ENZIM & KINETIKA

download ENZIM & KINETIKA

of 36

  • date post

    02-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    1.644
  • download

    21

Embed Size (px)

Transcript of ENZIM & KINETIKA

ENZIM & KINETIKA ENZIM

Molekul protein yang dihasilkan sel hidup Katalis reaksi biookimia spesifik Secara molekuler merupakan protein yang tersusun atas serangkaian asam amino dalam komposisi dan sekuens yang teratur dan tetap SISI AKTIF (bag permukaan enzim yang berinteraksi dengan substrat) Tata Nama Enzim dan Klasifikasi Berdasarkan sumber enzim nama dagang (papain, bromelin) Berdasarkan jenis reaksi, jenis substrat atau bentuk yang dihasilkan (+)-ase (lipase, protease) International Union of Biochemistry E.C. (Enzyme Commision) + 4 bilangan (alkohol dehidrogenase E.C.1.1.1.1) Contoh : alkohol dehidrogenase (E.C. 1.1.1.1)

Reaksi Enzim

~ Model Lock & key (Emil Fisher) ~ Model Induce Fit (Koshlan) Sisi aktif tidak kaku, substrat & asam amino enzim menginduksi shg terbentuk struktur ruang yang tepat antara E dg S

Struktur EnzimApoenzim (protein) Koenzim (non protein) holoenzim

Gugus prostetik (terikat kuat : heme, flavin, biotin) Kofaktor (terikat kurang kuat ): ~ logam (Zn2+ , Mg2+ , Mn2+ , Fe2+ , Fe3+ , Cu2+ , K+, Na+) metaloenzim ~ turunan vitamin (NAD, FAD, thiamin pirofosfat)

Aktifitas Enzim Kerja enzim : mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi (Ea) energiB (ES) Ea A Energi aktivasi C (hasil) waktu

Reaksi : E + S ES P + E

(E-S) : kompleks aktif

Contoh : pemecahan H2O2 : 18.000 kalori/mol ~ katalis Pt : 11.700 ~ katalase : 5.500

Kec. reaksi

Kec. reaksi

Kec. maksimum

Kec. maksimum

pH optimum pH

suhu optimum suhu

a. Pengaruh pHKec. reaksiVmVm 2

b. Pengaruh suhuPembentu kan ProdukEnzim1 aktivator enzim Waktu

Kec. maksimum

Km [substrat] Vm: kec. Reaksi maksimum Km: konstanta Michaelis

d. Pengaruh aktivatorPembentu kan Produkenzim Enzim1 inhibitor Waktu

c. Pengaruh [substrat]

d. Pengaruh inhibitor

Kinetika Enzim Cabang Enzimologi : membahas faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzimatis. Mempelajari sifat-sifat enzim/mekanisme kerja aplikasi (disain proses) parameter kinetika

Persamaan Michaelis-Menten

E+S

K1 K-1

ES

K2

E+P

Laju pembentukan produk/pengurangan substrat

d[ p ] d[ s ] V= = = K 2 [ ES]..................(1) dt dt

Vmks = K2 [ES] a Konsentrasi enzim yang jenuh oleh S Keadaan Setimbang

K1 [E ][S] =K 2 [E ] +K [E ] S S 1 =( K 2 +K ) [E ] S 1 K1 [E ][S] (K 2 +K 1 )

[E ] = S

[E T ] =[E ] +[E ] E ] =[E T ] [E ] S [ S K1 { [E T ] [E ] }[S] S [E ] = S (K 2 +K 1 )

[ ES] =

K1 [ E T ][ S] ................................................( 2) K 2 + K 1 + K1 [ S]

Substitusi (1) (2)

K 2 [ET ][S ] V = K 2 + K 1 + S ] [ K1

Saat ET = ES Vmks = K2[ES] = K2[ET] a Bila

Km

( K2 + K1 ) =K1

Konstanta Michaelis-Menten

Vmaks [ S ] Persamaan Michaelis-Menten Km + [S ] Saat V = Vmks Km = [S] a V=Vmaks Vmks a

Km

[S]

Line Weaver-Burk

1 Km 1 1 = . + V Vmaks [ S ] Vmaksb a

1 V1 Vm aks 1 Km

Km Slope = Vmaks1 [S]

Unit Enzim U adalah : jumlah enzim yang melakukan katalisis, sehingga terjadi perubahan 1 mol substrat per menit (kondisi tertentu) Aktivitas Enzim U/mL Aktivitas Spesifik U/mg protein enzim ukuran kemurnian

Contoh :[S] (Mol) 8.35 x 10-6 1.00 x 10-5 1.25 x 10-5 1.67 x 10-5 2.0 x 10-5 2.5 x 10-5 3.3 x 10-5 5.0 x 10-5 1.0 x 10-4 2.0 x 10-41/V ( mol/L.min)-1. 102

