KINETIKA REAKSI ENZIMATIS

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  EP  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  EP  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  EP  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