enzimologi-1-1

131
Enzimologi KI-5162- Bagian ke-1 Fida M. Warganegara

Upload: fariza-fauzia-purnama-purnama

Post on 07-Dec-2015

284 views

Category:

Documents


25 download

DESCRIPTION

prinsip dasar enzimologi

TRANSCRIPT

Page 1: Enzimologi-1-1

Enzimologi

KI-5162- Bagian ke-1Fida M. Warganegara

Page 2: Enzimologi-1-1

Pokok Bahasan

1. Klasifikasi dan penamaan enzim

2. Katalisis Reaksi enzim3. Mekanisme Molekul

reaksi enzim4. Kinetika reaksi enzim:

i. Sistem Substrat tunggalii. Sistem Substrat banyak

(multisubstrate system)iii. Sistem Allosterik

5. Pengendalian reaksi enzim6. Teknologi Enzim:

i. Enzim dalam bioteknologiii. Enzim dalam industri

7. Struktur enzimi. Holo–enzim

ii. Ko-enzim8. Isolasi dan karakterisasi

enzim

Page 3: Enzimologi-1-1

RujukanFerst, A., “Structure and Mechanism in Protein Science: a guide to enzyme catalysis and protein folding”, 3rd., W.H Feeman and Comp., USA, 2000Cornish, A. and Bowden, “Fundamentals of enzyme Kinetics”, Revised ed., Portland Press LTd., London, 1995Mathews, C. K., Van Holde, K. E., and Ahern, K. G. “Biochemistry:, 3rd ed,. Addison-Esley Publ. Comp., 2000

Lehninger, A. L., “Biochemistry”, 2nd ed,. Worth Publ. Inc., New York, 1975Mosbach, K,. “Methods in Enzymology: Immobilized Enzymes”, Vol. XLIVWisemen, A. “Handbook of Enzyme Biotechnology”Godfrey, T. and Reichelt, “Industrial Enzymology”

Page 4: Enzimologi-1-1

1. KLASIFIKASI & PENAMAAN ENZIM

Ref: NC-IUBMBDefinisi: …Penamaan enzim: Syarat Penamaan:

Harus jelas tidak berarti jamak

Memberikan informasi yang cukup

Sederhana Berakhiran “ase”

Contoh: Substrat + “ase” Substrat + reaksi +

“ase” Nomenclature

Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB): E.C 1.2.3.4

Page 5: Enzimologi-1-1

Penggolongan Enzim (NC-IUBMB)

Page 6: Enzimologi-1-1

2. KATALISIS REAKSI ENZIM

2.1 Pengertian Apoenzim Koenzim/kofaktor Holoenzim

2.2 Perbedaan reaksi Enzim dan katalisanorganik

2.3 Katalisis Kimia

Page 7: Enzimologi-1-1

Bagian-bagian enzim

Bagian katalitik, sisi aktif: Residu katalitik:

terlibat langsung dalam proses pengikatan secara kovalen E-S

Residu spesifisitas: terlibat tidak melalui ikatan kovalen

Residu kontak: terletak pada jarak + 1 ikt (2A

Page 8: Enzimologi-1-1

Reaksi dengan katalis

Page 9: Enzimologi-1-1

2.2 Perbedaan enzim dengan katalis anorganik

Protein T?Kofaktor/koenzimpHSpesifik

Page 10: Enzimologi-1-1

2.3. KATALISIS KIMIA.

Kerja Enzim: Menurunkan energi aktivasi: 1. Terbentuknya

senyawa antara 2. Meningkatkan

entropi reaksi

Page 11: Enzimologi-1-1

2.Pengaruh entropi dan entalpi terhadap kerja enzim

Page 12: Enzimologi-1-1

Katalisis kimia (lanjutan)

1. Teori Keadaan transisi2. Prinsip katalisis3. Katalisis Kovalen

Page 13: Enzimologi-1-1

2.3.1Teori Keadaan transisi

Digunakan untuk menganalisis hubungan antara struktur dan reaktifitas.Asumsikan keadaan transisi dan keadaan dasar berada pada kesetimbangan termodinamikkonsentrasi keadaan transissi dapat dihitung dari perbedaan tingkat energinya.Untuk reaksi unimolar:

