enzim - · pdf filemengalami denaturasi seperti halnya protein jika dipanasi, diberi larutan...

12/10/2015

1

ENZIM

1

Dr. Refli., MSc

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEHNIK

UNIVERSITAS NUSA CENDANA

Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana

ENZIM

•• ProteinProtein

•• Mempercepat reaksi dengan Mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan energi jalan menurunkan energi aktivasiaktivasi

•• Tidak mengubah kesetimbangan Tidak mengubah kesetimbangan reaksireaksi

•• Sangat spesifikSangat spesifik

2


12/10/2015

2

ENZIM

•• KatalisatorKatalisator = = meningkatkanmeningkatkan laju laju

reaksi reaksi �� menurunkan energi menurunkan energi

aktifasi aktifasi

•• Energi aktifasi = energi Energi aktifasi = energi yang yang

diperlukan untuk diperlukan untuk memulai reaksimemulai reaksi

•• Katalisator dalam sel mahluk hidupKatalisator dalam sel mahluk hidup

�� BIOKATALISATORBIOKATALISATOR

3


KEHADIRAN ENZIM

•• Lokasi aktivitas Lokasi aktivitas enzim:enzim:

–– di dalam sel di dalam sel �� enzim intraselulerenzim intraseluler•• KatalaseKatalase; mengkatalis perubahan hidrogen peroksida (H; mengkatalis perubahan hidrogen peroksida (H22OO22) )

menjadi oksigen (Omenjadi oksigen (O22) dan air (H) dan air (H22O)O)

•• TrombokinaseTrombokinase; mengkatalis Protrombin ; mengkatalis Protrombin �� trombintrombin

–– di luar sel di luar sel �� enzim ekstraselulerenzim ekstraseluler

•• AmilaseAmilase ; mengkatalis perubalahan ; mengkatalis perubalahan amilum amilum menjadi menjadi

maltose maltose di doudenumdi doudenum

•• GlukosaGlukosa--66--posfataseposfatase ; mengkatalis ; mengkatalis GluGlu--66--PP + H+ H22O O ��

Glukosa Glukosa + Pi+ Pi4


12/10/2015

3

ENZIM SEBAGAI BIOKATALISENZIM SEBAGAI BIOKATALIS

•• Kecepatan reaksi S Kecepatan reaksi S �� P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk ““transition statetransition state” tiap satuan molekul” tiap satuan molekul

•• Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi:Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi:

–– Menaikkan suhu Menaikkan suhu �� suhu naik 10 suhu naik 10 °°C kecepatan mjd 2 kali lipatC kecepatan mjd 2 kali lipat

–– Menambahkan katalisator Menambahkan katalisator �� menurunkan tenaga aktivasimenurunkan tenaga aktivasiRefli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana

KLASIFIKASI ENZIMKLASIFIKASI ENZIM

Berdasarkan kesepakatan internasional (Berdasarkan kesepakatan internasional (International Union International Union of Biochemistryof Biochemistry), enzim dikelompokkan dengan nomor:), enzim dikelompokkan dengan nomor:

1.1. OksidoreduktaseOksidoreduktase: berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat : berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat dengan memindahkan hidrogen atau elektrondengan memindahkan hidrogen atau elektron

2.2. TransferaseTransferase: memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke : memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke molekul akseptormolekul akseptor

3.3. HidrolaseHidrolase: memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan : memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan penambahan airpenambahan air

4.4. LiaseLiase: berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau : berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau sebaliknyasebaliknya

5.5. IsomeraseIsomerase: berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu : berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu sendiri untuk menghasilkan isomernyasendiri untuk menghasilkan isomernya

6.6. LigaseLigase: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP


12/10/2015

4

STRUKTUR ENZIM

HOLOENZIMHOLOENZIM

APOENZIMAPOENZIM

Bagian proteinBagian protein

KOFAKTORKOFAKTOR

Bagian non proteinBagian non protein

IonIon--ionion KoenzimKoenzim Gugus prostetisGugus prostetis

Na+ ,Cu2+

Fe2+, Mg2+,

Mn2+, Zn2+

Senyawa organik &Senyawa organik &

Senyawa metal organikSenyawa metal organik

(FAD+, NAD+, NADP+.

