METAB MIKRO2

25
METABOLISME METABOLISME MIKROOGANISME MIKROOGANISME 1. 1. ENZIM ENZIM 2. 2. ENERGI ENERGI

Transcript of METAB MIKRO2

Page 1: METAB MIKRO2

METABOLISME METABOLISME MIKROOGANISMEMIKROOGANISME

1.1. ENZIMENZIM

2.2. ENERGIENERGI

Page 2: METAB MIKRO2

1. ENZIM DAN 1. ENZIM DAN PENGENDALIANNYAPENGENDALIANNYA

Beberapa cirii enzimBeberapa cirii enzimSifat kimiawi dan fisik enzimSifat kimiawi dan fisik enzimPenamaan dan klasifikasi enzimPenamaan dan klasifikasi enzimSifat dan mekanisme kerja enzimSifat dan mekanisme kerja enzimKondisi yang mempengaruhi aktivitas enzimKondisi yang mempengaruhi aktivitas enzimPenghambatan kerja enzimPenghambatan kerja enzimKondisi yang mempengaruhi pembentukkan enzimKondisi yang mempengaruhi pembentukkan enzimPenetapan aktivitas enzimPenetapan aktivitas enzimSifat dan mekanisme pengendalian enzimSifat dan mekanisme pengendalian enzim

Page 3: METAB MIKRO2

1. BEBERAPA CIRI ENZIM1. BEBERAPA CIRI ENZIMENZIM adalah ENZIM adalah katalis hayatikatalis hayatiKatalis, artinya walaupun dalam jumlah sangat Katalis, artinya walaupun dalam jumlah sangat kecil mempunyai kemampuan unik untuk kecil mempunyai kemampuan unik untuk mempercepat berlangsungnya reaksi kimiamempercepat berlangsungnya reaksi kimiaHayati, enzim merupakan senyawa organik yang Hayati, enzim merupakan senyawa organik yang dihasilkan oleh sel hidupdihasilkan oleh sel hidupEnzim dihasilkan di dalam sel, beberapa Enzim dihasilkan di dalam sel, beberapa diekskresikan di luar dinding sel, sehingga ada :diekskresikan di luar dinding sel, sehingga ada :– Ekso enzim/enzim ekstra selulerEkso enzim/enzim ekstra seluler (berfungsi diluar sel) (berfungsi diluar sel) – Endo enzim/Endo enzim/enzim indo selulerenzim indo seluler (berfungsi didalam (berfungsi didalam

sel) sel)

Page 4: METAB MIKRO2

Fungsi utama ekso enzim adalah, Fungsi utama ekso enzim adalah, melangsungkan perubahan seperlunya melangsungkan perubahan seperlunya pada nutrient di luar sel sehingga pada nutrient di luar sel sehingga memungkinkan nutrient tsb masuk ke memungkinkan nutrient tsb masuk ke dalam sel, misal amilase mengurai pati dalam sel, misal amilase mengurai pati menjadi unit lebih kecil gula/glukosamenjadi unit lebih kecil gula/glukosa

Endo enzim, mensintesis bahan seluler dn Endo enzim, mensintesis bahan seluler dn menguraikan nutrient untuk menyediakan menguraikan nutrient untuk menyediakan energi yang dibutuhkan sel, misal energi yang dibutuhkan sel, misal heksokinase mengkatalisis fosforilase heksokinase mengkatalisis fosforilase glukosa dan heksosa di dalam selglukosa dan heksosa di dalam sel

Page 5: METAB MIKRO2

Satu molekul enzim dapat mengkatalisis 10 – Satu molekul enzim dapat mengkatalisis 10 – 1000 molekul substrat per detik1000 molekul substrat per detik

Reaksi yang dikatalisis oleh enzim berlangsung Reaksi yang dikatalisis oleh enzim berlangsung jauh lebih cepat (beberapa ribu – beberapa juta jauh lebih cepat (beberapa ribu – beberapa juta kali) dari pada reaksi yang sama tanpa enzimkali) dari pada reaksi yang sama tanpa enzim

Contoh penguraian protein dalam tubuh Contoh penguraian protein dalam tubuh manusia tanpa enzim memerlukan waktu 50 manusia tanpa enzim memerlukan waktu 50 tahun, dengan enzim hanya beberapa jam saja.tahun, dengan enzim hanya beberapa jam saja.

