ENZYMBlok V

LEARNING OBJECTIVESetelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswamampu memahami :Nomenclature enzimSiafat-sifat enzimKinetics enzimMekanisme Kerja enzimRegulasi reaksi enzimatis

*REFERENSI

Harpers Illustrated Biochemistry. Murray, R.K; D.K. Granner; P.A; Mayes. V.W. Rodwell. 2003. Twenty-Seventh Edition. International Edition. Mcgraw-Hill Companies inc. Lange Medical Publication

*PENDAHULUAN

METABOLISME :KATABOLISMEMOLEKUL YG LEBIH BESAR MOLEKUL YG LEBIH KECILGLUKOSA CO2 + H2O + ENERGIANABOLISME = SINTESISMOLEKUL YG LEBIH KECIL MOLEKUL YG LEBIH BESARGLUKOSA GLIKOGEN

*

Berkaitan dengan FUNGSI ORGANEL SEL yang bersangkutan-ENZIM MITOKONDRIAL : Reaksi pengadaan energi, reaksi oksidasi yang menghasilkan energi-ENZIM RIBOSOMAL : Reaksi biosintesis protein

ENZIM INTI : Berkaitan dengan perangkat genetikaENZIM LISOSIM : .Berkaitan dengan proses digestif intrasellular, .Destruksi hidrolitik bahan yang tak diperlukan sel Enzim mikrosomal : . Reaksi hidroksilasi dalam sintesis hormon steroid .Metabolisme dan inaktivasi obatLETAK ENZIM dalam SEL

*LETAK ENZIM DALAM SELBERKAITAN DGN FUNGSI ORGANEL Ybs.E. MITOKONDRIAL REAKSI PENGADAAN ENERGIReaksi oksidasi EnergiRantai respirasi dalam mitokondriaE. RIBOSOMAL SINTESIS PROTEINKATALISATOR mempercepat reaksiIKUT SERTA DALAM REAKSI KIMIA & MEMPERCEPAT REAKSI KIMIA, TETAPI PD. AKHIR REAKSI AKAN DIDAPAT KEMBALI SEPERTI SEMULADIBUTUHKAN DLM. JUMLAH KECIL

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

*KATALISATOR INORGANIKH+, OH-, PtE. aktivasi --ENZIMPROTEIN biokatalisatorE aktivasi BEREAKSI SPESIFIKTIDAK TAHAN PANAS

*

*KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIMNAMA ENZIMDULU SEDERHANA Mis: EMULSIN, PTYALINS + ASE Mis: UREASE, LIPASEJENIS REAKSI + ASEMis: TRANSFERASE, DEHIDROGENASES + JENIS REAKSI + ASEMis: MALAT DEHIDROGENASE SJenis reaksiTATANAMA ENZIM IUBMB:REAKSI & ENZIMNYA DIBAGI DALAM 6 KELAS UTAMANAMA ENZIM T.D. 2 BAGIAN:Bgn. 1 NAMA SUBSTRATBgn. 2 JENIS REAKSI + ASE

*KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIMMis:Alkohol : NAD Oksidoreduktase = alkohol dehidrogenaseINFORMASI TAMBAHAN DALAM ( )Mis:L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASE (decarboxylating)L-MALAT + NAD+ PIRUVAT + CO2 + NADH + H+L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASEL-MALAT + NAD+ OKSALOASETAT + NADH + H+NOMOR KODE SISTEMATIKMis :EC.2.7.1.1

-D-GLUKOSA -D-GLUKOSA 6-P

NomenklaturUmumnya nama:Contoh:PhosphofructokinaseAcetylcholinesteraseDNA PolymeraseSecara Tradisional penamaan enzim ditambahkan. ase

*KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMBADA 6 KELAS (GOLONGAN) UTAMA :OKSIDOREDUKTASE :MENGKATALISIS REAKSI OKSIDASI REDUKSI.P.U. : ENZIM2 PD. PROSES OKSIDASI BIOLOGIS

PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+TRANSFERASE :MENGKATALISIS TRANSFER/PEMINDAHAN GUGUS FUNGSIONAL (BUKAN HIDROGEN) ANTARA SEPASANG SUBSTRATSG + SSG + S

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

HIDROLASE :MENGKATALISIS PEMBELAHAN HIDROLITIKContoh :Enzim- Amilase- Lipase- Karboksi peptidase A

*KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMBReaksi -D-GALAKTOSIDA + H2O = suatu alkohol + D-galaktosaLIASE (LYASE) :MENGKATALISIS REAKSI PEMBENTUKAN ATAU PEMECAHAN IKATAN RANGKAP DUA, ATAU PEMBELAHAN LAIN YG. MENYANGKUT PENYUSUNAN KEMBALI ELEKTRONContoh :ALDOLASE : KETOSA-I-PALDOSA + DIHIDROKSI ASETON-PFUMARASE :HO CH COOH H C COOH | = || + H2O CH2 COOH HOOC C H MALAT FUMARATPIRUVAT DEKARBOKSILASE : O O || || OOC C CH3 + H+ CO2 + H C CH3 PIRUVAT ASETALDEHID

*KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMBISOMERASE :MENGKATALISIS PENYUSUNAN KEMBALI INTRAMOLEKULERAll Trans retinin 11 cis retinin

LIGASE :MENGGABUNGKAN 2 MOLEKUL, DISERTAI PEMUTUSAN IKATAN PIROFOSFAT PD. ATP ATAU SENYAWA SEJENISMis : ~ PIRUVAT KARBOKSILASE : O O || || OOC C CH3 + CO2 OOC C CH2 COO

*MEKANISME KERJA ENZIM

ENZIM PROTEIN TERSUSUN DARI ASAM AMINO

ASAM AMINO DALAM LARUTAN SELALU berbentuk ion tergantung pH larutanR - C - COOH RUMUS UMUM ASAM AMINO I NH2 AKTIVITAS KATALITIK ENZIM ERATHUBUNGANNYA DENGAN STRUKTUR ENZIM (PROTEIN)

Klasifikasi EnzimDehidrogenase- Oksidasi substrat menggunakan Kofaktors sebagai akseptor atau donor elektron.contoh: Piruvate dehidrogenase)Reductase- : menambah elektrons dari kofaktor reduksiContoh: enoyl ACP reduktaseKinase-: phosphorilase substrate. Contoh: hexokinaseHidrolase: 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 lipaseThioesterase : hidrolisa thioestersThiolase : - menggunakan thiol untuk membantu pembentukan thioester. Contoh: -ketothiolase.Isomerase :- interkonversi dari isomer. contoh: aldose ke ketose; triose phosphate isomerase

Contoh-contoh aktifitas enzim yang umumKinaseSerine/ThreonineTyrosinePhosphataseAcetylaseBiasa pada LysinesDeacetylase

Susunan enzimKomponen utama enzim adalah protein Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein strukturalTidak semua protein bertindak sebagai enzim

Katalisator BiologisSpecifik untuk Reaksi Kimia; Tidak habis dipakai dalam reaksi, jadi setelah reaksi enzim kembali lagi kebentuknya. Apoenzime: proteinKofaktor: Komponen NonproteinCoenzyme: Kofaktor OrganikHoloenzime: Apoenzime + kofaktorEnzim

Lock and Key Teori FisherFigure 5.3

Active side of enzyme1. Fisher Theory : Lock and Key

Gugus hidrofobik dan gugus bermuatan (warna biru) sama-sama terlibat dalam pengikatan substrat ( gugus pengikatan )Gugus fosfoserin (-P) dan residu sistein (-SH) terlibat dalam proses katalisis( gugus katalitik )Lys dan Met tidak terlibat proses

2. Induced fit Khosland

Keadaan tanpa (S) gugus gugus katalitik dan gugus pengikatan substrat terpisah dengan jarak beberapa ikatanMendekatnya substrat (S) menimbulkan perubahan konformasi protein enzim yang menyusun gugus engikatan substrat dan katalitik Pada saat yang sama daerah lain juga berubah, residu Lys dan metionin mendekat

The turnover number is generally 1-10,000 molecules per second.Kecepatan reaksi enzimFigure 5.4

Contoh koenzim1. NAD (koenzim 1)2. NADP (koenzim 2)3. FMN dan FAD4. Cytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan f5. Vitamin mis. Asam pantotenat

KonezimPelopor VitaminFungsiNikotinamide Adenine Di Nukletida (NAD+)Nikotinamide Adenine Nukleotida Phosphat (NADP+)Flavin Adenine Dinukleotida (FAD)Flavin Mononukleotida (FMN)Asam LipoatHemeTiamin PiroPhosphat (TPP)Piridoksal Phosphat (Py)Koenzim A ( Co ASH)Asam Tetrahidrofolat (THF)Biotin5'-Deoksiadenosil kobalamine ( Koenzim B 12) Niasin Niasin

