KULIAH No.2

Lembaga Pendidikan Anggaran Negara Pendidikan Profesi Tinggi USMU Kementerian Kesehatan Federasi Rusia
Departemen Biokimia
Disiplin: Biokimia
KULIAH No.2
Enzim 2.
Penceramah: Gavrilov I.V.
Fakultas: terapeutik dan profilaksis,
Kursus: 2
Yekaterinburg, 2015

Garis besar kuliah

1.
2.
3.
Kinetika reaksi enzimatik.
Pengaturan laju reaksi enzimatik.
Sinyal sel

Enzimologi adalah ilmu
mempelajari enzim

1. Kinetika
reaksi enzimatik
Kinetika reaksi enzimatik merupakan salah satu cabang ilmu enzimologi yang mempelajari
pengaruh zat yang bereaksi (substrat,
produk, inhibitor, aktivator, dll) dan
kondisi (pH, t°, tekanan) pada kecepatan
reaksi enzimatik.

Teori tentang mekanisme kerja enzim

Teori tentang kekhususan
aksi enzim
1. Model kunci-kunci
Untuk menjelaskan tingginya spesifisitas enzim menurut
sehubungan dengan substrat, dikemukakan Emil Fischer pada tahun 1894
hipotesis korespondensi ketat bentuk geometris
substrat dan tempat aktif enzim.
+
E+S
ITU
E
P1
+
hal2

2. Teori “korespondensi terinduksi”
S
A
B
E
A
B
C
C
Tidak hanya itu
geometris, tetapi juga
elektrostatis
korespondensi
ITU
Teori korespondensi yang diinduksi (dipaksakan).
Daniel Koshland (1959): kepatuhan enzim lengkap
dan substrat hanya terjadi dalam proses interaksinya:
Substrat menginduksi konformasi yang diperlukan
perubahan enzim, setelah itu mereka terhubung.
Teori ini didasarkan pada data analisis kinetik,
mempelajari kompleks enzim-substrat menggunakan metode
Analisis struktur sinar-X, spektrografi dan
kristalografi, dll.

3. Teori “korespondensi terinduksi”
(pandangan modern)
S
A
B
A
C
B
C
E
ITU
Ketika enzim dan substrat berinteraksi, keduanya
mengalami modifikasi dan beradaptasi satu sama lain
teman. Perubahan yang terjadi pada substrat berkontribusi terhadap
mengubahnya menjadi sebuah produk.

Teori keadaan transisi
(koneksi perantara)
P
S
E
ITU
ES*
EP*
E
ketika enzim E berinteraksi dengan substrat S, ia terbentuk
ES* kompleks, yang mana reaktivitasnya
substrat lebih tinggi dibandingkan keadaan aslinya. Melalui barisan
senyawa antara diubah
substrat menjadi produk reaksi P

Mekanisme reaksi enzimatik

Selama katalisis enzimatik, itu
mekanisme yang sama yang mungkin terjadi tanpa partisipasi
enzim:
1.
2.
3.
4.
Reaksi asam-basa – di situs aktif
enzim ada gugus -COO- dan -NH3+, yang
mampu melekat dan memberikan N.
Reaksi adisi (eliminasi, substitusi)
elektrofilik, nukleofilik - di pusat aktif
enzim ada heteroatom yang menggantikan
kerapatan elektron.
Reaksi redoks – masuk
pusat aktif suatu enzim mengandung atom
mempunyai keelektronegatifan yang berbeda
Reaksi radikal.

Energi reaksi enzimatik

Enzim mengurangi energi aktivasi
Laju reaksi kimia bergantung pada
konsentrasi reaktan
Substrat dalam kombinasi dengan enzim
menjadi lebih tangguh
senyawa antara, karena itu mereka
konsentrasinya meningkat tajam, yang mana
membantu mempercepat reaksi

Reaksi non-enzimatik
S
S*
P*
P
S
E
ITU
ES*
Reaksi enzimatik
EP*
E

PENGHAMBAT ENERGI REAKSI –
jumlah energi yang dibutuhkan
molekul untuk masuk ke dalam bahan kimia
reaksi.
ENERGI AKTIVASI - jumlah energi,
yang harus dikomunikasikan ke molekul
untuk mengatasi energi
penghalang.

Energi bebas sistem
S*
Energi aktivasi
reaksi yang tidak dikatalisis
S
ES*
Energi aktivasi
reaksi yang dikatalisis
Asli
negara
P
Keadaan akhir
Kemajuan reaksi

2H2O + O2
2.
3.
Energi
pengaktifan
1) 2H2O2
Energi bebas sistem
Katalase
1.
Kemajuan reaksi
Energi aktivasi:
1. Dalam reaksi spontan – 18 kkal/mol
2. Bila menggunakan katalis Fe2+ – 12 kkal/mol
3. Dengan adanya enzim katalase – 5 kkal/mol

Ketergantungan laju reaksi pada konsentrasi substrat

Kinetika
reaksi enzimatik
Ketergantungan laju reaksi
pada konsentrasi substrat
Vmaks
Konsentrasi
konstanta enzim
[S]

Ketergantungan laju reaksi
pada konsentrasi enzim
V
Konsentrasi
substrat –
konstan
konsentrasi
enzim

Pengaruh suhu terhadap laju reaksi enzimatik

Kenaikan suhu sebesar 10
derajat meningkatkan kecepatan
reaksi kimia sebanyak 2-4 kali.
Ketika suhu naik, enzim
mengalami denaturasi dan hilang
aktivitas Anda.

Kecepatan
enzimatis
reaksi
V
Kuantitas
aktif
enzim
0
10
20
Kecepatan
reaksi aktif
enzim
30
40
50
60
T

Pengaruh pH terhadap laju reaksi enzimatik

Mengubah perubahan konsentrasi H+
komposisi kimia enzim, nya
struktur dan aktivitas katalitik.
Mengubah perubahan konsentrasi H+
komposisi kimia substrat, itu
struktur dan kemampuan untuk masuk ke dalamnya
reaksi enzimatik.
Denaturasi enzim pada sangat
pH tinggi atau sangat rendah.

Ketergantungan laju reaksi enzimatik pada pH

V
0
4
5
6
7
8
9
pH

Konstanta Michaelis-Menton

Km – konsentrasi substrat [S], di mana
laju reaksi enzimatik V sama dengan
setengah maksimum
Vmaks
Vmaks
2
km
[S]

Persamaan Laju Reaksi Enzim

Vmaks [S]
V = -----Km + [S]
V – kecepatan reaksi
Vmax – kecepatan reaksi maksimum
Km – Konstanta Michaelis
[S] – konsentrasi substrat

Pengaruh aktivator dan inhibitor terhadap laju reaksi enzimatik

Reaksi penghambatan enzimatik
proses
JENIS PENGHAMBATAN ENZIM
I. Reversibel
II. Tidak dapat diubah
Kompetitif
Tidak kompetitif
Tidak kompetitif
Tipe campuran
Dialisis dilakukan untuk menentukan reversibilitas penghambatan.
lingkungan dimana terdapat enzim dan inhibitor.
Jika aktivitas enzim dipulihkan setelah dialisis, maka
penghambatan bersifat reversibel

Opsi interaksi
inhibitor dengan enzim
1. Memblokir pusat aktif enzim
2. Mengubah struktur kuaterner enzim
3. Terhubung dengan koenzim, aktivator
4. Memblokir bagian enzim yang berikatan
koenzim
5. Mengganggu interaksi enzim dengan
substrat
6. Menyebabkan denaturasi enzim
(inhibitor nonspesifik)
7. Berikatan dengan pusat alosterik

Jenis penghambatan kompetitif
Dilakukan oleh zat yang serupa kimianya
struktur ke substrat
V
Vmaks
Vmaks/2
km
km
[S]

Jenis penghambatan non-kompetitif
Inhibitor bereaksi dengan enzim dengan cara selain
substrat, sehingga meningkatkan konsentrasi substrat tidak
dapat menggantikan inhibitor dan mengembalikan aktivitas
enzim
V
Vmaks
Vmaks
Vmaks
Vmaks
K
M
[S]

2. Pengaturan laju reaksi enzimatik dalam tubuh

Sifat terpenting organisme hidup adalah kemampuannya mempertahankan homeostatis. Homeostasis dalam tubuh dipertahankan melalui regulasi

