Download - enzim biomedik
E N Z I MSetelah mengikuti perkuliahan ini
diharapkan mampu memahami :• Nomenclature enzim• Siafat-sifat enzim• Kinetics enzim• Mekanisme Kerja enzim• Regulasi reaksi enzimatis
Enzim
Figure 5.2
Nomenklatur• Umumnya nama:• Contoh:
• Phosphofructokinase• Acetylcholinesterase• DNA Polymerase
• Secara Tradisional penamaan enzim ditambahkan. “ase”
• Katalisator Biologis– Specifik untuk Reaksi Kimia; Tidak habis dipakai
dalam reaksi, jadi setelah reaksi enzim kembali lagi kebentuknya.
– Apoenzime: protein
• Kofaktor: Komponen Nonprotein– Coenzyme: Kofaktor Organik
• Holoenzime: Apoenzime + kofaktor
Enzim
Enzime
Figure 5.3
• The turnover number is generally 1-10,000 molecules per second.
Enzymes
Figure 5.4
• 1.Oxidoreduktase : Reaksi Oksidasi Reduksi
• 2.Transferase :Transfer grup fungsional
• 3.Hydrolase : Reaksi Hidrolisa
• 4.Lyase : mengeluarkan atom tanpa hidrolisis
• 5.Isomerase : Penyusunan ulang dari
• atoms
• 6.Ligase : Penggabungan Molekul Penggunaan ATP.
Klasifikasi”International Enzymes Commision”(IEC)
• 1.Oksido Reduktase (Redoks): untuk Untuk reaksi-reaksi Oksidasi –Reduksi.
- Bekerja pada –CH-OH
- Bekerja pada – C=O
- Bekerja pada -CH=CH-
- Bekerja pada – CH-NH2
- Bekerja pada –CH-NH-
- Bekerja pada NADPH.
• 2. Transferase (Pemindahan Gugus
• Fungsional); Contoh:Aminotransferase
• - Gugus satu Carbon
• - Gugus Aldehid atau Keton
• - Gugus Alkil
• - Gugus Glikosil
• - Gugus Phosphat
• - Gugus Mengandung S
• 3.Hidrolase ( Reaksi Hidrolisa).• - Ester• - Ikatan Glikosil• - Ikatan Peptida• - Ikatan C-N lainnya• - Anhidrida Asam
• 4.Liase (adisi/tambahkan pada rangkap • atau kebalikan reaksi tersebut).• - -C=C-• - -C=O• - - C=N
• 5. Isomerase ( reaksi Isomerisasi)
• - Rasemase.
• 6. Ligase (Pembentukan Ikatan dengan
• Pembelahan ATP).
• - Terbentuk ikatan C-O
• - Terbentuk ikatan C-S
• - Terbentuk ikatan C-N
• - Terbentuk ikatan C-C
Klasifikasi EnzimDehidrogenase- Oksidasi substrat menggunakan Kofaktors sebagai akseptor atau donor elektron.
contoh: Piruvate dehidrogenase)Reductase- : menambah elektrons dari kofaktor reduksi
Contoh: enoyl ACP reduktaseKinase- : phosphorilase substrate. Contoh: hexokinase Hidrolase : menggunakan air untuk memecah Molekul.Phosphatase : - hidrolisa ester phosphate. Contoh: glucose-6-phosphatase.Esterase (lipase): hidrolisa esters , sedangkan yg bekerja
pada ester lipid adalah lipase.Contoh : lipoprotein lipase
Thioesterase : hidrolisa thioestersThiolase : - menggunakan thiol untuk membantu pembentukan thioester. Contoh: β-ketothiolase.Isomerase :- interkonversi dari isomer. contoh: aldose
ke ketose; triose phosphate isomerase
Contoh-contoh aktifitas enzim yang umum
• Kinase– Serine/Threonine– Tyrosine
• Phosphatase• Acetylase
– Biasa pada Lysines
• Deacetylase
Katalisis • Enzim mempercepat reaksi
tetapi tetapi tidak mempengaruhi rasio keseimbangan(equilibrium)
• Enzim terikat pada substrate pada pembentukan dan pemecahan dan fase transisi.