Untuk unimolar: berlaku hukum distribusi Boltzman:

#

#[ ] [ ] ........(1)dari dan

......................(2)

GRTX X e

E h E kTkTh

ν

ν

∆−

== =

=

Page 14: Enzimologi-1-1

Teori Keadaan Transisi (2)

sehingga:

Aplikasi?Postulat Hammond

[ ]

[ ]#

#

#

1

GRT

GRT

d XX

dtkTX eh

kTk eh

ν

∆−

∆−

− =

=

=

# # #

Sedangkan:G H T S∆ = ∆ − ∆

# #

1

S HR RTkTk e e

h

∆ ∆− =

Page 15: Enzimologi-1-1

Postulat Hammond

“Jika dari suatu jalur reaksi terdapat senyawa antara, maka struktur keadaan transisi akan menyerupai struktur senyawa antara tersebut” berdasarkan perbedaan energi. Dapat diterapkan terutama untuk reaksi unimolekular

Page 16: Enzimologi-1-1

2.3.2 Prinsip KatalisisAda 2 macam jenis reaksi katalisis: General-acid-base catalysis Covalent catalysis:

Efisiensi: Perlu konsentrasi efektif

gugus katalitik Untuk reaksi katalisis

asam-basa-umum:

Keadaan ionisasi katalisharus tepat: asam utk menjadi katalis

asam dan sebaliknya

Asam/basa dapat berasal dari intramolekul atau intermolekul

Entropi konsentrasi efektif gugus yang terlibat dalam proses katalsis: Pada reaksi kataslisis basa

intramolekul: kons. Efektif < krn “tegangan” keadaan transisi yang rendah. Kebalikan terjadi pada reaksi katalisis nukleofilik.

“Orbital steering” Ada katalisis elektrostatik pengaruh medium

Katalisis ion logam

2

2

katalisis basa: logkatalisis asam: log

a

a

k A pK

k A pK

β

α

= +

= −

Page 17: Enzimologi-1-1

2.3.3 Katalisis Kovalen (Fehrst hal 69-78)

Dibedakan atas : Katalisis elektrofilik dengan bantuan:

Pembentukan basa Schiff Pyridoxal phosphate Thiamine pyrophosphate

Katalisis nukleofilik

Page 18: Enzimologi-1-1

3. MEKANISME MOLEKULER REAKSI ENZIM

Model ‘Kunci & anak kunci’ : Emil Fisher (1894)Model ‘Induced-fit’: Daniel Koshland (1958)Hexokinase

Page 19: Enzimologi-1-1

4. KINETIKA REAKSI ENZIM

4.1 SISTEM SUBSTRAT TUNGGAL

Reaksi:

Pendekatan KesetimbanganPendekatan Keadaan tunak, steady state

1 2

1 2

2 2

k k

k kE S ES E P

k k− −

+ +

<<<<

Page 20: Enzimologi-1-1

Pendekatan Kesetimbangan

Penyusunan ulang persamaan (1) dan substitusi persamaan (3) dihasilkan:

1

1

2

2

1

2 2

[ ] ... (1)[ ][ ]

, dengan

k

k

k

k

ESE S ES KE S

ES E P k k

−−

→+ =←

+ <<<

2[ ] [ ] .....(2)

[ ] [ ] [ ] atau [ ] [ ] [ ] .....(3)

tot

tot

d PV k ESdt

E E ESE E ES

= =

= += −

Page 21: Enzimologi-1-1

Cara kesetimbangan (lanjutan)

1

1

12

1

2

1

max

[ ][ ][ ] .... (4)(1 [ ])

Substitusi pers (4) pada (2):[ ][ ]

(1 [ ])[ ][ ] = 1( [ ])

[ ] ....pers. Michaelis-Menten( [ ])

tot

tot

tot

M

K E SESK S

K E SV kK S

k E SSK

V SVK S

=+

= =+

+

=+

Page 22: Enzimologi-1-1

Pendekatan Keadaan tunak (steady state)

