Upload
lelien
View
241
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
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