BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Dalam sistem biologi reaksi kimia selalu memerlukan katalis .
Enzim adalah salah satu yang berfungsi sebagai biokatalisator. Enzim
merupakan senyawa protein yang dapat mengatalisi reaksi-reaksi kimia
dalam sel dan jaringan makhluk hidup. Enzim bersifat sangan spesifik baik jenis
maupun reaksi substratnya.
Dalam tubuh manusia sendiri terdapat berjuta-juta enzim yang
mana peran masing-masing enzim tersebut sangat spesifik. Untuk itulah kemudian
ada suatu system penamaan enzim. Dalam tata cara penamaan enzim, biasanya
diawali dengan nama substrat dan di akhiri dengan akhiran –ase. Sebagai contoh
enzim sucrose, enzim ini berperan secara spesifik dalam menghidrolisis sukrosa.
Lalu ada lagi enzim lipase, yang berperan dalam hidrolisis lemak (lipid).
Ada begitu banyak jenis enzim, masing-masing
memiliki kecepatan bekerja yang berbeda-beda. Hal yang berkaitan
dengan sebebrapa cepat enzim bekerja inilah yang disebut dengan Kinetika
Enzim. Dalam makalah ini , kami berharap semoga pembaca dapat
lebih memahami apa yang dimaksud dengan kinetika enzim dan
hubungannya dengan persamaan Michaelis-Menten.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari
makalah ini yaitu:
1. Apa yang dimaksud
dengan Kinetika Enzim ?
2. Factor-fartor apa saja
yang mempengaruhi kerja kinetika enzim?
3.
Apa hubungan kinetika enzim dengan persamaan
Michaelis-Menten ?
C. Tujuan
Tujuan dari makalah
ini yaitu:
1. Untuk mengetahui apa
yang dimaksud dengan kinetika enzim.
2. Untuk mengetahui
factor-faktor yang mempengaruhi kerja kinetika enzim
3. Untuk mengetahui apa
hubungan kinetika enzim dengan persamaan Michaelis-Menten.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Kinetika Enzim
Enzim adalah molekul protein yang biasanya
memanipulasi molekul lain - substrat enzim. Ini target molekul mengikat ke situs aktif enzim dan
diubah menjadi produk melalui serangkaian langkah yang dikenal sebagai
mekanisme enzimatik.Mekanisme ini dapat dibagi ke dalam mekanisme
tunggal-substrat dan multiple-substrat. Studi kinetik pada enzim yang hanya mengikat satu substrat, seperti
isomerase triosephosphate, bertujuan untuk mengukur afinitas dengan enzim yang
mengikat ini substrat dan tingkat turnover.
Kinetika enzim adalah studi reaksi kimia yang dikatalisis oleh
enzim. Pada kinetika enzim, laju
reaksi diukur dan dampak dari berbagai kondisi reaksi. Mempelajari kinetika
enzim dalam hal ini dapat mengungkapkan mekanisme katalitik enzim, perannya
dalam metabolisme, bagaimana aktivitasnya dikendalikan, dan bagaimana suatu
obat atau agonis dapat menghambat sebuah enzim.
Kinetika enzim merupakan bidang biokimia yang terkait
dengan pengukuran kuantitatif dari kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim dan
pemeriksaan sistematik faktor-faktor yangg mempengaruhi kecepatan tersebut.
Analisis kinetik memungkinkan para ahli merekonstruksi jumlah dan urutan
tahap-tahap individual yang merupakan perubahan substrat oleh enzim menjadi
produk.
Mempelajari kinetik enzim juga merupakan dasar untuk
mengidentifikasi kekuatan pengobatan dari obat tertentu yang secara selektif
menghambat kecepatan proses yang dikatalisis oleh enzim. Bersama dengan
mutagenesis yang disengaja dan teknik lain yang mengganggu struktur protein,
analisis kinetik juga mengungkapkan secara mendalam mekanisme katalitik.
Aktivitas seperangkat enzim yg seimbang dan lengkap
merupakan dasar penting untuk mempertahankan homeostasis. Pemahaman tentang
kinetik enzim penting untuk memahami bagaimana stress fisiologis seperti
anoksia, asidosis atau alkalosis metabolik, toksin dan senyawa farmakologik
mempengaruhi keseimbangan tersebut.