• • Enzim merendahkan aktivasi
energi barrier untuk mencapai fase transisi tanpa perubahan secara keseluruhan dari energi bebas.
Kompleks Substrat-Enzim
• Fischer’s “Lock and Key”
• Koshland’s “Induced Fit”
• Tempat aktif biasanya menempati bagian kecil dari volume protein.
• Enzimes dapat berubah atau rusak oleh tempratur dan pH.
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.6
pH and Temperature Dependence
• Enzim masing2 mempunyai pH dan temperature optimums– Pikirkan dimana enzim bekerja?– Contoh: Pepsin adalah aktif di lambung.
• bekerja aktif pada suasana pH asam dan 37°C
• Apa yang terjadi pada protein umumnya pada pH/temperature yang ekstrim?
• Temperatur
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.5a
• pHFaktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.5b
• Substrate concentration
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.5c
Michaelis-Menton Kinetics• The Michaelis-Menton
Rumus:– Doesn’t always hold true for
each enzyme– S = Substrate Concentration– V = Reaction Velocity– Vmax = Maximum reaction
velocity that can be reached– Km = Substrate concentration
corresponding to 1/2 Vmax• Km can be used to approximate
binding affinity of enzyme for substrate
– A low Km means high affinity
Kinetik Michaelis –Menten (( Kurva Enzim Saturasi)Plot Dari Konsentrasi Substrat versus Reaksi Velocity
Ini adalah tipe reaksi Katalisator enzim, konsentrasi Reaktan dan produk biasanya ratusan sampai ribuan kali
lebih besar dari konsentrasi Enzim. Akibatnya setiap enzim molekul mengkatalisir petubahan dari banyak molekul
reaktan menjadi Produknya.
• E + S ES ES* EPE + P
• E = Enzim• S = Substrat• ES = Kompleks Enzim Substrat• ES* = Stadium Transisi dari ES• EP = Kompleks Enzim Produk• Reaksi akhir adalah Produk dan pelepasan dari Enzim
Rumus Lineweaver-Burk
• Untuk turunan maka ambil” double-reciprocal” dari rumus Michaelis-Menton. Robahlah Rumus MM kegaris lurus.– X intercept = -1/Km– Y intercept = 1/Vmax– Slope = Km/Vmax
• Membantu kita mengerti inhibitor
Plot dari Lineweaver -Burk
Enzim Inhibitor dibagi 2 kelompok: 1.Yang menyebabkan tidak aktifnya enzim
Irreversible ( tidak bisa kembali lagi)• Effek inhibitor dapat kembali lagi. Inhibitor
biasanya menyebabkan tidak aktifnya modifikasi kovalen dari struktur enzim.
• Contohnya: Cyanida sebagai Klasik Enzim ireversible inhibitor, dimana terikat secara
• Kovalen pada Cytochrome Oxidase mitokondria. Dimana akan menghambat semua
• Reaksi yang berhubungan dengan transport elektron.
2.Reversible Inhibitor
• a.Noncompetitive Inhibitor
• b.Competive Inhibitor
• c.Uncompetitive Inhibitor
• Plot Lineweaver- Burks Enzim Inhibited (dihambat )
Enzyme Inhibitors
• Competitive– “Competes” for active site– Changes Km– Example -- ethanol for
methanol poisoning
• Noncompetitive– Binds elsewhere on
enzyme– Changes Vmax– Example -- aspirin for
cyclo-oxygenase
Mekanisme -- Lysozyme• Menghambat bakteria oleh
memecah (NAG-NAM)n polisakarida pada dinding cell
• Dijumpai pada Saliva manusia.