Sifat paling penting dari organisme hidup adalah
kemampuan untuk mempertahankan homeostatis.
Homeostatis dalam tubuh dipertahankan oleh
pengaturan laju reaksi enzimatik, yang
dilakukan dengan mengubah:
SAYA). Ketersediaan molekul substrat dan koenzim;
II). Aktivitas katalitik molekul enzim;
AKU AKU AKU). Jumlah molekul enzim.
E*
S
S
Koenzim
Vitamin
Sel
P
P

I. Ketersediaan molekul substrat dan koenzim

Transportasi zat melintasi membran
ATP
ADF + Fn
antiport
Difusi Difasilitasi
Difusi
Sel
Utama aktif
mengangkut
Aktif sekunder
mengangkut

Insulin
Glukosa
GLUT-4
GLUT-4
Adiposit,
miosit
E1, E2, E3…
Glukosa
PVK
Koenzim
Hepatosit
Vitamin
Enzim
Koenzim

II. Pengaturan aktivitas katalitik enzim

Pengaturan aktivitas katalitik enzim terjadi:
1). Tidak spesifik. Aktivitas katalitik semua enzim
tergantung pada suhu, pH dan tekanan.
V
pepsin
V
0
50
100
T
0
arginase
7
14
pH
2). Spesifik. Di bawah pengaruh aktivator tertentu dan
inhibitor, aktivitas enzim pengatur berubah,
yang mengontrol laju proses metabolisme dalam
tubuh.

Mekanisme regulasi khusus
aktivitas katalitik enzim:
1). Regulasi alosterik;
2). Regulasi oleh protein-protein
interaksi;
3). Regulasi melalui modifikasi kovalen.
A). Peraturan oleh
fosforilasi/defosforilasi
enzim;
B). Regulasi dengan proteolisis parsial.

1. Regulasi alosterik

Enzim alosterik adalah enzim yang aktivitasnya
diatur oleh ikatan non-kovalen reversibel
modulator (aktivator dan inhibitor) ke pusat alosterik.
E1
S
E2
A
E3
B
E4
C
P
Aktivasi terjadi berdasarkan prinsip positif langsung
koneksi, dan penghambatan didasarkan pada prinsip umpan balik negatif
komunikasi.
Aktivitas enzim alosterik sangat bervariasi
cepat

2. Pengaturan aktivitas katalitik enzim melalui interaksi protein-protein

A). Aktivasi enzim akibat perlekatan protein pengatur.
AC
G
G
AC
kamp ATP
B). Pengaturan aktivitas katalitik enzim
asosiasi/disosiasi protomer
kamp
kamp
R
R
C
R
C
PC A
kamp
S
C
P
R
kamp
S
C
P

3). Pengaturan aktivitas katalitik enzim melalui modifikasi kovalennya

Peraturan aktivitas enzim dilakukan sebagai hasilnya
adisi kovalen atau pembelahan suatu fragmen darinya.
Ada 2 jenis:
A). melalui fosforilasi dan defosforilasi enzim; .
ATP
ADF
komputer
ENZIM
H3PO4
FPF
*
ENZIM-F
substrat
produk
H2O
B). dengan proteolisis parsial enzim (ekstraseluler)
Substrat
Tripsinogen
Produk
Tripsin

AKU AKU AKU. Mekanisme pengaturan jumlah enzim
Induktor
Penekan
hidrolisis
biosintesis
Asam amino
Enzim
Asam amino
Induser adalah zat yang memicu sintesis enzim
Proses memulai sintesis enzim disebut induksi
Enzim, konsentrasinya tergantung pada penambahannya
penginduksi disebut enzim yang dapat diinduksi
Enzim yang konsentrasinya konstan dan tidak diatur
penginduksi disebut enzim konstitutif
Baseline adalah konsentrasi enzim yang diinduksi
jika tidak ada induktor.

Represor (lebih tepatnya korepresor) adalah zat yang
yang menghentikan sintesis enzim.
Proses penghentian sintesis enzim disebut
represi.
Derepresi adalah suatu proses yang disebut
dimulainya kembali sintesis enzim setelah dihilangkan
dari lingkungan represif
Bertindak sebagai penginduksi dan represor
beberapa metabolit, hormon dan biologis
zat aktif.

3. Sinyal sel

Pada organisme multiseluler, pemeliharaan
homeostasis disediakan oleh 3 sistem:
1). Grogi
2). lucu
3). Imun
Sistem regulasi beroperasi dengan partisipasi
molekul pemberi sinyal.
Molekul sinyal bersifat organik
zat yang membawa informasi.
Untuk mengirimkan sinyal:
A). SSP menggunakan neurotransmitter
B). Sistem humoral menggunakan hormon
DI DALAM). Sistem kekebalan tubuh menggunakan sitokin.

Hormon memberi sinyal pada molekul tindakan sistemik nirkabel
Hormon sejati, berbeda dengan molekul pemberi sinyal lainnya:
1. disintesis dalam sel endokrin khusus,
2. diangkut melalui darah
3. bertindak jarak jauh pada jaringan target.
Hormon dibagi menurut strukturnya:
1. protein (hormon hipotalamus, kelenjar pituitari),
2. turunan asam amino (tiroid, katekolamin)
3. steroid (seksual, kortikoid).
Hormon peptida dan katekolamin larut dalam air,
mereka terutama mengatur katalitik
aktivitas enzim.
Hormon steroid dan tiroid tidak larut dalam air,
mereka terutama mengatur jumlahnya
enzim.

Sistem kaskade
Hormon mengatur jumlah dan katalitik
aktivitas enzim tidak langsung, tapi
secara tidak langsung melalui sistem kaskade
Hormon
Sistem kaskade
Enzim
x 1000000
Sistem kaskade:
1. Mereka berulang kali meningkatkan sinyal hormon (meningkatkan jumlah atau
aktivitas katalitik enzim) sehingga 1 molekul hormon
dapat menyebabkan perubahan metabolisme sel
2. Memberikan sinyal penetrasi ke dalam sel (larut dalam air
hormon tidak masuk ke dalam sel dengan sendirinya)

sistem kaskade terdiri dari:
1. reseptor;
2. protein pengatur (protein G, IRS, Shc, STAT, dll).
3. perantara sekunder (utusan – pembawa pesan)
(Ca2+, cAMP, cGMP, DAG, ITP);
4. enzim (adenilat siklase, fosfolipase C,
fosfodiesterase, protein kinase A, C, G,
fosfoprotein fosfatase);
Jenis sistem kaskade:
1. adenilat siklase,
2. guanilat siklase,
3. inositol trifosfat,
4. RAS, dll),

Reseptor

Reseptor adalah protein yang tertanam dalam membran sel atau
terletak di dalam sel, yang berinteraksi dengannya
molekul pemberi sinyal, mengubah aktivitas protein pengatur.
Berdasarkan lokalisasinya, reseptor dibagi menjadi:
1) sitoplasma;
2) nuklir;
3) membran.
Berdasarkan pengaruhnya, reseptor dibagi menjadi:
aktivator (mengaktifkan sistem kaskade)
penghambatan (blok sistem kaskade).
Menurut mekanisme transmisi sinyal, reseptor dibagi menjadi 4 jenis:
1). Reseptor berpasangan saluran ion
2). Reseptor dengan aktivitas enzimatik.
Ada 3 jenis:
A). Reseptor dengan aktivitas tirosin kinase (tirosin
protein kinase).
B). Reseptor dengan aktivitas fosfatase (tirosin
protein fosfotase) (misalnya, PPP).
V). Reseptor dengan aktivitas guanylate cyclase (GC).
3). Reseptor yang digabungkan dengan protein G dalam strukturnya masih ada
disebut serpentin.
4). Reseptor nuklir dan sitoplasma.

