1 / 43

Biokimia Enzim

Biokimia Enzim. Dr. Retno Sintowati. Enzymes. Pendahuluan (overview) Enzyme Specificity Kofaktor Enzim Enzyme Nomenclature Lock and Key Enzyme-Substrate Complex Induced Fit Theory Cara Kerja Enzim Conditions Affecting the Actions of Enzymes Inhibitor Enzim Isozim/Isoenzim

sondra
Download Presentation

Biokimia Enzim

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. BiokimiaEnzim Dr. Retno Sintowati

  2. Enzymes • Pendahuluan (overview) • Enzyme Specificity • Kofaktor Enzim • Enzyme Nomenclature • Lock and Key • Enzyme-Substrate Complex • Induced Fit Theory • Cara Kerja Enzim • Conditions Affecting the Actions of Enzymes • Inhibitor Enzim • Isozim/Isoenzim • Regulation of Enzymatic Activity

  3. PENDAHULUAN • Organisme hidup rangkaian reaksi biokimia peran enzim • Enzim : biokatalisator yg mengatur kecepatan berlangsungnya semua proses fisiologis • Hampir semua dr 2000/ lebih enzim yg diketahui  merupakan protein globular • Aktivitas katalitiknya bergantung pd integritas struktur sbg protein

  4. Contoh : • Jika enzim dididihkan dg asam kuat/diinkubasi dg tripsin (perlakuan yg memotong rantai polipeptida)  aktivitas katalitiknya akan hancur  pentingnya struktur kerangka primer protein enzim • Jika struktur berlipatnya rantai protein yang khas dr enzim diubah (oleh panas, pH extrim, senyawa perusak )  aktivitas katalitiknya juga lenyap  jadi struktur primer, sekunder dan tertier protein juga penting bagi aktivitas katalitiknya.

  5. KespesifikanEnzim • Enzymes are highly specific both • in the reactions they catalyze and • in the compounds (reactants/substrates) on which they act Contoh : enzim proteolitik • Mengkatalisis hidrolosis ikatan peptida • Enzim2 proteolitik berbeda tingkat spesifisitas substratnya, misalnya : • SUBTILIN pd bakteri  tdk bedakan ik. peptida yg akan diputus • TRIPSIN  memutus ik. pep pd sisi karboksil arginin/lisin • TROMBIN  memutus ik.pep antara arginin dan glisin

  6. KofaktorEnzim • Dlmfungsinyasbgkatalisatorsuatureaksikadangenzimcukupmengandalkanstrukturproteinnya, tp. kadangenzimbutuhsenyawa lain yang bukan protein yang disebut KOFAKTOR • Ygtermskkofaktor : • GUGUS PROSTETIK : GUGUS YG MEMBENTUK IKATAN KOVALEN DG ENZIM & TDK MDH TERLEPAS DR ENZIM. • KOENZIM : KOFAKTOR YG MUDAH TERDISOSIASI & DPT DIPISAHKAN DR ENZIM DG CARA DIALISIS. (sebagbesarturunandrvit B, mis : vit B2 FAD, FMN; asampantotenat Koenzim A; Niasin NAD, NADP) • AKTIVATOR : UMUMNYA ION LOGAM YG DPT TERIKAT / MUDAH LEPAS DARI ENZIM (mis. Mn, Mg, Cu) Kompleksenzim-kofaktordisebutHoloenzim, Jikakofaktornyadiambil, disebutApoenzim

  7. Beberapaenzimygmemerlukan ion logam Kofaktor : • Zn2+ • Mg2+ • Mn2+ • Fe2+/Fe3+ • Cu2+ • K+ • Ni2+ • Mo • Se Enzim : • Dehidrogenase alkohol Anhidrase karbonat Polimerase DNA • Heksokinase 6-fosfatase glukosa • Arginase • Sitokrom, Peroksidase,Katalase • Oksidase sitokrom • Kinase piruvat • Urease • Reduktase nitrat • Peroksidase glutation