• Secara alamiah tempat aktif pada:– Ukuran terbatas dari
substrate– Dimana substrate
dihidrolisa.– Mekanisme dari
hidrolisa (Hidrolisa asam)
• Competitive inhibitionFaktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.7a, b
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
• Noncompetitive inhibition
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.7a, c
• Feedback inhibition
Faktor mempengaruhi aktifitas Enzim
Figure 5.8
Enzim Regulasi I:Hasil akhir Inhibisi
• Hasil akhir dari produk ini akan menghambat yang tahap awal. Sering pada jalur metabolikContoh -- Heme menghambat ALA Synthase
Enzyme Regulation II:Allostery
• Terikat pada sebuah molekul ke protein yang menyebabkan suatu konformasi.
• Perubahan yang modifikasi fungsi protein.
• Contoh:• Phosphofructokinase I
Enzim Regulasi III:Interaksi Protein-Protein
• Protein Kinase A– Dua heterodimers dari
subunit Katalitik & Regulatory
• Bentuk Inaktive.
• Mekanisme– Ikatan dari cAMP ke
subunit R .• cAMP adalah messenger
sekunder diregulasi oleh “signal transduction pathways”
– C subunits dilepas– R subunits yang aktif
Enzim Regulasi IV:Modifikasi Kovalen
• Dua Modifikasi umum adalah:– Phosphorilasi.– Acetilasi.Perubahan struktur
protein dan dapat menginduksi bentuk aktif da inaktif, tergantung pada Enzim.
Contoh: Glycogen
Phosphorylase
Enzim Regulasi V:Proteolisis• Strategi umum untuk
pencernaan. • Melindungi Cell
pancreatik/Lambung dari enzim kuat.– Contoh:
Chymotrypsinogen
• Precursors Khas dikenal dengan: “Zymogens”
• RNA ase yang memotong dan membelah RNA
Ribozime
• NAD+ berasal dari Niacin
• NADP+ berasal dari Niacin
• FAD berasal dari Riboflavin
• Coenzyme A
Koenzim yang penting
Konezim Pelopor Vitamin Fungsi
Nikotinamide Adenine Di Nukletida (NAD+)Nikotinamide Adenine Nukleotida Phosphat (NADP+)Flavin Adenine Dinukleotida (FAD)Flavin Mononukleotida (FMN)Asam LipoatHemeTiamin PiroPhosphat (TPP)Piridoksal Phosphat (Py)
Koenzim A ( Co ASH)Asam Tetrahidrofolat (THF)Biotin5'-Deoksiadenosil kobalamine ( Koenzim B 12)
Niasin Niasin
RiboflavinRiboflavinTidak adaTidak adaThiaminPiridoksin
Asam PantotenatAsam Folat
Kobalamin ( B 12)
RedoksRedoksRedoksRedoksRedoksRedoksOksidasi dekarboksilasiTransaminasi-RasemasiTransfer ggs asil.
Transfer Ggssatu karbon.Transfer CO2
Transfer ggsmetil
Enzim pada Diagnosa Patologis1.Khas Enzim pada Hati yaitu AST (SGOT= Serum Glutamat
Oxaloasetat Amino transferase), & ALT (SGPT =Serum Glutamat-piruvate Transminase) SGPT banyak dijumpai di hepatosit.. ;
• Normal rasio SGPT/SGOT kurang dari 12..LDH ( Lactate Dehydrogenase) bila ada kenaikan dalam
12-24 jam yaitu pada Kelainan Infark Jantung . Lalu kembali normal pada hari ke 5-10.
3..CPK ( Creatine Phosphokinase atau CK) terutama dijumpai pada Otot Jantung, otot Rangka dan juga otak Jadi Pemeriksaan ini baik untuk mengetahui bila ada kelaianan, Pada organ Otot Jantung, otot rangka dan otak. CPK-MB levelnya meningkat pada 3-6 jam serangan Infark jantung dan mencapai puncak 12-24 jam, normal kembali bila tidak ada kerusakan lebih lanjut 12-48 jam.