file model lain kinetika enzim

7/23/2019 File Model Lain Kinetika Enzim

1/11

BAB VII

MODEL LAIN KINETIKA REAKSI ENZIMATIS

Enzim adalah katalisator berbentuk protein. Sepertu semua

katalisator laiinya, dengan enzim proses kimia akan dipercepat,

namun enzim itu tidak digunakan/berkurang dalam proses itu.

Dalam mempengaruhi kecepatan reaksi itu, secara temporer enzimakan mengikat substrat sehingga tenaga pengaktif yang dibutuhkan

untuk mengubah menjadi produk lebih rendah.

Kecepatan reaksi dengan katalisator enzim dipengaruhi olehbeberapa faktor antara lain sebagai berikut.

1. Konsentrasi molekul substrat. Makin tinggi konsentrasi

substrat, makin tinggi pula kesempatan enzim menumbuk

substrat dan mengikatnya. Konsentrasi subsrat ditulisdengan [S] dan dinyatakan dengan molaritas.

2. Suhu. Makin tinggi suhu, gerakan molekular juga akan

semakin cepat sehingga tumbukan antara enzim dengan

substrat semakin sering terjadi. Tetapi perlu diingat bahwaenzim adalah protein yang memilki sifat denaturasi pada

suhu yang tinggi sehingga tidak efektif. Oleh karena itu

perlu diperhatikan batas atas suhu yang diperbolehkan.

3. Inhibitor.

a. Inhibitor kompetitif. Inhibitor kompetitif adalah

molekul yang menempel pada sisi substrat yang

sama, sehingga menjaga substrat dari penempelan

sehingga tidak diubah oleh enzim.

b. Non-kompetitif . Inhibitor non-kompetitif adalahmelekul yang melekat pada sisi lain enzim sehingga

menurunkan kekuatan enzim.

Noor Anis Kundari, STTN-BATAN 153


2/11

154 Kinetika Kimia

4. pH. Penyesuaian diri suatu protein dipengaruhi oleh pH.

Karena enzim adalah protein, maka aktivitasnya tergantung

pada pH.

Penelitian kecepatan reaksi dengan enzim disebut juga kecepatanraksi/kinetika enzimatis. Sebagai contoh mari kita lihat hubungan

kecepatan reaksi enzimatis dengan konsentrasi substrat. Untuk

keperluan ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut.

1. Kita siapkan beberapa wadah dengan konsentrasi substrat

yang bervariasi, [S].

2. Pada aat awal, waktu=t=0, ditambah senzim yang sudahdisiapkan dengan jumlah yang sama.

3. Setelah beberapa menit kita analisi konsentrasi produk yang

terbentuk. Jika produk itu menyerap cahaya, hal ini dapat

dilakukan dengan spektrofotometer.

4. Pada saat awal proses, yaitu ketika substratnya jauh

berlebihan dibandingkan dengan jumlah enzim, kecepatanyang teramati disebut sebagai kecepatan awal/inisial, Vi.

5. Dibuat grafik hubungan Vi dengan [S], maka akan diperolehsebagai berikut.

a. Pada nilai [S] yang rendah kecepatan awal, Vi,

meningkat hampir secara linier dengan kenaikan [S].

b. Pada nilai [S] yang lebih tinggi, Vi membentuk

hiperbola, selanjutnya nilai asimtot menunjukkan

kecepatan reaksi maksimum, ditulis dengan Vmax.

c. Konsentrasi Substrat yang menghasilkan Visetengah dari Vmax disebut sebagai konstante

Mechaelis Menten, Km, atau M.

Noor Anis Kundari, 2007


3/11

Kinetika Kimia

Gambar 1.Hubungan Vi dengan [S]

Nilai Km dapat dikatakan merupakan kebalikan dari afinitas

kekuatan ikatan antara enzim dengan substrat. Makin rendah

Km, makin besar afinitas. Oleh karena itu, jika Km rendah untuk

mencapai kecepatan tertentu diperlukan konsentrasi substratyang lebih tinggi.

Jika dibuat grafik hubungan 1/Vi dengan 1/[S] akan diperoleh

garis lurus (lihat Gambar 2). Dengan cara linierisasi ini nilaiVmax dan Km yang diperoleh dapat lebih baik.

