KINETIKA ENZIM

Disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Biokimia

Dosen Pengampu: Bapak Muntholib, S.Si., M.Si.,

Oleh:

Kelompok 7

Dita Wisandra 120351410892

Eni Setyowati 120351410900

M. Miftakhul Huda 120351402780

Yunia Kartikawati S. 120351410914

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

AGUSTUS 2014

KAJIAN TEORI

A. ENZIM SEBAGAI KATALISATOR

Enzim merupakan katalis yang dapat mengubah laju reaksi tanpa ikut

bereaksi. Enzim bersifat khas (spesifik kerjanya) dan aktivitasnya dapat diatur.

Umumnya suatu enzim itu adalah protein, walaupun ada beberapa senyawa yang

dapat bertindak sebagai katalis, misalnya RNA. Agar suatu reaksi kimia dapat

berlangsung, energy pembatas diperlukan untuk mengubah molekul substrat menuju

pada tahap transisi. Tahap transisi memiliki energi bebas terbesar di dalam tahapan

suatu reaksi kimia. Perbedaan dalam energi bebas diantara substrat dan tahap transisi

ditentukan oleh energi bebas aktivasi Gibbs. Enzim menstabilkan tahapan transisi dan

selanjutnya meningkatkan laju reaksi.

Reaksi tanpa menggunakan katalis memerlukan energi aktivasi yang tinggi,

reaksi dengan katalis memerlukan energy aktivasi yang lebih rendah.

Sisi aktif enzim (active site) adalah bagian dari molekul enzim tempat

berikatannya substrat, untuk membentuk kompleks enzim substrat, dan selanjutnya

membentuk produk akhir. Sisi aktif suatu enzim berbentuk tiga dimensi, sering berupa

lekukan pada permukaan protein enzim, tempat substrat berikatan secara lemah. Dua

model telah diusulkan untuk menjelaskan bagaimana enzim berikatan dengan

substrat.

B. MODEL KATALIS ENZIM

Substrat berikatan dengan sisi aktif suatu enzim melalui beberapa bentuk

ikatan kimia yang lemah (misalnya interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, ikatan van

der Waals, dan interaksi hidrofobik). Setelah berikatan dengan bagian sisi aktif enzim,

substrat bersama-sama enzim kemudian membentuk suatu kompleks enzim-substrat,

selanjutnya terjadi proses katalisis oleh enzim untuk membentuk produk. Ketika

produk sudah terbentuk enzim menjadi bebas kembali untuk selanjutnya bereaksi

kembali dengan substrat.

Dua model telah diusulkan untuk menjelaskan bagaimana enzim berikatan dengan

substrat:

1) Model kunci – dan anak kunci yang diusulkan oleh Emil Fisher pada tahun 1894,

yang menyatakan bahwa bentuk molekul substrat dengan sisi aktif enzim serupa

dengan anak kunci dengan kuncinya.

2) Induced-fit model diusulkan pada tahun 1958 oleh Daniel E. Koshland, Jr. yang

menyatakan bahwa terikatnya substrat menyebabkan perubahan konformasi pada

bagian sisi aktif enzim.

C. KINETIKA ENZIM

Kinetika enzim berkaitan dengan 2 hal, antara lain :

a. Pengukuran laju reaksi enzimatik

b. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi enzimatik

Faktor-faktor penting yang mempengaruhi laju reaksi enzimatik antara lain;

Konsentrasi substrat dan enzim, ph, suhu, adanya faktor kofaktor serta ion logam.

Dalam reaksi enzim dikenal kecepatan reaksi hidrolisis, penguraian, atau reaksi

katalis yang disebut V (Velocity). Harga V dari suatu reaksi enzimatik pada umumnya

sangat tergantung pada konsentrasi substrat. Semakin tinggi konsentrasi substrat

reaksi enzim semakin cepat sampai mencapai kecepatan tetap.

Pengaruh konsentrasi substrat pada laju reaksi enzim dipelajari dengan

mencatat kemajuan reaksi katalis enzim, dengan menggunakan konsentrasi enzim

yang tetap dan serangkaian konsentrasi substrat yang berbeda-beda. Kecepatan awal

(V0) diukur sebagai kemiringan tangen dalam kurva kemajuan pada waktu t=0.

Kecepatan awal ini digunakan karena bisa saja terjadi degresi enzim selama reaksi

atau inhibisi oleh produk reaksi, sehingga menimbulkan hasil yang mungkin sulit

untuk ditafsirkan. Ketika konsentrasi substrat mula-mula lebih besar daripada

konsentrasi enzim, V0 biasanya berbanding lurus dengan konsentrasi enzim dalam

campuran reaksi. Untuk kebanyakan enzim, V0 adalah fungsi hiperbola dari

konsentrasi substrat mula-mula. Jika terdapat substrat-substrat lain, maka konsentrasi

biasanya dijaga tetap konstan selama rangkaian percobaan dengan konsentrasi

substrat mula-mula bervariasi.

Persamaan yang menggambarkan hiperbola yang biasa menunjukan data

reaksi enzim disebut persamaan Michaelis-Menten.

