14/01/2014

1

T U J U A N I N S T R U K S I O N A L K H U S U S :

•M A H A S I S W A M A M P U M E N J E L A S K A N P E R A N E N Z I MS E B A G A I B I O K A T A L I S A T O R

ENZIM SEBAGAI BIOKATALISATORENZIM ADALAH BIOKATALISATOR

Enzim : molekul protein tak hidup yang dihasilkan oleh selhidup

Protein enzim melangsungkan ribuan reaksi kimia di dalamsel.

Reaksi kimia yang dikatalisis enzim di dalam sel:- mengekstrak energi dari lingungam-mengubah sumber energi menjadi molekul yang bermanfaat- memperbaiki dan membangun diri sendiri- melakukan pembuangan hasil samping- melakukan replikasi diri

SIFAT-SIFAT ENZIM SEBAGAI BIOKATALISATOR

Katalis yg palingefisienmampumempercepat reaksi1020 kali lbh cepat Enzim bersifat sangat

spesifik, baik jenisreaksi maupunsubstratnya ,

Trombin

14/01/2014

2

Enzim tidak ikut bereaksi dgn substrat atau produknya

Aktifitas dapat dikontrol sesuai dengan kebutuhanorganisme itu sendiriContoh : enzim yg mengkatalisis reaksi pertama padasuatu siklus biosintesis biasanya di hambat oleh produkakhirnya(feedback inhibition)

Bbrp enzim disintesis dlm btk tidak aktif, dan akandiaktifkan oleh kondisi dan waktu yang sesuai (enzimallosterik) .

Prekursor yg tidak aktif disebut zymogen

Tiga sifat utama enzim :

Kemampuan katalitiknya Spesifisitas Kemampuan untuk diatur (regulasi)

Bagian-bagian enzim

•Holoenzim

•Apoenzim/ apoprotein

•Gugus prostetik

•Koenzim

•Kofaktor

BM antara 12,000 – 1 juta kDalton Holoenzim : enzim aktif lengkap dengan semuakomponennya Apoenzim / apoprotein : bagian yang terdiri

dari protein saja pada suatu enzim Ada enzim yang tidak membutuhkan molekul

kimiawi lain untuk aktifitasnya, tetapi ada jugayang membutuhkan Senyawa kimia lain yang dibutuhkan enzim :

kofaktor / koenzim Fungsi koenzim adalah sebagai karier sementara

dari gugus fungsional yg berperan dalam reaksiensimatis tersebut.

Bagian-bagian enzim ..............

14/01/2014

3

Bagian-bagian enzim ............

Kofaktor ion-ion inorganik yg dibutuhkan enzimuntuk melakukan fungsinya Koenzimmolekul organik (komplek) yang

dibutuhkan enziim untuk melakukan fungsinya Koenzim atau kofaktor yang terikat sangat kuat

bahkan terikat dengan ikatan kovalen dengan enzim gugus prostetik

Tabel 1. Berbagai koenzim yang berasal darivitamin

Vitamin Koenzim Fungsi enzimatik

Thiamin (B1) Thiamin pirofosfat Dekarboksilasi oksidatif

Riboflavin (B2) Flavin nukleotida Memindahkan H

Niasin (B5) Nikotinamid nukleotida Memindahkan H

Piridoksin (B6) Piridoksal fosfat Transaminasi

Asam Pantotenat Koenzim A Dekarboksilasi oksidatif,metabolisme asetil Ko A

Biotin Biotin Karboksilasi

Folat Tetrahidrofolat Memindahkan 1 karbon

Tabel 2. Enzim yang membutuhkan ion-ion anorganiksebagai kofaktor

Kofaktor Enzim

Fe2+ atau Fe3+ Sitokrom oksidase, Katalase, Peroksidase

Cu2+ Sitokrom oksidase

Zn2+ Karbonik anhidrase, Alkohol dehidrogenase

Mg2+ Heksokinase, Glukosa-6-pospatase, Piruvat kinase

Mn2+ Arginase, Ribonukleotida reduktase

K+ Piruvat kinase

Ni2+ Urease

Mo Niditrogenase

Se Glutation peroksidase

Bagaimana enzim bekerja

Reaksi tanpa enzim: Lambat Membutuhkan suhu yang tinggi Tekanan yang tinggi

Reaksi enzimatis Enzim memberikan suatu lingkungan yg spesifik di dalam sisi

aktifnya, sehingga reaksi secara energetik dapat lebih mudahterjadi

14/01/2014

4

Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgnenergi produk (fase akhir) selisih energi bebasstandar (ΔGº)