Persamaan kesetimbangan di bawah menjelaskan reaksi satu
molekul dari masing-masing substrat A dan B untuk membentuk satu molekul dari
masing-masing produk P dan Q.
A
+ B « P + Q (i)
Tanda panah ganda menunjukkan reversible (terbalikan). Jika A dan B dapat membentuk P dan, maka P
dan Q juga dapat membentuk A dan B. Dengan demikian penentuan suatu reaktan
sebagai “substrat” atau “produk” sedikit banyak bersifat arbitrer karena produk suatu reaksi yang dituliskan dalam satu arah
adalah substrat bagi reaksi yang berlawanan. Namun, istilah “produk” sering
digunakan untuk menandai reaktan yang pembentukannya menguntungkan secara
termodinamis.
A + B ®
P + Q (ii)
Tanda panah satu arah menunjukkan irreversible (tidak terbalikan). Digunakan untuk menjelaskan reaksi
di dalam sel hidup tempat produk reaksi diatas segera dikonsumsi oleh reaksi
selanjutnya yang dikatalisis oleh enzim. Oleh karena itu, pengeluaran segera
produk P atau Q secara efektif meniadakan kemungkinan terjadinya reaksi
kebalikan sehingga persamaan (ii) secara fungsional menjadi irreversibel pada
kondisi fisiologis. Contohnya adalah ketika kita bernapas.
B.
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kecepatan kinetika Enzim
1. Suhu
Oleh karena reaksi kimia dapat dipengaruhi oleh suhu, maka
reaksi yang menggunakan katalis enzim dapat dipengaruhi oleh suhu. Pada suhu
rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi
reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim itu adalah suatu
protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi.
Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan
dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan
reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi
dapat menaikkan kecepatan reaksi.
Peningkatan suhu meningkatkan reaksi enzim yang terkatalisis dan
yang tidak terkatalisis dengan cara meningkatkan energi kinetic dan frekuensi
tubrukan dari besarnya molekul. Bagaimanapun energy panas dapat meningkatkan
energy kinetic dari enzim ke titik yang mana kelebihan energy pelindung untuk
dapat mengganggu interaksi non-kovalen yang berfungsi mengatur struktur tiga
dimensi dari enzim. Cincin polipeptida kemudian mulai terbuka atau
terdenaturasi, yang disertai dengan pengurangan kecepatan dari aktivitas
katalisis. Pada temperatur tertentu sebuah enzim berada dalam keadaan stabil,
konformasi.
Enzim pada umumnya stabil pada temperatur 45-55°C. Sebaliknya,
enzim pada mikroorganisme termofilik yang berada pada sumber mata air panas
gunung berapi, atau pada lubang hidrotermal bawah laut dapat stabil pada suhu
kurang lebih 100°C.
Enzim tersusun oleh protein, sehingga sangat peka terhadap suhu.
Peningkatan suhu menyebabkan energi kinetik pada molekul substrat dan enzim
meningkat, sehingga kecepatan reaksi juga meningkat. Namun suhu yang terlalu
tinggi dapat menyebabkan rusaknya enzim yang disebut denaturasi, sedangkan suhu
yang terlalu rendah dapat menghambat kerja enzim. Pada umumnya enzim akan
bekerja baik pada suhu optimum, yaitu antara 30° – 40°C.
Q10
atau koefisien suhu yaitu faktor yang meningkatkan proses biologis bila suhu
naik 100 C. Umumnya enzim yang
stabil pada peningkatan suhu maka Q10 = 2
2. PH
Perubahan pH dapat
mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim, sehingga
menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya. Setiap enzim dapat bekerja
baik pada pH optimum, masing-masing enzim memiliki pH optimum yang berbeda.
