KINETIKA ENZIM

download KINETIKA ENZIM

of 16

  • date post

    02-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    358
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of KINETIKA ENZIM

KINETIKA ENZIM

Mengapa kinetika enzim dipelajari :1. Kinetika, bersama dengan teknik yang lainnya memberikan informasi yang berharga terhadap mekanisme kerja dari enzim2. Dapat memberikan pengertian tentang peranan enzim dibawah kondisi yang terdapat di dalam sel dan tanggapan (respon) enzim terhadap perubahan dari konsentrasi metabolit.3. Dapat membantu untuk memperlihatkan bagaimana aktifitas dapat dikendalikan, dimana mungkin memberikan hal-hal yang berharga terhadap mekanisme pengaturan dibawah kondisi fisiologis.Mempelajari kinetik enzim juga merupakan dasar untuk mengidentifikasi kekuatan pengobatan dari obat tertentu yg secara selektif menghambat kecepatan proses yang dikatalisis oleh enzim. Bersama dengan mutagenesis yang disengaja dan teknik lain yang mengganggu struktur protein, analisis kinetik juga mengungkapkan secara mendalam mekanisme katalitik.Aktivitas seperangkat enzim yg seimbang dan lengkap merupakan dasar penting untuk mempertahankan homeostasis. Pemahaman tentang kinetik enzim penting untuk memahami bagaimana stress fisiologis seperti anoksia, asidosis atau alkalosis metabolik, toksin dan senyawa farmakologik mempengaruhi keseimbangan tersebut.A. Reaksi Kimia Dijelaskan dengan Persamaan KesetimbanganPersamaan kesetimbangan di bawah menjelaskan reaksi satu molekul dari masing-masing substrat A dan B untuk membentuk satu molekul dari masing-masing produk P dan Q.i. A + B P + QTanda panah ganda menunjukkan reversible (terbalikan). Jika A dan B dapat membentuk P dan Q, maka P dan Q juga dapat membentuk A dan B. Dengan demikian penentuan suatu reaktan sebagai substrat atau produk sedikit banyak bersifat arbitrer karena produk suatu reaksi yang dituliskan dalam satu arah adalah substrat bagi reaksi yang berlawanan. Namun, istilah produk sering digunakan untuk menandai reaktan yang pembentukannya menguntungkan secara termodinamis.ii. A + B P + QTanda panah satu arah menunjukkan irreversible (tidak terbalikan). Digunakan untuk menjelaskan reaksi di dalam sel hidup tempat produk reaksi (ii) segera dikonsumsi oleh reaksi selanjutnya yang dikatalisis oleh enzim. Oleh karena itu, pengeluaran segera produk P atau Q secara efektif meniadakan kemungkinan terjadinya reaksi kebalikan sehingga persamaan (ii) secara fungsional menjadi irreversibel pada kondisi fisiologis. Contohnya adalah ketika kita bernapas.B. Perubahan Energi Bebas Menentukan Arah dan Keadaan Seimbang dari Reaksi Kimia Go = - RT ln Keq

Keterangan:Go : perubahan energi bebas GibbsR : konstanta gas (1,98 kal/mol/K atau 8,31 J/mol/K)T : suhu mutlak dalam derajat KelvinKeq : konstanta equivalenKeq setara dengan hasil kali konsentrasi produl-produk reaksi, masing-masing dipangkatkan sesuai stoikiometrinya, dibagi hasil kali substrat yang masing-masing dipangkatkan sesuai stoikiometrinya.

Jika Go adalah suatu angka negatif, Keq akan lebih besar dari satu dan konsentrasi produk pada keseimbangan akan melebihi konsentrasi substrat.Jika Go positif, Keq akan kurang dri satu dan akan menguntungkan pembentukan substrat.

Karena Go adalah fungsi keadaaan awal dan akhir zat-zat yang bereaksi, besaran ini hanya dapat memberikan informasi mengenai arah dan keadaan kesimbangan.Go tidak bergantung pada mekanisme reaksi dan tidak memberikan informasi mengenai laju (kecepatan) reaksi.Oleh karena itu meskipun suatu reaksi mungkin memiliki Go atau Go yang negatif besar, namun reaksi tersebut tetap berlangsung meskipun dengan kecepatan yang sangat rendah.C. Beberapa Faktor Mempengaruhi Kecepatan Reaksi a. Teori kinetik teori tabrakan/tumbukan (collision theory) Dua molekul harus bertabrakan membentuk ikatan (bond-forming distance). Harus memiliki tenaga barrier oleh karena itu peningkatan frekuensi atau energi utk bertabrakan akan mempercepat reaksi.b. Meningkatnya suhu meningkatkan energi kinetik Peningkatan energi kinetik molekul juga meningkatkan gerakan molekul sehingga frekuensi tumbukan juga meningkat. Kombinasi tumbukan yang lebih sering dan lebih berenergi serta produktif akan meningkatkan laju reaksi.c. Kadar reaktand. Keq adalah rasio dari konstanta kecepatan A + B PP adalah produk atau hasil reaksi.nA + mB Pn dan m adalah jumlah molekul yang bereaksi di reaksi tersebut. Jika reaksi itu seimbang dan v adalah suatu kecepatan reaksi, maka v1 = v-1. Hal ini menunjukkan arah kecepatan reaksi ke kiri atau ke kananv1 = v-1 v1 = k1 [A]n[B]m = k-1 [P]k1/ k-1 = [P] / [A]n[B]m = Keq Rasio k1 terhadap k-1 disebut konstanta keseimbangan, Keq.D. Sifat-Sifat Penting dari Suatu Sistem dalam Keadaan SeimbangYang dimaksud sistem di sini adalah suatu campuran reaksi. Keq adalah rasio konstanta kecepatan reaksi.1. Pada keadaan seimbang kecepatan reaksi kekiri dan kekanan sama.2. Keseimbangan adalah keadaan dinamik 3. Keq dapat dihitung dari kadar S dan P pada keadaan seimbang atau dari k1/k2S adalah singkatan dari substrat pada senyawa yang bereaksi dan P adalah produk E. Sifat-Sifat Enzim Enzim merupakan biokatalisator yang mempercepat jalannya reaksi tampa ikut bereaksi Thermolabil. Mudah rusak bila dipanaskan lebih dari 60C Merupakan senyawa protein, sehingga sifat protein masih melekat pada enzim Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, rekasinya menjadi sangat cepat dan berulang ulang Bekerja didalam sel (endoenzim) dan diluar sel (ektoenzim) Umumnya enzim bekerja mengkatalis reaksi satu arah, meskipun ada yang mengkatalis reaksi dua arah Bekerjanya spesifik, karena sisi aktif enzim setangkup dengan permukaan subtrat tertentu Umumnya enzim tidak dapat bekerja tampa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

