KINETIKA REAKSI ENZIM

Kembali saya posting laporan praktikum. Untuk melihat file aslinya, silahkan Download disini
Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel hidup, dan mempunyai fungsi penting sebagai katalisator reasksi biokimia yang secara kolektif membentuk metabolisme perantara dari sel. Enzim sebagai katalisator juga mempunyai sifat-sifat seperti katalisator pada umumnya, seperti ikut bereaksi, tetapi pada akhir reaksi didapatkan kembali dalam bentuk semula. Hal tersebut mengakibatkan enzim dapat dipakai kembali setelah melaksanakan aktivitasnya. Enzim membantu reaksi dengan menyediakan jalur reaksi yang memiliki energi aktivasi yang lebih rendah untuk transisi substrat menjadi produk dibandingkan dengan produk yang tidak dikatalisis.
Reaksi-reaksi kimia dalam tubuh secara tidak langsung dipengaruhi oleh enzim. Katalis-katalis ini, adalah spesifik untuk reaksi-reaksi tertentu. Akan tetapi, katalis-katalis ini sering berubah-ubah (tidak tetap), pada beberapa ribu enzim yang sekarang dikenal dapat berperan dalam beberapa reaksi seperti hidrolisis, polimerisasi, pemindahan gugus fungsi, oksidasi reduksi, dehidrasi dan isomerisasi, untuk menjelaskan hanya beberapa kelompok umum dari reaksi yang dipengaruhi enzim. Enzim-enzim bukanlah merupakan permukaan pasif pada mana reaksi berlangsung tetapi merupakan mesin molekul kompleks yang terus bekerja melalui rasikan mekanisme reaksi yang berbeda beda. Sebagai contoh, beberapa enzim hanya bekerja pada molekul-molekul substrat tunggal; lainnya bekerja pada dua atau lebih molekul-molekul substrat yang berbeda yang akan mengatur terjadi atau tidaknya suatu ikatan. Beberapa enzim membentuk ikatan kovalen yang menjadi perantara untuk membentuk kompleks dengan substrat-substratnya, tetapi ada juga yang tidak.
Kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim umumnya dinyatakan sebagai nilai pada waktu nol (Vo, dalam μmol/menit), karena kecepatan paling tinggi terjadi pada suatu keadaan dimana produk reaksi belum terbentuk. Pada keadaan ini konsentrasi substrat paling besar dan enzim belum dihambat secara umpan balik oleh produknya. Pada konsentrasi substrat tinggi, kecepatan reaksi enzimatik cenderung mempunyai nilai maksimum (Vmaks).
Pada praktikum ini, dilakukan percobaan untuk menentukan kecepatan reaksi maksimum (Vmaks) dan Km dari reaksi yang dikatalisis oleh enzim dengan mengunakan grafik hubungan antara laju reaksi enzimatis dengan konsentrasi substrat.
 

Laju reaksi awal (V₀) dari reaksi yang dikatalisis oleh enzim meningkat dengan bertambahnya konsentrasi substrat hingga dicapai keadaan dimana penambahan substrat tidak lagi meningkatkan laju reaksi awal.

Gambar 01. Grafik hubungan konsentrasi substrat dan V_o plot langsung

Keadaan dimana laju reaksi awal maksimum (V_maks) dicapai pada kondisi substrat jenuh diilustrasikan pada Gambar 01. Pada reaksi enzimatis atau hidrolisis substrat tunggal, dijelaskan postulat reaksi sebagai berikut:

Enzim (E) bergabung dengan substrat (S) membentuk kompleks enzim-substrat (ES). Kompleks ES dapat berdisosiasi lagi membentuk E dan S, atau dapat bereaksi membentuk E dan produk (P). Konstanta kecepatan k₁, k₂, k₃ dan k₄ menunjukkan kecepatan yang berhubungan dengan masing-masing tahap proses katalitik. Dari pengamatan terhadap beberapa enzim, diketahui bahwa kecepatan awal (V₀) pada konsentrasi substrat rendah berbanding lurus dengan [S], sedangkan pada konsentrasi substrat tinggi, kecepatan cenderung mempunyai nilai maksimum, yaitu kecepatan yang tidak bergantung pada [S]. Kecepatan maksimum disebut V_maks (μmol/menit). Michaelis dan Menten menurunkan persamaan untuk menjelaskan keadaan di atas:

Dari persamaan ini, Michaelis dan Menten mendefinisikan konstanta baru, K_M, konstanta Michaelis (molar, M):

K_M merupakan ukuran kestabilan kompleks ES, yaitu kecepatan penguraian kompleks ES sama dengan kecepatan pembentukan kompleks ES. Pada beberapa enzim, k₂ lebih besar dari k₃. pada kondisi ini, K_M menjadi ukuran afinitas enzim terhadap substratnya karena nilai K_M tergantung pada nilai relatif  dari k₁ dan k₂, masing-masing untuk pembentukan an disosiasi kompleks ES. K_M dapat ditentukan dengan cara eksperimen, dimana nilainya eqivalen dengan konsentrasi substrat pada saat kecepatan V₀ sama dengan setengah dari V_maks.

Karena V_maks dapat dicapai pada konsentrasi substrat yang tidak tentu, sehingga tidak mungkin untuk menentukan harga V_maks (demikian juga K_M) dari grafik hiperbolik seperti yang ditunjukkan pada gambar 01. Akan tetapi, V_maks dan K_M dapat ditentukan secara eksperimen dengan mengukur V₀ pada konsentrasi substrat yang berbeda. Kemudian dibuat pembalikan ganda atau plot Lineweaver-Burk dari 1/V₀ terhadap 1/[S]. Plot ini merupakan turunan dari persamaan Michaelis-Menten:

Plot tersebut akan menghasilkan garis lurus, dengan titik potong pada sumbu 1/V₀ adalah V_maks dan titik potong pada sumbu 1/[S] adalah -1/K_M. Kemiringan garis sama dengan K_M/V_maks.