Page 6: METAB MIKRO2

2. SIFAT KIMIAWI DAN FISIK ENZIM2. SIFAT KIMIAWI DAN FISIK ENZIM

Enzim adalah protein (pt) murni, atau Enzim adalah protein (pt) murni, atau gabungan pt dengan gugus kimia laingabungan pt dengan gugus kimia lain

Sifat kimia Enzim, Sifat kimia Enzim, – terdenaturasi oleh panas, terdenaturasi oleh panas, – terendapkan oleh etanol dan garam organik terendapkan oleh etanol dan garam organik

dengan konsentrasi tinggi seperti Am. Sulfatdengan konsentrasi tinggi seperti Am. Sulfat– Tidak terdialisis, tidak melewati membran Tidak terdialisis, tidak melewati membran

semipermeabel / membran selektifsemipermeabel / membran selektif– Pt enzim bermolekul sangat besar, dengan Pt enzim bermolekul sangat besar, dengan

berat mol > 10.000 – 1 jutaberat mol > 10.000 – 1 juta

Page 7: METAB MIKRO2

Banyak enzim merupakan gabungan pt Banyak enzim merupakan gabungan pt enzim yang tidak aktif (enzim yang tidak aktif (apoenzimapoenzim) dengan ) dengan molekul organik bermolekul rendah molekul organik bermolekul rendah ((koenzimkoenzim) menjadi ) menjadi holoenzimholoenzim yang aktif yang aktif

Beberapa koenzim mengandung vitamin, Beberapa koenzim mengandung vitamin, vit B1 (thiamin) merupakan komponen vit B1 (thiamin) merupakan komponen koenzim kokarboksilase, B2 (Riboflavin) koenzim kokarboksilase, B2 (Riboflavin) – ribovlafin adenin dinukleotidase, B6 – ribovlafin adenin dinukleotidase, B6 (Piridoksin) – piridoksal fosfat(Piridoksin) – piridoksal fosfat

Page 8: METAB MIKRO2

Beberapa koenzim berupa ion logam berat Beberapa koenzim berupa ion logam berat dan disebut dan disebut kofaktorkofaktor, misal Fe, misal Fe2+2+ pada pada enzim katalase, ion lain Mnenzim katalase, ion lain Mn2+ 2+ Mg Mg2+ 2+ ZnZn2+2+

Enzim bersifat tidak stabil, aktifitasnya Enzim bersifat tidak stabil, aktifitasnya berkurang/ hancur oleh kondisi fisik dan berkurang/ hancur oleh kondisi fisik dan kimiakimia

2 Sifat penting enzim yaitu:2 Sifat penting enzim yaitu:– Efisiensi katalitiknya tinggi Efisiensi katalitiknya tinggi – Derajat kekhususannya tinggiDerajat kekhususannya tinggi

Page 9: METAB MIKRO2

3. PENAMAAN dan KLASIFIKASI ENZIM3. PENAMAAN dan KLASIFIKASI ENZIM

Penamaan enzim diresmikan oleh “Comission Penamaan enzim diresmikan oleh “Comission on Enzym of the International Union of on Enzym of the International Union of Biochemistry”Biochemistry”Dasar penamaan enzim ad. Tipe kimiawi yang Dasar penamaan enzim ad. Tipe kimiawi yang dikatalisis, dikatalisis, Enzim ada 2 nama: nama kerja dan sistematik, Enzim ada 2 nama: nama kerja dan sistematik, contoh heksokinase adalah nama dari ATPcontoh heksokinase adalah nama dari ATPUnuk memberi nama enzim, Unuk memberi nama enzim, – digunakan akhiran digunakan akhiran asease khusus untuk enzim tunggal khusus untuk enzim tunggal

mis dehidrogenase, mis dehidrogenase, – digunakan kata digunakan kata sistemsistem, untuk penamaan suatu , untuk penamaan suatu

