Kinetika enzim: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tidak ada ringkasan suntingan |
penambahan sub-artikel prinsip umum, dan uji aktivitas enzim berdasarkan artikel wikipedia bahasa inggris. Tag: kemungkinan perlu dirapikan pranala ke halaman disambiguasi |
||
Baris 14:
Tidak semua katalis biologis adalah enzim protein: Katalis [[RNA]] seperti [[ribozim]] dan [[ribosom]] sangat penting untuk banyak fungsi seluler, seperti [[penjalinan RNA]] dan [[translasi (biologi)|translasi]]. Perbedaan utama antara ribozim dan enzim adalah katalis RNA terdiri dari nukleotida-nukleotida, sedangkan enzim terderi dari asam-asam amino. Ribozim juga mengkatalisis sejumlah reaksi yang terbatas, walaupun [[mekanisme reaksi]] dan kinetikanya dapat dianalisis dan diklasifikasikan dengan metode yang sama.
==Prinsip umum==▼
[[File:KinEnzymo(en).svg|thumb|300px|right|Karena sejumlah besar [[Substrat (biokimia)|substrat]] ditambahkan ke dalam reaksi, sisi pengikatan enzim menjadi terisi sampai batas [[kinetika Michaelis-Menten|<math>V_\max</math>]]. Melebihi batas ini, enzim akan jenuh dengan substrat dan laju reaksi akan berhenti naik.]]▼
== Sejarah ==
Baris 24 ⟶ 20:
Kontribusi utama dari pendekatan Henri-Michaelis-Menten adalah pemikiran dua tahapan dalam reaksi enzimatik. Pada tahap pertama, substrat berikatan secara reversibel pada enzim, membentuk kompleks enzim-substrat. Kompleks ini kadang disebut sebagai kompleks Michaelis. Enzim kemudian mengkatalisis tahapan kimia dalam reaksi dan melepaskan produk. Kinetika banyak enzim cukup dijelaskan oleh model sederhana Michaelis-Menten, tetapi semua enzim memiliki [[dinamika protein|gerakan internal]] yang tidak diperhitungkan dalam model dan dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap keseluruhan kinetika reaksi. Hal ini dapat dimodelkan dengan memperkenalkan beberapa jalur Michaelis-Menten yang terhubung dengan tingkat fluktuasi,<ref name=OF_2005>{{cite journal | vauthors = Flomenbom O, Velonia K, Loos D, Masuo S, Cotlet M, Engelborghs Y, Hofkens J, Rowan AE, Nolte RJ, Van der Auweraer M, de Schryver FC, Klafter J | title = Stretched exponential decay and correlations in the catalytic activity of fluctuating single lipase molecules | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 102 | issue = 7 | pages = 2368–2372 | date = Feb 2005 | pmid = 15695587 | pmc = 548972 | doi = 10.1073/pnas.0409039102 | bibcode = 2005PNAS..102.2368F }}</ref><ref name=English_2006>{{cite journal | vauthors = English BP, Min W, van Oijen AM, Lee KT, Luo G, Sun H, Cherayil BJ, Kou SC, Xie XS | title = Ever-fluctuating single enzyme molecules: Michaelis-Menten equation revisited | journal = Nature Chemical Biology | volume = 2 | issue = 2 | pages = 87–94 | date = Feb 2006 | pmid = 16415859 | doi = 10.1038/nchembio759 }}</ref><ref name=Lu_1998>{{cite journal | vauthors = Lu HP, Xun L, Xie XS | title = Single-molecule enzymatic dynamics | journal = Science | volume = 282 | issue = 5395 | pages = 1877–1882 | date = Dec 1998 | pmid = 9836635 | doi = 10.1126/science.282.5395.1877 }}</ref> yang merupakan suatu perpanjangan matematika dari mekanisme dasar Michaelis Menten.<ref name=XX_2006>{{cite journal | vauthors = Xue X, Liu F, Ou-Yang ZC | title = Single molecule Michaelis-Menten equation beyond quasistatic disorder | journal = Physical Review E | volume = 74 | issue = 3 Pt 1 | page = 030902 | date = Sep 2006 | pmid = 17025584 | doi = 10.1103/PhysRevE.74.030902 | bibcode = 2006PhRvE..74c0902X }}</ref>
▲== Prinsip umum ==
▲[[File:KinEnzymo(en).svg|thumb|300px|right|Karena sejumlah besar [[Substrat (biokimia)|substrat]] ditambahkan ke dalam reaksi, sisi pengikatan enzim menjadi terisi sampai batas [[kinetika Michaelis-Menten|<math>V_\max</math>]]. Melebihi batas ini, enzim akan jenuh dengan substrat dan laju reaksi akan berhenti naik.]]
