Makalah Rekayasa Biokimia 1

PEMICU 1: KINETIKA PERTUMBUHAN PERTUMBUHAN SEL

Menganalisis dan Mengevaluasi Mekanisme Biokimia dalam Pe!um"u#an Sua!u Mikooganisme

Disusun untuk Memenuhi Tugas Tugas Mata Kuliah Rekayasa Biokimia

Disusun oleh: Kelom$ok %

Angelina

1406533522

Mauhibah umna

14065!!650

Muhamma" #alih $tomo

1406533554

%a&an '(a&an )ah

1406533636

%o(o Bismo

14065334!2

*R+#RAM )T$D' T,K-+.+#' B'+*R+),) D,*ART,M,- T,K-'K K'M'A /AK$.T /AK$.TA) A) T,K-'K $-',R)'TA $-',R)' TA) ) '-D+-,)'A ' -D+-,)'A &EP'K  MEI ()1*

KATA KATA PEN+ANTAR  PEN+ ANTAR 

*e(tama *e(tamata tama ma kami kami mengu menguak akan an ui ui syuku( syuku( kea"a kea"a Tuhan Tuhan ang Maha Maha ,sa ka(ena atas kuasa-ya enulis bisa menyelesaikan lao(an 7Makalah Rekayasa Biokimia

−¿  Kinetika *e(tumbuhan )el8 "engan baik "an teat &aktu9 .ao(an ini "ibuat atas "asa "asa(( emi emiu u e(t e(tam amaa "a(i "a(i mata mata kuli kuliah ah Reka Rekaya yasa sa Biok Biokim imia ia "eng "engan an tema tema Kine Kineti tika ka *e(tumbuhan )el9 Dalam enulisan lao(an ilmiah ini banyak halangan "an (intangan yang te(a"i9 *enuli *enuliss uga uga be(te(i be(te(ima ma kasih kasih kea"a kea"a selu(u selu(uh h ihak ihak yang yang te(liba te(libatt baik baik sea(a sea(a langsu langsung ng mauun ti"ak langsung "alam enyelesaian lao(an ilmiah ini yaitu: 1

Dose Dosen n mata mata kuli kuliah ah Reka Rekay yasa asa Biok Biokim imia ia 'bu 'bu Dian Dianu( u(sa sant ntii "an "an 'bu 'bu Rita Rita yang yang tela telah h membimbing enulis selama (oses enulisan lao(an ini9

2

Asis Asiste ten n "ose "osen n mata mata kuli kuliah ah Reka Rekay yasa asa Biok Biokim imia ia Kak Kak ,ga ,ga A"i )u(y )u(yaa yang yang tela telah h menga(ahkan enulis selama (oses enulisan lao(an ini9

3

+(ang +(ang tua enulis enulis yang yang senantia senantiasa sa membe(ik membe(ikan an "ukung "ukungan an selama selama (oses (oses embuata embuatan n lao(an ilmiah ini9

4

)elu(uh )elu(uh (ekan Teknol Teknologi ogi Bio(oses Bio(oses $' $' selu(uh selu(uh angkatan angkatan se(ta se(ta segala segala ihak yang telah telah membantu enulis9 *enulis menya"a(i banyaknya keku(angan yang te("aat "alam lao(an ilmiah ini9

+leh ka(ena itu enulis meminta maa atas semua kesalahan yang te(a"i a"a lao(an ini9 *enulis uga mengha(akan sa(an masukan "an uman balik "a(i a(a embaa untuk  tulisan ini9 Akhi( kata enulis menguakan te(ima kasih atas bantuan "a(i be(bagai ihak  "an be(ha(a semoga lao(an ini "aat be(manaat bagi a(a embaa9

Deok Mei 2016

*enulis

1

&A,TAR ISI

KATA *,-#A-TAR 9999999999999999999999999999999999999999999999 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999991 91 DA/TAR ')'99999999999999999999 ')'9999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999992 999999999999999999999999999999999992 DA/TAR TAB,.9999999999999999999999 TAB,.999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999993 99999999999999999999999993 DA/TAR #AMBAR 9999999999999999999999999999999999999999999999 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999993 99999999999999999993 BAB ' *,-DA;$.$A-99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999994 *,-DA;$.$A- 99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999994 1919

.ata( Belakang99999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999994 99999999999999994

1929

Tuuan *e *embelaa(an9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999994

1939

Rumusan Masalah99999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999995 999999999995

BAB '' *,MBA;A)A-9999999999999999999999 *,MBA;A)A- 999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999996 999999999999996 2919

-omo( 1999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999996

2929

-omo( 299999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999<

2939

-omo( 399999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999913

2949

-omo( 499999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999916

2959

-omo( 59999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999991=

2969

-omo( 699999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999921

29!9

-omo( !99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999925

29<9

-omo( <9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999992=

29=9

-omo( =99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999933

29109

-omo( 10 10 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999934

BAB ''' *,-$T$*999999999999999999999 *,-$T$*99999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 999999999999999999999999999999999999999999993= 9999999999999999999993= 3919

Kesimulan99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999993=

DA/TAR *$)TAKA>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>999>940 &A,TAR TABEL

Tabel 19 Meto"e menguku( kete(kaitan analit untuk estimasi biomassa tak langsung999999999912 langsung9 99999999912 Tabel Ta bel 29 Data Konsent(asi A9999999999 A999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999999999920 999999999999999999920 Tabel Ta bel 39 Data Konsent(asi A9999999999 A999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999999999920 999999999999999999920 te(tentu99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999923 Tabel 49 Konstanta Mihaelis untuk en?im te(tentu99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999923 Tabel Ta bel 59 Data Konsent(asi .aktosa9999999999999999 .aktosa999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999999999999999992< 999999999999999999999999992< Tabel Ta bel 69 Data *lot .angmui(9999999999999 .angmui(999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 999999999999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999999 99999992< 2< Tabel !9 ;asil *engamat *e ngamatan an *ega(uh )uhu )u hu Te(ha"a Te(ha"a Akti@itas Akti@it as ,n?im Amilase Amilas e Tabel <9 -ilai Ks untuk Bebe(aa Bebe (aa +(ganisme + (ganisme &A,TAR +AMBAR 

#amba( 19 Ku(@a e(tumbuhan sel9999999999999999999 se l999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 999999999999999999999999999999999999999999999999! 9999999999999999999999999! #amba( 29 .au e(tumbuhan a"a (ekombinan lasmi" yang be(be"abe"a 999999999999999999999999= #amba( 39 #(aik enga(uh ka"a( subst(at te(ha"a keeatan e(tumbuhan sesiik 9999999913 9999999913 2

#amba( 49 Mekanisme inhibisi oleh subst(at99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999913 subst(at99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999913 #amba( 59 Mekanisme inhibisi oleh (o"uk 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999914 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999914 #amba( 69 ontoh inhibisi oleh (o"uk999999999999999999999999999999999999999999999 (o"uk99999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999 99999999999999999999999999999999999 14 #amba( !9 Mekanisme inhibisi kometiti 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999915 999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999915 #amba( <9 Mekanisme inhibisi nonkometiti9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999915 #amba( =9 Mekanisme inhibisi inkometiti999999999999999999 inkometiti99999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999915 99999999915

−

dC   A versus C   A dt 

#amba( 109 #(aik hubungan 9999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999921 #amba( 119 MihaelisMenten *lot99999999999999999999 *lot9999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999999 9999999999999999999999999999999999999999999926 99999999999999999999926 #amba( 129 Di(et 129 Di(et .inea( lot untuk menentukan a(amete( kinetik en?im9999999999999999999999992! en?im 9999999999999999999999992! #amba( 139 #amba( #(aik *lot Data *e(hitungan .angmui( 99999999999999999999999999999999999999999999992= 99999999999999999999999999999999999999999999992= #amba( 149 Akti@itas +timum ,n?im a"a )uhu Te(tentu Te(tentu 99999999999999999999999999999999999999999999999930 #amba( 159 Graphical differentiation a"a differentiation a"a sistem kultu( batch9 batch99999999999999999999999999999999999999999993!

4

BAB I PEN&AHULUAN

1

La!a Belakang

*e(tumbuhan me(uakan akto( yang sangat enting bagi suatu makhluk hi"u9 *a"a "asa(nya e(tumbuhan yaitu enambahan massa uku(an "an umlah sel9 *a"a mik(oo(ganisme  e(tumbuhan sel "aat be(ubah langsung mena"i e(tumbuhan oulasi umlah sel be(tambah sangat eat "engan &aktu yang eat ula9 Mik(oo(ganisme "aat tumbuh "iba&ah enga(uh isik kimia "an kon"isi nut(ien9 *a"a nut(ien yang ook mik(oo(ganisme mengu(aikan nut(ien "a(i me"ia "an mengubahnya "alam komosisikomosisi biologi9 )ebagian "a(i nut(iennut(ien "igunakan untuk mem(o"uksi ene(gi "an sebagian lagi "igunakan untuk biosintesis "an  embentukkan (o"uk9 Kinetika

e(tumbuhan

mik(oba

me(uakan

suatu

(angkaian

(eaksi

kimia

yang

mengen"alikan sintesis enyusunan biomassa yang "ie(oleh a"a akhi( biakan sea(a menyelu(uh yang mengikuti (insi kekekalan massa9 *engamatan e(tumbuhan oulasi mik(oba "alam &aktu yang uku lama membe(ikan gamba(an melalui ku(@a e(tumbuhan te("aat asease  e(tumbuhan9 *e(tumbuhan sel bakte(i biasanya mengikuti suatu ola e(tumbuhan te(tentu be(ua ku(@a e(tumbuhan sigmoi"9 /ase e(tumbuhan "imulai a"a ase log ase eksonensial ase stasione( "an ase kematian9 *e(tumbuhan mik(oba "aat "iamati "a(i kenaikan konsent(asi mik(oba9 Melalui se(angkaian (oses en?imatis mik(oba melakukan biosintesis molekulmolekul enyusun sel "an menggan"akan selnya9 Keeatan e(tumbuhan mik(oba me(uakan (eson te(ha"a subst(at me"ia e(tumbuhanC yang "ise"iakan "an kon"isi lingkungannya9 (

Tu-uan Pem"ela-aan

Dalam enulisan lao(an ini enulis memiliki bebe(aa tuuan sebagai be(ikut: •

Daat mengetahui lau e(tumbuhan mik(oba

•

Daat mengetahui a(a mengkultu( mik(oba

•

Daat menentukan e(samaan umum (eaksi e(tumbuhan mik(oba

•

Mamu menghitung yield  yang "ihasilkan "a(i mik(oba

•

Mamu menelaskan kaitan en?im "engan mik(oba "alam lau e(tumbuhan mik(oba 4

.

Rumusan Masala#

1

Bagaimana e(anan mekanisme biokimia "alam e(tumbuhan sel

2

Bagaimana a(a menguku( "an menganalisis e(tumbuhan sel

3

Bagaimana

subst(at

"an embentukan

(o"uk

"alam sel

"aat

menginhibisi

 e(tumbuhan sel 4

Bagaimana mekanisme (eaksi yang mungkin "ialani sel a"a masa e(tumbuhannya

5

Bagaimana a(a menghitung lau (eaksi "a(i suatu "ata konsent(asi menggunakan "ie(ensiasi g(ais

6

Bagaimana hubungan kinetik anta(a (eaksi be(o("e nol satu "an mihaelismenten

!