Sebagai contoh : enzim amilase bekerja
baik pada pH 7,5 (agak basa), sedangkan pepsin bekerja baik pada pH 2 (asam
kuat/sangat asam). (e-dukasi.2010)
Seperti protein pada
umumnya, struktur ion enzim tergantung pada pH lingkungannya. Enzim dapat
berbentuk ion positif, ion negatif, atau ion bermuatan ganda. Dengan demikian
perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif
enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat. Disamping pengaruh terhadap
struktur ion pada enzim, pH rendah, atau pH tinggi dapat pula menyebabkan
terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunnya aktifitas
enzim. Terdapat suatu nilai pH tertentu atau daerah pH yang dapat menyebabkan
kecepatan reaksi paling tinggi. pH tersebut dinamakan pH optimum.
Enzim
intrasel bekerja optimum antara pH 5-9. Hilangnya atau tambahnya muatan akan
merugikan atau membuat enzim tidak aktif.
3.
(Gambar 8-2. Efek pH pada aktivitas enzim. Sebagai
contoh, suatu enzim bermuatan negatif (EH-)
berikatan dengan substrat bermuatan positif (SH+). Dalam gambar,
proporsi (%) SH+ [\\\] dan EH- [///] diperlihatkan
sebagai fungsi pH. Hanya di daerah berarsir silang baik enzim maupun substrat
memiliki muatan yang sesuai.)
3 .) Persamaan Michaelis-Menten dan Hill (Model
Pengaruh Kadar Substrat)
Pada pembahasan berikut, reaksi enzim dianggap
seolah-olah hanya memiiki satu substrat dan satu produk. Sementara kebanyakan
enzim memiliki lebih dari satu substrat, prinsip-prinsip yang dibahas di bawah
juga berlaku bagi enzim dengan banyak substrat. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang
tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.
Untuk dapat terjadi kompleks enzim substrat, diperlukan adanya
kontak antara enzim dengan substrat. Kontak ini terjadi pada suatu tempat atau
bagian enzim yang disebut bagian aktif. Pada konsentrasi substrat rendah,
bagian aktif enzim ini hanya menampung sedikit substrat. Bila konsentrasi
substrat diperbesar, makin banyak substrat yang dapat berhubungan dengan enzim pada
bagian aktif tersebut. Dengan demikian, konsentrasi kompleks enzim substrat
makin besar dan hal ini menyebabkan makin besarnya kecepatan reaksi. Namun
dalam keadaan ini, bertambah besarnya konsentrasi susbstrat tidak menyebabkan
bertambah besarnya konsentrasi kompleks enzim substrat, sehingga jumlah hasil
reaksinya pun tidak bertambah besar.
Peningkatan konsentransi substrat dapat meningkatkan kecepatan
reaksi bila jumlah enzim tetap. Namun pada saat sisi aktif semua enzim
berikatan dengan substrat, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan
kecepatan reaksi enzim selanjutnya. Enzim
mempunyai spesifitas yang tinggi. Apabila substrat cocok dengan enzim naka
kinerja enzim juga akan optimal
Untuk suatu enzim tipikal, peningkatan konsentrasi
substrat akan meningkatkan v1 hingga tercapai nilai maksimal Vmax
(Gambar 8-3). Jika peningkatan lebih lanjut konsentrasi substrat tidak
meningkatkan v1, enzim dikatakan “jenuh” oleh substrat. Perhatikan
bahwa bentuk kurva yang menghubungkan aktivitas dengan konsentrasi substrat
(Gambar 8-3) tampak hiperbolik. Pada setiap saat, hanya molekul substrat yang
berkaitan dengan enzim dalam bentuk kompleks
v1 = Vmax[S] / Km + S
Keterangan:
v1 à kecepatan reaksi.
v1 à kecepatan reaksi.
Vmax à kecepatan maksimum.
S à substrat
Km à kadar substrat yang memberikan kecepatan reaksi separuh
kecepatan reaksi maksimal pada kadar enzim tertentu.
Tergantung pada kecepatan reaksi inisial kadar S dan Km
dapat digambarkan dengan mengevaluasi persamaan tersebut dibawah 3 keadaan:
1.
Jika kadar S < kadar Km. v sesuai kadar S
Maka untuk menentukan aktivasi enzim digunakan substrat
yang di bawah
2.
Jika
kadar S > kadar Km. v = V
“Maka harus pada kondisi optimal”
3.
