Pengaruh_lingkungan_2011-thd-prot

PENGARUH LINGKUNGAN
TERHADAP KINERJA ENZIM
Suhu, pH, dan konsentrasi garam
Ir. Irfan D. Prijambada, M.Eng., Ph.D.
PERSAMAAN REAKSI
Konstanta Reaksi dan Persamaan Reaksi:
 Apakah yang dimaksud
konstanta reaksi?
 Apakah yang dimaksud tingkat
(order) reaksi?


Persamaan
di
atas
menunjukkan
pengaruh
perubahan konsentrasi reaktan terhadap kecepatan
reaksi
Bagaimana pengaruh faktor lain seperti suhu, atau
keberadaan katalis?
PENGARUH SUHU
 Persamaan Arrenhius
 Ea 
k  A exp  

 RT 
k = Konstanta kecepatan reaksi
A = Faktor frekuensi
Ea = Energi Aktivasi (selalu +)
R = Konstanta gas ideal
T = Suhu mutlak
Kecepatan reaksi meningkat atau menurun
dengan meningkatnya suhu?
X‡ (TS)
Eact
E
S
P
Koordinat Reaksi
Setiap reaksi harus melampaui barier energi:
transition state (TS, X‡).
Pada suhu yang lebih tinggi, lebih banyak partikel
reaktan yang mampu melampaui barier energi.
TEORI TUMBUKAN
k obs
 Ea 
 P·Z·exp 
 RT 
P = faktor kebolehjadian (tidak semua tumbukan efektif)
Z = Jumlah tumbukan per detik
PENGARUH SUHU TERHADAP
PRODUKTIVITAS REAKSI
YANG DIKATALISIS ENZIM
PENGARUH SUHU TERHADAP
STABILITAS REAKSI YANG
DIKATALISIS ENZIM
KATALIS DARI PROTEIN
MEMILIKI SIFAT PROTEIN
—— masa inkubasi pendek; ----- masa inkubasi panjang
PENGARUH pH



Enzim adalah molekul amfoter yang mengandung
sejumlah gugus fungsional yang bersifat asam
maupun basa, terutama di bagian permukaannya.
Muatan gugus fungsional tersebut berubah-ubah,
tergantung kepada derajat disosiasi asamnya dan
pH lingkungannya.
Hal ini mempengaruhi reaktivitas gugus dari situs
katalitik, muatan total enzim, dan distribusi
muatan tersebut di permukaan enzim.
pKa DAN KALOR IONISASI DARI
GUGUS TERIONISASI ENZIM
Gugus
Karboksil (C-terminal,
asam glutamat, asam
aspartit)
Sebaran
pKa
Muatan pada Kalor ionisasi
pH 7
(kJ mol-1)
3-6
-1.0
±5
Amonio (Nterminal, lisin)
7-9
+1.0
+45
9 - 11
+1.0
+45
Imidazolil (histidin)
5-8
+0.5
+30
Guanidil (arginin)
11 - 13
+1.0
+50
Fenolik (tirosin)
9 - 12
0.0
+25
Thiol (sistein)
8 - 11
0.0
+25
KATALIS DARI PROTEIN
MEMILIKI SIFAT PROTEIN
The effective charge of an amino acid at a specific pH:
Dp= pI-pH
PENGARUH pH EKSTREM
TERHADAP ENZIM


Dalam larutan alkalin (pH > 8), dapat
terjadi kerusakan parsial dari residu
sistin karena adanya reaksi eliminasi-b
yang dikatalisis kondisi basa.
Dalam larutan asam (pH < 4), dapat
terjadi hidrolisis ikatan peptida yang
labil, seringkali ditemukan setelah
residu asam aspartat.
PENGARUH LAIN DARI pH
TERHADAP AKTIVITAS ENZIM





Kelarutan substrat,
Kelarutan produk,
Perubahan kesetimbangan reaksi,
Penghambatan ionisasi produk yang
berperan pada pelepasannya,
Penghambatan ionisasi produk yang
berperan pada pengunduhannya dalam
pelarut organik.
PENGARUH ION TERHADAP
AKTIVITAS ENZIM





Tegangan permukaan,
Kelarutan hidrokarbon,
Agregasi dan dispersi,
Denaturasi protein,
Stabilitas protein.
HOFMEISTER SERIES
AGREGASI DAN DISPERSI


Agregasi,
pengendapan
Dispersi,
kelarutan
KELARUTAN PROTEIN
Salting In
Penambahan garam dengan kekuatan ion yang
rendah dapat meningkatkan kelarutan protein
dengan menetralkan muatan di permukaan
protein, sehingga mengurangi air yang
menyelimuti protein dan meningkatkan entropi
sistem.
PENGENDAPAN PROTEIN
Salting out (digunakan pada Fraksinasi)
Jika konsentrasi garam netral berada pada
tingkatan yang tinggi (>0,1M), dalam banyak
kasus protein menjadi mengendap. Hal ini
disebabkan keberadaan ion (yang tidak terikat
protein) dalam jumlah yang banyak berkompetisi
dengan protein untuk mendapatklan
pelarut. Penurunan jumlah pelarut yang tersedia
menyebabkan protein beragregasi dan
mengendap.
KELARUTAN KARBOKSI-HEMOGLOBIN
PADA TITIK ISOELEKTRIK SEBAGAI
FUNGSI KEKUATAN IONIK DAN TIPE ION
NaCl
KCl
log
S
S’
MgSO4
Na2SO4
K4SO4
Kekuatan Ionik
STABILISASI PROTEIN
Protein paling stabil jika berada pada
lingkungan dengan pH da kekuatan ionik yang
mendekati kondisi fisiologis.
pH: 7,4, (enzim lisosom, pH 5)
I (kekuatan ionik) = 0,15 M
PENGHITUNGAN
KEKUATAN IONIK
I = ½ciZi2
ci adalah konsentrasi (mol/L) jenis ion,
dan Zi adalah muatan bersih dari ion tersebut.
① 0,1 M sodium asetat, CH3COONa
I = ½ ([Na+]12 + [CH3COO-]12) = ½ (0,11 + 0,11)
= 0,1 M (sama dengan molaritas)
② 0.1 M Na2HPO4
I = ½ ([Na+]12 + [HPO42-]22) = ½ (0,21 + 0,14)
= 0,3 M (lebih besar daripada molaritas)