Aktivitas enzim terhadap suhu, pH, konsentrasi substrat, dan inhibitor

BiologiBiologi selUsia 15–16Lab virtual

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Enzim (dengan sisi aktif) dan molekul substrat bergerak dan bertumbukan; ketika molekul substrat cocok dengan sisi aktif, substrat diubah menjadi produk. Siswa menyeret suhu, pH, dan konsentrasi substrat, menambahkan inhibitor kompetitif atau nonkompetitif, lalu mengamati perubahan laju pembentukan produk; grafik aktivitas terhadap suhu dan pH menunjukkan titik kerja saat ini, dan enzim terdenaturasi jika terlalu panas.

Pelajaran: Enzim: mekanisme kerja dan faktor-faktor yang memengaruhi aktivitas enzim

Yang ditunjukkan

Enzim adalah protein yang sisi aktifnya hanya mengikat substrat dengan bentuk yang sesuai. Simulasi ini memodelkan laju sebagai v = Vmax·f(T)·f(pH)·[S]/(Km + [S]). Di bawah suhu optimum sekitar 37 °C, kenaikan 10 °C hampir menggandakan laju; di atas 55 °C protein terdenaturasi dan tidak pulih saat didinginkan. Setiap enzim memiliki pH optimum sendiri: pepsin bekerja dalam asam lambung, tripsin dalam usus halus yang basa. Inhibitor kompetitif menaikkan Km semu dan dapat dikalahkan dengan menambah substrat, sedangkan inhibitor nonkompetitif menurunkan Vmax berapa pun konsentrasi substratnya.

Cara menggunakan

Pilih Enzim, mulailah pada suhu tubuh dan pH optimumnya, lalu catat laju pembentukan produk yang terukur. Ubah satu faktor setiap kali: naikkan Suhu melewati optimum, geser pH menjauhi optimum, lalu kembalikan setiap penggeser untuk melihat apa yang pulih. Selanjutnya pilih Inhibitor, amati penurunan laju, dan tekan +20 substrat beberapa kali. Tekan Atur ulang setelah enzim terdenaturasi.

Parameter yang dapat diubah

Enzim Amilase ludah (pH optimum 7), Pepsin lambung (pH optimum 2), Tripsin usus halus (pH optimum 8)
Suhu 0–80 °C
pH 1–13
Konsentrasi substrat (jumlah molekul) 10–120
Inhibitor Tidak ada, Inhibisi kompetitif (bersaing di sisi aktif), Inhibisi nonkompetitif (terikat di tempat lain)

Pertanyaan untuk dijelajahi

Mengapa pepsin kehilangan hampir seluruh aktivitasnya ketika pH diatur ke 8?
Setelah enzim dipanaskan sampai 60 °C lalu didinginkan kembali ke 37 °C, apakah aktivitasnya pulih? Mengapa?
Bagaimana penambahan substrat dapat menunjukkan apakah suatu inhibitor bersifat kompetitif atau nonkompetitif?

Pertanyaan umum

Apa itu sisi aktif enzim dan mengapa setiap enzim hanya bekerja pada sedikit jenis substrat?

Sisi aktif adalah cekungan kecil pada enzim yang bentuk dan gugus kimianya hanya cocok dengan substrat tertentu, sehingga setiap enzim bersifat spesifik. Substrat terikat di sana membentuk kompleks enzim-substrat, reaksi berlangsung, lalu produk dilepaskan, sehingga enzim yang tidak berubah dapat mengulang siklus ini berkali-kali.

Apakah suhu dingin merusak enzim atau hanya memperlambat kerjanya?

Suhu dingin umumnya hanya memperlambat enzim dan tidak merusaknya, karena protein biasanya tetap mempertahankan bentuknya dan aktivitasnya kembali saat dihangatkan. Pada suhu rendah, molekul enzim dan substrat bergerak lebih lambat dan lebih jarang bertumbukan, sehingga kompleks yang terbentuk setiap detik lebih sedikit dan makanan di lemari es lebih lambat membusuk.

Mengapa laju reaksi berhenti naik walaupun substrat terus ditambah?

Laju reaksi mendatar karena semua molekul enzim sudah terisi dan substrat tambahan harus menunggu sampai ada sisi aktif yang kosong; laju maksimum ini disebut Vmax. Dalam v = Vmax·[S]/(Km + [S]), Km adalah konsentrasi substrat saat laju mencapai setengah Vmax, sehingga Km yang kecil berarti enzim sudah jenuh pada konsentrasi substrat rendah.

Ide mengajar

Semua panduan