12/10/2015
ENZIM Dr. Refli., MSc JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEHNIK
UNIVERSITAS NUSA CENDANA 1 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM • Protein • Mempercepat reaksi dengan jalan menurunkan energi aktivasi • Tidak mengubah kesetimbangan reaksi • Sangat spesifik
2 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
1
12/10/2015
ENZIM • Katalisator = meningkatkan laju reaksi menurunkan energi aktifasi • Energi aktifasi = energi yang diperlukan untuk memulai reaksi • Katalisator dalam sel mahluk hidup
BIOKATALISATOR
3 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KEHADIRAN ENZIM • Lokasi aktivitas enzim: – di dalam sel enzim intraseluler • Katalase; Katalase; mengkatalis perubahan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi oksigen (O2) dan air (H2O) • Trombokinase Trombokinase;; mengkatalis Protrombin trombin – di luar sel
enzim ekstraseluler
• Amilase ; mengkatalis perubalahan amilum menjadi maltose di doudenum • Glukosa Glukosa--6-posfatase ; mengkatalis GluGlu-6-P + H2O Glukosa + Pi 4 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
2
12/10/2015
ENZIM SEBAGAI BIOKATALIS
• Kecepatan reaksi S P tergantung dari jumlah molekul S yang masuk “transition state” state” tiap satuan molekul • Dua macam cara untuk menaikkan kecepatan reaksi: – Menaikkan suhu suhu naik 10 °C kecepatan mjd 2 kali lipat – Menambahkan katalisator menurunkan tenaga aktivasi Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KLASIFIKASI ENZIM Berdasarkan kesepakatan internasional (International (International Union of Biochemistry), Biochemistry), enzim dikelompokkan dengan nomor: 1. Oksidoreduktase Oksidoreduktase:: berfungsi mengoksidasi / mereduksi substrat
dengan memindahkan hidrogen atau elektron 2. Transferase Transferase:: memindahkan gugus tertentu dari molekul donor ke
molekul akseptor 3. Hidrolase Hidrolase:: memutus ikatan kovalen dalam substrat dengan
penambahan air 4. Liase Liase:: berfungsi dalam penambahan gugus ke ikatan rangkap atau
sebaliknya 5. Isomerase Isomerase:: berfungsi dalam pemindahan gugus dalam molekul itu
sendiri untuk menghasilkan isomernya 6. Ligase Ligase:: berfungsi membentuk ikatan kovalen dengan hidrolisis ATP Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
3
12/10/2015
STRUKTUR ENZIM ENZIM
HOLOENZIM
APOENZIM Bagian protein Ion Ion--ion Na+ ,Cu2+ Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+
KOFAKTOR Bagian non protein Koenzim
Gugus prostetis
Senyawa organik & Senyawa metal organik (FAD+, NAD+, NADP+. Vitamin, KoenzimA)
Gabungan antara salah satu koenzim dengan salah satu ion yang berikatan secara kuat dengan apoenzim 7
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Kofaktor, koenzim & gugus prostetis
8 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
4
12/10/2015
Koenzim
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Enzim dengan Koenzim sisi aktif
10 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
5
12/10/2015
MEKANISME KERJA ENZIM • Kerja enzim: – Subtrat (S) + Enzim (E) Kompleks EnzimEnzim-Subtrat (ES) (ES) Produk (P) + Enzim (E) Sisi aktif
+ Subtrat
+ Enzim
Kompleks Enzim-Subtrat Enzim-
Sisi aktif = bagian dari enzim dimana
Produk
Enzim
interaksi (ikatan kimia)
dengan subtrat terjadi
11 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; Kerja enzim
12 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
6
12/10/2015
Model kerja enzim •
Teori
gembok dan kunci
substrat
(lock and key theory) oleh Emil Fischer – Bentuk subtrat dan sisi aktif enzim sesuai sehingga ikatan keduanya terjadi dengan segera membentuk kompleks enzim substrat
kecocokan yang terinduksi (induced fit
enzim
Enzim--subtrat Enzim
Teori
therory) oleh
subtrat Sisi aktif enzim
Daniel Koshland, 1958
– Sisi aktif enzim akan menyesuaikan dengan bentuk subtrat sebelum terbentuk kompleks enzim substrat