Vitamin, KoenzimA)

Gabungan antara salah Gabungan antara salah

satu koenzim dengan satu koenzim dengan

salah satu ion yang salah satu ion yang

berikatan secara kuat berikatan secara kuat

dengan apoenzimdengan apoenzim

ENZIM

7


Kofaktor, koenzim & gugus prostetis

8


12/10/2015

5

Koenzim


Enzim dengan Koenzim Enzim dengan Koenzim �� sisi aktifsisi aktif

10


12/10/2015

6

MEKANISME KERJA ENZIM

•• Kerja enzim:Kerja enzim:–– Subtrat (S) + Enzim (E) Subtrat (S) + Enzim (E) �� Kompleks EnzimKompleks Enzim--Subtrat Subtrat (ES)(ES)�� Produk (P) + Enzim (E)Produk (P) + Enzim (E)

SubtratSubtratEnzimEnzim

++

Sisi aktifSisi aktif

Kompleks Kompleks

EnzimEnzim--SubtratSubtratProdukProduk

++

EnzimEnzim

Sisi aktif Sisi aktif = bagian dari enzim dimana interaksi (ikatan kimia) = bagian dari enzim dimana interaksi (ikatan kimia)

dengan subtrat terjadidengan subtrat terjadi 11


ENZIM; Kerja enzim

12


12/10/2015

7

Model kerja enzim

•• Teori Teori gembok dan kunci gembok dan kunci ((lock and key theorylock and key theory) oleh Emil ) oleh Emil

FischerFischer

–– Bentuk subtrat dan sisi aktif enzim sesuai Bentuk subtrat dan sisi aktif enzim sesuai

sehingga ikatan keduanya terjadi dengan sehingga ikatan keduanya terjadi dengan

segera membentuk kompleks enzim substratsegera membentuk kompleks enzim substrat

Teori Teori kecocokan yang kecocokan yang

terinduksi terinduksi ((induced fit induced fit

therorytherory) oleh Daniel Koshland, 1958) oleh Daniel Koshland, 1958

–– Sisi aktif enzim akan menyesuaikan dengan Sisi aktif enzim akan menyesuaikan dengan

bentuk subtrat sebelum terbentuk kompleks bentuk subtrat sebelum terbentuk kompleks

enzim substratenzim substrat

substrat

enzimenzim

subtratSisi aktif

enzim

EnzimEnzim--subtratsubtrat

EnzimEnzim--subtratsubtrat13


•• Setiap reaksi Setiap reaksi

memerlukan energi memerlukan energi

aktifasiaktifasi

•• Jumlah energi aktifasi Jumlah energi aktifasi

suatu reaksi berbeda suatu reaksi berbeda

tergantung pada:tergantung pada:

–– tanpa melibatkan enzimtanpa melibatkan enzim

–– melibatkan enzimmelibatkan enzim

ENZIM; mekanisme kerja

14


12/10/2015

8

ENZIM; mekanisme kerja

•• EnzimEnzim: : –– MenurunkanMenurunkan energi aktivasi energi aktivasi suatu reaksisuatu reaksi tanpa merubah tanpa merubah strukturstruktur enzimenzim secara permanensecara permanen

15


ENERGI BEBAS ENERGI BEBAS ((ΔΔG) = energi yang dilepaskan G) = energi yang dilepaskan

selama reaksi (produk selama reaksi (produk �� reaktanreaktan

Reaksi eksergonik Reaksi eksergonik (eksoterm) (eksoterm)

= reaksi yang melepaskan energi.= reaksi yang melepaskan energi.

∆∆G Produk < G Produk < ∆∆G reaktanG reaktan

Reaksi bersifat spontanReaksi bersifat spontan

Reaksi endergonik Reaksi endergonik (endooterm) (endooterm)

= reaksi yang mermerlukan energi.= reaksi yang mermerlukan energi.

∆∆G Produk > G Produk > ∆∆G reaktanG reaktan

Reaksi tidak bersifat spontanReaksi tidak bersifat spontan16


12/10/2015

9

Reaksi eksergonik & endergonik dalam biosistem dan Reaksi eksergonik & endergonik dalam biosistem dan

ATPATP

Reaksi endergonikReaksi endergonik��

mensuplai energi bagimensuplai energi bagi

pembentukan ATPpembentukan ATP

Reaksi eksergonik Reaksi eksergonik dari hidrolisis dari hidrolisis

ATP untuk ATP untuk mensuplai energi bagi mensuplai energi bagi

reaksi di dalam selreaksi di dalam sel

17


Hubungan Hubungan antaraantara reaksi eksergonik reaksi eksergonik ((hidrolisis ATPhidrolisis ATP) )

dengandengan reaksi endergonik reaksi endergonik ((sintesis Glutaminsintesis Glutamin) )

18


12/10/2015

10

ENZIM; sifat-sifat enzim

•• EnzimEnzim adalah adalah proteinprotein

–– Enzim Enzim memiliki struktur yang memiliki struktur yang tersusun tersusun oleh oleh proteinprotein, sehingga enzim dapat , sehingga enzim dapat

mengalami mengalami denaturasi denaturasi seperti halnya protein jika diseperti halnya protein jika dipanaspanasi, diberi larutan i, diberi larutan

asam kuat asam kuat atau atau basa kuat basa kuat dan dan senyawa senyawa yang bersifat yang bersifat toksintoksin

•• BekerjaBekerja secara secara khususkhusus (spesifik)(spesifik)

–– Artinya Artinya satu enzim satu enzim bekerja untuk bekerja untuk satu subtratsatu subtrat•• LipaseLipase ------subtrat lipidasubtrat lipida

