ENZIM - · PDF filemengalami denaturasi seperti halnya protein jika dipanasi, diberi larutan...
Transcript of ENZIM - · PDF filemengalami denaturasi seperti halnya protein jika dipanasi, diberi larutan...
12/10/2015
1
ENZIM
1
Dr. Refli., MSc
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS SAINS DAN TEHNIK
UNIVERSITAS NUSA CENDANA
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM
•• ProteinProtein
•• Mempercepat reaksi dengan Mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan energi jalan menurunkan energi aktivasiaktivasi
•• Tidak mengubah kesetimbangan Tidak mengubah kesetimbangan reaksireaksi
•• Sangat spesifikSangat spesifik
2
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
2
ENZIM
•• KatalisatorKatalisator = = meningkatkanmeningkatkan laju laju
reaksi reaksi �� menurunkan energi menurunkan energi
aktifasi aktifasi
•• Energi aktifasi = energi Energi aktifasi = energi yang yang
diperlukan untuk diperlukan untuk memulai reaksimemulai reaksi
•• Katalisator dalam sel mahluk hidupKatalisator dalam sel mahluk hidup
�� BIOKATALISATORBIOKATALISATOR
3
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KEHADIRAN ENZIM
•• Lokasi aktivitas Lokasi aktivitas enzim:enzim:
–– di dalam sel di dalam sel �� enzim intraselulerenzim intraseluler•• KatalaseKatalase; mengkatalis perubahan hidrogen peroksida (H; mengkatalis perubahan hidrogen peroksida (H22OO22) )
menjadi oksigen (Omenjadi oksigen (O22) dan air (H) dan air (H22O)O)
•• TrombokinaseTrombokinase; mengkatalis Protrombin ; mengkatalis Protrombin �� trombintrombin
–– di luar sel di luar sel �� enzim ekstraselulerenzim ekstraseluler
•• AmilaseAmilase ; mengkatalis perubalahan ; mengkatalis perubalahan amilum amilum menjadi menjadi
maltose maltose di doudenumdi doudenum
•• GlukosaGlukosa--66--posfataseposfatase ; mengkatalis ; mengkatalis GluGlu--66--PP + H+ H22O O ��
Glukosa Glukosa + Pi+ Pi4
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
3
ENZIM SEBAGAI BIOKATALISENZIM SEBAGAI BIOKATALIS
•• Kecepatan reaksi S Kecepatan reaksi S �������� P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk ““transition statetransition state” tiap satuan molekul” tiap satuan molekul
•• Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi:Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi:
–– Menaikkan suhu Menaikkan suhu �������� suhu naik 10 suhu naik 10 °°C kecepatan mjd 2 kali lipatC kecepatan mjd 2 kali lipat
–– Menambahkan katalisator Menambahkan katalisator �������� menurunkan tenaga aktivasimenurunkan tenaga aktivasiRefli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KLASIFIKASI ENZIMKLASIFIKASI ENZIM
Berdasarkan kesepakatan internasional (Berdasarkan kesepakatan internasional (International Union International Union of Biochemistryof Biochemistry), enzim dikelompokkan dengan nomor:), enzim dikelompokkan dengan nomor:
1.1. OksidoreduktaseOksidoreduktase: berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat : berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat dengan memindahkan hidrogen atau elektrondengan memindahkan hidrogen atau elektron
2.2. TransferaseTransferase: memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke : memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke molekul akseptormolekul akseptor
3.3. HidrolaseHidrolase: memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan : memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan penambahan airpenambahan air
4.4. LiaseLiase: berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau : berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau sebaliknyasebaliknya
5.5. IsomeraseIsomerase: berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu : berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu sendiri untuk menghasilkan isomernyasendiri untuk menghasilkan isomernya
6.6. LigaseLigase: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
4
STRUKTUR ENZIM
HOLOENZIMHOLOENZIM
APOENZIMAPOENZIM
Bagian proteinBagian protein
KOFAKTORKOFAKTOR
Bagian non proteinBagian non protein
IonIon--ionion KoenzimKoenzim Gugus prostetisGugus prostetis
Na+ ,Cu2+
Fe2+, Mg2+,
Mn2+, Zn2+
Senyawa organik &Senyawa organik &
Senyawa metal organikSenyawa metal organik
(FAD+, NAD+, NADP+.
