ENZIM ENZIM dan dan KOENZIM KOENZIM 1 1
TOPI K
EN ZI M da n KOEN ZI M - 1
Pendahuluan
Klasifikasi enzim
Dasar dan Mekanisme kerja enzim
I NYOMAN SUARSANA
Kinetika Reaksi Enzimatis
LOGO
Faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatis
Regulasi aktivitas enzim
LABORATORI UM BI OKI MI A
FAKULTAS KEDOKERAN HEWAN
Kofaktor: koenzim, apoenzim, proenzim
Fungsi Biomedis Enzim
1
Tu j u a n pe m be la j a r a n
Com pa n y Logo
PENDAHULUAN
Menget ahui klasifikasi, dan t at a nam a
enzim
Menget ahui m ekanism e dan dasar
kerj a enzim
Menget ahui fakt or- fakt or yang
m em pengaruhi kerj a enzim
Menget ahui ham bat an kerj a enzim
Menget ahui peran enzim dalam
diagnosis penyakit
3
2
Com pa n y Logo
1.
2.
3.
4.
Sel sebagai reakt or kim ia
Dist ribusi enzim dan st rukt ur sel
Enzim ekst rasel dan int rasel
Perkem bangan penget ahuan t ent ang
enzim
5. Enzim dan penyakit
4
Com pa n y Logo
1
Se l se ba ga i r e a k t or k im ia
Sel sebagai reaktor kimia
Sel makhluk hidup dengan ukuran sangat
kecil dipandang sebagai reaktor kimia
Sel pusat metabolisme energi
Dalam sel reaksi berjalan tidak secara acak,
tetapi sangat terarah
Eukariotik
Dalam sel terdapat suatu mekanisme dengan
berbagai subsistem yang bekerja secara KHAS
(SPESI FI K) yang memungkinkan makhluk hidup
menghasilkan senyawa (produk) dengan
berbagai tingkat kerumitan struktur molekul
Prokariotik
5
Com pa n y Logo
6
Com pa n y Logo
Dist ribusi enzim dan st rukt ur sel
Sel m enj alankan rat usan bahkan ribuan
m acam reaksi sekaligus
Dengan t eknik hist okim ia, sit okim a,
fraksinasi sel: diket ahui dist ribusi dan
lokasi berbagai enzim dalam sel.
Mitokondria: enzim yang berhubungan
dengan reaksi oksidasi-reduksi
•
•
•
•
•
Siklus Krebs
Oksidasi lemak
Katabolisme asam amino
Fosforilasi oksidatif
Transport elektron
7
Com pa n y Logo
Lisosom: enzim yang mengkatalis reaksi
hidrolisis (ribonuklease, asam foafatase)
Inti sel: enzim yang berperan dalam
biosintesis asam nukleat (DNA, RNA)
Sitoplasma: enzim glikolisis, glukonegenesis,
sintesis asam lemak,
Ribosom: enzim biosintesis protein
Retikulum endoplasma: enzim sintesis lipid,
sintesis steroid
Membran plasma: enzim ATPase (sistem
tranpor bergantung energi), transpor Na+, K+
8
Com pa n y Logo
2
Perkembangn Pengetahuan tentang
enzim
Enzim ekst rasel dan int rasel
Sel dipandang sebagai reaktor kimia, maka
enzim berada dan bekerja menjalankan
fungsinya di dalam sel
Kesalah pahaman: dengan menganggap enzim
terdapat dan bekerja diluar sel dan pada
umumnya yang dimaksud adalah enzim plasma
Keperluan diagnosis: diukur enzim plasma,
serum.
Enzim ekstrasel
Penelitian: enzim-enzim pencernaan
Yang pasti enzim ekstrasel dan intrasel:
keduanya disintesis oleh sel di dalam sel
9
Mengolah bahan makanan dengan enzim
Kebiasaan membuat minuman yang diragikan
Pengolahan susu menjadi: yoghurt, koumis,
kefir, keju dll.
Pembuatana tape, tempe
10
Com pa n y Logo
Enzim berperan dalam proses pencernaan
Réumur (1963-1727) Perancis:
Com pa n y Logo
Karakteristik dan sifat kimia dari enzim
• melakukan percobaan pemberian daging yang dimasukan
dalam bola-bola kecil pada burung elang.
Spallanzani (1729-1799) Itali:
• melakukan percobaan pemberian daging yang dimasukan
dalam tabung kayu yang dilapisi kain
• Pengambilan cairan lambung, dan dicobakan ternyata dapat
melumatkan daging
William Beaumont (1785-1853) AS:
• Melaporkan secara rinci proses pencernaan pada lambung
manusia yang intinya sama dengan yang diamati pada
burung elang
• Pengamatan dilakukan pada lambung manusia penjelajah
Alexis St. Martin, yang mengalami luka terbuka pada
perutnya
11
Manusia telah lama mengenal enzim: dalam
bentuk pengetahuan praktis empiris dan
disebarkan secara tradisional
Com pa n y Logo
Awalnya diantara peneliti enzim,
menggolongkan bahan ini kedalam PROTEI N
ditentang keras.
Pekelharing dan Ringer (1900):
• Banyak kesamaan antara enzim dan protein
(protein getah lambung dengan pepsin mempunyai
sifat-sifat sama)
Summer (1926)
• Kristal, sifat fisikokimia enzim urease sama dengan
protein
12
Com pa n y Logo
3
Enzim dan Penyakit
Kunitz,Herriots, Anson dan Northrop (1931):
• Berhasil mengkristalkan pepsin yang sama
dengan peneliti Summer.
