sabrina zahra f 1206249391 biokatalisis

7/13/2019 Sabrina Zahra F 1206249391 Biokatalisis

1/121

BIOK T LISIS

Sabrina Zahra Fitriani

1206249391

Teknologi Bioproses

Name

NPM

Major


2/121

Pengertian Biokatalis

Perbedaan dengan katalis

Definisienzim; sejarahenzim;

sifatenzim; mekanisme kerjaenzim; faktor yang mempengaruhi;

klasifikasienzim; aktivitasenzim


3/121

Definisi

Biokatalis


4/121

Biokatalis

Biokatalis adalah istilah umum untuktransformasi dari senyawa natural dan senyawayang tidak natural yang dilakukan oleh enzim(Bommarius and Riebel, 2004)

Biokatalis adalah penggunaan enzim ataukeseluruhan sel sebagai biokatalis untuk industri

kimia sintetik (Zhao, 2006)

Biokatalis adalah enzim yang biasa digunakandalam jumlah sedikit daripada reaktan yang


5/121

Dari beberapa pengertian diatas, biokatalis adalah..

Penggunaan enzim untuk reaksi enzimatis-

katalis untuk mengubah senyawa menjadi

produk tanpa adanya konsumsi dari substrat

untuk produksi biomassa, energi, atau waste


6/121

Biokatalis berhubungan erat

dengan enzim

Contoh dari penggunaan biokatalisis

selama 1000 tahun adalah:

untuk memproduksi alkohol dari

fermentasi

dan keju dari enzymatic

breakdown dari protein susu


7/121

Perbedaan

Katalis dengan

Biokatalis


8/121

Perbedaan dengan katalis

Biokatalisadalah katalis

Tapi tidak semua katalis adalah biokatalis

Enzim (biokatalis) dan katalis sama-sama

mempengaruhi laju dari reaksi.

Perbedaannya adalah enzim bahan alamidan

katalis non-enzimatis bisa berupa senyawa

anorganik.

Untuk lebih mudahnya, katalis disini lebih

ditujukan pada katalis non-enzimatis

Berikut ini tabel perbedaan biokatalis dan

katalis.


9/121


10/121

Struktur

KATALIS

Elemen murni Nikel, Platinum, senyawamurni Silika, Mnganese Dioxide. Biasanya

digunakan asam proton di reaksi hidrolisis.

ENZYME

Protein globular, bentuk enzim lebih besar

dari substrat.

Perbedaan den an katalis


11/121

Mekanisme reaksi

Keduanya menurunkan energi aktivasi dari sebuahreaksi sehingga meningkatkan lajunya

KATALIS

Katalis bisa meningkatkan dan menurunkan lajureaksi di alam. Mereka bereaksi dengan reaktandi reaksi kimia untuk menghasilkan intermediet

yang melepaskan produk dan regenerasi katalis

Reaksi kimia yang melibatkan katalis:

A+C -> AC

B+AC -> ABC

ABC-> PCPC -> P+C(AB reaktan, P produk, C katalis)


12/121

ENZIMATIS

1. Menurunkan energi aktivasi dan menimbulkankeadaan transisi yang stabil biasanyadicapai dengan mendistorsi bentuk substrat.

2. Menurunkan energi keadaan transisi tanpadistorsi substrat.

3. Pembentukan Sementara kompleks substratenzim dan dengan demikian memberikan jaluralternatif untuk reaksi untuk melanjutkan.

4. Mengurangi entropi reaksi.

5. Peningkatan suhu.


13/121

Aplikasi di Industri

Katalis digunakan dalam pengolahan energi;produksi bahan kimia; bahan kimia; dalamproduksi margarin dan di lingkungan di mana

mereka memainkan peran penting klorin radikalbebas dalam pemecahan ozon.

Enzim digunakan dalam pengolahan makanan;makanan bayi; menyeduh; jus buah; produksi susu;pati, industri kertas dan bahan bakar bio; make-up, pembersihan lensa kontak; karet danfotografi dan biologi molekuler.

MARGARIN

MILK!


