PENDAHULUAN METABOLISME : MAKANAN DICERNA dalam saluran pencernaan DIMETABOLISME dalam sel METABOLISME : KATABOLISME MOLEKUL YG LEBIH BESAR  MOLEKUL YG LEBIH KECIL GLUKOSA  CO2 + H2O + ENERGI ANABOLISME = SINTESIS MOLEKUL YG LEBIH KECIL  MOLEKUL YG LEBIH BESAR GLUKOSA  GLIKOGEN SEL JARINGAN ORGANISME tersusun dari molekul2 REAKSI KIMIA

Organisme sel molekul enzim Sel eukariot Endoplasmik retikulum ribosom inti sitosol Golgi app. peroxisom lisosom mitochondrion cytoskeleton ribosom Endoplasmik retikulum Sel eukariot

I. BIOKIMIA ENZIM : ALUR METABOLIK SUSUNAN KIMIAWI PROSES2 KIMIA 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

KATALISATOR  mempercepat reaksi LETAK ENZIM DALAM SEL BERKAITAN DGN FUNGSI ORGANEL Ybs. E. MITOKONDRIAL  REAKSI PENGADAAN ENERGI Reaksi oksidasi  Energi Rantai 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

KATALISATOR INORGANIK H+, OH-, Pt E. aktivasi  - ENZIM PROTEIN  biokatalisator E aktivasi  BEREAKSI SPESIFIK TIDAK TAHAN PANAS

keadaan awal  pd suhu tertentu Reaksi kimia : A  P Lab kimia : dipanasi di + katalisator Sistem biologis : - suhu konstan - + Enzim A+B C+D ΔG = 0  seimbang ΔG < 0  Rx ke kanan bersifat eksergonik ΔG > 0  Rx ke kanan bersifat endergonik

Ea = ENERGI AKTIVASI JUMLAH ENERGI YG DIPERLUKAN UNTUK MEMBAWA SEMUA MOLEKUL DLM. 1 MOLE SUATU BAHAN PD. SUATU SUHU TERTENTU DR. KEADAAN AWAL MENUJU KEADAAN TRANSISI MENGATASI HAMBATAN ENERGI ΔG : PERUBAHAN ENERGI BEBAS  TIDAK DIPENGARUHI KATALISATOR

ENZIM BEREAKSI SPESIFIK artinya : SUATU ENZIM HANYA DAPAT BEREAKSI DGN. SUATU SUBSTRAT TERTENTU atau PD. SEJUMLAH KECIL SENYAWA SEJENIS CONTOH : LAKTOSA  GLUKOSA + GALAKTOSA Laktase Heksokinase : - GLUKOSA - HEKSOSA LAIN: FRUKTOSA DAYA IKAT (AFINITASNYA) BEDA  Km beda

KEKHUSUSAN ENZIM K. ABSOLUT K. RELATIF K. OPTIK  MALTASE   K. GUGUS  ALKOHOL DEHIDROGENASE DIPENGARUHI OLEH: IKATAN E-S SIFAT GUGUS KATALITIK KOFAKTOR E / K TIDAK BERHUBUNGAN SECARA STOIKIOMETRIK DENGAN REAKTAN / PRODUK

KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM DULU  SEDERHANA Mis: EMULSIN, PTYALIN ‘S’ + ASE Mis: UREASE, LIPASE JENIS REAKSI + ASE Mis: TRANSFERASE, DEHIDROGENASE ‘S’ + JENIS REAKSI + ASE Mis: MALAT DEHIDROGENASE ‘S’ Jenis reaksi TATANAMA ENZIM IUBMB: REAKSI & ENZIMNYA DIBAGI DALAM 6 KELAS UTAMA NAMA ENZIM T.D. 2 BAGIAN: Bgn. 1  NAMA SUBSTRAT Bgn. 2  JENIS REAKSI + ASE

KLASIFIKASI & TATANAMA ENZIM (lanjutan) Mis: 1.1.1.1 Alkohol : NAD Oksidoreduktase = alkohol dehidrogenase INFORMASI TAMBAHAN DALAM ( ) 1.1.1.37 L-MALAT : NAD OKSIDOREDUKTASE (decarboxylating) L-MALAT + NAD+  PIRUVAT + CO2 + NADH + H+ L-MALAT + NAD+  OKSALOASETAT + NADH + H+

-D-GLUKOSA  -D-GLUKOSA 6-P Glukokinase/Heksokinase NOMOR KODE SISTEMATIK Mis : EC.2.7.1.1 -D-GLUKOSA  -D-GLUKOSA 6-P Glukokinase/Heksokinase Enzim yg dimaksud Heksokinase Akseptor gugus alkohol Transferase Transfer fosfat