• Enzim adalah PROTEIN, telah diterima secara
luas dan tidak ada lagi pertanyaan
Emil Fischer (1894):
• Sudah meneliti spesifisitas kerja enzim (meskipun
sifat kimia enzim sbg protein belum diakuai). Hasil
gagasanya dikenal sebagai: MODEL KUNCI DAN
ANAK KUNCI (Lock and Key)
• Enzim amilase dalam urine, meningkat jumlahnya
pada radang pankreas
Kay, Kings, Bodansky dan Roberts (1920930):
• Enzim fosfatase alkali, penyakit hati
Michaelis dan Menten (1913)
• Pengetahuan tentang kinetika reaksi enzimatik:
yang dikenal dengan persamaan MichaelisMenten
13
Kalangan kedokt eran dan kedokt eran
hewan: m em anfaat kan penget ahuan
enzim unt uk t uj uan DI AGNOSI S dan
PENGOBATAN
Wolgemuth (1908):
Com pa n y Logo
KLASI FI KASI ENZI M
LaDue, Wroblewski dan Karmen (1955):
• Enzim SGOT
14
Com pa n y Logo
There are six functional classes of enzymes
Pe n ggolon ga n da n t a t a na m a e n zim
1.Tata nama berdasarkan substrat
▪Jika dikatalis adalah glukosa: enzim glukase
2.Tata nama berdasarkan jenis ikatan kimia substrat
▪ Jika dikatalis ikatan peptida: enzim peptidase
▪ Jika dikatalis ikatan ester: enzim esterease
▪ Jika dikatalis ikatan nukleotida: enzim nukleotidase
3.Tata nama berdasarkan jenis reaksi
▪ Untuk mengoksidasi glukosa: enzim glukosa oksidase
▪ Enzim yang mengkatalis pemindah gugus dinamai :
tranferase, contoh untuk memindahkan gugus NH2: enzim
lebih khas dinamai: enzim amino transferase
15
Com pa n y Logo
16
Com pa n y Logo
4
Komisi I nternational Union of Bhiocemistry
(I UB), mengklasifikasikan enzim menjadi 6
kelas, didasarkan pada reaksi biokimia yang
dikatalisnya:
1. Oksidoreduktase: mengkatalis reaksi
oksidasi-reduksi
2.Transferase: mengkatalis pemindahan suatu
gugus yang bukan H antara substrat dengan
senyawa penerima gugus, seperti:
-gugus beratom C 1
-gugus aldehid dan keton
Yang termasuk enzim ini dengan nama
trivial:
-gugus asil
-gugus alkil
-dehidrogenase
-reduktase
-gugus nitrogen
-oksidase
-hidroksilase
-gugus mengandung fosfat
-peroksidase
-oksigenase
-gugus mengandung sulfur
17
Com pa n y Logo
Yang termasuk enzim transferase:
a. amino transferase
b. asil karnitin transferase
c. transkarboksilase
d. transaldolase dan transketolase
e. glukokinase
f. piruvatkinase
19
18
Com pa n y Logo
3. Hidrolase: mengkatalis reaksi hidrolisis yaitu
pemutusan ikatan kovalen antara karbon
dengan atom lainnya dengan penambahan
air.
Yang termasuk enzim ini:
a. esterase
b. amidase
c. peptidase
d. fosfatase
e. glikosidase
Com pa n y Logo
20
Com pa n y Logo
5
4. Liase: mengkatalis reaksi pemecahan
karbon-karbon, karbon-sulfur, dan karbonnitrogen
Yang termasuk enzim ini:
a. dekarboksilase
b. aldolase
c. sintase
d. hidrase atau dehidratase
e. deaminase
f. nukleotida siklase
21
Com pa n y Logo
5. Isomerase: mengkatalis reaksi isomer, baik
isomer optik, geometrik maupun isomer
posisi.
Yang termasuk enzim ini:
a. epimerase
b. rasemase
c. mutase
d. isomerase
22
Com pa n y Logo
DASAR DAN MEKANI SME KERJA ENZI M
6. Ligase: mengkatalis pembentukan ikatan
antara C-C, C-S, C-N dan C-O. Reaksi ini
perlu energi ATP
Yang termasuk enzim ini:
a. sintetase
b.karboksilase
23
Com pa n y Logo
Enzim sebagai prot ein kat alis
Dixon dan Webb, mendefinisikan enzim
sebagai suatu protein bersifat katalis. Definisi
ini disebabkan oleh kemampuannya untuk
mengaktifkan senyawa lain secara spesifik.
Definisi lain: enzim adalah suatu katalisator
protein yang mempercepat reaksi kimia dalam
sistem biologis.
24
Com pa n y Logo
6
Kat a kunci definisi enzim :
1. Aktif
2. Katalis
3. Protein
4. Spesifik
Penjelasan:
Protein: semua enzim memiliki ciri dan sifat protein
Katalis: selain mempunyai kemampuan mengubah
suatu senyawa, juga kemampuan membawa atau
memindahkan suatu senyawa dari suatu keadaan ke
keadaan lain dengan cara yang sesifik
25
Com pa n y Logo
Interaksi yang spesifik dari enzim dengan
suatu molekul tertentu dan menyebabkan
pengaktifan molekul tersebut selanjutnya
mengakibatkan perubahan struktur sehingga
menimbulkan gagasan akan substrat.
Substrat didefinisikan sebagai senyawa yang
dikenali secara spesifik oleh enzim dan
selanjutnya diaktifkan sehingga mengalami
perubahan kimia
26
Com pa n y Logo
Chymotrypsin Has A Site for Specificity
Aktif: mengingat demikian spesifik interaksi
antara substrat dan enzim, maka bagian
tersebut dinamai sebagai situs aktif (active
site) atau lebih tepat lagi situs katalitik
(catalytic site)
Pertanyaanya: apakah ada senyawa spesifik
yang dikenali oleh enzim tetapi tidak dapat
diolah lebih lanjut sehingga senyawa tersebut
tidak mengalami perubahan? [INHIBITOR]
Substrat atau inbitor: dapat menempati situs
aktif enzim
27
Com pa n y Logo
O
O
N–C–C–N–C–C N–C–C–N–C–C
R
H R’
OC
Ser
Specificity
Catalytic Site
Site
Active Site
28
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
7
Specificity of Ser-Protease Family
cut at Lys, Arg
Deep and negatively
charged pocket
O
O
–C–N–C–C–N–
C
C
C
C
NH3
+
COOC
Asp
Chymotrypsin
Elastase
cut at Trp, Phe, Tyr
cut at Ala, Gly
O
O
–C–N–C–C–N–
C
Karena enzim adalah prot ein m aka kem am puan
m engkat alis suat u reaksi erat hubungannya
dengan st r u k t u r m ole k u l pr ot e in t ersebut
O
O
–C–N–C–C–N–
CH3
Shallow and
non-polar
pocket
Non-polar
pocket
Active Site
29
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Trypsin
1. Tempat aktif
Teori Interaksi antara enzimsubstrat dikenal sebagai Lock
and Key
Pada teori ini, substrat yang
spesifik terikat pada daerah
spesifik di molekul enzim.
