6. enzim
-
Upload
abner-d-nero -
Category
Education
-
view
4.478 -
download
2
description
Transcript of 6. enzim
ENZIMSlamet PriyantoFakultas BiologiUNSOED
ENZIM
Enzim biomolekul protein kompleks yang berfungsi mempercepat reaksi (biokatalis)
Enzim memiliki fungsi katalitik yang luar biasa di dalam sel karena:
(1) spesifisitasnya sangat tinggi terhadap substratnya (2) berfungsi di dalam larutan encer pada
suhu dan pH normal.
Semua enzim murni berstruktur protein aktivitas
katalitiknya tergantung pada integritas
strukturnya sebagai protein enzim memiliki fungsi
katalitik tergantung pada keutuhan struktur primer,
sekunder dan tersier protein
Konformasi protein enzim dipertahankan oleh ikatan disulfida dan oleh gaya non kovalen seperti gaya Van der Waals, ikatan hidrogen, gaya elektrostatik, dan interaksi hidrofobik
SPESIFITAS ENZIM TERHADAP SUBSTRAT
1. SPESIFITAS SECARA ABSOLUT (beberapa enzim memiliki spesifisitas yg hampir absolut bg substrat tertentu dan tidak akan bekerja terhadap molekul yg amat serupa)COO-
C H Fumarat (ikatan ganda trans)
C
COO-
H
+
COO-
C HL-Aspartat
CH2
COO-
H3N
NH4+
aspartase
+
COO-
C H Maleat (ikatan ganda sis)
C
COO-
COO-
C NH3+
D-AspartatCH2
COO-
H
H
O
Sisi katalistik
Sisi pengarah
CCH
R
+ X
Molekul khimotripsin
O
CCH
R
+ X
Gugus hidrofobik pengarah
Ikatan asil yang rapuh
Molekul substrat
CH2CHC NHCHCOO-Peptida
NH3
+R
CH2CHC OCH3 Ester
NH3
+
CH2CHC NH2 Amida
NH3
+
O
O
O
Enzim ini bekerja pd berbagai senyawa yg memiliki ciri struktural yg Enzim ini bekerja pd berbagai senyawa yg memiliki ciri struktural yg samasama
khimotripsin : enzim yg menghidrolisa ikatan peptida dan peptida khimotripsin : enzim yg menghidrolisa ikatan peptida dan peptida sederhana, ttp hanya memotong ikatan peptida dg ggs karbonil yg sederhana, ttp hanya memotong ikatan peptida dg ggs karbonil yg berasal dr asam amino yg memiliki cincin aromatik yaitu residu berasal dr asam amino yg memiliki cincin aromatik yaitu residu triptofan, tirosin & phenilalanintriptofan, tirosin & phenilalanin
ENZIM ( protein konyugasi ) : ENZIM ( protein konyugasi ) : asam amino + bukan asam asam amino + bukan asam aminoamino
Protein konyugasi terdiri dari :Protein konyugasi terdiri dari :1.1. Protein = apoenzim Protein = apoenzim (tersusun dr residu2 asam amino) dan (tersusun dr residu2 asam amino) dan
mengandung sisi aktif / sisi katalitikmengandung sisi aktif / sisi katalitik 2. Non protein2. Non protein (gugus prostetik) (gugus prostetik) Organik (koenzim)Organik (koenzim) : vitamin2 yg larut dalam air kecuali vit C : vitamin2 yg larut dalam air kecuali vit C Fungsi; Fungsi; a. mengenal substrat a. mengenal substrat b. sebagai akseptor dan karier (pembawa) gugus yg dilepaskan b. sebagai akseptor dan karier (pembawa) gugus yg dilepaskan
oleh enzimoleh enzim
AH2 + NAD+ AH2 + NAD+ A + NADH + H+ dikatalis oleh dehidrogenase (DH) A + NADH + H+ dikatalis oleh dehidrogenase (DH)Selanjutnya NADH akan membawa H+ (eguivalen hidrogen / ekuivalen Selanjutnya NADH akan membawa H+ (eguivalen hidrogen / ekuivalen
pereduksi) ke aseptor berikutnya.pereduksi) ke aseptor berikutnya. anorganik (Kofaktor)anorganik (Kofaktor) : Ion2 logam. : Ion2 logam. Fungsinya: Fungsinya: a. mempertahankan konformasi protein enzima. mempertahankan konformasi protein enzim b. terlibat dl proses katalitikb. terlibat dl proses katalitikHaloenzimHaloenzim : struktur sempurna enzim (apoenzim + koenzim/kofaktor) : struktur sempurna enzim (apoenzim + koenzim/kofaktor)
Apakah yang dimaksud sisi aktif Apakah yang dimaksud sisi aktif
Karakteristik sisi aktif enzim
• merupakan bagian kecil dari enzim • sisi aktif merupakan suatu cekukan yang
bersifat 3 dimensi. memberikan linkungan mikro yg sesuai utk terjadinya suatu reaksi kimia
• substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi / ikatan yang lemah.
• Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg menyusun sisi aktif suatu enzim
Gugus kimia yang terlibat dalam pengikatan substrat
Asam amino pada sisi aktif Gugus reaktif
serin H
E-C-OH
H
Aspartat O
E-CH2-C-OH
Sistein E-CH2-SH
Beberapa ion logam yang berperan dalam aktivitas enzim
Beberapa Enzim Mengandung atau memerlukan Unsur Anorganik Esensial sebagai Kofaktor
Fe2+ atau Fe3+ Oksidase sitokhromPeroksidase
Cu2+ Oksidase sitokhrom
Zn2+ Polimerase DNADehidrogenase alkohol
Mg2+ Heksokinase
Mn2+ Arginase
Peranan logam dalam fungsi katalitik enzim
Kompleks enzim-substratKompleks Enz-substrat
Enzim-kofaktor
substrat
kofaktorapoenzim
Produk +
enzim
PENGGOLONGAN ENZIMPENGGOLONGAN ENZIMKlasifikasi secara sederhana adalah substrat + aseKlasifikasi secara sederhana adalah substrat + ase
Karbohidrase, protease, lipase.Karbohidrase, protease, lipase.
Dg ditemukannya beberapa enzim seperti:Dg ditemukannya beberapa enzim seperti: Pepsin Pepsin pepsis (pencernaan) + in pepsis (pencernaan) + in Ptialin (amilase air liur) Ptialin (amilase air liur) ptualon (liur) ptualon (liur) tripsintripsin : ikatan peptida dgn gugus karboksil yg ada residu lisin atau arginin : ikatan peptida dgn gugus karboksil yg ada residu lisin atau arginin
thrupsin (melunakan) thrupsin (melunakan) Papain: protease dari getah pepaya (Carica papaya)Papain: protease dari getah pepaya (Carica papaya) Bromelin: protease dari nanas (Ananas comucus) Bromelin: protease dari nanas (Ananas comucus) termasuk golongan termasuk golongan
Bromeliaceae)Bromeliaceae) Emulsin : enzim yang mampu memecah glikosida pada senyawa amigdalinEmulsin : enzim yang mampu memecah glikosida pada senyawa amigdalin
Klasifikasi sederhana tdk sesuai lagi.Klasifikasi sederhana tdk sesuai lagi.
Penamaan enzim ada 2 bagian: Penamaan enzim ada 2 bagian:
nama pertama : menunjukkan substratnama pertama : menunjukkan substrat
Nama tertakhir : Nama tertakhir : nama reaksinya dengan penambahan kata “ase”nama reaksinya dengan penambahan kata “ase”
Klasifikasi menurut CIUB (Commisi International Union of Biochemistry) berdasarkan reaksi yg dikatalisis
Masing enzim mempunyai kode sistematika yaitu EC: A.B.C.DDigit 1 (A) : kelas utama enzimDigit 2 (B) : sub kelasDigit 3 (C) : sub sub kelasDigit 4 (D): nomor enzim yg bersangkutan pd sub-sub kelas
Contoh: ATP + D-glukosa ADP + D-glukosa 6P ENZIMNYA????