Enzim--subtrat Enzim 13 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; mekanisme kerja • Setiap reaksi memerlukan energi aktifasi • Jumlah energi aktifasi suatu reaksi berbeda tergantung pada: – tanpa melibatkan enzim – melibatkan enzim 14 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
7
12/10/2015
ENZIM; mekanisme kerja • Enzim: – Menurunkan energi aktivasi suatu reaksi tanpa struktur enzim secara permanen
merubah
15 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENERGI BEBAS (ΔG) = energi yang dilepaskan selama reaksi (produk reaktan
Reaksi eksergonik (eksoterm) = reaksi yang melepaskan energi. ∆G Produk < ∆G reaktan Reaksi bersifat spontan
Reaksi endergonik (endooterm) = reaksi yang mermerlukan energi. ∆G Produk > ∆G reaktan Reaksi tidak bersifat spontan 16
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
8
12/10/2015
Reaksi eksergonik & endergonik dalam biosistem dan ATP Reaksi endergonik endergonik mensuplai energi bagi pembentukan ATP
Reaksi eksergonik dari hidrolisis ATP untuk mensuplai energi bagi reaksi di dalam sel 17 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Hubungan antara reaksi eksergonik (hidrolisis ATP) ATP) Glutamin) dengan reaksi endergonik (sintesis Glutamin)
18 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
9
12/10/2015
ENZIM; sifat-sifat enzim • Enzim adalah protein – Enzim memiliki struktur yang tersusun oleh protein, sehingga enzim dapat mengalami denaturasi seperti halnya protein jika dipanasi, diberi larutan asam kuat atau basa kuat dan senyawa yang bersifat toksin
• Bekerja secara khusus (spesifik) – Artinya satu
enzim bekerja untuk satu subtrat
• Lipase -----subtrat subtrat lipida • Amilase --- substrat: amilum • Malat dehidrogenase – substrat: malat 19 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; sifat-sifat enzim • Bekerja bolak bolak--balik
Fruktosa-1-Posfat
• Diperlukan dalam
(reversibel)
Fruktosa-1posfat aldose
Dehidroksiaseton posfat + Gliseraldehid
jumlah kecil dalam melakukan
fungsinya • Berfungsi sebagai katalis
20 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
10
12/10/2015
ENZIM; faktor yang mempengaruhi kerja enzim
Inhibitor
Suhu pH Konsentrasi Subtrat
Aktivator Konsentrasi Enzim 21 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; faktor yang mempengaruhi kerja enzim • Suhu – Aktifitas maksimum enzim suhu
optimum – Kenaikan suhu sesudah suhu optimum akan menurunkan aktivitas enzim inaktif enzim karena
denaturasi (kerusakan struktur) – Setiap enzim memiliki suhu optimum tertentu • Umumnya enzim pada tubuh manusia memiliki suhu optimum 360C • Pada Bateri termofilik suhu optimum ± 800C
22 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
11
12/10/2015
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: enzim Sifat enzim
• asal •
23 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; faktor yang mempengaruhi kerja enzim • Konsentrasi Subtrat
– Makin tinggi konsentrasi subtrat reaksi makin cepat
– Jika konsentrasi enzim tetap, penambahan konsentrasi subtrat tidak akan
mempercepat reaksi. Kecepatan ini disebut
kecepatan maksimum (Vmax)
24 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
12
12/10/2015
ENZIM; faktor yang mempengaruhi kerja enzim • Konsentrasi Enzim
– Makin tinggi konsentrasi enzim reaksi makin cepat – Jika konsentrasi substrat tetap, penambahan
konsentrasi enzim tidak akan
mempercepat reaksi. Hal ini disebabkan substrat sudah jenuh dengan enzim 25 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
Feedback Inhibition • Reaksi biokimia dalam sel tejadi secara bertahap dengan melibatkan sejumlah sel •
Sehingga perubahan substrat menjadi produk akhir menghasil kan sejumlah senyawa
•
antara (Intermediate compound) compound) Reaksi dikontrol melalui mekanisme penghambatan balik (feedback regulation) regulation) – Peningkatan produk akhir akan menghambat aktivitas salah satu enzim dalam jalur reaksi tersebut, atau sebaliknya penurunan produk akhir akan menstimulus enzim tersebut beraktivitas