kompleks enzim / gabungan enzimkompleks enzim / gabungan enzim

Page 10: METAB MIKRO2

4. SIFAT DAN MEKANISME KERJA ENZIM4. SIFAT DAN MEKANISME KERJA ENZIM

Reaksi enzim dapat dinyatakan dg persamaan Reaksi enzim dapat dinyatakan dg persamaan reaksi keseluruhan, contoh : Enzim E + substrat reaksi keseluruhan, contoh : Enzim E + substrat S = kompleks enzim – substrat ES = produk P + S = kompleks enzim – substrat ES = produk P + enzim Eenzim EFungsi utama enzim ad. Mengurangi hambatan Fungsi utama enzim ad. Mengurangi hambatan energi aktivasi pada suatu reaksi kimiaenergi aktivasi pada suatu reaksi kimiaEnergi aktivasi ad. Jumlah energi yg dibutuhkan Energi aktivasi ad. Jumlah energi yg dibutuhkan untuk membawa suatu substrat ke status untuk membawa suatu substrat ke status reaksinyareaksinyaSintesis, gabungan senyawa sederhana menjadi Sintesis, gabungan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, dengan bantuan enzim senyawa kompleks, dengan bantuan enzim reaksi ini menjadi lebih mudah reaksi ini menjadi lebih mudah

Page 11: METAB MIKRO2

5. KONDISI YANG MEMPENGARUHI 5. KONDISI YANG MEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIMAKTIVITAS ENZIM

Yaitu : Yaitu : – Konsentrasi enzimKonsentrasi enzim– Konsentrasi substratKonsentrasi substrat– pHpH– SuhuSuhu

Dengan semakin tinggi konsentrasi enzim Dengan semakin tinggi konsentrasi enzim maka aktivitas enzim juga semakin tinggimaka aktivitas enzim juga semakin tinggiKenaikan substrat tidak berpengaruh pada Kenaikan substrat tidak berpengaruh pada laju aktivitas enzim pada titik tertentulaju aktivitas enzim pada titik tertentu

Page 12: METAB MIKRO2

Pengaruh pH pada aktivitas enzim adalah, Pengaruh pH pada aktivitas enzim adalah, aktivitas enzim maksimum dicapai pada aktivitas enzim maksimum dicapai pada suatu pH tertentu, penyimpangan dari pH suatu pH tertentu, penyimpangan dari pH tersebut akan menurunkan aktivitas enzim tersebut akan menurunkan aktivitas enzim

Pengaruh suhu pada aktivitas enzim ad. Pengaruh suhu pada aktivitas enzim ad. Naiknya suhu berpengaruh pada aktivitas Naiknya suhu berpengaruh pada aktivitas enzim sampai pada aktivitas enzim enzim sampai pada aktivitas enzim optimum, kenaikan suhu lebih lanjut akan optimum, kenaikan suhu lebih lanjut akan menurunkan aktivitas enzim, dimana pada menurunkan aktivitas enzim, dimana pada akhirnya terjadi perusakan enzimakhirnya terjadi perusakan enzim

Page 13: METAB MIKRO2

6. 6. PENGHAMBATAN KERJA ENZIMPENGHAMBATAN KERJA ENZIM

Hambatan enzim dikelompokkan dalam tipe Hambatan enzim dikelompokkan dalam tipe non reversibel (tidak dapat balik) dan non reversibel (tidak dapat balik) dan reversibel (dapat balik)reversibel (dapat balik)Ada 2 tipe utama hambatan reversibel :Ada 2 tipe utama hambatan reversibel :– Kompetitif / dapat di balik dengan menambah Kompetitif / dapat di balik dengan menambah

substrat dan substrat dan – non kompetitif / tidak dapatnon kompetitif / tidak dapat

Contoh penghambat enzm, zat-zat kimia, Contoh penghambat enzm, zat-zat kimia, sianide penghambat kuat bagi enzim yang sianide penghambat kuat bagi enzim yang mengandung Fe, fluoride pada enzim yang mengandung Fe, fluoride pada enzim yang mengandung Ca dan Mgmengandung Ca dan Mg