KELAS-KELAS ENZIM MENURUT IUBMB, ADA 6 KELAS (GOLONGAN) UTAMA: OKSIDOREDUKTASE : MENGKATALISIS REAKSI OKSIDASI – REDUKSI. P.U. : ENZIM2 PD. PROSES OKSIDASI BIOLOGIS Laktat dehidrogenase PIRUVAT + NADH + H+  LAKTAT + NAD+ TRANSFERASE : MENGKATALISIS TRANSFER/PEMINDAHAN GUGUS FUNGSIONAL (BUKAN HIDROGEN) ANTARA SEPASANG SUBSTRAT S–G + S’  S’–G + S -D-GLUKOSA+ATP  -DGLUKOSA-6-P +ADP Heksokinase/Glukokinase

MENGKATALISIS PEMBELAHAN HIDROLITIK Contoh : Enzim - Amilase - Lipase 3. HIDROLASE : MENGKATALISIS PEMBELAHAN HIDROLITIK Contoh : Enzim - Amilase - Lipase - Karboksi peptidase A -D-GALAKTOSIDA + H2O  suatu alkohol + D-galaktosa

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 | = || + H2O CH2 – COOH HOOC – C – H MALAT FUMARAT PIRUVAT DEKARBOKSILASE : O O || || – OOC – C – CH3 + H+ CO2 + H – C – CH3 PIRUVAT ASETALDEHID

MENGKATALISIS PENYUSUNAN KEMBALI INTRAMOLEKULER ISOMERASE : MENGKATALISIS PENYUSUNAN KEMBALI INTRAMOLEKULER All Trans – retinin 11 – cis – retinin 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+Pi OKSALOASETAT PIRUVAT

LIGAND MOLEKUL KECIL YG BISA TERIKAT PADA MOLEKUL BESAR S S=SUBSTRAT I=INHIBITOR A=AKTIVATOR E=ENZIM E A S I LIGAND A E I

STRUKTUR PROTEIN » » H O H O H O H O | || | || | || | | || | || | || | +H3N – C – C – N – C – C – N – C – C – – – N – C – C | | | | | | | R1 H R2 H R3 H R IKATAN PEPTIDA || O | O– ujung karboksil bebas amino bebas » H | R – C – COOH NH2 ASAM AMINO DALAM LARUTAN SELALU BERMUATAN  PROTEIN JUGA SELALU BERMUATAN asam amino » COO– +H3N aa1 aa2 aa3 aa4 aa5 aa6 RANTAI PEPTIDA  20 jenis a.a. dasar

STRUKTUR PRIMER PROTEIN : URUTAN ASAM AMINO PD. RANTAI PEPTIDA DR. UJUNG AMINO BEBAS SAMPAI UJUNG KARBOKSIL BEBAS (awal) (akhir) URUTAN a.a JUMLAH 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+ R – C – COO– +H+ NH2 +OH– pH < iep iep muatan=0 pH>iep pKa COOH < NH3+

STRUKTUR SEKUNDER : H H O R | | || | – N – C – C – C – C – N – | | | || – N – C – C – | CH2 S H H O ikatan disulfida R | C – C – N – || | | O H H : : H H O | | || – N – C – C ikatan Hidrogen *  Helix * Lain2 : * LIPIT  =  - PLEATED * KUMPARAN ACAK = RANDOM COIL Cys – SH Cys – SH

STRUKTUR TERSIER : Contoh : MIOGLOBIN (MYOGLOBINE)  MONOMER Dari satu untai rantai polipeptida monomer Contoh : MIOGLOBIN (MYOGLOBINE)  MONOMER Struktur Tersier : IKATAN HIDROGEN GAYA2 VAN DER WAALS IKATAN2 YG. LEMAH

STRUKTUR KUARTERNER :  MONOMER  DIMER  TETRAMER OLIGOMER POLIMER T.D. SATU UNTAI RANTAI POLIPEPTIDA  MONOMER PROTOMER  DIMER  TETRAMER OLIGOMER POLIMER HANYA SAMPAI STRUKTUR TERSIER subunit TERMASUK STRUKTUR KUARTERNER subunit

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 YG LEMAH

RANTAI POLIPEPTIDA  ADA YG SAMA SEMUA, ADA YG. BEDA Hb : 22 LDH : M4 H4 M3H M2H2 MH3 gen rantai    susunan a.a rantai    ISOZIM MENGKATALISIS REAKSI YG SAMA