Vitamin, KoenzimA)
Gabungan antara salah Gabungan antara salah
satu koenzim dengan satu koenzim dengan
salah satu ion yang salah satu ion yang
berikatan secara kuat berikatan secara kuat
dengan apoenzimdengan apoenzim
ENZIM
7
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Kofaktor, koenzim & gugus prostetis
8
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
5
Koenzim
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Enzim dengan Koenzim Enzim dengan Koenzim �� sisi aktifsisi aktif
10
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
6
MEKANISME KERJA ENZIM
•• Kerja enzim:Kerja enzim:–– Subtrat (S) + Enzim (E) Subtrat (S) + Enzim (E) �������� Kompleks EnzimKompleks Enzim--Subtrat Subtrat (ES)(ES)�������� Produk (P) + Enzim (E)Produk (P) + Enzim (E)
SubtratSubtratEnzimEnzim
++
Sisi aktifSisi aktif
Kompleks Kompleks
EnzimEnzim--SubtratSubtratProdukProduk
++
EnzimEnzim
Sisi aktif Sisi aktif = bagian dari enzim dimana interaksi (ikatan kimia) = bagian dari enzim dimana interaksi (ikatan kimia)
dengan subtrat terjadidengan subtrat terjadi 11
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; Kerja enzim
12
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
7
Model kerja enzim
•• Teori Teori gembok dan kunci gembok dan kunci ((lock and key theorylock and key theory) oleh Emil ) oleh Emil
FischerFischer
–– Bentuk subtrat dan sisi aktif enzim sesuai Bentuk subtrat dan sisi aktif enzim sesuai
sehingga ikatan keduanya terjadi dengan sehingga ikatan keduanya terjadi dengan
segera membentuk kompleks enzim substratsegera membentuk kompleks enzim substrat
Teori Teori kecocokan yang kecocokan yang
terinduksi terinduksi ((induced fit induced fit
therorytherory) oleh Daniel Koshland, 1958) oleh Daniel Koshland, 1958
–– Sisi aktif enzim akan menyesuaikan dengan Sisi aktif enzim akan menyesuaikan dengan
bentuk subtrat sebelum terbentuk kompleks bentuk subtrat sebelum terbentuk kompleks
enzim substratenzim substrat
substrat
enzimenzim
subtratSisi aktif
enzim
EnzimEnzim--subtratsubtrat
EnzimEnzim--subtratsubtrat13
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
•• Setiap reaksi Setiap reaksi
memerlukan energi memerlukan energi
aktifasiaktifasi
•• Jumlah energi aktifasi Jumlah energi aktifasi
suatu reaksi berbeda suatu reaksi berbeda
tergantung pada:tergantung pada:
–– tanpa melibatkan enzimtanpa melibatkan enzim
–– melibatkan enzimmelibatkan enzim
ENZIM; mekanisme kerja
14
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
8
ENZIM; mekanisme kerja
•• EnzimEnzim: : –– MenurunkanMenurunkan energi aktivasi energi aktivasi suatu reaksisuatu reaksi tanpa merubah tanpa merubah strukturstruktur enzimenzim secara permanensecara permanen
15
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENERGI BEBAS ENERGI BEBAS ((ΔΔG) = energi yang dilepaskan G) = energi yang dilepaskan
selama reaksi (produk selama reaksi (produk �� reaktanreaktan
Reaksi eksergonik Reaksi eksergonik (eksoterm) (eksoterm)
= reaksi yang melepaskan energi.= reaksi yang melepaskan energi.
∆∆G Produk < G Produk < ∆∆G reaktanG reaktan
Reaksi bersifat spontanReaksi bersifat spontan
Reaksi endergonik Reaksi endergonik (endooterm) (endooterm)
= reaksi yang mermerlukan energi.= reaksi yang mermerlukan energi.
∆∆G Produk > G Produk > ∆∆G reaktanG reaktan
Reaksi tidak bersifat spontanReaksi tidak bersifat spontan16
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
9
Reaksi eksergonik & endergonik dalam biosistem dan Reaksi eksergonik & endergonik dalam biosistem dan
ATPATP
Reaksi endergonikReaksi endergonik��������
mensuplai energi bagimensuplai energi bagi
pembentukan ATPpembentukan ATP
Reaksi eksergonik Reaksi eksergonik dari hidrolisis dari hidrolisis
ATP untuk ATP untuk mensuplai energi bagi mensuplai energi bagi
reaksi di dalam selreaksi di dalam sel
17
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Hubungan Hubungan antaraantara reaksi eksergonik reaksi eksergonik ((hidrolisis ATPhidrolisis ATP) )
dengandengan reaksi endergonik reaksi endergonik ((sintesis Glutaminsintesis Glutamin) )
18
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
10
ENZIM; sifat-sifat enzim
•• EnzimEnzim adalah adalah proteinprotein
–– Enzim Enzim memiliki struktur yang memiliki struktur yang tersusun tersusun oleh oleh proteinprotein, sehingga enzim dapat , sehingga enzim dapat
mengalami mengalami denaturasi denaturasi seperti halnya protein jika diseperti halnya protein jika dipanaspanasi, diberi larutan i, diberi larutan
asam kuat asam kuat atau atau basa kuat basa kuat dan dan senyawa senyawa yang bersifat yang bersifat toksintoksin
•• BekerjaBekerja secara secara khususkhusus (spesifik)(spesifik)
–– Artinya Artinya satu enzim satu enzim bekerja untuk bekerja untuk satu subtratsatu subtrat•• LipaseLipase ------subtrat lipidasubtrat lipida