Nomor golongan : E. C. 2. 7. 1. 1
DUA MODEL INTERAKSI ENZIM SUBSTRAT
A .MODEL LOCK AND KEY ( Emil Fisher ) SISI AKTIF ENZIM BEBAS SEJODOH
DENGAN BENTUK SUBSTRAT
B. MODEL INDUCED FIT (D. KOSHLAND)
Model kesesuaian terinduksi pada interaksi ES.Enzim berubah bentuk ketika mengikat subtrat. Situs aktif yang baru mengambil bentuk yang sejodoh dengan substrat hanya sesudah substrat diikat
Bagaimana enzim Bagaimana enzim bekerjabekerja
Satu substrat Contoh E + S ES P + E ENZIM DUA SUBSTRAT
1. REAKSI BERGANTI TUNGGAL
A + B C + D kedua substrat A & B terikat pd enzim dlm urutan yg khusus atau secara acak
A
B A
A
E
E
E
E
E
E
BA
BA
+ C + D
Sisi aktif
2. REAKSI BERGANTI GANDA (Reaksi pingpong)
A X + B A + B X
AX
B X
AX
E
E
E
E
BX
X
E
E
A
BX
Kinetika reaksiKinetika reaksi
Reaksi tanpa enzim:Reaksi tanpa enzim:– LambatLambat– Membutuhkan suhu yang tinggi Membutuhkan suhu yang tinggi – Tekanan yang tinggiTekanan yang tinggi
Reaksi enzimatisReaksi enzimatis– Enzim memberikan suatu lingkungan yg Enzim memberikan suatu lingkungan yg
spesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga spesifik di dalam sisi aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih reaksi secara energetik dapat lebih mudah terjadimudah terjadi
Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubah keseimbangan reaksi atau ΔGº (selisih energi bebas standar) Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi produk (fase akhir)
Energi bebas:energi kinetik yg masih dpt digunakan u melakukan kerja (G)
Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produk mencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal
• Kecepatan reaksi tergantung energi aktivasi ΔGº≠• energi aktivasi suatu reaksi : jumlah energi dalam kalori yang energi aktivasi suatu reaksi : jumlah energi dalam kalori yang diperlukan untuk membawa semua senyawa pada suhu tertentu diperlukan untuk membawa semua senyawa pada suhu tertentu menuju keadaan transisi menuju keadaan transisi •Keadaan transisi : kondisi saat semua zat yg akan bereaksi saling Keadaan transisi : kondisi saat semua zat yg akan bereaksi saling
bertumbukanbertumbukan,,
Enzim berikatan dg substrat kompekls ES . Pada reaksi non enzim pembentukan ES membutuhkan energi aktivasi yg lebih besar dr pd reaksi enzimatis.
KINETIKA KATALISIS ENZIMATIKKINETIKA KATALISIS ENZIMATIKLaju reaksi enzimatik sederhana : Kinetika Michaelis MentenLaju reaksi enzimatik sederhana : Kinetika Michaelis Menten
E + S E + S ES ES
ES ES P + E P + E
GGaambmbaarr : : pengaruh kons pengaruh konsentrasientrasi substrat t substrat teehhaaddaap kecepatan awal rxp kecepatan awal rx enzimatik (Menzimatik (Michaelis-ichaelis-MMentenenten))
Vmaks
½ V maks
Konsentrasi substrat, M
Kecepatan awal
KM
A
B
C
SK
S Vmaks Vo
M
Vo = kecepatan awal pada konsentrasi substrat [S]V maks = kecepatan maksimumKM = tetapan Michaelis-Menten enzim bagi substrat tertentu
Persamaan Michaelis-Menten
KKMM atau tetapan Michaelis Menten : atau tetapan Michaelis Menten :
A. A. kons. substrat tertentu pd saat enzim mencapai ½ kecepatan kons. substrat tertentu pd saat enzim mencapai ½ kecepatan maksimumnyamaksimumnya
B.B. KKMM adalah menunjukkan afinitas enzim terhadap substrat adalah menunjukkan afinitas enzim terhadap substrat
KKMM > ENZIM MENGIKAT S DGN LEMAH > ENZIM MENGIKAT S DGN LEMAHKKMM < ENZIM MENGIKAT S DGN KUAT < ENZIM MENGIKAT S DGN KUAT
PENENTUAN KM DGN PERS. MM PENENTUAN KM DGN PERS. MM DUGAAN DUGAAN
PERS. LB (LINEWEAFER-BURK) MERUPAKAN PERSAMAAN KEBALIKAN GANDA KM DGN TELITI
S VmaksS VmaksVo
1 SKM
S Vmaks
S
Vo
1 MK
Vmaks
11
VmaksVo
1
S
KM
SK
S Vmaks Vo
M
Kurva Lineweaver-Burk.