Daerah ini disebut: TEMPAT
AKTIF, yaitu suatu tempat
yang terdapat dalam enzim
yang secara spesifik dapat
mengenali dan mengikat
substrat
30
Com pa n y Logo
Lock and Key Analogy:
lock = enzyme, key = substrate.
MODEL KUNCI dan ANAK KUNCI (LOCK-and KEY MODEL)
KERJA ENZI M:
Tempat aktif mempunyai bentuk yang rigid
Hanya substrat yang spesifik yang matching dengan
tempat aktif
Substrat sebagai anak kunci (KEY) yang matching
dengan enzim sebagai kunci (LOCK)
31
Com pa n y Logo
32
Com pa n y Logo
8
2.Ikut membentuk ikatan sementara dengan molekul
substrat, yang selanjutnya terjadi polarisasi dan
terjadi regangan pada ikatan di dalam molekul
substrat sehingga mudah dipecah dan
menghasilkan PRODUK.
asam amino yang bertindak demikian yang terletak
pada tempat aktif disebut: RESIDU KATALIK
33
=
H–N
C
N
H–O–CH2
C C
H
CH2
Ser
195
His 57
Active Ser
H
O
C–O–H
Asp 102
N
C
N–H
C C
H
CH2
- O–CH
2
Ser
195
His 57
34
Com pa n y Logo
Com pa n y Logo
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.158
1.Menarik dan mengorientasikan substrat kepada
gugus spesifik pada molekul substrat yang disebut
GUGUS KONTAK dengan cara yang spesifik pula
Asp 102
=
Charge Relay in Active Site
Tempat aktif suatu enzim dibentuk oleh residu
asam amino yang mempunyai 2 fungsi:
H
O
C–O -
Active Site Stabilizes Transition State
Gly 193
Catalytic Triad
Asp 194
Met 192
His 57
Active Site
Cys 191
Asp 102
Thr 219
Cys 220
Specificity Site
Ser 214
Trp 215
Gly 216
Ser 218
Ser 217
35
Com pa n y Logo
Adapted from Dressler & Potter (1991) Discovering Enzymes, p.197
Ser 195
Pada um um nya t erdapat 2 m ekanism e
kerj a enzim m em pengaruhi reaksi kat alisis
1.enzim meningkatkan kemungkinan molekulmolekul yang bereaksi saling bertemu dengan
permukaan yang saling berorientasi.
Hal ini terjadi karena enzim mempunyai
afinitas yang tinggi terhadap substrat dan
kemampuan mengikatnya walaupun
sementara
36
Com pa n y Logo
9
Reaksi enzimatis adalah reaksi terarah yang
dapat digambarkan dalam urutan sbb.
2. Pembentukan ikatan yang sementara (non
kovalen) antara substrat dengan enzim
menimbulkan penyebaran elektron dalam
molekul substrat dan penyebaran ini
menyebabkan suatu regangan pada ikatan
kovalen spesifik dalam molekul substrat
sehingga ikatan kovalen tersebut menjadi
mudah pecah
37
1.terjadi mendekatnya gugus-gugus aktif dari
kedua belah pihak,
2.terjadi pengkiblatan yang tepat dari elektron
orbit gugus-gugus aktif,
3. jika 1 dan 2 tercapai, maka substrat
diregang, disusul dengan transaksi proton
sehingga terbentuklah senyawa baru
[PRODUK], yang dilepaskan enzim. Enzim
kembali kekeadaan semula dan dapat
memulai lagi pekerjaanya.
38
Com pa n y Logo
Concerted Mechanism of Catalysis
Com pa n y Logo
Non-Enzyme Catalytic Mechanisms
Carboxypeptidase A
H
H O-
C
C
2
Substrate
peptide
chain
4
COO +
N
(248)
Tyr
(270)
Glu 3
N
Site for
specificity
5
R
C
O-
1
His
(196)
OH
ACTIVE
SITE
+
Zn
His (69)
COO Glu
(72)
39
+Arg
(145)
C-terminus
Check for
C-terminal
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Active
site
pocket
Se ca r a u m um pr ose s k a t a lis bu k a n
e nz im da pa t dik e lom pok a n k e da la m
Katalisis oleh asam-basa (Acid-base
catalysis).
Katalisis kovalen (Covalent catalysis)
Katalisis ion logam (Metal ion catalysis)
Katalisis elektrostatis (Electrostatic catalysis)
40
Com pa n y Logo
10
41
Com pa n y Logo
Induced to transition state
N
H
O
C H
+δ
Acid
catalysis
+
N
H
C
H
N
H
=
N
H
C
O H
H
H
-δ
O
H
O
C H
=
N
H
O
C H
H
H
O
Base
catalysis
Slow
Fast
42
Both
C
H
O
N
C
H O H
H
H
H
-
O
C H
=
+
O
O
-
O
C
C
Fast
Com paFast
n y Logo
Very
Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252
Specific
Acid-base
Catalysis
=
Katalisis asam-basa: asam-basa mempunyai
kemampuan katalisis dengan memberi
elektron (asam) dan menerima elektron
(basa)
Katalisis logam-elektrostatis: katalisis
seringkali melibatkan logam bekerja sama
membentuk ikatan elektrostatis
Katalisis kovalen:katalisis mellaui
pembentukan ikatan kovalen sementara
antara substrat dengan melekul katalis (ada
gugus cenderung memberikan elektron ke
gugud lain)
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.167
Acid-Base Catalysis
KI NETI KA REAKSI ENZI M
Dalam m engkat alis suat u reaksi,
diasum sikan enzim berikat an lebih dulu
dengan susbt rat . Akibat ikat an ini
t erbent uklah apa yang dinam ai:
KOMPLEKS ENZI M- SUBSTRAT.