•• AmilaseAmilase ------ substrat: amilumsubstrat: amilum
•• Malat dehidrogenase Malat dehidrogenase –– substrat: malatsubstrat: malat
19
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; sifat-sifat enzim
•• Bekerja Bekerja bolakbolak--balik (reversibel)balik (reversibel)
•• Diperlukan dalam Diperlukan dalam jumlah kecil jumlah kecil dalam melakukan dalam melakukan
fungsinyafungsinya
•• Berfungsi sebagai Berfungsi sebagai kataliskatalis
Fruktosa-1-Posfat Dehidroksiaseton posfat + Gliseraldehid
Fruktosa-1-
posfat aldose
20
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
11
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
Suhu
pH
Konsentrasi
Subtrat
Konsentrasi
Enzim
Aktivator
Inhibitor
21
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim• Suhu
–– Aktifitas Aktifitas maksimum maksimum enzim enzim �������� suhusuhu
optimumoptimum–– Kenaikan suhu Kenaikan suhu sesudahsesudah suhu suhu
optimum optimum akan akan menurunkan aktivitas menurunkan aktivitas enzim enzim �� inaktif enzim inaktif enzim �� karena karena
denaturasdenaturasi (i (kerusakan strukturkerusakan struktur))
–– Setiap enzim Setiap enzim memiliki memiliki suhu optimum suhu optimum
tertentutertentu
•• Umumnya Umumnya enzimenzim pada pada tubuh manusia tubuh manusia
memiliki memiliki suhu optimum suhu optimum 363600CC•• Pada Bateri termofilik Pada Bateri termofilik �� suhu optimum suhu optimum ±±
808000CC 22
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
12
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
• pH
– Aktifitas maksimum enzim ���� pH
optimum
– pH lebih rendah atau lebih tinggi dari pH optimum dapat menurunkan aktivitas enzim
– Setiap enzim memiliki pH optimum khusus, tergantung:
• asal enzim
• Sifat enzim
23
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
• Konsentrasi Subtrat
––Makin tinggi Makin tinggi konsentrasi konsentrasi
subtrat subtrat �� reaksi reaksi makin makin cepatcepat
–– Jika Jika konsentrasi enzim konsentrasi enzim tetaptetap, ,
penambahan penambahan konsentrasi konsentrasi
subtrat subtrat tidak tidak akan akan
mempercepat reaksimempercepat reaksi. . Kecepatan ini disebut Kecepatan ini disebut
kecepatan maksimumkecepatan maksimum(Vmax)(Vmax)
24
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
13
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
•• Konsentrasi EnzimKonsentrasi Enzim
––Makin tinggi Makin tinggi konsentrasi konsentrasi
enzimenzim�� reaksi reaksi makin makin
cepatcepat
–– Jika Jika konsentrasi substrat konsentrasi substrat
tetaptetap, , penambahan penambahan konsentrasi enzim konsentrasi enzim tidak tidak akan akan
mempercepat reaksimempercepat reaksi. . Hal ini disebabkan Hal ini disebabkan substrat substrat sudah jenuh sudah jenuh dengan dengan
enzimenzim
25
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Feedback InhibitionFeedback Inhibition
•• Reaksi biokimia Reaksi biokimia dalam sel tejadi secara dalam sel tejadi secara
bertahap bertahap dengan melibatkan dengan melibatkan sejumlah selsejumlah sel
•• Sehingga perubahan substrat menjadi produk Sehingga perubahan substrat menjadi produk
akhir menghasil kan sejumlah akhir menghasil kan sejumlah senyawa senyawa
antara antara ((Intermediate compoundIntermediate compound))
•• Reaksi Reaksi dikontrol dikontrol melalui mekanisme melalui mekanisme
penghambatan balik penghambatan balik ((feedback regulationfeedback regulation))
–– Peningkatan produk akhir Peningkatan produk akhir akan akan menghambat menghambat
aktivitasaktivitas salah satu salah satu enzim dalam jalur reaksi enzim dalam jalur reaksi
tersebut, atau sebaliknya tersebut, atau sebaliknya penurunan produk penurunan produk
akhir akhir akanakan menstimulus enzim menstimulus enzim tersebut tersebut
beraktivitasberaktivitas
26
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
14
ENZIM; faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
• Inhibitor ; senyawa yang menghambat aktifitas enzim
Penghambatan
enzim oleh
inhibitor
Penghambatan
irreversibel
Penghambatan
reversibel
Jenis
Kompetitif
Unkompetitif
Nonkompetitif
Campuran
27
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; Penghambatan kerja enzim
• Penghambatan Irreversibel (irreversible
Inhibition)
–Penghambatan aktivitas enzim yang bersifat
permanen oleh inhibitor
–Penghambatan menyebakan enzim menjadi
tidak aktif
– Inhibitor : umumnya bersifat toksis
28
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
15
ENZIM; Penghambatan kerja enzim
•• Penghambatan kompetitif Penghambatan kompetitif
((competitive Inhibition)competitive Inhibition)–– InhibitorInhibitor (I) dan (I) dan Substrat Substrat (S) (S)
berkompetisi untuk berkompetisi untuk menempati sisi menempati sisi
aktifaktif
