KINETIKA ENZIMBIOKIMIA I

• Nadhira H. 260110110073• Trias Ilmi 260110110075• Priscilia A. 260110110076• Khoirunnisa 260110110077• Cesis Rahmi 260110110085

Pendahuluan

Suhu

• Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat.

• Namun jika suhunya terlalu tinggi, maka enzim akan mengalami denaturasi dan tidak dapat digunakan sebagai katalisator

Konsentrasi Enzim

Makin tinggi konsentrasi dari enzim maka kecepatan reaksi makin cepat pula. Namun, jika konsentrasi enzim berlebihan maka kecepatan reaksinya akan lurus / tidak terjadi kenaikan atau penurunan kecepatan reaksi.

Dalam reaksinya Enzim (Enz) akan mengadakan ikatan dengan substrat (S) dan membentuk kompleks enzim-substrat (EnzS). Ikatan enzim substrat memiliki energi aktivasi yang rendah dalam keadaan transisi dibandingkan keadaan transisi substrat pada keadaan yang tidak dikatalisa. Komplek EnzS ini akan dipecah menjadi hasil reaksi P dan enzim bebas Enz dengan molekul S mengulangi siklus tadi.

Enz + S    EnzS Enz + P

Enz + S   Enz + P

Konsentrasi Substrat

• Pada konsentrasi substrat yang amat rendah, kecepatan reaksi pun akan menjadi rendah, tetapi kecepatan ini akan meningkat dengan memingkatnya konsentrasi substrat. Pada kecepatan maksimum, enzim telah jenuh oleh substrat

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.

Akan tetapi pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar. Karena semua bagian aktif enzim telah dipenuhi oleh substrat.

Keadaan ini telah diterangkan oleh Michaelis-Menten dengan hipotesis mereka tentang terjadinya kompleks enzim substrat.

Persamaan Michaelis-Menten

Enzim (E), yang bertindak sebagai reaktan tapi tidak digunakan dalam reaksi, menyatu dengan substrat (S) dalam suatu kompleks ES dalam pembentukan produk

Dengan :

V0 : kecepatan awal pada konsentrasi substrat {S}

Vmax : kecepatan maksimum

Km : tetapan michaelis-menten enzim bagi substrat tertentu

• KM atau disebut juga sebagai tetapan michaelis –Menten, didefinisikan sebagai konsentrasi substrat tertentu pada saat enzim mencapai setengah kecepatan maksimumnya

• Vmax atau kecepatan maksimum yaitu kecepatan yang berangsur – angsur dicapai pada konsentrasi substrat tinggi

Turnover Number (Kcat)• disebut juga turnover number dari suatu enzim,

menyatakan jumlah molekul substrat yang dikonversi menjadi produk dalam suatu satuan waktu oleh satu molekul enzim saat jenuh dengan substrat.

• kcat = Vmax/[E]o, jika disubstitusikan pada rumus menjadi :

• kcat = Vmax/[E]o, jika disubstitusikan pada rumus menjadi :

Turnover Number (Kcat)

Arti kCatalitik

kcat sering disebut juga turnover number dari suatu enzim, menyatakan jumlah molekul substrat yang dikonversi menjadi produk dalam suatu satuan waktu oleh satu molekul enzim saat jenuh dengan substrat.

kcat = Vmax/[E]o

INHIBITOR

Lineweaver-Burk double reciprocal plot

Y = m x + b

Kerja enzim dapat dihambat secara reversible atau irreversible

Penghambatan Reaksi Enzimatis

Reversible inhibitor ini dapat dibagi :• competitive• non-competitive• un-competitive

penghambatan competitive

• inhibitor bersaing degan substrat untuk terikat pada sisi aktif

• Biasanya inhibitor berupa senyawa yang menyerupai substratnya dan mengikat enzim membentuk komplek EI

• karena terikat secara reversible penghambatan nya bias, yaitu ketika ditambah substrat maka penghambatan berkurang

Inhibitor kompetitif mengikat enzim secara reversibel, menghalangi pengikatan substrat. Di lain pihak, pengikatan substrat juga menghalangi pengikatan inhibitor. Substrat dan inhibitor berkompetisi satu sama lainnya.

