kuliah-enzim

1

2

Sifat-sifat fisika & kimia protein sama dengan enzim,

3

PENGERTIAN

• KOFAKTOR• KOENZIM• ZYMOGEN• ISOZYM

4

5

KOFAKTOR ENZIM :

SEDERHANA PROTEIN SAJA YG. LEBIH KOMPLEKS PROTEIN + KOFAKTOR

KOFAKTOR : LOGAM SENYAWA ORGANIK NON PROTEIN YG. SPESIFIK (KOENZIM)

IKATAN ENZIM – KOFAKTOR : ADA YG. KUAT (KOVALEN) ADA YG. LEMAH

ENZIM YG. PERLU KOFAKTOR HARUS MENGIKAT KOFAKTORNYA TERLEBIH DAHULU SEBELUM MELAKUKAN PROSES KATALISIS.

6

KOFAKTOR LOGAM Berdsarkan ikatannya:

IKATAN KUAT / KOVALEN : METALLO-ENZIM IKATAN YG. LEMAH

Fungsi: IKUT LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS

- GUGUS KATALITIK STABILISATOR TEMPAT KATALISIS IKATAN DGN. ‘S’ DAN ‘E’ (MENDEKATKAN ‘S’ DAN ‘E’)

E – S – L L – E – S E – L – S

Contoh: Mg++ HEKSOKINASE Fe++ / Fe+++ SISTEM SITOKROM

KOENZIM

7

KOFAKTOR BERUPASENYAWA ORGANIKNON PROTEIN YG. SPESIFIK

BGN PROTEIN KATALITIK AKTIF

KOENZIM + APOENZIM HOLOENZIM

APOENZIM : - BAGIAN PROTEIN DR. ENZIM- JK. SENDIRIAN TIDAK AKTIF

IKATAN : KUAT / KOVALEN : GUGUS PROSTETIK

H2O2 + H2O2 2H2O + O2 KATALASE : GUGUS PROSTETIKNYA SUATU HEME SELAMA E BEKERJA, HEME MENGALAMI OKSIDASI DAN REDUKSI

LEMAH : KO-SUBSTRAT (di slide berikutnya)

Katalase

mengandung Fe

8

LEMAH : KO-SUBSTRATPIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+

Laktat DehidrogenaseS Ko-substrat

- MENGHUBUNGKAN 2 MACAM REAKSI DGN. 2 MACAM ENZIMPd GLIKOLISIS :

S + NAD+ P + NADH + H+Gliseraldehid 3-P 1,3-Bisfosfogliserat

+ PiKE R.R. (O2)

Bila O2 / anaerob :

PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+

LDH

FUNGSI KOENZIM PERANTARA PEMBAWA GUGUS, ATOM TERTENTU ATAU ELEKTRON

CONTOH:– NAD+

– NADP+

– FMN– FAD– KoQ– ELEKTRON : HEME– GUGUS LAIN : ATP FOSFAT

PIRIDOKSAL FOSFAT –NH2 VITAMIN B TERMASUK KOENZIM

– TPP THIAMIN– NAD NIASIN– NADP NIASIN– FAD RIBOFLAVIN– KoA ASAM PANTOTENAT

9

ATOM H

R.R S NAD+ FAD

KoQ

Sistem sitokrom

½ O2

PROENZIM=ZYMOGEN• ENZIM YG. DISEKRESI DALAM BENTUK YG. BELUM AKTIF• TUJUAN :

– MELINDUNGI ORGAN TUBUH– MENYEDIAKAN BAHAN SETENGAH JADI

• CONTOH : PEPSINOGEN• UNTUK MENGAKTIFKAN DIGUNAKAN ENZIM PROTEOLITIK

ATAU H+

10

PEPSINOGEN PEPSINH+ / PEPSIN

PEPSINOGEN

PEPSIN

H+ / Enzim proteolitik

ISOZIM

• MENGKATALISIS REAKSI YG. SAMA• CONTOH : LAKTAT DEHIDROGENASE (LDH)

11

M & H : SUSUNAN ASAM AMINO BERBEDA DISTRIBUSI ISOZIM DLM. JARINGAN BERVARIASI

DAPAT MEMBANTU DIAGNOSIS PENYAKIT SIFAT FISIK, KIMIA, IMUNOLOGIS SEDIKIT BEDA

• T.D. 4 RANTAI POLIPEPTIDA• 2 JENIS RANTAI :