Persamaan ini memiliki sifat yakni ketika konsentrasi substrat mula-mula sangat besar

maka V0 =Vmaks (Kecepatan maksimal). Dan ketika V0 = Vmaks/2 maka nilai konsentrasi

substrat mula-mula adalah Km (tetapan Michaelis). Persamaan Michaelis-Menten bias

disusun ulang ke dalam bentuk-bentuk baru menghasilkan garis lurus ketika satu

variable baru diplotkan terhadap yang lain. Keuntungan dari manipulasi matematik ini

yakni :

Vmaks dan Km bias ditentukan dengan mudah, yaitu dengan cara mencocokan

garis lurus pada data yang telah ditransformasikan.

a. Data pada suatu garis lurus lebih mudah dideteksi

b. Pengaruh inhibitor pada reaksi bias dianalisis dengan lebih mudah.

Transformasi persamaan Michaelis-Menten yang paling banyak digunakan

adalah persamaan “Double Reciprocal” Lineeaver-Bur2, yaitu sebagai berikut :

Plot dari pasangan data (1/konsentrasi substrat mula-mula, 1/kecepatan awal),

untuk i=1, n dengan n adalah jumlah pasangan data, akan memberikan suatu garis

lurus dengan ordinat dan absis sebagai berikut :

D. PERSAMAAN MICHAELIS-MENTEN

Untuk menafsirkan perilaku enzim dengan menerapkan persamaan kinetik

data, salah satu terobosan dalam studi kenetik enzim adalah pengembangan dari

persamaan Michaelis-Menten. Berikut meruapakan skema reaksiyang diususlkan oleh

Michaelis-Menten. Reaksi enzim:

K1 k3

E + S ⇌ ES ⇌ E + P (3.1)K2 k3

E= enzim; S= substrat; ES= keadaan transisi daripada kompleks E dengan S; P= hasil

raksi (produk).bagian pertama reaksi tersebut dilukiskan dengan tetapan

keseimbangan untuk disosiasi kompleks enzim-substrat sehingga:

KM = [ E ] [S][ ES]

(3.2)

[E],[S], dan [ES] adalah konsentrasi dalam keadaan keseimbangan masing-masing

dari E, S dan ES. Jika konsentrasi enzim semula adalah [E0], maka konsentrasi enzim

bebas yaitu:

[E] = [E]0-[ES] = [E]0- [P] (3.3)

[ES] = konsentrasi enzim yang berkaitan dengan substrat, yang juga sama dengan

konsentrasi produk [P]. Maka, bila persamaan (3.3) dimasukkan dalam persamaan

(3.2), didapatkan:

KM = ( [ E ] 0−[ P ] )[S ]

[P]atau KM =

( [ E ] 0−[ ES ] )[S ][ES ]

(3.4)

E. INHIBITOR ENZIM

Inhibitor merupakan zat yang menurunkan aktivitas enzim. Inhibitor terdiri atas

dua macam yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor non-kompetitif. Inhibitor

kompetitif adalah jenis inhibitor yang bersaing dengan substrat, sedangkan inhibitor

non-kompetitif tidak bersaingan dengan substrat. Ada inhibitor yang bereaksi secara

reversible dan irreversible yang mengubah enzim secara permanen. Semua jenis

inhibitor dapat berfungsi untuk mengatur aktivitas enzimatik. Ada banyak peralatan

medis yang memanfaatkan inhibitor. Contoh dari aplikasi inhibitor dalam dunia

medis adalah anti – epilepsi, sebagi kemoterapi, serta untuk menangani keracunan.

a. Inhibitor Kompetitif

Kerja inhibitor jenis ini adalah dengan memasuki sisi aktif enzim,

kemudian mencegah substrat untuk memasuki sisi aktif tersebut. Hal ini

menyebabkan berkurangnya jumlah enzim-substrat yang terbentuk dan akhirnya

mengurangi jumlah produk. Pada beberapa kasus sebagian inhibitor ini meniru

bentuk dari substrat. Peningkatan konsentrasi substrat dapat mengatasi inhibitor

ini, hal ini karena dengan semakin tinggi konsentrasi substrat maka kemungkinan

untuk membentuk enzim – subtrat lebih besar dari pada inhibitor – enzim.

b. Inhibitor Non-Kompetitif

Inhibitor ini tidak memasuki sisi aktif enzim, tetapi memasuki sisi lain

dari enzim sehingga bentuk enzim menjadi berubah. Enzim yang telah berubah

bentuknya tidak akan bisa membentuk enzim – substrat. Inhibitor jenis ini

mengurangi jumlah enzim yang terbentuk sehingga dapat mengurangi produk.

Penambahan konsentrasi substrat tidak dapat mengatasi inhibitor ini.

c. Inhibitor Grafik

Lineweaver-Burk plot berguna dalam studi inhibitor enzim, dengan

menggunakan angka 6-13 dan 6-14 dapat

menggambarkan

perubahan grafik inhibitor kompetitif dan non-kompetitif. Plot inhibitor enzim

memungkinkan kita dengan cepat menentukan jenis inhibitor yang ada. Pada

inhibitor kompetitif nilai KKM tidak berubah. Pada inhibitor kompetitif

kecepatannya selalu tetap yaiti 1/Vmax.

DAFTAR RUJUKAN

Moore, Jhon T and Langley, R. 2008. Biochemistry For Dummies. Wiley Publishing

Page, D. S. 2001. Prinsip-prinsip Biokimia, Edisi Kedua. Surabaya: Univ Airlangga

Ngili, Y. 2008. Biokimia Struktur dan Fungsi Biomolekul. Yogyakarta: Graha Ilmu

Anonim. 2012. http//:id.wikipedia.org/wiki/Enzim. Di akses pada tanggal 28 Agustus

2012 pukul 19.00 WIB