•• AmilaseAmilase ------ substrat: amilumsubstrat: amilum

•• Malat dehidrogenase Malat dehidrogenase –– substrat: malatsubstrat: malat

19


ENZIM; sifat-sifat enzim

•• Bekerja Bekerja bolakbolak--balik (reversibel)balik (reversibel)

•• Diperlukan dalam Diperlukan dalam jumlah kecil jumlah kecil dalam melakukan dalam melakukan

fungsinyafungsinya

•• Berfungsi sebagai Berfungsi sebagai kataliskatalis

Fruktosa-1-Posfat Dehidroksiaseton posfat + Gliseraldehid

Fruktosa-1-

posfat aldose

20


12/10/2015

11

ENZIM; faktor yang mempengaruhi

kerja enzim

Suhu

pH

Konsentrasi

Subtrat

Konsentrasi

Enzim

Aktivator

Inhibitor

21



kerja enzim• Suhu

–– Aktifitas Aktifitas maksimum maksimum enzim enzim �� suhusuhu

optimumoptimum–– Kenaikan suhu Kenaikan suhu sesudahsesudah suhu suhu

optimum optimum akan akan menurunkan aktivitas menurunkan aktivitas enzim enzim �� inaktif enzim inaktif enzim �� karena karena

denaturasdenaturasi (i (kerusakan strukturkerusakan struktur))

–– Setiap enzim Setiap enzim memiliki memiliki suhu optimum suhu optimum

tertentutertentu

•• Umumnya Umumnya enzimenzim pada pada tubuh manusia tubuh manusia

memiliki memiliki suhu optimum suhu optimum 363600CC•• Pada Bateri termofilik Pada Bateri termofilik �� suhu optimum suhu optimum ±±

808000CC 22


12/10/2015

12


kerja enzim

• pH

– Aktifitas maksimum enzim �� pH

optimum

– pH lebih rendah atau lebih tinggi dari pH optimum dapat menurunkan aktivitas enzim

– Setiap enzim memiliki pH optimum khusus, tergantung:

• asal enzim

• Sifat enzim

23



kerja enzim

• Konsentrasi Subtrat

––Makin tinggi Makin tinggi konsentrasi konsentrasi

subtrat subtrat �� reaksi reaksi makin makin cepatcepat

–– Jika Jika konsentrasi enzim konsentrasi enzim tetaptetap, ,

penambahan penambahan konsentrasi konsentrasi

subtrat subtrat tidak tidak akan akan

mempercepat reaksimempercepat reaksi. . Kecepatan ini disebut Kecepatan ini disebut

kecepatan maksimumkecepatan maksimum(Vmax)(Vmax)

24


12/10/2015

13


kerja enzim

•• Konsentrasi EnzimKonsentrasi Enzim

––Makin tinggi Makin tinggi konsentrasi konsentrasi

enzimenzim�� reaksi reaksi makin makin

cepatcepat

–– Jika Jika konsentrasi substrat konsentrasi substrat

tetaptetap, , penambahan penambahan konsentrasi enzim konsentrasi enzim tidak tidak akan akan

mempercepat reaksimempercepat reaksi. . Hal ini disebabkan Hal ini disebabkan substrat substrat sudah jenuh sudah jenuh dengan dengan

enzimenzim

25


Feedback InhibitionFeedback Inhibition

•• Reaksi biokimia Reaksi biokimia dalam sel tejadi secara dalam sel tejadi secara

bertahap bertahap dengan melibatkan dengan melibatkan sejumlah selsejumlah sel

•• Sehingga perubahan substrat menjadi produk Sehingga perubahan substrat menjadi produk

akhir menghasil kan sejumlah akhir menghasil kan sejumlah senyawa senyawa

antara antara ((Intermediate compoundIntermediate compound))

•• Reaksi Reaksi dikontrol dikontrol melalui mekanisme melalui mekanisme

penghambatan balik penghambatan balik ((feedback regulationfeedback regulation))

–– Peningkatan produk akhir Peningkatan produk akhir akan akan menghambat menghambat

aktivitasaktivitas salah satu salah satu enzim dalam jalur reaksi enzim dalam jalur reaksi

tersebut, atau sebaliknya tersebut, atau sebaliknya penurunan produk penurunan produk

akhir akhir akanakan menstimulus enzim menstimulus enzim tersebut tersebut

beraktivitasberaktivitas

26


12/10/2015

14


kerja enzim

• Inhibitor ; senyawa yang menghambat aktifitas enzim

Penghambatan

enzim oleh

inhibitor

Penghambatan

irreversibel

Penghambatan

reversibel

Jenis

Kompetitif

Unkompetitif

Nonkompetitif

Campuran

27


ENZIM; Penghambatan kerja enzim

• Penghambatan Irreversibel (irreversible

Inhibition)