  8. Beberapacontohkoenzimdanfungsi • NAD • NADP • FMN • FAD • Koenzim Q • Tiamin pirofosfat • Koenzim A • Lipoamid • Koenzim kobamid • Biositin • Piridoksal fosfat • Koenzim tetrahidrofolat • Atom hidrogen (elektron) • Atom hidrogen (elektron) • Atom hidrogen (elektron) • Atom hidrogen (elektron) • Atom hidrogen (elektron) • Aldehid • Gugus asil • Gugus asil • Gugus alkil • Karbon dioksida • Gugus amino • Gugus metil, metilen, formil,formimino

  9. Enzymes • Enzymes are PROTEIN CATALYSTS • Komplex protein besar yg disusun oleh satu / lebih rantai polypeptida • In Vivo disebut sbg enzyme. • Diluar tubuh disebut katalis. • Mengendalikan laju reaksi kimia yg tjd di dlm sel, jaringan dan organ. • Setiap reaksi kimia yg tjd dlm sistem biologik membutuhkan bantuan enzim spesifik. Catalyst: A substance that changes the speed of a chemical reaction without itself undergoing a permanent chemical change in the process

  10. 4 Katakunci • Aktif Interaksi spesifik dr enzim dg molekul tertentu (substrat ) menyebabkan pengaktifan molekul tsb dan mengakibatkan perubahan struktur kimianya. • Katalis • Protein Ada makromolekul lain yg bukan protein, tp mpy kemampuan katalis tdk termsk dlm enzim. Mis : Ribozim (ribonukleat-enzim) • Spesifik

  11. katalis • Dlm reaksi biokimia, reaktan bertubrukan dan masuk ke transition state • this state is short and rapidly breaks down to either products or reactants • Free energy (G) • Free Energy of Activation ( G = ) • Free Energy difference ( G)

  12. What is happening... • Catalyst reduces amount of activation energy so the reaction occurs faster • Catalyst accelerates both the forward and reverse reactions and thus only increases the rate at which a reaction approaches equilibrium

  13. ENZIM EKSTRASEL &ENZIM INTRASEL • Enzimhanyadisintesisolehdandidalamsel • Sbgproduksel, enzimhyakandisintesisjkselmpy gen utkenzimtsb. • Pd dasarnya enzim2 berada & bekerjamenjalankanfungsinyadalamsel , kecuali: 1. Enzim-enzimpencernaan 2. Enzim-enzimpenggumpalandarahdanpemecahbekuandarah 3. Sistempertahanantubuh (antibodi, komplemen)

  14. TATA NAMA ENZIM • Dulu penget. enzim msh sedikit  substrat+ase ( Amilase, Lipase, Urease)  < praktis • Nama trivial ( Steapsin  lipid; Pepsin, Tripsin  polipeptida ) • International Union of Biochemestry (IUB) penggolongan enzim secara sistematis menjadi 6 kelas utama berdasar jenis reaksi yang dikatalisa, dg ketentuan umum sbb : 1. Reaksi dan enzim yg mengkatalisisnya membentuk 6 klas, masing2 klas mpy 4-13 subklas

  15. Lanj. iub 2. The official name of an enzyme has (2) parts • First: names the substrates or the products of the reaction • Second: Designates the type of reaction catalyzed +ase 3. Info tambahan, bila perlu utk menjelaskan reaksi, dpt dituliskan dlm tanda kurung dibag akhir. • L-malat+NAD+  piruvat+CO2+NADH+H+ • Diberi nama : 1.1.1.37 L-malat : NAD+ oksidoreduktase (dekarboksilasi) 4. Setiap enzim mpy nomer code (EC) yg menandai tipe reaksi berkenaan dengan :

  16. Lanj IUB 4. - kelas (digit pertama) - subkelas (digit kedua) - sub subkelas (digit ketiga) - digit keempat adalah utk enzim spesifik Contoh : Laktat dehidrogenase, bernomor 1.1.1.27 Artinya : Kelompok 1 : oksidoreduktase Subkelompok 1. 1: gugus CH-OH sbg donor elektron Sub subkelompok : 1.1.1 : NAD(P)+ sbg akseptor