14/121

ENZIM: Definisi

D fi i i E i


15/121

Definisi Enzim

Enzim adalah suatu kelompok protein yangmenjalankan dan mengatur perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi

(Sumardjo, Dawin, 2006)

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagaikatalisator, senyawa yang meningkatkan

kecepatan reaksi kimia (William&Wilkins, 1996)

Enzim adalah senyawa organik yang tersusun

atas protein. Enzim merupakan bioatalisator,

yaitu enzim merupakan zat yang terdapat dalam

tubuh makhluk hidup yang berfungsi


16/121

ENZIM: Sejarah

S j h E i


17/121

Biokatalisis pada saluran pencernaan

Konversi pati ke gula oleh saliva

Louis Pasteur menyimpulkan bahwa fermentasi gula menjadi alkohololeh ragi yang dikatalisis fermen. Pasteur mengemukakan bahwafermen ini, yang kemudian dinamakan enzim (di dalam ragi) tidak

dapat dipisahkan dari struktur sel ragi hidup, suatu pendapat yangbertahan selama bertahan-tahun.

Penemuan penting oleh Eduard Buchner tahun 1897 berhasilmengekstrak ke dalam larutan, suatu bentuk yang aktif dari sel ragi,yaitu serangkaian enzim yang mengkatalisis fermentasi gula menjadialkohol. Penemuan ini membuktikan, bahwa enzim yang penting ini,yang mengkatalisis lintas metabolik utama penghasil energi,dapat

tetap berfungsi jika dipindahkan dari struktur sel hidup.

Enzim urease dapat diisolasi dan dikristalkan oleh James Sumner.Beliau juga menemukan bahwa semua enzim adalah protein yangmemiliki berat molekul antara 12.000-1 juta. Pada tahun 1930 JohnNorthrop berhasil mengkristalkan enzim pepsin dan tripsin

Konklusi Sumner diterima setelah J. Norhop, M. Kunitz mengkristal

pepsin, tripsin dan lain-lain.

Sejarah Enzim

1700

1800

1850

1897

1926

1930

TIMELINE

Sejarah

enzim


18/121

ENZIM: Sifat

Sif t E i


19/121

Kelarutan

Enzim sebagai protein larut dalam air dan larutan garamencer

Molekul bermuatanKarena adanya asam amino, tiap enzim bermuatan. Muatanberdasarkan pH larutan. Pada pH rendah, asam aminoterprotonasi dan bermuatan positif ; sedangkan jika pHlarutan tinggi, proton hilang untuk menetralisasi grup OH-dan menjadi zwitter ion (molekul bermuatan dengan jumlah +dan yang sama)

Enzim memiliki kapasitas penyangga

Enzim adalah molekul ampoter yang bisa bertindak sebagaiasam dan basa karena memiliki gugus amino dan guguskarboksil yang bebas.

Tiap enzim memiliki pH isoelectric spesifik

pH dimana jumlah muatan pada protein sama dengan nol

sehingga mereka tidak dapat bergerak pada medan magnet Denaturasi

Ketika protein dipanaskan atau pada suhu ekstrim, tempatdengan kadar asam tinggi, pelarut organik, dll, ikatannonkovalen rusak dan mengubah struktur enzim menjadi acakdan menghilangkan struktur sekunder, tersier dan quartenerdari protein.

Sifat Enzim

Sif t E i


20/121

Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifathidrofil

Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa,

kation maupun anion Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang

menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dll

Enzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnya

Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlahsedikit memacu laju reaksi tanpa merubah

keseimbangan reaksi Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim

tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsung

Enzim bermolekul besar

Enzim bersifat khas/spesifik: hanya cocok untuk satumacam substrat saja atau sekelompok kecil substratyang susunanya hampir sama dan fungsinya sama

Spektra absorpsi dari enzim memiliki absorpsimaksimum 280nm

Sifat Enzim

S ifik i E i


21/121

1. Spesifikasi Model Kunci dan Gembok

Spesifikasi jenis in pertama kalidikemukakan oleh Emil Fischer. Fischer

mengemukakan bahwa struktur enzim dan

substrat memiliki bentuk dan geometri

ruang yang saling cocok atau memenuhi.2. spesifikasi ketepatan Induksi

Daniel koshlandmengatakan bahwa enzim

memiliki bentuk yang fleksibel sehinggabentuknya dapat berubah mengikuti

nteraksi yang terjadi antara enzim dan

substrat.

