ENZIM

BIOKIMIAMinggu ke-5

ENZIM¨ Kenapa nasi yang

dikunyah lama-kelamaan menjadi manis?

¨ Kenapa ada orang yang diare setelah minum susu?

¨ Bagaimana singkong dapat berubah menjadi tape?

Louis Pasteur(fermentasi alkohol)

James Summer(ekstrak urease)

Eduard Buchner(enzim dalam ragi)

Richard Willstatter(enzim=senyawa BM kecil)

Northrop dan Kunitz(enzim adalah protein)

SEJARAH PENELITIAN ENZIM

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

Tingkatkan konsentrasi substrat,amati aktifitas enzim

Konsentrasi substratJumlah bab

Skor

Aktivitas enzim

Student A

Student B

Student C

0 1 2 3 4 0 1 2 3 4

Juang RH (2004) BCbasics

KINETIKA MICHAELIS-MENTEN

PLOT LINEWEAVER-BURK

Contoh PerhitunganD

ata

no

1234

0.250.501.02.0

0.420.720.800.92

Absorban v (mmol/min)[S]0.210.360.400.46

Produk diukur dengan spektroskopi

Laju reaksiSubstrat Produk Transformasi

1/S 1/v421

0.5

2.081.561.351.16

→→ → →

1.0

0.5

0

v

Plo

t lan

gsun

g

Tran

sfor

mas

i2.0

1.0

0

1/v

-4 -2 0 2 41/[S]

0 1 2[S]

1.0

-3.8

Juan

g R

H (2

004)

BC

basi

cs

Km BEBERAPA ENZIMEnzim Substrat Km (mM)

Katalase H2O2 25Heksokinase(otak)

ATP 0,4D-glukosa 0,05D-fruktosa 1,5

Karbonat anhidrase

HCO3- 26

Kimotripsin Glisiltirosinilglisin 108N-benzoiltirosinamida 2,5

-galaktodase D-laktosa 4,0Treonin dehidratase

L-treonin 5,0

BILANGAN PUTARANJumlah 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

-laktamase Benzil penisilin 2.000

Fumarase Fumarat 800

Protein RecA (ATPase)

ATP 0,4

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

A B C D

E1 E2 E3

E4

E5

KESPESIFIKAN ENZIM

STIKASE

Substrat

Jika enzim langsung mengikatsubstrat maka tidak ada reaksi lanjut

Transition state Produk

Enzim tidak hanya mengikat substrat, tapi juga memicu terbentuknya kondisi transisi

X

SISI AKTIF ADALAH SEBUAH KANTONG

Mengapa energi transition statelebih rendah pada sisi aktif?

Kantong ajaib enzim(1) Stabilisasi transisi(2) Menolak air(3) Gugus aktif(4) Bantuan koenzim

(2)

(3)(4)

(1)CoE

+

-

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

Klasifikasi Enzim Menurut Commision

of Enzyme of the International Union

of Biochemistry (CEIUB)

Kelas Tipe Reaksi ContohOksido-reduktase

Transfer elektron (H+ atau ion hidrida)

nitrat reduktase

Transfe-rase

Memindahkan gugus senyawa kimia

kinase

Hidrolase Memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air

protease, lipase, amilase

Liase Membentuk atau menghilangkan ikatan rangkap dengan melepaskan atau mengikat satu gugus kimia

fumarase

Isomerase Mengkatalisis perubahan isomer

epimerase

Ligase Menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATP

sintetase

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

Km

Enzyme Inhibition (Plots)

I II Competitive Non-competitive Uncompetitive

Dire

ct P

lots

Dou

ble

Rec

ipro

cal

Vmax Vmax

Km Km’ [S], mM

vo

[S], mM

voI I

Km [S], mM

Vmax

I

Km’

Vmax’Vmax’

Vmax unchangedKm increased

Vmax decreasedKm unchanged

Both Vmax & Km decreased

I

1/[S]1/Km

1/vo

1/ Vmax

I

Two parallellines

I

Intersect at X axis

1/vo

1/ Vmax

1/[S]1/Km 1/[S]1/Km

1/ Vmax

1/vo

Intersect at Y axis

= Km’

Juang RH (2004) BCbasics

KOFAKTOR

apoenzim + kofaktor holoenzimprotein tidak aktif enzim aktif

¨ Terdiri atas:1. Ion anorganik2. Koenzim : senyawa organik kompleks

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

AKTIVATOR LOGAM

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)

Piridoksal fosfat Amino Piridoksin (vitamin B6)

Tetrahidrofolat Satu karbon Folat (vitamin Bcf)

Tiamin pirofosfat Aldehida Tiamin (vitamin B1)

KOENZIM

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

xSubunitregulator

o

REGULASI AKTIFITAS ENZIM

o xS I

x oS

Sx

S

oS

AA

Po R xR

+

III

or

inhibitor

proteolysis

phosphorylation

cAMP orcalmodulin

atau

regulatoreffector

P

(-)

(+)

Inhibitor Proteolisis

Fosforilasi

Sinyal

Feedback regulation

REGULASI1. 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