Agar reaksi berjalanspontan, bagaimanakah

nilai ΔGº

Enzim mempercepat reaksi tetapi tidak mengubahkeseimbangan reaksi atau ΔGº

Kesetimbangan reaksi antara Reaktan dan produkmencerminkan perbedaan energi bebas pada fase awal

Kecepatan reaksi tergantung energi aktifasi ΔGº≠ suatu pasokan energi dibutuhkan untuk mengawali suatureaksi

Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis dengan enzim < drreaksi tanpa enzim

Glukosa + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O ΔGº = -2880 kJ/mol

Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi untukmemulai suatu reaksi

Enzim mengikat substrat menciptakan jalan reaksi ygberbeda yg mempunyai fase transisi lebih rendah dbandingreaksi tanpa enzim

Inti dr reaksi katalisis ikatan yg spesifik pd fase transisi

14/01/2014

5

Substrat terikat interaksi nonkovalen

E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P

Kekuatan enzim dalam mengkatalisis suatu reaksikemampuan enzim membawa substrat bersama-sama pdorientasi yang tepat untuk terjadinya suatu reaksi

Substrat terikat pd sisi aktif yaitu cekukan pdprotein yg berisi asam amino yg penting untuk terjadinyasuatu reaksi kimia

Karakteristik sisi aktif enzim

Merupakan bagian kecil dari enzim Sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3

dimensi.memberikan lingkungan mikro ygsesuai untuk terjadinya suatu reaksi kimia

Substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi /ikatan yang lemah.

Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino ygmenyusun sisi aktif suatu enzim

14/01/2014

6

Gambar sisi aktif ensim dan asam amino yangterlibat

Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting: Bagian yang mengenal substrat dan kemudian mengikatnya Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah substrat diikat

oleh enzim

Asam amino yang membentuk kedua bagiantersebut tidak harus berdekatan dalam urutansecara linear, tetapi dalam konformasi 3D merekaberdekatan

Teori untuk menjelaskan kerja enzim:

Lock and Key analogyEnzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengansubstrat.Mampu menerangkan spesifitas ensim tetapi tidak dapatmenerangkan stabilitas fase transisi ensim

Induced Fit theorymempertimbangkan fleksibilitas protein, sehinggapengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan sisiaktif mengubah konformasinya sehingga cocok dengansubstratnya. dapat menerangkan fase transisi ESkomplek

Perbandingan model“induced fit” dan“kunci dan anakkunci” padapengikatan substratoleh enzim?

14/01/2014

7

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM

pH dan suhu

Konsentrasi Substrat

Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzim

pH setiap enzim mempunyai pH optimum utkbekerja.

contoh : pepsin pH 2, amylase pH 7.0 Suhu setiap kenaikan suhu 10˚C (sampai 40˚C),

kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya dan reaksiterhambat dan berhenti pada 60˚C. [S] dan atau [E]

PENGARUH pH dan suhu

Protein memiliki banyak gugus ionik perubahan pH akanmempengaruhi sisi katalitik dari enzim

Aktivitas enzim max terjadi pada kisaran pH tertentu pHopt 4,5 – 8,0

Beberapa enzim memiliki pH optimum yang ekstrim, misal: pepsin 0H 1,8 dan arginase pH 10,0

Pada kisaran pH ekstrim, asam dan basa mengalamiinaktivasi yang irreversible, sedang diluar itu terjadiinaktivasi yang reversible

Enzim yang sama tapi asalnya berbeda bisa mempunyai pHopt yang berbeda, misal : metil esterase dari kapang pH optnya 5,0, sedangkan dari kacang merah pH opt 8,5.