26 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
13
12/10/2015
ENZIM; faktor yang mempengaruhi kerja enzim • Inhibitor ; senyawa yang menghambat
aktifitas enzim
Penghambatan Penghambatan
enzim oleh inhibitor
irreversibel
Kompetitif
Penghambatan
Unkompetitif
Jenis
reversibel
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
14
12/10/2015
ENZIM; Penghambatan kerja enzim • Penghambatan kompetitif (competitive Inhibition) – Inhibitor (I) dan Substrat (S) berkompetisi untuk menempati sisi aktif – Jika inhibitor menempati sisi aktif enzim tidak aktif
– Namun penghambatan ini tidak menurunkan kecepatan pemecahan ES menjadi P dan E – Penghambatan ini dapat dihilangkan dengan penambahan substrat
29 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZIM; Penghambatan kerja enzim • Penghambatan Unkompetitif (uncompetitive Inhibition) – Inhibitor (I) berikatan pada sisi lain dan bukan sisi aktif – Pengikatan tersebut mengganggu kecepatan pemecahan ES kompleks produk – Penambahan substrat akan mempertinggi penghambatan
30 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
15
12/10/2015
ENZIM; Penghambatan kerja enzim • Penghambatan nonkompetitif (noncompetitive Inhibition) – Mengikat sisi lain selain sisi aktif – Dapat mengikat baik enzimenzimsubstrat kompleks maupun enzim bebas • Mengikat ES kompleks mengganggu pembentukan produk • Mengikat enzim bebas mengganggu pengikatan substrat ke enzim 31 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
32 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
16
12/10/2015
Contoh
Keracunan unggas • Alkaloid swainsonine memblokir enzim mannosidase. • 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
17
12/10/2015
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
18
12/10/2015
Sulphate Drug sebagai Inhibitor kompetitif Domagk (1939) Para-aminobenzoic acid (PABA)
H2N-
Bacteria butuh PABA untuk biosintesis asma folat
-COOH
asam folat
Prekursor
H2N-
-SONH2
Asam tetrahidrofolik
Obat Sulfa strukturnya mirip PABA dan menghambat pertumbuhan bakteri
Sulfanilamide Sulfa drug (anti-inflammation)
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
HIV protease vs Aspartyl protease HIV Protease inhibitor is used in treating AIDS
↓ HIV protease (homodimer) subunit 1 Asp
domain 1 Asp
subunit 2 Asp
domain 2 Asp
Symmetric dimer
Asymmetric monomer
↑Aspartyl protease (monomer) Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
19
12/10/2015
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
20
12/10/2015
KINETIKA ENZIM • Kinetika enzim menunjukkan adanya kejenuhan (saturation saturation)) • Michaelis Michaelis--Menten (1913) membuat dasar teori ini • Syarat berlakunya hukum MichaelisMichaelis-Menten – Enzim dalam keadaan aktif – pH dan suhu optimum – Konsentrasi enzim tetap
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
MICHAELIS--MENTEN PLOT MICHAELIS E+S
ES
E+P
V
: kecepatan
[S]
: konsentrasi substrat
Vmax : kecepatan maksimum Km
: konstanta Michaelis Michaelis-Menten
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
21
12/10/2015
KONSTANTA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN Km: Konstanta MichelisMichelis-Menten • Konsentrasi substrat dimana V = ½ Vmax dan dinyatakan misalnya dalam mol/l • Harga tetap pada kondisi yang sama • Mengirakan afinitas (daya tempel) enzim terhadap substrat. Makin besar Km makin rendah afinitasnya, dan sebaliknya • Tidak mengukur aktivitas enzim • Dapat dipakai untuk menganalisis jenis inhibitor Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN V Vmax
Dengan aktivator
½ Vmax
Normal Dengan inhibitor
[S] Km1
Km
Km2 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
22
12/10/2015
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
• Vo = Initial Velocity ialah kecepatan mulamula-mula diartikan sebagai kecepatan reaksi enzimatis pada saat “zero “zero time” time” • Zero time : waktu saat dimulainya suatu reaksi enzimatis. Pada saat ini : – [S] = [S] yang dipakai pada reaksi – [P] = 0 (nol)
