Enzymology III

5/26/2018 Enzymology III

1/14

Berbagai jalur metabolisme berlangsung di dalam sel /mahluk hidup

Tiap jalur metabolisme terdiri dari rangkaian reaksi kimia,masing-masing reaksi dikatalisis oleh enzim spesifik

Tiap jalur metabolisme harus dapat dikendalikan agarreaksinya berjalan dengan laju yang sesuai dengankebutuhan sel / mahluk hidup pada saat tertentu

Laju jalur metabolisme dikendalikan oleh enzimpengendali (regulatory enzyme)

Pengendalian metabolisme oleh enzim


2/14

Enzim pengendali umumnya adalah enzim yangmemiliki laju katalisis paling rendah dalam jalurmetabolisme dan mengkatalisis reaksi awal dalam suatu

jalur metabolisme Produk akhir dari suatu jalur metabolisme kebanyakan

merupakan inhibitor allosterik dari enzim pengendali :akumulasi produk akhir akan menghambat aktivitas

enzim pengendali (feedback inhibition) sehinggapertambahan produk lebih lanjut dapat dihindari

SA B C D

a b c d

P

p

E1

E2 E3 E4 E5

e1

e2 e3 e4 e5

( -)

S1

E1adalah enzim pengendali jalur metabolisme S P

P merupakan inhibitor alosterik enzim E1


3/14

Secara umum, pengendalian reaksi enzimatik dapat terjadimelalui

1. Perubahankadar substrat

- Kurang efektif pada kadar substrat yang tinggi

2. Perubahan kadar enzim

- Terjadi melalui perubahan laju biosintesis enzim atauperubahan laju degradasi enzim

- Efek timbul tidak segera (rata-rata dalam beberapa hari,bahkan beberapa minggu)

3. Isolasi enzim di dalam kompartemen intrasel

- Misalnya penempatan berbagai enzim hidrolitik di dalamlisosom sehingga tak merusak berbagai komponen pentingsel


4/14

4. Modulasi aktivitas enzim

- Efek timbul segera (paling lama dalambeberapa menit)

- Terjadi dengan cara:

a) pengendalian allosterikb) modifikasi kovalen reversible

c) aktivasi proteolitik (proenzim enzim)

d) pengendalian oleh protein regulator


5/14

Pengendalian allosterik

Tiap jalur metabolisme harus dapat dikendalikan agarreaksinya berlangsung dengan laju yang sesuai dengankebutuhan sel/ mahluk hidup pada saat tertentu

Laju jalur metabolisme dikendalikan oleh enzim pengendali

(regulatory enzyme) Enzim pengendali umumnya adalah enzim allosterik yang

memiliki laju katalisis paling rendah dalam jalur metabolismedan mengkatalisis reaksi searah pada awal jalur metabolisme.


6/14

Produk akhir dari suatu jalur metabolisme kebanyakanmerupakan inhibitor allosterik dari enzim pengendali :akumulasi produk akhir akan menghambat aktivitas enzimpengendali (feedback inhibition) sehingga pertambahan produklebih lanjut dapat dihindari

S

A B C D

a b c d

P

p

E1

E2 E3 E4 E5

e1

e2 e3 e4 e5

( -)

S1

E1adalah enzim allosterik pengendali jalur metabolisme S PP merupakan inhibitor alosterik enzim E1


7/14

Enzim allosterik memiliki beberapa ciri spesifik yangmembedakannya dari enzim normal:

Terdiri dari lebih beberapa sub-unit rantai peptida

Masing-masing sub-unit memiliki active site pengikatsubstrat dan allosteric site pengikat efektor (aktivatorallosterik atau inhibitor allosterik)

Pengikatan substrat/ efektor pada salah satu subunit

akan mengubah konformasi kedua subunit Memiliki kinetika kooperatif dengan kurva yang

berbentuk sigmoid (bukan hiperbolik)

Enzim normal

Enzim allosterik

Kurva basal

Efektor positif

Efektor negatif

Kadar subsrat fisiologis


8/14

SubstratAktivator

Substrat

Aktivator

Inhibitor

active site active site

Enzim alosterik berupa dimer yang dapat berada dalam 2 konformasi:relaxed(R) dan tense(T)

Active site enzim konformasi R memiliki afinitas tinggi terhadapsubstrat. Sebaliknya afinitas konformasi T terhadap substrat adalahrendah. Pengikatan substrat pada active site salah satu unit enzim akanmembuat keseimbangan T R mengarah ke R sehingga lebih banyaksubstrat dapat terikat pada enzim (efek kooperativitas) mengakibatkankurva V / [S] tidak lagi hiperbolik tetapi sigmoid.

Aktivator allosterik hanya dapat terikat pada allosteric site enzimkonformasi R. Pengikatan aktivator allosterik pada allosteric site salah satuunit enzim akan membuat keseimbangan T R mengarah ke Rsehingga lebih banyak substrat dapat terikat pada enzim

Inhibitor allosterik hanya dapat terikat pada allosteric site konformasi T.Pengikatan inhibitor pada allosteric site membuat keseimbangan T R mengarah ke T sehingga menghambat pengikatan substrat danaktivator pada enzim

allosteric site allosteric site


9/14

Modifikasi kovalen (reversible)

Beberapa enzim dapat berada dalam bentuk aktif atautak aktif

Perubahan bentuk dari tak aktif menjadi aktif, atausebaliknya, terjadi melalui pengikatan kovalen gugus

kimia tertentu pada molekul enzim atau pelepasangugus tersebut dari molekul enzim


10/14

Gugus yang diikatkan atau dilepas tersebut antara lain

berupa

1. Gugus fosfat, prosesnya disebut fosforilasi, enzimnyadinamai kinase. Sebaliknya, enzim yang melepas fosfatadalah fosfatase. Gugus fosfat diikatkan pada rantai

samping asam amino serin, treonin, atau tirosin.2. Gugus sulfat

3. Gugus adenilil

4. Gugus ADP-ribosil


11/14

ENZYMAktivitas

Rendah Tinggi

Acetyl-CoA carboxylase EP E

Glycogen synthase EP E

Pyruvate dehydrogenase EP E

HMG-CoA reductase EP E

Glycogen phosphorylase E EP

Citrate lyase E EP

Phosphorylase b kinase E EP

HMG-CoA reductase kinase E EP

Contoh enzim yang berubah aktivitasnya melalui mekanismefosforilasi - defosforilasi


12/14

Efek fosforilasidefosforilasi terhadapkonformasi enzim

OH

++

++

O PO-

O-

O

ATP ADP

Pi

Protein Kinase

Protein Phosphatase


13/14

Contoh aktivasi proteolitik: enzim saluran cerna

Chymotrypsinogen (zymogen tak aktif)

Pembelahan pada Arg15

oleh Trypsin

p-Chymotrypsin (enzim aktif)

a-Chymotrypsin (enzim aktif)

Pembelahan pada Leu13,

Tyr146, dan Asn 148oleh

p-chymotrypsin sendiri


14/14

Contoh aktivasi proteolitik: pembekuan darah

Jalur intrinsik

Kerusakan permukaan jaringan

KininogenKallikrein Jalur ekstrinsik

Trauma

TraumaFaktor

jaringan

Jalur

bersama

Anyaman fibrin(bekuan darah)

Enzymology III

Documents

Transcript of Enzymology III