KINETIKA ENZIM

Oleh :Fita Kurnia Firdausa(101810301031)Siti Nur Avida (101810301010)

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS JEMBER2015

KINETIKA ENZIM

Reaksi kimia yang terjadi dalam sistem biologis selalu melibatkan katalis. Katalis ini dikenal sebagai katalis biologis (biokatalisator) berupa protein yang sangat spesifik yang disebut enzim. Enzim merupakan biokatalisator yang sangat efektif yang akan meningkatkan kecepatan reaksi kimia spesifik secara nyata, dimana reaksi ini tanpa enzim akan berlangsung lambat.Suatu enzim, baik yang masih aktif maupun tidak aktif memiliki komposisi yang sama. Dengan demikian, aktivitas enzim tidak hanya ditentukan berdasarkan komposisi kimianya saja. Aktivitas enzim dapat ditentukan secara kualitatif dengan reaksi kimia yaitu dengan substrat yang dapat dikatalisis oleh enzim tersebut, dan secara kuantitatif ditentukan dengan mengukur laju reaksinya.Kinetika enzim dipengaruhi oleh laju reaksi enzimatik. Konsentrasi substrat mempengaruhi laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Pengaruh berbagai konsentrasi substrat terhadap laju reaksi awal jika konsentrasi enzim dijaga konstan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan awal reaksi enzimatikSumber: Lehninger, 1990, 241

Peningkatan konsentrasi substrat [S] akan meningkatkan laju reaksi awal (V0) hingga tercapai nilai maksimal Vmax. Jika terjadi peningkatan lebih lanjut konsentrasi substrat [S] maka hanya meningkatkan v0 dengan nilai yang sangat kecil sehingga pada akhirnya akan tercapai titik batas, pada batas ini disebut kecepatan maksimum (Vmax) dengan kata lain enzim dikatakan jenuh oleh substrat. Pada kecepatan reaksi yang maksimum (Vmax), besarnya sebanding dengan konsentrasi enzim. Hubungan ini dinyatakan dalam persamaan Michaelis-Menten sebagai berikut: V0Km: tetapan Michaelis-Menten, yaitu konsentrasi substrat pada saat V0=

Reaksi katalisis enzim terhadap substrat dapat dijelaskan berdasarkan persamaan reaksi Leoner Michaelis dan Maud Menten, yaitu:

Pembentukan senyawa kompleks ES dari E dan S berlangsung dengan konstanta kecepatan k1. Kompleks ES kemudian mengalami 2 kemungkinan penguraian yaitu, pertama kembali terurai menjadi E dan S dengan konstanta kecepatan k2, atau melanjutkan reaksi dengan menghasilkan produk (P) dan E dengan konstanta k3, dengan asumsi tidak ada P yang dapat diubah lagi menjadi S.Enzim (E) pertama-tama bergabung dengan substratnya S dalam reaksi kesetimbangan, membentuk kompleks enzim-substrat ES. Reaksi ini berlangsung relatif cepat E + S ESKompleks ES lalu terurai dalam reaksi kesetimbangan kedua, yang lebih lambat, menghasilkan produk reaksi P dan enzim bebas EES P+EKarena reaksi kedua merupakan tahap yang membatasi kecepatan, kecepatan keseluruhan reaksi enzimatik harus seimbang dengan konsentrasi komplek enzim-substrat ES. Pada setiap saat di dalam reaksi enzimatik, enzim terdapat dalam dua bentuk, bentuk bebas atau tak-terikat dan bentuk yang sudah terikat ES. Kecepatan reaksi katalitik ini menjadi maksimum jika semua enzim terdapat sebagai kompleks ES dan konsentrasi enzim bebas E menjadi sangat kecil. Keadaan ini akan tercapai pada konsentrasi substrat tinggi, karena menurut hukum aksi massa, kesetimbangan reaksi pertama akan digeser ke kanan jika konsentrasi S meningkat.Jika S ditingkatkan sampai ke batas yang cukup tinggi, semua enzim bebas E akan terubah menjadi bentuk ES. Pada reaksi yang kedua dalam siklus katalitik ini, kompleks ES terus-menerus, dan dengan cepat terurai, menghasilkan produk P dan enzim bebas E. Tetapi, jika konsentrasi S cukup tinggi, enzim bebas E segera akan berikatan dengan molekul S yang lain. Pada keadaan ini, tercapai suatu keadaan imbang, dengan enzim yang senantiasa jenuh oleh substratnya dan tercapai kecepatan maksimum.Kecepatan reaksi sangat tergantung pada konsentrasi ES dan konstanta laju reaksi k3 yang dapat dituliskan dalam rumus: V= k3 [S] .............................................................(a)Laju penguraian ES = k2 [ES]Laju penguraian ES = k3 [ES]Laju penguraian ES = (k2 + k3) [ES]Sedangkan laju pembentukan ES = k1 [E] [S]Dalam keadaan kesetimbangan jumlah ES tetap, yang artinya baik ES yang terbentuk maupun yang terurai sama banyaknya, meskipun bahn awal dan produk jumlahnya dapat saja berubah-ubah. Hal ini hanya mungkin terjadi bila laju pembentukan = laju penguraian.laju pembentukan = laju penguraiank1 [E] [S] = (k2 + k3) [ES]