• Steady state : keadaan dimana jumlah substrat yang masuk = jumlah produk yang dihasilkan Jadi, kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahannya [ES] tetap • Et = enzim total (jumlah enzim bebas dan enzim terikat) sehingga Ebebas = Et – ES Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
E+S
k1
ES
(a)
E+P
(b)
K-1
ES
k2 K-2
1. Kecepatan pembentukan ES = k1 ([Et] – [ES]) [S]
(c)
k1 : konstanta kecepatan reaksi (a) 2. Kecepatan pemecahan ES = k-1 [ES] + k2 [ES] Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
23
12/10/2015
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
3. Steady State
ES tetap kecepatan pembentukan ES = kecepatan pemecahan k1 ([Et] – [ES]) [S] = k-1 [ES] + k2 [ES]
(d)
4. Pemisahan konstanta kecepatan
- Sebelah kiri persamaan (d) dikalikan k1 [Et] [S] – k1 [ES] [S] - Sebelah kanan disederhanakan (k-1 + k2 ) [ES]
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
Jadi,
k1 [Et] [S] – k1 [ES] [S] = (k-1 + k2 ) [ES]
k1 [ES] [S] dipindahkan k1 [Et] [S] = k1 [ES] [S] + (k-1 + k2 ) [ES] k1 [Et] [S] = (k1 [S] + k-1 + k2 ) [ES]
Jadi,
ES =
k1 [Et] [S]
[Et] [S] ES =
atau
k1 [S] + k-1 + k2
[S] + (k-1 + k2) k1
(e) Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
24
12/10/2015
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
5. Kecepatan mula (Vo)
Menurut MichaelisMichaelis-Menten kecepatan mula ditentukan oleh kecepatan pemecahan [ES] pada reaksi (b) dimana konstanta kecepatan k2 Vo = K2 [ES] masukkan persamaan (e) untuk [ES] maka didapat Vo =
K2 [Et] [S] [S] + (k-1 + k2)
(f)
k1
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
Km
: konstanta Michaelis Michaelis--Menten (k-1 + k2) = k1
Vmax : kecepatan dimana semua enzim dalam bentuk ES = K2 [Et] Masukkan persamaan (f) didapat
V=
Vmax [S] [S] + Km Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
25
12/10/2015
KINETIKA MICHAELISMICHAELIS-MENTEN (lanjt.)
Sewaktu
V = ½ Vmax
Maka
½ Vmax =
Vmax [S]
½=
[S] + Km [S] [S] + Km
Jadi, [S] + Km = 2 [S] Km = [S] pada waktu Vo tepat ½ Vmax
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
PLOT LINIER Lineweaver-Burk membuat plot linier dengan Lineweaverseperkecepatan vs seperkonsentrasi substrat, sehingga : V = 1 = V
Vmax [S] Km + [S] 1 Vmax [S] Km + [S]
=
Km + [S] Vmax [S]
Y = aX + b 1 = V
Km Vmax
1 1 + Vmax [S]
Sumbu X =
1 [S]
Sumbu Y =
1 V
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
26
12/10/2015
LINEWEAVER--BURK PLOT LINEWEAVER 1/ V
Slope =
Km Vmax
1/ Vmax
= intercept on Y 1/ [S]
- 1/Km
= intercept on X
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
MACAM PLOT LINIER The three most common straightstraight-line form:: form • Lineweaver Lineweaver-Burk 1 1 Km 1 1 1 V
vs
[S]
V
V-Hofstee • EadieEadie V vs [S]
=
Vmax
V = - Km
[S]
+
Vmax
V + Vmax [S]
atau
[S]
vs [S]
[S]
= V • Hanes Hanes-Woolf V
[S] Km + Vmax Vmax
Km [S] 1 [S] + = Vmax Vmax V Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
27
12/10/2015
KEUNTUNGAN PLOT LINIER • Vmax dan Km dapat ditentukan lebih teliti • Tidak diperlukan penghitungan • Dapat mengetahui adanya pengamatan yang jelek / tidak benar • Dapat memberikan informasi lebih jelas tentang inhibitor enzim
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER INHIBITOR KOMPETITIF
Ks
1/ V
Kp
E+S + I
ES
Ki
Ki =
Dengan Inhibitor
E+P
[E] [I] [ EI ]
EI 1/ Vmax
Vmax tetap Tanpa Inhibitor
Km naik
[I]
- 1/Km
1/ [S]
Kmapp
= Km
1+
Ki
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
28
12/10/2015
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER (lanjt.) 1/ V
INHIBITOR UNKOMPETITIF Ks
Kp ES + I
E+S Dengan Inhibitor 1/ Vmax
E+P
Ki Tanpa Inhibitor
ESI Vmax turun 1/ [S]
- 1/Km
Km turun
Vmax
Vmaxi =
[I] 1+
Km
Kmapp =
[I] 1+
Ki
Ki
ANALISIS INHIBITOR DENGAN PLOT LINIER (lanjt.) Ks
INHIBITOR NONKOMPETITIF
E+S + I
1/ V
Ki
Dengan Inhibitor
EI + S
1/ Vmax
E+P
Ki Ks
EIS
Vmax turun Km tetap
Tanpa Inhibitor
