11/19/2021
Capaian Pembelajaran :
FAKTOR-FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI KERJA
DAN KINETIKA ENZIM
•Mahasiswa mampu
menjelaskan berbagai
faktor yang mempengaruhi
kerja enzim
1
Bagaimana enzim bekerja
Reaksi tanpa enzim:
• Lambat
• Membutuhkan suhu
yang tinggi
• Tekanan yang tinggi
Reaksi enzimatis
• Enzim memberikan
suatu lingkungan yg
spesifik di dalam sisi
aktifnya, sehingga
reaksi secara energetik
dapat lebih mudah
terjadi
2
1
11/19/2021
Perbedaan antara energi reaktan (fase awal) dgn energi produk
(fase akhir)  selisih energi bebas standar (∆Gº)
Agar reaksi berjalan
spontan, bagaimanakah
nilai ΔGº
3
Enzim 
mempercepat reaksi
tetapi tidak mengubah
keseimbangan reaksi
atau ∆Gº
Kesetimbangan reaksi
antara Reaktan dan
produk mencerminkan
perbedaan energi
bebas pada fase awal
4
2
11/19/2021
Kecepatan reaksi tergantung energi
aktifasi ∆Gº≠
 suatu pasokan energi dibutuhkan
untuk mengawali suatu reaksi
Energi aktifasi untuk reaksi yg dikatalis
dengan enzim < dr reaksi tanpa enzim
Glukosa + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O ∆Gº
= -2880 kJ/mol
5
Enzim penting untuk menurunkan energi aktifasi untuk
memulai suatu reaksi
Enzim  mengikat substrat  menciptakan jalan reaksi yg
berbeda yg mempunyai fase transisi lebih rendah dbanding
reaksi tanpa enzim
Inti dr reaksi katalisis  ikatan yg spesifik pd fase transisi
6
3
11/19/2021
Substrat terikat  interaksi nonkovalen
E + S ↔ ES ↔ EP ↔ E + P
Kekuatan enzim dalam mengkatalisis suatu reaksi
 kemampuan enzim membawa substrat
bersama-sama pd orientasi yang tepat untuk
terjadinya suatu reaksi
Substrat terikat pd  sisi aktif yaitu cekukan pd
protein yg berisi asam amino yg penting untuk
terjadinya suatu reaksi kimia
7
8
4
11/19/2021
Merupakan bagian kecil dari enzim
Sisi aktif merupakan suatu cekukan yang bersifat 3
dimensi.  memberikan lingkungan mikro yg
sesuai untuk terjadinya suatu reaksi kimia
Karakteristik
sisi aktif
enzim
Substrat terikat pada sisi aktif dengan interaksi /
ikatan yang lemah.
Spesifitas enzim dipengaruhi oleh asam amino yg
menyusun sisi aktif suatu enzim
9
10
5
11/19/2021
Gambar sisi aktif ensim dan asam amino yang
terlibat
11
Sisi aktif mempunyai 2 bagian yg penting:
• Bagian yang mengenal substrat dan kemudian
mengikatnya
• Bagian yang mengkatalisis reaksi, setelah
substrat diikat oleh enzim
Asam amino yang membentuk kedua
bagian tersebut tidak harus berdekatan
dalam urutan secara linear, tetapi dalam
konformasi 3D mereka berdekatan
12
6
11/19/2021
Teori untuk menjelaskan kerja enzim:
Lock and Key analogy
• Enzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengan
substrat.
• Mampu menerangkan spesifitas ensim tetapi tidak dapat
menerangkan stabilitas fase transisi ensim
Induced Fit theory
• mempertimbangkan fleksibilitas protein, sehingga
pengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan sisi
aktif mengubah konformasinya sehingga cocok dengan
substratnya.  dapat menerangkan fase transisi ES komplek
13
Perbandingan model “induced fit”
dan “kunci dan anak kunci” pada
pengikatan substrat oleh enzim?