Reaksi terkatalisis enzim menggunakan reaktan serta menghasilkan produk yang sama persis dengan reaksi tak terkatalisis. Layaknya [[katalis]] lain, enzim tidak mengubah posisi [[kesetimbangan kimia|kesetimbangan]] antara substrat dan produk.<ref>{{cite book| vauthors = Wrighton MS, Ebbing DD |title=General chemistry |publisher=Houghton Mifflin |location=Boston |year=1993 |isbn=978-0-395-63696-1 |edition=4th}}</ref> Namun, tidak seperti reaksi tak terkatalisis, reaksi terkatalisis enzim menunjukkan fenomena kinetika penjenuhan.<ref>{{Cite journal|last=Srinivasan|first=Bharath|date=2020-09-27|title=Words of advice: teaching enzyme kinetics|journal=The FEBS Journal|volume=288|issue=7|pages=2068–2083|doi=10.1111/febs.15537|pmid=32981225|issn=1742-464X|doi-access=free}}</ref> Untuk sejumlah konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat yang relatif rendah, laju reaksi meningkat secara linear seiring dengan penambahan konsentrasi substrat; molekul-molekul enzim sebagian besar bebas mengkatalisis reaksi, dan peningkatan konsentrasi substrat mengakibatkan peningkatan laju pula akibat pertemuan antara enzim dan molekul-molekul substrat. Tetapi, pada konsentrasi substrat yang relatif tinggi, laju reaksi mendekati batas maksimum teoritis secara [[asimtot]]; sisi aktif enzim hampir semuanya terisi oleh substrat menyebabkan penjenuhan, dan laju reaksi menjadi ditentukan oleh laju pembalikan intrinsik enzim.<ref name="Fromm H.J. 2012">Fromm H.J., Hargrove M.S. (2012) Enzyme Kinetics. In: Essentials of Biochemistry. Springer, Berlin, Heidelberg</ref> Konsentrasi substrat di tengah-tengah dua kejadian pembatas ini disebut ‘’K’’<subM</sub>. Sehingga, ''K''<sub>M</sub> dapat didefinisikan sebagai konsentrasi substrat di mana laju reaksi sama dengan setengah laju maksimum.<ref name="Fromm H.J. 2012"/>
Dua ciri penting dari kinetika enzim adalah seberapa mudah suatu enzim dijenuhkan oleh substrat, dan laju maksimum yang dapat enzim tersebut capai. Dengan mengetahui ciri-ciri tersebut dapat diperkirakan apa peran suatu enzim dalam sistem seluler dan bagaimana enzim tersebut merespon perubahan-perubahan pada kondisi kerjanya.
== Uji aktivitas enzim ==
{{Main article|Uji aktivitas enzim}}
[[File:Enzyme progress curve.svg|thumb|250px|left|Kurva pergerakan reaksi enzimatik. [[Gradien]] pada masa awal laju disebut '''laju awal reaksi''' ''v''. [[Kinetika Michaelis-Menten|Persamaan Michaelis-Menten]] menggambarkan bagaimana gradien ini berubah-ubah seiring dengan perubahan konsentrasi substrat.]]
[[Uji aktivitas enzim]] adalah suatu prosedur di laboratorium yang mengukur laju reaksi enzimatik. Karena enzim tidak dikonsumsi dalam reaksi yang ia katalisis, uji aktivitas enzim biasanya melihat perubahan konsentrasi substrat atau produk untuk mengukur laju reaksinya. Ada berbagai metode pengukuran yang dapat dilakukan. Uji [[Spektrometri]] mengamati perubahan [[absorbansi]] cahaya antara produk dan reaktan; uji radiometri melibatkan inkorporasi atau pelepasan [[radioaktivitas]] untuk mengukur jumlah produk dihasilkan sepanjang waktu. Uji spektrometri dipandang paling memudahkan karena ia dapat mengukur laju reaksi secara kontinyu. Meskipun uji radiometri membutuhkan pemindahan dan penghitungan sampel (dengan kata lain ia adalah uji diskontinyu), uji ini sangat sensitif dan dapat mengukur tingkat aktivitas enzim yang sangat rendah.<ref>{{cite book| vauthors = Danson M, Eisenthal R |title=Enzyme assays: a practical approach |publisher=Oxford University Press |location=Oxford [Oxfordshire] |year=2002 |isbn=978-0-19-963820-8 }}</ref> Pendekatan analog dari metode ini adalah menggunakan [[spektrometri massa]] untuk memonitor penggabungan atau pelepasan [[isotop stabil]] akibat perubahan substrat menjadi produk. Terkadang, pengujian yang dilakukan gagal dan pendekatan-pendekatan perlu dilakukan untuk menyelamatkan kembali pengujian tersebut.
