- Tujuan Penelitian
Mempelajari faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
katalase dan hasil penguraiannya.
- Rumusan Masalah
Bagaimana pengaruh NaOH, HCl dan suhu terhadap kerja enzim?
- Batasan Masalah
Kami hanya membahas dan menganalisa hasil percobaan yang
telah kami lakukan.
- Hipotesis
Karena enzim katalase terbentuk atas senyawa protein, maka
enzim ini juga memiliki ciri – ciri yang sama dengan protein. Kerja enzim akan
sangat dipengaruhi oleh suhu dan derajat keasaman lingkungannya.
- Variabel:
a. Variabel terikat :
Banyak gelembung dan nyala bara api
b. Variabel
bebas : NaOH, HCl, dan suhu
c. Variabel
control : H2O2 dan ektrak
hati ayam
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Pengertian
Enzim
Menurut Syamsuri metabolisme sangat bergantung pada enzim.Enzim berperan
sebagai pemercepat reaksi metabolisme di dalam tubuh mahkluk hidup, tetapi
enzim tidak ikut bereaksi.
B. Struktur
Enzim
Enzim merupakan protein yang tersusun atas asam – asam amino. Kebanyakan
enzim berukuran lebih besar dari substratnya.akan tetapi,hanya daerah tertentu
dari molekul enzim tersebut yang berikatan dengan substrat, yaitu bagian yang
disebut dengan sisi aktif (active side).
Secara kimia, enzim yang lengkap (holoenzim) tersusun atas dua bagian,
yaitu bagian protein dan bagain bukan protein.
1. Bagian protein disebut apoenzim,
tersusun atas asam – asam amino.Bagian protein bersifat labil (mudah berubah),
misalnya terpengaruh oleh suhu dan keasaman.
2. Bagian bukan protein yang
disebut gugus protetik, yaitu gugusan yang aktif.Gugus
prostetik yang berasal dari molekul non organik disebut kofaktor, misalnya
besi, tembaga, zink. Gugus prostetik yang terdiri dari senyawa – senyawa
kompleks disebut konenzim, misalnya NADH, FADH, koenzim A, tiamin, riboflavin,
asam pantotenat, niasin, piridoksin, biotin, asam folat, dan kobalamin.
C. Ciri
– Ciri Enzim
1. Biokatalisator :
enzim hanya dihasilkan oleh sel-sel mahkluk hidup yang digunakan untuk
mempercepat proses reaksi.
2. Protein :
sifat-sifat enzim sama dengan protein yaitu dapat rusak pada suhu yang tinggi
dan dipengaruhi pH.
3. Bekerja Secara Khusus :
enzim tertentu hanya dapat mempengaruhi reaksi tertentu, tidak dapat
mempengaruhi raeksi lainnya. Zat yang terpengaruhi oleh enzim tersebut
substrat.Substrat adalah zat yang bereaksi. Oleh karena macam zat yang bereaksi
di dalam sel sangat banyak, maka macam enzim pun banyak.
4. Dapat Digunakan Berulang
Kali: dapat digunakan berulang kali karena enzim tidak berubah pada saat
terjadi reaksi. Satu molekul enzim dapat bekerja berkali-kali selama enzim itu
tidak rusak.
5. Rusak Oleh Panas :
enzim rusak oleh panas karena merupakan suatu protein . Rusaknya enzim oleh
panas disebut denaturasi jika telah rusak enzim tidak dapat bekerja lagi.
6. Tidak Ikut Bereaksi :
enzim hanya diperlukan untuk mempercepat reaksi namun tidak ikut bereaksi.
7. Bekerja Dapat Balik :
suatu enzim dapat bekerja menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa
lain dan sebaliknya dapat pula bekerja menyusun senyawa-senyawa itu menjadi
senyawa semula.
D. Cara
Kerja Enzim
1. Teori Gembok - Anak Kunci
Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu yang hanya sesuai untuk satu
jenis substrat saja.Bentuk substrat sesuai dengan sisi aktif, seperti gembok
cocok dengan anak kuncinya.Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik.