Prinsip: laju pembentukan senyawa antara sama dengan laju penguraiannya.d[ES]/dt = - d[ES]/dt[Etot]=[E]+[ES]Setelah mensubstitusi harga [E] dan dengan mengasumsikan harga tetapan laju kearah penguraian produk sangat kecil maka,akan deperoleh harga [ES]

1 2

1 2

2 2dengan

k k

k kE S ES E P

k k− −

+ +

<<<

1

1 2 1

[ ][ ][ ][ ]

totk E SESk k k S−

=+ +

2

max

[ ] [ ]

[ ] ..... pers. M-M [ ]

M

d PV k ESdtV SVK S

= =

=+

Page 23: Enzimologi-1-1

Steady state

Page 24: Enzimologi-1-1

Penentuan KM & Vmax

Berdasarkan pers Michaelis-Menten Kurva antara V terhadap [S] Pada saat [V] = ½[Vmax], maka: [S]= Km

Berdasarkan pers. Lineweaver-Burk

kurva 1/V thd 1/[S] Pada 1/V = 0, 1/[S]=-1/Km Pada 1/[S]=0, 1/V= 1/Vmax

Page 25: Enzimologi-1-1

Kurva antara V vs [S]

Page 26: Enzimologi-1-1

Kurva 1/V – 1/[S]

Page 27: Enzimologi-1-1

Transformasi linier lain dari data kinetika enzim

1) Eadie-Hofstee Plots:jika pers M-M dikalikan dengan (Km +[S]) di kedua suku, diperoleh:

max

max

( [ ]) [ ]Jika kedua sisi dibagi [S] dan diikuti penyusunan ulang, diperoleh:

[ ]jadi, kurva antara terhadap /[ ] akan memberikan garis lurus,dengan kemiringan

m

m

m

v K S V S

vv V KS

v v SK

+ =

= −

Page 28: Enzimologi-1-1

Kurva Eadie-Hofstee

Page 29: Enzimologi-1-1

Bentuk transformasi linier lain (lanj.)

2) Hanes-Wolff Plots:diperoleh dengan mengalikan pers L-B dengan [S] di kedua sisi, sehingga diperoleh:

Kurva linier antara [S]/v terhadap [S], disebut Hanes-Wolff Plot

max max

[ ] 1[ ] mKS Sv V V

= +

Page 30: Enzimologi-1-1

Kurva Hanes-Wolff

Page 31: Enzimologi-1-1

Bentuk transformasi linier (lanj.)

3) Eisenthal-Cornish-Bowden Direct Plots:Dibuat dengan menghubungkan pasangan titik-titik

dari nilai V pada sumbu Y dengan nilai –[S] pada sumbu X.

Garis-garis yang terbentuk dari pasangan titik itu diekstrapolasi dan bertemu di satu titik. Jika dari titik temu itu ditarik garis mendatar ke arah sb Y akan diperoleh nilai Vmaks, jika ditarik kearah sb X akan diperoleh nilai Km

Page 32: Enzimologi-1-1

Kurva Eisenthal-Cornish-Bowden

Page 33: Enzimologi-1-1

Arti fisik besaran-besaran: KM, kcat

dan kcat/KM

KM menyatakan : konsentrasi substrat yang diperlukan agar reaksi katalisis efektif.kcat adalah tetapan laju pada tahap penentu laju. Untuk tahapan reaksi enzim sbb:

k2 adalah kcat

Satuan kcat : s-1 → kebalikannya: waktu yang diperlukan untuk mengubah 1 molekul substrat oleh 1 molekul enzim → kcat : jumlah substrat yang dapat diubah (turned over) per detik. → turn over number

Kcat/KM = turn over number/afinitas terhadap substrat→ merupakan ukuran efisiensi suatu enzim Contoh:

