kinetika reaksi enzim

Click here to load reader

Download Kinetika Reaksi Enzim

Post on 03-Feb-2016

255 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Slide Kuliah

TRANSCRIPT

  • Buku Rujukan / Reference :

    Harper, Martin, Mayes, Rodwell:-Review of Biochemistry-Biokimia : EGC2. White, Chandler, Smith.:-Principle of Biochemistry3. Lehninger:-Biochemistry4. Stryer, L:-Biochemistry5. Devlin, TM-Text Book of Biochemistry with Correlation

  • Oleh :ANNA MARIA D., SSi, MBiomed.FAKULTAS KEDOKTERANUNIVERSITAS KRISTEN KRIDAWACANA

  • DefinisiEnzim : suatu protein yg berfungsi sebagai katalisator organik Bekerja melalui penggabungan dengan Substrat (S) pada suatu tempat aktif yg spesifik untuk membentuk suatu zat antara (intermediate) berupa kompleks Enzim-Substrat (E-S) yang kemudian berdisosiasi menjadi enzim bebas dan produk (hasil reaksi)Enzim mempercepat suatu reaksi kimia :- turut dalam reaksi- mengalami perubahan fisik- setelah reaksi selesai akan kembali ke keadaan semula

  • KatalisatorAnorganik / nonproteinlogamMengkatalisis banyak reaksiOrganik / proteinEnzimMengkatalisis reaksi yg spesifik sering hanya 1 atau 2 reaksi saja

  • Kecepatan Reaksi :Banyaknya produk yang terbentuk pada reaksi tersebut dalam jangka waktu tertentu Sisa substrat yang masih ada pada reaksi tersebut dalam jangka waktu tertentuABSubstratProdukEnzimSubstratABCProdukEnzimEnzim 1Produk akhir

  • Satuan untuk aktivitas enzim = UNIT ENZIM Dinyatakan dalam : mikromol (mol; 10-6 mol), nanomol (nmol; 10-9 mol), atau pikomol (pmol; 10-12 mol) dari substrat yg masih ada atau produk yang dihasilkan per satuan waktu ( menit / jam) dalam keadaan tertentu (pH atau suhu tertentu)

  • Teori kinetika / tabrakan (collision theory)Untuk dapat terjadi reaksi, molekul-molekul zat harus bertabrakanSupaya tabrakan tersebut mengakibatkan suatu reaksi (dapat menghasilkan produk / produktif), molekul-molekul zat yg bereaksi harus mempunyai energi kinetik (potensial) yg cukup untuk melampaui energi barrier (energi aktivasi)Bila energi kinetik cukup (energi kinetik > energi barrier) terjadi reaksi spontanJika energi kinetik kurang (energi kinetik < energi barrier) tabrakan tidak terjadi tidak terjadi reaksi

  • Faktor-faktor yang dapat meningkatkan energi kinetik (potensial) dan atau meningkatkan frekwensi tabrakan akan mempercepat reaksi. misalnya : suhu, konsentrasi reaktan Pada suhu sel hidup (rendah) reaksi lambat (molekul-molekul tetap bertabrakan), karena energi kinetiknya tidak cukup untuk melampaui energi barier reaksi itu.Enzim menurunkan energi barier reaksi tersebut sehingga kecepatan reaksi meningkat / tinggi pada suhu sel tubuh.Hampir semua reaksi kimia dalam tubuh terdiri atas :Pemecahan ikatan kovalenPembentukan ikatan kovalen

  • Enzim :Terlibat dalam proses pemecahan dan pembentukan ikatan kovalenKedudukannya sama degan reaktan yang lainContoh :D-G+ AEA-G+ DD-G+ AD - G - AA-G+ DKeadaan Transisi

  • Faktor faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzimatis Kecepatan reaksi meningkat, bila suhu dinaikkan sampai mencapai suhu / t optimal kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik >> sehingga dapat melampaui energi barier. Bila suhu terus dinaikkan di atas suhu optimal kecepatan reaksi menurun kenaikan suhu di atas suhu optimal menyebabkan putusnya ikatan-ikatan kovalen enzim dan tempat katalitik denaturasi Tiap kenaikan 10oC kecepatan reaksi meningkat 2 x semulaQ10 = 2 Tiap penurunan 10oC kecepatan reaksi menjadi x semula (kecepatan menurun)Q10 =

  • pH mengubah : ionic state (muatan listrik) enzime dan ionic state substrate Enzim akan denaturasi pada pH terlalu tinggi dan terlalu rendahRendahTinggiVOptimal

  • Perubahan muatan listrik pada enzim aktivitas berubah, karena perubahan konformasi atau muatan tempat aktif enzimJika enzim negatif (E-) bereaksi dengan substrat positif (SH+), maka :pada pH optimal : E- + SH+ ESHpada pH rendah : E- + H+ EH (enzim)pada pH tinggi : SH+ S + H+ (substrat)

  • Pada reaksi enzimatik, kecepatan awal reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi enzim sampai suatu ketika menjadi seimbang (steady state) konsentrasi E-S konstanE + Sk1K-1E - SK-2k2E + PE + SE + Pk-2k1Rate 1 = k1 [E] [S]Rate 2 = k-2 [E] [P]Keq=k1k-2[E] [P][E] [S]==[P][S] Keq tidak dipengaruhi oleh konsenterasi enzim / [E] Keq sama pada reaksi enzimatis maupun nonenzimatis