Spesifikasi Enzim


22/121

Spesifikasi Enzim

Sumber: oregonstate.edu


23/121

ENZIM:

Mekanisme

Kerja


24/121

Bagaimana enzim bekerja?

Reaksi tanpa enzim:

Lambat

Membutuhkan suhu yang tinggi

Tekanan yang tinggi Reaksi enzimatis

Enzim memberikan suatu lingkungan

yg spesifik di dalam sisi aktifnya,sehingga reaksi secara energetik

dapat lebih mudah terjadi


25/121

Perbedaan antara energi reaktan (faseawal) dgn energi produk (fase akhir)

selisih energi bebas standar (G)

Agar reaksi berjalan spontan,

bagaimanakah nilai G?


26/121

Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak

mengubah keseimbanganreaksi atau G

Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan

produk mencerminkan perbedaan energi bebas

pada fase awal


27/121

Kecepatan reaksi tergantung energi aktifasiG

suatu pasokan energi dibutuhkan untuk

mengawali suatu reaksi

Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis denganenzim lebih rendahdr reaksi tanpa ensim

Glukosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O G = -2880

kJ/mol


28/121

Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi

untuk memulai suatu reaksi

Enzim mengikat substrat menciptakan jalan

reaksi yg berbedayg mempunyai fase transisi

lebih rendah dbanding reaksi tanpa enzim

Inti dr reaksi katalisis ikatan yg spesifik pd

fase transisi


29/121

Substrat terikat interaksi nonkovalen

E + S ES EP E + P

Kekuatan enzim dlm mengkatalisis suatu reaksi

kemampuan enzim membawa substrat

bersama-samapd orientasi yang tepat untukterjadinya suatu reaksi

Substrat terikat pd sisi aktif yi cekukan pd

protein yg berisi asam amino yg penting

untuk tjdnya suatu reaksi kimia


30/121

Karakteristik sisi aktif enzim


31/121


merupakan bagian kecil dari enzim (Mengapaenzim harus memiliki ukuran besar?)

sisi aktif merupakan suatu cekukan yangbersifat 3 dimensi. memberikan linkungan

mikro yg sesuai utk terjadinya suatu reaksikimia

substrat terikat pada sisi aktif denganinteraksi / ikatan yang lemah.

Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asamamino yg menyusun sisi aktifsuatu enzim



32/121

Gambar sisi aktif enzim dan asam amino yang

terlibat




33/121

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting:

Bagian yang mengenal substrat dankemudian mengikatnya

Bagian yang mengkatalisis reaksi,

setelah substrat diikat oleh enzim

Asam amino yang membentuk kedua bagian

tersebut tidak harus berdekatan dalam

urutan secara linear, tetapi dalamkonformasi 3Dmereka berdekatan



34/121

Examining general principles of

catalytic activity and looking atspecific caseswill facilitate our

appreciation of all enzymes.

Examining enzyme mechanisms will help

us understand catalysis


35/121

Binding modes: proximity

We describe enzymatic mechanisms in

terms of the binding modes of the

substrates (or, more properly, thetransition-state species) to the enzyme.

One of these involves the proximity

effect, in which two (or more) substrates

are directed down potential-energygradients to positions where they are

close to one another. Thus the enzyme is

able to defeat the entropic difficulty of

bringing substrates together.


36/121

Binding modes: efficient transition-state binding

Transition state fits even better(geometrically and electrostatically) inthe active site than the substrate

would. This improved fit lowers theenergy of the transition-state systemrelative to the substrate.

Best competitive inhibitors of anenzyme are those that resemble thetr nsition st te rather than thesubstrate or product.