Bagaimana a(a menentukan a(amete( kinetika en?imatik keeatan maksimum "an konstanta mihaelis "a(i "ata konsent(asi

<

Bagaimana enga(uh suhu te(ha"a lau (eaksi en?imatik

=

Bagaimana menghitung yiel" "a(i suatu kultu( sel "an aa e(annya "alam a(amete(  kinetika (eaksi

10 Bagaimana menge@aluasi e(tumbuhan se(aan subst(at "an lau (o"uksi "alam kulti@asi sel

5

BAB II PEMBAHASAN

1

Nomo 1

 Bagaimana mekanisme biokimia secara umum dalam pertumbuhan sel? Bagaimana pula fase fase yang dialami oleh sel dalam masa pertumbuhannya? /a0a" : Peanan Mekanisme Biokimia dalam Pe!um"u#an Sel Dalam ilmu biologi sel me(uakan satuan kehi"uan te(keil yang menyusun tubuh mahluk 

hi"u temat te(selengga(anya ungsi kehi"uan9 Biokimia a"alah ilmu yang memelaa(i (eaksi yang te(a"i "i "alam atau be(hubungan "engan makhluk hi"u9 Reaksi biokimia umumnya memelaa(i tentang (eaksi mak(omolekul kehi"uan ka(bohi"(at lemak (otein asam nukleatC "an molekul atau ion lain yang be(hubungan "engan kehi"uan makhluk hi"u ontohnya ai(C9 )asa(an stu"i biokimia a"alah:

-

Membantu mengatu( e(tumbuhan sel baik keeatanE(o"uk "an &aktu yang "aat "i(ekayasa

-

Memelaa(i

alu(alu(

metabolisme

"alam

e(tumbuhan

sel

F

mekanisme

 engen"aliannya

-

)t(uktu( kimia "a(i komonen makhluk hi"u "an hubungan anta(a st(uktu( kimia "engan ungsi biologis

-

Memelaa(i metabolisme yaitu keselu(uhan (eaksi kimia "alam makhluk hi"u

-

*(oses kimia "an substansi yang menyiman "an mengi(imkan ino(masi biologis

-

Memelaa(i akti@itas katalitik en?im9 Reaksi(eaksi biokimia sangat be(e(an "alam siklus hi"u sel ka(ena tana (eaksi(eaksi

te(sebut sebuah sel ti"ak "aat be(tahan hi"u9 Memelaa(i (eaksi(eaksi biokimia "aat membuat kita menge(ti lebih auh tentang siklus hi"u "an e(tumbuhan sel se(ta 6

memanaatkan engetahuan itu untuk "ialikasikan "i bi"angbi"ang lain see(ti me"is "an  e(tanian9

,ase,ase 2ang &ialami ole# Sel dalam Masa Pe!um"u#ann2a

/ase e(tumbuhan sel a"alah sebagai be(ikut:

+am"a 19 Ku(@a e(tumbuhan sel )umbe(: &&&9eGte9omC

1

/ase lag: a"a ase ini sel akan mulai be(a"atasi "engan lingkungan me"iumC "an mengumulkan ene(gi untuk memulai (oses e(tumbuhan9 $ntuk men"aatkan ene(gi sel akan memulai (eaksi en?imatis untuk mengu(aikan subst(at "an nut(ien "i sekita(nya aga( "aat "igunakan sel9 /ase lag te(lihat men"ata( a"a ku(@a ka(ena tingkat  e(tumbuhan sel sangat se"ikit9 .amanya ase lag be(gantung a"a me"ium tumbuh "an  umlah a&al sel9 Aabila me"ium yang "igunakan a"alah me"ium yang su"ah "igunakan sebelumnya maka ase a"atasi ini akan be(langsung eat ka(ena nut(ien yang "ie(lukan sel su"ah te(u(ai "i sekita( sel9 Humlah a&al sel yang banyak uga akan meme(eat &aktu a"atasi hal ini "ika(enakan semakin banyak sel maka semakin

 banyak en?im yang akan memeah nut(ien aga( "aat "igunakan oleh sel9 2 /ase aksele(asi: ase "imana sel su"ah selesai melakukan masa a"atasi namun tingkat  e(tumbuhannya masih (en"ah 3 /ase eksonensial: ase "imana tingkat akti@itas sel menaai keeatan maksimum yang "aat te(lihat "a(i bentuk ku(@a yang eksonensial9 Tingkat e(tumbuhan ini akan "ienga(uhi oleh be(agam akto( biologis "an nonbiologis see(ti siat sel asosiasi 4

o(ganisme "i me"ium tumbuh kan"ungan nut(ien "an lainlain /ase engu(angan: me(uakan ase "imana tingkat e(tumbuhan sel mengalami  enu(unan hal ini "aat "isebabkan ka(ena nut(ien yang "ibutuhkan su"ah hami( habis atau selsel yang te("aat a"a me"ium mati ka(ena te(aa( hasil metabolisme yang  be(siat (aun atau e(saingan "engan o(ganisme lain9 !

5

/ase statione(: ase ini "itunukan oleh ku(@a men"ata( yang menunukan tingkat  e(tumbuhan sel sama "engan tingkat kematian sel9 *a"a ase ini sel mengalami

6

(esistensi yang lebih tinggi te(ha"a akto( ekste(nal see(ti suhu "an ?at kimia /ase kematian: me(uakan ase "imana tingkat kematian sel su"ah lebih banyak  "iban"ingkan tingkat e(tumbuhan sel9 *a"a ase ini nut(ien su"ah habis sehingga sel ti"ak lagi "aat melakukan e(tumbuhan namun hasil metabolisme yang be(siat toksik  semakin banyak "an e(saingan anta( o(ganisme semakin ketat sehingga sel yang mati lebih banyak "a(i sel yang hi"u9

(

Nomo (

 Bagaimana Anda mengukur dan menganalisis pertumbuhan sel? (parameter pertumbuhan sel) /a0a" : Caa Menguku dan Menganalisis Pe!um"u#an Sel

Akti@itas "a(i e(tumbuhan sel "aat "iuku( sea(a kuantitati baik umlah mauun  e(ubahan lau "a(i massa sel9 *a"a banyak kasus meto"a langsung ti"ak "aat "ialikasikan "an akti@itas sikologi yang "ienga(uhi oleh banyaknya biomassa ha(us "ihitung9 Te("aat "ua katego(i meto"e yang "aat "igunakan untuk banyak kasus yaitu enguku(an banyaknya sel "an be(at sel9 1

/umla# To!al Sel

Be("asa(kan e(samaan matematis e(tambahan atau engu(angan banyaknya sel - "a(i samel yang "iambil be(ban"ing lu(us "engan umlah total sebena(nya ItC J  tC ItC "i mana  J laju pertumbuhan spesifk per waktu ItC J umlah total sel e( &aktu

Dalam bentuk

logaritma

dengan

menggambarkan aktivitas

bilangan dasar e, rumus yang

populasi mikrobia dalam biakan sistem

tertutup adalah: ln X = ln Xo + μt! di mana Xo: jumlah sel pada waktu nol, X: jumlah sel pada waktu t, t: waktu pertumbuhan diamati" <

(

Laju Pertumbahan Sel #ntuk mengukur pertumbuhan sel, kita dapat menentukannya dengan menggunakan persamaan laju pertumbahan sel r$! r$ = = μ " %X dimana : μ = laju pertumbuhan spesifk per waktu %X = konsentrasi sel kering per unit volum

.

&ou"ling !ime

#ntuk memperkirakan kerapatan populasi pada waktu yang akan datang dengan μ sebagai konstanta pertumbuhan yang berlaku, perlu dibuat suatu parameter penting untuk konstanta pertumbuhan populasi se&ara eksponensial, yaitu waktu generasi waktu penggandaan!" Doubling time td! yaitu kondisi dimana ' = '$( pada kurun waktu t" Doubling time

se(ing

"igunakan

untuk

men"esk(isikan e(tumbuhan9

'nte(g(asi

membe(ikan

td = ln ')* Meto"e e(hitungan banyaknya sel ku(ang be(guna a"a e(hitungan mik(oba yang sel nya "i(ekombinasi ka(ena e(tumbuhan sel yang "igunakan akan be(be"abe"a9 )ee(ti yang "itunukkan a"a #amba( 29

+am"a (3 .au e(tumbuhan a"a (ekombinan lasmi" yang be(be"abe"a )umbe(: *osten lemens ;9

ha(les .  1==3C

A Pengukuan /umla# Sel

*enguku(an umlah sel sangat be(guna untuk menentukan lau e(tumbuhan "a(i mik(oba9 =

 -amun e(lu "ie(hatikan ula bah&a kita e(lu mengetahui sel yang te(uku( a"alah sel yang hi"u atau ti"ak9 )el yang hi"u "aat "ibe(i staining  aga( te(lihat e(be"aannya9 19 *e(hitungan Mik(oskois .angsung Meto"e ini se(ing "igunakan a"a enguku(an umlah sel9 )ea(a umum meto"e yang "ilakukan a"alah menghitung sel a"a  slide kaa9 Dengan  slide *et(o;ause(  misalnya dapat digunakan untuk menghitung banyaknya sel pada setiap

kamar)kotak hemo&ytometer9 Massa enis sel "ihitung "a(i (ata(ata sel e( kotak  "ibagi "engan @olume kotak sehingga "ie(oleh hasil umlah sel yang a"a9 -amun umlah sel mati "an hi"u ti"ak te(lihat sehingga "ie(lukan enambahan ?at see(ti methylene blue yang "aat "ioksi"asi oleh sel yang be(esi(asi "an menyebabkan timbulnya &a(na bi(u a"a sel yang masih be(esi(asi9 *a"a mik(oba yang hi"u "i lingkungan bebas "engan umlah se"ikit sulit untuk melakukan "engan meto"e "iatas9 Meto"e yang bisa "ilakukan untuk  mik(oba enis ini a"alah "engan memb(ane ilt(asi "an eilou(esene mik(oskoik9 29 *lat *enghitung )el ;i"u Teknik yang "ilakukan a"a meto"e ini a"alah "engan membuat mik(oba be(tumbuh  a"a me"ium kloningC9 Kemu"ian mik(iba yang a"a "ihitung a"a lat enghitung sel hi"u "engan teknik enguku(an koloni yang te(bentuk /$C9 Meto"e "engan lat enghitung sel "aat uga "ialikasikan a"a mik(oba a"a lingkungan bebas9 -amun e(lu "iketahui  bah&a mik(oba yang te(kan"ung asti banyak sehingga e(tumbuhan a"a me"ium te(tentu akan be(be"a9 39 *enghitung oulte(  *enghitung yang "itemukan oleh oulte( ini menggunakan a(us list(ik melaui sebuah lubang9 )etia mik(oba yang mele&ati lubang tahanan akan be(tambah "an a(us menu(un9 Humlah a(us ini "aat te(ekam a"a suatu alat "an "aat menunukkan engu(angan a(us seban"ung "engan @olume sel9 'nst(umen ini "aat membe(ikan banyaknya sel "an "ist(ibusi uku(an sel tetai ti"ak membe(ikan ino tentang bentuk sel9 *a(tikel yang "aat "ihitung a"alah a(tikel yang be(uku(an 05200 m9 49 Ali(an ytomete(  Flow Cytometri) Meto"e ini "ilakukan "engan memanaatkan siat otis "a(i sel9 )amel yang telah "ikultu( "i ene(kan "i ali(an yang akan memisahkan sel sea(a membuu( "a(i sel lain9 Ali(an melaui laser beam, absorption, flouresence, atau light diffusionuntuk menyamaikan  e(hitungan sel9 )elektiitas uga "aat "itingkatkan "engan melabel "engan  flouresencent  dye. *engu(utan sel selesai "engan memasukkan muatan a"a tetes yang mengan"ung sel yang "iinginkan9 Muatan membuat tetes te(sebut te(belokkan ke "etekto(9 B Pengukuan Massa Sel