HM

ISOZIM LDH ADA 5 :I1=H4 I2=H3M I3=H2M2 I4=HM3 I5=M4

12

5 4 3 2 1

A

B

C

Jant

N

Hati

+ –

A

B

C5 4 3 2 1

Katoda(-)

Anoda(+)

I5: M4 I1=H4 A – Infark miokardB – NC – penyakit hatiElektroforesis

Selulosa asetatpH 8,6

LDH

EC Kelas Enzim Jenis Reaksi1 Oksidoreduktase Reaksi redoks

2 Transferase Pemindahan gugus fungsional

3 Hidrolase Pemisahan ikatan C-O, C-N, atau C-S dengan penambahan H2O

4 Liase Penambahan gugus ke ikatan rangkap/pembentukan ikatan rangkap

5 Isomerase Pemindahan gugus dlm satu molekul untuk menghasilkan bentuk isomer

6 Ligase Pembentukan ikatan C-O, C-N, atau C-S disertai penguraian ikatan energi tinggi. 13

14

Mis : EC.2.7.1.1

-D-GLUKOSA -D-GLUKOSA 6-P Glukokinase/Heksokinase

TransferaseTransfer fosfat

Akseptor gugus alkohol

Enzim yg dimaksudHeksokinase

NOMOR KODE SISTEMATIK

15

16

Ea

Ea'

Ea''

Perjalananreaksi

E. l

evel

G

E. bebas

=

kead. transisi

tanpa katalisator

dgn katalisator inorg

dgn enzim

G = PerubahanE. bebas

kead. awal

kead. akhir

Cara kerja enzim

17

18

Allosteric Site

Active SiteKofaktor

Substrat Tempat pengikatan substrat

19

CELAH AKTIF (ACTIVE SITE)

Celah aktif terbentuk oleh adanya struktur tersier Pada celah aktif didapatkan gugus-gugus reaktif dari asam amino

yang akan melakukan reaksi katalitik.Asam2 amino tsb. mungkin berjauhan dlm struktur primernya, ttpi berdekatan dlm. struktur tersiernya.

Gugus2 reaktif di celah aktif : Gugus2 pengikat s Gugus2 katalitik

• CELAH KATALITIK • CELAH PENGIKAT ‘S’

20

Derajat keasaman (pH)

21

Pada pH di bawah optimum, kecepatan reaksi meningkat seiring dengan peningkatan pH.

Pada pH di atas pH optimum, akan terjadi deprotonasi –NH3

+ terminal amino mengubah konformasi di tempat aktif dan aktivitas menurun.

pH optimum

pH

22

suhu optimum

suhu

Pada suhu di bawah optimum, kecepatan reaksi meningkat seiring dengan peningkatan suhu.

Pada suhu di atas suhu optimum terjadi denaturasi, sehingga aktivitasnya menurun.

23

KONSENTRASI SUBSTRAT Kecepatan reaksi enzimatik meningkat

seiring dengan bertambahnya konsentrasi substrat, sampai titik jenuh. Hal ini menyebabkan kecepatan reaksi enzimatik menjadi tetap.

24

[S]Km

V max

25

KONSENTRASI ENZIM Kecepatan reaksi enzimatik

meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi enzim.

[E]

V

26

• Inhibitor kompetitif terjadi karena adanya kesamaan antara struktur substrat (S) dengan struktur inhibitor (I), sehingga enzim tidak mampu mengenali.

27

28

ENZIM

Substrat

Inhibitor

-1/Km

1/Vmax

1/S

1/V

Tanpa inhibitor

Ada inhibitor

29

Contoh: Penggunaan antibiotik jenis sulfa

yang digunakan untuk luka. Mekanisme kerja obat jenis ini

menggunakan model inhibitor yang kompetitif.

30

Mekanisme:

ENZIM

INHIBITOR

Makanan Bakteri

Asam Folat

• Inhibitor nonkompetitif terjadi karena enzim memiliki tapak aktif lebih dari satu yang analog dengan substrat & inhibitor, sehingga enzim dapat mengikat substrat dan inhibitor secara bersamaan.

31

32

-1/Km

1/Vmax

1/S

1/V

Tanpa inhibitor

Ada inhibitor

SubstratInhibitor

ENZIM

INHIBITOR NONKOMPETITIF

33

34

Contoh: Inhibitor Pb (timbal) terhadap enzim

ferokelatase. Ferokelatase adalah enzim yang mengkatalisis

pemindahan Fe pada sistem kelat senyawa porfirin, pada metabolisme hem.

