ENZIM BIOKIMIA Minggu 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?

(enzim=senyawa BM kecil) SEJARAH PENELITIAN ENZIM Louis Pasteur (fermentasi alkohol) Eduard Buchner (enzim dalam ragi) Richard Willstatter (enzim=senyawa BM kecil) James Summer (ekstrak urease) Biokimia modern (ribozim=enzim asam nukleat) Northrop dan Kunitz (enzim adalah protein)

DEFINISI Enzim adalah katalis biologis Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan mempercepat reaksi

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM 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 Aktivitas enzim Skor Tingkatkan konsentrasi substrat, Student A Skor Aktivitas enzim Student B Student C 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 Jumlah bab Konsentrasi substrat Tingkatkan konsentrasi substrat, amati aktifitas enzim Juang RH (2004) BCbasics

KINETIKA MICHAELIS-MENTEN

PLOT LINEWEAVER-BURK

Contoh Perhitungan Data [S] Absorban v (mmol/min) 1/S 1/v 1 2 3 4 0.25 Laju reaksi Substrat Produk Transformasi Data [S] Absorban v (mmol/min) 1/S 1/v no 1 2 3 4 0.25 0.50 1.0 2.0 0.21 0.36 0.40 0.46 → 0.42 0.72 0.80 0.92 4 2 1 0.5 2.08 1.56 1.35 1.16 Produk diukur dengan spektroskopi 2.0 1.0 1/v 1.0 0.5 v 1.0 Plot langsung -3.8 Transformasi Juang RH (2004) BCbasics -4 -2 0 2 4 1/[S] 0 1 2 [S]

Km BEBERAPA ENZIM Enzim Substrat Km (mM) Katalase H2O2 25 Heksokinase (otak) ATP 0,4 D-glukosa 0,05 D-fruktosa 1,5 Karbonat anhidrase HCO3- 26 Kimotripsin Glisiltirosinilglisin 108 N-benzoiltirosinamida 2,5 -galaktodase D-laktosa 4,0 Treonin dehidratase L-treonin 5,0

BILANGAN PUTARAN Jumlah 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

KESPESIFIKAN ENZIM A B C D E1 E2 E3 E4 E5 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

X STIKASE Substrat Transition state Produk Jika enzim langsung mengikat substrat maka tidak ada reaksi lanjut X Enzim tidak hanya mengikat substrat, tapi juga memicu terbentuknya kondisi transisi

SISI AKTIF ADALAH SEBUAH KANTONG Mengapa energi transition state lebih rendah pada sisi aktif? Kantong ajaib enzim (1) Stabilisasi transisi + (2) Menolak air CoE (1) (2) (3) Gugus aktif (4) - (4) Bantuan koenzim (3) Juang RH (2004) BCbasics

TATA NAMA ENZIM KLASIK Berdasarkan sumbernya: Berdasarkan substratnya: Papain: berasal dari pepaya Berdasarkan substratnya: Amilase: memiliki substrat amilosa Urease: memiliki substrat urea Berdasarkan produknya: Pepsin: menghasilkan produk pepton

KLASIFIKASI ENZIM Kelas Tipe Reaksi Contoh Oksido-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 Klasifikasi Enzim Menurut Commision of Enzyme of the International Union of Biochemistry (CEIUB)

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

Enzyme Inhibition (Plots) Competitive Non-competitive Uncompetitive Vmax Vmax Km [S], mM Vmax [S], mM vo vo Direct Plots Double Reciprocal Vmax’ I Km’ Vmax’ I I Km Km Km’ [S], mM = Km’ Vmax unchanged Km increased Vmax decreased Km unchanged Both Vmax & Km decreased 1/[S] 1/Km 1/vo 1/ Vmax I 1/vo 1/ Vmax 1/[S] 1/Km 1/[S] 1/Km 1/ Vmax 1/vo I Intersect at X axis I Two parallel lines Intersect at Y axis Juang RH (2004) BCbasics

KOFAKTOR apoenzim + kofaktor  holoenzim Terdiri atas: protein tidak aktif enzim aktif Terdiri atas: Ion anorganik Koenzim : senyawa organik kompleks

AKTIVATOR LOGAM 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

KOENZIM 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)

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

REGULASI AKTIFITAS ENZIM Inhibitor Proteolisis or inhibitor proteolysis Feedback regulation Fosforilasi P R R P (+) regulator effector phosphorylation Sinyal atau Subunit regulator + cAMP or calmodulin (-)

REGULASI Inhibitor Proteolisis Feedback regulation Fosforilasi Sinyal Fosfodiesterase a (bisa ular) Proteolisis Kimotripsin (pencernaan) Feedback regulation Triptofan sintase (bakteri) Fosforilasi Glikogen sintase (hewan) 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