Substrat yang mempunyai bentuk ruang yang sesuai dengan sisi aktif enzim akan
berikatan dan membentuk kompleks transisi enzim-substrat. Senyawa transisi ini
tidak stabil sehingga pembentukan produk berlangsung dengan sendirinya.Jika
enzim mengalami denaturasi (rusak) karena panas, bentuk sisi aktif berubah
sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang
sama.
2. Teori Induced Fit
Reaksi antara substrat denan enzim berlangsung karena adanya induksi
molekul substrat terhadap molekul enzim.Menurut teori ini, sisi aktif enzim
bersifat fleksibel dalam menyesuaikan struktur sesuai dengan struktur substrat.
Ketika substrat akan terinduksi dan kemudian mengubah bentuknya sedikit
sehingga mengakibatkan perubahan sisi aktif yang semula tidak cocok menjadi cocok
(fit). Kemidian terjadi pengikatan substrat oleh enzim, yang selanjutnya
substrat diubah menjadi produk.Produk kemudian dilepaskan dan enzim kembali
pada keadaan semula, siap untuk mengikat substrat baru.
BAB III
METODE PENELITIAN
- Metode Penelitian
Metode yang kami pergunakan dalam meguji cara kerja enzim katalase adalah
metode eksperimen.
- Tempat Penelitian
Kami melakukan percobaan ini di Laboratorium Biologi SMA Negeri 1 Kota
Mungkid.
- Waktu Penelitian
Percobaan dilaksankan pada pukul 12.00 WIB hari Kamis, 12 September 2013.
- Alat dan Bahan
1. Rak dan 5 tabung reaksi
2. Pipet tetes
3. Pembakar spiritus
4. Lidi dan korek api
5. Hati Ayam
6. Larutan HCL 5%
7. Larutan NaOH 5%
8. Larutan H2O2 25%
9. Es batu
10. Kaki 3
11. 3 gelas kimia
12. Pisau / cuter / silet
- Langkah Kerja
1. Menyiapkan tabung reaksi A, B, C, D,
dan E.
2. Mencincang hati ayam dengan pisau /
cuter / silet sehingga menjadi potongan kecil-kecil kemudian menambahkan
beberapa tetes air agar mudah dimasukkan ke dalam tabung.
3. Mengisi tabung reaksi masing-masing
tabung A, B, C, D, dan E dengan cincangan hati ayam hingga ketinggian 1,5 cm.
4. Mendinginkan lebih dahulu hati ayam
pada tabung E pada es batu.
5. Memanaskan lebih dahulu hati ayam
pada tabung Dpada air mendidih kemudian di dinginkan.
6. Melakukan urutan langkah pengujian
sebagai berikut:
a. Tabung A + 6 tetes H2O2 dan
segera menutupnya dengan ibu jari kanan dan mengamati kemunculan gelembung gas.
Membuka dengan segera ibu jari dan melakukan uji nyala api dengan memasukkan
bara lidi api dalam tabung.
b. Tabung B + 10 tetes NaOH baru
kemudian + 6 tetes H2O2 dan segera menutupnya dengan
ibu jari kanan kemudian mengamati kemunculan gelembungg gas, Membuka dengan
segera ibu jari dan melakukan uji nyala api dengan memasukkan bara lidi api
dalam tabung.
c. Tabung C + 10 tetes HCl +
6 tetes H2O2 dan segera menutupnya dengan ibu jari
kanan kemudian mengamati kemunculan gelembungg gas. Membuka dengan segera ibu
jari dan melakukan uji nyala api dengan memasukkan bara lidi api dalam tabung.
d. Tabung D + 6 tetes H2O2 dan
segera menutupnya dengan ibu jari kanan dan mengamati kemunculan gelembung gas.
Membuka dengan segera ibu jari dan melakukan uji nyala api dengan memasukkan
bara lidi api dalam tabung.
e. Tabung E + 6 tetes H2O2 dan
segera menutupnya dengan ibu jari kanan dan mengamati kemunculan gelembung gas.
Membuka dengan segera ibu jari dan melakukan uji nyala api dengan memasukkan
bara lidi api dalam tabung.