*(insi enguku(an yang be(be"a "a(i meto"emeto"e ini a"alah be("asa(kan e(be"aan kualitas "ai mate(i biologis "an menunukkan hasil yang ti"ak (oo(sional a"a bio(oses9 10

1 Dry Cell eight Be(at )el Ke(ingC Teknik ini "ilakukan "engan menge(ingkan samel "engan (oses sent(iugasi atau ilt(asi "iui "engan ai( atau bue( "an "ike(ingkan a"a <0 "e(aat elius9 D% se(ing "igunakan a"a e(mento(9 )amel b(oth "iambil "a(i e(mento( kemu"ian uku( @olumenya9 )el "iisahkan "engan sent(iugasi atau ilt(asi namum biasanya masih te("aat engoto(  lain yang bukan me(uakan sel sehingga e(lu "ie(lakukan bebe(aa meto"e see(ti  enambahan bue( untuk menhilangkan asam9 Kemu"ian sel "ike(ingkan "an "itimbang9 ;asil "a(i meto"e ini sekita( 30L atau lebih "a(i massa sel a"a e(mento(9 D% uga menggamba(kan sel total yang tebentuk mati atau hi"u "an ti"ak menghitung massa sel yang te(bentuk "an yang hilang ka(ena lisis sel9 ! "ac#ed Cell $olume *C * se(ing "igunakan a"a in"ust(y  plant untuk mengikuti kine(ik e(mentasi9 * te(gantung ti"ak hanya a"a massa sel tetai uga a"a keeatan sent(iugal "an &aktu  banyaknya a"atan nonselula( moologi kultu( "an osmola(itas "a(i me"ium9 Kon"isi sent(iugasi biasanya "i set untuk mengu(angi eek "a(i @a(iabel lain9 Banyaknya a"atan nonselula( akan be(ku(ang sei(ing "engan e(tambahan &aktu9 *a"atan akan mengen"a lebih "ulu "a(ia"a sel sehingga "aat menghitung be(at a"atan yang a"a9 3 Tu(bi"itas keke(uhanC Tu(bi"itas a"alah teknik yang aling se(ing "igunakan a"a enguku(an e(tumbuhan mik(oba9 da beberapa metode pengukuran kekeruhan, yaitu:

a" pektrootometer Tu(bi"itas yang te(uku( a"alah umlah "a(i abso(si "an enyeba(an ahaya oleh me"ium sel "an a(tikel lain9 Meto"e menggunakan sekt(ootomete( a"a anang gelombang 600!00 nm "imana enye(aan ahaya oleh sel a"a saat itu minimum9 )ekt(ootomete( linea( a"a 02 samai 10 abso(bansi unit9 .inea(itas "aat "iastikan "engan kultu( yang be(be"a9 )atu unit abso(bansi sama "engan 05 gE. "a(i  be(at ke(ing sel9 /akto( kesalahan ha(us "ihitung ula "engan teknik ini9

b" .ephelometri& method .ephelometri& /urbidity #nit, prinsip kekeruhan air dengan &ara ini didasarkan pada perbandingan intensitas &ahaya, semakin tinggi intensitas yang terserap maka semakin tinggi pula kekeruhan alat yang digunakan turbidi meter sampel tube" &" 0isual method  1ang dimaksud dengan visual method

adalah

pengukuran

kekeruhan air dengan menggunakan &andle turbidimeter" 2rinsip pengukuran ini didasarkan pada panjangnya &ahaya melalui suatu suspensi yang dihitung tepat pada saat bayangan nyala lilin 11

&andle! hilang" 3otol yang dituangkan air digunakan untuk membandingkan kekeruhan se&ara visual" % &mage Analysis Khusus untuk kasus e(tumbuhan  filamentous  "an embentukan  pellet  sulit untuk  menguku( e(tumbuhan "a(i sel atau massa total sel9 Analisis ini "aat mena"i alat be(guna untuk mengklasiikasi biomassa9 Diambil gamba( "a(i b(oth e(mentasi "an "i(oses "engan sot&a(e komute(9 5 *(insi *enguku(an yang .ain *a(amete( siat isik "an kimia "a(i b(oth e(mentasi banyak yang te(kait "engan  banyaknya biomassa maka munulah meto"e lain yang meme(hitungkan kebe(a"aan  biomassa "ianta(anya e(hitungan @iskositas "an anas e(mentasi9 Te("aat ula meto"e yang menggamba(kan kete(kaitan analit a"a Tabel 19 Ta"el 13 Meto"e menguku( kete(kaitan analit untuk estimasi biomassa tak langsung

 )umbe(: *osten lemens ;9 ha(les .  1==3C

12

.

Nomo .  Bagaimana substrat dan pembentukan produk dalam sel dapat menginhibisi pertumbuhan sel? Dapatkah anda menjelaskan faktor-faktor lainnya yang dapat menginhibisi laju  pertumbuhan sel? /a0a" : In#i"isi La-u Pe!um"u#an Sel ole# "e"agai ,ak!o 1

'nhibisi oleh )ubst(at Dalam bebe(aa kasus subst(at alkohol enol "an hi"(oka(bon "alam  umlah be(lebih "aat menyebabkan enghambatan lau

(eaksi9 ontohnya

"alam kasus inhibisi inkometiti subst(at menye(ang komleks en?im membentuk komleks inakti9 'nhibisi oleh subst(at ini se(ing "iangga sebagai siat biokimia "a(i subst(at yang aneh "an menganggu (oses be(alannya (eaksi kimia9

+am"a .3 #(aik enga(uh ka"a( subst(at t e(ha"a keeatan e(tumbuhan sesiik )umbe(:

Hulianti ,lisa9 2013C

Mekanisme inhibisi oleh subst(at "itunukkan a"a #amba( 49 Te(lihat subst(at menye(ang komleks en?im subst(at sehingga membentuk komleks en?im subst(atsubst(at9

+am"a %3 Mekanisme inhibisi oleh subst(at )umbe(:htt:EE&&&19lsbu9a9ukEC

Taha Reaksi: 13

 E + S k 1 E ∙ S →

 E ∙ S k −1 E + S →

 E ∙ S k 2 E + P →

S + E ∙ S k 3 S ∙ E ∙ S ( inaktif ) →

S ∙ E ∙ S k −  3 S + E ∙ S →

2

'nhibisi oleh *embentukan *(o"uk 

+am"a 43 Mekanisme inhibisi oleh (o"uk )umbe(: htt:EE&&&9sun9e"uEC

'nhibisi oleh (o"uk ka"ang "isebut sebagai negative feedbac# atau inhibition feedbac#. 'nhibisi oleh (o"uk a"alah suatu tie inhibisi en?im "imana  (o"uk "a(i suatu (eaksi en?imatis menemel a"a en?im "an menghambat akti@itasnya9 ;al ini enting a"a (egulasi metabolisme sebagai suatu bentuk  negative feedbac#  yang mengont(ol siklus metabolisme9 Tetai a"a "asa(nya inhibisi oleh (o"uk a"alah suatu hal yang me(ugikan "an "alam bioteknologi selalu  be(usaha "ihilangkan ka(ena "aat meningkatkan yiel" (o"uksi ontohnya "alam  (o"uksi antibiotik9 *a"a inhibisi ini (o"uk sea(a st(uktu( mi(i "engan subst(at sehingga akan  be(kometisi "engan subst(at untuk menemel a"a sisi akti en?im9

 ) +am"a *3 ontoh inhibisi oleh (o"uk )umbe(: htt:EE&&&9it(usollege9e"uE

14

3

'nhibisi oleh /akto( .ainnya /akto(akto( lainnya yang "aat menginhibisi (eaksi en?imatis a"alah inhibito( kometiti nonkometiti "an inkometiti se(ta isome(isasi komleks ,' mena"i ,' yang inakti9 'nhibito( kometiti memunyai st(uktu(  yang mi(i "engan subst(at sehingga akan be(kometisi "engan subst(at untuk  menemel a"a sisi yang sama a"a en?im yaitu sisi aktinya9 )e"angkan inhibito( nonkometiti ti"ak mi(i sea(a st(uktu(al "engan subst(at sehingga akan menemel a"a sisi yang be(be"a "engan sisi akti  en?im namun mengubah bentuk en?im sehingga subst(at tak "aat menemel "engan en?im9 *a"a inhibisi inkometiti inhibito( "aat hanya "aat menemel  a"a en?im aabila en?im telah be(ikatan "engan suatu subst(at atau lebih9

+am"a 53 Mekanisme inhibisi kometiti )umbe(: htt:EE&&&9sun9e"uEC

+am"a 63 Mekanisme inhibisi nonkometiti )umbe(:htt:EE&&&9sun9e"uEC

+am"a 73 Mekanisme inhibisi inkometiti )umbe(: htt:EE&&&9sun9e"uEC

15

%

Nomo %  Dengan adanya pertumbuhan sel ini, dapatkah anda menjelaskan mekanisme-mekanisme reaksi yang mungkin dijalani oleh sel dalam masa pertumbuhannya? Bagaimana menentukan laju reaksinya dari masing-masing mekanisme tersebut? /a0a" :

Mekanisme Reaksi *e(tumbuhan )el *e(tumbuhan a"a sel melibatkan Metabolisme ,ne(gi "i mana Metabolisme a"alah suatu (oses komlek yang te(a"i "i"alam sel "imana te(a"i e(ubahan makanan mena"i ene(gi "an anas melalui suatu (oses kimia be(ua (oses embentukan "an engu(aian ?at9 Metabolisme be(tuuan untuk menghasilkan ene(gi yang be(guna bagi kelangsungan hi"u baik untuk embelahan sel mauun t(anso( molekul ke lua( "an ke "alam sel9 Metabolisme se(ing "isebut "engan (eaksi en?imatis ka(ena metabolisme te(a"i selalu menggunakan katalisato( en?im9 Metabolisme "aat "ibe"akan mena"i anabolisme "an katabolisme9 Anabolisme me(uakan (angkaian (eaksi kimia yang subst(at a&alnya a"alah molekul keil "an (o"uk  akhi(nya a"alah molekul besa( be(tuuan untuk enyusunan atau sintes is molekul9 ontoh : *a"a (eaksi otosintesis be(ikut9