Reaksi ini dapat t erdiri dari beberapa fase:
Pembentukan kompleks substrat (ES),
dimana E=enzim, S=substrat
Modifikasi dari substrat membentuk produk
(P), yang masih terikat enzim (EP)
Pelepasan produk dari molekul enzim
43
Com pa n y Logo
Ketiga fase tersebut dapat ditulis dengan
persamaan reaksi:
E+S
k1 =
k1
k2
[ES]
[E] [S]
k
ES (v 3) E + P
o
k3 =
44
[E] [P]
[ES]
Com pa n y Logo
11
Student C
1
2
3 4
Exam Chapters
0 1
2
3 4
Substrate concentration
Meningkatnya konsentrasi enzim,
perubahan aktivitas enzim
45
3
4
5
6
7
8
S
+
E
80
60
P
40
20
0
0
2
4
6
Substrate ( μmole)
46
8
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Constant ES Concentration at Steady State
Steady State Theory
E +P
S
P
Concentration
ES
2
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Essential of Enzyme Kinetics
E +S
1
(in a fixed period of time)
0
Student B
0
Product
Score
☺
☺
Enzyme activity
Student A
Increase Substrate Concentration
Enzyme Kinetics
ES
E
Reaction Time
47
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
48
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
12
An Example for Enzyme Kinetics (Invertase)
A Real Example for Enzyme Kinetics
1/S
4
2
1
0.5
1/v
2.08
1.56
1.35
1.16
Km Direct plot S
Com pa n y Logo
1.0
v
0.5
0
0
1
2
[S]
2.0
1/v
1.0
1.0
-3.8
0
-4
-2
0
50
2
4
1/[S]
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Vmax
49
no
Double reciprocal
1
Direct plot
Juang RH (2004) BCbasics
1/2
Double reciprocal 1/S
Double reciprocal
(1) The product was measured by spectroscopy at 600 nm for 0.05 per μmole
(2) Reaction time was 10 min
Vmax
vo
-1
Km
Velocity
[S] Absorbance v (μmole/min)
0.21
0.25
0.42
0.36
0.50
0.72
0.40
1.0
0.80
0.46
2.0
0.92
1
2
3
4
4) (x, y) plot get hyperbolic curve, estimate → Vmax
5) When y = 1/2 Vmax calculate x ([S])
→ Km
1
vo
Substrate Product
Data
1) Use predefined amount of Enzyme
→E
2) Add substrate in various concentrations → S (x 軸)
3) Measure Product in fixed Time (P/t)
→ vo (y 軸)
Enzyme Kinetics
Direct plot
kcat /Km
En zym e s
k1
S
E
S
E
k2
P
k-1
20
1st order
Observe vo change
under various [S],
resulted plots
yield Vmax and Km
Turn over
number
E3
E2
E1
4
-Km, Vmax
v, µmol/min
10
5
0
0.5Vmax
3
k3 [Et]
Vmax
Activity Unit
Maximum
velocity
1 μmole
min
2
&
Km
Affinity with
substrate
Double reciprocal
1
-5
Specific Activity
0
-30
-10
10
[S], mM
30
50
0
51
10
20
30
[S], mM
40
Eric Niederhoffer
SIU-SOM
Com pa n y Logo
50
unit
mg
Activity
Bi-substrate reaction also
follows M-M equation, but
one of the substrate should
be saturated when estimate
the other
52
Inhibition
v, µmol/min
kcat
zero order
5
15
-10
-50
V [S]
v = max
Km + [S]
Significance
V [S]
vo= max
Km + [S]
Competitive
Non-competitive
Uncompetitive
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
13
Km: Affinity with Substrate
Obtain
Vmax and Km
v0 = Vmax × K
= k3 [Et] × K
vo =
V [S]
vo = max
Km + [S]
Vmax [S]
I f vo =
Km + [S]
Vmax
When using different substrate
E3
E2
E1
1st order
[S] = Low
High
Proportional to
enzyme concentration
zero order
[S] = Fixed concentration
53
Vmax
Km =
8
Allose
CHO
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H2-C-OH
8,000
55
Vmax [S]
Km + [S]
Km + [S] = 2 [S]
S1 S2 S3
Km
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Km = [S]
Affinity changes
54
Com pa n y Logo
Turn Over Number, kcat
Glucose + ATP → Glc-6-P + ADP
Glucose
2
S3
1/2
Km: Hexokinase Example
number
CHO
1
H-C-OH
2
HO-C-H
3
H-C-OH
4
H-C-OH
5
6
H2-C-OH
2
S2
S1
=
Vmax
Juang RH (2004) BCbasics
Significance of Enzyme Kinetics
Mannose Substrate
CHO
HO-C-H
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H2-C-OH
5 μM
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
E+S
k1
k2
k
ES (v 3) E + P
o
When substrate excess, k3 =
kcat, turn over number (t.o.n)
When [substrate] is low
(IV)
vo =
Second order
k3
Vmax [S]
k [E][S]
[E][S]
= 3
=
Km + [S]
Km + [S]
Km
Start from M-M eq.
Omit the [substrate]
56
Substrate specificity
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
14
Chymotrypsin Has Distinct kcat /Km to Different Substrates
Turn Over Numbers of Enzymes
Catalase
H2O2
Carbonic anhydrase
HCO3-
400,000
Acetylcholinesterase
β-Lactamase
Acetylcholine
140,000
Fumarase
Fumarate
40,000,000
Benzylpenicillin
kcat / Km
R=
2,000
800
RecA protein (ATPase) ATP
=
=
Substrate
–
– –
O
R O
H3C–C–N–C–C–O–CH3
H H
kcat (s-1)
Enzymes
Glycine
–H
1.3 ╳ 10-1
Norvaline
–CH2–CH2–CH3
3.6 ╳ 102
Norleucine
–CH2–CH2–CH2–CH3
3.0 ╳ 103
0.4
Phenylalanine –CH2–
The number of product transformed from substrate
by one enzyme molecule in one second
1.0 ╳ 105
(M-1 s-1)
Com pa n y Logo
Adapted from Nelson &57
Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry
(3e) p.263
Com pa n y Logo
58
Adapted from Mathews et al (2000) Biochemistry
(3e) p.379
t
vo = [P] / min
Unit = μmole/min
Slope
tan
sua rsa na 6 5 @ya hoo.com
LOGO
0
10
20 30
40
Reaction time (min)
Specific Activity Units
Activity = Protein (mg)
y
59
x
y
= tan
x
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
S → P μmole
Product [P]
Enzyme Activity Unit
60
15
EN ZI M da n KOEN ZI M - 1
Pendahuluan
Klasifikasi enzim
Dasar dan Mekanisme kerja enzim
I NYOMAN SUARSANA
Kinetika Reaksi Enzimatis
LOGO
Faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatis
Regulasi aktivitas enzim
LABORATORI UM BI OKI MI A
FAKULTAS KEDOKERAN HEWAN
Kofaktor: koenzim, apoenzim, proenzim
Fungsi Biomedis Enzim
1
Tu j u a n pe m be la j a r a n
Com pa n y Logo
PENDAHULUAN
Menget ahui klasifikasi, dan t at a nam a
enzim
Menget ahui m ekanism e dan dasar
kerj a enzim
Menget ahui fakt or- fakt or yang
m em pengaruhi kerj a enzim
Menget ahui ham bat an kerj a enzim
Menget ahui peran enzim dalam
diagnosis penyakit
3
2
Com pa n y Logo
1.