–Penghambatan aktivitas enzim yang bersifat

permanen oleh inhibitor

–Penghambatan menyebakan enzim menjadi

tidak aktif

– Inhibitor : umumnya bersifat toksis

28


12/10/2015

15


•• Penghambatan kompetitif Penghambatan kompetitif

((competitive Inhibition)competitive Inhibition)–– InhibitorInhibitor (I) dan (I) dan Substrat Substrat (S) (S)

berkompetisi untuk berkompetisi untuk menempati sisi menempati sisi

aktifaktif

–– Jika Jika inhibitor menempati sisi aktif inhibitor menempati sisi aktif ��enzim tidak aktifenzim tidak aktif

–– Namun Namun penghambatan ini penghambatan ini tidak tidak

menurunkan menurunkan kecepatan kecepatan pemecahan pemecahan

ES ES menjadi P dan Emenjadi P dan E

–– Penghambatan Penghambatan ini ini dapat dihilangkan dapat dihilangkan

dengan dengan penambahan substratpenambahan substrat

29



•• Penghambatan Unkompetitif Penghambatan Unkompetitif

((uncompetitive Inhibition)uncompetitive Inhibition)

–– Inhibitor (I)Inhibitor (I) berikatan pada berikatan pada sisi lain sisi lain

dan dan bukan sisi aktifbukan sisi aktif

–– Pengikatan Pengikatan tersebut tersebut ��

mmengganggu kecepatan engganggu kecepatan

pemecahan ES kompleks pemecahan ES kompleks ��

produkproduk

–– Penambahan substrat akan Penambahan substrat akan

mempertinggi penghambatanmempertinggi penghambatan

30


12/10/2015

16


•• Penghambatan nonkompetitif Penghambatan nonkompetitif ((noncompetitive Inhibition)noncompetitive Inhibition)–– Mengikat sisi lain selain sisi Mengikat sisi lain selain sisi aktifaktif

–– Dapat mengikat baik enzimDapat mengikat baik enzim--substrat kompleks maupun substrat kompleks maupun enzim bebasenzim bebas

•• Mengikat ES kompleks Mengikat ES kompleks ��mengganggu mengganggu pembentukanpembentukan produkproduk

•• Mengikat enzim bebas Mengikat enzim bebas ��mengganggu pengikatan mengganggu pengikatan substrat ke enzimsubstrat ke enzim

31


32


12/10/2015

17

Contoh

Keracunan unggas

• Alkaloid swainsonine memblokir enzimmannosidase.

• Ketika sisi aktif mannosidase diblokir, enzim ini tidak

bisa mengkatalisis pemecahan gula manosa

• Akibatnya terjadi penumpukan manosa di vakuola sel

sistem saraf pusat (otak dan tulang belakang).

• Vakuola yang menggelembung tersebut adalah lisosom,

tempat reaksi enzimatik pemecahan terjadi

• Hewan yang terjangkit� paralisis atau bisa meninggal


Contoh inhibitor

Skenario yang mirip terjadi pada bayi yang terserang

penyakit manosidosis.

� Pada penyakit ini, enzim mannosidase berkurang

karena tidak ada penyembuhan untuk penyakit ini.

� diturunkan dari orang tua karier

� probabilitasnya 25 % bila kedua orang tuanya karier

� dikenal dengan nama Tay Sachs Disease,

� di sel saraf terisi penuh dengan lipid ganglioside

karena tidak ada enzim pemecah susbtrate ini


12/10/2015

18

Racun, pestisida, obat adalah inhibitor enzim

Irreversible enzyme � prevents an enzyme from catalyzing a crucial

metabolic reaction � organism may be poisoned

Cyanide� menghambat enzim untk produksi ATP pada saat respirasi

� Contoh: Sarin (gas saraf) yang dilepas oleh teroris di Stasiun Bawah Tanah Tokyo

(1995). Molekul ini berikatan secara kovalen dengan asam amino pada sisi aktif

acetylcholinesterase (enzim untuk transmisi impuls saraf ) � penghambatan ini

menyebabkan paralisis / kematian

Pesticides� diklasifikasikan sebagai organofosfat

� interaksi pestisida dan asama amino pada sisi aktif enzim akan mengganggi

sistem saraf� reaksi tidak terjadi� Contoh : Malathion & parathion � toksik pada insekta� menghambat enzim

acetylcholinesterase

� CO �� berikatan dengan hemoglobin � biasanya oksigen


Racun, pestisida, obat adalah inhibitor enzim

Antibiotik dan obat

bekerja dengan menghambat enzim esensial untuk bakteri

penyebab penyakit

Penicillin� menghambat enzim yang digunakan enzim untuk

membentuk dinding sel bakteri

Ibuprofen and aspirin � menghambat enzim yang berfungsi

sebagai pemacu rasa sakit

obat kanker� bekerja sebagai inhibitor enzim yang memacu

pembelahan sel


12/10/2015

19

Sulphate Drug sebagai Inhibitor kompetitif

-COOHH2N-

-SONH2H2N-

Prekursorasamfolat

Asam tetrahidrofolik

Sulfanilamide

Sulfa drug (anti-inflammation)