Reseptor berpasangan saluran ion

Aktivitas reseptor digabungkan dengan protein G (ularpentine)

Reseptor dengan aktivitas enzimatik (tirosin kinase)
insulin
A
A
insulin
insulin
A
A
A
B
B
B
B
tempat latihan menembak
tempat latihan menembak
tempat latihan menembak
tempat latihan menembak
ATP
ADF
B
A
B
tingkat-F* tingkat-F*
IRS-1
IRS-1-F*
ATP ADP
FPF
FPF*

Sistem adenilat siklase
Hormon:
Glukagon, Vasopresin, Katekolamin (melalui reseptor β2-adrenergik)
Hormon hipofisis (ACTH, LDH, FSH, LT, MSH, TSH), hormon paratiroid, faktor pertumbuhan
saraf
PGE1
G
R
Membran sitoplasma
G
A
C
sitoplasma
kamp ATP
PC A
Enzim tidak aktif
PC A*
ATP
ADF
Tindakan enzim
substrat
F
produk
Tersedia
dan
β-adrenergik
reseptor
membran sel hati, otot dan jaringan adiposa.
V
plasmatik

Sistem guanilat siklase
Molekul pemberi sinyal:
PNF (relaksasi tonus pembuluh darah),
Katekolamin (melalui reseptor α-adrenergik)
Endotoksin bakteri (menghalangi penyerapan air menyebabkan diare)
TIDAK, produk PUT (GC sitoplasma)
G
hal
Membran sitoplasma
sitoplasma
GTP cGMP
PC G
Enzim tidak aktif
PC G*
ATP
ADF
Tindakan enzim
substrat
F
produk
Sistem guanylate cyclase berfungsi di paru-paru, ginjal, dan endotelium
usus, jantung, kelenjar adrenal, retina, dll. Terlibat dalam regulasi
metabolisme air-garam dan tonus pembuluh darah, menyebabkan relaksasi, dll.

Sistem inositol trifosfat
Hormon:
gonadoliberin, hormon pelepas tirotropin, dopamin, tromboksan A2, endoperoksida,
leukotrien, agniotensin II, endotelin, hormon paratiroid, neuropeptida Y,
katekolamin adrenergik (melalui reseptor α1), asetilkolin,
bradikinin, vasopresin (melalui reseptor V1).
G
R
G
FL S
Membran sitoplasma
FIF2
Dirjen
2+
ITF Ca
substrat
Kalmodulin -4Ca2+
PC C
sitoplasma
produk
Enzim tidak aktif
Ca2+
Kalmodulin -4Ca2+
Calmodulin
Tindakan enzim
substrat
produk

Transfer informasi transmembran yang melibatkan
reseptor sitoplasma
protein
G
pendamping
Sitoplasma
selaput
CPR
protein
G
pendamping
Hormon:
Kortikoid,
seksual,
tiroid
G
INTI
CPR
G
CPR
DNA
sitoplasma
substrat
produk
Transkripsi
mRNA
Siaran
mRNA
Enzim
ribosom

BabIV.3.

Enzim

Metabolisme dalam tubuh dapat didefinisikan sebagai totalitas semua transformasi kimia yang dialami oleh senyawa-senyawa yang berasal dari luar. Transformasi ini mencakup semua jenis reaksi kimia yang diketahui: transfer gugus fungsi antarmolekul, pemutusan ikatan kimia hidrolitik dan non-hidrolitik, penataan ulang intramolekul, pembentukan ikatan kimia baru, dan reaksi redoks. Reaksi seperti itu terjadi di dalam tubuh dengan kecepatan yang sangat tinggi hanya dengan adanya katalis. Semua katalis biologis adalah zat yang bersifat protein dan disebut enzim (selanjutnya F) atau enzim (E).

Enzim bukan merupakan komponen reaksi, tetapi hanya mempercepat pencapaian keseimbangan dengan meningkatkan laju konversi langsung dan sebaliknya. Percepatan reaksi terjadi karena penurunan energi aktivasi - penghalang energi yang memisahkan satu keadaan sistem (senyawa kimia awal) dari keadaan lain (produk reaksi).

Enzim mempercepat berbagai reaksi dalam tubuh. Jadi, cukup sederhana dari sudut pandang kimia tradisional, reaksi eliminasi air dari asam karbonat dengan pembentukan CO 2 memerlukan partisipasi enzim, karena tanpanya, ia berjalan terlalu lambat untuk mengatur pH darah. Berkat aksi katalitik enzim dalam tubuh, reaksi dapat terjadi yang tanpa katalis akan berlangsung ratusan dan ribuan kali lebih lambat.

Sifat-sifat enzim

1. Pengaruh terhadap laju reaksi kimia: enzim meningkatkan laju reaksi kimia, tetapi tidak dikonsumsi sendiri.

Laju reaksi adalah perubahan konsentrasi komponen reaksi tiap satuan waktu. Jika arahnya maju maka sebanding dengan konsentrasi reaktan, jika berlawanan arah maka sebanding dengan konsentrasi produk reaksi. Perbandingan laju reaksi maju dan mundur disebut tetapan kesetimbangan. Enzim tidak dapat mengubah nilai konstanta kesetimbangan, tetapi keadaan kesetimbangan terjadi lebih cepat dengan adanya enzim.

2. Kekhususan kerja enzim. 2-3 ribu reaksi terjadi di sel-sel tubuh, yang masing-masing dikatalisis oleh enzim tertentu. Kekhususan kerja suatu enzim adalah kemampuan untuk mempercepat jalannya satu reaksi spesifik tanpa mempengaruhi kecepatan reaksi lain, bahkan reaksi yang sangat mirip.

Ada:

Mutlak– ketika F hanya mengkatalisis satu reaksi spesifik ( arginase– pemecahan arginin)

Relatif(grup khusus) – F mengkatalisis kelas reaksi tertentu (misalnya pembelahan hidrolitik) atau reaksi yang melibatkan kelas zat tertentu.

Kekhususan enzim disebabkan oleh urutan asam aminonya yang unik, yang menentukan konformasi pusat aktif yang berinteraksi dengan komponen reaksi.

Zat yang transformasi kimianya dikatalisis oleh enzim disebut substrat ( S ) .

3. Aktivitas enzim – kemampuan untuk mempercepat laju reaksi ke berbagai tingkat. Aktivitas dinyatakan dalam:

1) Satuan aktivitas internasional - (IU) jumlah enzim yang mengkatalisis konversi 1 µM substrat dalam 1 menit.

2) Catalach (kat) - jumlah katalis (enzim) yang mampu mengubah 1 mol substrat dalam 1 detik.

3) Aktivitas spesifik - jumlah unit aktivitas (salah satu di atas) dalam sampel uji terhadap total massa protein dalam sampel ini.

4) Yang kurang umum digunakan adalah aktivitas molar - jumlah molekul substrat yang diubah oleh satu molekul enzim per menit.

Aktivitas terutama bergantung pada pada suhu . Enzim ini atau itu menunjukkan aktivitas terbesarnya pada suhu optimal. Untuk F suatu organisme hidup, nilainya berada pada kisaran +37,0 - +39,0° C, tergantung jenis hewannya. Dengan menurunnya suhu, gerak Brown melambat, laju difusi menurun dan akibatnya proses pembentukan kompleks antara enzim dan komponen reaksi (substrat) melambat. Jika suhu naik di atas +40 - +50° Molekul enzim yang merupakan protein mengalami proses denaturasi. Dalam hal ini, laju reaksi kimia menurun secara nyata (Gbr. 4.3.1.).

Aktivitas enzim juga tergantung pada pH lingkungan . Bagi sebagian besar dari mereka, terdapat nilai pH optimal tertentu dimana aktivitasnya maksimum. Karena sel mengandung ratusan enzim dan masing-masing enzim memiliki batas pH sendiri, perubahan pH merupakan salah satu faktor penting dalam pengaturan aktivitas enzimatik. Jadi, sebagai hasil dari suatu reaksi kimia yang melibatkan enzim tertentu, yang nilai pH-nya berada pada kisaran 7,0 - 7,2, terbentuklah produk yang bersifat asam. Dalam hal ini, nilai pH bergeser ke kisaran 5,5 – 6,0. Aktivitas enzim menurun tajam, laju pembentukan produk melambat, tetapi pada saat yang sama enzim lain diaktifkan, yang nilai pH-nya optimal dan produk dari reaksi pertama mengalami transformasi kimia lebih lanjut. (Contoh lain tentang pepsin dan trypsin).

Sifat kimia enzim. Struktur enzim. Pusat aktif dan alosterik

Semua enzim adalah protein dengan berat molekul 15.000 hingga beberapa juta Da. Berdasarkan struktur kimianya, mereka dibedakan sederhana enzim (hanya terdiri dari AA) dan kompleks enzim (memiliki bagian non-protein atau kelompok prostetik). Bagian protein disebut - apoenzim, dan non-protein, jika berikatan kovalen dengan apoenzim disebut koenzim, dan jika ikatannya non-kovalen (ionik, hidrogen) – kofaktor . Fungsi gugus prostetik adalah sebagai berikut: partisipasi dalam tindakan katalisis, kontak antara enzim dan substrat, stabilisasi molekul enzim dalam ruang.

Peran kofaktor biasanya dimainkan oleh zat anorganik - ion seng, tembaga, kalium, magnesium, kalsium, besi, molibdenum.

