Iv Enzim

ENZ IM

Sugi yon o, S.S i., Ph.D Dos en Fa kulta s Biol ogi Un soe d

September 18, 2009

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS BIOLOGI1

mRNA

protein translasi

Sifat

ekspresi

transkripsi

September 18, 2009

2

Protein (1) •

30 % dari total berat kering sel tumbuhan adalah protein

•

Merupakan penyusun sitoskeletal sel, atau dapat pula sebagai cadangan makanan: misalnya dalam biji

•

Terdiri atas rantai asam amino yang panjang yang dihubungkan oleh ikatan peptida

September 18, 2009

3

Protein (2)

•

20 asam amino penyusun protein memiliki sifat yang beragam seperti hydrophylic (polar) dan hydrophobic (non polar), gugus polar bermuatan atau netral, atau gugus yang bersifat asam maupun basa

September 18, 2009

4

Protein (3) •

Disintesis sebagai sebuah rantai linier dalam ribosom, namun ketika protein tersebut dilepaskan dari ribosom, secara spontan akan melipat membentuk struktur 3 dimensi yang dikenal sebagai native state, dan dikenal sebagai Konformasi

•

Denaturasi adalah hilangnya sifat tiga dimensi yang unik ini, dan berakibat pada hilangnya aktivitas katalitik ini

September 18, 2009

5

Struktur protein 

St ruktur pri me r: penyusunprotein



St ruktur se ku nder: unit-unit struktural lokal dan reguler yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen



St ruktur te rsi er: struktur tiga dimensi dari polipeptida yang merupakan asosiasi dari beberapa struktur sekunder yang disertai dengan pelepasan pelarut.



St ruktur ku arter: asosiasi dua atau lebih dari struktur tersier polipeptida (sub unit) membentuk sebuah kompleks

September 18, 2009

sekuen asam-asam amino

6

ENZIM (1) o

Fungsi utama protein dalam metabolisme adalah sebagai enzim

o

Enzim adalah katalis biologi yang mampu meningkatkan laju reaksi-reaksi biokimiawi

o

Enzim terlibat dalam reaksi tetapi secara fundamental tidak berubah selama reaksi tersebut

September 18, 2009

7

ENZIM (2) Ciri utama enzim adalah: o

Spesifitas: yaitu kemampuan enzim untuk membedakan molekul yang sangat mirip, karena tahap pertama reaksi yang dikatalisis oleh enzim adalah pembentukan kompleks enzim-substrat

o

Efisiensi katalisis yang jauh melebihi katalis biasa, dan mampu meningkatkan kecepatan reaksi sampai 108 -1012 kali reaksi biasa

o

Dipengaruhi oleb beberapa pengaturan (regulatory control)

September 18, 2009

macam

kontrol 8

Enzim biasanya bekerja efektif pada suhu dan tekanan atmosfer ruang, dengan range pH yang sempit dan mendekati netral

September 18, 2009

9

Penamaan enzim 2.

Berdasarkan nama substrat dan diberi akhiran “ase”

3.

Didasarkan pada reaksi yang dikatalisis

Contoh: malat dehidrogenase PEP karboksilase

September 18, 2009

10



Seluruh enzim adalah protein, meskipun demikian ada beberapa kompleks RNA-protein yang bersifat seperti enzim pada prosesing RNA



Pada umumnya enzim hanya memiliki satu tipe aktivitas katalitik yang terkait dengan protein yang sama

September 18, 2009

11



Isoenzim/isozim adalah beberapa ensim yang dikodekan oleh beberapa gen berbeda, tetapi memiliki fungsi katalisis yang mirip

September 18, 2009

12



Enzim sering kali mengandung gugus prostetik non protein (disebut kofaktor)



Beberapa kofaktor: 1) Ion logam: Zn, Fe, Mo 2) Gugus haeme, Fe-S 3) Koenzim: biasanya vitamin atau turunan vitamin yang berfungsi sebagai karier/ pembawa NAD/NADH, FAD/FADH2

September 18, 2009

13



Katalis mempercepat sebuah reaksi dengan cara menurunkan energy barrier antara substrat dengan produk, tetapi mereka tidak digunakan, dan terbentuk kembali setelah reaksi



Katalis meningkatkan laju reaksi tetapi tidak merubah kesetimbangan rasio reaktanproduk, karena reaksi bolak-baliknya dipercepat dengan cara yang sama September 18, 2009

14



Enzim berperan sebagai katalis karena enzim mampu menurunkan energi bebas pengaktif pada sebuah reaksi, dengan cara meningkatkan energi bebas ground state dan menurunkan energi bebas transisi