Contoh Inhibitor KompetitifAsam suksinat dapat didehidrogenasi menjadi asam fumarat oleh enzim suksinat dehidrogenase:

Beberapa asam dikarboksilat dapat bertindak sebagai inhibitor kompetitif enzim tersebut:

penghambatan non-competitive

• inhibitor terikat pada sisi lain dari enzim (bukan sisi aktif)• jadi tidak memblok pembentukan enzim-substrat komplek• Enzim menjadi tidak aktif ketika inhibitor terikat walau enzim

mengikat substrat• Inhibitor mengurangi konsentrasi enzim yg aktif, sehingga

mempengaruhi Vmax –nya

Penghambatan un-competitive

• Terikat pada sisi selain sisi aktif enzim• Berbeda deagn non-competitive inhibitor ini

hanya terikat pada ES komplek• Sehingga tidak terikat pada enzim bebas• Vmax berubah, dan Km juga berubah

INHIBITOR ALOSTERIK

• Hambatan yang terjadi pada enzim alosterik dinamakan hambatan alosterik, sedangkan inhibitor yang menghambat dinamakan inhibitor alosterik.

• Terjadi pada beberapa enzim yang kinetikanya tidak memenuhi kaidah Michaelis Menten, dinamakan ENZIM ALOSTERIK

• Enzim Alosterik memiliki:– sisi AKTIF yang dapat berikatan dengan SUBSTRAT– sisi ALOSTERIK yang dapat berikatan dengan

INHIBITOR ALOSTERIK• Contoh: Enzim dehidratase treonin

PRODUK

Sisi Aktif

Sisi Alosterik

Active Form

Sisi Alosterik

Inactive Form

Sisi Aktif

Konformasi R dan T

• Dalam kondisi yang aktif, enzim alosterik memiliki konformasi R (rilex)• Sedangkan dalam kondisi inaktif enzim alosterik memiliki konformasi T

(tense)Keduanya bersifat reversibel

Grafik sigmoid yang terbentuk pada enzim alosterik

• Enzim alosterik memperlihatkan hubungan di antara konsentrasi substrat dan kecepatan reaksi yang berbeda dari Michaelis-Menten dalam berbagai hal.

• Terbentuk kurva kejenuhan substrat yang berbentuk sigmoid dan bukan hiperbolik.

• Lambang [S]0,5 atau K0,5 digunakan untuk menunjukkan konsentrasi substrat yang memberikan kecepatan setengah maksimum enzim alosterik.

pH

• Enzim memiliki pH optimum yang khas, yaitu pH yang menyebabkan aktivitas maksimal.

• Profil aktifitas pH enzim menggambarkan pH pada saat gugus pemberi atau penerima proton pada katalitik enzim, berada dalam tingkat ionisasi yang diinginkan.

• Perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks substrat.

• Perubahan yang besar pada pH dari nilai optimumnya akan menjadikan protein enzim terdenaturasi.

Beberapa enzim bekerja berdasarkan pH dilingkungannya, baik asam, basa, ataupun netral

Kofaktor

• Kofaktor adalah komponen enzim yang bersifat non-protein yang berfungsi mengaktifkan enzim.

• Sifatnya stabil terhadap perubahan suhu atau suaru reaksi.

• Kofaktor dibedakan menjadi 3 tipe yaitu, aktivator, gugusprostetik, dan koenzim.

Aktivator

• Aktivator adalah ion-ion anorganik yang biasanya berikatan lemah dengan suatu enzim sehingga dapat terikat atau mudah terlepas dari enzim.

• Contoh beberapa logam sebagai aktivator dalam sistem enzim adalah Cu, Fe, Mn, Zn, Ca, K, dan Co.

Gugus prostetik

• Gugus prostetik adalah gugus yang berikatan erat dengan enzim (protein) oleh ikatan kovalen.

• Gugus prostetik dapat berupa senyawa organik tertentu, vitamin, atau ion logam.

• Misalnya, gugus flavin adenin dinukleotida (FAD) pada suksinat dehidrogenase.

Koenzim

• Adalah enzim yang tidak mempunyai gugus prostetik, memerlukan senyawa organik lain untuk aktivitasnya.

• Koenzim tidak melekat erat pada bagian protein enzim.

• Merupakan senyawa organik dengan berat molekul kecil yang stabil terhadap panas.

• Banyak diperlukan untuk aktivitas.• Contoh : NAD, NADP, Koenzim-A, ATP.

Klasifikasi koenzim

• Pemindah gugus HNAD+ , NADP+, FMN, FAD As. Lipoat, co-Enzim QKebanyakan derivat vit. B dan adenosin monopospat.

• Pemindah gugus selain H- Gula phosphat- CoA.SH- KoEnzim folat- KoEnzim kobomida (vit. B12)- As. Lipoat- Thiamin piropospat- Piridoksal pospat- Biotin