Katalis Reaksi di Sel

KINETIKA ENZIM

KI3061 K05 SITH

28 Februari 2024

•Diamati keberadaannya sejak 1700-an

•Penemuan diastase (campuran amilase) pada 1833

•Istilah enzim dikemukaan pertama kali pada 1877 Frederick W Kuhnedan diisolasi oleh Eduard Buchner melakukan cell- free fermentation(Nobel Kimia 1907)

•Isolasi dan kristalisasi urease 1926 oleh James Sumner (Nobel Kimia 1946), postulat: semua enzim adalah protein

Enzim

• Enzim: salah satu jenis protein yang berfungsi sebagai katalis reaksi-reaksi sistem di dalam sel.

• Karakteristik enzim adalah catalitic power dan spesifisitas.

• Enzim hanya menentukan laju dan BUKAN merubah

energi reaksi

Holo Enzim Apo Enzim

1. Nama substrat yang akan dikatalisis ditambah akhiran

 ase (umumnya untuk kelompok hidrolase

Contoh: enzim yang mengkatalisis pemutusan ikatan peptida pada protein memiliki nama protease

2. Berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisis oleh enzim

Contoh: metil transferase adalah enzim yang fungsinya mengkatalisis proses transfer metil ke

protein/makromolekul lain

3. Nama dagang (tidak ada aturan baku)

Contoh: lisozim (karbohidratase), pepsin (protease)

Klasifikasi lama

Vandenberghe dkk, 2020

Advances in Enzyme Catalysis & Tech (Book)

Klasifikasi

Terbaru

Klasifikasi hidrolase (EC 3)

H

Reaktan

Produk Lintasan tanpa

katalis

Koordinat reaksi

Energi potensial

E_a

Lintasan dengan tambahan katalis

Peran Enzim

E + S ⇄ ES ⇄ EP ⇄ E + P

E = Enzim S = Substrat

ES = kompleks enzim-substra EP = kompleks enzim-produk P = produk

E + S ⇄

^k1

ES

k-1

ES ⇄

^k2

E + P

k-2

substrat Substrat

“mendatangi”

Enzim Kompleks

Enzim-substrat

Konversi substrat menjadi produk

16

Menentukan nilai V

_max

dan K

_M

Nilai K

_M

dapat diperoleh dari grafik dengan

ekstrapolasi ke sumbu [S] saat V = ½ Vmax.

V_max

½ V_max

K_{M [S]}

V

max max

max max

[ ] 2 [ ]

( )([ ] ) 2

[ ]

M M M

V V S

S K

V S K V

K S

 

 

 

Plot Lineweaver-Burk

• Penentuan nilai K_M dan V_max langsung dari grafik persamaan Michaelis-Menten tidaklah selalu memuaskan karena grafiknya membentuk kurva sehingga menyulitkan untuk melakukan ekstrapolasi dengan akurat.

• Lineweaver dan Burk (1934) menyelesaikan masalah di atas dengan cara mereformulasi

persamaan Michaelis-Menten ke dalam bentuk persamaan linier.

max

max

max max

[ ] [ ]

Bila persamaan ini dibalik, maka 1 [ ]

[ ]

1 1 1

[ ]

M

M

M

V S V S K

S K V V S

K

V V V S

 

 

 

Slope = K_M /V_max

Titik potong = 1/V_max Titik potong

= - 1/K_M 1/V

1/[S]

• K_M adalah konsentrasi substrat dimana setengah dari populasi pusat aktif enzim terisi penuh.

• Bilai nilai K_M diketahui, maka fraksi pusat aktif yang mengikat substrat (f_ES) pada berbagai

konsentrasi substrat dapat dihitung dengan persamaan:

 

ES 

max M

[ ] [ ]

V S

f V S K

• K_M menyatakan tetapan disosiasi kompleks ES

Nilai K_M yang kecil menunjukan kuatnya pengikatan S oleh E.

Nilai K_M yang besar menunjukan lemahnya pengikatan S oleh E.

 

ES 1 M cat 1

1

[ ][ ] [ ] E S k

K K k k

ES k

^{ }

  

k2 <<< k1

• k_cat sering disebut juga

turnover number dari suatu enzim, menyatakan jumlah molekul substrat yang

dikonversi menjadi produk dalam suatu satuan waktu oleh satu molekul enzim saat jenuh dengan substrat.

k_cat = V_max/[E]_total

• Pada kondisi [S] << K_M, dan sebagian besar enzim dalam keadaan bebas, sehingga [E]  [E]_0, maka

Pada kondisi di atas rasio k_cat /K_M seperti tetapan laju orde pertama untuk interaksi antara E dan S.

• Rasio k_cat /K_M juga menyatakan efisiensi katalitik. Nilai yang besar dari k_cat (rapid turnover) atau nilai kecil dari K_M (high affinity for substrate) akan membuat nilai k_cat/K_M menjadi besar.

• Rasio k_cat /K_M untuk substrat yang berbeda digunakan sebagai ukuran spesifisitas enzim.

0

0

[ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

cat cat

M M

k E S k

V E S

S K K

 



Rasio k

_cat

/ K

_M

untuk aktivitas

kimotripsin terhadap berbagai substrat

Reaksi yang dikatalisis oleh heksokinase pada tahap-1 glikolisis

Glukosa dan ATP adalah

dua substrat heksokinase

MM Enzim

ALO Enzim