Enzim ini memiliki gugus prostetik –SH (sulfihidril) yang mampu mengikat Pb. Akibatnya, selain Fe, ferokelatase juga dapat mengikat Pb, sehingga metabolisme pembentukan hem dapat terganggu.

35

Mekanisme:

FEROKELATASE

Fe

Pb (inhibitor)

Cincin Porfirin

Hem

36

37

Dengan mengendalikan konsentrasi glutation di dlm sel, aktivitas enzim juga dapat dipengaruhi

38

Pengendalian enzim dapat dilakukan dengan penghambatan produk.

HeksokinaseHeksokinase Misal: D-glukosa D-glukosa-6-fosfat Heksokinase dapat dihambat oleh D-gluk-6-fosfat

39

Pengendalian enzim dapat melalui penghambatan umpan balik.

Penghambatan umpan balik bekerja dgn cara penghambatan langkah reaksi dalam jalur metabolisme oleh produk metabolisme.

Contoh: penghambatan piruvat kinase oleh alanin.

40

Mekanisme penghambatan umpan balik:

41

Modifikasi kovalen adalah pengubahan struktur molekul enzim secara kovalen melalui fosforilasi menjadi defosforilasi atau sebaliknya.

Kelebihan cara ini: dapat memodulasi luas ataupun aliran energi dengan cara mengubah kadar enzim dalam bentuk aktifnya.

Fosforilasi sering terjadi pada gugus –OH pada residu serin, treonin atau tirosin.

42

ANALOG KOENZIM SEBAGAI OBAT

• Penggunaan isoniazid sebagai obat antituberculosis, didasarkan atas konsep analog koenzim.

• Dasar: biosintesis dari koenzim nukleotida piridin memerlukan nikotinamida, sedangkan strukturnya mirip dengan isoniazid.

43

44

STRUKTUR ISONIAZID DAN NIKOTINAMID

N

C-NH-NH2

O

N

C-NH2

O

Dengan demikian, isoniazid dapat mengganggu sintesis koenzim nikotinamid, sehingga dapat menahan pertumbuhan bakteri tuberculosis.

45

ASPIRIN: INHIBITOR SIKLOOKSIGENASE Aspirin dikenal sebagai obat antiradang dengan

mekanisme menghambat jalur siklooksigenase. Penghambatan ini melalui reaksi asetilasi pada

gugus serin 529 yang terdapat pada tapak aktif enzim PGG/H sintase, sehingga enzim ini menjadi tidak aktif.

Hal ini berakibat pada tidak terjadinya perubahan asam arakidonat menjadi prostaglandin H2.

46

47

Mekanisme:

48

Enzim untuk penegakan diagnosis Berdasarkan fungsinya, enzim dibedakan atas

enzim fungsional dan nonfungsional. Enzim fungsional: enzim yang terdapat di

dalam sel dan mengkatalisis substrat yang sesuai.

Enzim nonfungsional: enzim yang terdapat di dalam sel tetapi tidak terdapat substrat yang dikatalisisnya.

49

Enzim untuk penegakan diagnosis Berdasarkan sifat ini, beberapa enzim digunakan untuk

penegakan diagnosis. Contoh:

Enzim Penyakit yang berhubungan

Glutamat aminotransferase Penyakit jantung, hepar

Aspartat aminotransferase Penyakit jantung, hepar

Alanin aminotransferase Penyakit jantung, heparFosfatase asam Karsinoma prostatKreatin kinase Jantung, otot,otak

50

KELAINAN GENETIK : DEFISIENSI G6PD

PD. ORANG NORMAL ENZIM G6PD >> TDP. PD : KELENJAR ADRENALIS, JARINGAN LEMAK, ERITROSIT & KELENJAR MAMMAE (LAKTASI) DLM. SERUM SEDIKIT SEKALI

DEFISIENSI G6PD : ERITROSIT MUDAH HEMOLISIS BILA TERPAPAR BAHAN OKSIDAN (Mis : PRIMAQUIN)

PEMERIKSAAN KADAR G6PD : DLM. ERITROSIT DEFISIENSI G6PD KADAR G6PD DLM. DARAH .• G6PD NADPH (HMP SHUNT) GSH

MENGHILANGKAN H2O2

51