2.
3.
4.
Sel sebagai reakt or kim ia
Dist ribusi enzim dan st rukt ur sel
Enzim ekst rasel dan int rasel
Perkem bangan penget ahuan t ent ang
enzim
5. Enzim dan penyakit
4
Com pa n y Logo
1
Se l se ba ga i r e a k t or k im ia
Sel sebagai reaktor kimia
Sel makhluk hidup dengan ukuran sangat
kecil dipandang sebagai reaktor kimia
Sel pusat metabolisme energi
Dalam sel reaksi berjalan tidak secara acak,
tetapi sangat terarah
Eukariotik
Dalam sel terdapat suatu mekanisme dengan
berbagai subsistem yang bekerja secara KHAS
(SPESI FI K) yang memungkinkan makhluk hidup
menghasilkan senyawa (produk) dengan
berbagai tingkat kerumitan struktur molekul
Prokariotik
5
Com pa n y Logo
6
Com pa n y Logo
Dist ribusi enzim dan st rukt ur sel
Sel m enj alankan rat usan bahkan ribuan
m acam reaksi sekaligus
Dengan t eknik hist okim ia, sit okim a,
fraksinasi sel: diket ahui dist ribusi dan
lokasi berbagai enzim dalam sel.
Mitokondria: enzim yang berhubungan
dengan reaksi oksidasi-reduksi
•
•
•
•
•
Siklus Krebs
Oksidasi lemak
Katabolisme asam amino
Fosforilasi oksidatif
Transport elektron
7
Com pa n y Logo
Lisosom: enzim yang mengkatalis reaksi
hidrolisis (ribonuklease, asam foafatase)
Inti sel: enzim yang berperan dalam
biosintesis asam nukleat (DNA, RNA)
Sitoplasma: enzim glikolisis, glukonegenesis,
sintesis asam lemak,
Ribosom: enzim biosintesis protein
Retikulum endoplasma: enzim sintesis lipid,
sintesis steroid
Membran plasma: enzim ATPase (sistem
tranpor bergantung energi), transpor Na+, K+
8
Com pa n y Logo
2
Perkembangn Pengetahuan tentang
enzim
Enzim ekst rasel dan int rasel
Sel dipandang sebagai reaktor kimia, maka
enzim berada dan bekerja menjalankan
fungsinya di dalam sel
Kesalah pahaman: dengan menganggap enzim
terdapat dan bekerja diluar sel dan pada
umumnya yang dimaksud adalah enzim plasma
Keperluan diagnosis: diukur enzim plasma,
serum.
Enzim ekstrasel
Penelitian: enzim-enzim pencernaan
Yang pasti enzim ekstrasel dan intrasel:
keduanya disintesis oleh sel di dalam sel
9
Mengolah bahan makanan dengan enzim
Kebiasaan membuat minuman yang diragikan
Pengolahan susu menjadi: yoghurt, koumis,
kefir, keju dll.
Pembuatana tape, tempe
10
Com pa n y Logo
Enzim berperan dalam proses pencernaan
Réumur (1963-1727) Perancis:
Com pa n y Logo
Karakteristik dan sifat kimia dari enzim
• melakukan percobaan pemberian daging yang dimasukan
dalam bola-bola kecil pada burung elang.
Spallanzani (1729-1799) Itali:
• melakukan percobaan pemberian daging yang dimasukan
dalam tabung kayu yang dilapisi kain
• Pengambilan cairan lambung, dan dicobakan ternyata dapat
melumatkan daging
William Beaumont (1785-1853) AS:
• Melaporkan secara rinci proses pencernaan pada lambung
manusia yang intinya sama dengan yang diamati pada
burung elang
• Pengamatan dilakukan pada lambung manusia penjelajah
Alexis St. Martin, yang mengalami luka terbuka pada
perutnya
11
Manusia telah lama mengenal enzim: dalam
bentuk pengetahuan praktis empiris dan
disebarkan secara tradisional
Com pa n y Logo
Awalnya diantara peneliti enzim,
menggolongkan bahan ini kedalam PROTEI N
ditentang keras.
Pekelharing dan Ringer (1900):
• Banyak kesamaan antara enzim dan protein
(protein getah lambung dengan pepsin mempunyai
sifat-sifat sama)
Summer (1926)
• Kristal, sifat fisikokimia enzim urease sama dengan
protein
12
Com pa n y Logo
3
Enzim dan Penyakit
Kunitz,Herriots, Anson dan Northrop (1931):
• Berhasil mengkristalkan pepsin yang sama
dengan peneliti Summer.