*a"a otosintesis te("aat otosintesis te(ang "an otosintesis gela9 *a"a otosintesis te(ang te("aat (oses enye(aan ene(gi ahaya "engan tahaan sebagai be(ikut:

 Be(atus (atus igmen otosintesis otosistemC meye(a oton  ,ne(gi eksitasi "iba&a oleh igmen ke igmen lainnya hingga ke klo(oil a  Klo(oil a te(akti@asi membe(ikan elekt(on ke molekul ene(ima elekt(on "alam sistem t(anso( elekt(on *a"a otosintesis gela al@inbensonC be(langsung "alam kea"aan gela "an hanya "aat be(langsung ika a"a AT* "an -AD*; yang "ihasilkan (oses te(angC9 /otosintesis gela meme(lukan AT* hi"(ogen "an elekton "a(i -AD*;C ka(bon "an oksigen "a(i ka(bon "ioksi"aC en?im yang mengkatalisis setia (eaksi "an RuB*9 ;al te(sebut "aat "iketahui "a(i (oses enye(aan ene(gi yang "ilakukan oleh otosintesis gela "ianta(anya a"alah:

16

 Ka(bon "ioksi"a "iikat oleh RuB* mena"i senya&a 6 ka(bon yang lalu memeah mena"i 2 osoglise(at *#AC

 Masing masing *#A mene(ima gugus osat "a(i AT* "an mene(ima hi"(ogen se(ta elekt(on "a(i -AD*; menghasilkan *#A.

 $ntuk setia 6 molekul + ( yang "iikat menghasilkan 12 *#A.  Da(i 12 *#A. 10 molekul kembali ke taha a&al mena"i RuB* "an sete(usnya RuB* akan mengikat + ( yang ba(u

 2 *#A. lainnya akan be(kon"ensasi mena"i glukosa 6  osat )e"angkan katabolisme a"alah suatu (oses (eaksi kimia untuk memeahkan komleks molekul mena"i molekul yang be(uku(an lebih keil "ise(tai eleasan ene(gi9 Katabolisme be(siat ekse(gonik "an be(ungsi menye"iakan bahan baku untuk sintesis molekul lain9 Katabolisme uga menye"iakan ene(gi kimia yang "ibutuhkan untuk  melakukan akti@itas kehi"uan9 *a"a (eaksi ini ene(gi kimia yang te(ikat akan leas sehingga "ihasilkan ene(gi9 ontoh:

C 6 H 12 O 6 + 6 O2 → 6 CO 2+ 6 H 2 O

#lukosa a"a (eaksi "iatas be(a&al "a(i emeahan olisaka(i"a "an "isaka(i"a mena"i monosaka(i"a "i mana *ati sumbe( ene(gi yang be(asal "a(i nasiC "i (eaksikan "engan en?im tialin "an en?im amilase sehingga menghasilkan:

 Maltosa N olime( glukosa

→

#lukosa "engan bantuan en?im Maltase "an

α −dekstrinase

 .aktosa

→  #lukosa "an galaktosa "engan bantuan en?im laktase

 )uk(osa →  #lukosa "an (uktosa "engan bantuan en?im suk(ase

Menentukan .au Reaksi *e(tumbuhan sel me(uakan salah satu "a(i (angkaian akti@itas sel yang ungsinya untuk meme(tahankan kehi"uannya9 )etia e(tumbuhan sel mengikuti atu(anatu(an  be(ikut C source + N source + phosphate + O 2 → Cell mass+ CO2 + H 2 O+ product + heat  1!

Bila e(tumbuhan sel te(a"i saat kon"isi ae(ob maka

[ cells ] +

[

][

][

][

]

carbon + nitrogen + oxygen +  phosphate +    culturemedia [CO2 ] + [ H 2 O ] + [ produc source source source source condition ( pH !" ! etc # ) →

*e(samaan lau e(tumbuhan sel mengikuti alu( mekanisme sel sebagai be(ikut cells+ substrate → more cells+ product  *e(samaan Mono" untuk e(tumbuhan eksonensial log haseC a"alah sebagai  be(ikut

r g = $ C c "imana  $

gE"m3C

rg

  a"alah cell growth rate gE"m39sC

C c

  a"alah cell concentration

a"alah seii g(o&th (ate s1C9 .au e(tumbuhan sesiik

 $   "aat

"itunukkan "engan e(samaan

 $= $ max

C s k s + C s "imana

 $max

a"alah lau (eaksi e(tumbuhan sesiik maksimum s1C

a"alah konstanta Mono" gE"m 3C "an

k s

C s

  a"alah konsent(asi subst(at gE"m3C9 -ilai

k s  $max

 yang biasa "igunakan masingmasing a"alah 13 h 1 "an 22 G 105 molE"m 39

Aabila e(samaan Mono" "an lau e(tumbuhan sesiik "igabungkan maka "i"aatkan  e(samaan

r g = $max

C s C c k s + C s Aabila konstanta

k s

 keil maka

rg

J

 $max C c

9

*a"a bebe(aa sistem inhibito( (o"uk "aat memenga(uhi e(tumbuhan sel sebagai ontoh e(mentasi glukosa yang mem(o"uksi etanol "an "iinhibisi oleh etanol itu sen"i(i9 Maka e(samaan emi(isnya a"alah

rg =

k obs $max C s C c k s + C s

1<

k obs

"imana

a"alah

( ) 1−

C  p ´ C   p

n



´ p C 

a"alah konsent(asi (o"uk a"a

metabolisme yang te(henti gE"m 3C "an n a"alah konstanta emi(is9 *e(samaan lain untuk menentukan lau e(tumbuhan sel a"alah e(samaan Tessie( yakni

[ ( )]

r g = $max 1 −exp

−C s k 

C c

"an e(samaan Mose(

r g = $max

C c − &

1+ k C s

"imana O "an #  a"alah konstanta emi(is9 *e(samaan Mose( "an Tessie( se(ing "igunakan ka(ena ke"uanya menemukan "ata ekse(imen yang teat "an lebih baik a"a a&al atau akhi( e(mentasi9 *a"a ase kematian sel e(samaan launya mena"i

r d = ( k d + k t C t ) C c "imana alami "an

k t 

C t 

 a"alah konsent(asi (aun yang mengenai sel

k d

  a"alah kematian

a"alah kematian yang "isebabkan oleh (aun9 -ilai (e(esentati

 be(a"a "i anta(a 01 h 1 hingga "i ba&ah "a(i 00005 h 1 se"angkan

k t 

k d

 me(uakan (aun

alam9

4

Nomo 4  Bagaimana Anda menghitung laju reaksi dari suatu data konsentrasi menggunakan diferensiasi grafis? Berikan contohnya! /a0a" :

Meto"e "ie(ensial "isebut uga meto"e lau a&al atau meto"e lau (ata(ata9 Meto"e ini "i"asa(kan a"a e(ubahan konsent(asi e(eaksi "alam selang &aktu te(tentu9 Dengan kata lain meto"e "ie(ensial a"alah meto"e untuk menentukan tingkat (eaksi9Meto"e "ie((ensial "i"asa(kan atas enggunaan e(samaan lau sea(a langsung9 A"aun langkahlangkah  enyelesaian menggunakan meto"e "ie(ensial a"alah sebagai be(ikut : a  b 

Menoba "engan menebak bentuk e(samaan (eaksi se(ta o("e( (eaksinya Menyusun ne(aa massa hingga "ie(oleh e(samaan "ie(ensial linie(  Membuat g(aik hubungan anta(a @a(iable yang a"a 1=

"

Aabila g(aik be(ua ga(is lu(us be(a(ti bentuk e(samaan keeatan (eaksi yang "ioba

e

atau "itebak bena( "an nilai konstanta keeatan (eaksi a"alah sloe "a(i ga(is te(sebut Aabila ga(is "alam g(aik ti"ak lu(us maka "ioba bentuk e(samaan lau (eaksi se(ta

 g

o("e (eaksi yang lain Melakukan (ose"u( yang sama samai meme(oleh ga(is lu(us9 *engolahan "ata uga "aat "ilakukan menggunakan meto"e least sPua(e samai "ie(oleh kesalahan (ata(ata yang keil biasanya ku(ang "a(i 10 LC9 *a"a meto"e "ie(ensial @a(iable "alam bentuk "e(i@ati yang besa(nya "aat "ia(i

"engan meto"a nume(ik: dC  A dt 

 'imit 

=

C  A

∆t  → 0

t +∆t 

− C  A

t 

C  A =

∆t 

i+1

− C A

i

∆t 

ontoh enyelesaian soal menghitung lau (eaksi "a(i suatu "ata konsent(asi "engan menggunakan meto"e "ie(ensiasi g(ais:  ml larutan A dengan konsentrasi A  gmol"# dalam reaktor bereaksi membentuk B, selama terjadi reaksi diamati konsentrasi A, diperoleh data sebagai berikut $

Ta"el (9 Data Konsent(asi A

8ak!u 9meni! 5 10 15 20 25 30

CA9gmol;L 6< 4= 40 32 2= 25

 )umbe(: Dokumen *(iba"iC

 Bagaimana bentuk persamaan kecepatan reaksinya, tentukan laju reaksi dan konstanta kecepatan reaksinya

 "enyelesaian ( $ntuk menentukan o("e (eaksinya maka "ilakukan e(obaan te(ha"a o("e (eaksi  e(obaan e(tama te(ha"a (eaksi o("e 1 "engan e(samaan keeatan (eaksi ( AJ kA maka "aat "isusun e(samaan hubungan konsent(asi A "engan &aktu "alam bentuk  "e(i@ati menggunakan ne(aa massa:

|

||

||

||

|

 'ecepatan −   'ecepatan −   'ecepatan = 'ecepatan bahan masuk  bahan 'eluar bahanbereaksi akumulasi

20

0

−

0

−

#C  A$ 

=

dC A$  dt 

aabila @olume la(utan "iangga konstan maka : 0

−

0

−

#C  A

=

dC A dt 

 "ersamaan derivatif linier C $ntuk membuat g(aik te(sebut "ie(lukan egolahan "ata konsent(asi A "an &aktu dC  A

−

dt 

danC  A

mena"i

 sehingga "ihasilkan "ata sebagai be(ikut : Ta"el .9 Data Konsent(asi A dCA

%aktu )umbe(: Dokumen

menitC

A gmolE.C

QA gmolE.C

dt 

*(iba"iC



5

6<

10

5<5

03<

445

01<

360

016

305

006

2!0

000<

4=

15

40

20

32

25

2=

30

25

grafik - dCA/dt vs CA 0.4

- dCA/dt

0.2

0 2 2.5

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5

CA

− #amba( 1)9 #(aik hubungan

dC   A versus C   A dt 

)umbe(: Dokumen *(iba"iC 21

−

dC   A versus C   A dt 

"a(i g(aik te(sebut  hubungan

men"ekati ga(is lu(us maka bisa

"isimulkan bah&a (eaksi te(sebut me(uakan (eaksi o("e satu "engan e(saman keeatan (eaksi ( AJkA9 -ilai konstanta keeatan (eaksi kC a"alah sloe "a(i ga(is te(sebut k J 011< 1EmenitC "an nilai lau (eaksinya me(uakan hasil e(kalian nilai konstanta keeatan (eaksi te(ha"a konsent(asinya9