Page 34: Enzimologi-1-1

Nilai KM, kcat, kcat/KM berbagai enzim

Page 35: Enzimologi-1-1

Inhibisi Enzim

Inhibisi Reversibel Kompetitif Uncompetitive Non Kompetitif

Inhibisi Irreversibel

Page 36: Enzimologi-1-1

Inhibisi Kompetitif

Page 37: Enzimologi-1-1

Inhibisi “uncompetitive”

Page 38: Enzimologi-1-1

Inhibisi Non-kompetitif- Mix Inhibition

Page 39: Enzimologi-1-1

Hukum Laju berbagai Jenis Inhibisi reversibel

Jenis Inhibisi Hukum Laju

Kompetitif

Uncompetitive

Nonkompetitif

[ ][ ] [ ][ ][ ] [ ](1 ) [ ]

cat tot cat totappMM

I

k E S k E SV I K SK SK= =

++ +

[ ](1 )[ ][ ] [ ][ ][ ] [ ]

appcat totcat totI

M M

Ik E S k E SKVK S K S

+= =

+ +

max[ ][ ](1 )[ ]M

I

V SV IK SK

=+ +

Page 40: Enzimologi-1-1

Contoh Inhibitor tak reversibel

Page 41: Enzimologi-1-1

4.2 Kinetika Enzim Sistem Substat banyak (Multisubstrate system)

1. Intro2. Terminologi:

Simbol: Substrat (A,B,C,D); Produk (P,Q,R,S); Enzim (bebas: E,F, G); inhibitor (I, J)

Kompleks transisi: EA, EB, EBA, EP,EQ,EPQ, EAP, EBQ (untuk 2 substrat, 2 produk)

Kompleks pusat: EBA, EPQ (untuk 2 substrat, 2 produk)

3. Mekanisme Kinetik: Berturutan (sequential): beraturan, acak Ping-pong

4. Efek konsentrasi substrat5. Inhibisi produk6. Inhibisi substrat7. Penentuan parameter kinetik

Page 42: Enzimologi-1-1

4.2.3Mekanisme kinetik: 4.2.3.1 Sequential mechanisms

Beraturan (ordered) Kedua subst terikat dgn

Urutan tertentu Produk terlepas juga dgn

urutan tertentu

Cleland Plot

( )( ) ( )( )

A E EAEA B EABEAB EPQEPQ EQ P

EQ E Q

++

++

Page 43: Enzimologi-1-1

4.2.3.2 Random Sequential mechanism

Urutan terikatnya substrat & terlepasnya produk acak

Cleland Plot:

Page 44: Enzimologi-1-1

4.2.3.3 Ping Pong mechanism

Mekanisme Ping-Pong atau double displacement: Sebelum semua substrat masuk, setidaknya satu produk dilepaskan Merupakan mekanisme yang umumnya terjadi, Misal: serin protease (tripsin, chimotripsin), amino transferase

Cleland Plot

Page 45: Enzimologi-1-1

4.2.4.Pengaruh konsentrasi substrat pada reaksi multisubstrat

Untuk reaksi bi bi enzyme:

Percobaan yang sama dengan substrat tunggal dapat dilakukan untuk multisubstrat: salah satu konsentrasi substrat tetap (misal B), dan yang

lain divariasikan (misal A). Selanjutnya, percobaan diulangi dengan menaikkan

konsentrasi substrat tetap (B). Dari percobaan ini akan dihasilkan kurva pada gambar

1 berikut

A B P Q+ +

Page 46: Enzimologi-1-1

Contoh Kurva pengaruh konsentrasi substrat pada reaksi multisubstrat (1)

Page 47: Enzimologi-1-1

4.2.4.1 Pengaruh [S] pada reaksi enzim multisubstrat-mekanisme sequential

Cleland plot: Mekanisme reaksi:

Pada [A] rendah: Tahap penentu laju ?

Pada [A] tinggi: Tahap penentu laju?

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

E A EA

EA B EAB

EAB EPQ

EPQ EQ P

EQ E Q

+

→+ ←

+

+

Page 48: Enzimologi-1-1

Kurva efek substrat

Sequential mech.