Teknokimia Nuklir STTN-BATAN

155


4/11

156 Kinetika Kimia

.Gambar 2. Linierisasi untuk memperoleh Vmax dan Km

Catatan:

1. Vmax ditentukan dari titik perpotonga garis dengan sumbu X,atau pada 1/Vi = 0 (sehingga nilai [S] tak terhingga).

2. Km = Vmax dikalikan slope garis itu. Ini dapat ditentukan

dengan mudah dari grafik linier yang sudah dibuat.

Pengaruh Inhibitor

Enzim dapt diinhibitasi secara Kompetitif dan Non Kompetitif.

Secara kompetitif berarti substrat dan inhibitor berkompetisiuntuk menempel enzim pada sisi aktif yang sama. Non

kompetitif berarti inhibitor menempel di sisi yang lain dari

molekul enzim yang mengakibatkan penurunan efisiensi.

Untuk menentukan yang terjadi secara kompetitif atau non-

kompetitif dibuat dua grafik aktivitas enzim dngan inhibitor dantanpa inhibitor dari suatu proses.

Pengaruh inhibitor secara grafik dapat dilihat pada Gambar 3.



5/11

Kinetika Kimia

Gambar 3. Pengaruh

Inhibitor Kompetitif

Dengan inhibitor kompetitif, untuk mencapai kecepatan reaksi yangsama diperlukan konsentrasi substrat yang lebih tinggi jika

dibandingkan dengan proses tanpa inhibitor. Dengandemikian Vmax, masih dapat dicapai jika substrat yang

tersedia cukup, Vmax membutuhkan [S] yang lebih besar

dari pada tanpa inhibitor, dan Km-nya lebih besar.

Inhibitor Non-Kompetitif

Dengan inhibitor non-kompetitif, berarti molekul enzim yang telah

berikatan dengan inihibitor ini tidak ikut terlibat dalam reaksisehingga:

1. Kecepatan reaksi akan turun untuk sebarang nilai [S],

termasuk Vmax dan setengah Vmax , tetapi

2. Nilai Km tetap, tidak berubah karena sisi aktif molekulenzim itu tidak mengalami inhibitasi dan tidak berubah.

3. Linierisasi hubungan-bubungan ini dapat dilihat pada

Gambar 4.


157


6/11

158 Kinetika Kimia

Gambar 4. Linierisasi Perbandingan Proses dengan InhibitorKompetitif dan Non-kompetitif

Contoh

Jika sepotong buah apel diletakkan di udara luar, makadengan cepat warnanya akan berubah menjadi coklat. Hal ini

disebabkan oleh enzim o-diphenol oxidase mengkatalis oksidasi

fenol menjadi hasil yang berwarna gelap.

Mari kita tentukan:1. banyaknya enzim yang dapat menghasilkan kecepatan

maksimum (Vmax);

2. konstanta Michaelis-Menten constant (Km) enzim ini padasaat:

a. Jika enzim ini bekerja sendirian. Dalam hal ini dapat

digunakan katekol sebagai substrat. Enzim

mengubahnya menjadi o-quinone (A), yang

selanjutnya teroksidasi menjadi produk yangberwarna gelap.



7/11

Kinetika Kimia

b. Jika enzim bekerja bersama-sama dengan inhibitor

kompetitif. Kita dapat menggunakan para-hydroxybenzoic acid (PHBA) (B),yang menempel

pada sisi yang sama seperti pada katekol.

c. Jika enzim bekerja bersama inhibitor non-kompetitif. Kita dapat menggunakan phenylthiourea

yang akan berikatan dengan atom tembaga dalam

enzim yang sangat menentukan aktivitas enzim.

Persiapan percobaan1. Buah apel dipotong-potong. Diblender dan sentrufuge

sehingga berbentuk juice;

2. Supernatan disiapkan sebagai enzim;

3. Karena perubahan warna yang terjadi cukup cepat, kitadapat menggunakan spektrofotometer, alat yang dapat

mengukur absorbansi cahaya monokromatis yang melaluicuplikan. Karena warna produk kuning kecoklatan, maka

akan serapan terbaik pada cahaya hijau (540 nm).