Page 14: METAB MIKRO2

7. KONDISI YG MEMPENGARUHI 7. KONDISI YG MEMPENGARUHI PEMBENTUKAN ENZIMPEMBENTUKAN ENZIM

Lingkungan (media, pH, t) mempengaruhi Lingkungan (media, pH, t) mempengaruhi pembentukan enzim terutama pada mikrobapembentukan enzim terutama pada mikrobaEnzim dikelompokan 2 kel, berdasarkan Enzim dikelompokan 2 kel, berdasarkan substrat : substrat : – enzim konstitutif, enzim yg selalu dihasilkan oleh sel enzim konstitutif, enzim yg selalu dihasilkan oleh sel

contoh enzim pada proses glikolisis jumlahnya contoh enzim pada proses glikolisis jumlahnya sama, walau substrat meningkatsama, walau substrat meningkat

– enzim adaptif / terinduksi, enzim yg dihasilkan oleh enzim adaptif / terinduksi, enzim yg dihasilkan oleh sel hanya sebagai tanggapan terhadap substrat sel hanya sebagai tanggapan terhadap substrat tertentu, enzim ini dibentuk bila dibutuhkantertentu, enzim ini dibentuk bila dibutuhkan

Page 15: METAB MIKRO2

8. PENETAPAN AKTIVITAS ENZIM8. PENETAPAN AKTIVITAS ENZIM

Aktivitas enzim dapat dilakukan dengan Aktivitas enzim dapat dilakukan dengan beberapa teknik, secara kuantitatif harus beberapa teknik, secara kuantitatif harus diperhatikan hal-hal sbb :diperhatikan hal-hal sbb :– Sifat reaksi yg dikatalisisSifat reaksi yg dikatalisis– Kofaktor dan koenzim yg dibutuhkanKofaktor dan koenzim yg dibutuhkan– Konsentrasi substrat dan Kofaktor dan koenzim Konsentrasi substrat dan Kofaktor dan koenzim – pH optimumpH optimum– Suhu optimumSuhu optimum– Metode analitik sederhana utk menentukan Metode analitik sederhana utk menentukan

lenyapnya substrat / munculnya produk baru lenyapnya substrat / munculnya produk baru

Page 16: METAB MIKRO2

9. SIFAT DAN MEKANISME 9. SIFAT DAN MEKANISME PENGENDALIAN ENZIMPENGENDALIAN ENZIM

Sel hidup mensintesis dan menguraikan bahan-Sel hidup mensintesis dan menguraikan bahan-bahan yang dibutuhkan bagi metabolisme dan bahan yang dibutuhkan bagi metabolisme dan pertumbuhannyapertumbuhannya

Kesemuanya diatur oleh mekanisme Kesemuanya diatur oleh mekanisme pengendalian metabolisme seluler yg tepat, pengendalian metabolisme seluler yg tepat, yaitu menyangkut pengendalian kegiatan yaitu menyangkut pengendalian kegiatan enzim, terlebih utk mikroba yg tidak punya enzim, terlebih utk mikroba yg tidak punya pengendali supraseluler spt sel saraf, atau pengendali supraseluler spt sel saraf, atau sistem hormonal.sistem hormonal.

Page 17: METAB MIKRO2

Pengendalian kegiatan enzim diatur Pengendalian kegiatan enzim diatur melalui 2 cara :melalui 2 cara :– Pengendalian katalisis secara langsungPengendalian katalisis secara langsung– Pengendalian genetikPengendalian genetik

Page 18: METAB MIKRO2

Pengendalian katalisis :Pengendalian katalisis :

– Terjadi dengan mengubah konsentrasi Terjadi dengan mengubah konsentrasi substrat, dg makin tingginya konsentrasi substrat, dg makin tingginya konsentrasi substrat maka laju reaksi meningkat substrat maka laju reaksi meningkat sampai mencapai suatu nilai pembatassampai mencapai suatu nilai pembatas

– konsentrasi koenzim dan kofaktor dapat konsentrasi koenzim dan kofaktor dapat memberikan pengaruh pengendali memberikan pengaruh pengendali dalam seldalam sel

Page 19: METAB MIKRO2

– Enzim juga dapat terikat pada struktur Enzim juga dapat terikat pada struktur internal spt membran, sehingga enzim internal spt membran, sehingga enzim dan substrat tidak berada dalam kontak dan substrat tidak berada dalam kontak langsung langsung

– Enzim proteolitik pada mikroba dapat Enzim proteolitik pada mikroba dapat menghancurkan enzim lain yg tdk menghancurkan enzim lain yg tdk dibutuhkandibutuhkan