  17. Penggolonganenzim • Oksidoreduktase • Transferase • Hidrolase • Liase • Isomerase • Ligase • Pemindahan elektron • Rx pemindahan gugus fungsionil • Rx hidrolisis (pemindahan gugus fungsional ke molekul air) • Penambahan gugus ke ikatan ganda /sebaliknya • Pemindahan gugus di dlm molekul, menghasilkan bentuk isomer • Pembentukan ikatan : C-C, C-S, C-O, dan C-N oleh reaksi kondensasi yg berkaitan dg penguraian ATP

  18. “Lock and Key” theory • “Lock and Key” theory: simple analogy commonly used to explain the specificity of enzymes • A specific key will only open a specific lock • The key can be used over and over on the same type of lock

  19. Enzyme-Substrate Complex • Explains the specificity of enzyme action • Substrates of an enzymatic reaction bind to a specific site on the enzyme • shape of that site is complementary to that of the substrates • Active Site: part of an enzyme to which the substrates bind (most cases: a pocket of groove in the surface of the protein)

  20. Enzyme-Substrate Complex Drawing

  21. Examples of Active Sites

  22. Induced Fit Theory • Active site on enzyme not as rigid as “lock and key” model • As the substrate attaches to the enzyme’s active site, the site changes shape to fit the substrate • improves the fit of the active site to the substrate • brings catalytic groups into the correct position for action

  23. Mechanisms of Catalysis • A large part of the catalytic power of an enzyme depends on its ability to lower the activation energy • To do so, an enzyme may provide an environment within the active site that favors the transitions state...or it may provide catalytic groups that allow the reaction to proceed via intermediates not part of the uncatalyzed reaction • many enzymes act as general acid-base catalysts

  24. Mechanisms of Catalysis • Polypeptides cannot by themselves catalyze all of the biologically important reactions. • Use coenzymes and cofactors

  25. KONDISI YANG MEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIM • Temperature • pH • Kadar enzim • Kadar substrat • Ada tidaknya senyawa inhibitor(Heavy Metal Ions) • *everything that affect a protein affect an enzyme because ENZYMES ARE PROTEINS

  26. ION-ION LOGAM BERAT • Dapat mengganggu aktivitas enzimatik • Ketika berhadapandengansisi aktif enzim, penggantian ion yang asli dengan ion logam berat akan mengakibatkan malfungsi dan denaturasi enzim

  27. Extremes of Temperature • Changes enzyme structure • changes active site • prevents enzyme from attaching to substrate • The thermal agitation of the enzyme molecule disrupts the hydrogen bonds, ionic bonds, and other weak interactions within the protein molecule • In humans, enzymes have an optimum temperature of 37ºC

  28. pH Changes on Enzyme Activity • Extreme changes in pH values denature such ionisable enzymes rendering them ineffective • within a narrow pH range, enzyme structure changes reversibility, and each such enzyme was optimally at a specific pH • Optimal pH values for most enzymes • 6-8 pH • exception: I.e. digestive enzymes in stomachs

  29. Inhibitors • Competitive Inhibitors • Compete with substrate for the enzymes • Do not affect Vmax • Raise the apparent Km

  30. Noncompetitive Inhibitors • Do not affect Km • Lower Vmax • Slows down dissociation of ES

  31. PENGATURAN ENZIM ada 4 JALUR : Pengendalian alosterik (sisi lain) Modifikasikovalen yang reversibel Aktivasiproteolitik Stimulasidaninhibisiolehpengendali

  32. ALOSTERIK -Mempunyai sisi lain selain katalitik -Enz pengatur yg berfx mell pengikatan non-kovalen -Contoh penghambatan balik alosterik : perub L-treonin menjadi L-isoleusin (enz dehidratase treonin pd bakteri) L-treonin L-Isoleusin E1 E2, E3, E4, E5 Dehidratase treonin Inhibisi umpan balik Catatan : Isoleusin merup. penghambat spesifik. Isoleusin yg tdk berikatan dg sisi substrat tp dg sisi spesifik lain pd molekul enzim, yg disebut sbg SISI PENGATUR . Ikatan bersifat nonkovalen.

