oleh: mohammad hanafi dan trimartini fk unair · pdf file– ikatan hidrogen –...
Post on 03-Mar-2018
227 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
ENZIM DAN BIOENERGITIKA
Oleh:Mohammad Hanafi
DanTrimartiniFK UNAIR
2
PENDAHULUAN
• METABOLISME :– KATABOLISME
MOLEKUL YG LEBIH BESAR MOLEKUL YG LEBIH KECILGLUKOSA CO2 + H2O + ENERGI
– ANABOLISME = SINTESISMOLEKUL YG LEBIH KECIL MOLEKUL YG LEBIH BESARGLUKOSA GLIKOGEN
MAKANAN DICERNAdalam saluran pencernaan
DIMETABOLISMEdalam sel
ENZIM
SEL JARINGAN ORGANISME
tersusun dari molekul2
REAKSI KIMIA
3
inti
Organisme sel molekul
enzim
Sel eukariot
sitosol
Golgi app.
peroxisom
lisosom
mitochondrion
cytoskeletonribosom
Endoplasmik retikulum
4
• I. BIOKIMIASUSUNAN KIMIAWIPROSES2 KIMIA
• ENZIM :PROTEIN BIOKATALISATOR
• ALUR METABOLIK
• A= substrat awal• P= produk akhir• B,C,D,E,F,G= senyawa2 antara (intermediates)• E1 searah
DALAM ORGANISME
virus, bakteri, tumbuhan, hewan, manusia
E. regulator
( ) ( )PGFEDCBA 7654321 EEEEEEE ⎯→⎯⎯→←⎯→←⎯→←⎯→←⎯→←⎯→⎯
5
• LETAK ENZIM DALAM SEL– BERKAITAN DGN FUNGSI ORGANEL Ybs.– E. MITOKONDRIAL REAKSI PENGADAAN
ENERGIReaksi oksidasi EnergiRantai respirasi dalam mitokondria
– E. RIBOSOMAL SINTESIS PROTEIN• KATALISATOR mempercepat reaksi
– IKUT SERTA DALAM REAKSI KIMIA & MEMPERCEPAT REAKSI KIMIA, TETAPI PD. AKHIR REAKSI AKAN DIDAPAT KEMBALI SEPERTI SEMULA
– DIBUTUHKAN DLM. JUMLAH KECIL
E + S
CELAH AKTIF
KOMPLEKS [ES] E
+P
6
• KATALISATOR INORGANIK
1. H+, OH-, Pt2. E. aktivasi ↓3. -4. -
ENZIM1. PROTEIN
biokatalisator2. E aktivasi ↓↓3. BEREAKSI
SPESIFIK4. TIDAK TAHAN
PANAS
7
Ea
Ea'
Ea''
Perjalananreaksi
E. l
evel
G
E. bebas
=kead. transisi
tanpa katalisator
dgn katalisator inorg
dgn enzim
ΔG = PerubahanE. bebas
kead. awal
kead. akhir
8
keadaan awal pd suhu tertentuReaksi kimia : A PLab kimia : dipanasi
di + katalisatorSistem biologis : - suhu konstan
- + EnzimA+B C+DΔG = 0 → seimbangΔG < 0 → Rx ke kanan bersifat eksergonikΔG > 0 → Rx ke kanan bersifat endergonik
9
• Ea = ENERGI AKTIVASIJUMLAH ENERGI YG DIPERLUKAN
UNTUK MEMBAWA SEMUA MOLEKUL DLM. 1 MOLE SUATU BAHAN PD. SUATU SUHU TERTENTU DR. KEADAAN AWAL MENUJU KEADAAN TRANSISIMENGATASI HAMBATAN ENERGI
• ΔG : PERUBAHAN ENERGI BEBASTIDAK DIPENGARUHI KATALISATOR
10
ENZIM BEREAKSI SPESIFIK artinya :SUATU ENZIM HANYA DAPAT
BEREAKSI DGN. SUATU SUBSTRAT TERTENTU atau PD. SEJUMLAH KECIL SENYAWA SEJENIS
CONTOH :LAKTOSA GLUKOSA +
GALAKTOSALaktase
Heksokinase : - GLUKOSA- HEKSOSA LAIN: FRUKTOSA
DAYA IKAT (AFINITASNYA) BEDAKm beda
11
• KEKHUSUSAN ENZIM– K. ABSOLUT– K. RELATIF– K. OPTIK MALTASE α– K. GUGUS ALKOHOL DEHIDROGENASE