POLIMER ~ ~ PH/PH, t  DENATURASI ~ IKATAN PEPTIDA ~ PROTEIN : : DIMER OLIGOMER : TETRAMER POLIMER ~ T.D. BANYAK SUBUNIT (BANYAK RANTAI POLIPEPTIDA) 4 RANTAI POLIPEPTIDA 4 SUBUNIT ~ PH/PH, t  DENATURASI STRUKTUR PROTEIN RUSAK, TP. TIDAK SAMPAI MERUSAK STRUKTUR PRIMER ikt peptida ~ IKATAN PEPTIDA IKATAN DISULFIDA IKATAN YG. KUAT, TIDAK RUSAK ~ PROTEIN : - ENZIM  FUNGSIONAL - KOLAGEN  STRUKTURAL

CARA KERJA ENZIM ~ E : ENZIM S : SUBSTRAT P : PRODUK ~ UKURAN MOLEKUL E : BESAR UKURAN MOLEKUL S : KECIL ~ DALAM SISTEM BIOLOGIS :  KADAR E << KADAR SUBSTRAT ~ IKATAN E–S  IKATAN YG, LEMAH

KEKHUSUSAN ENZIM BILA ADA KESESUAIAN ANTARA CELAH AKTIF DGN. SUBSTRAT PD. STRUKTUR 3 DIMENSINYA MAUPUN GUGUS REAKTIF YG. DIMILIKI KEDUANYA.

~. GUGUS REAKTIF ASAM AMINO  GUGUS YG ~ GUGUS REAKTIF ASAM AMINO  GUGUS YG. PUNYA POTENSI UNTUK BEREAKSI, TDP. PD. RANTAI ‘R’. SH | CH2 H3+N – C – COO– H R Cysteine (Cys) C SISTEIN OH | CH2 H3+N – C – COO– H R Serin (Ser) S H R – C – COO– | NH3+ ~ GUGUS REAKTIF YG. BERPERAN LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS ADALAH GUGUS REAKTIF PD. CELAH AKTIF – LOGAM BERAT  MENGIKAT GUGUS –SH  E MENJADI INAKTIF Hg++

CELAH AKTIF (ACTIVE SITE) CELAH KATALITIK CELAH PENGIKAT ‘S’ 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

MEKANISME KATALISIS ENZIM + + S E P MOLEKUL BESAR MOLEKUL KECIL Kompleks ES ACTIVE SITE (BENTUK CELAH) = CATALYTIC SITE = SUBSTRATE BINDING SITE  GUGUS2 PENGIKAT ‘S’ GUGUS2 KATALITIK GUGUS REAKTIF ASAM2 AMINO DI DAERAH TSB.

TEORI KUNCI & ANAK KUNCI  FISHER TEORI KESESUAIAN IMBAS (KOSHLAND INDUCE FIT THEORY) PERUBAHAN KONFIRMASI (SUSUNAN ATOM DLM RUANG) PENGIKATAN S KESESUAIAN BENTUK FIT = PAS BENTUK BERPASANGAN TERJADI SETELAH E MENGIKAT S

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 + ADP Mg++ Heksokinase

KOFAKTOR LOGAM ~ IKATAN KUAT / KOVALEN : METALLO-ENZIM ~ IKATAN YG. LEMAH FUNGSI : IKUT LANGSUNG PD. PROSES KATALISIS ~ GUGUS KATALITIK STABILISATOR TEMPAT KATALISIS 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 L | S | E |

KOENZIM KOENZIM + APOENZIM HOLOENZIM KOFAKTOR BERUPA SENYAWA ORGANIK NON 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 HEME SELAMA E BEKERJA, HEME MENGALAMI OKSIDASI DAN REDUKSI LEMAH : KO-SUBSTRAT (di slide berikutnya) Katalase mengandung Fe

PIRUVAT + NADH + H+  LAKTAT + NAD+ LEMAH : KO-SUBSTRAT PIRUVAT + NADH + H+  LAKTAT + NAD+ Laktat Dehidrogenase S Ko-substrat MENGHUBUNGKAN 2 MACAM REAKSI DGN. 2 MACAM ENZIM Pd GLIKOLISIS : Gliseraldehid 3-P 1,3-Bisfosfogliserat S + NAD+ P + NADH + H+ + Pi KE R.R. (O2) Bila O2  / anaerob : PIRUVAT + NADH + H+ LAKTAT + NAD+ LDH

