5.2 Mechanism of action
Unit ini menerangkan kespesifikan enzim melalui model padanan teraruh (induced fit model) Koshland, pengukuran kadar tindak balas enzim, dan faktor yang mempengaruhinya.
SP 5.2.1Explain enzyme specificity using Koshland induced fit model;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kespesifikan enzim menggunakan model padanan teraruh Koshland.
- IsiPadanan teraruhHuraian
Tapak aktif tidak tegar. Apabila substrat terikat, tapak aktif berubah bentuk sedikit untuk memeluk substrat dengan rapat. Hanya substrat dengan bentuk dan cas yang sesuai boleh mengaruh perubahan ini, maka enzim spesifik.
ContohHeksokinase menutup seperti rahang apabila glukosa terikat.
- IsiKesan padanan rapatHuraian
Perubahan bentuk menegangkan ikatan dalam substrat dan mendekatkan kumpulan bertindak balas, maka tenaga pengaktifan direndahkan. Model ini lebih menjelaskan daripada model kunci dan mangga yang menganggap tapak aktif tegar.
ContohMolekul yang serupa tetapi tidak dapat mengaruh perubahan bentuk tidak ditukar menjadi hasil.
Peta buih bergandaModel kunci dan mangga berbanding padanan teraruh
SP 5.2.2Explain the rate of enzymatic reaction based on product formation or substrate disappearance;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan cara kadar tindak balas enzim ditentukan melalui pembentukan hasil ATAU kehilangan substrat per unit masa, termasuk kadar awal.
- IsiPembentukan hasilHuraian
Ukur kuantiti hasil per unit masa; plot hasil melawan masa. Kadar awal = kecerunan tangen pada t = 0, kerana substrat belum terhad.
ContohKatalase: 12 cm³ O₂ dalam 2 minit pertama → kadar awal 6 cm³ min⁻¹.
- IsiKehilangan substratHuraian
Ukur masa substrat habis atau penurunan kepekatan substrat; kadar = 1/masa.
ContohAmilase: kanji habis dalam 4 minit (iodin kekal perang) → kadar = 1/4 = 0.25 min⁻¹.
NotaKadar tindak balas enzim
Kadar tindak balas diukur sama ada melalui pembentukan hasil (product formation) atau kehilangan substrat (substrate disappearance) per unit masa. Contoh: katalase - isi padu O₂ terbebas per minit; amilase - masa kanji hilang (ujian iodin tidak lagi biru-hitam). Graf hasil melawan masa: lengkung curam pada awal kemudian mendatar apabila substrat berkurang. Kadar awal (initial rate) ialah kecerunan tangen pada t = 0, digunakan kerana kepekatan substrat masih diketahui dan belum terhad. Kadar = 1/masa juga boleh digunakan.
Peta alirContoh: mengira kadar awal
- Data: 12 cm³ O₂ terbebas dalam 2 minit pertama tindak balas katalase
- Kadar = isi padu hasil ÷ masa
- Kadar = 12 cm³ ÷ 2 min
- Kadar awal = 6 cm³ min⁻¹
SP 5.2.3Explain the effects of temperature, pH, enzyme concentration and substrate concentration on the rate of an enzyme-catalysed reaction.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Explain (Menerangkan)
Calon perlu menerangkan kesan EMPAT faktor (suhu, pH, kepekatan enzim, kepekatan substrat) terhadap kadar tindak balas beserta bentuk graf dan sebab. Termasuk penyiasatan (pemboleh ubah dan hipotesis).
- IsiSuhu dan pHHuraian
Suhu: kadar meningkat (perlanggaran bertambah, Q₁₀ kira-kira 2) hingga optimum; melebihi optimum, ikatan hidrogen putus dan enzim ternyahasli. pH: setiap enzim ada pH optimum; pH lain mengubah cas tapak aktif.
ContohAmilase manusia optimum kira-kira 37 °C; pepsin optimum kira-kira pH 2 dalam perut.
- IsiKepekatan enzim dan substratHuraian
Dengan substrat berlebihan, kadar berkadar terus dengan kepekatan enzim. Menambah substrat meningkatkan kadar hingga semua tapak aktif tepu, kemudian mendatar pada Vmax (kepekatan enzim menjadi pengehad).
ContohMenggandakan kepekatan katalase menggandakan kadar awal pembebasan O₂ jika H₂O₂ berlebihan.
- IsiPenyiasatanHuraian
Contoh: dimanipulasi suhu; bergerak balas masa kanji habis (ujian iodin); dimalarkan isi padu/kepekatan kanji dan amilase, pH. Hipotesis: kadar meningkat dengan suhu hingga optimum, kemudian menurun.
ContohPada 40 °C kanji habis dalam 2 minit tetapi pada 70 °C kanji tidak hilang selepas 10 minit.