Para-aminobenzoic acid (PABA)

Bacteria butuh PABA untuk

biosintesis asma folat

Obat Sulfa strukturnya mirip

PABA dan menghambat

pertumbuhan bakteri

Domagk (1939)


HIV protease vs Aspartyl protease

Asymmetricmonomer

↓ HIV protease HIV protease (homodimer)

HIV Protease inhibitor is used in treating AIDS

Symmetricdimer

Asp

subunit 2

↑Aspartyl protease (monomer)

subunit 1

Asp

domain 1 domain 2

Asp Asp


12/10/2015

20

Enzyme Failures. One small part of the human metabolic map, showing the

consequences of various specific enzyme failures.


Phenylketonuria (PKU)

• Kekurangan atau tidak ada enzim penylalanine hydroxylase � menyebabkan akumulasi phenylalanine (yang berasal dari protein).

• Konsentrasi phenylalanine tinggi dikonversi ke phenylpyruvic acid, substansi yang mengganggu perkembangan sistem saraf, berakibat pada kemunduran mental pada janin

• Bila level phenylpyruvic acid terdeteksi sejak dini (setelah kelahiran), bayi dapat diberi diet rendah fenilalanin dan akan berkembangan tanpa kemunduran mental.ar


12/10/2015

21

KINETIKA ENZIMKINETIKA ENZIM

•• Kinetika enzim menunjukkan adanya kejenuhan Kinetika enzim menunjukkan adanya kejenuhan ((saturationsaturation))

•• MichaelisMichaelis--Menten (1913) membuat dasar teori iniMenten (1913) membuat dasar teori ini

•• Syarat berlakunya hukum MichaelisSyarat berlakunya hukum Michaelis--MentenMenten

–– Enzim dalam keadaan aktifEnzim dalam keadaan aktif

–– pH dan suhu optimumpH dan suhu optimum

–– Konsentrasi enzim tetapKonsentrasi enzim tetap


MICHAELISMICHAELIS--MENTEN PLOTMENTEN PLOT

VV : kecepatan: kecepatan

[S][S] : konsentrasi substrat : konsentrasi substrat

VmaxVmax : kecepatan maksimum: kecepatan maksimum

KmKm : konstanta Michaelis: konstanta Michaelis--MentenMenten

E + SE + S ESES E + PE + P


12/10/2015

22

KONSTANTA MICHAELISKONSTANTA MICHAELIS--MENTENMENTEN

Km: Konstanta MichelisKm: Konstanta Michelis--MentenMenten

•• Konsentrasi substrat dimana V = ½ Vmax dan Konsentrasi substrat dimana V = ½ Vmax dan dinyatakan misalnya dalam mol/ldinyatakan misalnya dalam mol/l

•• Harga tetap pada kondisi yang samaHarga tetap pada kondisi yang sama

•• Mengirakan afinitas (daya tempel) enzim terhadap Mengirakan afinitas (daya tempel) enzim terhadap substrat. Makin besar Km makin rendah afinitasnya, dan substrat. Makin besar Km makin rendah afinitasnya, dan sebaliknyasebaliknya

•• Tidak mengukur aktivitas enzimTidak mengukur aktivitas enzim

•• Dapat dipakai untuk menganalisis jenis inhibitorDapat dipakai untuk menganalisis jenis inhibitor


KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTENMENTEN

VV

[S][S]

KmKm

VmaxVmax

½ Vmax½ Vmax

KmKm11 KmKm22

Dengan aktivatorDengan aktivator

NormalNormal

Dengan inhibitorDengan inhibitor


12/10/2015

23

KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)

•• Vo = Vo = Initial VelocityInitial Velocity ialah kecepatan mulaialah kecepatan mula--mula diartikan sebagai mula diartikan sebagai kecepatan reaksi enzimatis pada saat “kecepatan reaksi enzimatis pada saat “zero timezero time””

•• Zero timeZero time : waktu saat dimulainya suatu reaksi enzimatis. Pada : waktu saat dimulainya suatu reaksi enzimatis. Pada saat ini :saat ini :

–– [S] = [S] yang dipakai pada reaksi[S] = [S] yang dipakai pada reaksi

–– [P] = 0 (nol)[P] = 0 (nol)

•• Steady stateSteady state : keadaan dimana jumlah substrat yang masuk = : keadaan dimana jumlah substrat yang masuk = jumlah produk yang dihasilkanjumlah produk yang dihasilkan

Jadi, kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahannya Jadi, kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahannya ��[ES] tetap[ES] tetap

•• Et = Et = enzim totalenzim total (jumlah enzim bebas dan enzim terikat) sehingga (jumlah enzim bebas dan enzim terikat) sehingga EEbebasbebas = Et = Et –– ESES