FUNGSI KOENZIM PERANTARA PEMBAWA GUGUS, ATOM TERTENTU ATAU ELEKTRON CONTOH: NAD+ NADP+ FMN FAD KoQ ELEKTRON : HEME GUGUS LAIN :  ATP  FOSFAT  PIRIDOKSAL FOSFAT  –NH2 VITAMIN B TERMASUK KOENZIM TPP  THIAMIN NAD  NIASIN NADP  NIASIN FAD  RIBOFLAVIN KoA  ASAM PANTOTENAT R.R S  NAD+  FAD  KoQ Sistem sitokrom ½ O2 ATOM H

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 PEPSIN H+ / PEPSIN PEPSINOGEN PEPSIN H+ / Enzim proteolitik

ISOZIM MENGKATALISIS REAKSI YG. SAMA CONTOH : LAKTAT DEHIDROGENASE (LDH) T.D. 4 RANTAI POLIPEPTIDA 2 JENIS RANTAI : M H ISOZIM LDH ADA 5 : I1=H4 I2=H3M I3=H2M2 I4=HM3 I5=M4 M & H : SUSUNAN ASAM AMINO BERBEDA DISTRIBUSI ISOZIM DLM. JARINGAN BERVARIASI DAPAT MEMBANTU DIAGNOSIS PENYAKIT SIFAT FISIK, KIMIA, IMUNOLOGIS  SEDIKIT BEDA

+ – Katoda (-) Anoda (+) 5 4 3 2 1 A B C Jant N Hati A B C 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 A B C Jant N Hati + – A B C 5 4 3 2 1 A – Infark miokard B – N C – penyakit hati I5: M4 I1=H4 LDH Elektroforesis Selulosa asetat pH 8,6

PENGUKURAN KADAR ENZIM DLM. PLASMA UNTUK MEMBANTU DIAGNOSIS ENZIM PLASMA FUNGSIONAL (YG. BERFUNGSI DLM. PLASMA) MIS. : ENZ.2 PROSES PEMBEKUAN DARAH LIPOPROTEIN 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)

GEN : SUATU SEGMEN DNA YG. BERISI INFORMASI/KODE GENETIK DARI SUSUNAN ASAM AMINO, SUATU RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN DAPAT DIPAKAI SEPAKAI ACUAN UNTUK TRANSKRIPSI (mRNA) yang selanjutnya ditranslasi (sintesis)  POLPEPTIDA/PROTEIN

Pankreas : amilase, lipase Tulang : fosfatase alkali Prostat : fosfatase asam Hepar : SGOT SGPT LDH Otot : SGOT CPK (Creatine phospho kinase) LDH Paru : LDH

PEMERIKSAAN ENZIM PD. PENYAKIT GENETIK : DEFISIENSI FENILALANIN HIDROKSILASE FENIL KETON URIA DMD = DUCHENNE MUSCULAR DISTROPHY BMD = BECKER M. DISTROPHY x°y GEN DISTROFIN CACAT DISTROFIN CACAT SEL OTOT RUSAK CREATIN KINASE  PEMERIKSAAN [E]  DALAM SERUM

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

CACAT ENZIMATIK GENETIK A B C D E P BILA GEN ENZ. 4 CACAT  [ENZ. 4] <  PENUMPUKAN METABOLIT D,C,B,A  FENIL KETON URIA : DEFISIENSI ENZ. FENILALANIN HIDROKSILASE  PENUMPUKAN METABOLIT () KERUSAKAN SEL2 SARAF MENTAL RETARDASI KELAINAN GENETIK ? PREMARITAL COUNSELLING PRENATAL COUNSELLING HAMIL  amniosintesis dsb NEONATUS  SCREENING TEST (UJI SARING) PERAWATAN KHUSUS DIET KHUSUS mis : FENIL KETONURIA TERAPI GEN ? MASIH TAHAP PENELITIAN

DNA SEL DNA INTI (KROMOSOM) : ½ DARI IBU; ½ DARI BAPAK. mengandung banyak GEN 23 pasang kromosom dari bapak dari ibu DNA MITOKONDRIA MENGANDUNG SEDIKIT GEN ASAL : DARI IBU SAJA OLEH KARENA PADA SPERMA DNA MITOKONDRIA TERLETAK DIBGN EKOR MOLEKUL DNA GEN a GEN b GEN c TRANSKRIPSI mRNA TRANSLASI 1 RANTAI POLIPEPTIDA/PROTEIN 3 nukleotida  1 asam amino

Hb TERDIRI DARI : 2 RANTAI  2 RANTAI  Hb dikode oleh 2 gen  gen  dan gen 