Percobaan 1. Tanpa Inhibitor

a. Siapkan 4 tabung dengan konsentrasi katekol yang

berbeda (sebagai substrat) (. Hati-hati karena bahan

ini beracun. A = 4.8 mM; B = 1.2 mM; C = 0.6 mM;D = 0.3 mM;


159


8/11

160 Kinetika Kimia

b. Tambahkan enzim dengan jumlah tertentu, dan

ukurlah absorbansi (Optocal Density (OD) pada 540

nm setiap 1 menit selama beberapa menit;

c. Catatlah perubahan OD setiap menit (OD)d. Karena OD berbanding langsung dengan konsentrasi

produk, maka kita dapat menggunakannya sebagai

kecepatan reaksi (Vi).e. Ulangi pekerjaan (b-d) untuk 3 tabung lainnya.

f. Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Percobaan tanpa inhibitor

parameterTabung

A B C D

[S] 4.8 mM 1.2 mM 0.6 mM 0.3 mM

1/[S] 0.21 0.83 1.67 3.33

OD540

(Vi)

0.081 0.048 0.035 0.020

1/Vi 12.3 20.8 31.7 50.0

Percobaan 2. Pengaruh para-hydroxybenzoic acid (PHBA)

Percobaan dilakukan seperti percobaan 1, tetapi masing-masing

dari 4 tabung ditambah larutan PHBA dengan jumlah tertentu.

Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Pengaruh para-hydroxybenzoic acid (PHBA)

parameterTabung

A B C D

[S]4.8

mM

1.2

mM

0.6

mM

0.3

mM



9/11

Kinetika Kimia

1/[S] 0.21 0.83 1.67 3.33

OD540(Vi)

0.060 0.032 0.019 0.011

1/Vi 16.7 31.3 52.6 90.9

Percobaan 3: Pengaruh phenylthiourea

Percobaan dilakukan seperti percobaan 1, tetapi masing-masingdari 4 tabung ditambah larutan phenylthiourea dengan jumlah

tertentu. Hasil percobaan dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3: Pengaruh phenylthiourea

ParameterTabung

A B C D

[S] 4.8 mM 1.2 mM 0.6 mM 0.3 mM

1/[S] 0.21 0.83 1.67 3.33

OD540(Vi)

0.040 0.024 0.016 0.010

1/Vi 25 41 62 102

Agar dapat diketahui pengaruhnya, Dari hasil percobaan 1, 2, dan 3

dapat dibuat hubungan 1/Vi dengan 1/[S] seperti ditunjukkan oleh

Gambar 5.


161


10/11

162 Kinetika Kimia

Gambar 5. Hubungan 1/Vi dengan [S] dengan inhibitor dan

tanpa inhibitor

Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa

1. untuk proses tanpa inhibitor diperoleh:

a. 1/Vmax = 10, so Vmax = 0.10

b. 1/Km = 0.8, so Km = 1.25 mMc. (dengan kata lain, Ketika [S] 1.25 mM, 1/Vi = 20,

dan Vi = 0.05 atau setengaj Vmax.)

2. Dengan inhibitor PHBA

a. 1/Vmax = 10, maka Vmax tetap 0.10.

b. Namun, 1/Km = 0.4, maka Km = 2.50 mMc. (dengan kata lain, diperlukan substray dengan

konsentrasi [S] = 2.50 mM, untuk mencapai

setengah Vmax.)

3. Dengan inhibitor phenylthiourea



11/11

Kinetika Kimia

a. 1/Vmax = 20, maka Vmax = 0.05.

b. Tetapi 1/Km = 0.8, maka Km = 1.25 mM seperti

pada Percobaan 1.

c. (dengan kata lain, diperlukan substray dengankonsentrasi [S] = 2.50 mM, untuk mencapai

setengah Vmax.).

Latihan

Suatu Katalisator enzim digunakan untuk mempercepatdekomposisi hidrogen peroksida menghasilkan air dan oksigen.

Konsentrasi hidrogen peroksid sebagai fungsi waktu dari percobaanyang dilakukan pada pH 6,76 dan suhu dijaga konstan 30 oC adalah

sebagai berikut.

t (menit) 0 10 20 50 100

C (H2O2),

mol/L

0,02 0,01775 0,0158 0,0106 0,005

a. Tentukan parameter Michaelis Menten (M dan kE0 atau

(Vmax).

b. Hitunglah konversi pada saat waktu reaksi 25 menit.


163

file model lain kinetika enzim

Documents