Koenzim dapat dianggap sebagai bagian integral dari molekul enzim. Ini adalah zat organik, di antaranya adalah: nukleotida ( ATP, UMF, dll), vitamin atau turunannya ( TDF– dari tiamin ( DALAM 1), FMN– dari riboflavin ( PADA 2), koenzim A– dari asam pantotenat ( DI 3), NAD, dll.) dan koenzim tetrapirol - hemes.

Dalam proses mengkatalisis suatu reaksi, tidak seluruh molekul enzim bersentuhan dengan substrat, melainkan sebagian saja, yang disebut pusat aktif. Zona molekul ini tidak terdiri dari rangkaian asam amino, tetapi dibentuk dengan memelintir molekul protein menjadi struktur tersier. Masing-masing bagian asam amino saling mendekat satu sama lain, membentuk konfigurasi tertentu dari pusat aktif. Ciri penting dari struktur pusat aktif adalah permukaannya saling melengkapi dengan permukaan substrat, yaitu. Residu AK di zona enzim ini mampu melakukan interaksi kimia dengan kelompok substrat tertentu. Bisa dibayangkan hal itu Situs aktif enzim bertepatan dengan struktur substrat seperti kunci dan gembok.

DI DALAM pusat aktif dua zona dibedakan: pusat pengikatan, bertanggung jawab atas pemasangan media, dan pusat katalitik, bertanggung jawab atas transformasi kimia substrat. Pusat katalitik sebagian besar enzim mencakup AA seperti Ser, Cys, His, Tyr, Lys. Enzim kompleks memiliki kofaktor atau koenzim di pusat katalitik.

Selain pusat aktif, sejumlah enzim dilengkapi dengan pusat pengatur (alosterik). Zat yang mempengaruhi aktivitas katalitiknya berinteraksi dengan zona enzim ini.

Mekanisme kerja enzim

Tindakan katalisis terdiri dari tiga tahap berturut-turut.

1. Pembentukan kompleks enzim-substrat ketika berinteraksi melalui pusat aktif.

2. Pengikatan substrat terjadi di beberapa titik pusat aktif, yang menyebabkan perubahan struktur substrat dan deformasi akibat perubahan energi ikatan dalam molekul. Ini adalah tahap kedua dan disebut aktivasi media. Dalam hal ini, terjadi modifikasi kimia tertentu pada substrat dan diubah menjadi produk atau produk baru.

3. Sebagai akibat dari transformasi ini, zat (produk) baru kehilangan kemampuannya untuk dipertahankan di pusat aktif enzim dan enzim-substrat, atau lebih tepatnya, kompleks produk-enzim terdisosiasi (pecah).

Jenis reaksi katalitik:

A+E = AE = MENJADI = E + B

A+B +E = AE+B = ABE = AB + E

AB+E = ABE = A+B+E, dengan E adalah enzim, A dan B adalah substrat atau produk reaksi.

Efektor enzimatik - zat yang mengubah laju katalisis enzimatik dan dengan demikian mengatur metabolisme. Diantaranya ada penghambat - memperlambat laju reaksi dan aktivator - Mempercepat reaksi enzimatik.

Tergantung pada mekanisme penghambatan reaksi, inhibitor kompetitif dan non-kompetitif dibedakan. Struktur molekul inhibitor kompetitif mirip dengan struktur substrat dan bertepatan dengan permukaan pusat aktif seperti kunci dan gembok (atau hampir bertepatan). Tingkat kemiripan ini bahkan mungkin lebih tinggi dibandingkan dengan substratnya.

Jika A+E = AE = BE = E + B, maka I+E = YAITU¹

Konsentrasi enzim yang mampu mengkatalisis menurun dan laju pembentukan produk reaksi menurun tajam (Gbr. 4.3.2.).

Sejumlah besar zat kimia yang berasal dari endogen dan eksogen (yaitu yang terbentuk di dalam tubuh dan berasal dari luar - xenobiotik) bertindak sebagai inhibitor kompetitif. Zat endogen merupakan pengatur metabolisme dan disebut antimetabolit. Banyak dari mereka digunakan dalam pengobatan penyakit onkologi dan mikroba, seperti. mereka menghambat reaksi metabolisme utama mikroorganisme (sulfonamid) dan sel tumor. Tetapi dengan kelebihan substrat dan konsentrasi inhibitor kompetitif yang rendah, efeknya dibatalkan.

Jenis inhibitor kedua adalah non-kompetitif. Mereka berinteraksi dengan enzim di luar situs aktif dan kelebihan substrat tidak mempengaruhi kemampuan penghambatannya, seperti halnya dengan inhibitor kompetitif. Inhibitor ini berinteraksi dengan kelompok enzim tertentu (logam berat berikatan dengan kelompok tiol Cys) atau paling sering dengan pusat pengatur, yang mengurangi kemampuan pengikatan pusat aktif. Proses penghambatan yang sebenarnya adalah penekanan aktivitas enzim secara keseluruhan atau sebagian dengan tetap mempertahankan struktur primer dan spasialnya.

Perbedaan juga dibuat antara penghambatan reversibel dan ireversibel. Inhibitor ireversibel menonaktifkan enzim dengan membentuk ikatan kimia dengan AK atau komponen struktural lainnya. Ini biasanya merupakan ikatan kovalen dengan salah satu situs situs aktif. Kompleks seperti itu praktis tidak terdisosiasi dalam kondisi fisiologis. Dalam kasus lain, inhibitor mengganggu struktur konformasi molekul enzim dan menyebabkan denaturasinya.

Efek inhibitor reversibel dapat dihilangkan bila terdapat kelebihan substrat atau di bawah pengaruh zat yang mengubah struktur kimia inhibitor. Inhibitor kompetitif dan non-kompetitif dalam banyak kasus bersifat reversibel.

Selain inhibitor, juga dikenal aktivator katalisis enzimatik. Mereka:

1) melindungi molekul enzim dari pengaruh inaktivasi,

2) membentuk kompleks dengan substrat yang berikatan lebih aktif dengan pusat aktif F,

3) berinteraksi dengan enzim yang memiliki struktur kuaterner, mereka memisahkan subunitnya dan dengan demikian membuka akses substrat ke pusat aktif.

Distribusi enzim dalam tubuh

Enzim yang terlibat dalam sintesis protein, asam nukleat dan enzim metabolisme energi terdapat di semua sel tubuh. Namun sel yang menjalankan fungsi khusus juga mengandung enzim khusus. Jadi, sel-sel pulau Langerhans di pankreas mengandung enzim yang mengkatalisis sintesis hormon insulin dan glukagon. Enzim yang hanya merupakan karakteristik sel-sel organ tertentu disebut spesifik organ: arginase dan urokinase- hati, asam fosfatase- prostat. Dengan mengubah konsentrasi enzim tersebut dalam darah, keberadaan patologi pada organ-organ ini dinilai.

Di dalam sel, enzim individu didistribusikan ke seluruh sitoplasma, yang lain tertanam di membran mitokondria dan retikulum endoplasma, enzim tersebut terbentuk kompartemen, di mana terjadi tahapan metabolisme tertentu yang saling berhubungan erat.

Banyak enzim terbentuk di dalam sel dan disekresikan ke dalam rongga anatomi dalam keadaan tidak aktif - ini adalah proenzim. Enzim proteolitik (yang memecah protein) sering kali dibentuk sebagai proenzim. Kemudian, di bawah pengaruh pH atau enzim dan substrat lain, terjadi modifikasi kimia dan pusat aktif menjadi dapat diakses oleh substrat.

ada juga isoenzim - enzim yang berbeda dalam struktur molekulnya, tetapi menjalankan fungsi yang sama.

Tata nama dan klasifikasi enzim

Nama enzim terbentuk dari bagian-bagian berikut:

1. nama substrat yang berinteraksi dengannya

2. sifat reaksi yang dikatalisis

3. nama kelas enzim (tetapi ini opsional)

4. akhiran -aza-

piruvat - dekarboksil - aza, suksinat - dehidrogen - aza

Karena sekitar 3 ribu enzim telah diketahui, maka perlu diklasifikasikan. Saat ini, klasifikasi enzim internasional telah diadopsi, berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisis. Terdapat 6 kelas, yang selanjutnya dibagi menjadi beberapa subkelas (disajikan hanya secara selektif dalam buku ini):

1. Oksidoreduktase. Mengkatalisis reaksi redoks. Mereka dibagi menjadi 17 subkelas. Semua enzim mengandung bagian non protein berupa heme atau turunan vitamin B2, B5. Substrat yang mengalami oksidasi bertindak sebagai donor hidrogen.