–– Jika Jika inhibitor menempati sisi aktif inhibitor menempati sisi aktif ��enzim tidak aktifenzim tidak aktif
–– Namun Namun penghambatan ini penghambatan ini tidak tidak
menurunkan menurunkan kecepatan kecepatan pemecahan pemecahan
ES ES menjadi P dan Emenjadi P dan E
–– Penghambatan Penghambatan ini ini dapat dihilangkan dapat dihilangkan
dengan dengan penambahan substratpenambahan substrat
29
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; Penghambatan kerja enzim
•• Penghambatan Unkompetitif Penghambatan Unkompetitif
((uncompetitive Inhibition)uncompetitive Inhibition)
–– Inhibitor (I)Inhibitor (I) berikatan pada berikatan pada sisi lain sisi lain
dan dan bukan sisi aktifbukan sisi aktif
–– Pengikatan Pengikatan tersebut tersebut ��
mmengganggu kecepatan engganggu kecepatan
pemecahan ES kompleks pemecahan ES kompleks ��
produkproduk
–– Penambahan substrat akan Penambahan substrat akan
mempertinggi penghambatanmempertinggi penghambatan
30
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
16
ENZIM; Penghambatan kerja enzim
•• Penghambatan nonkompetitif Penghambatan nonkompetitif ((noncompetitive Inhibition)noncompetitive Inhibition)–– Mengikat sisi lain selain sisi Mengikat sisi lain selain sisi aktifaktif
–– Dapat mengikat baik enzimDapat mengikat baik enzim--substrat kompleks maupun substrat kompleks maupun enzim bebasenzim bebas
•• Mengikat ES kompleks Mengikat ES kompleks ��mengganggu mengganggu pembentukanpembentukan produkproduk
•• Mengikat enzim bebas Mengikat enzim bebas ��mengganggu pengikatan mengganggu pengikatan substrat ke enzimsubstrat ke enzim
31
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
32
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
17
Contoh
Keracunan unggas
• Alkaloid swainsonine memblokir enzimmannosidase.
• Ketika sisi aktif mannosidase diblokir, enzim ini tidak
bisa mengkatalisis pemecahan gula manosa
• Akibatnya terjadi penumpukan manosa di vakuola sel
sistem saraf pusat (otak dan tulang belakang).
• Vakuola yang menggelembung tersebut adalah lisosom,
tempat reaksi enzimatik pemecahan terjadi
• Hewan yang terjangkit� paralisis atau bisa meninggal
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Contoh inhibitor
Skenario yang mirip terjadi pada bayi yang terserang
penyakit manosidosis.
� Pada penyakit ini, enzim mannosidase berkurang
karena tidak ada penyembuhan untuk penyakit ini.
� diturunkan dari orang tua karier
� probabilitasnya 25 % bila kedua orang tuanya karier
� dikenal dengan nama Tay Sachs Disease,
� di sel saraf terisi penuh dengan lipid ganglioside
karena tidak ada enzim pemecah susbtrate ini
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
18
Racun, pestisida, obat adalah inhibitor enzim
Irreversible enzyme � prevents an enzyme from catalyzing a crucial
metabolic reaction � organism may be poisoned
Cyanide� menghambat enzim untk produksi ATP pada saat respirasi
� Contoh: Sarin (gas saraf) yang dilepas oleh teroris di Stasiun Bawah Tanah Tokyo
(1995). Molekul ini berikatan secara kovalen dengan asam amino pada sisi aktif
acetylcholinesterase (enzim untuk transmisi impuls saraf ) � penghambatan ini
menyebabkan paralisis / kematian
Pesticides� diklasifikasikan sebagai organofosfat
� interaksi pestisida dan asama amino pada sisi aktif enzim akan mengganggi
sistem saraf� reaksi tidak terjadi� Contoh : Malathion & parathion � toksik pada insekta� menghambat enzim
acetylcholinesterase
� CO ���� berikatan dengan hemoglobin � biasanya oksigen
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Racun, pestisida, obat adalah inhibitor enzim
Antibiotik dan obat
bekerja dengan menghambat enzim esensial untuk bakteri
penyebab penyakit
Penicillin� menghambat enzim yang digunakan enzim untuk
membentuk dinding sel bakteri
Ibuprofen and aspirin � menghambat enzim yang berfungsi
sebagai pemacu rasa sakit
obat kanker� bekerja sebagai inhibitor enzim yang memacu
pembelahan sel
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
19
Sulphate Drug sebagai Inhibitor kompetitif
-COOHH2N-
-SONH2H2N-
Prekursorasamfolat
Asam tetrahidrofolik
Sulfanilamide
Sulfa drug (anti-inflammation)
Para-aminobenzoic acid (PABA)
Bacteria butuh PABA untuk
biosintesis asma folat
Obat Sulfa strukturnya mirip
PABA dan menghambat
pertumbuhan bakteri
Domagk (1939)
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
HIV protease vs Aspartyl protease
Asymmetricmonomer
↓ HIV protease HIV protease (homodimer)
HIV Protease inhibitor is used in treating AIDS
Symmetricdimer
Asp
subunit 2
↑Aspartyl protease (monomer)
subunit 1
Asp
domain 1 domain 2
Asp Asp
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
20
Enzyme Failures. One small part of the human metabolic map, showing the
consequences of various specific enzyme failures.