7. Mengisikan hasil percobaan pada
tabel pengamatan
BAB IV
HASIL PENGAMATAN
Tabel Pengamatan
Larutan
|
Ektrak hati + H2O2
|
Keterangan
|
Gelembung
|
Nyala Api
|
Netral
|
+++
|
Nyala terang
|
|
Asam
|
-
|
Padam
|
|
Basa
|
++
|
Tetap
|
|
Dipanaskan
|
+
|
Padam
|
|
Didinginkan
|
+++
|
Nyala terang
|
|
Keterangan :
+ + + = banyak
gelembung
+ + =
gelembungnya sedang
+ =
sedikit gelembung
- =
tidak ada gelembung
BAB V
PEMBAHASAN
Enzim adalah katalis yang terbuat dari protein dan dihasilkan oleh sel.
Enzim mempunyai sifat spesifik yaitu hanya mengatalisis reaksi kimia
tertentu.Sebagai contoh enzim katalase yang hanya menguraikan H2O2 menjadi
H2O dan O2 dengan reaksi sebagai berikut :
2H2O2 2H2O
+ O2
Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan.Percobaan ini dilakukan dengan
menggunakan hati ayam.Hati ayam digunakan karena banyak mengandung enzim
katalase. Yang terjadi pada ekstrak saat diberi perlakuan adalah sebagai
berikut :
- Ekstrak ditambah H2O2 (hidrogen
peroksida)
Saat ekstrak diberi H2O2 terjadi
gelembung-gelembung udara yang banyak.Hal ini membuktikan bahwa enzim katalase
yang terdapat di dalam hati ayam mengubah H2O2 menjadi
H2O (air), sedangkan pada waktu dimasukkan lidi membara ke dalamnya,
timbul nyala api. Hal ini membuktikan bahwa H2O2 juga
diuraikan menjadi oksigen (O2).
- Ekstrak ditambah NaOH dan H2O2
Penambahan NaOH disini dimaksudkan untuk membuat ekstrak dalam keadaan
terlalu basa. Kemudian ditambah H2O2 ternyata
terbentuk gelembung udara yang sedang, saat bara api dimasukkan ke
dalamnya nyala api redup. Hal ini membuktikan bahwa enzim katalase tidak dapat
bekerja secara optimal dalam kondisi terlalu basa.
- Ekstrak ditambah HCl dan H2O2
Pertambahan HCl disini dimaksudkan untuk membuat ekstrak dalam keadaan
terlalu asam. Kemudian ditambah H2O2 ternyata
tidak terbentuk gelembung udara ketika dimasukkan bara api ke dalamnya juga
tidak terjadi nyala api. Hal ini menunjukkan bahwa enzim katalase tidak dapat
bekerja dalam kondisi terlalu asam.
- Ekstrak dididihkan kemudian ditambah H2O2
Ekstrak yang dididihkan kemudian ditambah H2O2,
ternyata timbul gelembung udara yang sangat sedikit dan saat bara api
dimasukkan ke dalamnya juga tidak timbul nyala api. Hal ini
disebabkan karena protein di dalam enzim katalase yang terdapat di ekstrak
telah rusak sehingga tidak dapat menguraikan H2O2 menjadi
H2O dan O2.
- Ekstrak dimasukkan kedalam Es di
tambah H2O2
Ekstrak yang dimasukkan kedalam es kemudian ditambah H2O2,
ternyata menimbulkan gelembung udara sangat banyak saat bara api di masukkan ke
dalamnya, dan juga menimbulkan nyala api terang.
BAB VI
PENUTUP
- Kesimpulan
Enzim katalase bekerja dengan menguraikan H2O2 menjadi
air (H2O) dan Oksigen (O2). Enzim katalase akan rusak apabila
bekerja pada suhu diatas 500C, dan pada kondisi asam maupun basa.
- Saran
1. Dibutuhkan waktu yang lebih lama,
dan waktu yang khusus (diluar jam pelajaran) untuk melakukan percobaan ini agar
kami lebih teliti dan intensif dalam menguji faktor yang mempengaruhi kerja
enzim.
2. Dibutuhkan alat – alat yang lebih
lengkap agar data hasil percobaan kami lebih akurat.
BAB V
PERTANYAAN
- Bagaimanakah sifat H2O2?
H2O2 besifat korosif dan sangat berbahaya bagi tubuh karena mengandung
bahan-bahan anorganik yang tidak dibutukan bagi tubuh.
- Mengapa pada percobaan ini
menggunakan hati?