37/121

Proline racemase

Pyrrole-2-carboyxlateresembles planartransition state


38/121

Yeast aldolase

Phosphoglycolohydroxamatebinds much like the transition

state to the catalytic Zn2+


39/121

ADA transition-state analog

1,6 hydrate

of purine

ribonucleo

side bindswith KI~

3*10-13M


40/121

Two Models for Enzyme-Substrate Interaction


41/121

Induced fit

Refinement on original Emil

Fischer lock-and-key notion:

both the substrate (ortransition-state) and the

enzyme have flexibility

Binding induces conformationalchanges


42/121

Induced Conformational Change in Hexokinase


43/121

Coenzymes


44/121

Example of a Coenzyme Involved in

Oxidation/Reduction Reactions

(nicotinamide adenine dinucleotide)

Hydride (H:-) transfer


45/121

Stereospecificity of Yeast Alcohol Dehydrogenase

pro-R

pro-S

ethanol acetaldehyde

Vennesland and

Westheimer, 1950

pro-S

pro-R


46/121

Stereospecificity Conferred by an Enzyme

Catalytic Mechanisms


47/121

Catalytic Mechanisms

1. Acid-basecatalysis

2. Covalentcatalysis

3. Metal ion catalysis

4. Electrostaticcatalysis

5. Proximity and orientationeffects

6. Preferential binding to

transition state (transition

state stabilization)


48/121

1. Acid-Base Catalysis


49/121

Example: hexokinase

Glucose + ATP Glucose-6-P + ADP

Risk: unproductive reaction with water

Enzyme exists in open closed forms

Glucose induces conversion to closedform; water cant do that

Energy expended moving to closed form


50/121

Hexokinase structure

Diagram courtesy E. Marcotte, UT Austin


51/121

Tight binding of ionic

intermediates

Quasi-stable ionic species strongly

bound by ion-pair and H-bond

interactions

Similar to notion that transition

states are the most tightly bound

species, but these are more stable


52/121

Keto-Enol Tautomerism:

Uncatalyzed vs. Acid- or Base-Catalyzed

Example of Acid-Base Catalysis: Bovine Pancreatic


53/121

Example of Acid Base Catalysis: Bovine Pancreatic

RNase A

2 C l C l N l h l d


54/121

3.

Protonated

2. Covalent Catalysis: Nucleophiles andElectrophiles

E l f C l C l i


55/121

Example of Covalent Catalysis:

Decarboxylation of Acetoacetate

Lysine side chain e-amino group on

enzyme is nucleophile in attack on

substrate.

Electrophilic electron sink


56/121

3. Metal Ion Catalysis:Carboxypeptidase A

Example of Metal Ion Catalysis: Carbonic


57/121

Example of Metal Ion Catalysis: Carbonic

Anhydrase

Carbonic anhydrase catalyzes the

reaction:

CO2+ H2O HCO3+ H+

E l M h i


58/121

Enolase Mechanism

5 Preferential binding to transition state


59/121

Proximity and

orientation effects

Transition state

stabilization through

preferential binding of

transition state

5. Preferential binding to transition state(transition state stabilization)

Entropic and Enthalpic Factors in Catalysis

Trypsin/Bovine Pancreatic Trypsin Inhibitor (BPTI)


60/121

Trypsin/Bovine Pancreatic Trypsin Inhibitor (BPTI)

Complex

Trypsin-BPTI

complex resembles

tetrahedral

transition state.

Transition State in Proline Racemase Reaction and


61/121

Transition State in Proline Racemase Reaction and

Transition State Analogs

Proline racemase preferentially binds transition state,

stabilizing it, and is potently inhibited by transition

state analogs.


62/121

6. Proximity and Orientation Effects


63/121

Enzymes re Complementary to

Transition State


64/121

Serine Protease Mechanism: Multiple

Catalytic Mechanisms at Work

f h h


65/121

Structure of the Serine Protease Chymotrypsin

Serine Protease Substrate Specificity and Active-Site


66/121

Substrate specificity in serine proteases through

active-site binding of side chain of amino acid residue

adjacent to amide bond that will be cleaved.

Trypsin cleaves

amide bond

immediately C-

terminal to basic

amino acid

residues.