*

Nomo *

 Bagaimana anda menjelaskan hubungan kinetik untuk reaksi-reaksi berode nol, satu, dan  %ichaelis-%enten? /a0a" :

Kinetika (eaksi umum "alam sistem biologi a"alah kinetika o("e nol kinetika o("e satu "an kinetika MihaelisMenten9 Kinetika MihaelisMenten me(uakan kombinasi "a(i kinetika (eaksi o("e nol "an kinetika o("e satu9 1

Kinetika +("e -ol Reaksi "alam kinetika o("e nol memunyai lau (eaksi yang ti"ak "ienga(uhi oleh konsent(asi (eaktan9 Be(ikut a"alah e(samaannya9 r ( =k 0 "imana

r (

 a"alah lau @olumet(ik (eaksi "a(i A "an

"a(i kinetika o("e nol9

k 0

k 0

a"alah konstanta lau (eaksi

  memiliki satuan kgmol m 3s19 Ka(ena lau @olumet(ik "a(i

(eaksi katalitik te(gantung "a(i umlah katalis "imana e(samaan "i atas "iakai untuk  mem(e(esentasikan lau "a(i suatu (eaksi sel atau en?im nilai "a(i

k 0

te(masuk eek "a(i

konsent(asi katalis se(ta lau sesiik (eaksi9 Kita "aat menuliskan : )  n k 0 =k 0 e   atau k 0 =k 0 x ) 

"imana

k 0

a"alah konstanta lau sesiik o("e 0 untuk (eaksi en?imatik "an

e

n

a"alah konsent(asi "a(i en?im9 $ntuk (eaksi sel

k 0  a"alah konstanta lau sesiiknya "an

 x  a"alah konsent(asi "a(i sel9 Asumsikan kita memunyai "ata konsent(asi "a(i sebuah (eaksi "an kita akan mena(i konstanta kinetiknya9 Hika (eaksi be(langsung "alam sistem te(tutu "an @olumenya konstanEteta lau (eaksi "aat "ia(i sea(a langsung sebagai lau e(ubahan "alam 22

konsent(asi (eaktan menggunakan meto"e "ie(ensiasi g(aik9 Hika (eaksi a"alah (eaksi o("e nol launya akan konstan "an sama "engan

k 0

 seanang &aktu selama (eaksi9 Ka(ena

eks(esi kinetik "a(i o("e nol (elati simel lebih mu"ah menginteg(asi e(samaan 1

"iban"ingkan men"ie(ensiasikan "engan

untuk

C  (

r ( =

−d C  ( untuk meme(oleh e(samaan

d t 

 sebagai ungsi &aktu9

Data e(obaan kemu"ian "aat "ie(iksa sea(a langsung te(ha"a e(samaan yang telah "i integ(asi9 Be(ikut a"alah integ(asi "a(i e(samaan 1 "engan kon"isi a&al

C  ( =C  ( 0

 "engan t J 0 :

−¿ r ( d t =C  ( − k  t  C  ( =∫ ¿ 0

0

Ha"i ika (eaksi a"alah (eaksi o("e 0 lot g(aik "a(i membe(ikan ga(is lu(us "engan g(a"ien 2

C  (

te(ha"a &aktu

−k 0 9

Kinetika +("e )atu .au (eaksi "alam (eaksi kinetika o("e satu "ienga(uhi oleh konsent(asi (eaktan be(ikut a"alah hubungan anta(a lau (eaksi "an konsent(asi (eaktan : r ( =k 1 C  ( "imana

r (

a"alah lau @olumet(ik (eaksi "an

k 1

  a"alah konstanta lau (eaksi "a(i

k 1

kinetika o("e satu "engan "imensi T19 )ee(ti "engan konstanta o("e 0 nlai "a(i  be(gantung a"a konsent(asi katalis9

Kita asumsikan suatu (eaksi "alam suatu sistem te(tutu "an be(a"a "alam @olume konstan "an kita akan menguku( konsent(asi (eaktan A sebagai ungsi &aktu9 Diba&ah

kon"isi te(sebut

r ( =

−d C  ( d t 

9 $ntuk menentukan aakah (eaksi te(sebut me(uakan

kinetika o("e satu e(tamatama kita menginteg(asi e(samaan "iatas "an

r ( =

−d

C  (

d t 

lalu melakukan engeekan te(ha"a "ata konsent(asi te(ha"a e(samaan yang "ihasilkan9 23

Memisahkan @a(iabel "an menginteg(asi e(samaan "iatas "engan kon"isi a&al

C  ( =C  ( 0

 "engan t J 0 : − k 1t 

C  ( =C  ( 0 e

ln C  ( = ln C  ( 0 −k 1 t  Ha"i untuk (eaksi o("e satu lot g(aik "a(i lu(us "engan g(a"ien 3

ln C  (

 te(ha"a &aktu membe(ikan ga(is

−k 1 9

Kinetika MihaelisMenten Kinetika "a(i sebagian besa( (eaksi en?imatik menggunakan e(samaan Mihaelis Menten :

 * max C  ( r ( =  ' m+ C  ( "imana

* max  ' m

r (

C  (

 a"alah lau @olumet(ik (eaksi 

  a"alah konsent(asi "a(i (eaktan A

 a"alah lau (eaksi maksimum "alam konsent(asi (eaktan yang ti"ak te(batas "an  a"alah konstanta Mihaelis untuk (eaktan A9

"engan

r (

  "an

"iakai untuk

* max

 ' m

* max

 memunyai "imensi yang sama

 memiliki "imensi yang sama "engan

* max

konsent(asi saat "imana

r ( =

* max 2

   nilai

 ' m

 ' m

 a"alah

  a"alah lau @olumet(ik yang

 (oo(sional "engan umlah en?im9 Konstanta Mihaelis

 ' m

9 )atuan yang biasa

 a"alah kgmol m 3 s1 satuan yang biasa "iakai untuk

kgmol m3 9 Daat kita lihat "a(i e(samaan "iatas

tabel be(ikut9

C  (

 ' m

seban"ing "engan

untuk bebe(aa en?im te("aat a"a

"an siat en?im te(gantung "a(i sumbe( en?im te(sebut9

Ta"el %3 Konstanta Mihaelis untuk en?im te(tentu. umber ( *. At#inson andF. +avituna, 11, Biohemial

,nginee(ing an" Biotehnology ;an"book !nd edn, +acmillan, *asingsto#e

En<2me

Sou=e

Su"s!a!e

Km 9mM 24

Al=o#ol de#2dogenase accharomyces cerevisiae  *acillus >Am2lase

,thanol )ta(h

130 10

 stearothermophilus *o(ine an(eas )ta(h 04 )&eet otato Amylose 00! ?Am2lase  *acillus cadaveris .Asa(tate 300 As$a!ase ?+ala=!osidase  -scherichia coli .atose 3<5 D#luose 330 +lu=ose o@idase  Aspergillus niger   "enicillium notatum D#luose =6 His!idase  "seudomonas fluorescens .;isti"ine <= Inve!ase accharomyces cerevisiae )u(ose =1  eurospora crassa )u(ose 61 .atate 300 La=!a!e de#2dogenase  *acillus subtilis Peni=illinase  *acillus licheniformis Ben?yleniillin 004= Hak bean $(ea 105 Uease Hika kita mengikuti simbol yang kon@ensional untuk (eaksi biologis "an menyebutkan (eaktan A sebagai subst(at  sC e(samaan "i atas "aat "itulis kembali mena"i9  * max s *=  ' m + s "imana

*   a"alah lau (eaksi @olumet(ik "an

s  a"alah konsent(asi "a(i subst(at9

Kita ti"ak akan membahas "asa( biokimia "a(i e(samaan MihaelisMenten yang akan "ibahasi "isini a"alah (eaksi se"e(hana yang "a(i siat kinetik "a(i banyak en?im a"alah :

"imana , a"alah en?im ) a"alah subst(at "an * a"alah (o"uk "an ,) a"alah en/im0  substrat comple. *engikatan subst(at oleh en?im a"a langkah e(tama "iangga (e@e(sibel "engan konstanta  forward reaction  a"alah

k −1

k 1

"an konstanta reverse reaction  a"alah

9 Dekomosisi "a(i en/im0substrat comple me(uakan (eaksi i((e@e(sibel "engan

konstanta (eaksi

k 2

9

k 2

sen"i(i "ikenal sebagai turnover number 9 Be(ikut a"alah

hubungan "a(i analisis sekuens (eaksi "i atas a"alah: * max =k 2 e a "imana

ea

 a"alah konsent(asi "a(i en?im akti9 )ee(ti yang telah "i"uga "i "alam

(eaksis katalitk en?im ,C kembali a"a "i akhi( (eaksi9 )uatu hal yang enting "a(i kinetika MihaelisMenten bah&a katalis akan mena"i  enuh a"a konsent(asi subst(at yang tinggi9 #amba( 2C "iatas menunukkan e(samaan 25

MihaelisMenten lau (eaksi

*  ti"ak meningkat tana batas "engan konsent(asi subst(at * max

namun men"ekati suatu batasan s

SS

"engan

 ' m



 ' m

9 Dalam konsent(asi subst(at yang tinggi "imana

"alam enyebut "i e(samaan "iatas sangatlah keil "iban"ingkan

s  a"i "aat "itulis :

*+

* max s

 

s

* + * max

atau

+leh ka(ena itu a"a konsent(asi subst(at yang tinggi lau (eaksi men"ekati nilai yang konstan "an ti"ak te(enga(uhi konsent(asi subst(at9 Dalam (entang konsent(asi ini (eaksinya me(uakan (eaksi o("e nol subst(at yang (en"ah

s



 ' m

sangatlah keil "iban"ingkan "engan

te(ha"a subst(at9 Di sisi lain a"a konsent(asi s  "alam enyebut "i e(samaan "iatas

 nilai "a(i

 ' m

 oleh ka(ena itu e(samaan "iatas "aat "itulis

sebagai be(ikut :

*+

* max  ' m

s

* max Rasio "a(i konstanta

 ' m

  a"alah koeisien lau (eaksi o("e satu "a(i (eaksi9 +leh

ka(ena itu "alam konsent(asi sunst(at yang (en"ah a"a kete(gantungan linie( "a(i lau (eaksi te(ha"a

s

9 Di "alam (entang konsent(asi ini (eaksi MihaelisMenten a"alah (eaksi o("e

satu te(ha"a subst(at9 *e(samaan

MihaelisMenten

a"alah

e(samaan

aling

baik

yang

"aat

men"esk(isikan kinetika "a(i be(bagai en?im yang "iakai "i in"ust(i &alauun a"a  engeualian te(ha"a en?im see(ti glucose isomerase "an amyloglucosidase9