Karena hati adalah organ tubuh yang banyak mengandung enzim katalase yang
dapat nengubah H2O2 menjadi 2 H2O dan O2 yang tidak berbahaya bagi tubuh.
- Apa yang anda ketahui tentang katalase, dimanakah dibuat
dalam sel?
Enzim adalah katalis yang terbuat dari protein dan dihasilkan oleh sel.
Enzim mempunyai sifat spesifik yaitu hanya mengatalisis reaksi kimia
tertentu.Sebagai contoh enzim katalase yang hanya menguraikan H2O2 menjadi H2O
dan O2.Enzim katalase dihasilkan di bagian mikro tepatnya peroksisom.
- Gelembung gas apakah yang
terbentuk? tuliskan reaksi penguraiannya!
Gelembung gas yang terbentuk
adalah gelembung hydrogen.Gelembung gas ini terbentuk karena ion positif
mengalami reaksi reduksi dan ion negatif mengalami oksidasi.Contoh, pada
laruutan HCl terjadi reaks ielektrolisis yang menghasilkan gas hidrogen
sebagaiberikut.
HCl(aq) H+(aq)+Cl-(aq)
Reaksireduksi:2H+(aq)+2e- H2(g)
Reaksi oksidasi : 2Cl-(aq) Cl2(g) + 2e-
- Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
katalase!
a. Konsentrasi enzim
Seperti pada katalis lain, kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim
tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat
tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim.
b. Konsentrasi Substrat
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap,
maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.
Untuk dapat terjadi kompleks enzim substrat, diperlukan adanya kontak
antara enzim dengan substrat.Kontak ini terjadi pada suatu tempat atau bagian
enzim yang disebut bagian aktif.Pada konsentrasi substrat rendah, bagian aktif
enzim ini hanya menampung sedikit substrat.Bila konsentrasi substrat
diperbesar, makin banyak substrat yang dapat berhubungan dengan enzim pada
bagian aktif tersebut.Dengan demikian, konsentrasi kompleks enzim substrat
makin besar dan hal ini menyebabkan makin besarnya kecepatan reaksi.Namun dalam
keadaan ini, bertambah besarnya konsentrasi susbstrat tidak menyebabkan
bertambah besarnya konsentrasi kompleks enzim substrat, sehingga jumlah hasil
reaksinya pun tidak bertambah besar.
c. Suhu
Oleh karena reaksi kimia dapat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang
menggunakan katalis enzim dapat dipengaruhi oleh suhu.Pada suhu rendah reaksi
kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi
berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim itu adalah suatu protein,
maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi. Apabila
terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan dengan
demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan reaksinya
pun akan menurun.
Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan
kecepatan reaksi.
Peningkatan suhu meningkatkan reaksi enzim yang terkatalisis dan yang
tidak terkatalisis dengan cara meningkatkan energi kinetic dan frekuensi
tubrukan dari besarnya molekul. Bagaimanapun energy panas dapat meningkatkan
energy kinetic dari enzim ke titik yang mana kelebihan energy pelindung untuk
dapat mengganggu interaksi non-kovalen yang berfungsi mengatur struktur tiga
dimensi dari enzim.Cincin polipeptida kemudian mulai terbuka atau
terdenaturasi, yang disertai dengan pengurangan kecepatan dari aktivitas
katalisis.Pada temperatur tertentu sebuah enzim berada dalam keadaan stabil,
konformasi, kompetensor katalisis tergantung suhu normal sel, yang mana enzim
itu berada.Enzim pada umumnya stabil pada temperatur 45-55oC.Sebaliknya, enzim
pada mikroorganisme termofilik yang berada pada sumber mata air panas gunung berapi,
atau pada lubang hidrotermal bawah laut dapat stabil pada suhu kurang lebih
100oC.
d. Pengaruh Ph
Seperti protein pada umumnya, struktur ion enzim tergantung pada pH
lingkungannya.Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif, atau ion bermuatan
ganda. Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap
efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat.