1.1. Dehidrogenase menghilangkan hidrogen dari satu substrat dan mentransfernya ke substrat lain. Koenzim NAD, NADP, FAD, FMN. Mereka menerima hidrogen yang dihilangkan oleh enzim, mengubahnya menjadi bentuk tereduksi (NADH, NADPH, FADH) dan mentransfernya ke kompleks enzim-substrat lain, di mana mereka melepaskannya.

1.2. Oksidase - mengkatalisis transfer hidrogen menjadi oksigen untuk membentuk air atau H 2 O 2. F. Oksidase sitokrom rantai pernapasan.

RH + NAD H + O 2 = ROH + NAD + H 2 O

1.3. Monoksidase - sitokrom P450. Berdasarkan strukturnya, ini adalah hemoprotein dan flavoprotein. Ini menghidroksilasi xenobiotik lipofilik (sesuai dengan mekanisme yang dijelaskan di atas).

1.4. PeroksidaseDan katalase- mengkatalisis penguraian hidrogen peroksida, yang terbentuk selama reaksi metabolisme.

1.5. Oksigenase - mengkatalisis reaksi penambahan oksigen ke substrat.

2. Transferase - mengkatalisis transfer berbagai radikal dari molekul donor ke molekul akseptor.

A A+ E + B = E A+ A + B = E + B A+ SEBUAH

2.1. Metiltransferase (CH 3 -).

2.2.Karboksil- dan karbamoiltransferase.

2.2. Asiltransferase – Koenzim A (transfer gugus asil - R -C=O).

Contoh: sintesis neurotransmitter asetilkolin (lihat bab “Metabolisme Protein”).

2.3. Hexosyltransferases mengkatalisis transfer residu glikosil.

Contoh: pembelahan molekul glukosa dari glikogen di bawah pengaruh fosforilase.

2.4. Aminotransferases - transfer gugus amino

R 1- CO - R 2 + R 1 - CH - N.H. 3 - R 2 = R 1 - CH - N.H. 3 - R 2 + R 1- BERSAMA - R 2

Mereka memainkan peran penting dalam transformasi AK. Koenzim yang umum adalah piridoksal fosfat.

Contoh: alanin aminotransferase(ALAT): piruvat + glutamat = alanin + alfa-ketoglutarat (lihat bab “Metabolisme Protein”).

2.5. Fosfotransferase (kinase) - mengkatalisis transfer residu asam fosfat. Dalam kebanyakan kasus, donor fosfat adalah ATP. Enzim kelas ini terutama berperan dalam pemecahan glukosa.

Contoh: Hekso(gluko)kinase.

3. Hidrolase - mengkatalisis reaksi hidrolisis, mis. pemisahan zat dengan penambahan pada tempat putusnya ikatan air. Kelas ini terutama mencakup enzim pencernaan; mereka satu komponen (tidak mengandung bagian non-protein)

R1-R2 +H 2 O = R1H + R2OH

3.1. Esterase - memecah ikatan ester. Ini adalah subkelas besar enzim yang mengkatalisis hidrolisis tiol ester dan fosfoester.
Contoh: NH 2 ).

Contoh: arginase(siklus urea).

4.Liase - mengkatalisis reaksi pembelahan molekul tanpa menambahkan air. Enzim ini mempunyai bagian non protein berupa tiamin pirofosfat (B 1) dan piridoksal fosfat (B 6).

4.1. Liase ikatan C-C. Mereka biasanya disebut dekarboksilase.

Contoh: dekarboksilase piruvat.

5.Isomeras - mengkatalisis reaksi isomerisasi.

Contoh: isomerase fosfopentosa, isomerase pentosa fosfat(enzim dari cabang non-oksidatif dari jalur pentosa fosfat).

6. Ligase mengkatalisis reaksi sintesis zat yang lebih kompleks dari zat yang lebih sederhana. Reaksi seperti ini memerlukan energi ATP. “Synthetase” ditambahkan pada nama enzim tersebut.

REFERENSI BAB IV.3.

1. Byshevsky A. Sh., Tersenov O. A. Biokimia untuk dokter // Ekaterinburg: Uralsky Rabochiy, 1994, 384 hal.;

2. Knorre D.G., Myzina S.D. Kimia biologi. – M.: Lebih tinggi. sekolah 1998, 479 hal.;

3. Filippovich Yu.B., Egorova T. A., Sevastyanova G. A. Lokakarya biokimia umum // M.: Enlightenment, 1982, 311 hal.;

4. Linger A. Biokimia. Dasar molekul struktur dan fungsi sel // M.: Mir, 1974, 956 hal.;

5. Pustovalova L.M. Lokakarya biokimia // Rostov-on-Don: Phoenix, 1999, 540 hal.

Deskripsi presentasi KULIAH No. 1 Pengantar Biokimia. Enzim pada slide

Garis besar perkuliahan I. Biokimia sebagai ilmu. Pokok bahasan, maksud dan tujuan biokimia. II. Metabolisme. Konsep dasar. Jenis reaksi metabolisme. AKU AKU AKU. Enzimologi. 1. Enzim. Definisi, sifat kimia, sifat fisikokimia, signifikansi biologis. 2. Perbandingan enzim dan katalis anorganik 3. Struktur enzim

Biokimia adalah ilmu yang mempelajari zat-zat penyusun makhluk hidup, transformasinya, serta hubungan transformasi tersebut dengan aktivitas organ dan jaringan. Biokimia adalah ilmu muda, sekitar seratus tahun yang lalu muncul di persimpangan fisiologi dan kimia organik. Istilah biokimia diperkenalkan pada tahun 1903 oleh ahli biokimia Jerman Carl Neuberg (1877 -1956). I. BIOKIMIA

Biokimia sebagai ilmu terbagi menjadi: Statis (kimia bioorganik) menganalisis struktur dan komposisi kimia organisme Dinamis mempelajari metabolisme dan energi dalam tubuh Fungsional mempelajari interaksi proses kimia dengan fungsi biologis dan fisiologis OH H O H O HO HH HO HCO 2 + H 2 O ÀÄÔ + Ôí ÀÒÔ À Ò Ô À Ä Ô + Ô í

Menurut objek penelitiannya, biokimia dibedakan menjadi: biokimia manusia dan hewan; biokimia tanaman; biokimia mikroorganisme; biokimia jamur; biokimia virus. Anda dan saya akan mempelajari biokimia medis, salah satu cabang biokimia manusia dan hewan

Objek biokimia kedokteran adalah manusia.Tujuan mata kuliah biokimia kedokteran adalah untuk mempelajari: landasan molekuler fungsi fisiologis manusia; mekanisme molekuler patogenesis penyakit; dasar biokimia untuk pencegahan dan pengobatan penyakit; metode biokimia untuk mendiagnosis penyakit dan memantau efektivitas pengobatan (biokimia klinis) Tujuan mata kuliah biokimia medis: mempelajari materi teori; memperoleh keterampilan praktis dalam penelitian biokimia; belajar menafsirkan hasil studi biokimia

II. Metabolisme Aktivitas kehidupan organisme apa pun didasarkan pada proses kimia. Metabolisme (metabolisme) adalah keseluruhan seluruh reaksi yang terjadi pada organisme hidup A FB C DEEnergi Katabolisme Panas Anabolisme

Metabolit - zat yang terlibat dalam proses metabolisme (substrat, A, B, C, produk) Substrat - zat yang masuk ke dalam reaksi kimia Produk - zat yang terbentuk selama reaksi kimia Produk Substrat. Urutan reaksi yang mengakibatkan perubahan substrat menjadi produk disebut jalur metabolisme A B. Senyawa organik mempunyai struktur yang kompleks dan hanya disintesis melalui beberapa reaksi berurutan.Contoh jalur metabolisme: Glikolisis, rantai fosforilasi oksidatif

Produk Substrat 2 Urutan reaksi yang melewati jalur metabolik utama disebut dengan shunt metabolik A B D EProduk 3 Produk 1 Contoh shunt metabolik: 1. shunt pentosa fosfat, 2. 2, 3-difosfogliserat shunt

S 1 Urutan reaksi dimana produk yang dihasilkan juga merupakan substrat dari reaksi tersebut disebut siklus metabolisme S 2 (P) A CBProduk 1 Produk 2 Contoh siklus metabolisme: 1. Siklus Krebs, 2. Siklus Ornithine 3. β siklus - asam oksidasi lemak 4. Siklus glukosa-laktat, 5. Siklus glukosa-alanin

Enzimologi adalah ilmu, salah satu cabang biokimia, tentang enzim. AKU AKU AKU. Enzimologi, struktur dan sifat enzim; reaksi enzimatik dan mekanisme katalisisnya; pengaturan aktivitas enzim. Pokok bahasan enzimologi adalah enzim. Studi enzimologi: Enzimologi medis - mempelajari penggunaan enzim dalam pengobatan.