Jika suhu meningkat maka laju reaksi enzimatisakan semakin meningkat, tetapi laju denaturasithermal juga meningkat perlu dibuat suhu opt Pengaruh suhu terhadap reaksi katalitik enzim dan

denaturasi dinyatakan dengan Per Arrhenius :k = Ae-E/RT

k = konstanta laju reaksiA = konstanta ArrheniusE = energi aktivasiR = konstanta ketetapan gasT = suhu absolut

14/01/2014

8

KINETIKA ENZIM

Cabang enzimologi yang membahas faktor-faktor yangmempengaruhi kecepatan reaksi enzimatis

Interaksi antara molekul enzim dan lingkungan terjadipada tingkat intensitas beragam.

Faktor2 yang mempengaruhi aktivitas enzim : Konsentrasi enzim Substrat Senyawa inhibitor dan aktivator pH Jenis pelarut pada lingkungan Kekuatan ion suhu

Tabel. Berbagai faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim

No. Faktor yang mempengaruhikecepatan reaksi

Keterangan yang dapat diperoleh

Jenis Faktor1. Konsentrasi Konsentrasi enzim,

substrat, produk,inhibitor, aktivator

Mekanisme reaksi, Parameter kinetika(Km, V, Ki)

2. Faktor luar Suhu Parameter termodinamika danperubahannya (G, H, S, Ea

pH pH golongan fungsional (asam aminoyang penting dalam pengikatansubstrat)

Konstanta dielektrikdan kekuatan ion

Jenis ikatan dan muatan protein enzim

3. Faktor dalam Struktur substrat,Produk dan Efektor

Sifat2 interaksi dengan enzim, golonganfungsional pada lokasi aktif enzim

Struktur enzim Sifat biologis enzim, asam amino yangberperan pada lokasi aktif

Gambar. a. Hubungan antara kecepatan awal reaksi enzim (v) dengan konsentrasisubstrat (S)

b. Hubungan antara konsentrasi enzim (E), kompleks enzim substrat (ES),Substrat (S) dan produk hasil reaksi (P)

b.a.

• Perhatikan Gambar (a) : Sebelum tercapai V max, kecepatanawal reaksi enzim (v) dipengaruhi oleh konsentrasi susbtrat

• Gambar (b) :Keadaan setimbang : kecepatan pembentukan ES dari E

dan S = kecepatan penguraiannya = kecepatan max reaksienzim yang dicapai pada konsentrasi substrat tertentu.Pada keadaan pra setimbang : terjadi S dan E dan P dan

ES.Pada keadaan setimbang : [ ] ES mencapai max semua

molekul enzim berubah menjadi ES kecepatanpembentukan ES diatur oleh k1, sedang kecepatanpenguraian ES diatur oleh k1 dan k2 pada fase ini [ ] ESper satuan waktu tetap (konstan)

14/01/2014

9

Pengukuran Parameter Reaksi Enzim

• Konsentrasi substrat satuan berat atau konsentrasi (M,mM, M)

• Enzim murni ; satuan berat/konsentrasi• Komisi Enzim Internasional tahun 1956 jumlah enzim yang

melakukan katalisis yang menyebabkan perubahan 1 molsubstrat/menit = Unit enzim (U)

• Tahun 1972 diubah 1 kat (1 katal) = jumlah enzim yangmengkatalis pengubahan 1 g mol substrat/detik :

• 1 kat = 1 mol/detik = 60 mol/menit= 60 x 106 mol /menit= 6 x 107 U

• Konsentrasi enzim unit/ml atau unit/mg berat proteinenzimsatuan spesifik aktivitas enzim.

• Turnover number (bilangan balik) = jumlah mol substrat yangdapat diubah per mol enzim dalam keadaanoptimum/maksimum

Vmax mol S atau P/menitBilangan Balik = --------- = ----------------------------

E mol E

Pengukuran Parameter Reaksi Enzim (2)

Tabel 3. Nilai kcat (Turnover number) Beberapa Jenis Enzim

Enzim Kcat (Sec-1)Katalase 40.000.000Karbinik Anhidrase 1.000.000Asetilkolinesterase 14.000Penisilinase 2.000Laktat Dehidrogenase 1.000Kimotripsin 100DNA Polimerase I 15Lisozim 0.5