• DIPENGARUHI OLEH:– IKATAN E-S– SIFAT GUGUS KATALITIK– KOFAKTOR
•
• E / K TIDAK BERHUBUNGAN SECARA STOIKIOMETRIK DENGAN REAKTAN / PRODUK
E
active siteS
3C 3B3A2C 2B2AC BA
3x
2x
x
⎯→⎯+⎯→⎯+⎯→⎯+
12
KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM• NAMA ENZIM
– DULU SEDERHANAMis: EMULSIN, PTYALIN
– ‘S’ + ASEMis: UREASE, LIPASEJENIS REAKSI + ASEMis: TRANSFERASE, DEHIDROGENASE‘S’ + JENIS REAKSI + ASEMis: MALAT DEHIDROGENASE
‘S’ Jenis reaksi– TATANAMA ENZIM IUBMB:
1. REAKSI & ENZIMNYA DIBAGI DALAM 6 KELAS UTAMA2. NAMA ENZIM T.D. 2 BAGIAN:
Bgn. 1 NAMA SUBSTRATBgn. 2 JENIS REAKSI + ASE
13
KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM(lanjutan)
Mis:1.1.1.1 Alkohol : NAD Oksidoreduktase
= alkohol dehidrogenase3. INFORMASI TAMBAHAN DALAM ( )
Mis:1.1.1.37 L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASE
(decarboxylating)L-MALAT + NAD+ PIRUVAT + CO2 + NADH + H+
1.1.1.37 L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASEL-MALAT + NAD+ OKSALOASETAT + NADH + H+
14
NOMOR KODE SISTEMATIKMis : EC.2.7.1.1
α-D-GLUKOSA α-D-GLUKOSA 6-PGlukokinase/Heksokinase
Transferase
Transfer fosfat
Akseptor gugus alkohol
Enzim yg dimaksudHeksokinase
15
KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMB,ADA 6 KELAS (GOLONGAN) UTAMA:
1. OKSIDOREDUKTASE :MENGKATALISIS REAKSI OKSIDASI – REDUKSI.
P.U. : ENZIM2 PD. PROSES OKSIDASI BIOLOGISLaktat dehidrogenase
PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+
2. TRANSFERASE :MENGKATALISIS TRANSFER/PEMINDAHAN GUGUS FUNGSIONAL (BUKAN HIDROGEN) ANTARA SEPASANG SUBSTRAT
S–G + S’ S’–G + S
α-D-GLUKOSA+ATP α-DGLUKOSA-6-P +ADPHeksokinase/Glukokinase
16
3. HIDROLASE :MENGKATALISIS PEMBELAHAN HIDROLITIKContoh : Enzim - Amilase
- Lipase- Karboksi peptidase A
β-D-GALAKTOSIDA + H2O suatu alkohol + D-galaktosa
17
4. LIASE (LYASE) :MENGKATALISIS REAKSI PEMBENTUKAN ATAU PEMECAHAN IKATAN RANGKAP DUA, ATAU PEMBELAHAN LAIN YG. MENYANGKUT PENYUSUNAN KEMBALI ELEKTRON
Contoh :∼ ALDOLASE : KETOSA-I-P ALDOSA + DIHIDROKSI
ASETON-P∼ FUMARASE :
HO – CH – COOH H – C – COOH| = || + H2OCH2 – COOH HOOC – C – H
MALAT FUMARAT∼ PIRUVAT DEKARBOKSILASE :
O O|| ||
– OOC – C – CH3 + H+ CO2 + H – C – CH3
PIRUVAT ASETALDEHID
18
5. ISOMERASE :MENGKATALISIS PENYUSUNAN KEMBALI INTRAMOLEKULER
All Trans – retinin 11 – cis – retinin
6. LIGASE :MENGGABUNGKAN 2 MOLEKUL, DISERTAI PEMUTUSAN IKATAN PIROFOSFAT PD. ATP ATAU SENYAWA SEJENIS
Mis :~ PIRUVAT KARBOKSILASE :
O O|| ||
– OOC – C – CH3 + CO2– OOC – C – CH2 – COO –
ATP ADP+PiPIRUVAT
OKSALOASETAT
19
LIGAND
MOLEKUL KECIL YG BISA TERIKAT PADA MOLEKUL BESAR
S=SUBSTRATI=INHIBITORA=AKTIVATORE=ENZIM
SI LIGANDA
EA
E
I
E
S
20