Bagaimana kalau kadar S
= Km. v = ½ V. Maka:
|
ES yang dapat diubah menjadi produk. Kedua, konstanta
kesetimbangan untuk pembentukan kompleks enzim-substrat tidaklah besar tanpa
batas.
(Gambar
8-3. Efek konsentrasi substrat pada kecepatan awal suatu reaksi yang
dikatalisis oleh enzim.)
Jika terdapat kelebihan substrat (titik A dan B di Gambar
8-4), hanya sebagian enzim yang mungkin berada dalam bentuk kompleks ES. Dengan
demikian di titik A atau B, peningkatan atau penurunan [S] akan meningkatkan
atau menurunkan jumlah kompleks ES disertai perubahan yang sesuai di v1.
Di titik C (Gambar 8-4), pada hakikatnya semua enzim terdapat dalam bentuk
kompleks ES. Karena tidak ada enzim bebas yang tersedia untuk membentuk ES,
peningkatan lebih lanjut [S] tidak dapat meningkatkan laju reaksi. Dalam
kondisi ini, v1 semata-mata bergantung pada—dan karenanya dibatasi
oleh—kecepatan disosiasi (penguraian) produk enzim tersebut sehingga enzim ini
dapat mengikat lebih banyak substrat.
(Gambar 8-4. Representasi suatu enzim pada konsentrasi
substrat yang rendah (A), tinggi (C), dan setara dengan Km (B).
Titik A, B, dan C berkorespondensi dengan titik-titik di Gambar 8-3.)
4.) Konsentrasi enzim
Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi enzim,
makin besar konsentrasi enzim makin tinggi pula kecepatan reaksi, dengan kata
lain konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.
5.)
Aktifator dan inhibitor
Aktivator
merupakan molekul yang mempermudah ikatan antara enzim dengan substratnya,
misalnya ion klorida yang bekerja pada enzim
amilase. Inhibitor merupakan suatu molekul yang menghambat ikatan
enzim dengan substratnya. Inhibitor akan berikatan dengan enzim membentuk
kompleks enzim-inhibitor.
Ada 2 jenis inhibitor, yaitu :
Ada 2 jenis inhibitor, yaitu :
Ø Inhibitor kompetitif
Molekul
penghambat yang strukturnya mirip substrat, sehingga molekul tersebut
berkompetisi dengan substrat untuk bergabung pada sisi aktif enzim. Contoh :
sianida bersaing dengan oksigen untuk mendapatkan Hemoglobin pada rantai akhir
respirasi. Inhibitor kompetititf dapat diatasi dengan penambahan konsentrasi
substrat.
Menghambat kerja enzim
dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing dengan substrat untuk
berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat
kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi
substrat.
Inhibitor kompetitif
misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk
berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada
substrat oseli suksinat.
è
Inhibitor kompetitif dapat diatasi dengan meningkatkan
konsentrasi substrat
è
Struktur inhibitor kompetitif klasik cenderung mirip
dengan struktur substrat.
è
Inhibitor kompetitif bekerja dengan menurunkan jumlah
molekul enzim bebas yang tersedia untuk mengikat substrat, yi, untuk membentuk
ES dan akhirnya menghasilkan produk.
(Gambar
8-9. Plot Lineweaver-Burk untuk inhibisi kompetitif. Perhatikan hilangnya
inhibisi secara total pada [S] yang tinggi (yi. 1/[S] yang rendah.)
Ø Inhibitor nonkompetitif
Molekul penghambat yang bekerja dengan cara melekatkan
diri pada bagian bukan sisi aktif enzim. Inhibitor ini menyebabkan sisi aktif
berubah sehingga tidak dapat berikatan dengan substrat. Inhibitor nonkompetitif
tidak dapat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat.
Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia
yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif
enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim
tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin menghambat
kerja enzim penyusun dinding sel bakteri. Inhibitor ini
bersifat reversible tetapi tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan
konsentrasi substrat.
è Pengikatan inhibitor tidak mempengaruhi pengikatan
substrat
è Inhibitor nonkompetetif sederhana menurunkan Vmax,
tetapi tidak mempengaruhi Km.