Disamping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah, atau pH tinggi
dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan
menurunnya aktifitas enzim. Terdapat suatu nilai pH tertentu atau daerah pH
yang dapat menyebabkan kecepatan reaksi paling tinggi.pH tersebut dinamakan pH
optimum.
e. Pengaruh Inhibator
1. Hambatan Reversibel
Molekul atau ion yang dapat menghambat reaksi dinamakan inhibitor.Hambatan
terhadap aktivitas enzim dalam suatu reaksi kimia mempunyai arti yang penting,
karena hambatan tersebut merupakan mekanisme pengaturan reaksi-reaksi yang
terjadi pada tubuh.Disamping itu hambatan dapat memberikan gambaran lebih jelas
tentang mekanisme kerja enzim.Hambatan reversible dapat berupa hambatan
bersaing atau hambatan tidak bersaing.
- Hambatan bersaing
Disebabkan karena adanya molekul yang mirip dengan substrat, yang dapat
pula membentuk kompleks, yaitu kompleks enzim inhibitor. Pembentukan kompleks
enzim inhibitor ini sama dengan pembentukan kompleks enzim substrat,
yaitu melalui penggabungan inhibitor dengan enzim pada bagian aktif enzim.
Dengan demikian terjadi persaingan antara inhibitor dengan substrat terhadap
bagian aktif enzim.Inhibitor yang menyebabkan hambatan bersaing disebut
inhibitor bersaing. Inhibitor bersaing menghalangi terbentuknya kompleks enzim
substrat dengan cara membentuk kompleks enzim inhibitor yang tidak dapat
membentuk hasil reaksi P. Dengan demikian adanya inhibitor bersaing dapat
mengurangi peluang bagi terbentuknya kompleks enzim substrat dan hal ini
menyebabkan berkurangnya kecepatan reaksi.
- Hambatan tidak bersaing
Tidak dipengaruhi oleh besarnya konsentrasi substrat dan inhibitor yang
melakukannya disebut inhibitor tidak bersaing.Dalam hal ini inhibitor dapat
bergabung dengan enzim pada suatu bagian enzim diluar bagian aktif.
Penggabungan antara inhibitor dengan enzim ini terjadi pada enzim bebas,
atau pada enzim yang telah mengikat substrat yaitu kompleks enzim substrat.
2. Hambatan Irreversibel
Hambatan irreversible ini dapat terjadi karena inhibitor bereaksi tidak reversible
dengan bagian tertentu pada enzim, sehingga mengakibatkan berubahnya bentuk
enzim.Dengan demikian mengurangi aktivitas katalitik enzim tersebut.
a. Konsentrasi Ion Hidrogen
Kecepatan dari hampir semua reaksi enzim yang terkatalisis menunjukkan
ketergantungan yang signifikan dari konsentrasi ion hydrogen.Kebanyakan enzim
intraseluler menunjukkan aktivitas optimal pada nilai pH 5 dan 9.Hubungan dari
aktivitas konsentrasi ion H menunjukkan keseimbangan antara denaturasi enzim
pada pH yang tinggi dan rendah serta efek pada enzim, substrat, atau keduanya.
b. Ion Logam
Ion-ion logam, yang menjalankan peranan katalitik dan structural pada
lebih seperempat dari semua enzim yang dikenal dapat pula mengisi peranan
pengatur, khususnya bagi reaksi dimana ATP merupakan substrat. Kalau kompleks
ATP ion logam tersebut merupakan substrat, aktifitas maksimal secara khas akan
terlihat pada rasio molar ATP terhadap logam di sekitar satu. Kelebihan logam
atau kelebihan ATP merupakan hambatan karena senyawa-senyawa nukleosida di– dan
trifosfat membentuk kompleks yang stabil dengan kation-kation dwi-valensi,
konsentrasi intraseluler nukleotida dapat mempengaruhi konsentrasi intraseluler
ion-ion logam bebas dan dengan demikian mempengaruhi pula aktivitas enzim-enzim
tertentu.
c. Efektor Alosterik
Aktivitas katalitik enzim-enzim pengatur tertentu diatur oleh efektor
alosterik berbobot molekul rendah yang umumnya tanpa atau mempunyai sedikit
kemiripan structural dengan substrat ataupun koenzim bagi enzim yang diatur
itu.Inhibisi umpan balik merupakan istilah yang mengacu pada penghambatan
aktivitas suatu enzim dalam lintasan biosintesis oleh produk akhir dari
lintasan terakhir.