RiboflavinRiboflavinTidak adaTidak adaThiaminPiridoksinAsam PantotenatAsam Folat

Kobalamin ( B 12)RedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksOksidasi dekarboksilasiTransaminasi-RasemasiTransfer ggs asil.Transfer Ggssatu karbon.Transfer CO2Transfer ggsmetil

Sifat EnzimEnzim dibentuk dalam protoplasma selEnzim 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 Patologis1.Khas Enzim pada Hati yaitu AST (SGOT= Serum Glutamat Oxaloasetat Amino transferase), & ALT (SGPT =Serum Glutamat-piruvate Transminase) SGPT banyak dijumpai di hepatosit.. ;Normal rasio SGPT/SGOT kurang dari 12..LDH ( Lactate Dehydrogenase) bila ada kenaikan dalam 12-24 jam yaitu pada Kelainan Infark Jantung . Lalu kembali normal pada hari ke 5-10.3..CPK ( Creatine Phosphokinase atau CK) terutama dijumpai pada Otot Jantung, otot Rangka dan juga otak Jadi Pemeriksaan ini baik untuk mengetahui bila ada kelaianan, Pada organ Otot Jantung, otot rangka dan otak. CPK-MB levelnya meningkat pada 3-6 jam serangan Infark jantung dan mencapai puncak 12-24 jam, normal kembali bila tidak ada kerusakan lebih lanjut 12-48 jam.

*

*PENGUKURAN KADAR ENZIM DLM. PLASMAENZIM PLASMA FUNGSIONAL(YG. BERFUNGSI DLM. PLASMA)

MIS. :ENZ.2 PROSES PEMBEKUAN DARAHLIPOPROTEIN LIPASE

KADAR :GANGGUAN PROSES SINTESIS DI HATI/ (-) : KELAINAN GENETIKDEFISIENSI F VIII : HEMOFILIAENZIM PLASMA NON FUNGSIONAL(YG. BERFUNGSI DI JARINGAN LAIN, TIDAK DLM. PLASMA)

N : PERGANTIAN SEL (SEL MATI DIGANTI SEL BARU)DIFFUSI PASIF

: SEL MATI RADANGCaTRAUMAPENYAKIT GENETIK(CONTOH: DMD)UNTUK MEMBANTU DIAGNOSISGEN : SUATU SEGMEN DNA YG. BERISI INFORMASI/KODEGENETIK SUSUNAN ASAM AMINO, SUATU RANTAI POLI-PEPTIDA/PROTEIN mRNA POLPEPTIDA/PROTEIN

*PEMERIKSAAN ENZIM PD. PENYAKIT GENETIK :PEMERIKSAAN [E] DALAM SERUMCREATIN KINASE SEL OTOT RUSAKDMD=DUCHENNE MUSCULAR DISTROPHYBMD=BECKER M. DISTROPHYGEN DISTROFIN CACATDEFISIENSI FENILALANIN HIDROKSILASEFENIL KETON URIADISTROFIN CACATxy

*KELAINAN GENETIK : DEFISIENSI G6PDPD. ORANG NORMAL ENZIM G6PD >> TDP. PD : KELENJAR ADRENALIS, JARINGAN LEMAK, ERITROSIT & KELENJAR MAMMAE (LAKTASI) DLM. SERUM SEDIKIT SEKALIDEFISIENSI G6PD : ERITROSIT MUDAH HEMOLISIS BILA TERPAPAR BAHAN OKSIDAN (Mis : PRIMAQUIN)PEMERIKSAAN KADAR G6PD : DLM. ERITROSIT DEFISIEN-SI G6PD KADAR G6PD DLM. DARAH .G6PD NADPH (HMP SHUNT) GSH MENGHILANGKAN H2O2

*CACAT ENZIMATIK GENETIKABCDEPBILA GEN ENZ. 4 CACAT [ENZ. 4] < PENUMPUKAN METABOLIT D,C,B,A Enz.1Enz.2Enz.3Enz.4

Sifat 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 substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang susunanya hampir sama dan fungsinya samaABCDE1E2E3E4E5

Sfat EnzimSuhu: optimum 30C, minimum 0 C, maksimum 40 CLogam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, FeLogam 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 EnzimKonsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnyaAir, memacu aktifitas enzimVitamin, memacu aktifitas enzim

Enzimes dapat berubah atau rusak oleh tempratur dan pH.Faktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.6

pH and Temperature DependenceEnzim masing2 mempunyai pH dan temperature optimumsPikirkan dimana enzim bekerja?Contoh: Pepsin adalah aktif di lambung. bekerja aktif pada suasana pH asam dan 37CApa yang terjadi pada protein umumnya pada pH/temperature yang ekstrim?

TemperaturFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.5a

pHFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.5b

Substrate concentrationFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.5c

Secara kinetik enzim bekerja menurunkan rintangan energi ( E )

Enzim

Figure 5.2

Kinetik Michaelis Menten (( Kurva Enzim Saturasi)Plot Dari Konsentrasi Substrat versus Reaksi Velocity

Michaelis and Menten, and later Briggs and Haldane used the scheme to drive a matematical expression : Vmax (S) V = -------------- Km + (S) V: Kecepatan Vmax: Kecepatan max (S) : substrate concentration Km: Michaelis constant

*BILA [S] Km , MAKA V BERBANDING LURUS DENGAN (S)BILA [S] = Km , SEHINGGA V = 1/2 VMAX BILA [S] Km , MAKA V = VMAX

* HARGA Km MENUNJUKKAN AFFINITAS (DAYA IKAT) ENZIM TERHADAP SUBSTRAT APABILA SUATU ENZIM BEKERJA TERHADAP LEBIH DARI 1 MACAM SUBSTRAT HARGA Km UNTUK MASING-MASING SUBSTRAT BERBEDA, CONTOH : ENZIM HEKSOKINASE

*ENZIM HEKSOKINASE :SUBSTRATKm (mM)Glukosa0,15Fruktosa1,15ARTINYA HEKSOKINASE MEMPUNYAI AFFINITAS TERHADAP GLUKOSA LEBIH BESAR DARIPADA TERHADAP FRUKTOSA

Inversion of the Michaelis Menten Eq as rereciprocals on Lineweaver-Burk plot Fungsi Linier 1 = Km 1 + 1 V Vmax (S) Vmax

Figure LINEWEAVER-BURK PLOT

Enzim Inhibitor dibagi 2 kelompok: 1.Yang menyebabkan tidak aktifnya enzim Irreversible ( tidak bisa kembali lagi)Effek inhibitor dapat kembali lagi. Inhibitor biasanya menyebabkan tidak aktifnya modifikasi kovalen dari struktur enzim. Contohnya: Cyanida sebagai Klasik Enzim ireversible inhibitor, dimana terikat secara Kovalen pada Cytochrome Oxidase mitokondria. Dimana akan menghambat semua Reaksi yang berhubungan dengan transport elektron.

2.Reversible Inhibitor a.Noncompetitive Inhibitorb.Competive Inhibitorc.Uncompetitive InhibitorPlot Lineweaver- Burks Enzim Inhibited (dihambat )

Penghambatan aktifitas fungsional enzim ada tiga tipe1. 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 substrat3. Unkompetitif : enzim dan inhibitor masing2 bekerja sendiri2 tetapi dpt mengubah bbrp parameter enzim

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

Competitive inhibitionFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.7a, b

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

Noncompetitive inhibitionFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.7a, c

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

Feedback inhibitionFaktor mempengaruhi aktifitas EnzimFigure 5.8

Enzim Regulasi I:Hasil akhir InhibisiHasil akhir dari produk ini akan menghambat yang tahap awal. Sering pada jalur metabolik Contoh -- Heme menghambat ALA Synthase

Enzyme Regulation II:AllosteryTerikat pada sebuah molekul ke protein yang menyebabkan suatu konformasi. Perubahan yang modifikasi fungsi protein.Contoh:Phosphofructokinase I

Enzim Regulasi III:Interaksi Protein-ProteinProtein Kinase ADua heterodimers dari subunit Katalitik & RegulatoryBentuk Inaktive.MekanismeIkatan dari cAMP ke subunit R .cAMP adalah messenger sekunder diregulasi oleh signal transduction pathwaysC subunits dilepasR subunits yang aktif

Enzim Regulasi IV:Modifikasi KovalenDua Modifikasi umum adalah:Phosphorilasi.Acetilasi.Perubahan struktur protein dan dapat menginduksi bentuk aktif dan inaktif, tergantung pada Enzim. Contoh: Glycogen Phosphorylase

Enzim Regulasi V:ProteolisisStrategi umum untuk pencernaan. Melindungi Cell pancreatik/Lambung dari enzim kuat.Contoh: ChymotrypsinogenPrecursors Khas dikenal dengan: Zymogens

The future.

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

***********