Chymotrypsin cleaves

amide bond

immediately C-terminal to

hydrophobic amino

acid residues.

p y

Pockets

l h l


67/121

Serine Nucleophile in Serine Proteases

The Pre-Steady State in Chymotrypsin-Catalyzed


68/121

The Pre Steady State in Chymotrypsin Catalyzed

Hydrolysis of p-Nitrophenyl Acetate

E + S ESEP2E + P2k2 k3

P1 H2Ok1

k-1

vo= kcat[E]t[S]/(KM+ [S])Steady-state velocity, where

kcat= k2k3/(k2 + k3)

KM=KSk3/(k2 + k3)KS= k-1/k1

For chymotrypsin with ester substrates:

k2>> k3

Release of P1 faster than EP2 breaks

down to E + P2


69/121

Mechanism Active-site serine OH Without neighboring amino acids, itsfairly non-reactive

Becomes powerful nucleophile because

OH proton lies near unprotonated N ofHis

This N can abstract the hydrogen atnear-neutral pH

Resulting +charge on His is stabilizedby its proximity to a nearby carboxylategroup on an aspartate side-chain.

Serine Protease Mechanism


70/121

Acid-basecatalysis

Covalent catalysisProximity/orientation effects

Also (not depictedhere) -

electrostatic

catalysis and

transition statestabilization

Catalytic triad:


71/121


72/121


73/121


74/121


75/121


76/121

carboxylic acid,


77/121


78/121

Catalytic triad

The catalytic triad of asp, his, andser is found in an approximatelylinear arrangement in all the serine

proteases, all the way from non-specific, secreted bacterialproteases to highly regulated andhighly specific mammalian

proteases.

The catalytic triad of asp, his, andser is foundin an approximatelylinear arrangementin all the serine

proteases, all the way from non-specific, secreted bacterialproteases to highly regulated andhighly specific mammalian

proteases.


79/121

Diagram of first three steps


80/121

Biochemistry: Mechanisms

Diagram of last four steps

Diagrams courtesy

University of Virginia


81/121

Chymotrypsin as example

Catalytic Ser is Ser195 Asp is 102, His is 57 Note symmetry of mechanism:

steps read similarly LR and R

L

Diagram courtesy of Anthony

Serianni, University of Notre Dame

Oxyanion hole


82/121

Oxyanion hole

When his-57 accepts proton from Ser-195:it creates an RO-ion on Ser sidechain

In reality the Ser O immediately becomescovalently bonded to substrate carbonyl

carbon, moving -charge to the carbonyl O. Oxyanion is on the substrate's oxygen

Oxyanion stabilized by additional interactionin addition to the protonated his 57:main-chain NH group from gly 193 H-bonds

to oxygen atom (or ion) from the substrate,further stabilizing the ion.

Th O i H l I S i P t


83/121

The Oxyanion Hole In Serine Proteases

Role of oxyanion hole in serine protease mechanism:

Electrostatic catalysisPreferential binding of transition state

M d f t l i i i t


84/121

Modes of catalysis in serine proteases

Proximity effect: gathering of reactants insteps 1 and 4

Acid-base catalysis at histidine in steps 2

and 4

Covalent catalysis on serine hydroxymethylgroup in steps 2-5

So both chemical (acid-base & covalent) and

binding modes (proximity & transition-

state) are used in this mechanism

Specificity


85/121

Specificity

Active site catalytictriad is nearlyinvariantfor eukaryotic serine proteases

Remainder of cavity where reaction occursvaries significantly from protease toprotease.

In chymotrypsin hydrophobic pocket justupstream of the position where scissile bondsits

This accommodates large hydrophobic sidechain like that of phe, and doesntcomfortably accommodate hydrophilic orsmall side chain.

Thus specificity is conferred by the shapeand electrostatic character of the site.

Chymotrypsin active site


86/121

y yp

Comfortablyaccommodates

aromatics at S1

site Differs from

other mammalian

serine proteases

in specificityDiagram courtesy School of

Crystallography, Birkbeck

College

Divergent evolution


87/121

Ancestral eukaryotic serine

proteases presumably havedifferentiated into forms withdifferent side-chain

specificities

Chymotrypsin is substantiallyconserved within eukaryotes,but is distinctly different from

elastase

Convergent evolution


88/121

g

Reappearance of ser-his-asp triadin unrelated settings

Subtilisin: externals verydifferent from mammalian serineproteases; triad same

Cysteinyl proteases


89/121

y y p

Ancestrally related to

ser proteases?