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Phenylketonuria (PKU)
• Kekurangan atau tidak ada enzim penylalanine hydroxylase � menyebabkan akumulasi phenylalanine (yang berasal dari protein).
• Konsentrasi phenylalanine tinggi dikonversi ke phenylpyruvic acid, substansi yang mengganggu perkembangan sistem saraf, berakibat pada kemunduran mental pada janin
• Bila level phenylpyruvic acid terdeteksi sejak dini (setelah kelahiran), bayi dapat diberi diet rendah fenilalanin dan akan berkembangan tanpa kemunduran mental.ar
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
21
KINETIKA ENZIMKINETIKA ENZIM
•• Kinetika enzim menunjukkan adanya kejenuhan Kinetika enzim menunjukkan adanya kejenuhan ((saturationsaturation))
•• MichaelisMichaelis--Menten (1913) membuat dasar teori iniMenten (1913) membuat dasar teori ini
•• Syarat berlakunya hukum MichaelisSyarat berlakunya hukum Michaelis--MentenMenten
–– Enzim dalam keadaan aktifEnzim dalam keadaan aktif
–– pH dan suhu optimumpH dan suhu optimum
–– Konsentrasi enzim tetapKonsentrasi enzim tetap
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
MICHAELISMICHAELIS--MENTEN PLOTMENTEN PLOT
VV : kecepatan: kecepatan
[S][S] : konsentrasi substrat : konsentrasi substrat
VmaxVmax : kecepatan maksimum: kecepatan maksimum
KmKm : konstanta Michaelis: konstanta Michaelis--MentenMenten
E + SE + S ESES E + PE + P
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
22
KONSTANTA MICHAELISKONSTANTA MICHAELIS--MENTENMENTEN
Km: Konstanta MichelisKm: Konstanta Michelis--MentenMenten
•• Konsentrasi substrat dimana V = ½ Vmax dan Konsentrasi substrat dimana V = ½ Vmax dan dinyatakan misalnya dalam mol/ldinyatakan misalnya dalam mol/l
•• Harga tetap pada kondisi yang samaHarga tetap pada kondisi yang sama
•• Mengirakan afinitas (daya tempel) enzim terhadap Mengirakan afinitas (daya tempel) enzim terhadap substrat. Makin besar Km makin rendah afinitasnya, dan substrat. Makin besar Km makin rendah afinitasnya, dan sebaliknyasebaliknya
•• Tidak mengukur aktivitas enzimTidak mengukur aktivitas enzim
•• Dapat dipakai untuk menganalisis jenis inhibitorDapat dipakai untuk menganalisis jenis inhibitor
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTENMENTEN
VV
[S][S]
KmKm
VmaxVmax
½ Vmax½ Vmax
KmKm11 KmKm22
Dengan aktivatorDengan aktivator
NormalNormal
Dengan inhibitorDengan inhibitor
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
23
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
•• Vo = Vo = Initial VelocityInitial Velocity ialah kecepatan mulaialah kecepatan mula--mula diartikan sebagai mula diartikan sebagai kecepatan reaksi enzimatis pada saat “kecepatan reaksi enzimatis pada saat “zero timezero time””
•• Zero timeZero time : waktu saat dimulainya suatu reaksi enzimatis. Pada : waktu saat dimulainya suatu reaksi enzimatis. Pada saat ini :saat ini :
–– [S] = [S] yang dipakai pada reaksi[S] = [S] yang dipakai pada reaksi
–– [P] = 0 (nol)[P] = 0 (nol)
•• Steady stateSteady state : keadaan dimana jumlah substrat yang masuk = : keadaan dimana jumlah substrat yang masuk = jumlah produk yang dihasilkanjumlah produk yang dihasilkan
Jadi, kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahannya Jadi, kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahannya ��������[ES] tetap[ES] tetap
•• Et = Et = enzim totalenzim total (jumlah enzim bebas dan enzim terikat) sehingga (jumlah enzim bebas dan enzim terikat) sehingga EEbebasbebas = Et = Et –– ESES
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
1.1. Kecepatan pembentukan ESKecepatan pembentukan ES
= k= k11 ([Et] ([Et] –– [ES]) [S][ES]) [S] (c)(c)
kk11 : konstanta kecepatan reaksi : konstanta kecepatan reaksi (a)(a)
2.2. Kecepatan pemecahan ESKecepatan pemecahan ES
= k= k--11 [ES] + k[ES] + k2 2 [ES][ES]