  • Efek Kadar SubstratABCKm V max V maxV maxV maxKecepatan reaksi[ S ]Keadaan ABila konsentrasi substrat dinaikkan (keadaan lain konstan), maka kecepatan reaksi meningkat sampai suatu ketika substrat ditambahkan kecepatan reaksi tidak naik lagi V max

  • Pada keadaan BKonsentrasi substrat yang menimbulkan kecepatan reaksi = V max disebut Km = konstante Michaelis-MentenPada keadaan CBila konsentrasi S dinaikkan lagi tidak menambah kecepatan, karena enzim telah jenuh dengan substrat.Pada titik A atau B, dengan meningkatkan atau mengurangi S akan meningkatkan atau mengurangi jumlah enzim yang berikatan dengan S sebagai EnzS jadi V (kecepatan) akan tergantung dengan S.Pada titik C, semua enzim sudah bergabung dengan S, sehingga peningkatan S lebih lanjut (meskipun meningkatkan frekuensi benturan antara E dan S, tidak dapat menghasilkan peningkatan kecepatan reaksi karena tidak ada enzim bebas tersedia untuk bereaksi.

  • Ketika S mendekati sama dengan Km V sangat responsif terhadap perubahan kadar S dan kerja enzim dengan kecepatan tepat maksimal.Persamaan / rumus Michaelis-MentenVi = Vmax . [S]Km + [S]1. Bila [S] sangat kurang dibanding Km (keadaan A)Vi = Vmax . [S]Km + [S]diabaikanVi = Vmax . [S]Km=K. [S]Vi tergantung pada [S]

  • 2. Bila [S] jauh lebih besar dari Km (keadaan C)Km diabaikanVi = Vmax . [S][S]=V maxVi = V max3. Bila [S] = Km (keadaan B)Vi = Vmax . [S]Km + [S]Vi = Vmax . [S][S] + [S]Vi = Vmax2

  • Penyederhanaan Persamaan Michael-Menten1 / Vi = Vmax . [S]Km + [S]1 / Vi = Km[S][S]+xVmaxVmax . [S]1Y = ( a x X ) + bPersamaan Garis LurusY = 1/VtX = 1/ [S]a = Km / Vmaxb = 1/VmaxJika Y = 0 X = -(b/a) = -(1/Km)X = 0 Y = 1 / Vmax

  • Double Reciprocal Plot = Lineweaver Burk Plot1 / Vi- (1 / Km)1 / Vmax1 / [S]a = slope = Km / Vmax

  • Kegunaan Nilai Km :Untuk menetapkan jumlah substrat yang hendak diguna-kan pada suatu pemeriksaan enzim (assay enzim), supaya dapat diperoleh kecepatan reaksi yang maksimum (Vmax)Vmax menggambarkan jumlah enzim yang aktif dalam keadaan Vmax semua enzim telah jenuh dengan substrat.

  • Inhibitor kompetitif (analog substrat)Hambatan terjadi di tempat katalisis enzim (inhibitor terikat pada tempat katalisis)Struktur inhibitor menyerupai substrat / analog dengan substrat enzim tsbDapat membentuk kompleks E-I yang reversibel (mudah lepas) tidak menghasilkan produkEE-I (inaktif)E-S (aktif)ISE + PE + PJika ditambahkan S cukup banyak hambatan hilangContoh : Malonat menghambat Suksinat menjadi Fumarat (oleh enzim Suksinat DH)

  • Tanpa InhibitorDengan Inhibitor1/vi1/Vmax-(1/Km)-(1/Km)1/[S]Lineweaver Burk PlotKecepatan reaksi (vi) pada konsentrasi penghambat (I) yang tetap diukur pada berbagai konsentrasi S.Garis yang ditarik memotong sumbu Y di sumbu X = 0 disebut intersep. Penghambatan kompetitif menaikkan Km untuk S

  • 2. Inhibitor non kompetitif Tidak ada persaingan antara S dan I, struktur tidak mirip dengan substrat Ikatan E dengan I pada tempat alosterik enzim Yang reversibel:Menurunkan Vmax, tetapi tidak mempengaruhi KmEE-IE-SE-I-SE + PIISSE + PReaksi lambat

  • Tanpa penghambatDengan penghambat1/[S]1/vi-(1/Km)1/Vmax1/VmaxKecepatan reaksi (vi) pada konsentrasi penghambat (I) yang tetap diukur pada berbagai konsentrasi S.Penghambatan menyebabkan 1/Vmax meningkat menurunkan Vmax, tetapi Km tidak dipengaruhiLineweaver Burk Plot

  • Inhibisi nonkompetitif yang irreversibelInhibitor dapat mengurangi aktivitas enzimStuktur inhibitor tidak sama dengan S, penambahan kadar S tidak mengurangi hambatanInhibitor berupa racun enzim :- Iodoasetamid- Ion logam berat (Ag, Hg, As)- Zat-zat pengoksidasi Kinetika enzim : seperti kinetika enzim dengan inhibitor nonkompetitif yang reversibel sehingga tidak dapat dibedakan antara racun enzim dan inhibitor nonkompetititf yang reversibel