14
7
11/19/2021
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM
Konsentrasi Substrat
pH dan suhu
15
pH  setiap enzim
mempunyai pH
optimum utk bekerja.
Faktor-faktor yg
mempengaruhi
kerja enzim
contoh : pepsin 
pH 2, amylase 
pH 7.0
Suhu  setiap kenaikan suhu 10˚C
(sampai 40˚C), kecepatan reaksi naik
2 x lipatnya dan reaksi terhambat dan
berhenti pada 60˚C.
[S] dan atau [E]
16
8
11/19/2021
PENGARUH pH DAN SUHU
Protein memiliki banyak
gugus ionik  perubahan
pH akan mempengaruhi
sisi katalitik dari enzim
Pada kisaran pH ekstrim,
asam dan basa
mengalami inaktivasi
yang irreversible, sedang
diluar itu terjadi inaktivasi
yang reversible
Aktivitas enzim max
terjadi pada kisaran pH
tertentu pH opt 4,5 –
8,0
Beberapa enzim memiliki
pH optimum yang
ekstrim, misal: pepsin pH
1,8 dan arginase pH 10,0
Enzim yang sama tapi asalnya
berbeda bisa mempunyai pH opt yang
berbeda, misal : metil esterase dari
kapang pH opt nya 5,0, sedangkan
dari kacang merah pH opt 8,5.
17
Jika suhu meningkat maka laju reaksi enzimatis
akan semakin meningkat, tetapi laju denaturasi
thermal juga meningkat perlu dibuat suhu opt
Pengaruh suhu terhadap reaksi katalitik enzim dan
denaturasi dinyatakan dengan Persamaan
Arrhenius :
k = Ae-E/RT
k = konstanta laju reaksi
A = konstanta Arrhenius
E = energi aktivasi
R = konstanta ketetapan gas
T = suhu absolut
18
9
11/19/2021
KINETIKA ENZIM
Cabang enzimologi yang
membahas faktor-faktor
yang mempengaruhi
kecepatan reaksi enzimatis
Interaksi antara molekul
enzim dan lingkungan terjadi
pada tingkat intensitas
beragam.
Faktor2 yang mempengaruhi
aktivitas enzim :
• Konsentrasi enzim
• Substrat
• Senyawa inhibitor dan aktivator
• pH
• Jenis pelarut pada lingkungan
• Kekuatan ion
• suhu
19
Tabel. Berbagai faktor yang mempengaruhi
kecepatan reaksi enzim
No.
Faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi
Jenis
1.
Konsentrasi
2.
Faktor luar
Faktor
Konsentrasi enzim, substrat, produk,
inhibitor, aktivator
Suhu
pH
3.
Faktor dalam
Keterangan yang dapat diperoleh
Mekanisme reaksi, Parameter kinetika (Km, V,
Ki)
Parameter termodinamika dan perubahannya
(G, H, S, Ea
pH golongan fungsional (asam amino yang
penting dalam pengikatan substrat)
Konstanta dielektrik dan kekuatan ion
Jenis ikatan dan muatan protein enzim
Struktur substrat, Produk dan Efektor
Sifat2 interaksi dengan enzim, golongan
fungsional pada lokasi aktif enzim
Sifat biologis enzim, asam amino yang
berperan pada lokasi aktif
Struktur enzim
20
10
11/19/2021
a.
b.
Gambar. a. Hubungan antara kecepatan awal reaksi enzim (v) dengan konsentrasi
substrat (S)
b. Hubungan antara konsentrasi enzim (E), kompleks enzim substrat (ES),
Substrat (S) dan produk hasil reaksi (P)
21
• Perhatikan Gambar (a) : Sebelum tercapai V
max, kecepatan awal reaksi enzim (v)
dipengaruhi oleh konsentrasi susbtrat
• Gambar (b) :
 Keadaan setimbang : kecepatan
pembentukan ES dari E dan S = kecepatan
penguraiannya = kecepatan max reaksi enzim
yang dicapai pada konsentrasi substrat
tertentu.