è Inhibitor nonkompetitif yang lebih kompleks terjadi jika
pengikatan inhibitor memang mempengaruhi afinitas (yang tampak) enzim terhadap
substrat.
(Gambar
8-10. Plot Lineweaver-Burk untuk inhibisi non-kompetitif sederhana.
C.
Kegunaan inhibitor
Oleh karena inhibitor menghambat fungsi enzim, inhibitor sering
digunakan sebagai obat. Contohnya adalah inhibitor yang digunakan sebagai obat aspirin. Aspirin menginhibisi
enzim COX-1 dan COX-2 yang memproduksi
pembawa pesan peradangan prostaglandin, sehingga ia dapat
menekan peradangan dan rasa sakit. Namun, banyak pula inhibitor enzim lainnya
yang beracun. Sebagai contohnya, sianida yang merupakan
inhibitor enzim ireversibel, akan bergabung dengan tembaga dan besi pada tapak
aktif enzim sitokrom
c oksidase dan memblok pernapasan
sel.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Kesimpulan yang diperoleh dari makalah ini yaitu:
1.) Kinetika enzim adalah studi reaksi kimia yang dikatalisis oleh
enzim. Pada kinetika enzim, laju
reaksi diukur dan dampak dari berbagai kondisi reaksi.
2.) Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja kinetika enzim
yaitu: suhu, PH, konsentrasi substrat /
Persamaan Michaelis-Menten dan Hill, konsentrasi enzim dan inhibisi.
3.) Hubungan
antara persamaan michaelis-Menten dengan kinetika enzim yaitu: persamaan
Michaelis-Menten atau pengaruh konsentrasi subtrat dapat mempercepat ataupun
memperlambat laju kinetika enzim.
B. Saran
Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan
oleh karena itu saran dan kritik yang
bersifat membangun sangat diperlukan untuk menjadikan makalah ini lebih baik
lagi.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim.
2011. “enzim”.http://www.scribd.com/doc/73819805/enzim. Diakses
pada tanggal 1 oktober
2013
Anonim. 2011.
“parameter-michaelis-menten”.
Http://artikelteknikkimia.blogspot.com/2011/12/parameter-michaelis-menten.html. diakses pada
tanggal 1 oktober 2013
Lehninger,
A..L., et al. 1997. Principles of Biochemistry. 2nd .Worth
Publisher. New York.
Poedjiadi, A., F.M. T.
Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press. Jakarta.
Stryer,
L. 2000. Biokimia. Vol 2. Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Jakarta.
Winarno, F,G. 1989.
Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia. Jakarta.
Tama,Northma. 2011.
“kinetika enzim”.
FAKULTAS
FARMASI
UNIVERSITAS
MUSLIM INDONESIA
MAKALAH
KINETIKA ENZIM
OLEH :
NITA MUSTIKA (150 2012 0256)
ASRIANI LAONDING (150 2012 0253)
FARADILLA (150 2012 0255)
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
MAKASSAR
2013
KATA
PENGANTAR
Assalamu Alaikum
Warahmatullahi Wabarakatuh
Segala
puji bagi Allah, Rabb yang telah melimpahkan segala rezki dan kasih sayang-Nya
kepada semua makhluk-Nya di alam semesta ini. Shalawat dan salam semoga
senantiasa terlimpah kepada kekasih dan panutan hidup kita Rasulullah Muhammad
SAW. Dan atas berkat rahmat dan karunia-Nyalah maka kami dapat menyelesaikan
penyusunan makalah kinetika reaksi ini.
Dalam
penyususan makalah
ini, kami banyak menemukan hambatan
baik teknis maupun nonteknis . Tetapi berkat dukungan dari semua pihak, sehingga makalah ini dapat terselesaikan.
Sehingga
kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini sangat diharapkan.
Terlepas dari itu semua, kami
berharap agar makalah ini dapat membantu rekan-rekan mahaiswa dalam proses
kegiatan perkuliahan
serta berguna bagi diri kami
sendiri.
Makassar , Oktober 2013
Penyusun
Tidak ada komentar:
Posting Komentar