5

Nomo 5

 Bagaimana anda menentukan parameter kinetika en&imatik, ' ma   dan m dari suatu data konsentrasi? Berikan contoh* /a0a" :

26

Paame!e kine!ik en
)esiikasi "a(i (eaksi MihaelisMenten menentukan "ua konstanta yaitu maG "an K m  yang ha(us "ie@aluasi9 *en"ekatan a(amete( kinetik untuk (eaksi MihaelisMenten sama mu"ahnya "engan (eaksi o("e nol "an o("e satu9 .angkah e(tama "alam analisis kinetik "a(i (eaksi en?im a"alah menentukan lau (eaksi @C sebagai ungsi "a(i konsent(asi subst(at sC "an hanya initial (ate "ata yang "igunakan9 ,kse(imen yang "ilakukan "engan konsent(asi subst(at a&al yaitu a"a &aktu nol9  &nitial rate "an initial   konsent(asi subst(at sebagai @sC "ilot "engan be(bagai meto"e untuk menentukan  maG "an K m9 be(ikut a"alah 5 meto"e "alam menentukan a(amete( kinetik en?im9

a

"lot +ichaelis0+enten .angkah mu"ah "alam lot @ "an s te("aat "alam gamba( 119

+am"a 113 MihaelisMenten lot sumbe(: *auline M9 Do(an age 26=C

maG "an K m "aat "itentukan "a(i g(aik  maG a"alah sebagai lau s U "an K m nilai 

"a(i s saat JmaGE29 *engaku(asian meto"e ini memiliki kelemahan ka(ena sulit untuk  menentukan tmG9 b

'ineweaver0*ur# "lot  Meto"e ini "igunakan untuk langkah linea(isasi untuk menghasilkan lot ga(is lu(us yang bisa menentukan  maG "an K m "engan e(samaan ' m 1 1

 =

, 

+

, max S ,  max

)ehingga lot "a(i 1E@ @s 1Es ha(us menghasilkan ga(is lu(us "engan slo K mEmaG "an inte(et 1EmaG9 *lot ini "ikenal sebagai .ine&ea@e(Bu(k lot9 Bagaimanaun uga  (oses linea(isasi yang "igunakan a"a "ata ekse(imen error  a"a @ sehingga kesalahan ini "ie(kuat a"a konsent(asi subst(at yang (en"ah9 c

-adie02ofstee "lot  2!

Hika e(samaan

'  ,  1  = m + 1   "ikalikan "engan ,  ( max )  "an kemu"ian ,  , max S , max  ' m

"isusun bentuk linea(isasi lainnya "a(i e(samaan MihaelisMenten a"alah ,  , max  ,   = − S  ' m  ' m *a"a e(samaan "i atas lot @Es @e(sus maGEK m akan menghasilkan ga(is lu(us "engan slo 1EK m "an inte(et maGEK m yang "ikenal "engan ,a"ie;ostee lot9 )ee(ti  lot .ine&ea@e(bu(k ,a"ie;ostee linea(isasi men"isto(si kesalahan "alam "ata sehingga d

meto"e ini telah mengu(angi aku(asi9 'angmuir "lot  Dengan mengalikan e(samaan

'  1  = m + 1 "engan ) maka bentuk  ,  , max S , max

linea(isasi e(samaan MihaelisMenten mena"i .angmui( a"alah: '  S S  = m + ,  , max , max )ehingga sebuah lot .angmui( a"a )E @e(sus ) ha(us menghasilkan ga(is lu(us "engan slo 1EmaG "an inte(et K mEmaG9 .inea(isasi "a(i meto"e ini menghasilkan kesalahan yang keil sehingga meto"e .angmui( "i(ekomen"asikan meto"e untuk  menentukan K m "an maG9 e

Direct 'inear "lot  Meto"e yang be(be"a "engan yang lain "alam memlot "ata kineti en?im "ieloo(i oleh ,isenthal "an o(nishBo&"en9 *a"a bebe(aa obes(@asi lau (eaksi  "ilot a"a sumbu y te(ha"a ) a"a sumbu G9

+am"a 1(3 Di(et .inea( lot untuk menentukan a(amete( kinetik en?im sumbe(: *auline M9 Do(an age 2!2C

#a(is lu(us "ihasilkan a"a s@C akan men"aatkan titik yang unik K m "an maGC yaitu "imana semua hasil ga(is lu(us "a(i ) "an  akan menghasilkan titik otong yang  banyak "i suatu titik9 Ketika "ata yang "ilot mengan"ung kesalahan maka akan "ie(oleh titik e(simangan9 )etia e(simangan akan membe(ikan suatu nilai e(ki(aan  maG "an 2<

K m kemu"ian me"ian maG  "an K m yang "ia"ikan sebagai a(amete( kinetik (eaksi9 Kelemahan "a(i langkah ini a"alah enyimangan "a(i MihaelisMenten ti"ak mu"ah te("eteksi9

Con!o# $enen!uan $aame!e K m dan ma@

.aktosa yang uga "ikenal sebagai  30galactosidase yang mengkatalis hi"(olisis laktosa untuk mem(o"uksi glukosa "an galaktosa "a(i susu9 ,kse(imen "ilakukan untuk  menentukan a(amete( kinetik untuk en?im9

Ta"el 43 Data Konsent(asi .aktosa

Konsen!asi Lak!osa

Ini!ial ea=!ion velo=i!2

9mol;L 00250 0022! 001<4 00135 00125 000!30 000460 000204

9mol1 min1 @ 1). 1=4 1=1 1<5 1<0 1!< 146 11! 0!!=

)umbe(: Dokumen *(iba"iC

$ntuk menentukan a(amete( kinetika en?im "engan meto"e .angmui( .angmui( 

*lot "engan mengalikan e(samaan

'  1 1  = m + ,  , max S ,  max "engan s maka bentuk linea(isasi

 e(samaan MihaelisMenten mena"i .angmui( a"alah :

'  S S  = m + ,  , max , max )ehingga sebuah lot .angmui( a"a sE@ @e(sus s ha(us menghasilkan ga(is lu(us "engan slo 1E@maG "an inte(et K mEmaG9 .inea(isasi "a(i meto"e ini menghasilkan kesalahan yang keil sehingga meto"e .angmui( "i(ekomen"asikan sebagai meto"e untuk  menentukan K m "an maG9 Ta"el *3 Data *lot .angmui( 

s 9mol;L

s;v 9min 2=

00250 0022! 001<4 00135 00125 000!30 000460 000204

12<= 11<< ==5 !50 !02 500 3=3 262

)umbe(: Dokumen *(iba"iC

Hubungan S/V vs S dalam Reaksi Hidrolisis Laktosa : 9 8 7 6 5 ' 4 (

-$! = 4"';$ + 4"58 < = (";:

S;A 9min:

S 9mol;L:

+am"a 1.3 #amba( #(aik *lot Data *e(hitungan .angmui( )umbe(: Dokumen *(iba"iC

*e(samaan ga(is a"a g(aik "i atas a"alah y J 444
- 103 mol min1

 ' m ,  max J 1!0 K m J 1!0

-  225

Ha"i K m be(nilai 3<3

6

-

- 103 J 3<3

- 103 mol1

103 mol1 "an maG J 225

-

103 mol min1

Nomo 6  Bagaimana pengaruh suhu terhadap laju reaksi en&imatik? Berikan contoh* /a0a" : 30

En
,n?im umumnya me(uakan (otein globula(9 Akti@itas en?im "itentukan oleh st(uktu( tiga "imensinya st(uktu( kuate(ne(C9 %alauun st(uktu( en?im menentukan ungsinya (e"iksi akti@itas en?im ba(u yang hanya "ilihat "a(i st(uktu(nya a"alah hal yang sangat sulit9 Kebanyakan en?im be(uku(an lebih besa( "a(ia"a subst(atnya9 ,n?im te("i(i "a(i sisi akti "an inakti9 ,n?im me(uakan (antai asam amino yang meliat9 Tiatia u(utan asam amino menghasilkan st(uktu( eliatan "an siatsiat kimia&i yang khas9 Reaksi En
,n?im a"alah biomolekul be(ua (otein yang be(ungsi sebagai katalis senya&a yang meme(eat (oses (eaksi tana habis be(eaksiC "alam suatu (eaksi biokimia9 ;al ini akan menyebabkan ?at a&al yang "isebut subst(at akan "ie(eat e(ubahannya mena"i molekul lain yang "isebut (o"uk9 Pengau# Tem$ea!u

*a"a (eaksi anta(a subst(at "an en?im saat te(a"i emanasan akti@itas en?im meningkat sehingga te(a"i ge(akan te(mo"inamik atau tumbukan anta(a subst(at "an en?im9 *a"a suhu (en"ah akti@itas en?im (en"ah bahkan bisa be(henti sama sekali9 *a"a suhu "iatas suhu otimum akti@itas en?im menu(un ka(ena te(a"i "enatu(asi a"a en?im9 Ka(ena en?im te(susun "a(i (otein maka en?im sangat eka te(ha"a teme(atu(9 Teme(atu( te(lalu tinggi "aat menyebabkan "enatu(asi (otein9 Kon"isi suhu sangat memenga(uhi ke(a en?im9 )uhu (en"ah men"ekati titik beku ti"ak me(usak en?im namun en?im ti"ak "aat beke(a9 Dengan kenaikan suhu lingkungan en?im mulai beke(a sebagian "an menaai suhu maksimum a"a suhu te(tentu9 Bila suhu "itingkatkan te(us umlah en?im yang akti akan be(ku(ang ka(ena mengalami "enatu(asi9 Keeatan (eaksi en?imatik menaai unaknya a"a suhu otimum9 ,n?im "alam tubuh manusia memunyai suhu otimum sekita( 3!V 9 )ebagian besa( en?im mena"i ti"ak akti   a"a emanasan samai W 60V  ka(ena te(a"i "enatu(asi ;ai? )oe&oto2000C 9

A

B

+am"a 1%3 Akti@itas +timum ,n?im a"a )uhu Te(tentu %ina(no1=<6C

31

 4iri

( Molekul en?im F subst(at be(ge(ak lambat9 Dengan naiknya suhu ene(gi

kinetik me(eka meningkat "an ge(akan yang te(a"i lebih eat 9 )emakin tinggi suhu semakin eat ge(akan "an lebih se(ing te(a"i tab(akan "an menyebabkan (eaksi  be(langsung lebih eat9 5engah( )uhu te(baik untuk (eaksi "isebut suhu otimum9  4anan