E + SE + S ESES
ESES E + PE + P
kk11
KK--11
kk22
KK--22
(a)(a)
(b)(b)
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
24
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
3.3. Steady StateSteady State
ES tetap kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahanES tetap kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahan
kk11 ([Et] ([Et] –– [ES]) [S] = k[ES]) [S] = k--11 [ES] + k[ES] + k2 2 [ES][ES] (d)(d)
4.4. Pemisahan konstanta kecepatanPemisahan konstanta kecepatan
-- Sebelah kiri persamaan Sebelah kiri persamaan (d)(d) dikalikandikalikan
kk11 [Et] [S] [Et] [S] –– kk11 [ES] [S][ES] [S]
-- Sebelah kanan disederhanakanSebelah kanan disederhanakan
(k(k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
Jadi,Jadi, kk11 [Et] [S] [Et] [S] –– kk11 [ES] [S] = (k[ES] [S] = (k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]
kk11 [ES] [S] dipindahkan[ES] [S] dipindahkan
kk11 [Et] [S] = k[Et] [S] = k11 [ES] [S] + (k[ES] [S] + (k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]
kk11 [Et] [S] = (k[Et] [S] = (k11 [S] + k[S] + k--11 + k+ k2 2 ) [ES]) [ES]
Jadi, Jadi, kk11 [Et] [S][Et] [S]
kk11 [S] + k[S] + k--11 + k+ k2 2
atau atau ES =ES =
[Et] [S][Et] [S]
[S] + (k[S] + (k--11 + k+ k22))ES =ES =
kk11
(e)(e)
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
25
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
5.5. Kecepatan mula (Vo)Kecepatan mula (Vo)
Menurut MichaelisMenurut Michaelis--Menten kecepatan mula ditentukan oleh Menten kecepatan mula ditentukan oleh kecepatan pemecahan [ES] pada reaksi kecepatan pemecahan [ES] pada reaksi (b)(b) dimana dimana konstanta kecepatan kkonstanta kecepatan k22
Vo = KVo = K22 [ES][ES]
masukkan persamaan masukkan persamaan (e)(e) untuk [ES] maka didapatuntuk [ES] maka didapat
KK2 2 [Et] [S][Et] [S]
[S] + (k[S] + (k--11 + k+ k22))
kk11
(f)(f)Vo =Vo =
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
KmKm : konstanta Michaelis: konstanta Michaelis--MentenMenten
= K= K2 2 [Et][Et]
(k(k--11 + k+ k22))
kk11
==
VmaxVmax : kecepatan dimana semua enzim dalam bentuk ES: kecepatan dimana semua enzim dalam bentuk ES
Masukkan persamaan Masukkan persamaan (f)(f) didapatdidapat
Vmax [S]Vmax [S]
[S] + Km[S] + KmV =V =
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
26
KINETIKA MICHAELISKINETIKA MICHAELIS--MENTEN MENTEN (lanjt.)(lanjt.)
Sewaktu Sewaktu V = ½ VmaxV = ½ Vmax
MakaMaka ½ Vmax =½ Vmax =Vmax [S]Vmax [S]
[S] + Km[S] + Km
½ =½ =[S][S]
[S] + Km[S] + Km
Jadi, [S] + Km = 2 [S]Jadi, [S] + Km = 2 [S]
Km = [S] pada waktu Vo tepat ½ VmaxKm = [S] pada waktu Vo tepat ½ Vmax
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
PLOT LINIERPLOT LINIER
LineweaverLineweaver--Burk membuat plot linier dengan Burk membuat plot linier dengan seperkecepatan vs seperkonsentrasi substrat, seperkecepatan vs seperkonsentrasi substrat, sehingga :sehingga :
V =V =Vmax [S]Vmax [S]
Km + [S]Km + [S]
VV Vmax [S]Vmax [S]
Km + [S]Km + [S]
==11
==11 Km + [S]Km + [S]
Vmax [S]Vmax [S]
==VV
11 KmKm
VmaxVmax
11
VmaxVmax++
[S][S]
11
Y = aX + bY = aX + bSumbu X Sumbu X ==
VV
11Sumbu Y Sumbu Y ==
[S][S]
11
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
27
LINEWEAVERLINEWEAVER--BURK PLOTBURK PLOT
Slope =Slope =
11//VV
11//[S][S]
11//VmaxVmax
-- 11//KmKm = intercept on X= intercept on X
= intercept on Y= intercept on Y
VmaxVmax
KmKm
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
MACAM PLOT LINIERMACAM PLOT LINIER
The three most common straightThe three most common straight--line line formform::
•• LineweaverLineweaver--BurkBurk
•• EadieEadie--HofsteeHofstee
•• HanesHanes--WoolfWoolf
==VV
11 KmKm
VmaxVmax
11
VmaxVmax++
[S][S]
11
VV
11vsvs
[S][S]
11
VV vsvs[S][S]
VV
vsvs [S][S]VV
[S][S]
==VV -- KmKm VmaxVmax++[S][S]
VV
==VV
[S][S] KmKm
VmaxVmax
[S][S]
VmaxVmax++
==VV
[S][S] 11