[ ][ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

max0

0 max max

1

1 1 1 1 1

A B A Bs M M M

A B BA M M MM

VVK K K KA B A B

K K KKV V B A V B

=+ + +

= + + +

Page 49: Enzimologi-1-1

4.2.4.2 Pengaruh [S] pada reaksi enzim multisubstrat-mekanisme Ping-Pong

Cleland PlotMekanisme reaksi:

Pada [A] rendah Tahap penentu laju?

Pada [A] tinggi Tahap penentu laju?

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

E A EA

EA FP

FP F P

F B FB

FB EQ

EQ E Q

+

+

+

+

Page 50: Enzimologi-1-1

Kurva Pengaruh [substrat] pada reaksi multisubstrat (2)

Ping-pong

[ ] [ ]

max0

0 max max

1[ ] [ ]

1 1 11

A BM M

A BM M

VVK KA B

K KV V A B V

=+ +

= + +

Page 51: Enzimologi-1-1

4.2.5 Inhibisi oleh produk pada reaksi enzim multisubstrat

Berguna untuk mengetahui lebih rinci mengenai mekanisme reaksi: Berturutan acak Berturutan teratur Urutan masukknya substrat

Review (substrat tunggal):

Jenis ihibitor dan sifat-sifat kinetiknyaJenis inhibitor Inhibisi pada L-B PlotCompetitive [S] rendah Kemiringan berubah, tidak Vmax

Non-competitive [S] rendah & tinggi kemiringan dan Vmax berubah

Uncompetitive [S] tinggi Vmax berubah, tidak kemiringan

Page 52: Enzimologi-1-1

4.2.5.1Inhibisi Produk-Ordered Sequential Mechanism

Cleland plot:Substrat berubah A, inhibitor produk Q: Keduanya dapat berikatan dengan enzim bebas pada [A] rendah: inhibisi Pada [A] tinggi: tidak mempengaruhi Vmaks Kompetitif

Substrat berubah A, inhibitor produk P P tidak dapat berikatan dengan enzim bebas, tapi dapat berikatan dengan

komplek EQ. Kelebihan produk P akan menggeser kesetimbangan kearah kebalikan.

Berlaku untuk [A] rendah & tinggi. kemiringan & Vmaks berubahNon competitive/mixed inh.

Substrat berubah B, inhibitor produk QSubstrat berubah B, inhibitor produk P

Page 53: Enzimologi-1-1

4.2.5.2 Efek substrat tetap pada inhibisi produk –Sequential

Substrat berubah B, inhibitor produk Q, [A] jenuh Tidak ada inhibisi

Substrat berubah A, inhibitor produk P, [B] jenuh uncompetitive

Page 54: Enzimologi-1-1

Tabel inhibisi produk

Variable substrate

Product inhibitor

Inhibition at normal levels of fixed substrate

Inhibition at saturating levels

of fixed substrate

A P Non-competitive

uncompetitive

A Q Competitive Competitive

B P Non-competitive

Non-competitive

B Q Non-competitive

None

Page 55: Enzimologi-1-1

4.5.2.6 Inhibisi produk-mekanisme Random Sequential

Cleland plot:

Mekanisme molekul:

Page 56: Enzimologi-1-1

Beberapa kemungkinan kompleks yang terjadi utk inh. Prod, mekanisme Random seq

Pola inhibisi:Subst. Berubah

Inh. Produk Jenis inh

A Q -Kompetitif jika…-Non kompetitif jika..

A P

B Q

B P

kompetitifkompetitifnonkompetitif

Page 57: Enzimologi-1-1

4.2.5.3 Inhibisi Produk- Ping pongCleland plot:

Substrat A & produk Q: sama-sama mengikat enzim bebas (E); sedangkan Substrat B dan produk P mengikat enzim dengan struktur yg sedang berubah selama reaksi (F)Ringkasan:

Subs berubah Inh. Produk Jenis inhibisiA P Non KompetitifA Q KompetitifB P KompetitifB Q Non Kompetitif

Page 58: Enzimologi-1-1

Inhibisi kelebihan substrat: pada Rx enzim substrat tunggal, e.g invertase, β-fruktofurano-sidase (EC 3.2.1.26)

Kurva V terhadap [S]

Page 59: Enzimologi-1-1

Kuva L-B untuk inhibisi substrat tunggal

Page 60: Enzimologi-1-1

4.2.6 Inhibisi Substrat pada reaksi enzim multisubstrat

Inhibisi oleh substrat pada ordered-sequential mech. reaksi enzim multisubstrat hanya dapat terjadi jika substrat B dapat berikatan dengan kompleks EQCleland plot :[A] tinggi inhibisi, krn[A] rendah:

A hanya dapat berikatan dgn E dengan laju yg relatif lebih cepat.