Cathepsins, caspases,

papain

Contrasts:

Cys SH is more basicthan ser OH

Residue is less

hydrophilic S-is a weaker

nucleophile than O-

Diagram courtesy ofMariusz Jaskolski,

U. Poznan

Papain active site


90/121

Diagram courtesy

Martin Harrison,

Manchester

University


91/121

Hen egg-white lysozyme

Antibacterial protectant ofgrowing chick embryo

Hydrolyzes bacterial cell-wall

peptidoglycans hydrogen atom of structuralbiology Commercially available in pure form Easy to crystallize and do structure

work Available in multiple crystal forms Mechanism is surprisingly complex


92/121

Mechanism of lysozyme

Strain-induced destabilizationof substrate makes the substrate

look more like the transition

state

Long arguments about the natureof the intermediates

Accepted answer: covalentintermediate between D52 and

glycosyl C1 (14.39B)


93/121

The controversy


94/121

RNA-Based Catalysts (Ribozymes)

Cleavage of a Typical Pre-tRNA by Ribonuclease P


95/121

Cleavage of a Typical Pre tRNA by Ribonuclease P

Ribonuclease P is a

ribonucleoprotein (RNA- and

protein-containing complex),

and the catalytic component is

RNA.

An even more complex example of

an RNA- and protein-containing

enzyme system is the ribosome.

The central catalytic activity ofthe ribosome (peptide bond

formation) is catalyzed by an

RNA component.

tRNA substrate of

ribonuclease P

Catalysis by the Intervening Sequence in


96/121

TetrahymenaPreribosomal RNA

RNA by itself

without any

protein can

be catalytic.

Subtilisin mutagenesis


97/121

Subtilisin mutagenesis

Substitutions for any of the amino acidsin the catalytic triad has disastrouseffects on the catalytic activity, asmeasured by

k

cat

.

Km affected only slightly, since the

structure of the binding pocket is notaltered very much by conservativemutations.

An interesting (and somewhat non-intuitive) result is that even these

"broken" enzymes still catalyze thehydrolysis of some test substrates atmuch higher rates than buffer alonewould provide. I would encourage you tothink about why that might be true.


98/121

ENZIM: Faktor

yang

mempengaruhi

Faktor yang mempengaruhi enzim


99/121

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh kondisilingkungan. Perubahan laju reaksi yang

disebabkan oleh enzim. Di alam, organisme

menyesuaikan kondisi enzim mereka untuk

menghasilkan reaksi yang Optimum, manadiperlukan, atau mereka mungkin memiliki

enzim yang disesuaikan dengan fungsi baik

dalam kondisi ekstrim tempat mereka

tinggal.

T t


100/121

Temperatur

Dengan adanya peningkatan suhu, laju reaksi

awal akan meningkat, karena peningkatan

energi kinetik.

Namun, efek dari pelepasan ikatan akan menjadi

lebih besar dan lebih besar, dan laju reaksi

akan mulai menurun.

Temperatur dimana enzim pada laju reaksi yang

maksimal diseput temperatur optimum.

Temperatuur optimum enzim berbeda-beda.

Biasanya enzim pada tubuh manusia memiliki

temperatur optiimum pada 37 derajat C

pH- keasaman dan kebasaan


101/121

p

Tiap enzim punya pH optimum untuk bekerja

(sama halnya seperti temperatur)

Perubahan pH yang sedikit dari pH optimum

tidak menyebabkan perubahan struktur yang

permanen pada enzim. Sedangkan perubahan

pH yang ekstrimdapat menyebabkan

denaturasidan hilangnya fungsi enzim secara

permanen

Konsentrasi


102/121

Seiring berjalannya reaksi, laju reaksi akanmenurun, karena substrat semakin habis.

Laju tertinggi reaksi, dikenal sebagai

laju reaksi awal adalah laju maksimum

reaksi enzim dalam situasi eksperimental.