Persamaan Michelis MentenReaksi Enzimatis

E + S ES E + Pk1

k-1

k2

Kecepatan Pembentukan Produk :

v = dP/dt = k2(ES)

d(ES)/dt = k1(E)(S)-k-1(ES)-k2(ES)

Konservasi Enzim

(E) = (E0) – (ES)

..................1)

..................2)

......3)

..................4)

14/01/2014

10

• Dari Pers (3) dan (4) :k1 (E)o (S)

ES = ------------------ ................ (5)k1 + k2 + k1 (S)

Substitusi Pers (5) ke Pers (2) :k2 (E)o(S)

v =-------------------- .........(6)(k1 + k2)/k1 + S

Jika semua enzim telah berubah menjadi ES (ES = Eo) reaksienzim mencapai max :

Vmax = k2(ES) = k2 (Eo) .......................(7)

• Konstanta Michelis Menten :k-1 + k2

Km = ---------- ........8)k1

• Substitusi pers (7) dan (8) ke Pers (6) :

v Vmax[S ]K m [S ]

k 2[E0][S ]Km [S ]

• Pada saat v mencapai ½ Vmax, Pers (1) menjadi :Vmax (S)

½ Vmax = V = ---------- Pers. Michelis MentenKm (S)

Km + (S) = 2 S)Km = (S).......................................10)

• V = k2 (E)o; atauk2 = Vmax/(E)o .............................11) k2 = bilangan balik enzim (semakin murni

enzim k2 semakin tinggi

Percobaan PenentuanParameter Kecepatan untukKinetika Michaelis-Menten

Lineweaver-BurkEadie-HofsteeHanes- WoolfKinetika Batch

14/01/2014

11

Penentuan Parameter

• Buat persamaan dalam bentuk persamaanlinier.

• Plot data.• Data bagaimana yang harus kita miliki

untuk pengujian kinetika enzim?• Buat sebuah percobaan• Slope dan titik potong berhubungan

dengan nilai parameter.

Enzyme Kinetics

vo=Vmax [S]Km + [S]

KmVmax &E1E2E3

1st order

zero order

Competitive

Non-competitive

Uncompetitive

Direct plot

Double reciprocal

Bi-substrate reaction alsofollows M-M equation, butone of the substrate shouldbe saturated when estimatethe other

Affinity withsubstrate

Maximumvelocity Inhibition

Activity

Observe vo changeunder various [S],resulted plotsyield Vmax and Km

k3 [Et]

kcatTurn overnumber

kcat /Km

Activity Unit

1 mmolemin

Specific Activity

unitmg

Significance

Juang RH (2004) BCbasics

Percobaan Kinetika Enzim

• Enzim + Substrat (reaktan) ditempatkanpada wadah dengan suhu konstan, diaduk.

• Catat laju kehilangan reaktan ataupembentukan produk

Kenapa harus suhu konstan?

Kenapa harus diaduk dengan sempurna?

Bagaimana dengan medium? Buffer?

Lineweaver-Burk double reciprocal plot

Y = m x + b

Plot 1/v Vs 1/[S].Slope = Km/Vmax,Titik potong = 1/Vmax

14/01/2014

12

Solusi Secara Grafik

1/ V

1/ [S]

1/ Vmax

-1/ Km

1v

Km

Vmax

1[S]

1

Vmax

Slope = Km/ Vmax

intersep

Contoh: Lineweaver-Burk[S] x 10-5 M V, M/min x 10-5

1.0 1.171.5 1.502.0 1.752.5 1.943.0 2.103.5 2.234.0 2.334.5 2.425.0 2.50

Plot 1/V Vs 1/[S]Lineweaver-Burk Plot

y = 0.5686x + 2.8687

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00

1/[S] x 10^(-4)

Fit to Data

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

[S] (M) x 10^(-5)

14/01/2014

13

Metode Lain• Eadie-Hofstee plot

• Hanes- Woolf

[S ]v

Km

Vmax

1Vmax

[S ]

v Vmax K mv

[S ]

PR

• Dari contoh data untuk Lineweaver-Burl,hitung juga Km dan Vmax denganmenggunakan metode Edie-Hofstee danHanes-Woolf