Faktor-faktor yang mempengaruhi Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzimkerja enzim
A.A. Konsentrasi enzimKonsentrasi enzim
Konsentrasi enzim
Akt
ivit
as
enzm
berlebiberlebihh
JenuhJenuh
Hampir Hampir jenuhjenuh
E + PE + PE SE SS + ES + EKonsentrasKonsentrasi substrati substrat
RendaRendahh
B. Konsentrasi substrat
C. pHC. pH
ENZIM MEMILIKI pH OPTIMUM YG KHASENZIM MEMILIKI pH OPTIMUM YG KHAS
1. Protein enzim dpt mengalami denaturasi pd 1. Protein enzim dpt mengalami denaturasi pd pHpH ekstrim tinggi atau rendahekstrim tinggi atau rendah
Protein asli
Perubahan pH
Protein terdenaturasi atau membuka
22. Perubahan status muatan pada enzim dan atau . Perubahan status muatan pada enzim dan atau substratsubstrat
Enzim bermuatan negatif (EnzEnzim bermuatan negatif (Enz--) yang bereaksi dengan substrat ) yang bereaksi dengan substrat bermuatan positip (SHbermuatan positip (SH++))
EnzEnz-- + SH + SH++ EnzSH EnzSH Pada pH yang rendah, Enz mengalami protonasi dan Pada pH yang rendah, Enz mengalami protonasi dan
kehilangan muatan negatifnya:kehilangan muatan negatifnya:
EnzEnz- - + H + H++ EnzH EnzH Pada pH yang tinggi, SHPada pH yang tinggi, SH+ + mengalami ionisasi dan kehilangan mengalami ionisasi dan kehilangan
muatan positifnyamuatan positifnya
SHSH++ S + H S + H++
konsentrasi efektif Enz- dan SH+ kecepatan reaksi konsentrasi efektif Enz- dan SH+ kecepatan reaksi
d. ZAT PENGHAMBAT (inhibitor)d. ZAT PENGHAMBAT (inhibitor)
ZAT PENGHAMBAT IALAH SUATU SENYAWAAN, ION, LOGAM, YG ZAT PENGHAMBAT IALAH SUATU SENYAWAAN, ION, LOGAM, YG MENGHAMBAT AKTIVITAS KERJA ENZIMMENGHAMBAT AKTIVITAS KERJA ENZIM
SENYAWA PENGHAMBAT ENZIMSENYAWA PENGHAMBAT ENZIM
– SPESIFITAS ENZIMSPESIFITAS ENZIM– SIFAT-SIFAT ALAMIAH GGS FUNGSIONAL PD SISI AKTIFSIFAT-SIFAT ALAMIAH GGS FUNGSIONAL PD SISI AKTIF– MEKANISME AKTIVITAS KATALITIKMEKANISME AKTIVITAS KATALITIK
Penghambatan Reaksi EnzimatisPenghambatan Reaksi Enzimatis
Kerja enzim dapat dihambat secara Kerja enzim dapat dihambat secara reversible reversible atau atau irreversibleirreversible
IrreversibleIrreversible pembentukan atau pemecahan pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen dalam enzimikatan kovalen dalam enzim
ReversibleReversible suatu senyawa dapat terikat suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dpt lepas kembalidan kemudian dpt lepas kembali
Reversible inhibitor ini dpt dibagi :Reversible inhibitor ini dpt dibagi :– competitivecompetitive– non-competitivenon-competitive– un-competitiveun-competitive
Ireversibel:Ireversibel:
Diisoprofilfluorofosfat (DFP), yang menghambat Asetilkolin esterase, yang penting dalam transmisi impuls syaraf
Enzim
Enzim
CH2
SH+
IC
C
NH2
HHO
HI
SC
C
NH2
HHO
CH2
Gugus R dari residu sistein esensial
Iodoasetamida
Enzim yang mengalami modifikasi kimiawi (in-aktif)
penghambatan competitivepenghambatan competitive
• inhibitor bersaing dgn inhibitor bersaing dgn substrat untuk terikat substrat untuk terikat pd sisi aktifpd sisi aktif