103/121

Konsentrasi substrat

Peningkatkan konsentrasi substratmeningkatkan

laju reaksi

. Hal ini karena

molekul substrat yang banyak akanbertabrakan dengan molekul enzim yangbanyak pula,sehingga lebih banyak produkakan terbentuk.

Namun, setelah konsentrasi tertentu,penam

bahan apapun akan tidak berpengaruh

padalaju reaksi, karena konsentrasi substratakan tidak lagi menjadi faktor pembatas.Enzim secara efektif menjadi jenuh,danakan bekerja di tingkat maksimum yang

mungkin.


104/121

Konsentrasi Enzim

Peningkatan konsentrasi enzim akanmeningkatkan laju reaksi, seperti lebih

banyak enzim akan bertabrakan dengan

substrat molekul.

Namun, ini juga hanya akan memiliki efeksampai dengan konsentrasi yang tertentu,

dimana konsentrasi enzim tidak lagi faktor p

embatas.


105/121

ENZIM:

Klasifikasi

Klasifikasi enzim


106/121

Fungsi klasifikasi adalah untuk menekan hubungan danpersamaan dengan cara yang tepat dan singkat. Usaha semula

untuk menciptakan suatu sistem tata nama enzim-enzim

menghasilkan susunan yang membingungkan dari nama-nama

yang tidak pasti artinya dan umumnya tidak mempunyai

keterangan apa-apa seperti emulsin, peptin dan zimase.

enzim selanjutnya diberi nama subtratnyan denganmenambah akhiran ase.

Jadi enzim-enzim yang memecahkan pati (amilon) disebut

amilase; yang memecahkan lemak (lipos), lipase; dan yang

bekerja pada protein, protease. Golongan enzim-enzim

diberi nama oksidase, glikodase, dehidrogenase,

dekarboksilase, dan sebagainya

.

Dibawah ini ada pembagian enzim menjadi 6 kelas


107/121

Klasifikasi enzim


108/121

Untuk menghilangkan anbiguitas,international unionof biochemists(IUB) menciptakan suatu systemterpadu tata nama enzim yaitu setiap enzim memiliki

nama dan kode khusus yang menunjukan tipe reaksiyang di katalisis dan substrat yang terlibat. Enzim dikelompokan dalam enam kelas :

1. Oksideruktase, mengatalisis oksidasi dan reduksi

2. Transfase, mengatalisis pemindahan gugusseperti gugus

glikosil, metal dan fosforil3. Hidrolase, mengatalisis pemutusan hidrolitik C-C, C-O,

C-N dan ikatan lain4. Liase, mengatalisis pemutusan C-C, C-O, C-N,

danikatan lain denganeliminasi atomyangmenghasilkan ikatan rangkap

5. Isomerase, mengatalisis perubahan geometrik atau

stuktural di dalam satu molekul

6. Ligase, mengatalisis penyatuan dua molekul yang di

kaitkan dengan hidrolisis ATP


109/121

ENZIM:

Aktivitas

Aktivitas enzim


110/121

Aktivitas enzim adalah ukuran kemampuan enzim

tertentu untuk mengkonversi substrat menjadi

produk. Biasanya diuji dengan mengukur jumlah substrat yang menghilang atau jumlah produk yang muncul

selama periode tertentu sehingga hasil akhir

diungkapkan dalam mol konversi per satuan massa

protein per satuan waktu, misalnya, nmol/mg

protein/sec.

1 UNIT U) adalah jumlah enzim yang mengkatalisis

reaksi dari 1 mol substrat per menit

Aktivitas enzim


111/121

Secara resmi, aktivitas enzim didefinisikandalam hal n t, yaitu jumlah enzim yangmengkorversi 1 mol substrat untukdiproduksi dalam 1 menit dengan

asumsi

bahwa enzim yang digunakan telah

dimurnikan

, diuji dibawah kondisi dimanasubstrat tidak membatasi.Namun ,pada kehidupan nyata, tidak banyakenzim yang benar-benar murni. Jadi,akitivitas enzim biasanya adalah

tingkat

konversi per satuan waktudan kebanyakanperhitungan kinetik berdasarkan metodeyang terakhir dalam mengungkapkanaktivitas.

