ENZIMProtein dengan sifat katalitik dan kemampuan aktivasi yang selektif dan spesifik 2007 Paul Billiet ODWS

Beberapa istilah umumEnzim : protein fungsional yang mengkatalisis reaksi kimia di dalam sel/makhluk hidup.Substrat : Molekul yang bereaksi dengan enzim (reaktan)Koenzim : senyawa organik yang dibutuhkan dalam aktifitas enzim tertentu.Kofaktor : ion-ion anorganik (Mg2+, Zn2+, Mn2+)Gugus prostetik : gugus yang terikat kuat pada enzimHoloenzim : enzim yang berinteraksi dengan kofaktor & bersifat aktif mengakatalis reaksi)Apoenzim : molekul enzim (protein) yang belum mengikat koenzim/kofaktor

Interkoneksi Enzim

Pengelompokan Enzim

Aspek Termodinamika Reaksi 2007 Paul Billiet ODWS

Faktor-faktor yg mempercepat reaksiPeningkatan temperatur dan dan penurunan tekanan, mempercepat gerakan molekulSistem biologis rentan tehadap perubahan suhu & tekanan yang ekstrem.Enzim meningkatkan laju reaksi tanpa harus menaikan suhu.Fungsi katalitik enzim : menurunkan energi aktivasi, jalur alternatif yang lebih murah energi. 2007 Paul Billiet ODWS

Reaksi tanpa & adanya enzimEnzim mengkatalisis reaksi108 -1011 kali lebih cepat daripada reaksi tanpa enzim. 2007 Paul Billiet ODWS

Struktur EnzimEnzymes are proteinsThey have a globular shapeA complex 3-D structure

Ex : Human pancreatic amylase Dr. Anjuman Begum

Sisi AktifBagian penting (celah/kantung) dari molekul enzimBentuk, konformasi dan lingkungan kimia yg memungkinkan terjadinya reaksi.Residu Kontak (orientasi substrat) Residu Katalitik (asam amino yg terlibat langsung dlm sisi katalitik enzim) 2007 Paul Billiet ODWS

KofaktorBagian dari molekul selain protein yang membantu aktifitas enzim.Kofaktor yg terikat kuat = gugus prostetikKofaktor yang mudah lepas = koenzimBeberapa vitamin merupakan prekursor koenzim

Nitrogenase enzyme with Fe, Mo and ADP cofactorsJmol from a RCSB PDB file 2007 Steve Cook H.SCHINDELIN, C.KISKER, J.L.SCHLESSMAN, J.B.HOWARD, D.C.REESSTRUCTURE OF ADP X ALF4(-)-STABILIZED NITROGENASE COMPLEX AND ITS IMPLICATIONS FOR SIGNAL TRANSDUCTION; NATURE 387:370 (1997) 2007 Paul Billiet ODWS

Beberapa Jenis Koenzim

Reaksi Katalitik Enzim

Prinsip Reaksi Katalisis Enzim

The Lock and Key HypothesisBentuk dari sisi aktif dan substrat tetap (tidak mengalami perubahan)Seperti pasangan kunci dan gembok.Enzim diibaratkan sebagai gembok dan subsrat sebagai kuncinya. Struktur keadaan trasnsisi disebut kompleks enzim substratProduk yang terbentuk berbeda bentuk dan ukurannya dengan substratSekali terbentuk, produk akan lepas dari sisi aktifnyaMeninggalkan sisi aktif yang bebas dan terbuka untuk masuk substrat berikutnya 2007 Paul Billiet ODWS

The Lock and Key HypothesisThis explains enzyme specificityThis explains the loss of activity when enzymes denature 2007 Paul Billiet ODWS

The Induced Fit HypothesisEnzim dapat mengubah bentuk dan konformasinyaKetika substrat masuk, enzim akan berubah konformasi sesuai dengan bentuk substratnya (substrat menginduksi enzim The active site is then moulded into a precise conformationMaking the chemical environment suitable for the reactionThe bonds of the substrate are stretched to make the reaction easier (lowers activation energy) 2007 Paul Billiet ODWS

The Induced Fit HypothesisThis explains the enzymes that can react with a range of substrates of similar types

2007 Paul Billiet ODWS

Kinetika Enzim

Transformasi Michaelis Menten (Lineweaver Burk)

Kekhasan Sifat EnzimEnzim merupakan unit fungsional dari metabolisme sel.Enzim memiliki aktifitas katalitik yang optimum pada pH dan suhu tertentu.Enzim mampu mengatur aktifitas katalitiknya sesuai dengan isyarat yang diterima (Efisiensi kerja enzim). Beberapa enzim bersifat spesifik (1 enzim 1 substrat).Aktifitas katalitiknya tdk menyebabkan produk samping.Enzim bekerja pada suhu dan tekanan tertend 2007 Paul Billiet ODWS

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzimsubstrate concentrationpHtemperatureinhibitors 2007 Paul Billiet ODWS

Substrate concentration: Enzymic reactionsFaster reaction but it reaches a saturation point when all the enzyme molecules are occupied.If you alter the concentration of the enzyme then Vmax will change too. 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of pH Optimum pH values 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of pH Extreme pH levels will produce denaturationThe structure of the enzyme is changed The active site is distorted and the substrate molecules will no longer fit in itAt pH values slightly different from the enzymes optimum value, small changes in the charges of the enzyme and its substrate molecules will occur This change in ionisation will affect the binding of the substrate with the active site. 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of temperatureQ10 (the temperature coefficient) = the increase in reaction rate with a 10C rise in temperature.For chemical reactions the Q10 = 2 to 3 (the rate of the reaction doubles or triples with every 10C rise in temperature)Enzyme-controlled reactions follow this rule as they are chemical reactionsBUT at high temperatures proteins denatureThe optimum temperature for an enzyme controlled reaction will be a balance between the Q10 and denaturation. 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of temperature 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of temperatureFor most enzymes the optimum temperature is about 30CMany are a lot lower, cold water fish will die at 30C because their enzymes denatureA few bacteria have enzymes that can withstand very high temperatures up to 100CMost enzymes however are fully denatured at 70C 2007 Paul Billiet ODWS

InhibitorSenyawa/zat yang menurunkan kecepatan reaksi enzim (mereduksi aktifitas enzim)Spesifik dan bekerja pada konsentrasi rendah.Menutup sisi aktif enzim teapi tidak merusaknya.Berinteraksi dengan sisi lain (modulator) untuk mengatur aktifitas enzim (Alosterik). 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of enzyme inhibitionIrreversible inhibitors: Combine with the functional groups of the amino acids in the active site, irreversibly.Examples: nerve gases and pesticides, containing organophosphorus, combine with serine residues in the enzyme acetylcholine esterase. 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of enzyme inhibitionReversible inhibitors: These can be washed out of the solution of enzyme by dialysis. There are two categories. 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of enzyme inhibition 2007 Paul Billiet ODWS

The effect of enzyme inhibitionNon-competitive: These are not influenced by the concentration of the substrate. It inhibits by binding irreversibly to the enzyme but not at the active site.Examples Cyanide combines with the Iron in the enzymes cytochrome oxidase.Heavy metals, Ag or Hg, combine with SH groups. These can be removed by using a chelating agent such as EDTA. 2007 Paul Billiet ODWS

Applications of inhibitorsNegative feedback: end point or end product inhibitionPoisons snake bite, plant alkaloids and nerve gases.Medicine antibiotics, sulphonamides, sedatives and stimulants 2007 Paul Billiet ODWS

*************************