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.