Berikut ini beberapa hal yang dihitung dari

Aktivitas enzim


112/121

Berikut ini beberapa hal yang dihitung dari

aktivitas enzim, terdapat hal lain selain Unit

yang telah dijelaskan di slide sebelumnyaUnit aktifitas enzim:

Digunakan untuk mengukur jumlah unit aktifitas

pada volume dari larutan

Spesifik aktifitas:

Digunakan untuk mengikuti penambahan

pemurnian dari enzim dengan beberapa langkah

prosedur

Aktivitas molekular:

Digunakan untuk membandingkan aktivitas dari

enzim yang berbeda. Sering disebut juga turn-

over number (TON = kcat)

Aktivitas enzim


113/121

Satuan

Unit dari aktifitas enzim:

mmol substrate transformed/min = unit

Aktivitas spesifik:mmol substrate/min-mg E = unit/mg E

Aktifitas Molekular:

mmol substrate/min- mmol E =units/mmol E

Aktivitas enzim


114/121

Satuan Internasional Baru

:

Unit of enzyme activity:

mol substrate/sec = katal

Specific activity:

mol substrate/sec-kg E = katal/kg E

Molecular activity:

mol substrate/sec-mol E = katal/mol E

Aktivitas enzim


115/121

Contoh

The rate of an enzyme catalyzed reaction is 35mol/min at [S] = 10-4M, (KM= 2 x 10

-5).Calculate the velocity at [S] = 2 x 10-6M.

Work the problem.

Jawaban Contoh


116/121

The rate of an enzyme catalyzed reaction is 35

mol/min at [S] = 10-4

M, (KM= 2 x 10-5

).Calculate the velocity at [S] = 2 x 10-6M.

First calculate VMusing the Michaelis-Menton eqn:

VM[S] VM(10-4

) VM(10-4

)v = -----------, so: 35 = ------------------ = --------------

KM+ [S] 2 x 10-5+ 10-4 1.2 x 10-4

VM= 1.2(35) = 42 mmol/min; then calculate v:

42 (2 x 10-6) 84 x 10-6

v = ------------------------ = ------------ = 3.8 mmol/min

2 x 10-5

+ 2 x 10-6

22 x 10-6

Contoh 2


117/121

An enzyme 1.84 gm, MW = 36800) catalyzes a

reaction in presence of excess substrate at a rate of

4.2 mol substrate/min. What is the TON in min

-1

?

What is the TON in sec

-1

?

Work the problem.

Jawaban Contoh 2


118/121

An enzyme (1.84 gm, MW = 36800) catalyzes a

reaction in presence of excess substrate at a rate of 4.2mol substrate/min. What is the TON ?

1.84 gm

mol E = ------------------------- = 5 x 10-5mol E36800 gm/ mol

4.2 mol/min

TON = ------------------ = 84000 min-15 x 10-5mol

Jawaban Contoh 2


119/121

What is the value of this TON (84000 min-1) in units of

sec-1?

84000 min-1 1 sec-1

TON E = ------------------ x ---------- = 1400 sec-1

60 min-1

Sumber


120/121

Sumber Anonim. 2012. EnzimActivity(http://alevelnotes.com/Factors-affecting-

Enzyme-Activity/146). Diakses 5 September 2014 pukul06.00.

Bommarius. A. S. and Riebel B. 2004. BiocatalysisWiley-VCH, Weinheim, Germany.

Chabbra, Namrata. 2012. Classification of Enzymes(http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/).Diakses 5 September 2014 pukul 07.20

Matthews, Christopher K.,dkk. 2000. Biochemistry.Benjamin Cummings. San Francisco, USA

Campbell, Mary K., Farrell Shawn O. 2003.Biochemistry. Thomson/Brooks-Cole. California, USA

Zhao, Huimin, dkk. 2006. Biocatalysis. University ofIllinois, Urbania, Illinois, U.S.A

Rozzell. 1999. Bioorg. Med. Chem. 7:2253-2261
http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://www.namrata.co/classification-of-enzymes/http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146http://alevelnotes.com/Factors-affecting-Enzyme-Activity/146


121/121

Terima Kasih

sabrina zahra f 1206249391 biokatalisis

Documents