintesisnya (disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)

Sebagian besar enzim bersifat endoenzim

Enzim pada Diagnosa Enzim pada Diagnosa PatologisPatologis

1.Khas Enzim pada Hati yaitu AST (SGOT= Serum 1.Khas Enzim pada Hati yaitu AST (SGOT= Serum Glutamat Oxaloasetat Amino transferase), & ALT Glutamat Oxaloasetat Amino transferase), & ALT (SGPT =Serum Glutamat-piruvate Transminase) (SGPT =Serum Glutamat-piruvate Transminase) SGPT banyak dijumpai di hepatosit.. ;SGPT banyak dijumpai di hepatosit.. ;

Normal rasio SGPT/SGOT kurang dari 1Normal rasio SGPT/SGOT kurang dari 12..LDH ( Lactate Dehydrogenase) bila ada kenaikan 2..LDH ( Lactate Dehydrogenase) bila ada kenaikan

dalam 12-24 jam dalam 12-24 jam yaitu pada Kelainan Infark yaitu pada Kelainan Infark Jantung . Lalu kembali normal pada hari ke 5-10.Jantung . Lalu kembali normal pada hari ke 5-10.

3..CPK ( Creatine Phosphokinase atau CK) terutama 3..CPK ( Creatine Phosphokinase atau CK) terutama dijumpai pada dijumpai pada Otot Jantung, otot Rangka dan Otot Jantung, otot Rangka dan juga otak Jadi Pemeriksaan ini juga otak Jadi Pemeriksaan ini baik untuk baik untuk mengetahui bila ada kelaianan, Pada organ Otot mengetahui bila ada kelaianan, Pada organ Otot Jantung, otot rangka dan otak. CPK-MB levelnya Jantung, otot rangka dan otak. CPK-MB levelnya meningkat pada 3-6 jam serangan Infark jantung meningkat pada 3-6 jam serangan Infark jantung dan mencapai puncak 12-24 jam, normal kembali dan mencapai puncak 12-24 jam, normal kembali bila tidak ada kerusakan lebih lanjut 12-48 jam.bila tidak ada kerusakan lebih lanjut 12-48 jam.

Sifat EnzimSifat Enzim1. Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat hidrofil2. Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion3. Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll4. Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya5. Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksi6. Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung7. Enzim bermolekul besar8. Enzim bersifat khas/spesifik

Spesifik: hanya cocok untuk satu macam : hanya cocok untuk satu macam substrat saja atau sekelompok kecil substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang susunanya hampir sama substrat yang susunanya hampir sama dan fungsinya samadan fungsinya sama

A B C DE1 E2 E3

E4

E5

Sfat EnzimSfat Enzim

Suhu: optimum 30 derajat celcius, minimum 0 0C, maksimum 40 o C

Logam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, Fe

Logam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu,Cd, Ag, Hg (inhibitor)

pH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif kondisi asam, amilase kondisi netral, tripsin kondisi basa)

Sifat EnzimSifat Enzim Konsentrasi substrat, substrat yang

banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)

Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnya

Air, memacu aktifitas enzim Vitamin, memacu aktifitas enzim

Enzimes dapat berubah atau rusak Enzimes dapat berubah atau rusak oleh tempratur dan pH.oleh tempratur dan pH.

Faktor mempengaruhi aktifitas Faktor mempengaruhi aktifitas EnzimEnzim

Figure 5.6

pH and Temperature pH and Temperature DependenceDependence

Enzim masing2 mempunyai pH dan temperature Enzim masing2 mempunyai pH dan temperature optimumsoptimums Pikirkan dimana enzim bekerja?Pikirkan dimana enzim bekerja? Contoh: Pepsin adalah aktif di lambung.Contoh: Pepsin adalah aktif di lambung.

bekerja aktif pada suasana pH asam dan 37°Cbekerja aktif pada suasana pH asam dan 37°C

Apa yang terjadi pada protein umumnya pada Apa yang terjadi pada protein umumnya pada pH/temperature yang ekstrim?pH/temperature yang ekstrim?

TemperaturTemperatur


Figure 5.5a

pHpH


Figure 5.5b

Substrate concentrationSubstrate concentration


Figure 5.5c

Secara kinetik enzim bekerja Secara kinetik enzim bekerja menurunkan rintangan energi menurunkan rintangan energi

( E )( E )

EnzimEnzim

Figure 5.2

Kinetik Michaelis –Menten (( Kurva Enzim Kinetik Michaelis –Menten (( Kurva Enzim Saturasi)Saturasi)

Plot Dari Konsentrasi Substrat versus Reaksi Plot Dari Konsentrasi Substrat versus Reaksi VelocityVelocity

Michaelis and Menten, and later Briggs Michaelis and Menten, and later Briggs and Haldane used the scheme to drive a and Haldane used the scheme to drive a matematical expression :matematical expression :

Vmax (S)Vmax (S) V = --------------V = -------------- Km + (S)Km + (S) VV : Kecepatan: Kecepatan VmaxVmax: Kecepatan max: Kecepatan max (S) (S) : substrate concentration: substrate concentration KmKm : Michaelis constant: Michaelis constant

Inversion of the Michaelis – Menten Eq Inversion of the Michaelis – Menten Eq as rereciprocals on Lineweaver-Burk as rereciprocals on Lineweaver-Burk

plotplot

Fungsi LinierFungsi Linier

1 1 = = Km Km 1 1 + + 1 1

V Vmax (S) VmaxV Vmax (S) Vmax

Figure LINEWEAVER-BURK Figure LINEWEAVER-BURK PLOTPLOT

Vmax

1

Vmax

1

1

Vo

(S)

-1

Km

Slope=Km

Lineaer eq.