( )etelah menaai suhu otimum lau (eaksi mulai melambat9 ;al ini

ka(ena en?im molekul mulai "i"enatu(asi "an ti"ak lagi ook mena"i situs akti samai akhi(nya ti"ak a"a (eaksi te(a"i sama sekali9 )uhu amu(an (eaksi uga be(enga(uh te(ha"a lau (eaksi en?imatik9 Hika (eaksi te(sebut "ilangsungkan "alam be(bagai suhu ku(@a hubungan te(sebut akan menunukkan suhu te(tentu9 )uhu te(sebut menghasilkan lau (eaksi yang maksimum9 Dengan "emikian "alam hal ini uga a"a kon"isi otimum yang "isebut sebagai suhu otimum lau (eaksi9 *a"a gamba( tamak bah&a "i lua( suhu otimum lau en?imatik selalu lebih (en"ah9 Makin besa( e(be"aan suhu (eaksi "engan suhu otimum makin (en"ah ula lau (eaksinya9 Akan tetai kea"aan yang menyebabkan (en"ahnya suhu "i lua( suhu otimum  be(be"a anta(a suhu yang lebih (en"ah "engan suhu yang lebih tinggi9 *a"a suhu yang lebih (en"ah sisi A a"a gamba(C enyebab ku(angnya lau (eaksi en?imatik yaitu ku(angnya ge(ak te(mo"inamik9 ;al ini menyebabkan ku(angnya tumbukan anta(a molekul en?im "engan subst(at9 Hika kontak anta(a ke"ua enis molekul itu ti"ak te(a"i komleks ,) ti"ak  te(bentuk9 *a"ahal komleks ini sangat enting untuk mengolah ) mena"i *9 +leh ka(ena itu makin (en"ah suhu ge(ak te(mo"inamik te(sebut akan makin ku(ang9 *a"a "ae(ah suhu yang lebih tinggi sisi B a"a gamba(C ge(ak te(mo"inamik akan lebih besa( sehingga tumbukan anta(a molekul lebih se(ing te(a"i9 Akan tetai lau (eaksi ti"ak te(us meningkat melainkan malah menu(un "engan a(a yang lebih ku(ang seban"ing "engan selisih nilai "an suhu otimum9 Dalam eningkatan suhu ini selain ge(ak  te(mo"inamik meningkat molekul (otein en?im uga mengalami "enatu(asi sehingga  bangun tiga "imensinya be(ubah sea(a be(taha9 Hika suhu auh lebih tinggi "a(i suhu otimum maka makin besa( "eo(masi st(uktu( tiga "imensi te(sebut "an makin suka( bagi subst(at untuk menemati sea(a teat "i bagian akti molekul en?im9 Akibatnya komleks ,) akan suka( te(bentuk sehingga (o"uk uga makin se"ikit9 *a"a sisi A "a(i ku(@a te("aat hubungan te(tentu anta(a kenaikan suhu "engan lau (eaksi9 A((henius sea(a emi(is telah mengembangkan suatu (umusan umum anta(a lau suatu (eaksi kimia "engan suhu mutlak system (eaksi te(sebut9 Rumusan te(sebut "inyatakan melalui e(samaan sebagai be(ikut Mohama" )a"ikin 2002C9 32

Pe#i!ungan Kons!an!a La-u Reaksi

;ubungan anta(a suhu "an lau (eaksi sea(a emi(is "inyatakan "engan ketetaan A((henius − E (

k = ( e  ."  Di mana k : Konstanta .au Reaksi A : Tetaan A((henius R : Konstanta gas 1=
&ena!uasi En
,n?im me(uakan (otein yang akan (usak aabila te(kena anas yang be(lebihan9 ;al ini "ika(enakan bentuk (otein yang (usak akibat te(bukanya liatan asam amino "an mena"i ti"ak akti9 *a"a teme(atu( be(lebih akti@itas yang te(a"i a"a en?im meningkat "an menyebabkan ge(akan "an tumbukan yang te(lalu eat sehingga mengaaukan ikatan  a"a molekul en?im9 *a"a en?im yang te("aat "i he&an umumnya "enatu(asi te(a"i a"a suhu 50o9 Denatu(asi "aat be(siat reversible mauun irreversible.

Con!o#

Da(i "ata tabel "i ba&ah ini te(lihat bah&a bebe(aa en?im memiliki suhu otimal yang be(be"abe"a "an be(@a(iasi te(gantung a"a enis en?im itu sen"i(i9 Da(i tabel ;asil *engamatan *ega(uh )uhu Te(ha"a Akti@itas ,n?im Amilase yang "iambil "a(i hasil (aktikum Biokimia #i?i '*B 2013C "i ba&ah ini "aat te(lihat bah&a en?im amylase memiliki suhu otimum "an beke(a eekti a"a suhu 25 o9 Ta"el 53 ;asil *engamatan *ega(uh )uhu Te(ha"a Akti@itas ,n?im Amilase '*B 2013C

Su#u 9oC

0 25 )uhu Ruang 3! 60 100

/ A ; meni! 9 0106 0146 0043 004! 003< 0031 33

7

Nomo 7

Bagaimana meng#i!ung 2ields $ada kul!u sel dan $ean $en!ingn2a se"agai sala# sa!u $aame!e kine!ika eaksi /a0a" :

iel" me(uakan suatu koeisien yang be(guna untuk menghubungkan subst(at te(konsumsi selsel ba(u yang "ihasilkan "an (o"uk yang "ihasilkan9 Dengan kata lain yiel" a"alah e(ban"ingan massa sel yang "ihasilkan "engan massa nsubst(at yang te(konsumsi9 iel" te(kes(esikan "engan menggunakan koeisien yiel" atau akto( yiel"9 Koeisien yiel" memungkinkan kita untuk menghitung nut(isi yang "ibutuhkan "an ka(akte(istik (o"uksi "a(i suatu o(ganisme9 Koeisien yiel" untuk sel "an subst(at a"alah:  (massa yang diproduksi ) ( theoritical yield ) = (massa yang dikonsumsi ) Ketika maka

kita

mengikutse(takan

(oses

e(tumbuhan

sel

a"a

e(hitungan

akan menggunakan banyak en?im "an kon@e(si kimia9 Meskiun komleks

 (insi(insi

yiel" "aat "ite(akan untuk metabolisme yang be(kaitan "engan ali(an

subst(at untuk embentukan biomassa9 iel" te(kes(esikan "engan menggunakan koeisien yiel" atau akto( yiel"9 Koeisien yiel" memungkinkan kita untuk menghitung nut(isi yang "ibutuhkan "an ka(akte(istik (o"uksi "a(i suatu o(ganisme sehingga kita "aat meme(ki(akan biaya (o"uksi yang "ibutuhkan salah s atunya9 Deinisi koeisien yiel":

0  12 =

− / 1  /2 /# J akto( yiel" X/ J massa yang "i(o"uksi X# J massa yang "ikonsumsi9 *a"a kultu( sel nilai X/ "an X# "ihitung sebagai e(be"aan anta(a nilai a&al "an

nilai akhi(9 -ilai ini me(e(esentasikan sebagai nilai (ata(ata selu(uh yiel" "a(i keselu(uhan langkah9 *e(hitungan ini "aat menghasilkan e(be"aan nilai  /#9 iel" akan be(@a(iasi  a"a setia e(io"e oleh ka(ena itu selain ha(us menghitung nilai keselu(uhan yiel" kita  uga ha(us menghitung nilai yiel" a"a titik &aktu te(tentu9 *e(hitungan yiel" a"a titik  &aktu te(tentu "inamakan instantaneous yield. &nstantaneous yield "aat "ihitung sebagai  be(ikut:

−/ 1  −d1  −d1 / dt   r1  = = = d2 d2 / dt  r2 /2 → 0 /2

0  12 = lim

Di mana nilai ( / "an ( # a"alah lau ali( (o"uksi "an konsumsi "a(i / "an #9 )ebagai ontoh I) a"a suatu &aktu te(tentu : 34

rx la4u pertumbuhan 0  3S=  = rs la4ukonsumsi substrat  Maam yiel" a"alah sebagai be(ikut: I) J Massa atau mol biomassa yang "ihasilkan e( satuan massa atau mol subst(at "ikonsumsi *) J Massa atau mol (o"uk yang te(bentuk e( satuan massa atau mol subst(at "ikonsumsi *I J Massa atau mol (o"uk yang te(bentuk e( satuan massa atau mol biomasa te(bentuk  I+ J Massa atau mol biomasa yang te(bentuk e( satuan massa atau mol oksigen yang "ikonsumsi ) J Massa atau mol ka(bon "ioksi"a yang te(bentuk e( satuan massa atau mol subst(at "ikonsumsi RY J 6espiratory 7uotient. Mol ka(bon "ioksi"a yang te(bentuk e( mol "ikonsumsi oksigen9 ;asil ini "isebut hasil bagi e(naasan AT* J Massa atau mol biomassa te(bentuk e( mol AT* te(bentuk  A. J Massa atau mol biomassa yang te(bentuk e( kilo kalo(i anas yang be(kembang selama e(mentasi

Contoh soal untu# perhitungan yields pada #ultur sel  Reaksi untuk (o"uksi asam setat "a(i etanol : 2;5+; N +2

;3+2; N ;2+



Bakte(i aetobate( aeti "imasukkan ke "alam suatu me"ium yang mengan"ung 10 g l 1 etanol9 )etelah bebe(aa &aktu konsent(asi etanol mena"i 2 g l 1 "an te((o"uksi asam asetat sebanyak !5 g l 19 Be(aa yiel" keselu(uhan yang "i(o"uksi Ha&ab: Menggunakan basis 1 lite( yiel" keselu(uhan yang "i(o"uksi a"alah : 7.5 g  5a4u pertumbuhan −1 = = 0,94 g g *) J  5a4u substrat konsumsi 10−2 g

35

1) Nomo 1) Bagaimana anda mengevaluasi $oses kul!ivasi sel mulai dai $e!um"u#an sel sea$an su"s!a! #ingga la-u $oduksin2a /a0a" :

*a"a o(ganisme be(sel satu e(tumbuhan lebih "ia(tikan sebagai e(tumbuhan koloni yaitu e(tambahan umlah koloni uku(an koloni yang semakin besa( atau subtansi atau masssa mik(oba "alam koloni te(sebut semakin banyak9 *e(tumbuhan a"a mik(oba "ia(tikan sebagai  e(tambahan kuantitas konstituen selule( "an st(uktu( o(ganisme yang "aat "inyatakan "engan uku(an "iikuti e(tambahan umlah e(tambahan uku(an sel e(tambahan be(at atau massa "an  a(amete( lain9 )ebagai hasil e(tambahan uku(an "an embelahan sel atau e(tambahan umlah sel maka te(a"i e(tumbuhan oulasi mik(oba9 *e(tumbuhan mik(oba "alam suatu me"ium mengalami asease yang be(be"a yang  be(tu(uttu(ut "isebut "engan ase lag ase eksonensial ase stasione( "an ase kematian see(ti yang telah "ielaskan a"a bagianbagian sebelumnya9 .au e(tumbuhan sel "aat "inyatakan "engan:

r x = $ # x Kete(angan: RG

 Konsent(asi sel hi"u kg m 3C

I Z

 .au @olumet(i (o"uksi biomassa kg m 3 s1C





 .au e(tumbuhan sesiik



*a"a sistem te(tutu integ(ase e(samaan (GJ"GE"t membe(ikan e(nyataan untuk G sebagai suatu ungsi &aktu9 Hika nilai Z konstan maka e(samaan "aat "iinteg(asikan "engan kon"isi a&al GJGo a"a t J 0 sehingga:  $t 

 x = x o e

Kete(angan: Go

 Konsent(asi sel yang hi"u a"a &aktu tJ0



Dalam bentuk loga(itma "engan bilangan "asa( e (umus yang menggamba(kan akti@itas  oulasi mik(obia "alam biakan sistem te(tutu a"alah: ln x =ln x o + $t  Kete(angan I0



 umlah sel a"a &aktu nol 36

I T





 umlah sel a"a &aktu t &aktu e(tumbuhan

.au e(tumbuhan sel se(ingkali "itunukkan "alam bentuk &aktu enggan"aan doubling time) atau t"9 %aktu enggan"aan "inyatakan "engan e(samaan: ln 2= $ t d

atau

t d=

ln 2  $

%aktu enggan"aan "aat "igunakan untuk mengetahui a(amete( lain see(ti k  konstanta keeatan e(tumbuhanC sebagai be(ikut: k =