STRUKTUR PROTEINH O H O H O H| || | || | || |
+H3N – C – C – N – C – C – N – C – C – – – N – C – C| | | | | | |R1 H R2 H R3 H R
IKATAN PEPTIDA
||
O
|O–
ujungkarboksil bebasujung
amino bebas
H|
R – C – COOH|
NH2
asam amino
»
• ASAM AMINO DALAM LARUTAN SELALU BERMUATAN• ∴ PROTEIN JUGA SELALU BERMUATAN
»aa1 aa2
aa3 aa4 aa5 aa6
COO–+H3N
RANTAI PEPTIDA 20 jenis a.a. dasar
21
STRUKTUR PRIMER PROTEIN :• URUTAN ASAM AMINO PD. RANTAI PEPTIDA DR. UJUNG
AMINO BEBAS SAMPAI UJUNG KARBOKSIL BEBAS(awal) (akhir)
URUTAN a.aJUMLAH a.a
letak ujung NH3+
letak ujung –COOH–
letak suatu a.a
PD. TIAP JENIS RANTAI PROTEIN TIDAK SAMA (BERBEDA)
H|
R – C – COOH|
NH3+
H|
R – C – COO–
|NH3
++H+
H|
R – C – COO–
|NH2
+OH–
pH < iep iepΣmuatan=0
pH>ieppKa COOH < NH3
+
22
STRUKTUR SEKUNDER :
H H O| | ||
– N – C – C –|
CH2|S|S|
CH2|
– N – C – C –| | ||H H O
ikatandisulfida
R|
C – C – N –|| | |O H H: :: :: :: :H H O| | ||
– N – C – C|R
ikatan Hidrogen
* Lain2 : * LIPIT β = β - PLEATED* KUMPARAN ACAK = RANDOM COIL
Cys– SH
Cys– SH
* α Helix
23
STRUKTUR TERSIER :
E
celahaktif
Dari satu untai rantai polipeptida monomer
- Contoh : MIOGLOBIN (MYOGLOBINE) MONOMER- Struktur Tersier :
- IKATAN HIDROGEN- GAYA2 VAN DER WAALS IKATAN2 YG. LEMAH
24
STRUKTUR KUARTERNER :
• MONOMERPROTOMER
• DIMER
• TETRAMER
• OLIGOMERPOLIMER
subunit
subunit
TERMASUK STRUKTURKUARTERNER
T.D. SATU UNTAI RANTAI POLIPEPTIDA
HANYA SAMPAI STRUKTUR TERSIER
25
STRUKTUR KUARTERNER :• SATU MOLEKUL T.D. > 1 RANTAI PEPTIDA• T.D. 2 SUBUNIT ATAU LEBIH
1 SUBUNIT ~ 1 RANTAI PEPTIDA• DIIKAT OLEH :
– IKATAN HIDROGEN– IKATAN ELEKTROSTATIK
• KEGUNAAN :– SUPAYA MOLEKULNYA LEBIH STABIL– UNTUK MENDAPAT FUNGSI TERTENTU
ENZIM
IKATAN2 YGLEMAH
CELAH AKTIF(ACTIVE SITE)
26
27
RANTAI POLIPEPTIDA
ADA YG SAMA SEMUA, ADA YG. BEDA
Hb : α2β2
LDH: M4
H4
M3HM2H2
MH3
ISOZIMMENGKATALISIS REAKSIYG SAMA
gen rantai α ≠ βsusunan a.a rantai α ≠ β
28
~
~ PH↑↑/PH↓↓, t°↑ DENATURASI
: DIMER
: TETRAMER
OLIGOMER
POLIMER~ T.D. BANYAK SUBUNIT(BANYAK RANTAI POLIPEPTIDA)4 RANTAI POLIPEPTIDA
4 SUBUNIT
STRUKTUR PROTEIN RUSAK, TP. TIDAK SAMPAI MERUSAK STRUKTUR PRIMER
~ IKATAN PEPTIDAIKATAN DISULFIDA
~ PROTEIN :- ENZIM → FUNGSIONAL- KOLAGEN → STRUKTURAL
IKATAN YG. KUAT, TIDAK RUSAK
ikt peptida
29
CARA KERJA ENZIM
SE +
celah aktif = celah katalitik= celah pengikat substrat
KompleksE - S
+P
E
~
E : ENZIMS : SUBSTRATP : PRODUK
~ UKURAN MOLEKUL E : BESARUKURAN MOLEKUL S : KECIL
~ DALAM SISTEM BIOLOGIS :KADAR E << KADAR SUBSTRAT
~ IKATAN E–S IKATAN YG, LEMAH
30
KEKHUSUSAN ENZIM
• BILA ADA KESESUAIAN ANTARA CELAH AKTIF DGN. SUBSTRAT PD. STRUKTUR 3 DIMENSINYA MAUPUN GUGUS REAKTIF YG. DIMILIKI KEDUANYA.