Hampir semua reaksi dalam organisme hidup terjadi dengan partisipasi enzim.Enzim adalah katalis biologis yang bersifat protein. Peran biologis enzim adalah mengkatalisis jalannya semua proses metabolisme yang terkontrol dalam tubuh.Sifat fisiko-kimia Sebagai zat yang bersifat protein, enzim memiliki semua sifat protein Definisi dan sifat kimia Pada tahun 2013, lebih dari 5.000 enzim berbeda telah diproduksi. telah dijelaskan

Ciri-ciri kerja enzim 1. Mereka hanya mempercepat reaksi yang mungkin terjadi secara termodinamika 2. Mereka tidak mengubah keadaan kesetimbangan reaksi, tetapi hanya mempercepat pencapaiannya 3. reaksi dipercepat secara signifikan, sebesar 10 8 -10 14 kali 4. Mereka bertindak dalam jumlah kecil 5. Tidak dikonsumsi dalam reaksi 6. Peka terhadap aktivator dan inhibitor. 7. Aktivitas enzim diatur oleh faktor spesifik dan nonspesifik 8. Enzim hanya bekerja dalam kondisi ringan (t = 36 -37ºС, pH ~ 7,4, tekanan atmosfer) 9. Enzim memiliki spektrum aksi yang luas, mengkatalisis sebagian besar reaksi dalam tubuh 10. Untuk Enzim dicirikan oleh spesifisitas tinggi: spesifisitas substrat: ▪ absolut (1 enzim - 1 substrat), ▪ kelompok (1 enzim - beberapa substrat serupa), ▪ stereospesifisitas (enzim bekerja dengan substrat L atau D). spesifisitas katalitik (enzim mengkatalisis reaksi dari salah satu jenis reaksi kimia) Umum untuk katalis anorganik dan katalis

1. Pusat aktif adalah bagian molekul enzim yang secara khusus berinteraksi dengan substrat dan terlibat langsung dalam katalisis b). Pusat katalitik. Pusat aktif, biasanya, terletak di ceruk (kantong) Berisi setidaknya tiga titik untuk mengikat substrat, sehingga molekul substrat menempel ke pusat aktif dengan satu-satunya cara yang mungkin, yang menjamin kekhususan substrat dari enzim 1. Pusat aktif a). Situs substrat (area kontak) Fitur struktural pusat katalitik memungkinkan enzim mengkatalisis reaksi menggunakan mekanisme katalisis spesifik: asam-basa, elektrofilik, nukleofilik, dll. pusat katalitik memastikan pilihan jalur transformasi kimia dan spesifisitas katalitik enzim. Struktur Enzim Enzim adalah protein globular yang mengandung pusat aktif

Enzim t + - 0 Substrat Enzim dicirikan oleh adanya pusat katalisis spesifik Situs substrat Katalit. pusat Pusat aktif + 0 -Produk t

02. Pusat alosterik Kelompok enzim pengatur mempunyai pusat alosterik yang terletak di luar pusat aktif.Modulator “+” (aktivator) dapat dipasang pada pusat alosterik sehingga meningkatkan aktivitas enzim. Pusat alosterik dan bantalan kontak disusun dengan cara yang sama + -0+ Aktivator

02. Pusat alosterik Selain itu, modulator “-” (inhibitor) dapat dipasang pada pusat alosterik, sehingga menghambat aktivitas enzim. -0+ Penghambat —

Menurut komposisinya, enzim dibedakan menjadi: Sederhana Hanya terdiri dari asam amino - Enzim Kompleks terdiri dari: 1. Asam amino; 2. Ion logam 3. Zat organik yang bersifat non protein 0+ Apoenzim. Gugus prostetik + - 0 Bagian protein (dari asam amino) suatu enzim kompleks disebut Apoenzim Bagian non-protein dari suatu enzim kompleks disebut gugus prostetik Ion logam (kofaktor) Zat organik yang bersifat non-protein (koenzim)

Koenzim adalah zat organik yang bersifat non-protein yang berpartisipasi dalam katalisis sebagai bagian dari situs katalitik dari pusat aktif enzim. Bentuk protein kompleks yang aktif secara katalitik disebut holoenzim Holoenzim = Apoenzim + Koenzim. Kofaktor - disebut ion logam yang diperlukan untuk manifestasi aktivitas katalitik enzim

Berikut fungsinya sebagai koenzim : Koenzim Aktivasi Vitamin PP (asam nikotinat) NAD + , NADP + B 1 (tiamin) B 2 (riboflavin) Tiamin pirofosfat FAD, FMN B 6 (piridoksal) Piridoksal fosfat B 12 Cobalamin Hemes (koenzim sitokrom); Nukleotida (koenzim ribosom); koenzim Q; FAFS (koenzim transferase); SAM; Glutathione (koenzim glutathione peroksidase); Turunan dari vitamin yang larut dalam air:

— 0+ +- 0++ — 0+ + — 0 Kosubstrat adalah gugus prostetik yang melekat pada bagian protein melalui ikatan non-kovalen lemah. Kosubstrat ditambahkan ke enzim pada saat reaksi: Misalnya, NAD+, NADP+. +- 0+ Produk Enzim + Substrat Enzim Kosubstrat Kompleks enzim-substrat Kosubstrat- 0+ Gugus prostetik biasanya terikat erat dengan apoenzim.

Kofaktor Ion kalium, magnesium, kalsium, seng, tembaga, besi, dll bertindak sebagai kofaktor, menstabilkan molekul substrat dan memastikan pengikatannya; menstabilkan pusat aktif enzim, menstabilkan struktur tersier dan kuaterner enzim; menyediakan katalisis. Peran kofaktor bermacam-macam, yaitu:

Misalnya, ATP bergabung dengan kinase hanya bersama dengan Mg 2+ + Substrat (ATP)Kofaktor (Mg 2+) + - 0 Enzim Substrat aktif (ATP- Mg 2+) - 0+ + - 0+ Produk kompleks enzim-substrat (ADP ) — 0+ Enzim. Kofaktor (Mg 2+)

Lokalisasi dan kompartementalisasi enzim dalam sel dan jaringan Menurut lokalisasinya di dalam tubuh, enzim dibagi menjadi: Enzim umum (universal) Enzim spesifik organ Enzim spesifik organel. Enzim organel nonspesifik. Menurut lokasinya di dalam sel, enzim dibagi menjadi: Kreatin kinase, aminotransferase, dll. Enzim glikolisis, ribosom, dll.

Ditemukan di hampir semua sel, mereka menyediakan proses dasar kehidupan sel: 1. Enzim umum (universal) Enzim: glikolisis, siklus Krebs, fosforilasi oksidatif, PPS, dll. Sintesis dan penggunaan ATP; metabolisme protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat dan zat organik lainnya; penciptaan potensi elektrokimia; gerakan, dll.

2. Enzim spesifik organ Jaringan tulang Alkaline fosfatase Miokardium AST, ALT, CK MB, LDH 1, 2 Ginjal Transamidinase a, alkaline fosfatase Hati Arginase, ALT, AST, LDH 4, 5, alkaline fosfatase, γ-glutamil transpeptidase, glutamat dehidrogenase kolinesterase. Ciri-ciri organ atau jaringan tertentu (atau sekelompok organ dan jaringan). Pastikan mereka melakukan fungsi spesifik Asam Prostat fosfatase. Pankreas α-amilase, lipase, γ-glutamil transpeptidase

Distribusi enzim pada organ hati miok. kerangka. musk Ginjal Er Tulang Prostat AST ALT LDH CK ALP CP 0 -10% 10 -50% 50 -75% 75 -100%

3. Enzim spesifik organel Membran sel Alkaline fosfatase, Adenilat siklase, K-Na-ATPase Sitoplasma Enzim glikolisis, PFS ER Halus Enzim oksidasi mikrosomal Ribosom Enzim biosintesis protein. Lisosom Asam fosfatase. Mitokondria Enzim fosforilasi oksidatif, siklus TCA, β-oksidasi asam lemak Inti RNA polimerase, NAD sintetase

Isoenzim adalah berbagai bentuk dari satu enzim yang mengkatalisis reaksi yang sama dan berbeda komposisi kimia... Isoenzim berbeda dalam: afinitas terhadap substrat (Km berbeda), kecepatan maksimum reaksi yang dikatalisis, mobilitas elektroforesis, sensitivitas berbeda terhadap inhibitor dan aktivator, p optimal . Termostabilitas H Isoenzim mempunyai struktur kuaterner, yang dibentuk oleh jumlah subunit genap (2, 4, 6, dst.): Isoenzim Protein dengan struktur kuaterner dan subunit berbeda menciptakan variasi bentuk yang lebih besar karena jumlah gen yang lebih sedikit .