A perlu bertumbukan dgn E, yg frekuensi tumbukan makin kecil dgn berkurangnya A kehadiran EBQ tdk terasa dgn makin berkurangnya A

Inhibisi uncompetitive

EB E B+

Page 61: Enzimologi-1-1

Efek inhibisi substrat pada kurva Lineweaver-Burk

Page 62: Enzimologi-1-1

Penentuan parameter kinetik pada reaksi enzim multisubstrat

Parameter : Kmapp, Vmaksapp , Km, Vmaks

Definisi: Vmaks: laju reaksi pada saat seluruh substrat

dalam keadaan jenuh. Km: konsentrasi substrat tersebut yang

memberikan laju sama dengan setengah laju maks pada saat konsentrasi substrat lain jenuh.

Page 63: Enzimologi-1-1

Penentuan parameter kinetik pada reaksi enzim multisubstrat, lanjt

Dengan bantuan kurva LB, misal subs berubah A, subs tetap B. diperoleh kurva:

Page 64: Enzimologi-1-1

4.3 Kinetika reaksi enzim: Sistem Allosterik

Definisi: Protein allosterik: …. Contoh : Hb, enzim allosterik Cooperativity (Kooperatifitas)

Perubahan tetapan kesetimbangan (binding constant) untuk molekul kecil akibat terikatnya molekul kecil lainnya terlebih dulu.

Contoh: Ks, KI

Kooperatifitas : positif/negatif Efek: homotropik/heterotropik

Page 65: Enzimologi-1-1

4.3.1Sifat-sifat enzim allosterik

Kurva V-S sigmoidPerlu efektorMemberikan respons biphasic terhadap inhibitor kompetitifHilangnya sifat allosteri dengan denaturasiyang ringan/lemahStruktur polimerik

Page 66: Enzimologi-1-1

Kurva V-S Sigmoid

Page 67: Enzimologi-1-1

Efektor

Inhibitor: substrat cooperativity naikAktivator:… turunK-system: adanya efektor, mengubah substrat bindingV-system:…

Page 68: Enzimologi-1-1

Biphasic effect –Inhibitor Kompetitif

Positive substrate cooperativityInhibitor kompetitif:Biphasic effect: [I] << aktivator [I] >> inhibitor

Page 69: Enzimologi-1-1

Pendenaturasi

Sifat allosterik enzim sangat dipengaruhi oleh denaturant, meskipun yang sangat lemah. struktur 3 D protein sangat penting dalam

mekanisme allosterik ini, struktur 3 D protein allosterik lebih rentan

dibandingkan dengan protein non-allosterik.

Page 70: Enzimologi-1-1

Polimerik

Enzim allosterik umumnya memiliki struktur kuarterner (polimerik)lebih dari satu subunit.Dalam larutan: …Protomer: struktur terkecil yang masih mempunyai keaktifan katalisis

Page 71: Enzimologi-1-1

4.3.2 Mekanisme Allosterik

Mekanisme hipotesis simetri (concerted): Monod, Wyman, Changeux (MWC)

Mekanisme hipotesis berturutan (sequential): Koshland, Nemety, Filmer (KNF)

Page 72: Enzimologi-1-1

4.3.2.1 Hipotesis MWC

Enzim allosterik dapat ditemukan dalam 2 konformasi yang berbedaAsumsi: Tanpa ligan T Afinitas sisi aktif enzim

dalam keadaan R > T

Positive substrate cooperativity :