V( mol/L.min) 13.8 16.0 19.1 23.8 26.7 30.8 36.2 44.5 57.2 66.7

1/[S] 12 x 104 10 x 104 8 x 104 6 x 104 5 x 104 4 x 104 3 x 104 2 x 104 1 x 104 0.5 x 104

1/V 7.24 x 10-2 6.25 x 10-2 5.23 x 10-2 4.20 x 10-2 3.75 x 10-2 3.25 x 10-2 2.76 x 10-2 2.25 x 10-2 1.75 x 10-2 1.50 x 10-2

-1/Km = -2.5 x 104 Km = 4 x 10-5 M 1 -6 -4 -2 0 2

1/Vmaks = 1.25 x 10-2 Vmks = 80 mol/L.min a 4 6 8 10 12 -1 1/[S] (M x10-4 )

Soal : Hitunglah perubahan konsentrasi substrat yang diperlukan untuk meningkatkan laju reaksi dari 15 % menjadi 75 % dari laju reaksi maksimum, bila laju reaksi mengikuti HUkum Michaelis-Menten

Jawab

Vmaks .[ S ] V = K m +[ S ] V1 =15 % Vmaks 0.15 V2 =75 % Vmaks 0.75

[S ]1 = K m +[ S ]1

[ S ]2 = K m +[ S ]2

[S ]1 = 0.15 K m [S ]1

0.85 = 0.1765 K m

[ S ]2 [ S ]2

=

0.75 K m 0.25 =3 K m

Perubahan konsentrasi S yang dibutuhkan untuk meingkatkan laju reaksi dari V1V2 = 3 Km/0.1765 Km =16.9972 kali 17 kali

Syarat Penelitian Kinetika Enzim : 1. Substrat, buffer, dll harus murni 2. Tidak boleh ada enzim lain 3. Enzim stabil pada kondisi yang digunakan 4. Harus dicek apakah laju reaksi ~ enzim yang ditambahkan 5. Laju reaksi produk vs t linier ? konsumsi substrat

Inhibisi Enzim Inhibitor mengurangi laju reaksi yang dikatalisis enzim Studi inhibisi enzim : Bagian aktif enzim Mekanisme kerja enzin Gugus fungsi aktif Fisiologi enzim Jenis penghambatan : Kompetitif Non kompetitif Unkompetitif Penghambatan : Produk : amiloglukosidase oleh glukosa invertase oleh glukosa dan fruktosa substrat

Inhibisi Bersaing (kompetitif) S dan I bersaing pada bagian aktif enzim E + S ES E + P Inhibitor dapat dihilangkan dengan S >> E + I EI Km >1/V dengan inhibitor Tanpa inhibitor As. Malonat vs as. suksinat s. dehidrogenase as. fumarat

1/S

Inhibisi Tidak Bersaing (non kompetitif) S dan I berikatan dengan enzim pada tempat yang berbeda Vmaks Decoupling konsentrasi sel dengan waktu tinggal Operasi kontinyu pada residence time pendek, tidak terjadi wash out Biomassa dapat digunakan kembali Dapat digunakan tipe bioreaktor lain (fixed bed dan fluidized bed) Pemisahan biomassa lebih mudah

Metode : 1. Carrier biding : E. coli A. oryzae, dll 2. Entraping paling banyak diteliti Matrik yang digunakan : Kolagen tipe membran Gelatin Agar Selulosa triasetat serat-serat selulosa Alginat Poliakrilamida polistiren 2. Cross linking : e. coli

Aplikasi Enzim Imobil Produksi Glukosa dari Pati Pati Jagung glukoamilase imobil glukosa

Carrier : keramik SiO2 Bioreaktor : plug flow (sinambung) t1/2 : 40 0C = 900 hari 50 0C = 100 hari 60 0C = 13 hari Produksi Fruktosa dari Glukosa Glukosa Fruktosa Glukoisomerase imobil Intraseluler mahal

Produksi Asam Amino Campuran DL asan amino (metionin) D + L Enzim L-amino acid : acylase Carrier : DEAE-Sephadex kestabilan 2 th. Ukuran reaktor : 1000 mL Biaya 60 % proses batch konvensional

Biaya relatif (%)

: DEAE-sephadex : bahan bakar : tenaga kerja : enzim : substrat

Aplikasi Analitis elektrode enzim enzim imobil

imobil

Contoh (glukosa)

Kolom kapile

Glu.oksidase Sistem Monitoring Glukosa O2 Glukosa Glukoksidase Glukonolakton + H2O2 Elektroda O2 O2 diukur dengan elektroda Recording elektrometer