Uji aktivitas enzim yang paling sensitif menggunakan [[laser]] yang difokuskan melalu suatu [[mikroskop]] untuk mengamati perubahan molekul enzim tunggal selama ia mengkatalisis suatu reaksi. Pengukuran ini menggunakan perubahan [[fluoresensi] dari [[kofaktor (biokimia)|kofaktor]] pada mekanisme reaksi enzim, atau zat warna fluoresen yang ditambahkan pada posisi tertentu di [[protein]] tersebut untuk menunjukkan pergerakan yang terjadi selama katalisis.<ref>{{cite journal | vauthors = Xie XS, Lu HP | title = Single-molecule enzymology | journal = The Journal of Biological Chemistry | volume = 274 | issue = 23 | pages = 15967–70 | date = June 1999 | pmid = 10347141 | doi = 10.1074/jbc.274.23.15967 | doi-access = free }}</ref> Kajian ini memberikan pandangan baru pada kinetika dan dinamika enzim tunggal, yang mana berlawanan dengan kinetika enzim tradisional yang mengamati perilaku rerata dari jutaan populasi molekul enzim.<ref>{{cite journal | vauthors = Lu HP | title = Single-molecule spectroscopy studies of conformational change dynamics in enzymatic reactions | journal = Current Pharmaceutical Biotechnology | volume = 5 | issue = 3 | pages = 261–9 | date = June 2004 | pmid = 15180547 | doi = 10.2174/1389201043376887 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Schnell JR, Dyson HJ, Wright PE|author-link2=Jane Dyson | title = Structure, dynamics, and catalytic function of dihydrofolate reductase | journal = Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure | volume = 33 | pages = 119–40 | year = 2004 | pmid = 15139807 | doi = 10.1146/annurev.biophys.33.110502.133613 }}</ref>
Contoh kurva pergerakan dari uji aktivitas enzim ditunjukkan di atas. Enzim menghasilkan produk pada laju awal yang kurang lebih linear untuk sesaat setelah reaksi dimulai. Seiring berjalannya reaksi dan substrat digunakan, laju reaksi berangsur melambat (selama substrat tidak berada pada tingkat penjenuhan). Untuk mengukur laju awal (dan maksimum), uji aktivitas enzim biasanya dilakukan ketika reaksi baru berjalan beberapa persen menuju penyelesaian total. Panjang rentang laju awal bergantung pada kondisi pengujian dan dapat terentang dari beberapa milisekon hingga berjam-jam. Biarpun begitu, alat untuk mencampur larutan dengan cepat dapat membantu pengukuran kinetika pada laju awal kurang dari satu detik.<ref>{{cite book|author=Gibson QH |title=Rapid mixing: Stopped flow |volume=16 |pages=187–228 |year=1969 |doi=10.1016/S0076-6879(69)16009-7 |isbn=978-0-12-181873-9|series=Methods in Enzymology |chapter=[6] Rapid mixing: Stopped flow }}</ref> Pengujian yang luar biasa cepat ini sangat penting untuk mengukur kinetika pra-keadaan-tunak, yang akan dibahas di bawah.
Kebanyakan studi kinetika enzim berkonsentrasi pada bagian awal ini, kurang lebih pada bagian linear dari reaksi enzimatik. Tetapi, pengukuran kurva reaksi lengkap dan penyesuaian data-data tersebut pada [[persamaan laju]] non-linear juga dimungkinkan. Cara pengukurang reaksi enzimatik ini disebut analisis kurva-progres.<ref>{{cite book|author=Duggleby RG |title=Analysis of enzyme progress curves by non-linear regression |volume=249 |pages=61–90 |year=1995 |doi=10.1016/0076-6879(95)49031-0 |pmid=7791628 |isbn=978-0-12-182150-0|series=Methods in Enzymology |chapter=[3] Analysis of enzyme progress curves by nonlinear regression }}</ref> Pendekatan ini berguna sebagai alternatif dari kinetika sesaat ketika laju awal terlalu cepat untuk diukur secara akurat.
== Reaksi substrat tunggal ==
== Mekanisme katalisis ==
| |||