1.1. Kecepatan pembentukan ESKecepatan pembentukan ES

= k= k11 ([Et] ([Et] –– [ES]) [S][ES]) [S] (c)(c)

kk11 : konstanta kecepatan reaksi : konstanta kecepatan reaksi (a)(a)

2.2. Kecepatan pemecahan ESKecepatan pemecahan ES

= k= k--11 [ES] + k[ES] + k2 2 [ES][ES]

E + SE + S ESES

ESES E + PE + P

kk11

KK--11

kk22

KK--22

(a)(a)

(b)(b)


12/10/2015

24


3.3. Steady StateSteady State

ES tetap kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahanES tetap kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahan

kk11 ([Et] ([Et] –– [ES]) [S] = k[ES]) [S] = k--11 [ES] + k[ES] + k2 2 [ES][ES] (d)(d)

4.4. Pemisahan konstanta kecepatanPemisahan konstanta kecepatan

-- Sebelah kiri persamaan Sebelah kiri persamaan (d)(d) dikalikandikalikan

kk11 [Et] [S] [Et] [S] –– kk11 [ES] [S][ES] [S]

-- Sebelah kanan disederhanakanSebelah kanan disederhanakan

(k(k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]



Jadi,Jadi, kk11 [Et] [S] [Et] [S] –– kk11 [ES] [S] = (k[ES] [S] = (k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]

kk11 [ES] [S] dipindahkan[ES] [S] dipindahkan

kk11 [Et] [S] = k[Et] [S] = k11 [ES] [S] + (k[ES] [S] + (k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]

kk11 [Et] [S] = (k[Et] [S] = (k11 [S] + k[S] + k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]

Jadi, Jadi, kk11 [Et] [S][Et] [S]

kk11 [S] + k[S] + k--11 + k+ k2 2

atau atau ES =ES =

[Et] [S][Et] [S]

[S] + (k[S] + (k--11 + k+ k22))ES =ES =

kk11

(e)(e)


12/10/2015

25


5.5. Kecepatan mula (Vo)Kecepatan mula (Vo)

Menurut MichaelisMenurut Michaelis--Menten kecepatan mula ditentukan oleh Menten kecepatan mula ditentukan oleh kecepatan pemecahan [ES] pada reaksi kecepatan pemecahan [ES] pada reaksi (b)(b) dimana dimana konstanta kecepatan kkonstanta kecepatan k22

Vo = KVo = K22 [ES][ES]

masukkan persamaan masukkan persamaan (e)(e) untuk [ES] maka didapatuntuk [ES] maka didapat

KK2 2 [Et] [S][Et] [S]

[S] + (k[S] + (k--11 + k+ k22))

kk11

(f)(f)Vo =Vo =



KmKm : konstanta Michaelis: konstanta Michaelis--MentenMenten

= K= K2 2 [Et][Et]

(k(k--11 + k+ k22))

kk11

==

VmaxVmax : kecepatan dimana semua enzim dalam bentuk ES: kecepatan dimana semua enzim dalam bentuk ES

Masukkan persamaan Masukkan persamaan (f)(f) didapatdidapat

Vmax [S]Vmax [S]

[S] + Km[S] + KmV =V =


12/10/2015

26


Sewaktu Sewaktu V = ½ VmaxV = ½ Vmax

MakaMaka ½ Vmax =½ Vmax =Vmax [S]Vmax [S]

[S] + Km[S] + Km

½ =½ =[S][S]

[S] + Km[S] + Km

Jadi, [S] + Km = 2 [S]Jadi, [S] + Km = 2 [S]

Km = [S] pada waktu Vo tepat ½ VmaxKm = [S] pada waktu Vo tepat ½ Vmax


PLOT LINIERPLOT LINIER

LineweaverLineweaver--Burk membuat plot linier dengan Burk membuat plot linier dengan seperkecepatan vs seperkonsentrasi substrat, seperkecepatan vs seperkonsentrasi substrat, sehingga :sehingga :

V =V =Vmax [S]Vmax [S]

Km + [S]Km + [S]

VV Vmax [S]Vmax [S]

Km + [S]Km + [S]

==11

==11 Km + [S]Km + [S]

Vmax [S]Vmax [S]

==VV

11 KmKm

VmaxVmax

11

VmaxVmax++

[S][S]

11

Y = aX + bY = aX + bSumbu X Sumbu X ==

VV

11Sumbu Y Sumbu Y ==

[S][S]

11


12/10/2015

27

LINEWEAVERLINEWEAVER--BURK PLOTBURK PLOT

Slope =Slope =

11//VV

11//[S][S]

11//VmaxVmax

-- 11//KmKm = intercept on X= intercept on X

= intercept on Y= intercept on Y

VmaxVmax

KmKm


MACAM PLOT LINIERMACAM PLOT LINIER

The three most common straightThe three most common straight--line line formform::