Enzim Inhibitor dibagi 2 Enzim Inhibitor dibagi 2 kelompok:kelompok:

1.Yang menyebabkan tidak aktifnya 1.Yang menyebabkan tidak aktifnya enzim Irreversible ( tidak bisa kembali enzim Irreversible ( tidak bisa kembali lagi)lagi)

Effek inhibitor dapat kembali lagi. Inhibitor Effek inhibitor dapat kembali lagi. Inhibitor biasanya menyebabkan tidak aktifnya biasanya menyebabkan tidak aktifnya modifikasi kovalen dari struktur enzim.modifikasi kovalen dari struktur enzim.

Contohnya: Cyanida sebagai Klasik Enzim Contohnya: Cyanida sebagai Klasik Enzim ireversible inhibitor, dimana terikat secara ireversible inhibitor, dimana terikat secara

Kovalen pada Cytochrome Oxidase Kovalen pada Cytochrome Oxidase mitokondria. Dimana akan menghambat mitokondria. Dimana akan menghambat semua semua

Reaksi yang berhubungan dengan Reaksi yang berhubungan dengan transport elektron.transport elektron.

2.Reversible Inhibitor2.Reversible Inhibitor

a.Noncompetitive Inhibitora.Noncompetitive Inhibitor b.Competive Inhibitorb.Competive Inhibitor c.Uncompetitive Inhibitorc.Uncompetitive Inhibitor Plot Lineweaver- Burks Enzim Plot Lineweaver- Burks Enzim

Inhibited (dihambatInhibited (dihambat ) )

Penghambatan aktifitas fungsional enzim ada tiga tipe

1. Kompetitif: zat penghambat memp struktur yg mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung dgn sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan

inhibitor untuk bergabung dgn sisi aktif enzim (misal feed back effect)

2. Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dgn substrat

3. Unkompetitif : enzim dan inhibitor masing2 bekerja sendiri2 tetapi dpt mengubah bbrp parameter enzim

Inhibition of enzymeInhibition of enzyme1. Competitive inhibition1. Competitive inhibition Slope, Km and Vmax ??? Slope, Km and Vmax ???

Vmax

1

Vmax

1

1

Vo

(S)

-1

Km

Slope=Km

Slope increases

Competitive Competitive inhibitioninhibition


Figure 5.7a, b

2. Noncompetitive Inhibition 2. Noncompetitive Inhibition Km, Vmax and Slope decrease or Km, Vmax and Slope decrease or increase ???increase ???

Vmax

1

Vmax

1

1

Vo

(S)

-1

Km

Slope=Km

Slope increases

new line after inhibition

Noncompetitive inhibitionNoncompetitive inhibition


Figure 5.7a, c

3.Uncompetitive inhibition3.Uncompetitive inhibition Slope, Km and Vmax ?? Change/ no Slope, Km and Vmax ?? Change/ no change change

Vmax

1

Vmax

1

1

Vo

(S)

-1

Km

Slope=Km

new line after inhibition

Slope no change

Feedback Feedback inhibitioninhibition


Figure 5.8

Enzim Regulasi I:Hasil akhir Enzim Regulasi I:Hasil akhir InhibisiInhibisi

Hasil akhir dari produk ini akan Hasil akhir dari produk ini akan menghambat yang tahap awal. Sering menghambat yang tahap awal. Sering pada jalur metabolik Contoh -- Heme pada jalur metabolik Contoh -- Heme menghambat ALA Synthasemenghambat ALA Synthase

Enzyme Regulation II:Enzyme Regulation II:AllosteryAllostery

Terikat pada sebuah Terikat pada sebuah molekul ke protein molekul ke protein yang menyebabkan yang menyebabkan suatu konformasi. suatu konformasi.

Perubahan yang Perubahan yang modifikasi fungsi modifikasi fungsi protein.protein.

Contoh:Contoh: Phosphofructokinase Phosphofructokinase

II

Enzim Regulasi III:Enzim Regulasi III:Interaksi Protein-ProteinInteraksi Protein-Protein

Protein Kinase AProtein Kinase A Dua heterodimers dari Dua heterodimers dari

subunit Katalitik & subunit Katalitik & RegulatoryRegulatory

Bentuk Inaktive.Bentuk Inaktive. MekanismeMekanisme

Ikatan dari cAMP ke Ikatan dari cAMP ke subunit R .subunit R .

cAMP adalah messenger cAMP adalah messenger sekunder diregulasi oleh sekunder diregulasi oleh “signal transduction “signal transduction pathways”pathways”

C subunits dilepasC subunits dilepas R subunits yang aktifR subunits yang aktif

Enzim Regulasi IV:Modifikasi Enzim Regulasi IV:Modifikasi KovalenKovalen

Dua Modifikasi umum Dua Modifikasi umum adalahadalah:: Phosphorilasi.Phosphorilasi. Acetilasi.Acetilasi.Perubahan struktur Perubahan struktur

protein dan dapat protein dan dapat menginduksi bentuk menginduksi bentuk aktif dan inaktif, aktif dan inaktif, tergantung pada tergantung pada Enzim. Enzim.

Contoh:Contoh: Glycogen Glycogen

PhosphorylasePhosphorylase

Enzim Regulasi V:ProteolisisEnzim Regulasi V:Proteolisis Strategi umum Strategi umum

untuk pencernaan. untuk pencernaan. Melindungi Cell Melindungi Cell

pancreatik/Lambunpancreatik/Lambung dari enzim kuat.g dari enzim kuat. Contoh: Contoh:

ChymotrypsinogenChymotrypsinogen Precursors Khas Precursors Khas

dikenal dengan: dikenal dengan: “Zymogens”“Zymogens”

The future.

Kuliah enzim 2010

Documents

Transcript of Kuliah enzim 2010