 Pada keadaan pra setimbang : terjadi S dan
E dan P dan ES.
 Pada keadaan setimbang : [ ] ES mencapai
max  semua molekul enzim berubah
menjadi ES  kecepatan pembentukan ES
diatur oleh k1, sedang kecepatan penguraian
ES diatur oleh k1 dan k2  pada fase ini [ ] ES
per satuan waktu tetap (konstan)
22
11
11/19/2021
Konsentrasi substrat  satuan berat atau konsentrasi (M,
mM, M) Enzim murni ; satuan berat/konsentrasi
Pengukuran
Parameter
Reaksi Enzim
Komisi Enzim Internasional tahun 1956 jumlah enzim
yang melakukan katalisis yang menyebabkan perubahan 1
mol substrat/menit = Unit enzim (U)
Tahun 1972 diubah  1 kat (1 katal) = jumlah enzim yang
mengkatalis pengubahan 1 g mol substrat/detik :
1 kat = 1 mol/detik = 60 mol/menit
= 60 x 106 mol /menit
= 6 x 107 U
23
Pengukuran Parameter Reaksi Enzim (2)
• Konsentrasi enzim  unit/ml atau unit/mg berat protein enzim satuan
spesifik aktivitas enzim.
• Turnover number (bilangan balik) = jumlah mol substrat yang dapat
diubah per mol enzim dalam keadaan optimum/maksimum
Vmax
mol S atau P/menit
Bilangan Balik = --------- =
---------------------------E
mol E
24
12
11/19/2021
Kcat (Sec-1)
Enzim
Katalase
Tabel 3. Nilai
kcat (Turnover
number)
Beberapa
Jenis Enzim
40.000.000
Karbinik Anhidrase
1.000.000
Asetilkolinesterase
14.000
Penisilinase
2.000
Laktat Dehidrogenase
1.000
Kimotripsin
100
DNA Polimerase I
15
Lisozim
0.5
25
Penghambatan Reaksi Enzimatis
Kerja enzim dapat
dihambat secara
reversible atau
irreversible
Irreversible 
pembentukan atau
pemecahan ikatan
kovalen dalam
enzim
Reversible inhibitor
ini dpt dibagi :
• competitive
• non-competitive
• un-competitive
Reversible  suatu
senyawa dapat
terikat dan
kemudian dpt lepas
kembali
Penghambatan
substrat
26
13
11/19/2021
Inaktivasi Enzim
• Enzim akan mengalami denaturasi akibat :
– Suhu
– pH
– Radiasi
– Pengikatan Irreversible oleh inhibitor
• Suhu dapat meningkatkan laju aktivitas
enzim (thermal activation) dan menurunkan
laju aktivitas enzim (thermal denaturation)
27
Pengaruh Suhu
Suhu optimum untuk reaksi
enzim 35 -45℃ .
28
14
11/19/2021
Pengaruh Suhu
Pada suhu moderat, semakin tinggi suhu
maka laju reaksi akan meningkat
 Ea
v  k2 [ E ], dimana k2  Ae
RT
Pada suhu tinggi, maka semakin tinggi suhu
laju denaturasi akan meningkat :

 Ed
d [E ]
 kd [ E ], atau [ E]  [ E0 ]e kd t , dimana kd  Ad e d RT
dt
29
Pengaruh Suhu
Pengaruh suhu terhadap laju reaksi :
Ea
v  Ae
RT
[E 0 ]e k d t
Energi Aktivasi  10
kcal/mol
Energi Deaktivasi 100
kcal/mol
30
15
11/19/2021
Pengaruh pH
pH Optimum
31
Tugas
• Cari tulisan/hasil penelitian tentang penentuan aktivitas enzim
untuk 1 jenis enzim, minimal dari 3 referensi
1. Bandingkan nilai aktivitas enzim dari ketiga hasil penelitian
tersebut. Jika ada perbedaan, jelaskan mengapa berbeda?
2. Tuliskan cara menghitung aktivitas enzim berdasarkan
referensi tersebut
32
16