• Enzim adalah PROTEIN, telah diterima secara
luas dan tidak ada lagi pertanyaan
Emil Fischer (1894):
• Sudah meneliti spesifisitas kerja enzim (meskipun
sifat kimia enzim sbg protein belum diakuai). Hasil
gagasanya dikenal sebagai: MODEL KUNCI DAN
ANAK KUNCI (Lock and Key)
• Enzim amilase dalam urine, meningkat jumlahnya
pada radang pankreas
Kay, Kings, Bodansky dan Roberts (1920930):
• Enzim fosfatase alkali, penyakit hati
Michaelis dan Menten (1913)
• Pengetahuan tentang kinetika reaksi enzimatik:
yang dikenal dengan persamaan MichaelisMenten
13
Kalangan kedokt eran dan kedokt eran
hewan: m em anfaat kan penget ahuan
enzim unt uk t uj uan DI AGNOSI S dan
PENGOBATAN
Wolgemuth (1908):
Com pa n y Logo
KLASI FI KASI ENZI M
LaDue, Wroblewski dan Karmen (1955):
• Enzim SGOT
14
Com pa n y Logo
There are six functional classes of enzymes
Pe n ggolon ga n da n t a t a na m a e n zim
1.Tata nama berdasarkan substrat
▪Jika dikatalis adalah glukosa: enzim glukase
2.Tata nama berdasarkan jenis ikatan kimia substrat
▪ Jika dikatalis ikatan peptida: enzim peptidase
▪ Jika dikatalis ikatan ester: enzim esterease
▪ Jika dikatalis ikatan nukleotida: enzim nukleotidase
3.Tata nama berdasarkan jenis reaksi
▪ Untuk mengoksidasi glukosa: enzim glukosa oksidase
▪ Enzim yang mengkatalis pemindah gugus dinamai :
tranferase, contoh untuk memindahkan gugus NH2: enzim
lebih khas dinamai: enzim amino transferase
15
Com pa n y Logo
16
Com pa n y Logo
4
Komisi I nternational Union of Bhiocemistry
(I UB), mengklasifikasikan enzim menjadi 6
kelas, didasarkan pada reaksi biokimia yang
dikatalisnya:
1. Oksidoreduktase: mengkatalis reaksi
oksidasi-reduksi
2.Transferase: mengkatalis pemindahan suatu
gugus yang bukan H antara substrat dengan
senyawa penerima gugus, seperti:
-gugus beratom C 1
-gugus aldehid dan keton
Yang termasuk enzim ini dengan nama
trivial:
-gugus asil
-gugus alkil
-dehidrogenase
-reduktase
-gugus nitrogen
-oksidase
-hidroksilase
-gugus mengandung fosfat
-peroksidase
-oksigenase
-gugus mengandung sulfur
17
Com pa n y Logo
Yang termasuk enzim transferase:
a. amino transferase
b. asil karnitin transferase
c. transkarboksilase
d. transaldolase dan transketolase
e. glukokinase
f. piruvatkinase
19
18
Com pa n y Logo
3. Hidrolase: mengkatalis reaksi hidrolisis yaitu
pemutusan ikatan kovalen antara karbon
dengan atom lainnya dengan penambahan
air.
Yang termasuk enzim ini:
a. esterase
b. amidase
c. peptidase
d. fosfatase
e. glikosidase
Com pa n y Logo
20
Com pa n y Logo
5
4. Liase: mengkatalis reaksi pemecahan
karbon-karbon, karbon-sulfur, dan karbonnitrogen
Yang termasuk enzim ini:
a. dekarboksilase
b. aldolase
c. sintase
d. hidrase atau dehidratase
e. deaminase
f. nukleotida siklase
21
Com pa n y Logo
5. Isomerase: mengkatalis reaksi isomer, baik
isomer optik, geometrik maupun isomer
posisi.
Yang termasuk enzim ini:
a. epimerase
b. rasemase
c. mutase
d. isomerase
22
Com pa n y Logo
DASAR DAN MEKANI SME KERJA ENZI M
6. Ligase: mengkatalis pembentukan ikatan
antara C-C, C-S, C-N dan C-O. Reaksi ini
perlu energi ATP
Yang termasuk enzim ini:
a. sintetase
b.karboksilase
23
Com pa n y Logo
Enzim sebagai prot ein kat alis
Dixon dan Webb, mendefinisikan enzim
sebagai suatu protein bersifat katalis. Definisi
ini disebabkan oleh kemampuannya untuk
mengaktifkan senyawa lain secara spesifik.
Definisi lain: enzim adalah suatu katalisator
protein yang mempercepat reaksi kimia dalam
sistem biologis.
24
Com pa n y Logo
6
Kat a kunci definisi enzim :
1. Aktif
2. Katalis
3. Protein
4. Spesifik
Penjelasan:
Protein: semua enzim memiliki ciri dan sifat protein
Katalis: selain mempunyai kemampuan mengubah
suatu senyawa, juga kemampuan membawa atau
memindahkan suatu senyawa dari suatu keadaan ke
keadaan lain dengan cara yang sesifik
25
Com pa n y Logo
Interaksi yang spesifik dari enzim dengan
suatu molekul tertentu dan menyebabkan
pengaktifan molekul tersebut selanjutnya
mengakibatkan perubahan struktur sehingga
menimbulkan gagasan akan substrat.
Substrat didefinisikan sebagai senyawa yang
dikenali secara spesifik oleh enzim dan
selanjutnya diaktifkan sehingga mengalami
perubahan kimia
26
Com pa n y Logo
Chymotrypsin Has A Site for Specificity
Aktif: mengingat demikian spesifik interaksi
antara substrat dan enzim, maka bagian
tersebut dinamai sebagai situs aktif (active
site) atau lebih tepat lagi situs katalitik
(catalytic site)
Pertanyaanya: apakah ada senyawa spesifik
yang dikenali oleh enzim tetapi tidak dapat
diolah lebih lanjut sehingga senyawa tersebut
tidak mengalami perubahan? [INHIBITOR]
Substrat atau inbitor: dapat menempati situs
aktif enzim
27
Com pa n y Logo
O
O
N–C–C–N–C–C N–C–C–N–C–C
R
H R’
OC
Ser
Specificity
Catalytic Site
Site
Active Site
28
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
7
Specificity of Ser-Protease Family
cut at Lys, Arg
Deep and negatively
charged pocket
O
O
–C–N–C–C–N–
C
C
C
C
NH3
+
COOC
Asp
Chymotrypsin
Elastase
cut at Trp, Phe, Tyr
cut at Ala, Gly
O
O
–C–N–C–C–N–
C
Karena enzim adalah prot ein m aka kem am puan
m engkat alis suat u reaksi erat hubungannya
dengan st r u k t u r m ole k u l pr ot e in t ersebut
O
O
–C–N–C–C–N–
CH3
Shallow and
non-polar
Non-polar
Active Site
29
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Trypsin
1. Tempat aktif
Teori Interaksi antara enzimsubstrat dikenal sebagai Lock
and Key
Pada teori ini, substrat yang
spesifik terikat pada daerah
spesifik di molekul enzim.