 1

t d Z "an k ke"uanya menggamba(kan (oses e(tumbuhan yang sama "a(i eningkatan

 oulasi sea(a eksonensial9 *e(be"aan "i anta(anya a"alah Z me(uakan konstanta keeatan  e(tumbuhan yang be(laku yang "igunakan untuk meme(ki(akan keeatan e(tumbuhan  oulasi "a(i masingmasing akti@itas sel in"i@i"ual "an "aat "igunakan untuk mengetahui "inamika e(tumbuhan sea(a teo(itis9 )e"angkan k a"alah nilai (ata(ata oulasi a"a e(io"e &aktu te(batas yang menggamba(kan asumsi (ata(ata e(tumbuhan oulasi9 *e(tumbuhan seimbang a"alah lau e(tumbuhan sel "i mana sesi subst(at embatas  e(tik be(kaitan "engan konsent(asi "a(i tumbuhan9 *e(samaan Mono" seenis "engan  e(samaan MihaelisMentenC:

 $max S  $=  ' s + S ) menyatakan konsent(asi "a(i subst(at embatas e(tumbuhan Growth 'imiting  ubstrate) Z maG menyatakan lau e(tumbuhan sesiik maksimum "an K s a"alah konstanta subst(at9 Be(ikut nilai Ks untuk bebe(aa o(ganisme Ta"el 63 -ilai Ks untuk Bebe(aa +(ganisme

 )umbe(: Do(an 2002C 3!

Kul!ivasi Sel

*a"a kulti@asi sel te("aat bebe(aa hal yang e(lu "ie(hatikan "alam menge@aluasi e(tumbuhan suatu sel9 Dalam hal ini yang e(lu "iketahui "ianta(anya  emahaman tentang kinetika e(tumbuhan sel a"a kon"isi te(tentu se(ta a(amete(  a(amete( see(ti lau e(tumbuhan se(aan subst(at atauun te(kait "engan embentukan  (o"uk "an biomassa9 $ntuk menentukan lau e(tumbuhan sel maka yang "ie(lukan a"alah konsent(asi sel9 *enguku(an konsent(asi sel "aat menggunakan bebe(a meto"e see(ti enguku(an langsung umlah sel be(at ke(ing sel turbidity tingkat keke(uhan kultu(C atauun  enguku(an (o"uk yang te(bentuk9 Te(leas "a(i bagaimana a(a enguku(an konsent(asi sel te("aat suatu teknik yakni "engan menggunakan "ie(ensiasi g(aik konsent(asi  graphical differentiation of  concentrationC9 Teknik ini "igunakan untuk menyatakan lau e(tumbuhan @olumet(ik "alam kultu( batch9 Ketika lau e(tumbuhan @olumet(ik ( I  "iketahui maka lau e(tumbuhan sesiik Z "aat "ihitung "engan membagi ( I te(ha"a konsent(asi sel9 .au @olumet(ik untuk se(aan subst(at "an embentukan (o"uk ( )  "an ( * "aat "ie@aluasi "engan meto"e "ie(ensiasi g(aik konsent(asi subst(at "an (o"uk9 .au  embentukan (o"uk sesiik P * "an lau se(aan subst(at sesiik P ) "aat "ie(oleh "engan membagi lau @olumet(iknya masingmasing te(ha"a konsent(asi sel9

+am"a 143 Graphical differentiation  a"a sistem kultu( batch9 )umbe(: Do(an 2002C

Kine!ika Sea$an Su"s!a! Sel

*a"a kultu( sel embe(ian subst(at ti"ak hanya "ituukan untuk e(tumbuhan se(ta  embentukan sintesisC (o"uk tetai uga untuk mengene(asi ene(gi untuk menaga 3<

akti@itas selnya9 .au sesiik se(aan subst(at untuk menaga akti@itas sel "ikenal sebagai maintenance coefficient  m )C9 Dimensi untuk m ) a"alah T1 "engan satuan kg biomassaC 1s19  -ilai koeisien ini be(be"aa"a o(ganisme "an kon"isi kultu(nya9 .au se(aan subst(at "aat "ieks(esikan melalui e(samaan be(ikut sebagai ungsi konsent(asi biomassa: s D S  

"imana (  s a"alah lau @olumet(ik konsumsi subst(at kgm 3s1C P) a"alah lau sesiik se(aan subst(at "an  a"alah konsent(asi biomassa9 *a"a kon"isi "imana ti"ak te(a"i embentukan (o"uk "iasumsikan ika selu(uh subst(at "igunakan untuk e(tumbuhan "an ungsi emeliha(aan maintenanceC9 .au akti@itas sel te(kait hal ini yakni:

rS =

r 3  0  3S

+ mS x

"imana ( I a"alah lau @olumet(ik embentukan biomassa  I) a"alah yiel" biomassa "a(i subst(at m) a"alah maintenance coefficient  "an  a"alah konsent(asi biomassa9 $ntuk kon"isi "imana te(a"i embentukan subst(at yang "ise(tai "engan metabolisme ene(gi maka lau konsumsi subst(at me(uakan ungsi "a(i 3 akto(9 Ketiga akto( te(sebut yaitu lau e(tumbuhan lau embentukan (o"uk "an lau se(aan subst(at untuk emeliha(aan maintenanceC9 *e(samaannya yaitu:

rS=

r 3 

+

r P

0  3S 0  PS

+ mS x

10C

"imana ( ) a"alah lau @olumet(ik konsumsi subst(at ( * a"alah lau @olumet(ik embentukan  (o"uk "an *) a"alah yiel" (o"uk "a(i subst(at9

3=

BAB III PENUTUP

1

Kesim$ulan

Be("asa(kan embahasan yang telah "ilakukan "aat "isimulkan bebe(aa hal be(ikut: 

Biokimia a"alah ilmu yang memelaa(i (eaksi yang te(a"i "i "alam atau be(hubungan "engan makhluk hi"u9



Akti@itas "a(i e(tumbuhan mik(oba "aat "iuku( sea(a kuantitati baik umlah mauun  e(ubahan lau "a(i massa sel mik(oba9



'nhibisi oleh subst(at ini se(ing "iangga sebagai siat biokimia "a(i subst(at yang menganggu (oses be(alannya (eaksi kimia9 'nhibisi oleh (o"uk negati@eEinhibition ee"bakC a"alah suatu tie inhibisi en?im "imana (o"uk "a(i suatu (eaksi en?imatis menemel a"a en?im "an menghambat akti@itasnya9



*enentuan lau (eaksi aabila "iketahui "ata konsent(asi "aat "ilakukan "engan menggunakan meto"e "ie(ensiasi g(ais9



Kinetika (eaksi umum "alam sistem biologi meliuti kinetika o("e nol kinetika o("e satu "an kinetika MihaelisMenten9 Kinetika MihaelisMenten me(uakan kombinasi "a(i kinetika (eaksi o("e nol "an kinetika o("e satu9



$ntuk mengitung nilai K m  "an maG  "a(i "ata konsent(asi kita "aat menggunakan lot .ine&ea@e(Bu(k9



Keeatan (eaksi en?imatik menaai unaknya a"a suhu otimum9 )uhu (en"ah men"ekati titik beku ti"ak me(usak en?im namun en?im ti"ak "aat beke(a sebaliknya suhu yang te(lalu tinggi akan mengakibatkan "enatu(asi a"a en?im9 40



Koeisien yiel" "aat "itentukan menggunakan e(samaan

0  12 =

− / 1  /2

 "imana /#

a"alah akto( yiel" / "an # a"alah ?at yang te(libat "alam metabolisme / a"alah massa atau mol "a(i / yang "i(o"uksi "an # a"alah massa atau mol # yang "ikonsumsi9 

*e(tumbuhan sel "alam hal ini mik(oba umumnya mengikuti suatu ola e(tumbuhan  be(ua ku(@a e(tumbuhan 7sigmoi"8 mo"el Mono"C9



.angkahlangkah menge@aluasi e(tumbuhan sel a"alah menghitung umlah sel yang hi"u "an mati menguku( massa sel se(ta menguku( konsent(asi subst(at yang te(konsumsi "an konsent(asi (o"uk yang te(bentuk9 Dengan mengetahui halhal te(sebut ba(ulah "aat "iketahui lau e(tumbuhan suatu sel9

&A,TAR PUSTAKA

Anonim9

200=9

Teknik

/e(mentasi9

aka"emik9he9itb9a9i"E999Ee(teknike(mentasi9"S9

[+-.'-,\9 Diakses a"a tanggal 1< A(il 20169 Anonim9

 &nhibition

of

-n/yme

Activity

["\9

Te("aat

a"a

htt:EE&&&9sun9e"uEUhhm001E5en?yme9" S "iakses a"a 1! A(il 20169 Atkins *ete( an" "e *aula Hulio9 "hysical Chemistry for the 'ife ciences9 -e& o(k -: %9 ;9 /(eeman an" omany 20069 *age 30=3139 hang Raymon"9 "hysical Chemistry for the *iosciences9 )ansalito A: $ni@e(sity )iene 20059 *age 3633!19 Do(an *auline M9 1==59  *ioprocess -ngineering "rinciples9 ,lse@ie( )iene F Tehnology Books /ogle( ;9 )ott9 20069  -lements of Chemical 6eaction -ngineering %th edition9 $)A: *ea(son ,"uation 'n9 Huliant i

,lisa9

20139

 4ineti#a

"ertumbuhan

+i#roba

["\

Te("aat

a"a

htt:EEelisa ulia nt i9 iles9&o("(ess9omE2013E03Ekinet ikae(tumbuhan mik(oba9"S "iakses a"a 1! A(il 2016 Kusna"i9 20119 Kinetika *e(tumbuhan Mik(oba9 Haka(ta: $ni@e(sitas *en"i"ikan 'n"onesia *et(ui Ralh ;9 %illiam )9 ;a(&oo" #eo(ey ;e((ing an" He(y D9 Ma"u(a9 General  Chemistry( "rinciples 8 +odern Applications.  -inth e"9 $e( )a""le Ri@e( -9H9: *ea(son ,"uation 200!9 *(int9 41