Jika, Km = ; Km = konstanta MichaelisMaka, .........................................................................(b)Bila konsentrasi substrat awal sangat tinggi atau berlebih, konsentrasi substrat yang belum terikat dapat dianggap sama dengan konsentrasi substrat semula.[E] = konsentrasi enzim yang tidak terikat. Jadi berarti sama dengan konsentrasi E mula-mula atau total [ET] dikurangi konsentrasi e dari ES. k1 [ET ES] [S] dan k2 + k3 [ES], sehinggak1 [ET ES] [S] = k2 + k3 [ES][ES] () = k1 {([ET ES]) [S]}[ES] = [ET] [S] [ES] [S][ES] + [ES] [S] = [ET] [S][ES]( + [S]) = [ET] [S]Diperoleh: [ES] = Padahal: V = k3 [ES] ........................................................................................(a)Sehingga: V = ........... ..........................................................(c)Bila [S] sangat besar, maka Km dapat dianggap terlalu kecil dibanding substrat dan jumlahnya menjadi tak berarti dan dapat diabaikan atau dianggap nol (0) dan hasilnya kecepatan V menjadi maksimum atau disebut Vmax.V = V = V = k3 [ET] Vmax = k3 [ET] .........................................................................(d)V = = = Pada V = Vmax : Vmax = (Km + [S]) = [S] Km + [S]) = [S] Km = [S]Km = [S]

Persamaan ini dapat ditransformasikan menjadi bentuk lain. Persamaan ini dikenal dengan persamaan Lineweaver-Burk. Hal ini dilakukan karena dalam grafik persamaan Michaelis Menten, v terhadap S tidak dapat digunakan secara tepat untuk menentukan vmaks dan km karena berupa kurva asimtot. Kurva asimtot merupakan suatau garis lurus yang didekati oleh kurva lengkung dengan jarak semakin lama, semakin kecil mendekati nol (jauh tak terhingga) dan tidak memiliki titik potong. Sehingga tujuan dari transformasi persamaan tersebut adalah untuk memperoleh hubungan kinetika tersebut dalam bentuk garis lurus. Transformasi tersebut didasarkan pada hubungan y = mx + c.

=

+

= = = = = = = =

Plot Lineweaver Burk mempunyai sedikit kelemahan, yaitu Sering kali pada saat mengekstrapolasi grafik untuk menentukan harga -1/Km ternyata akan memotong sumbu 1/[S] di luar grafik yang dibuat Pada konsentrasi substrat yang terlalu rendah, maka akan diperoleh hasil yang kurang akurat Awal dari kelinearannya sering kurang jelas dibanding dengan plot lain, terutama plot Eadie Hofstee, padahal hal ini sangat penting pada penentuan mekanisme reaksi

Plot Eadie-Hofstee dan Hanes diturunkan dari persamaan Lineweaver-Burk dengan mengalikan kedua sisi persamaan dengan faktor vo Vmax sehingga akan diperoleh persamaan garis lurus selanjutnya dipergunakan untuk menghitung Vmax dan KmDengan cara penurunan yang mirip, Hanes-Woolf mengalikan perasamaan Lineweaver-Burk dengan [So] maka diperoleh:Plot Eadie Hofstee dan Hanes banyak digunakan pada studi kinetik enzim, namun demikian studi enzim secara umum masih menggunakan plot Lineweaver Burk.