reaksi enzim dengan kinetika sederhana
DESCRIPTION
REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA. Presentasi Oleh : Afida Khofsoh :11506110 0 111 031 Alfonsina A.A.T : 11506110 0 1110 27 3. Febrika Larasati : 115061101111001 4. S. Romlah Nurul B.: 115061101111002. TEKNOLOGI BIOPROSES Dosen pengampu: Wa Ode Cakra N., ST., MT - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/1.jpg)
REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA
Presentasi Oleh:1. Afida Khofsoh :115061100111031 2. Alfonsina A.A.T : 1150611001110273. Febrika Larasati : 1150611011110014. S. Romlah Nurul B. : 115061101111002
TEKNOLOGI BIOPROSESDosen pengampu: Wa Ode Cakra N., ST., MT
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
![Page 2: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/2.jpg)
Batch or Steady-State Plug-flow Reaktor
![Page 3: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/3.jpg)
Bioreactor: merupakan alat yang biasanya berupa vessel, digunakan sebagai tempat aktifitas biokatalis untuk mencapai bentuk kimia yang diingikan.
Product
Bioreactor
Recycle
Productseparation & purification
Nutrients tankWaste
Input
Pre-filtration
Fermenter: jenis dari bioreaktor dengan biokatalis dalam bentu living cell.
Apa itu bioreactor?
![Page 4: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/4.jpg)
1. Aerobic bioreactor: Need adequate mixing and aeration
2. Anaerobic bioreactor: no need for sparging or agitation
Challenges in Bioreactor Design
Bioreactor Configurations1. Stirred Tank
2. Bubble column
3. Air lift reactor
4. Packed bed reactor
5. Trinkle bed reactor
6. Fluidized bed reactor
![Page 5: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/5.jpg)
Sekilas tentang Bioreaktor
![Page 6: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/6.jpg)
(a) Impeller, (b) Propeller, (c) Paddle dan (d) Helical ribbonSumber: rahmat kurniawan , 2011 , pengadukan dan
pencampuran, http://tekimku.blogspot.com/
![Page 7: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/7.jpg)
Bioreactor Operation Modes-1. Batch Operation
A batch bioreactor is normally equipped with an agitator to mix the reactant, and the pH of the reactant is maintained by employing either buffer solution or a pH controller
Sm
Ss
CKCr
dtdCr
max
trCCCCK sss
sm max0
0ln Change of Cs with time, t
Batch operation with stirring
•A foam breaker may be installed to disperse foam
![Page 8: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/8.jpg)
Bioreactor Operation Modes-2. Plug-flow mode
In a plug-flow reactor, the substrate enters one end of a cylindrical tube with is packed with immobilized enzyme and the product steam leaves at the other end.
trCCCCK sss
sm max0
0ln
F, Cs0 F, Cs
t = 0 FV
An ideal plug-flow reactor can approximate the long tube,
packed-bed and hollow fiber or multistaged reactor
Residence time
Continuous operation without stirring
V
![Page 9: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/9.jpg)
Eq:5 =
![Page 10: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/12.jpg)
Reaktor Tangki Berpengaduk Kontinyu
![Page 13: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/13.jpg)
Reaktor Tangki Berpengaduk Kontinyu
Apa ituCSTR?
Caout = Ca
Produkitivasdowntime
![Page 14: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/14.jpg)
CSTR kondisi steady state
D (dilution rate) = 1/ τ
[S] konstan dCs/dt = 0
Pers. Michaelis - Menten
Neraca Komponen Subtrat
![Page 15: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/15.jpg)
Hubungan Linear
Menghitung r
Menentukan KM Running series steady state CSTR at different flow rate
![Page 16: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/16.jpg)
INHIBISI REAKSI ENZIM
![Page 17: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/17.jpg)
INHIBISI REAKSI ENZIM
• Modulator atau effector adalah suatu zat yang dapat bergabung dengan enzim untuk mengubah aktivitas katalitik.
• Inhibitor adalah modulator yang menurunkan aktivitas enzim.
![Page 18: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/18.jpg)
Jenis Inhibitor
Inhibitor irreversibel
Inhibitor reversible
![Page 19: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/19.jpg)
Inhibitor Irreversible
• Berikatan sangat kuat dengan sisi aktif enzim secara kovalen
• Mengakibatkan enzim tidak berfungsi karena ikatan inhibitor dengan protein enzim bersifat stabil dan tidak dapat lepas
![Page 20: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/20.jpg)
Inhibitor Reversible
Inhibitor kompetitif
Inhibitor non kompetitif
Inhibitor unkompetitif
![Page 21: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/21.jpg)
Inhibitor Kompetitif
• memiliki struktur yang mirip dengan substrat.
• Pembentukan kompleks enzim-inhibitor menurunkan laju reaksi.
• Pengaruh inhibitor dapat diminimalisir dengan meningkatkan konsentrasi substrat.