• Biasanya inhibitor Biasanya inhibitor berupa senyawa yg berupa senyawa yg menyerupai menyerupai substratnya, & substratnya, & mengikat enzim mengikat enzim membentuk komplek EImembentuk komplek EI
• krn terikat scr krn terikat scr reversible reversible penghambatan nya penghambatan nya bias, yaitu ketika bias, yaitu ketika ditambah substrat ditambah substrat maka penghambatan maka penghambatan berkurangberkurang
Reaksi dehidrogenase suksinat dan penghambatan kompetitifnya
Struktur dan kerja obata-obatan sulfa. Bakteri Struktur dan kerja obata-obatan sulfa. Bakteri yang menggunakan obatan-obatan sulfa untuk yang menggunakan obatan-obatan sulfa untuk biosintesis asam folat mati karena kekurangan biosintesis asam folat mati karena kekurangan asam folatasam folat
Kebanyakan dasar kerja dari obat adalah bahwa semua binatang tingkat tinggi dan banyak m.o kekurangan kemampuan untuk melakuka sintesis senyawa2 organik (metabolit) yang penting tertentu. Obat2an tersebut antimetabolit
Penghambatan un-competitive
Terikat pd sisi selain sisi aktif enzim
Berbeda dgn non-competitive inhibitor ini hanya terikat pd ES komplek
Sehingga tidak terikat pd enzim bebas
Vmax berubah, dan Km juga berubah
penghambatan non-competitive
penghambatan berikatan pada sisi enzim selain sisi tempat substrat terikat, mengubah konformasi molekul enzim sehingga mengakibatkan inaktifasi dapat balik pada sisi katalitik
Contoh penghambatan nonkompetitif :Contoh penghambatan nonkompetitif :
Regulasi aktivitas enzim dalam sel
Regulasi pada tingkat informasi genetikRegulasi melalui penempatan khususRegulasi melalui modifikasi kovalenRegulasi melalui pengontrolan alosterik
Regulasi pada tingkat informasi genetik
Terdapat 2 mekanisme pengaturan pada tingkat gen:• Inducibel enzyme• represi enzyme• enzim konstitutif enzim dl glikolisis, siklus kreb.
Inducibel enzyme: jika sel memerlukan enzim dalam keadaan tertentu untuk metabolisme maka sel akan membuat enzim tersebut. Ini artinya enzim tersebut dalam keadaan normal tidak ada, baru dibuat setelah diperlukan oleh sel
Represi enzyme : dalam keadaan tidak memerlukan enzim tersebut, gen untuk enzim tersebut mengalami pembungkaman atau represi, Ini artinya dalam keadaan normal enzim tersebut ada tetapi jika tidak diperlukan maka gen akan menghentikan pembentukan enzim tersebut
Selain itu ada juga enzim konstitutif yang terus menerus disintesis semua sel selama daur hidupnya, ada juga gen untuk enzim yang mengalami pembungkaman permanen atau terus menerus mulai ndari tahap perkembangan sel tertentu.
Regulasi melalui modifikasi kovalen
Seringkali sel mengolah substrat dalam waktu yang singkat, melalui jalur metabolisme yang tidak selalu aktif
Enzim tidak aktif, diaktifkan melalui perubahan kimia yang ringkas, stabil namun cepat
Pengaktifan ini melalui perubahan struktur atau modifikasi, Peristiwa yang sering dinamai modifikasi kovalen
Modifikasi kovalen : searah (jika sdh aktif tidak bisa diinaktifkan), berbalik ( tidak aktif ↔ aktif)
Regulasi melalui modifikasi kovalen
Pengaturan aktivitas fosforilase oleh modifikasi kovalen
Regulasi melalui pengontrolan alosterik