Contoh Soal 2

Dari sebuah percobaan kinetika enzim diperoleh data sebagaiberikut :

Buatlah garifk hubungan [S] Vs V, tentukanlah nilai Km dan Vmax

[S]] (M) V (nmol/min)

0.20 1.43

0.26 1.67

0.33 2.08

1.00 3.33

Contoh Soal 3Percobaan enzimatis dilakukan pada 2 kondisi yang berbedamenggunakan substrat murni S. Hasil yang diperoleh adalah sebagaiberikut :

a. Buatlah plot menggunakan plot Lineweaver-Burkb. Hitunglah nilai Vmax dan Km untuk kedua kondisi tersebutc. Jelaskan alasan yang memungkinkan mengapa kedua hasil

tersebut berbeda

[S] (10-5M) Vo

Kondisi A Kondisi B

1.5 0.21 0.08

2.0 0.25 0.1

3.0 0.28 0.12

4.0 0.33 0.13

8.0 0.44 0.16

16.0 0.40 0.18

14/01/2014

14

Perbandingan Metode

• Lineweaver-Burk: memberikan pendugaanyang baik terhadap Vmax, kesalahan tidaksimetris terhadap data, pada [S] yangrendah nilai error semakin tinggi

• Eadie-Hofstee: bias< pada [S] yang rendah• Hanes-Woolf: lebih akurat untuk Vmax.• Tidak satupun metode ini yang sempurna

Kinetika Reaksi Batch

v d[S ]dt

Vmax[S ]K m [S ]

Vmaxt [S0] [S ] K m ln[S0 ][S ]

[S0] [S ]t

K m

tln[S0]

[S ]Vmax

Integrasi

dihasilkan :

Penghambatan Reaksi Enzimatis

Kerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible Irreversible pembentukan atau pemecahan ikatan kovalen

dalam enzim

Reversible suatu senyawa dapat terikat dan kemudian dptlepas kembali

Reversible inhibitor ini dpt dibagi : competitive non-competitive un-competitive Penghambatan substrat

PENGATURAN ENZIM

Penghambat kompetitif(competitive inhibitor):molekul inhibitorberkompetisi dengansubstrat untukmenempati sisi aktifenzim.

Penghambat nonkompetitif(allosteric inhibition)Molekul penghambatbergabung denganenzim di luar sisi aktif,menyebabkankonformasi enzimberubah

14/01/2014

15

Penghambatan umpan balik (Feedback Inhibition)Penumpukan produk akhir menghambat kerja enzimpertama dalam rangkaian reaksi tersebut sehingga

produksi enzim selanjutnya ditunda

Penghambatan competitive

Inhibitor bersaing dgnsubstrat untuk terikat pdsisi aktif

Biasanya inhibitor berupasenyawa yg menyerupaisubstratnya, & mengikatenzim membentukkomplek EI

krn terikat scr reversible penghambatannya bias,yaitu ketika ditambahsubstrat makapenghambatan berkurang

Contoh penghambatan kompetitif : asammalonat yang strukturnya mirip dengan asamsuksinatmenghambat suksinatdehidrogenase

Gambar. Penghambatan kompetitif pada reaksi enzim, Pemetaandilakukan menurut Leneweaver-Burk

14/01/2014

16

• Nilai K1 = konstanta kesetimbangan bagi reaksi penghambatan,dimana :

k-1 (E)(I)K1 = ----- = -------

k1 EI• Pers Michelis Menten dengan adanya penghambatan

kompetitif :

• Pers Lineweaver-Burk bagi enzim yang mengalamipenghambatan :

v Vmax[S ]

K m 1I

K I

[S ]

Vmax[S ]K m,app [S ]

Penghambatan non-competitive

inhibitor terikat pada sisi laindari enzim (bkn sisi aktif)

jadi tidak memblok pembtkanenzim-substrat komplek

Enzim mjd tidak aktif ketikainhibitor terikat walau enzimmengikat substrat

Inhibitor mengurangikonsentrasi enzim yg aktif,sehingga mempengaruhiVmax –nya

Gambar. Penghambatan non kompetitif pada reaksi enzim.Pemetaan dilakukan menurut Lineweaver Burk