- 1/Km
Kp ES + I
1/ [S]
Vmaxi =
Vmax [I] 1+
Ki
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
29
12/10/2015
PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIM • Sel mampu mengatur sintesis enzim • Repression enzyme : – Banyak dijumpai pada bakteri – Terjadi pada biosintesis asam amino, purin dan pirimidin – Hasil akhir menekan sintesis dalam rangkaian reaksi tersebut – Substansi yang menekan produksi enzim disebut
corepressor
• Induction enzyme : – Sintesis enzim terjadi kalau ada substrat – Substansi yang memulai induksi disebut
inducer Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
REPRESSION AND INDUCTION OF ENZYME
Total Protein
Jumlah Sel
Enzim yang terlibat dalam sintesis arginin
Relative Increase
Relative Increase
Total Protein
Jumlah Sel
Laktosa ditambahkan β-galaktosidase
Arginin ditambahkan
Time
Time
ENZYME REPRESSION
ENZYME INDUCTION Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
30
12/10/2015
PENGATURAN SINTESIS DAN AKTIVITAS ENZIM (lanjt.) • Represi dan induksi enzim mempunyai efek pada proses transkripsi • Baik inducer maupun corepressor mengikatkan
diri pada protein spesifik repressor yang mempengaruhi sintesis mRNA.
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
OPERON MODEL
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
31
12/10/2015
ENZYME REPRESSION • Misalnya dalam sintesis arginin • Penambahan arginin akan menghentikan sintesis enzim pembentuk arginin • Arginin bertindak sebagai corepressor • Corepressor akan berikatan dengan protein repressor dalam sel • Pengikatan menyebabkan konfigurasi protein repressor berubah mampu mengikatkan diri pada daerah operator pada DNA (daerah sintesis mRNA dimulai) sintesis mRNA tidak terjadi
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZYME REPRESSION (lanjt.) (a)
Promoter
Operator
Gene 1
RNA polymerase
Gene 2
Gene 3
Transcription occurs
Repressor
(b)
Promoter
Operator
RNA polymerase
Repressor
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Transcription blocked
Corepressor
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
32
12/10/2015
ENZYME INDUCTION • Terjadi sintesis enzim kalau ada substrat (misalnya β– galaktosidase) disintesis kalau ada laktosa dalam medium • Substansi yang memulai induksi enzim disebut inducer • Jika inducer ditambahkan menyebabkan enzim disintesis • Sintesis enzim dengan jalan pembentukan mRNA yang mengkode pembentukan enzim tersebut • Protein repressor spesifik aktif dengan tidak adanya inducer memblokir dengan sempurna sintesis mRNA • Penambahan inducer menyebabkan inducer mengikatkan diri pada repressor repressor tidak aktif penghambatan sintesis mRNA teratasi sintesis mRNA berlangsung, jadi sintesis enzim juga berlangsung Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
ENZYME INDUCTION (lanjt.) NEGATIVE CONTROL (a)
(b)
Promoter
Operator
RNA polymerase
Repressor
Promoter
Operator
RNA polymerase
Inducer
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Transcription blocked
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Transcription occurs
Repressor Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
33
12/10/2015
ENZYME INDUCTION (lanjt.) POSITIVE CONTROL
Promoter
Operator
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Transcription occurs
RNA polymerase
CAP
+
cAMP
Action of cyclic AMP in promoting mRNA synthesis ATP
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
HUBUNGAN ENZIM METABOLISME • Totalitas reaksi kimia secara enzimatis di dalam atau di luar sel dalam tubuh mahluk hidup – Anabolisme; sintesis senyawa kompleks dari senyawa sederhana – Katabolisme; degradasi senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana 68 Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
34
12/10/2015
METABOLISME ANABOLISME
KATABOLISME
Refli. Materi Biokimia Dasar. Biologi FST Undana
TERIMA KASIH
Materi Kuliah Biokimia. Jurusan Biologi FST Universitas Nusa Cendana. 2015
35