•• LineweaverLineweaver--BurkBurk

•• EadieEadie--HofsteeHofstee

•• HanesHanes--WoolfWoolf

==VV

11 KmKm

VmaxVmax

11

VmaxVmax++

[S][S]

11

VV

11vsvs

[S][S]

11

VV vsvs[S][S]

VV

vsvs [S][S]VV

[S][S]

==VV -- KmKm VmaxVmax++[S][S]

VV

==VV

[S][S] KmKm

VmaxVmax

[S][S]

VmaxVmax++

==VV

[S][S] 11

VmaxVmax

KmKm

VmaxVmax[S] +[S] +

atauatau


12/10/2015

28

KEUNTUNGAN PLOT LINIERKEUNTUNGAN PLOT LINIER

•• Vmax dan Km dapat ditentukan lebih telitiVmax dan Km dapat ditentukan lebih teliti

•• Tidak diperlukan penghitunganTidak diperlukan penghitungan

•• Dapat mengetahui adanya pengamatan yang jelek / tidak Dapat mengetahui adanya pengamatan yang jelek / tidak benarbenar

•• Dapat memberikan informasi lebih jelas tentang inhibitor Dapat memberikan informasi lebih jelas tentang inhibitor enzimenzim


ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIERLINIER

Tanpa Tanpa InhibitorInhibitor

Dengan Dengan InhibitorInhibitor

11//VV

11//[S][S]

11//VmaxVmax

ESESKsKs

KiKi

KpKpE + SE + S E + PE + P

II

++

EIEI

-- 11//KmKm

KiKi ==[ E ][ E ] [ I ][ I ]

[ EI ][ EI ]

�� Vmax tetapVmax tetap

�� Km naikKm naik

KmKmappapp KmKm== 1 +1 +[ I ][ I ]

KiKi

INHIBITOR KOMPETITIFINHIBITOR KOMPETITIF


12/10/2015

29

ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER LINIER (lanjt.)(lanjt.)

11//VV

11//[S][S]

11//VmaxVmax

-- 11//KmKm



ESESKsKs

KiKi


II

++

ESIESI

�� Vmax turunVmax turun

�� Km turunKm turun

VmaxVmaxii

VmaxVmax==

1 +1 +[ I ][ I ]

KiKi

KmKmappapp

KmKm==

1 +1 +[ I ][ I ]

KiKi

INHIBITOR UNKOMPETITIFINHIBITOR UNKOMPETITIF

ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER LINIER (lanjt.)(lanjt.)

11//VV

11//[S][S]

11//VmaxVmax

-- 11//KmKm



ESESKsKs

KiKi


II

++

EI + SEI + S

�� Vmax turunVmax turun

�� Km tetapKm tetap

VmaxVmaxii

VmaxVmax==

1 +1 +[ I ][ I ]

KiKi

II

++

KiKi

EISEISKsKs

INHIBITOR NONKOMPETITIFINHIBITOR NONKOMPETITIF


12/10/2015

30

PENGATURAN SINTESIS DAN PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIMAKTIVITAS ENZIM

•• Sel mampu mengatur sintesis enzimSel mampu mengatur sintesis enzim

•• RepressionRepression enzyme enzyme ::

–– Banyak dijumpai pada bakteriBanyak dijumpai pada bakteri

–– Terjadi pada biosintesis asam amino, purin dan pirimidinTerjadi pada biosintesis asam amino, purin dan pirimidin

–– Hasil akhir menekan sintesis dalam rangkaian reaksi tersebutHasil akhir menekan sintesis dalam rangkaian reaksi tersebut

–– Substansi yang menekan produksi enzim disebut Substansi yang menekan produksi enzim disebut corepressorcorepressor

•• Induction enzyme :Induction enzyme :

–– Sintesis enzim terjadi kalau ada substratSintesis enzim terjadi kalau ada substrat

–– Substansi yang memulai induksi disebut Substansi yang memulai induksi disebut inducerinducer


REPRESSION AND INDUCTION OF REPRESSION AND INDUCTION OF

ENZYMEENZYME

Rela

tive In

cre

ase

Rela

tive In

cre

ase

TimeTime

Jumlah Jumlah SelSel

Total Total ProteinProtein

Arginin ditambahkanArginin ditambahkan

Enzim yang terlibat dalam Enzim yang terlibat dalam sintesis argininsintesis arginin

Re

lati

ve

In

cre

ase

Re

lati

ve

In

cre

ase

TimeTime

Jumlah Jumlah SelSel

Total Total ProteinProtein

Laktosa Laktosa ditambahkanditambahkan

ββ--galaktosidasegalaktosidase

ENZYME REPRESSIONENZYME REPRESSION ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION


12/10/2015

31

PENGATURAN SINTESIS DAN PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIM AKTIVITAS ENZIM (lanjt.)(lanjt.)