Daerah ini disebut: TEMPAT
AKTIF, yaitu suatu tempat
yang terdapat dalam enzim
yang secara spesifik dapat
mengenali dan mengikat
substrat
30
Com pa n y Logo
Lock and Key Analogy:
lock = enzyme, key = substrate.
MODEL KUNCI dan ANAK KUNCI (LOCK-and KEY MODEL)
KERJA ENZI M:
Tempat aktif mempunyai bentuk yang rigid
Hanya substrat yang spesifik yang matching dengan
tempat aktif
Substrat sebagai anak kunci (KEY) yang matching
dengan enzim sebagai kunci (LOCK)
31
Com pa n y Logo
32
Com pa n y Logo
8
2.Ikut membentuk ikatan sementara dengan molekul
substrat, yang selanjutnya terjadi polarisasi dan
terjadi regangan pada ikatan di dalam molekul
substrat sehingga mudah dipecah dan
menghasilkan PRODUK.
asam amino yang bertindak demikian yang terletak
pada tempat aktif disebut: RESIDU KATALIK
33
=
H–N
C
N
H–O–CH2
C C
H
CH2
Ser
195
His 57
Active Ser
H
O
C–O–H
Asp 102
N
C
N–H
C C
H
CH2
- O–CH
2
Ser
195
His 57
34
Com pa n y Logo
Com pa n y Logo
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.158
1.Menarik dan mengorientasikan substrat kepada
gugus spesifik pada molekul substrat yang disebut
GUGUS KONTAK dengan cara yang spesifik pula
Asp 102
=
Charge Relay in Active Site
Tempat aktif suatu enzim dibentuk oleh residu
asam amino yang mempunyai 2 fungsi:
H
O
C–O -
Active Site Stabilizes Transition State
Gly 193
Catalytic Triad
Asp 194
Met 192
His 57
Active Site
Cys 191
Asp 102
Thr 219
Cys 220
Specificity Site
Ser 214
Trp 215
Gly 216
Ser 218
Ser 217
35
Com pa n y Logo
Adapted from Dressler & Potter (1991) Discovering Enzymes, p.197
Ser 195
Pada um um nya t erdapat 2 m ekanism e
kerj a enzim m em pengaruhi reaksi kat alisis
1.enzim meningkatkan kemungkinan molekulmolekul yang bereaksi saling bertemu dengan
permukaan yang saling berorientasi.
Hal ini terjadi karena enzim mempunyai
afinitas yang tinggi terhadap substrat dan
kemampuan mengikatnya walaupun
sementara
36
Com pa n y Logo
9
Reaksi enzimatis adalah reaksi terarah yang
dapat digambarkan dalam urutan sbb.
2. Pembentukan ikatan yang sementara (non
kovalen) antara substrat dengan enzim
menimbulkan penyebaran elektron dalam
molekul substrat dan penyebaran ini
menyebabkan suatu regangan pada ikatan
kovalen spesifik dalam molekul substrat
sehingga ikatan kovalen tersebut menjadi
mudah pecah
37
1.terjadi mendekatnya gugus-gugus aktif dari
kedua belah pihak,
2.terjadi pengkiblatan yang tepat dari elektron
orbit gugus-gugus aktif,
3. jika 1 dan 2 tercapai, maka substrat
diregang, disusul dengan transaksi proton
sehingga terbentuklah senyawa baru
[PRODUK], yang dilepaskan enzim. Enzim
kembali kekeadaan semula dan dapat
memulai lagi pekerjaanya.
38
Com pa n y Logo
Concerted Mechanism of Catalysis
Com pa n y Logo
Non-Enzyme Catalytic Mechanisms
Carboxypeptidase A
H
H O-
C
C
2
Substrate
peptide
chain
4
COO +
N
(248)
Tyr
(270)
Glu 3
N
Site for
specificity
5
R
C
O-
1
His
(196)
OH
ACTIVE
SITE
+
Zn
His (69)
COO Glu
(72)
39
+Arg
(145)
C-terminus
Check for
C-terminal
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Active
site
Se ca r a u m um pr ose s k a t a lis bu k a n
e nz im da pa t dik e lom pok a n k e da la m
Katalisis oleh asam-basa (Acid-base
catalysis).
Katalisis kovalen (Covalent catalysis)
Katalisis ion logam (Metal ion catalysis)
Katalisis elektrostatis (Electrostatic catalysis)
40
Com pa n y Logo
10
41
Com pa n y Logo
Induced to transition state
N
H
O
C H
+δ
Acid
catalysis
+
N
H
C
H
N
H
=
N
H
C
O H
H
H
-δ
O
H
O
C H
=
N
H
O
C H
H
H
O
Base
catalysis
Slow
Fast
42
Both
C
H
O
N
C
H O H
H
H
H
-
O
C H
=
+
O
O
-
O
C
C
Fast
Com paFast
n y Logo
Very
Adapted from Nelson & Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.252
Specific
Acid-base
Catalysis
=
Katalisis asam-basa: asam-basa mempunyai
kemampuan katalisis dengan memberi
elektron (asam) dan menerima elektron
(basa)
Katalisis logam-elektrostatis: katalisis
seringkali melibatkan logam bekerja sama
membentuk ikatan elektrostatis
Katalisis kovalen:katalisis mellaui
pembentukan ikatan kovalen sementara
antara substrat dengan melekul katalis (ada
gugus cenderung memberikan elektron ke
gugud lain)
Adapted from Alberts et al (2002) Molecular Biology of the Cell (4e) p.167
Acid-Base Catalysis
KI NETI KA REAKSI ENZI M
Dalam m engkat alis suat u reaksi,
diasum sikan enzim berikat an lebih dulu
dengan susbt rat . Akibat ikat an ini
t erbent uklah apa yang dinam ai:
KOMPLEKS ENZI M- SUBSTRAT.