![Page 22: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/22.jpg)
• Neraca enzimCE0 = CE + CES + CEI
• Reaksi kesetimbangan
• Laju pembentukan produk
![Page 23: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/23.jpg)
Kurva pengaruh inhibitor reversible pada inhibitor kompetitif dan inhibitor non kompetitif
![Page 24: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/24.jpg)
Inhibitor Non Kompetitif
• melekatkan diri pada bagian bukan sisi aktif enzim.
• Inhibitor non kompetitif tidak dapat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat
• Menurunkan kecepatan maksimal tetapi tidak mempengaruhi Km
![Page 25: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/25.jpg)
• Mekanisme inhibisi non kompetitif
![Page 26: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/26.jpg)
Inhibitor Unkompetitif
• Berikatan hanya dengan kompleks ES dan tidak dapat berikatan dengan enzim bebas.
• Kompleks ESI yang terbentuk menjadi tidak aktif.
• Inhibitor tidak menghalangi pembentukan kompleks ES, tetapi menghalangi reaksi pembentukan produk
![Page 27: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/27.jpg)
• Persamaan Laju
• Mengakibatkan penurunan Vm dan Km
![Page 28: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/28.jpg)
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI AKTIVITAS ENZIM
![Page 29: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/29.jpg)
Faktor Kimia
• Susbstrat• Produk• Enzim Kofaktor
Faktor Fisika
•pH•Suhu•Gaya Mekanik/ Gesekan
![Page 30: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/30.jpg)
Pengaruh pH
Perubahan pH lingkungan akan berpengaruh pada efektivitas bagian aktif
enzim (active site)
• Muatan mempengaruhi struktur enzim
• Selanjutnya akan mempengaruhi reaksi
1
![Page 31: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/31.jpg)
Enzim adalah protein yang terdiri dari residu asam amino (asam amino- water)
Lepasnya gugus -OH asam karboksilat dan -H amin menyebabkan struktur asam amino atau protein tidak lagi
lengkap sebagai asam amino. Oleh karena itu, disebut "residu asam amino".
![Page 32: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/32.jpg)
Glutamic Acid pada pH rendah
Jika pH lingkungan meningkat, asam glutamat akan terionisasi. Menjadi bermuatan.
Lingkungan dalam suasana basa-> kelebihan OH- dalam lingkungan enzim -> enzim melepaskain ion H+ -> enzim dalam keadaan anion (deprotonasi)
Enzim aktif sebagai katalis
Asam Glutamat akan aktif ketika pH>4,5
![Page 33: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/33.jpg)
Lysine pada pH tinggi
Lysine akan aktif ketika pH<10
Jika pH lingkungan menurun , lysine akan terionisasi. Menjadi bermuatan.
![Page 34: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/34.jpg)
Enzim adalah katalis aktif ketika sisi aktif
masing-masing residu asam amino memiliki
muatan tetentu.Oleh karena itu fraksi
enzim katalis aktif tergantung pada pH.
• Pada umumnya enzim aktif pada pH 4,5 - 10
KESIMPULAN
![Page 35: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/35.jpg)
• Pers. “Arhenius”• Jika suhu tinggi, laju
reaksi meningkat.
k = konstanta laju reaksik0= faktor frekuensi reaksi
Pengaruh Temperatur 2
T1
RE -kln k ln a
0 Persamaan garis lurus (linier), dengan 1/T sebagai sumbu X dan ln k sebagai sumbu Y. Dengan demikian, slope dari
kurva tersebut adalah – Ea / R.
![Page 36: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/36.jpg)
Kecuali enzim termophilic.
Untuk reaksi biological, suhu tinggi dapat merusak protein.
T Ln K
T Optimal Enzim 45-50°C
Atom pada molekul enzim mempunya energi lebih besar,
memiliki kecenderungan lebih tinggi untuk bertumbukan
![Page 37: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/37.jpg)
Effect of Shear
Pengaruh gesekan penting untuk pertimbangan desain reaktor enzim, karena isi
reaktor perlu pengadukan untuk meminimalkan resistensi transfer massa.
Enzim rentan terhadap kekuatan mekanik -> merusak molekul enzim.
Gaya gesek yang dapat merusak enzim biasanya disebabkan oleh fluida, baik oleh fluida yang mengalir, atau pengadukan
dengan agitator.
4
![Page 38: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/38.jpg)
Charm dan Wong (1970) menunjukkan bahwa enzim katalase, rennet, dan carboxypeptidase sebagian tidak aktif ketika dikenai gesekan dalam silinder viscometer.
Thomas dan Dimnill (1979) mempelajari efek mekanik pada katalase dan urease dengan menggunakan silinder
koaksial viskometer yang disegel untuk mencegah contact dg udara, menemukan bahwa tidak ada perubahan yang
signifikan aktivitas enzim karena gaya geser pada laju geser sampai 106/sec.
![Page 39: REAKSI ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061404/5681668a550346895dda4b5f/html5/thumbnails/39.jpg)