31
~ GUGUS REAKTIF ASAM AMINO GUGUS YG. PUNYA POTENSI UNTUK BEREAKSI, TDP. PD. RANTAI ‘R’.
~
• GUGUS REAKTIF YG. BERPERAN LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS ADALAH GUGUS REAKTIF PD. CELAH AKTIF
• – LOGAM BERAT MENGIKAT GUGUS –SH E MENJADI INAKTIFHg++
S
E
HR – C – COO–
|NH3
+
SH|
CH2|
H3+N – C – COO–
|H
R
Cysteine (Cys) CSISTEIN
OH|
CH2|
H3+N – C – COO–
|H
R
Serin (Ser) S
32
CELAH AKTIF (ACTIVE SITE)
• CELAH AKTIF TERBENTUK O. K. ADANYA STRUKTUR TERSIER• PD. CELAH AKTIF DIDAPATKAN GUGUS2 REAKTIF DARI ASAM2 AMINO
YG. AKAN MELAKUKAN REAKSI KATALITIK.ASAM2 AMINO TSB. MUNGKIN BERJAUHAN DLM. STRUKTUR PRIMERNYA, TTP. BERDEKATAN DLM. STRUKTUR TERSIERNYA.
• GUGUS2 REAKTIF DI CELAH AKTIF :– GUGUS2 PENGIKAT S– GUGUS2 KATALITIK
• CELAH KATALITIK• CELAH PENGIKAT ‘S’
33
MEKANISME KATALISIS ENZIM
→ ACTIVE SITE (BENTUK CELAH)= CATALYTIC SITE= SUBSTRATE BINDING SITE
↓GUGUS2 PENGIKAT ‘S’GUGUS2 KATALITIK
↓GUGUS REAKTIF ASAM2 AMINO DI DAERAH TSB.
SMOLEKUL
KECIL
+
MOLEKULBESAR Kompleks ES
E +P
34
TEORI KUNCI & ANAK KUNCI FISHER
TEORI KESESUAIAN IMBAS (KOSHLAND INDUCE FIT THEORY)
PENGIKATAN SPERUBAHAN KONFIRMASI(SUSUNAN ATOM DLM RUANG)
• BENTUK BERPASANGAN TERJADI SETELAH E MENGIKAT S
KESESUAIAN BENTUK FIT = PAS
35
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.
• Ex. : GLUKOSA + ATP GLUKOSA–6P + ADPMg++
Heksokinase
36
KOFAKTOR LOGAM• ~ IKATAN KUAT / KOVALEN : METALLO-ENZIM
~ IKATAN YG. LEMAH• FUNGSI :
1. IKUT LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS~ GUGUS KATALITIK
1. STABILISATOR TEMPAT KATALISIS2. IKATAN DGN. ‘S’ DAN ‘E’ (MENDEKATKAN ‘S’ DAN
‘E’)• E – S – L• L – E – S• E – L – S
– Zn++ KARBOKSIPEPTIDASE– Mg++ HEKSOKINASE– Fe++ / Fe+++ SISTEM SITOKROM
EL|S
||
37
KOENZIM
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 HEMESELAMA E BEKERJA, HEME MENGALAMI OKSIDASI DAN REDUKSI
LEMAH : KO-SUBSTRAT (di slide berikutnya)
Katalase
mengandung Fe
38
LEMAH : KO-SUBSTRATPIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+
Laktat Dehidrogenase
S Ko-substrat
- MENGHUBUNGKAN 2 MACAM REAKSI DGN. 2 MACAM ENZIM
Pd GLIKOLISIS :
S + NAD+ P + NADH + H+
Gliseraldehid 3-P 1,3-Bisfosfogliserat
+ Pi
KE R.R. (O2)
Bila O2 / anaerob :
PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+
LDH
39
FUNGSI KOENZIM
PERANTARA PEMBAWA GUGUS, ATOM TERTENTU ATAU ELEKTRONCONTOH:– NAD+
– NADP+
– FMN– FAD– KoQ– ELEKTRON : HEME– GUGUS LAIN : ATP → FOSFAT