Reaksi ini dapat t erdiri dari beberapa fase:
Pembentukan kompleks substrat (ES),
dimana E=enzim, S=substrat
Modifikasi dari substrat membentuk produk
(P), yang masih terikat enzim (EP)
Pelepasan produk dari molekul enzim
43
Com pa n y Logo
Ketiga fase tersebut dapat ditulis dengan
persamaan reaksi:
E+S
k1 =
k1
k2
[ES]
[E] [S]
k
ES (v 3) E + P
o
k3 =
44
[E] [P]
[ES]
Com pa n y Logo
11
Student C
1
2
3 4
Exam Chapters
0 1
2
3 4
Substrate concentration
Meningkatnya konsentrasi enzim,
perubahan aktivitas enzim
45
3
4
5
6
7
8
S
+
E
80
60
P
40
20
0
0
2
4
6
Substrate ( μmole)
46
8
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Constant ES Concentration at Steady State
Steady State Theory
E +P
S
P
Concentration
ES
2
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Essential of Enzyme Kinetics
E +S
1
(in a fixed period of time)
0
Student B
0
Product
Score
☺
☺
Enzyme activity
Student A
Increase Substrate Concentration
Enzyme Kinetics
ES
E
Reaction Time
47
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
48
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
12
An Example for Enzyme Kinetics (Invertase)
A Real Example for Enzyme Kinetics
1/S
4
2
1
0.5
1/v
2.08
1.56
1.35
1.16
Km Direct plot S
Com pa n y Logo
1.0
v
0.5
0
0
1
2
[S]
2.0
1/v
1.0
1.0
-3.8
0
-4
-2
0
50
2
4
1/[S]
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
Vmax
49
no
Double reciprocal
1
Direct plot
Juang RH (2004) BCbasics
1/2
Double reciprocal 1/S
Double reciprocal
(1) The product was measured by spectroscopy at 600 nm for 0.05 per μmole
(2) Reaction time was 10 min
Vmax
vo
-1
Km
Velocity
[S] Absorbance v (μmole/min)
0.21
0.25
0.42
0.36
0.50
0.72
0.40
1.0
0.80
0.46
2.0
0.92
1
2
3
4
4) (x, y) plot get hyperbolic curve, estimate → Vmax
5) When y = 1/2 Vmax calculate x ([S])
→ Km
1
vo
Substrate Product
Data
1) Use predefined amount of Enzyme
→E
2) Add substrate in various concentrations → S (x 軸)
3) Measure Product in fixed Time (P/t)
→ vo (y 軸)
Enzyme Kinetics
Direct plot
kcat /Km
En zym e s
k1
S
E
S
E
k2
P
k-1
20
1st order
Observe vo change
under various [S],
resulted plots
yield Vmax and Km
Turn over
number
E3
E2
E1
4
-Km, Vmax
v, µmol/min
10
5
0
0.5Vmax
3
k3 [Et]
Vmax
Activity Unit
Maximum
velocity
1 μmole
min
2
&
Km
Affinity with
substrate
Double reciprocal
1
-5
Specific Activity
0
-30
-10
10
[S], mM
30
50
0
51
10
20
30
[S], mM
40
Eric Niederhoffer
SIU-SOM
Com pa n y Logo
50
unit
mg
Activity
Bi-substrate reaction also
follows M-M equation, but
one of the substrate should
be saturated when estimate
the other
52
Inhibition
v, µmol/min
kcat
zero order
5
15
-10
-50
V [S]
v = max
Km + [S]
Significance
V [S]
vo= max
Km + [S]
Competitive
Non-competitive
Uncompetitive
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
13
Km: Affinity with Substrate
Obtain
Vmax and Km
v0 = Vmax × K
= k3 [Et] × K
vo =
V [S]
vo = max
Km + [S]
Vmax [S]
I f vo =
Km + [S]
Vmax
When using different substrate
E3
E2
E1
1st order
[S] = Low
High
Proportional to
enzyme concentration
zero order
[S] = Fixed concentration
53
Vmax
Km =
8
Allose
CHO
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H2-C-OH
8,000
55
Vmax [S]
Km + [S]
Km + [S] = 2 [S]
S1 S2 S3
Km
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
Km = [S]
Affinity changes
54
Com pa n y Logo
Turn Over Number, kcat
Glucose + ATP → Glc-6-P + ADP
Glucose
2
S3
1/2
Km: Hexokinase Example
number
CHO
1
H-C-OH
2
HO-C-H
3
H-C-OH
4
H-C-OH
5
6
H2-C-OH
2
S2
S1
=
Vmax
Juang RH (2004) BCbasics
Significance of Enzyme Kinetics
Mannose Substrate
CHO
HO-C-H
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H2-C-OH
5 μM
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
E+S
k1
k2
k
ES (v 3) E + P
o
When substrate excess, k3 =
kcat, turn over number (t.o.n)
When [substrate] is low
(IV)
vo =
Second order
k3
Vmax [S]
k [E][S]
[E][S]
= 3
=
Km + [S]
Km + [S]
Km
Start from M-M eq.
Omit the [substrate]
56
Substrate specificity
n y Logo
JuangCom
RHpa
(2004)
BCbasics
14
Chymotrypsin Has Distinct kcat /Km to Different Substrates
Turn Over Numbers of Enzymes
Catalase
H2O2
Carbonic anhydrase
HCO3-
400,000
Acetylcholinesterase
β-Lactamase
Acetylcholine
140,000
Fumarase
Fumarate
40,000,000
Benzylpenicillin
kcat / Km
R=
2,000
800
RecA protein (ATPase) ATP
=
=
Substrate
–
– –
O
R O
H3C–C–N–C–C–O–CH3
H H
kcat (s-1)
Enzymes
Glycine
–H
1.3 ╳ 10-1
Norvaline
–CH2–CH2–CH3
3.6 ╳ 102
Norleucine
–CH2–CH2–CH2–CH3
3.0 ╳ 103
0.4
Phenylalanine –CH2–
The number of product transformed from substrate
by one enzyme molecule in one second
1.0 ╳ 105
(M-1 s-1)
Com pa n y Logo
Adapted from Nelson &57
Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry
(3e) p.263
Com pa n y Logo
58
Adapted from Mathews et al (2000) Biochemistry
(3e) p.379
t
vo = [P] / min
Unit = μmole/min
Slope
tan
sua rsa na 6 5 @ya hoo.com
LOGO
0
10
20 30
40
Reaction time (min)
Specific Activity Units
Activity = Protein (mg)
y
59
x
y
= tan
x
Com pa n y Logo
Juang RH (2004) BCbasics
S → P μmole
Product [P]
Enzyme Activity Unit
60
15