Page 20: METAB MIKRO2

Pengendalian secara langsungPengendalian secara langsung

– melalui penggandengan dg proses lainmelalui penggandengan dg proses lain

– melalui pengaturan oleh ligan, yaitu melalui pengaturan oleh ligan, yaitu molekul yg terikat oleh enzim yang tidak molekul yg terikat oleh enzim yang tidak berperan pada proses katalitik itu sendiriberperan pada proses katalitik itu sendiri

Page 21: METAB MIKRO2

– Melalui hambatan arus-balik, ligan Melalui hambatan arus-balik, ligan pengaturnya adalah produk akhir suatu pengaturnya adalah produk akhir suatu lintasan metabolik yg dpt menghentikan lintasan metabolik yg dpt menghentikan sintesanya sendiri dg menghambat aktivitas sintesanya sendiri dg menghambat aktivitas salah satu enzim, dg cara ini mikroba dpt salah satu enzim, dg cara ini mikroba dpt mencegah terbentuknya produk yg berlebihanmencegah terbentuknya produk yg berlebihan

– Melalui aktivasi prekursor, dimana prekursor/ Melalui aktivasi prekursor, dimana prekursor/ metabolit pertama suatu lintasan merupakan metabolit pertama suatu lintasan merupakan ligan pengatur yang mengaktivasi / ligan pengatur yang mengaktivasi / merangsang aktivitas enzim terakhir di dlm merangsang aktivitas enzim terakhir di dlm deretan reaksi yg bersangkutanderetan reaksi yg bersangkutan

Page 22: METAB MIKRO2

Pengendalian dengan energiPengendalian dengan energi– Ligan pengatur yg terlibat dalam reaksi Ligan pengatur yg terlibat dalam reaksi

yg berkaitan dengan energi adalah yg berkaitan dengan energi adalah adenilat, seperti ATP (adenosin tri adenilat, seperti ATP (adenosin tri phosphat), ADP, AMPphosphat), ADP, AMP

– Pada umumnya enzim yg berperan dlm Pada umumnya enzim yg berperan dlm pembentukan energi dihambat oleh pembentukan energi dihambat oleh energi yg tinggi (ATP konsentrasi tinggi) energi yg tinggi (ATP konsentrasi tinggi) sementara itu beberapa enzim sementara itu beberapa enzim biosintetik yg penting justru di rangsangbiosintetik yg penting justru di rangsang

Page 23: METAB MIKRO2

– Enzim alosterik/ enzim pengatur, Enzim alosterik/ enzim pengatur, mempunyai situs-situs tempat efektor mempunyai situs-situs tempat efektor (penghambat / aktivator) bekerja(penghambat / aktivator) bekerja

– Pada waktu sel beradaptasi dg Pada waktu sel beradaptasi dg perubahan lingkungan, yg berperan perubahan lingkungan, yg berperan adalah induksi danrepresi enzimadalah induksi danrepresi enzim

Page 24: METAB MIKRO2

Pengendalian genetisPengendalian genetis– Melibatkan induksi dan represi sintesis Melibatkan induksi dan represi sintesis

secara genetissecara genetis

– Induksi adalah substrat / senyawa yg Induksi adalah substrat / senyawa yg berberat mol. rendah utk menginduksi berberat mol. rendah utk menginduksi terjadinya sintesis enzimterjadinya sintesis enzim

– Represi adalah senyawa yg berberat Represi adalah senyawa yg berberat mol. rendah yang mencegah terjadinya mol. rendah yang mencegah terjadinya sintesis enzimsintesis enzim

Page 25: METAB MIKRO2

– Korepresor ad. Represor yg bergabung Korepresor ad. Represor yg bergabung dg gen operator sehingga mencegah dg gen operator sehingga mencegah disintesisnya mRNA oleh gen gen disintesisnya mRNA oleh gen gen strukturalstruktural

– Operon lak, ad induser yg ditambahkan Operon lak, ad induser yg ditambahkan pd E. coli, shg terjadi laju kenaikan pd E. coli, shg terjadi laju kenaikan sintesis enzim 1000 kali lipatsintesis enzim 1000 kali lipat