14/01/2014

17

• Persamaan Lineweaver-Burk untuk enzim yangmengalami penghambatan non kompetitif :

Penghambatan un-competitive

Terikat pd sisi selain sisiaktif enzim

Berbeda dgn non-competitive inhibitorini hanya terikat pd ESkomplek

Sehingga tidak terikat pdenzim bebas

Vmax berubah, dan Kmjuga berubah

14/01/2014

18

Enzyme Inhibition (Mechanism)

I

I

S

S

S I

I

I II

S

Competitive Non-competitive Uncompetitive

EE

Different siteCompete for

active siteInhibitor

Substrate

Car

toon

Gui

deEq

uatio

n and

Des

cripti

on

[II] binds to free [E] only,and competes with [S];increasing [S] overcomesInhibition by [II].

[II] binds to free [E] or [ES]complex; Increasing [S] cannot overcome [II] inhibition.

[II] binds to [ES] complexonly, increasing [S] favorsthe inhibition by [II].

E + S →ES→E + P+II

↓EII

←

↑

E + S →ES→E + P+ +II II

↓ ↓EII+S→EIIS

←

↑ ↑

E + S →ES→E + P+II

↓EIIS

←

↑

EI

S

Juang RH (2004) BCbasics

Km

Enzyme Inhibition (Plots)

I II Competitive Non-competitive Uncompetitive

Dire

ct P

lots

Dou

ble

Rec

ipro

cal

Vmax Vmax

Km Km’ [S], mM

vo

[S], mM

vo

II II

Km [S], mM

Vmax

II

Km’

Vmax’Vmax’

Vmax unchangedKm increased

Vmax decreasedKm unchanged Both Vmax & Km decreased

II

1/[S]1/Km

1/vo

1/Vmax

II

Two parallellines

II

Intersectat X axis

1/vo

1/Vmax

1/[S]1/Km 1/[S]1/Km

1/Vmax

1/vo

Intersectat Y axis

= Km’

Juang RH (2004) BCbasics

Pengaruh Substrat

Persamaan Michaelis-Menten• Jika [S]= KM, persamaan Michaelis Menten menjadi

• Jika [S] >> KM, persamaan Michaelis Menten menjadi

• Jika [S] << KM, persamaan Michaelis Menten menjadi

Pengaruh Substrat

14/01/2014

19

Penghambatan Oleh Substrat

• E + S ES E + P+S

ESS

ES [S]• Ksi= ----------------

ESS

k1

k-1

k2

ksi k-si

Penghambatan oleh Substrat

v Vmax [S ]

K m [S ] [S]2

KS i

[S ]max. rate KmK Si

No substrate inhibition

Substrate inhibition

S

v

REAKSI ENZIMATIS DUA SUBSTRAT

• Persamaan Michaelis –Menten diturunkan untukreaksi enzim dengan 1 substrat

• Umumnya reaksi enzim memiliki substrat dan produkyang lebih dari 1

• Reaksi 2 substrat (Bi-substrate) terjadi pada hampir60% reaksi enzim

REAKSI ENZIMATIS DUA SUBSTRAT

Model reaksi :A + B P + Q Umumnya terjadi pada enzim transferase Cara penentuan nilai Km dan Vmax sama dengan

penentuan pada substrat tunggal Diperlukan rangkaian percobaan yang menggunakan

salah satu substrat tetap (misal B) sedang yangkedua divariasi untuk menentukan pengaruhnyaterhadap Km, sehingga diperoleh Km

A, kemudianperlakuan dibalik, sehingga diperoleh Km

B

14/01/2014

20

Persamaan Kinetika untuk Reaksi 2Substrat

Vmax[A][B]Ka[B] + Kb[A] + [A][B]

v =

[A][B] + Ka[B] + Kb[A] + KaKb

Vmax[A][B]v =

1/[A]

1/v

[B]

[B]

1/[A]

1/v

Ada 2 keadaan yang mungkin terjadi jika 2 substratbereaksi dengan bantuan enzim, yaitu :- reaksi pergantian tunggal- reaksi pergantian ganda