Laktat dehidrogenase (LDH) LDH terdiri dari 4 subunit 2 tipe M (otot) dan H (jantung), yang dalam kombinasi berbeda membentuk 5 isoform M (otot)H (jantung) AAs dikarboksilat mendominasi dalam komposisi AAs diaminomonokarboksilat mendominasi dalam komposisi Ë Ä ÃC O O H C C H 3 O Ï Ê 2 Í À Ä + 2 Í À Ä Í 2 C O O H C C H 3 O H Ë à ê ò à òH enzim glikolisis dan glukoneogenesis

LDH 1 NNNN LDH 2 NNNM LDH 3 NNMM LDH 4 NMMM LDH 5 MMMM O 2 H (jantung) M (otot) epitel paru alveolmiokardium, eritrosit, otot rangka penampang korteks ginjal, hepatosit. N netral r. H bersifat asam

Creatine kinase (creatine phosfokinase) CPK terdiri dari 2 subunit 2 tipe M (dari bahasa Inggris, otot - otot) dan B (dari bahasa Inggris, otak - otak), yang dalam kombinasi berbeda membentuk 3 isoform: CPK BB CPK MMKPK berperan penting dalam pertukaran energi otot dan jaringan saraf

Penentuan aktivitas enzim spesifik organel dan isoenzim dalam darah banyak digunakan dalam diagnostik klinis: Infark miokard AST, ALT, CK MB, LDH 1, 2 Pankreatitis Amilase pankreas, -glutamil transpeptidase, lipase Hepatitis ALT, AST, LDH 4, 5, γ - glutamil transpeptidase, glutamat dehidrogenase

Tata nama - nama senyawa individu, golongannya, kelas, serta aturan penyusunan nama-nama tersebut Klasifikasi - pembagian sesuatu menurut ciri-ciri yang dipilih Tata nama dan klasifikasi enzim

Tata nama enzim modern bersifat internasional, diterjemahkan ke dalam bahasa berbeda Nama sejarah: (pepsin, trypsin) nama kerja: substrat + akhiran aza (sukrase) substrat + bahan kimianya. konversi + aza (piruvat karboksilase) Sistematis Sepele Nama ini dapat secara akurat mengidentifikasi enzim dan reaksi yang dikatalisisnya. Setiap kelas dibangun sesuai dengan skema tertentu yang Diadopsi pada tahun 1961 oleh Persatuan Ahli Biokimia Internasional

Klasifikasi enzim Berdasarkan 6 jenis reaksi kimia yang diketahui, enzim yang mengkatalisisnya dibagi menjadi 6 kelas. Berdasarkan substrat, grup yang dapat ditransfer, dll., beberapa subkelas dan subkelas dibedakan di setiap kelas (dari 5 hingga 23); Setiap enzim memiliki kodenya sendiri CF 1. 1. Digit pertama menunjukkan kelasnya, digit kedua menunjukkan subkelasnya, digit ketiga menunjukkan subkelasnya, dan digit keempat menunjukkan nomor urut enzim dalam subkelasnya (sesuai urutan penemuannya). http://www. kimia. qmul. ac. inggris/iubmb/enzim/

Jenis reaksi Kelas Subkelas Subkelas 1 ORV Oksidoreduktase 23 subkelas Oksidase Aerobik DG Anaerobik DG Oksigenase Hidroksiperoksidase 2 transfer gugus fungsi Transferase 10 subkelas Kinase Aminotransferase Protein kinase Heksokinase 3 Penghapusan hidrolitik suatu gugus dari substrat Hidrolase 13 subkelas Fosfotase FPP 4 Non- penghilangan hidrolitik suatu gugus dari substrat a Lyases 7 subkelas 5 isomerisasi isomerase 5 subkelas 6 sintesis karena energi senyawa berenergi tinggi ligase 6 subkelas C-O-ligase, C-S-ligase, C-N-ligase, C-C-ligase

Tata nama enzim Tidak ada pendekatan tunggal terhadap aturan penamaan enzim - setiap kelas memiliki aturannya sendiri.Nama enzim terdiri dari 2 bagian: 1 bagian - nama substrat (substrat), 2 bagian - jenisnya reaksi yang dikatalisis. Berakhir – AZA; Keterangan tambahan bila perlu ditulis di akhir dan diapit tanda kurung: L -malat + NADP + ↔ PVK + CO 2 + NADH 2 L -malat: NADP + - oksidoreduktase (dekarboksilasi);

1. Oksidoreduktase Nama golongan : donor : akseptor (kosubstrat) oksidoreduktase R - CH 2 - O H + NAD + R - CH =O + NAD H 2 Nama sistematik : Alkohol : NAD + oksidoreduktase Nama sepele : alkohol dehidrogenase Kode : CF 1. 1 ℮ - dan N +

2. Transferase Nama kelas: dari mana: dimana ke posisi apa – apa – transferase donor: akseptor – gugus tertranspor – transferase AT F + D-hexose ADP + D-hexose -6 f Nama sistematik: AT F: D -hexose -6 - fosfotransferase Nama sepele: heksokinase Kode: CF 2. 7. 1. 1 Atom dan residu molekul

3. Hidrolase Nama golongan : Substrat - apa yang dibelah - hidrolase Substrat - hidrolase Asetilkolin + H 2 O Asetat + Kolin Nama sistematik : Asetilkolin -asil hidrolase Nama sepele : Asetilkolinesterase Kode : EC 3. 1. 1.

4. Lyase Nama kelas: substrat: apa yang dibelah – lyase L-malat H 2 O + fumarat Nama sistematik: L-malat: hidro-lyase Nama sepele: fumarase Kode: EF 4. 2. 1.

5. Isomerase Nama golongan: Substrat – jenis isomerisasi – isomerase Substrat – produk – isomerase Asam fumarat Asam maleat Nama sistematik: Fumarat – cis, trans – isomerase

6. Ligase (sintetase) Nama kelas : substrat : substrat – ligase (sumber energi) L-glutamat + NH 4 + + ATP L-glutamin + ADP + Fn Nama sistematik : L-glutamat : amonia – ligase (ATP → ADP + Fn ) Nama sepele: glutamin sintetase Kode: KF 6. 3. 1.

Kuliah 15. Enzim: struktur, sifat, fungsi.

Garis besar perkuliahan:

1. Ciri-ciri umum enzim.

2. Struktur enzim.

3. Mekanisme katalisis enzimatik.

4. Sifat-sifat enzim.

5. Tata nama enzim.

6. Klasifikasi enzim.

7. isozim

8. Kinetika reaksi enzimatik.

9. Satuan pengukuran aktivitas enzimatik

1. Ciri-ciri umum enzim.

Dalam kondisi fisiologis normal, reaksi biokimia dalam tubuh berlangsung dengan kecepatan tinggi, yang disediakan oleh katalis biologis yang bersifat protein - enzim.

Mereka dipelajari oleh ilmu enzimologi - ilmu tentang enzim (enzim), protein spesifik - katalis yang disintesis oleh setiap sel hidup dan mengaktifkan berbagai reaksi biokimia yang terjadi di dalam tubuh. Beberapa sel dapat mengandung hingga 1000 enzim berbeda.

2. Struktur enzim.

Enzim adalah protein dengan berat molekul tinggi. Seperti protein lainnya, enzim memiliki tingkat organisasi molekuler primer, sekunder, tersier, dan kuaterner. Struktur primer adalah kombinasi asam amino yang berurutan dan ditentukan oleh karakteristik turun-temurun tubuh; inilah yang sebagian besar mencirikan sifat individu enzim. Struktur sekunder enzim disusun dalam bentuk alfa heliks. Struktur tersier berbentuk bola dan berperan serta dalam pembentukan pusat aktif dan pusat lainnya. Banyak enzim yang memilikinya struktur kuaterner dan mewakili gabungan beberapa subunit, yang masing-masing dicirikan oleh tiga tingkat organisasi molekul yang berbeda satu sama lain, baik secara kualitatif maupun kuantitatif.