PIRIDOKSAL FOSFAT → –NH2VITAMIN B TERMASUK KOENZIM– TPP THIAMIN– NAD NIASIN– NADP NIASIN– FAD RIBOFLAVIN– KoA ASAM PANTOTENAT
ATOM H
R.RS → NAD+ → FAD
↓KoQ↓
Sistem sitokrom↓
½ O2
40
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+
PEPSINOGEN PEPSINH+ / PEPSIN
PEPSINOGEN
PEPSIN
H+ / Enzim proteolitik
41
ISOZIM
• MENGKATALISIS REAKSI YG. SAMA• CONTOH : LAKTAT DEHIDROGENASE (LDH)
• T.D. 4 RANTAI POLIPEPTIDA• 2 JENIS RANTAI :
M & H : SUSUNAN ASAM AMINO BERBEDADISTRIBUSI ISOZIM DLM. JARINGAN BERVARIASI→ DAPAT MEMBANTU DIAGNOSIS PENYAKIT
SIFAT FISIK, KIMIA, IMUNOLOGIS → SEDIKIT BEDA
HM
ISOZIM LDH ADA 5 :
I1=H4 I2=H3M I3=H2M2 I4=HM3 I5=M4
42
5 4 3 2 1
A
B
C
Jant
N
Hati
+ –
A
B
C5 4 3 2 1
Katoda(-)
Anoda(+)
I5: M4 I1=H4A – Infark miokardB – NC – penyakit hatiElektroforesis
Selulosa asetatpH 8,6
LDH
43
PENGUKURAN KADAR ENZIM DLM. PLASMA
ENZIM PLASMA FUNGSIONAL(YG. BERFUNGSI DLM.
• M
•
→
PLASMA)
IS. :ENZ.2 PROSES PEMBEKUAN DARAHLIPOPROTEIN LIPASE
KADAR ↓ :GANGGUAN PROSES SINTESIS DI HATI↓/ (-) : KELAINAN GENETIK
DEFISIENSI F VIII : HEMOFILIA
ENZIM PLASMA NON FUNGSIONAL
(YG. BERFUNGSI DI JARINGAN LAIN, TIDAK DLM. PLASMA)
• N : PERGANTIAN SEL (SEL MATI DIGANTI SEL BARU)
• DIFFUSI PASIF
• ↑ : SEL MATI ↑– RADANG– Ca– TRAUMA– PENYAKIT GENETIK
(CONTOH: DMD)
→ UNTUK MEMBANTU DIAGNOSIS
44
GEN : SUATU SEGMEN DNA YG. BERISI INFORMASI/KODE GENETIK
DARI SUSUNAN ASAM AMINO, SUATU RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN
DAPAT DIPAKAI SEPAKAI ACUANUNTUK TRANSKRIPSI
(→mRNA) yang selanjutnya ditranslasi(sintesis) → POLPEPTIDA/PROTEIN
45
Pankreas : amilase, lipase
Tulang : fosfatase alkali
Prostat : fosfatase asam
Hepar : SGOT SGPT LDH
Otot : SGOT CPK (Creatine phospho kinase)LDH
Paru : LDH
46
PEMERIKSAAN ENZIM PD. PENYAKIT GENETIK :
PEMERIKSAAN [E] DALAM SERUM
CREATIN KINASE ↑↑
SEL OTOT RUSAK
GEN DISTROFIN CACAT
DMD = DUCHENNE MUSCULAR DISTROPHYBMD = BECKER M. DISTROPHY
DEFISIENSI FENILALANIN HIDROKSILASE
FENIL KETON URIA
DISTROFIN CACAT
x°y
47
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
48
CACAT ENZIMATIK GENETIK
• A B C D E P
KELAINAN GENETIK ?∼ PREMARITAL COUNSELLING∼ PRENATAL COUNSELLING∼ HAMIL amniosintesis dsb∼ NEONATUS SCREENING TEST (UJI SARING)
PERAWATAN KHUSUSDIET KHUSUS mis : FENIL KETONURIA
TERAPI GEN ? MASIH TAHAP PENELITIAN
• FENIL KETON URIA : DEFISIENSI ENZ. FENILALANIN HIDROKSILASE↓
PENUMPUKAN METABOLIT (↑)↓
KERUSAKAN SEL2 SARAF↓
MENTAL RETARDASI
BILA GEN ENZ. 4 CACAT [ENZ. 4] < PENUMPUKAN METABOLIT D,C,B,A ↑
Enz.1 Enz.2 Enz.3 Enz.4
top related