VmaxVmax
KmKm
VmaxVmax[S] +[S] +
atauatau
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
28
KEUNTUNGAN PLOT LINIERKEUNTUNGAN PLOT LINIER
•• Vmax dan Km dapat ditentukan lebih telitiVmax dan Km dapat ditentukan lebih teliti
•• Tidak diperlukan penghitunganTidak diperlukan penghitungan
•• Dapat mengetahui adanya pengamatan yang jelek / tidak Dapat mengetahui adanya pengamatan yang jelek / tidak benarbenar
•• Dapat memberikan informasi lebih jelas tentang inhibitor Dapat memberikan informasi lebih jelas tentang inhibitor enzimenzim
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIERLINIER
Tanpa Tanpa InhibitorInhibitor
Dengan Dengan InhibitorInhibitor
11//VV
11//[S][S]
11//VmaxVmax
ESESKsKs
KiKi
KpKpE + SE + S E + PE + P
II
++
EIEI
-- 11//KmKm
KiKi ==[ E ][ E ] [ I ][ I ]
[ EI ][ EI ]
�� Vmax tetapVmax tetap
�� Km naikKm naik
KmKmappapp KmKm== 1 +1 +[ I ][ I ]
KiKi
INHIBITOR KOMPETITIFINHIBITOR KOMPETITIF
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
29
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER LINIER (lanjt.)(lanjt.)
11//VV
11//[S][S]
11//VmaxVmax
-- 11//KmKm
Tanpa Tanpa InhibitorInhibitor
Dengan Dengan InhibitorInhibitor
ESESKsKs
KiKi
KpKpE + SE + S E + PE + P
II
++
ESIESI
�� Vmax turunVmax turun
�� Km turunKm turun
VmaxVmaxii
VmaxVmax==
1 +1 +[ I ][ I ]
KiKi
KmKmappapp
KmKm==
1 +1 +[ I ][ I ]
KiKi
INHIBITOR UNKOMPETITIFINHIBITOR UNKOMPETITIF
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER LINIER (lanjt.)(lanjt.)
11//VV
11//[S][S]
11//VmaxVmax
-- 11//KmKm
Tanpa Tanpa InhibitorInhibitor
Dengan Dengan InhibitorInhibitor
ESESKsKs
KiKi
KpKpE + SE + S E + PE + P
II
++
EI + SEI + S
�� Vmax turunVmax turun
�� Km tetapKm tetap
VmaxVmaxii
VmaxVmax==
1 +1 +[ I ][ I ]
KiKi
II
++
KiKi
EISEISKsKs
INHIBITOR NONKOMPETITIFINHIBITOR NONKOMPETITIF
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
30
PENGATURAN SINTESIS DAN PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIMAKTIVITAS ENZIM
•• Sel mampu mengatur sintesis enzimSel mampu mengatur sintesis enzim
•• RepressionRepression enzyme enzyme ::
–– Banyak dijumpai pada bakteriBanyak dijumpai pada bakteri
–– Terjadi pada biosintesis asam amino, purin dan pirimidinTerjadi pada biosintesis asam amino, purin dan pirimidin
–– Hasil akhir menekan sintesis dalam rangkaian reaksi tersebutHasil akhir menekan sintesis dalam rangkaian reaksi tersebut
–– Substansi yang menekan produksi enzim disebut Substansi yang menekan produksi enzim disebut corepressorcorepressor
•• Induction enzyme :Induction enzyme :
–– Sintesis enzim terjadi kalau ada substratSintesis enzim terjadi kalau ada substrat
–– Substansi yang memulai induksi disebut Substansi yang memulai induksi disebut inducerinducer
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
REPRESSION AND INDUCTION OF REPRESSION AND INDUCTION OF
ENZYMEENZYME
Rela
tive In
cre
ase
Rela
tive In
cre
ase
TimeTime
Jumlah Jumlah SelSel
Total Total ProteinProtein
Arginin ditambahkanArginin ditambahkan
Enzim yang terlibat dalam Enzim yang terlibat dalam sintesis argininsintesis arginin
Re
lati
ve
In
cre
ase
Re
lati
ve
In
cre
ase
TimeTime
Jumlah Jumlah SelSel
Total Total ProteinProtein
Laktosa Laktosa ditambahkanditambahkan
ββ--galaktosidasegalaktosidase
ENZYME REPRESSIONENZYME REPRESSION ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
31
PENGATURAN SINTESIS DAN PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIM AKTIVITAS ENZIM (lanjt.)(lanjt.)
•• Represi Represi dan dan induksi enzim induksi enzim mempunyai mempunyai efek pada proses efek pada proses transkripsitranskripsi
•• Baik Baik inducerinducer maupun maupun corepressorcorepressor mengikatkan diri pada mengikatkan diri pada protein spesifik protein spesifik repressorrepressor yang mempengaruhi yang mempengaruhi sintesis mRNA.sintesis mRNA.