REAKSI PERGANTIAN TUNGGAL

Kedua substrat A dan B secara simultan harus terdapat pada sisi aktifenzim sehingga diperoleh senyawa terner EAB

Ada 2 cara reaksi pergantian tunggal (RPT), yaitu :- RPT- acak- RPT - teratur

Pada RPT-acak, reaksi enzim dengan substrat maupun produk terjadisecara acak :

Pada RPT-teratur terdapat substrat utama yang harus terikat terlebihdahulu sebelum substrat kedua bereaksi Bi Bi MechanismE + A (Substrat utama) EAEA + B EAB

Setelah A terikat pada E, maka B terikat oleh EA menjadi EAB. Baik Amaupun B kemudian mengalami transformasi menjadi P dan Q yangmasih terikat dengan E. P dilepas lebih dahulu kemudian Q.

E EA E*P E*B EQ E

A P

E*

B Q

E EA EQ E

A PB Q

EAB EPQ

14/01/2014

21

Beda RPT-teratur dengan RPT-acak : pada RPTteratur, hasil reaksi pertama akan menghambatsecara kompetitif reaksi total. Persamaan untuk menghitung V pada RPT-teratur :

)1(1

)1

((1

maxmax B

K

VAB

KKK

VV

Bm

Bm

AsA

m

REAKSI PERGANTIAN GANDA (RPG)

Salah satu substrat utama terikat pada enzim yangkemudian dilepas sebagai hasil sebelum substratkedua masuk terikat pada enzim Contoh : reaksi yang dikatalis oleh aspartat amino

transferaseAspartat + -ketoglutarat oksaloasetat + Glutamat Mekanismenya disebut : Ping-Pong Bi Bi Mechanism

Ping-Pong Bi Bi Mechanism : Substrat utama (asam aspartat) terikat terlebih dahulu pada enzim Gugus amino pada asam aspartat dipindahkan pada gugus prostetis

(piridoksal fosfat) yang terikat pada enzim Aspartat akan berubah menjadi asam oksaloasetat dan dilepas dari

sisi aktif Substrat kedua masuk pada sisi yang sama dan terjadi penempelan

gugus amino pada asam tersebut membentuk glutamat Asam glutamat meninggalkan sisi aktif

A E QE *A E*B

P E* B

Ping-Pong Mechanism

E EA E*P E*B EQ E

A P

E*

B Q

E EA EQ E

A PB Q

EAB EPQ

14/01/2014

22

Persamaan untuk menghitung V pada reaksipergantian ganda :

)1

)(1()1

(1

maxmax VB

K

AV

K

V

Bm

Am

Reaksi Ping-Pong

O

H O

H

H

H O

H

OO HH

H

O H

PO

OO

galactose 1-phosphate

O

H

H O

H

H O

H

OO HH

H

O H

PO

OO

O

O HO H

HH

HH

HN

N

O

O

P

O

O

O

UDP-Glucose

O

H

H O

H

H O

H

OO HH

H

O H

PO

OO

glucose 1-phosphate

O

H O

H

H

H O

H

OO HH

H

O H

PO

OO

O

O HO H

HH

HH

HN

N

O

O

P

O

O

O

UDP-Galactose

Inaktivasi Enzim

• Enzim akan mengalami denaturasi akibat :–Suhu–pH–Radiasi–Pengikatan Irreversible oleh inhibitor

• Suhu dapat meningkatkan laju aktivitasenzim (thermal activation) dan menurunkanlaju aktivitas enzim (thermal denaturation)

Pengaruh Suhu

Suhu optimum untuk reaksienzim 35 -45℃ .

14/01/2014

23

Pengaruh SuhuPada suhu moderat, semakin tinggi suhumaka laju reaksi akan meningkat

Pada suhu tinggi, maka semakin tinggi suhulaju denaturasi akan meningkat :

RTEa

AekEkv

22 dimana,][

RTE

ddtk

d

ddd eAkeEEk

dt

Ed dimana,][E][atau,][

][0

Pengaruh SuhuPengaruh suhu terhadap laju reaksi :

v AeE a

RT [E0 ]e k dt

Energi Aktivasi10kcal/mol

Energi Deaktivasi100kcal/mol

Pengaruh pH

pH Optimum