Jika enzim diwakili oleh protein sederhana, yaitu hanya terdiri dari asam amino, maka disebut enzim sederhana. Enzim sederhana termasuk pepsin, amilase, lipase (hampir semua enzim gastrointestinal).

Enzim kompleks terdiri dari bagian protein dan non-protein. Bagian protein dari enzim disebut - apoenzim, non-protein – koenzim. Bentuk koenzim dan apoenzim holoenzim. Koenzim dapat berikatan dengan bagian protein hanya selama reaksi, atau berikatan satu sama lain dengan ikatan kuat permanen (maka bagian non-protein disebut - kelompok prostetik). Bagaimanapun, komponen non-protein terlibat langsung dalam reaksi kimia melalui interaksi dengan substrat. Koenzim dapat diwakili oleh:

Nukleosida trifosfat.

Mineral (seng, tembaga, magnesium).

Bentuk vitamin aktif (B1 adalah bagian dari enzim dekarboksilase, B2 adalah bagian dari dehidrogenase, B6 adalah bagian dari transferase).

Fungsi utama koenzim:

Partisipasi dalam tindakan katalisis.

Membangun kontak antara enzim dan substrat.

Stabilisasi apoenzim.

Apoenzim, pada gilirannya, meningkatkan aktivitas katalitik bagian non-protein dan menentukan kekhususan kerja enzim.

Setiap enzim mengandung beberapa pusat fungsional.

Pusat aktif- zona molekul enzim yang secara spesifik berinteraksi dengan substrat. Pusat aktif diwakili oleh gugus fungsi dari beberapa residu asam amino, di sinilah terjadi perlekatan dan transformasi kimia substrat.

Pusat alosterik atau pengatur - ini adalah zona enzim yang bertanggung jawab atas penambahan aktivator dan inhibitor. Pusat ini terlibat dalam pengaturan aktivitas enzim.

Pusat-pusat ini terletak di berbagai bagian molekul enzim.

Telah lama diketahui bahwa semua enzim adalah protein dan memiliki semua sifat protein. Oleh karena itu, seperti halnya protein, enzim dibagi menjadi sederhana dan kompleks.

Enzim sederhana hanya terdiri dari asam amino - misalnya, pepsin , trypsin , lisozim.

Enzim kompleks(holoenzim) memiliki bagian protein yang terdiri dari asam amino - apoenzim, dan bagian non-protein - kofaktor. Contoh enzim kompleks adalah suksinat dehidrogenase(mengandung rumpon), aminotransferase(mengandung piridoksal fosfat), bermacam-macam peroksidase(mengandung heme), dehidrogenase laktat(mengandung Zn 2+), amilase(mengandung Ca2+).

Kofaktor, pada gilirannya, dapat disebut koenzim (NAD+, NADP+, FMN, FAD, biotin) atau gugus prostetik (heme, oligosakarida, ion logam Fe2+, Mg2+, Ca2+, Zn2+).

Pembagian menjadi koenzim dan kelompok prostetik tidak selalu jelas:
jika hubungan kofaktor dengan protein kuat, maka dalam hal ini mereka berbicara tentang keberadaannya kelompok prostetik,
tetapi jika turunan vitamin berperan sebagai kofaktor, maka disebut koenzim, terlepas dari kekuatan koneksinya.

Untuk melakukan katalisis, diperlukan kompleks apoprotein dan kofaktor yang lengkap; mereka tidak dapat melakukan katalisis secara terpisah. Kofaktor adalah bagian dari pusat aktif dan berpartisipasi dalam pengikatan substrat atau transformasinya.

Seperti kebanyakan protein, enzim juga bisa monomer, yaitu. terdiri dari satu subunit, dan polimer, terdiri dari beberapa subunit.

Organisasi struktural dan fungsional enzim

Enzim mengandung area yang melakukan fungsi berbeda:

1. Pusat aktif - kumpulan residu asam amino (biasanya 12-16) yang memberikan ikatan langsung ke molekul substrat dan melakukan katalisis. Radikal asam amino di pusat aktif dapat berada dalam kombinasi apa pun, dengan asam amino terletak berdekatan dan berjauhan secara signifikan satu sama lain dalam rantai linier. Ada dua wilayah di pusat aktif:

• jangkar(kontak, pengikatan) – bertanggung jawab atas pengikatan dan orientasi media di pusat aktif,
• katalis– bertanggung jawab langsung atas pelaksanaan reaksi.

Diagram struktur enzim

Enzim yang mengandung beberapa monomer mungkin mempunyai beberapa pusat aktif sesuai dengan jumlah subunitnya. Juga, dua atau lebih subunit dapat membentuk satu situs aktif.

Dalam enzim kompleks, gugus fungsi kofaktor harus terletak di pusat aktif.

Skema pembentukan enzim kompleks

2. Pusat alosterik (allos- asing) merupakan pusat pengaturan aktivitas enzim, yang terpisah secara spasial dari pusat aktif dan tidak terdapat pada semua enzim. Mengikat pusat alosterik molekul apa pun (disebut aktivator atau inhibitor, serta efektor, modulator, regulator) menyebabkan perubahan konfigurasi protein enzim dan, sebagai konsekuensinya, laju reaksi enzimatik.

Enzim alosterik adalah protein polimer; pusat aktif dan pengaturnya terletak di subunit yang berbeda.

Skema struktur enzim alosterik

Pengatur tersebut dapat berupa produk dari reaksi ini atau salah satu reaksi selanjutnya, substrat reaksi atau zat lain (lihat “Pengaturan aktivitas enzim”).

Isoenzim

Isoenzim adalah bentuk molekul dari enzim yang sama yang muncul sebagai akibat dari sedikit perbedaan genetik dalam struktur utama enzim, tetapi mengkatalisisnya. reaksi yang sama. Isoenzim berbeda afinitas ke substrat, maksimal kecepatan reaksi yang dikatalisis kepekaan menjadi inhibitor dan aktivator, kondisi bekerja (pH dan suhu optimal).

Biasanya, isoenzim memilikinya kuaterner struktur, yaitu terdiri dari dua atau lebih subunit. Misalnya, enzim dimer kreatin kinase (CK) diwakili oleh tiga bentuk isoenzim yang terdiri dari dua jenis subunit: M (eng. otot– otot) dan B (eng. otak- otak). Creatine kinase-1 (CK-1) terdiri dari subunit tipe B dan terlokalisasi di otak, creatine kinase-2 (CK-2) - masing-masing satu subunit M dan B, aktif di miokardium, creatine kinase-3 ( CK-3) mengandung dua subunit M, khusus untuk otot rangka. Penentuan aktivitas isoenzim CK yang berbeda dalam serum darah memiliki.

Ada juga lima isoenzim dehidrogenase laktat(peran LDH) - enzim yang terlibat dalam metabolisme glukosa. Perbedaan antara keduanya terletak pada perbedaan rasio subunit H. jantung- hati) dan M (eng. otot- otot). Dehidrogenase laktat tipe 1 (H 4) dan 2 (H 3 M 1) terdapat pada jaringan dengan aerobik metabolisme (miokardium, otak, korteks ginjal), memiliki afinitas tinggi terhadap asam laktat (laktat) dan mengubahnya menjadi piruvat. LDH-4 (H 1 M 3) dan LDH-5 (M 4) ditemukan pada jaringan yang rentan terhadap anaerobik metabolisme (hati, otot rangka, kulit, medula ginjal), memiliki afinitas rendah terhadap laktat dan mengkatalisis konversi piruvat menjadi laktat. Dalam jaringan dengan intermediat jenis metabolisme (limpa, pankreas, kelenjar adrenal, kelenjar getah bening) LDH-3 (H 2 M 2) mendominasi. Penentuan aktivitas isoenzim LDH yang berbeda dalam serum darah memiliki signifikansi klinis dan diagnostik.

Contoh lain dari isozim adalah golongan heksokinase, yang menempelkan gugus fosfat ke monosakarida heksosa dan melibatkannya dalam reaksi metabolisme seluler. Dari empat isoenzim, heksokinase IV ( glukokinase), yang berbeda dari isoenzim lain dalam spesifisitasnya yang tinggi terhadap glukosa, afinitasnya yang rendah, dan ketidakpekaan terhadap penghambatan oleh produk reaksi.