kinetika reaksi enzim_kbk 2013

33
Buku Rujukan / Reference : Buku Rujukan / Reference : 1. 1. Harper, Martin, Mayes, Rodwell: Harper, Martin, Mayes, Rodwell: -Review of Biochemistry -Review of Biochemistry -Biokimia : EGC -Biokimia : EGC 2. White, Chandler, Smith.: 2. White, Chandler, Smith.: -Principle of Biochemistry -Principle of Biochemistry 3. Lehninger: 3. Lehninger: -Biochemistry -Biochemistry 4. Stryer, L: 4. Stryer, L: -Biochemistry -Biochemistry 5. Devlin, TM 5. Devlin, TM -Text Book of Biochemistry with Correlation -Text Book of Biochemistry with Correlation

Upload: bramulya-tri-subagiyo

Post on 02-Oct-2015

45 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Kinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika ReaksiKinetika Reaksvi

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

  • SASARAN BELAJAR :

    MAHASISWA MENGETAHUI TEORI KINETIKA REAKSI ENZIMATIK

    2. MAHASISWA MENGETAHUI FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KECEPATAN REAKSI ENZIMATIK BESERTA KINETIKA REAKSINYA

  • 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

  • Penetapan Aktivitas EnzimKarena kadar / jumlah enzim sangat kecil tidak dapat ditetapkan jumlahnya secara langsung ditetapkan aktivitasnya.Aktivitas enzim ~ Kecepatan reaksi yang dikatalisisnyaPembanding : aktivitas sejumlah tertentu enzim murni yang sama.

  • 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 dengan reaktan yang lainContoh :D-G+ AEA-G+ DD-G+ AD - G - AA-G+ DKeadaan Transisi

  • Cara pengikatan S pada E (ditempat aktif) 2 cara / teori :Model Lock & Key / Template (FISCHER)Model Induced Fit (KOSHLAND) Tempat katalitik fleksibel konformasinya dapat berubah sehingga substrat dapat terikat dengan baik Substrat dapat menginduksi perubahan konformasi (ggs tertentu, asam amino tertentu) di tempat katatitik Analog substrat dapat terikat tidak erat tidak menjadi produk (mudah lepas)Model Induced Fit (Koshland)

  • Model Lock & Key / Template (Fischer)Kekakuan tempat katalitik enzim

  • 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.Afinitas enzim terhadap substratnya = 1 / KdKd = konstanta disosiasi E + SESk1K-1Kd = k -1 / k1Semakin kurang kecenderungan substrat dan enzim berdisosiasi, makin besar afinitas enzim untuk 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