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
OPERON MODELOPERON MODEL
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
32
ENZYME REPRESSIONENZYME REPRESSION
•• Misalnya dalam sintesis argininMisalnya dalam sintesis arginin
•• Penambahan arginin akan menghentikan sintesis Penambahan arginin akan menghentikan sintesis enzim pembentuk argininenzim pembentuk arginin
•• Arginin bertindak sebagai Arginin bertindak sebagai corepressorcorepressor
•• CorepressorCorepressor akan berikatan dengan protein akan berikatan dengan protein repressorrepressordalam seldalam sel
•• Pengikatan menyebabkan konfigurasi protein Pengikatan menyebabkan konfigurasi protein repressorrepressor berubah berubah �������� mampu mengikatkan diri pada mampu mengikatkan diri pada daerah operator pada DNA (daerah sintesis mRNA daerah operator pada DNA (daerah sintesis mRNA dimulai) dimulai) �������� sintesis mRNA tidak terjadisintesis mRNA tidak terjadi
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZYME REPRESSION ENZYME REPRESSION (lanjt.)(lanjt.)
PromoterPromoter OperatorOperator
RNA RNA polymerasepolymerase
RepressorRepressor
CorepressorCorepressor
Transcription occursTranscription occurs
Transcription blockedTranscription blocked
(a)(a)
(b)(b)
Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3
PromoterPromoter OperatorOperator
RNA RNA polymerasepolymerase
RepressorRepressor
Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
33
ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION
•• Terjadi sintesis enzim kalau ada substrat (misalnya Terjadi sintesis enzim kalau ada substrat (misalnya ββ––galaktosidase) galaktosidase) �������� disintesis kalau ada laktosa dalam disintesis kalau ada laktosa dalam mediummedium
•• Substansi yang memulai induksi enzim disebut Substansi yang memulai induksi enzim disebut inducerinducer
•• JikaJika inducer inducer ditambahkan menyebabkan enzim disintesisditambahkan menyebabkan enzim disintesis
•• Sintesis enzim dengan jalan pembentukan mRNA yang Sintesis enzim dengan jalan pembentukan mRNA yang mengkode pembentukan enzim tersebutmengkode pembentukan enzim tersebut
•• Protein Protein repressorrepressor spesifik aktif dengan tidak adanya spesifik aktif dengan tidak adanya inducerinducer �������� memblokir dengan sempurna sintesis mRNAmemblokir dengan sempurna sintesis mRNA
•• Penambahan Penambahan inducerinducer menyebabkan menyebabkan inducerinducer mengikatkan mengikatkan diri pada diri pada repressorrepressor �������� repressorrepressor tidak aktif tidak aktif ��������penghambatan sintesis mRNA teratasi penghambatan sintesis mRNA teratasi �������� sintesis mRNA sintesis mRNA berlangsung, jadi sintesis enzim juga berlangsungberlangsung, jadi sintesis enzim juga berlangsung
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZYME INDUCTION ENZYME INDUCTION (lanjt.)(lanjt.)
NEGATIVE CONTROLNEGATIVE CONTROL
PromoterPromoter OperatorOperator
RNA RNA polymerasepolymerase
RepressorRepressor
InducerInducer
Transcription blockedTranscription blocked
(a)(a)
(b)(b)
Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3
PromoterPromoter OperatorOperator
RNA RNA polymerasepolymerase
RepressorRepressor
Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3
Transcription occursTranscription occurs
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
34
ENZYME INDUCTIONENZYME INDUCTION (lanjt.)(lanjt.)
POSITIVE CONTROLPOSITIVE CONTROL
PromoterPromoter OperatorOperator Gene 1Gene 1 Gene 2Gene 2 Gene 3Gene 3
Transcription occursTranscription occurs
CAPCAPcAMPcAMP
ATPATP++
Action of cyclic AMP in promoting Action of cyclic AMP in promoting
mRNA synthesismRNA synthesis
RNA RNA polymerasepolymerase
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
HUBUNGAN ENZIM METABOLISMEHUBUNGAN ENZIM METABOLISME
•• Totalitas reaksi kimia Totalitas reaksi kimia secara enzimatis secara enzimatis di dalam di dalam atau atau di luar sel di luar sel dalam dalam
tubuh tubuh mahluk hidupmahluk hidup–– AnabolismeAnabolisme; ; sintesissintesis
senyawa kompleks senyawa kompleks dari dari
senyawa sederhanasenyawa sederhana
–– KatabolismeKatabolisme; ; degradasi degradasi
senyawa kompleks senyawa kompleks menjadi menjadi
senyawa sederhanasenyawa sederhana
68
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12/10/2015
35
ANABOLISMEANABOLISME KATABOLISMEKATABOLISME
METABOLISMEMETABOLISME
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
TERIMA KASIH
Materi Kuliah Biokimia. Jurusan Biologi FST Universitas Nusa Cendana. 2015