F. Kinetik dari Katalisis Enzim Enzim menurunkan barrier energi reaktivasi Enzim tidak mempengaruhi Keq Dalam mengkatalis suatu reaksi, diasumsikan enzim berikatan lebih dulu dengan susbtrat. Akibat ikatan ini terbentuklah apa yang dinamai: KOMPLEKS ENZIM-SUBSTRAT.Reaksi ini dapat terdiri 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

G. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kecepatan Reaksi yang Dikatalisis Enzim1. SuhuEnzim bekerja optimal pada suhu 30C atau pada suhu tubuh dan akan rusak pada suhu tinggi. Biasanya enzim bersifat nonaktif pada suhu rendah (0C atau di bawahnya), tetapi tidak rusak. Jika suhunya kembali normal enzim mampu bekerja kembali. Sementara pada suhu tinggi, enzim rusak dan tidak dapat berfungsi kembali.

2. pHEnzim bekerja optimal pada pH tertentu, umumnya pada pH netral. Enzim intrasel bekerja optimum antara pH 5-9. Hilangnya atau tambahnya muatan akan merugikan atau membuat enzim tidak aktif. Pada kondisi asam atau basa, kerja enzim terhambat. Agar enzim dapat bekerja secara maksimal, pada penelitian/percobaan yang menggunakan enzim, kondisi pH larutan dijaga agar tidak berubah, yaitu dengan menggunakan larutan penyangga (buffer)

(Gambar 8-2. Efek pH pada aktivitas enzim. Sebagai contoh, suatu enzim bermuatan negatif (EH-) berikatan dengan substrat bermuatan positif (SH+). Dalam gambar, proporsi (%) SH+ [\\\] dan EH- [///] diperlihatkan sebagai fungsi pH. Hanya di daerah berarsir silang baik enzim maupun substrat memiliki muatan yang sesuai.)

3. Hasil akhirKerja enzim dipengaruhi hasil akhir. Hasil akhir yang menumpuk menyebabkan enzim sulit bertemu dengan substrat. Semakin menumpuk hasil akhir, semakin lambat kerja enzim.

4. Konsentrasi enzim dan substrata. Pengaruh konsentrasi enzim : Kecepatan proses pembentukan atau penguraian molekul subtrat mengikuti konsentrasi enzim Semakin tinggi konsentrasi dari enzim kecepatan reaksi makin cepat pula. Dengan ketentuan lain , yaitu konsentrasi enzim berlebihan maka kecepatan reaksinya akan lurus / tidak terjadi kenaikan atau penurunan kecapatan reaksi karena substrat telah terikat semua pada masing-masing enzim serta ada enzim yang tidak mengikat substrat.b. Pengaruh konsentrasi substrat :Hasil eksperimen :[enzim] tetap pertambahan [substrat] menaikkan kecepatan reaksi Akan tetapi, pada batas konsentrasi tertentu tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun [substrat] diperbesar. Karena semua bagian aktif enzim telah dipenuhi oleh substrat.

Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan reaksi enzim5. Zat penghambat (Inhibitor)Zat yang dapat menghambat kerja enzim disebut zat penghambat atau inhibitor. Zat tersebut memiliki struktur seperti enzim yang dapat masuk ke substrat, atau ada yang memiliki struktur seperti substrat sehingga enzim salah masuk ke penghambat tersebut. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: semisal enzim itu anak kunci, terdapat zat penghambat (inhibitor) yang: strukturnya mirip anak kunci (enzim), sehingga zat penghambat itu dapat masuk ke dalam gembok kunci (substrat). bentuknya mirip gembok kunci (substrat), sehingga enzim sebagai anak kunci keliru masuk ke anak kunci palsu.InhibitorMerupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible. Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif (Gambar 3.4B)a. Inhibitor kompetitifMenghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Penghambatan bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.Inhibitor kompetitif dapat diatasi dengan meningkatkan konsentrasi substrat. Struktur inhibitor kompetitif klasik cenderung mirip dengan struktur substrat. Inhibitor kompetitif bekerja dengan menurunkan jumlah molekul enzim bebas yang tersedia untuk mengikat substrat, yi, untuk membentuk ES dan akhirnya menghasilkan produk.Contoh Inhibitor kompetitif yaitu malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat.

(Gambar 8-9. Pl