Page 73: Enzimologi-1-1

4.3.2.2 Hipotesis KNF

Reaksi Substrat-Enzim : induced-fitInteraksi antar subunitInhibitor dan aktivatorNegative substrate cooperativity

Page 74: Enzimologi-1-1

4.3.3 Contoh enzim allosterik: Aspartat transcarbamoylase

Reaksi enzim ATCase

Terdiri dari 12 subunit Subunit katalitik (catalytic subunit) Subunit pengendali (regulatory subunit) Subunit katalitik & pengendali berbeda ukuran dan

muatan

Page 75: Enzimologi-1-1

Reaksi enzim ATCase

Page 76: Enzimologi-1-1

Transcabamoylase

Page 77: Enzimologi-1-1
Page 78: Enzimologi-1-1

Pola sedimentasi-laju dari ATCase

A: Native 11.6S B: +p-Hydroxymercuri-benzoat: 2.8S & 5.8S

Page 79: Enzimologi-1-1

Peran p-Hydroxymercuribenzoat

Page 80: Enzimologi-1-1

Bisubstrat analog: PALA

Page 81: Enzimologi-1-1

Ilustrasi ATCase

dengan adanya inhibitor: CTP CTP berikatan pada bagian pengendali Terjadi perubahan struktur 3D

Dengan adanya substrat analog: ATP: Adanya substrat analog menyebabkan enzim

menjadi lebih menggelembung

Page 82: Enzimologi-1-1

Sigmoid plot dan Hill plot

Persamaan M-M kurva hiperobolik

Persamaan Hill: kurva sigmoid a= [S] h= tetapan Hill K0.5~ Km

Page 83: Enzimologi-1-1

Pengaruh tetapan Hill pada kurva V-S

Tetapan Hill menunjukkan derajat substrate cooperativity h= 1 tidak ada

hiperbolik h>1 makin besar h<1 negative substrate

cooperativityGambar disebelah menunjukkan K0.5 = 4 satuan dan Vmaks = 10 satuan.

Page 84: Enzimologi-1-1

Pengaruh substrate cooperativityterhadap kurva linier

Page 85: Enzimologi-1-1

Hill Plot

Persamaan Hill:

Penyusunan ulang:

Jika pers (2) diplot-kan:

( )

( )

0.5

0.5

0.5

0.5

. .................................... (1)

.

log log log ..........(2)

h

h h

h h h

h

h

V avK a

v K a V a

v aV v K

v h a h KV v

=+

+ =

=−

= − −

Page 86: Enzimologi-1-1

Keuntungan substrate cooperativity

(+): peka terhadap perubahan [S] h= 1 81x h=4 3x h=29x Mis: glikolisis--

glukosa(-): tdk 6561x Mis: koenzim

Page 87: Enzimologi-1-1

5.Pengendalian reaksi enzim

Pengendalian aktivitas enzim: Inhibitor : kompetitif, uncompetitive, non

kompetitif Enzim allosterik Inhibisi produk akhir Modifikasi kovalen Aktivasi proteolitik

Pengendalian sintesis enzim

Page 88: Enzimologi-1-1

5.1.2:Allosterik: -ATCase

Page 89: Enzimologi-1-1

Perubahan konformasi oleh ligan-ATCase

Page 90: Enzimologi-1-1

L= bentuk T/bentuk RT>>>, L>>>, kurva sigmoidc= Kr/Kt, perbandingan tetapan disosiasi kedua bentuk.

Page 91: Enzimologi-1-1

5.1.3 Inhibisi balik -ATCase

Page 92: Enzimologi-1-1

5.1.4 Modifikasi Kovalen

reversible Memerlukan 1 enzim utk modifikasi ("converter") & 1 enzym lain utk membalikkan (e.g:kinase/ phosphatase) Enzim "converter" biasanya diaktifkan (di tak aktifkan) oleh metabolit secara allosterik Enzim "converter" itu merupakan sasaran/penentu dalam proses pengaturan dengan modifikasi kovalen.

