Kinetika reaksi enzimatis Shinta Rosalia Dewi, M.Sc
• Enzim : protein yg mengkatalisis proses biokimia dalam sel hayati yang spesifik produksi biomassa atau metabolit, produk pangan, pakan, dll • Reaksi enzimatis : Sistem homogen atau heterogen Satu substrat atau lebih
Dasar kinetika reaksi enzimatis • Michaelis –Menten laju awal reaksi enzimatis dapat ditentukan berdasarkan fungsi terhadap konsentrasi substrat dan parameter yg berpengaruh dalam enzim • Henri pembentukan kompleks enzim substrat reversibel selama reaksi pembentukan produk dari substrat laju reaksi berbanding lurus dengan konsentrasi kompleks
Reaksi reversibel k1 k2 ES E S EP k 1
d[S] v k 1 [E][S] k 1 [ES] dt d[ES] v k 1 [E][S] [k 1 k 2 ][ES] dt laju pembentukan (kekanan) = laju penguraian (kekiri) k 1 [E][S] [k 1 k 2 ][ES] 0 k 1 [E][S] [k 1 k 2 ][ES] k 1 k 2 [E][S] [ES] k1 k 1 k 2 Km k1
[E][S] [ES]Km [ET ] [E] [ES]
[ET ] [ES] [S] [ES]Km [ET ][S] [ES][S] [ES]Km [ET ][S] [ES] Km [S] [ET ][S] [ES] Km [S] [ET ][S] v k 2 [ES] k 2 Km [S] v max k 2 [ET ] v max [S] v Km [S]
• Kinetika reaksi Michaelis-Menten : v max [S] v Km [S]
Kinetika reaksi homogen : penentuan Km • Persamaan Lineweaver dan Burk v max [S] v Km [S] 1 Km [S] Km [S] v v max [S] v max [S] v max [S] 1 Km 1 1 v v max [S] Vmax
• Persamaan Eadie Hofstee v max [S] v Km [S] v max Km v sehingga v max =v 1 Km [S] 1 [S] v v max = Km v [S] v v Km v max [S]
• Persamaan Hanes v max [S] v Km [S] 1 Km 1 1 (Lineweaver Burk) v v max [S] v max 1 Km 1 1 [S] [S] [S] v v max [S] v max [S] Km 1 [S] v v max v max
Inhibisi • Kompetitif : inhibitor berkompetisi dengan substrat untuk berinteraksi dengan sisi aktif enzim • uncompetitive: inhibitor menghambat kerja enzim di sisi yg berbeda dari interaksi substrat-enzim terikat pada ES • Non- kompetitif : inhibitor menghambat di sisi berbeda, tidak menghasilkan produk terikat pada E atau ES
Inhibisi • Oleh produk produk yang dihasilkan dapat menghambat kerja enzim kompetitif atau tidak kompetitif • Oleh substrat substrat menghambat kerja enzim (konsentrasi substrat terlalu tinggi) membentuk kompleks tidak kompetitif
Inhibisi kompetitif
Inhibisi kompetitif k1 k2 E S ES EP k 1 ki EI E I
[ET] [ES] [E] [EI] v max [S] v [I] Km 1 [S] Ki 1 1 Km v v max v max
[I] 1 1 [S] Ki
[I] K 'm Km 1 Ki
Inhibisi uncompetitive
Inhibisi uncompetitive k1 k 1i E S I ES I ESI k 1
ES E P [ET] [ES] [E] [ESI] v max [S] [I] 1 Ki v Km [S] [I] 1 Ki
1 Km 1 1 v v max [S] v max Km K 'm [I] 1 Ki
[I] 1 Ki
Inhibisi non-kompetitif
Inhibisi non-kompetitif k1 k2 E S ES EP k 1 ki EI E I ki ESI ES I
[ET] [ES] [E] [ESI] v max [S] v Km [S]
1 1
[I] Ki
1 Km 1 1 v v max [S] v max
[I] 1 Ki
Faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatis • pH perubahan struktur, ionisasi, pengikatan enzim pH mempengaruhi muatan Muatan mempengaruhi struktur enzim Selanjutnya akan mempengaruhi reaksi ES
• Suhu k=Ae-E/RT
• Pereaksi kimia
Penentuan aktivitas enzim • pH Stat pengukuran jumlah asam (H+) yang ditambahkan ke cairan pereaksi volume asam/basa terhadap waktu • Spektrofotometri pengukuran enzim dengan spektrofotometer pada panjang gelombang tertentu
Contoh soal • Kinetika enzim glukoamilase ditentukan pada suatu reaktor tertutup pada suhu 40oC berdasarkan glukosa yang terbentuk (µmol/L). Bila volume cairan dalam reaktor 500 ml dan larutan enzim yang digunakan 500 µL mengandung 4g/L.
Waktu (menit) 2 5 10
15 30
Konsentrasi awal maltosa (mM) 50 100 150 95 110 130 230 290 320 440 570 640 700 860 960 1.400 1.700 1.900
200 140 340 670
1.000 2.000
• Bagaimana bentuk kinetika hidrolisis maltosa oleh enzim glukoamilase? • Glukosa sebagai produk juga berfungsi sebagai inhibitor. Kinetika penghambatannya ditunjukkan pd tabel di bawah. Tentukan model kinetika penghambatan
Glukosa (mM) 0 2,5 5 10
Konsentrasi substrat maltosa (mM) 50 100 150 5,8 7,2 8 5,2 6,9 7.6 4,8 6,4 7,3 4,1 5,8 6,7
• TRK meeting 5.xlsx
200
8,4 8,1 7,9 7,4