  33. ` • Contoh lain : Enz. Aspartattranskarbamoilase (ATC ase)  mengkatalisabiosintesispirimidin  dihambatolehsitidintrifosfat (CTP) • Sifat2 enzim alosterik berbedadari enzim2 biasaygbukanenzimpengatur. • Bedanya : • Enzim alosterik memilikisisikatalitik ( mengikatsubstrat) dansisipengatur (mengikatmetabolitpengatur : modulator atauefektor) • Molekulenz alosterik umumnyalebihbesardanlebihkompleksdibandingenzbiasa (2/> rantaipolipeptida) • Enz. alosterik biasanyamemperlihatkanpenyimpangannyatadaritingkahlakuklasikMichaelis-Menten

  34. Modulator ada 2 jenis: a. Modulator negatif / penghambat spesifik. Biasanya oleh molekul bukan substrat, shg enzimnya disbt enzim HETEROTROPIK b. Modulatorpositif / perangsang/pengaktif. Berperan sbg isyarat thd enzim utk mempercepat dirinya, seringkalimerupakan substratnya sendiri, shg enzimnya disbt enzim HOMOTROPIK.

  35. Modifikasi kovalen yg reversibel  sifat katalitik berubah jk tjd pengikatan gugus fosforil scr kovalen aktif Sisi katalitik ratio inaktif + fosforil Modifikasi kovalen Aktivasi katalitik berubah Perubahan ratio

  36. (GLUKOSA )n glikogen + fosfat Fosforilase glikogen (otot, hati) (GLUKOSA)n-1 + glukosa 1-fosfat Rantai glikogen diperpendek

  37. AKTIFASI PROTEOLITIK Aktifasi sesekali intermiten BAKAL ENZIM ZIMOGEN/ PROENZIM Belum aktif Aktifasi cepat Membuat Tempat katalitik Proses proteolitis terbatas Katalitik aktif

  38. ... Contoh : enz digestif (pepsin, tripsin), enz hemostasis dan fibrinolisis Kimotripsinogen (245rantai) enzim yg aktf penuh jika ikatan peptida antara arginin15 dipisah dg isoleusin16 oleh tripsin KIMOTRIPSINOGEN INAKTF 1 TRIPSIN Л -kimotripsin 1 15 16 245

  39. aktivasi & inhibisi oleh pengendali aktivasi kalmodulin kerja inaktivasi Tergantung ion ca++ 4 tempat Pengikatan ca++ α-antitripsin • Suatu protein plasma 53-kd • Melindungi jar dari Elastase (rusaknya serat ellastin) alveoli paru atau dikenal dg EMFISEMA

  40. Isoenzim • Mengkatalisis reaksi yang sama • Sifat fisik dan kimia berbeda • Diagnosa • Contoh: • LDH 1 : H4 jantung • LDH 2 : H3M jantung • LDH 3 : H2M2 • LDH 4 : H1M3 (hati) • LDH 5 : M4 (hati) • CPK BB=CK1  plgdominandiotak • CPK MM =CK3 ototrangkadanototjantung • CPK MB =CK2  ototjantung

  41. Mutasi Genetik

  42. Makna Klinis • Gangguan terhadap pembentukan enzym dan terhadap faktor-faktornya akan terjadi gangguan homeostasis tubuh • Diagnosis penyakit • Toksikologi dan Farmakoterapi • Biologi molekuler

  43. Streptokinase in Breaking Down Blood Clots • STREPTOKINASE • can dissolve blood clots that form in the heart, blood vessels, or lungs after a process, such as a heart attack • called a thrombolytic agent • can also dissolve blood clots that form in intravenous catheters • tubing that goes into a vein for fluid exchange

More Related