September 18, 2009

15

Tidak dikatalisis enzim

Energi bebas Dikatalisis enzim Substrat Produk

September 18, 2009

16



Sisi katalitik Enzim biasanya berupa lekukan/kantung dekat dengan permukaan enzim



Sisi katalitik enzim terdiri dari dua komponen yaitu binding site dan gugus katalitik (biasanya berupa rantai asam amino dan/atau kofaktor yang dapat berperan sebagai katalis)



Faktor yang paling menentukan dalam katalisis adalah interaksi langsung antara enzim dan substrat

September 18, 2009

17

Pengh amba tan A ktiv it as E nz im 

Inhibitor adalah setiap agensia yang menurunkan kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim



Jika penghambatan bersifat irreversibel, senyawa penghambatnya disebut inactivator.



Activator adalah agensia lain yang dapat meningkatkan efisiensi enzim

September 18, 2009

18

Maca m i nh ibi tor 

Inhibitor irreversibel: adalah inhibitor yang membentuk ikatan kovalen dengan enzim atau yang mendenaturasi enzim



Inhibitor reversibel: adalah inhibitor yang membentuk ikatan non-kovalen yang lemah dengan sebuah enzim yang efeknya dapat berupa penghambatan kompetitif, non kompetitif atau campuran

September 18, 2009

19



Penghambatan kompetitif adalah penghambatan yang terjadi karena inhibitor berikatan dengan sisi aktif dengan afinitas yang sama atau lebih besar dari substrat



Penghambatan non-kompetitif: adalah jika inhibitor tidak bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif



Penghambatan campuran: adalah penghambatan yang terjadi akibat terjadinya kompleks substrat, enzim dan inhibitor September 18, 2009

20

Pen ga ruh p H p ada rea ksi y ang di kalisi s en zi m Enzim sangat sensistif terhadap pH karena gugus katalisis biasanya dapat diionisasi, dan gugus tersebut hanya aktif pada satu jenis ionisasi. pH juga berpengaruh terhadap perubahan konformasi polipeptida.

September 18, 2009

21

Pen ga ruh s uh u p ada r ea ksi y ang di kalisi s en zi m Laju kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim meningkat secara eksponensial dengan meningkatnya suhu, namun karena enzim adalah protein, ada faktor lain yang berperan yaitu denaturasi

September 18, 2009

22

Fa ktor lain y ang ber pen ga ruh p ada rea ksi yang d ik alis is enz im ( 1) 

Pengaruh peningkatan konsentrasi substrat. Sampai batas tertentu peningkatan konsentrasi substrat akan meningkatkan laju reaksi.



Pengaruh peningkatan konsentrasi ensim. Pada kondisi substrat berlebih, penambahan enzim akan meningkatkan laju reaksi secara linier

September 18, 2009

23

Fa ktor lain y ang ber pen ga ruh p ada rea ksi y an g d ik alis is enz im ( 2) 

Pengaruh zat-zat yang mengendapkan protein. Setiap zat yang mampu mengendapkan protein akan menghambat aktivitas enzim



Pengaruh lamanya reaksi. Pada awalnya terjadi hubungan linier antara waktu dan produk, tetapi pada akhirnya aktivitas enzim menurun

September 18, 2009

24

Reg ulasi a ktivit as enz im ( 1) 

Kontro l konse ntr as i enzim. Jumlah enzim dalam sel dipengaruhi oleh laju sintesis dan degradasi enzim.



Kompar tementasi . Enzim dan aktivitas katalisis yang berbeda mungkin berada pada tempat yang berbeda di dalam sel.

September 18, 2009

25

Reg ulasi a ktivit as enz im ( 2) 

Modi fi ka si kova len. Adalah kontrol aktivitas enzim oleh adanya phosphorilasi dan adenilisasi



Pengha mbatan um pa n bali k. Jika produk akhir reaksi meningkat, maka laju pembentukan produk tersebut menurun

September 18, 2009

26

Kek hus usa n enz im   

Kekhususan gugusan

Kekhususan gugusan dan ikatan 

September 18, 2009

Kekhususan ikatan

Kekhususan stereo

27

Klasi fi kasi enz im enz im ( 1) 

Hidrolisis (menggunakan air): AB + HOH

5.

AH + BOH

Penambahan/Pembelahan A+B

AB

Pelepasan air, pelepasan/penambahan CO2 8.

Transferase AB + C

AC + B

Trans fosforilase, transaminase September 18, 2009

28

Klasi fi kasi enz im enz im ( 2) 3.

Isomerase ABC

5.

Dehidrogenase AH2



ACB A + 2(H)

Oksidase AH2 + ½ O2

A + H2O

BH2 + O2

B + H2O2

September 18, 2009

29