JadualKesan faktor terhadap kadar tindak balas enzim
| Faktor | Kesan dan penerangan |
|---|---|
| Suhu | Kadar meningkat dengan suhu (tenaga kinetik dan perlanggaran bertambah; Q₁₀ kira-kira 2) sehingga suhu optimum (kira-kira 37 °C bagi enzim manusia); melebihi optimum, ikatan hidrogen putus, enzim ternyahasli, kadar menurun dengan cepat |
| pH | Setiap enzim ada pH optimum (pepsin kira-kira 2, amilase liur kira-kira 7, tripsin kira-kira 8); pH berubah mengubah cas pada tapak aktif dan ikatan ion/hidrogen, kadar menurun |
| Kepekatan enzim | Dengan substrat berlebihan, kadar berkadar terus dengan kepekatan enzim (graf linear) |
| Kepekatan substrat | Kadar meningkat dengan kepekatan substrat sehingga semua tapak aktif tepu; kemudian kadar mendatar pada Vmax; kepekatan enzim menjadi faktor penghad |
JadualPenyiasatan: kesan suhu ke atas aktiviti amilase
| Aspek | Butiran |
|---|---|
| Hipotesis | Kadar hidrolisis kanji meningkat dengan suhu sehingga optimum, kemudian menurun |
| Dimanipulasikan | Suhu (20, 30, 40, 50, 60 °C) |
| Bergerak balas | Masa kanji habis dihidrolisis (ujian iodin) |
| Dimalarkan | Isi padu dan kepekatan amilase dan kanji, pH (penimbal) |
| Keselamatan | Pakai cermin mata, berhati-hati dengan kukus air panas |
Peta alirLangkah penyiasatan suhu-amilase
- Setarakan larutan kanji dan amilase dalam kukus air pada suhu dikehendaki selama 5 minit
- Campurkan dan mulakan jam randik
- Setiap 30 saat, titiskan campuran pada jubin berisi iodin
- Rekod masa apabila iodin kekal perang kekuningan
- Kira kadar = 1/masa dan plot graf kadar melawan suhu
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- SPES
- Faktor kadar enzim: Suhu, pH, Enzim (kepekatan), Substrat (kepekatan)
Kad imbas
- Model Koshland
- Padanan teraruh: tapak aktif berubah bentuk apabila substrat terikat
- Kadar awal
- Kecerunan tangen graf hasil-masa pada t = 0
- Vmax
- Kadar maksimum apabila semua tapak aktif tepu
- pH optimum pepsin
- Kira-kira pH 2
- Cara mengukur kadar
- Pembentukan hasil atau kehilangan substrat per unit masa
Semak kefahaman
Nyatakan maksud model padanan teraruh (induced fit model). (SP 5.2.1)
Lihat jawapan
Tapak aktif enzim tidak tegar; apabila substrat terikat, tapak aktif berubah bentuk sedikit untuk memeluk substrat dengan rapat.
Dalam satu eksperimen katalase, 18 cm³ oksigen terbebas dalam 3 minit pertama. Hitung kadar awal tindak balas. (SP 5.2.2)
Lihat jawapan
Kadar awal = 18 cm³ ÷ 3 min = 6 cm³ min⁻¹.
Terangkan secara ringkas mengapa kadar tindak balas enzim menurun pada suhu melebihi suhu optimum. (SP 5.2.3)
Lihat jawapan
Pada suhu tinggi, ikatan hidrogen dan ikatan lain yang mengekalkan bentuk enzim putus, maka tapak aktif berubah dan enzim ternyahasli.
14 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyebut maksud tapak aktif, substrat dan kompleks enzim-substrat, serta menamakan faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas enzim.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja atau kuiz ringkas: ketepatan ingatan istilah dan fakta tentang mekanisme tindakan enzim.
SP disasar: 5.2.1, 5.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Berpasangan, murid membandingkan model kunci dan mangga dengan model suaian teraruh Koshland dan menerangkan kespesifikan enzim dengan lakaran.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lukisan murid tentang mekanisme tindakan enzim; semak ketepatan hubungan sebab dan akibat.
SP disasar: 5.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengukur kadar tindak balas amilase pada suhu atau pH berbeza melalui masa hilangnya warna iodin, melukis graf, dan menentukan keadaan optimum.
Bukti hasil kerja: Jawapan lembaran kerja atau hasil pengiraan tentang mekanisme tindakan enzim; semak kaedah dan ketepatan jawapan.
SP disasar: 5.2.2, 5.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf kadar tindak balas melawan kepekatan substrat dan kepekatan enzim, menjelaskan sebab graf mendatar pada kepekatan tinggi.
Bukti hasil kerja: Jadual atau peta pemikiran analisis mekanisme tindakan enzim; semak ketepatan kesimpulan berasaskan data atau bukti.
SP disasar: 5.2.2, 5.2.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 66 unit Biologi STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.