Page 93: Enzimologi-1-1

5.1.4 Modifikasi kovalen

Page 94: Enzimologi-1-1

Fosforelasi/defosforelasiMerupakan tipe yang paling umum Contoh: protein kinase mengkatalisis reaksi pemindahan gugus

fosforil dari ATP kepada gugus -OH dari serin, threonin or tyrosin

Protein defosforelasi phosphatases: memindahkan gugus fosforil.

Seringkali keadaan terfosforelasi merupakan keaadaan “teraktifasi” atau “tak aktif” Fosforelasi diperkirakan berperan untuk: menstabilkan enzim pada konformasi yang satu (weak

or strong) atau Mengganggu proses pengikatan substrat atau regulator

Page 95: Enzimologi-1-1

Modifikasi kovalen terhadap aktivitas protein

Page 96: Enzimologi-1-1

Fosforelasi, mekanisme

Consensus motif 4 PKA: Arg-Arg-X-Thr/Ser-Z

X= small aa; Z= large hidrophobic aa; R could be substituted by K

Page 97: Enzimologi-1-1

Beberapa contoh kinase

Page 98: Enzimologi-1-1

cAMP - PKA

Siklisasi ATPPada eukaryot: aktivasi protein kinase A (PKA) atau cAPK Fosforelasi –thr-ser[cAMP]=10 nM

Page 99: Enzimologi-1-1

Mekanisme aktivasi cAMP

C= 38-kd; R = 49-kdPada R : Arg-Arg-Gly-Ala-IleSubstrat:Arg-Arg-Gly-Ser-Ile

Page 100: Enzimologi-1-1

ATP & target protein pada subunit katalitik PKA

Page 101: Enzimologi-1-1

5.1.5 Proteolisis

Contoh lain: hormon, pembekuan darah, kolagen

Page 102: Enzimologi-1-1

Khimotripsinogen

Disintesis pada sel acinarDistimulasi oleh impuls saraf /hormon

Page 103: Enzimologi-1-1

Aktivasi KhimotripsinogenPemutusan awal pd res 15-16 residu 14-15 dihilangkan residu 147-148 dihilangkan 3 rantai peptide dihubungkan oleh 5 ikatan disulfida

Page 104: Enzimologi-1-1

Khimotripsin

Pemutusan antara res. 15-16 menghasilkan amino terminus (orange) baru, yang membentuk jembatan garam dengan asp 194 (green) Jembatan garam ini menyebabkan perubahan konformasi sehingga terbentuk sisi aktif

Page 105: Enzimologi-1-1

5.2 Pengendalian Sintesis enzim

Page 106: Enzimologi-1-1
Page 107: Enzimologi-1-1

Data percobaan: Lac

Page 108: Enzimologi-1-1

Pada tingkat apa expresi gen dikendalikan?

DNAPre-

mRNA mRNA mRNA

mRNA tak aktif

protein Protein tak aktif

nucleus cytosol

1Pengendalian transkripsi

2PemrosesanRNA

3TransportRNA

4Pengendaliantranslasi

5Degradasi mRNA

Aktivitas protein

6

Disemua tahap antara DNA & Protein

subject to a wide varietyof regulatory control

Page 109: Enzimologi-1-1
Page 110: Enzimologi-1-1
Page 111: Enzimologi-1-1
Page 112: Enzimologi-1-1
Page 113: Enzimologi-1-1
Page 114: Enzimologi-1-1
Page 115: Enzimologi-1-1
Page 116: Enzimologi-1-1
Page 117: Enzimologi-1-1
Page 118: Enzimologi-1-1
Page 119: Enzimologi-1-1
Page 120: Enzimologi-1-1

Kompleks represor-operator

Page 121: Enzimologi-1-1
Page 122: Enzimologi-1-1
Page 123: Enzimologi-1-1
Page 124: Enzimologi-1-1
Page 125: Enzimologi-1-1
Page 126: Enzimologi-1-1
Page 127: Enzimologi-1-1
Page 128: Enzimologi-1-1
Page 129: Enzimologi-1-1
Page 130: Enzimologi-1-1
Page 131: Enzimologi-1-1