•• Represi Represi dan dan induksi enzim induksi enzim mempunyai mempunyai efek pada proses efek pada proses transkripsitranskripsi

•• Baik Baik inducerinducer maupun maupun corepressorcorepressor mengikatkan diri pada mengikatkan diri pada protein spesifik protein spesifik repressorrepressor yang mempengaruhi yang mempengaruhi sintesis mRNA.sintesis mRNA.


OPERON MODELOPERON MODEL


12/10/2015

32

ENZYME REPRESSIONENZYME REPRESSION

•• Misalnya dalam sintesis argininMisalnya dalam sintesis arginin

•• Penambahan arginin akan menghentikan sintesis Penambahan arginin akan menghentikan sintesis enzim pembentuk argininenzim pembentuk arginin

•• Arginin bertindak sebagai Arginin bertindak sebagai corepressorcorepressor

•• CorepressorCorepressor akan berikatan dengan protein akan berikatan dengan protein repressorrepressordalam seldalam sel

•• Pengikatan menyebabkan konfigurasi protein Pengikatan menyebabkan konfigurasi protein repressorrepressor berubah berubah �� mampu mengikatkan diri pada mampu mengikatkan diri pada daerah operator pada DNA (daerah sintesis mRNA daerah operator pada DNA (daerah sintesis mRNA dimulai) dimulai) �� sintesis mRNA tidak terjadisintesis mRNA tidak terjadi


ENZYME REPRESSION ENZYME REPRESSION (lanjt.)(lanjt.)

PromoterPromoter OperatorOperator

RNA RNA polymerasepolymerase

RepressorRepressor

CorepressorCorepressor

Transcription occursTranscription occurs

Transcription blockedTranscription blocked

(a)(a)

(b)(b)

Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3



RepressorRepressor



12/10/2015

33

ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION

•• Terjadi sintesis enzim kalau ada substrat (misalnya Terjadi sintesis enzim kalau ada substrat (misalnya ββ––galaktosidase) galaktosidase) �� disintesis kalau ada laktosa dalam disintesis kalau ada laktosa dalam mediummedium

•• Substansi yang memulai induksi enzim disebut Substansi yang memulai induksi enzim disebut inducerinducer

•• JikaJika inducer inducer ditambahkan menyebabkan enzim disintesisditambahkan menyebabkan enzim disintesis

•• Sintesis enzim dengan jalan pembentukan mRNA yang Sintesis enzim dengan jalan pembentukan mRNA yang mengkode pembentukan enzim tersebutmengkode pembentukan enzim tersebut

•• Protein Protein repressorrepressor spesifik aktif dengan tidak adanya spesifik aktif dengan tidak adanya inducerinducer �� memblokir dengan sempurna sintesis mRNAmemblokir dengan sempurna sintesis mRNA

•• Penambahan Penambahan inducerinducer menyebabkan menyebabkan inducerinducer mengikatkan mengikatkan diri pada diri pada repressorrepressor �� repressorrepressor tidak aktif tidak aktif ��penghambatan sintesis mRNA teratasi penghambatan sintesis mRNA teratasi �� sintesis mRNA sintesis mRNA berlangsung, jadi sintesis enzim juga berlangsungberlangsung, jadi sintesis enzim juga berlangsung


ENZYME INDUCTION ENZYME INDUCTION (lanjt.)(lanjt.)

NEGATIVE CONTROLNEGATIVE CONTROL



RepressorRepressor

InducerInducer

Transcription blockedTranscription blocked

(a)(a)

(b)(b)




RepressorRepressor




12/10/2015

34

ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION (lanjt.)(lanjt.)

POSITIVE CONTROLPOSITIVE CONTROL

PromoterPromoter OperatorOperator Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3


CAPCAPcAMPcAMP

ATPATP++

Action of cyclic AMP in promoting Action of cyclic AMP in promoting

mRNA synthesismRNA synthesis



HUBUNGAN ENZIM METABOLISMEHUBUNGAN ENZIM METABOLISME

•• Totalitas reaksi kimia Totalitas reaksi kimia secara enzimatis secara enzimatis di dalam di dalam atau atau di luar sel di luar sel dalam dalam

tubuh tubuh mahluk hidupmahluk hidup–– AnabolismeAnabolisme; ; sintesissintesis

senyawa kompleks senyawa kompleks dari dari

senyawa sederhanasenyawa sederhana

–– KatabolismeKatabolisme; ; degradasi degradasi

senyawa kompleks senyawa kompleks menjadi menjadi

senyawa sederhanasenyawa sederhana

68


12/10/2015

35

ANABOLISMEANABOLISME KATABOLISMEKATABOLISME

METABOLISMEMETABOLISME


TERIMA KASIH

Materi Kuliah Biokimia. Jurusan Biologi FST Universitas Nusa Cendana. 2015

enzim - · pdf filemengalami denaturasi seperti halnya protein jika dipanasi, diberi larutan...

Documents