Minggu 5_ENZIM

ENZIM
BIOKIMIA
Minggu ke-5
ENZIM
 Kenapa nasi yang
dikunyah lamakelamaan menjadi
manis?
 Kenapa ada orang
yang diare setelah
minum susu?
 Bagaimana singkong
dapat berubah
menjadi tape?
SEJARAH PENELITIAN ENZIM
Louis Pasteur
(fermentasi alkohol)
Eduard Buchner
(enzim dalam ragi)
Richard Willstatter
James Summer
(enzim=senyawa BM kecil)
(ekstrak urease)
Northrop dan Kunitz
(enzim adalah protein)
Biokimia modern
(ribozim=enzim asam nukleat)
DEFINISI
• Enzim adalah katalis biologis
• Enzim bekerja dengan cara menempel pada
permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan
mempercepat reaksi
FUNGSI ENZIM
 Sebagai katalis biokimia yang terjadi di dalam sel maupun di luar sel
 Dapat mempercepat reaksi 105 – 1017 kali lebih cepat dari pada
tanpa katalis
 Meningkatkan reaksi kimia
 Menurunkan energi aktivasi
FAKTOR-FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI KERJA ENZIM
 Konsentrasi Enzim
 Konsentrasi Substrat
 Suhu
 pH
PENGARUH KONSENTRASI ENZIM
PENGARUH SUHU
PENGARUH pH
KINETIKA ENZIM
Skor
 


0
Student B
Student C
1
2
3
Jumlah bab
4
Aktivitas enzim
Student A
0 1
2
3 4
Konsentrasi substrat
Tingkatkan konsentrasi substrat,
amati aktifitas enzim
Juang RH (2004) BCbasics
KINETIKA MICHAELIS-MENTEN
PLOT LINEWEAVER-BURK
Contoh Perhitungan
Data
Substrat
Produk
Laju reaksi
Transformasi
v (mmol/min)
[S] Absorban
0.25
0.21 →
0.42
0.50
0.36 →
0.72
1.0
0.40 →
0.80
2.0
0.46 →
0.92
no
1
2
3
4
1/S
4
2
1
0.5
1/v
2.08
1.56
1.35
1.16
2.0
v
0.5
0
0
1
2
[S]
1.0
1/v
1.0
-3.8
0
-4
-2
0
2
1/[S]
4
Juang RH (2004) BCbasics
1.0
Transformasi
Plot langsung
Produk diukur dengan spektroskopi
Km BEBERAPA ENZIM
Enzim
Substrat
Km (mM)
Katalase
Heksokinase
(otak)
H2O2
ATP
D-glukosa
D-fruktosa
25
0,4
0,05
1,5
HCO3-
26
Glisiltirosinilglisin
108
N-benzoiltirosinamida
D-laktosa
L-treonin
2,5
4,0
5,0
Karbonat
anhidrase
Kimotripsin
-galaktodase
Treonin
dehidratase
BILANGAN PUTARAN
Jumlah molekul substrat yang terubah per
satuan waktu oleh satu molekul enzim
Enzim
Substrat
kcat (s-1)
Katalase
H2O2
40.000.000
Karbonat anhidrase
HCO3-
400.000
Asetilkolin esterase
Asetil kolin
14.000
Benzil penisilin
2.000
Fumarat
800
ATP
0,4
-laktamase
Fumarase
Protein RecA
(ATPase)
KESPESIFIKAN ENZIM
E
5
E1
A
E2
B
E3
C
D
E4
Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang
artinya setiap enzim hanya dapat bekerja pada satu
macam senyawa kimia atau reaksi kimia. Hal ini
disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim
yang bersifat tetap
STIKASE
Substrat
Transition state
X
Produk
Jika enzim langsung mengikat
substrat maka tidak ada reaksi lanjut
Enzim tidak hanya mengikat substrat,
tapi juga memicu terbentuknya kondisi transisi
SISI AKTIF ADALAH SEBUAH KANTONG
Mengapa energi transition state
lebih rendah pada sisi aktif?
Kantong ajaib enzim
+
CoE (1)
(4)
(3)
(2)
(1) Stabilisasi transisi
(2) Menolak air
(3) Gugus aktif
(4) Bantuan koenzim
Juang RH (2004) BCbasics
TATA NAMA ENZIM KLASIK
 Berdasarkan sumbernya:
– Papain: berasal dari pepaya
 Berdasarkan substratnya:
– Amilase: memiliki substrat amilosa
– Urease: memiliki substrat urea
 Berdasarkan produknya:
– Pepsin: menghasilkan produk pepton
KLASIFIKASI ENZIM
Kelas
Tipe Reaksi
Contoh
Oksidoreduktase
Transfer elektron (H+
atau ion hidrida)
nitrat
reduktase
Transfe-
Memindahkan gugus
senyawa kimia
kinase
Memutuskan ikatan
kimia dengan
penambahan air
protease,
lipase,
amilase
Membentuk atau
menghilangkan ikatan
rangkap dengan
melepaskan atau
mengikat satu gugus
kimia
fumarase
Klasifikasi Enzim
rase
Menurut Commision Hidrolase
of Enzyme of the
International Union
Liase
of Biochemistry
(CEIUB)
Isomerase Mengkatalisis
perubahan isomer
epimerase
Ligase
sintetase
Menggabungkan dua
molekul yang disertai
dengan hidrolisis ATP
CONTOH TATA NAMA ENZIM
 EC 1.1.1.254(S)-carnitine 3-dehydrogenase
 EC 2.3.2.x amino asil transferase
 EC 3.1.x.x ester hidrolase
 EC 4.1.3.4 hidroksimetilglutaril-CoA liase
 EC 5.99.1.2 DNA Topoisomerase (isomerase)
 EC 6.1.x.x membentuk ikatan C-O (ligase)
INHIBITOR KOMPETITIF
INHIBITOR UNKOMPETITIF
INHIBITOR CAMPURAN
/ NON KOMPETITIF
Enzyme Inhibition (Plots)
I
Competitive
I
Non-competitive
Direct Plots
Vmax
vo
vo
I
Double Reciprocal
Km Km’
I
[S], mM
Km = Km’
I
Uncompetitive
Vmax
Vmax
Vmax’
Vmax’
[S], mM
I
Km’ Km
[S], mM
Vmax unchanged
Km increased
Vmax decreased
Km unchanged
Both Vmax & Km decreased
1/vo
1/vo
1/vo
Intersect
at Y axis
1/Km
I
I
I
Two parallel
lines
1/ Vmax
1/[S]
Intersect
at X axis
1/Km
1/ Vmax
1/[S]
1/ Vmax
1/Km
1/[S]
Juang RH (2004) BCbasics
KOFAKTOR
apoenzim + kofaktor  holoenzim
protein tidak aktif
enzim aktif
 Terdiri atas:
1. Ion anorganik
2. Koenzim : senyawa organik kompleks
AKTIVATOR LOGAM
Ion
Enzim
Cu2+
Sitokrom oksidase
Fe2+ /
Fe3+
Sitokrom oksidase, katalase, peroksidase
K+
Piruvat kinase
Mg2+
Heksokinase, glukosa-6-fosfatase, piruvat kinase
Mn2+
Arginase, ribonukleotida reduktase
Mo
Dinitrogenase
Ni2+
Urease
Se
Glutation peroksidase
Zn2+
Karbonat anhidrase, alkohol dehidrogenase,
karboksipeptidase A dan B
KOENZIM
Koenzim
Gugus yang
ditranspor
Prekursor
Biositin
CO2
Biotin
Koenzim A
Asil
Asam pantotenat
(vitamin B5)
5-deoksiadenosilkobalamin
Atom H dan alkil
Vitamin B12
Flavin adenin dinukleotida
Elektron
Riboflavin (vitamin B2)
Lipoat
Elektron dan asil
-
Nikotinamida adenin
dinukleotida
Ion hidrida (:H-)
Asam nikotinat
(niasin/vitamin B3)
Amino
Piridoksin (vitamin B6)
Satu karbon
Folat (vitamin Bcf)
Aldehida
Tiamin (vitamin B1)
Piridoksal fosfat
Tetrahidrofolat
Tiamin pirofosfat
GUGUS PROSTETIK
 Senyawa lain yang terikat kuat pada
enzim
 Contoh:
– Porfirin pada peroksidase
– FAD pada suksinat dehidrogenase
ENZIM ALOSTERIK
 Enzim yang gugus katalitik dan gugus
regulatornya berbeda
REGULASI AKTIFITAS ENZIM
Inhibitor
Proteolisis
or
o
I
x
I
I
S
proteolysis
x
I
o
S
inhibitor
Feedback regulation
R
o
Fosforilasi
P
x
x
o
S
R
S
regulator
effector
(+)
P
phosphorylation
Sinyal
x
(-)
A atau
Subunit
regulator
o
S
+
A
cAMP or
calmodulin
REGULASI
1.
Inhibitor
 Fosfodiesterase a (bisa ular)
2.
Proteolisis
 Kimotripsin (pencernaan)
3.
Feedback regulation
 Triptofan sintase (bakteri)
4.
Fosforilasi
 Glikogen sintase (hewan)
5.
Sinyal
 Heksokinase (sinyal insulin pada hewan)
ENZIM PADA ANALISIS
 Glukosa dehidrogenase/glukosa
oksidase: glukosa darah
 Kolesterol oksidase: kolesterol, HDL,
LDL darah
 Peroksidase: penghasil warna pada
berbagai reaksi enzim
 Sorbitol/xilitol dehidrogenase:
sorbitol/xilitol
TERIMA KASIH