Laporan Praktikum Biologi - Pengaruh Lingkungan Terhadap Kinerja Enzim Katalase

LAPORAN PRAKTIKUM BIOLOGI

Pengaruh Lingkungan Terhadap Kinerja Enzim Katalase

Anggota Kelompok :

1. .......................... (00)

2. ............................ (11)

3. .......................... (22)

4. ................................... (33)

Kelas : XII IPA

SMA 3003 KEPULAUAN NUSANTARA

INDONESIA

2014/2015

A. TUJUAN

Mengetahui pengaruh lingkungan terhadap kinerja enzim katalase.

B. LANDASAN TEORI

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.

C. ALAT DAN BAHAN

1. Alat

a) Gelas kimia sebanyak 3 buah

b) Rak dan 5 tabung reaksi

c) Pipet tetes

d) Kaki 3

e) Pisau / cuter / silet

f) Pembakar spiritus

g) Lidi dan korek api

2. Bahan

a) Hati ayam

b) Es batu secukupnya

c) Larutan NaOH 5%

d) Larutan HCl 5%

e) Larutan H₂O₂ 25%

C. CARA 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

D. DATA PENGAMATAN

Larutan	Ektrak hati + H2O2		Keterangan
Larutan	Gelembung	Nyala Api	Keterangan
Asam	-	Padam
Netral	+++	Nyala Terang
Basa	++	Tetap
Dipanaskan	+	Padam
Didinginkan	+++	Nyala terang

Keterangan :

+ + + = banyak gelembung

+ + = gelembungnya sedang

+ = sedikit gelembung

- = tidak ada gelembung

E. SIMPULAN

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..

F. SARAN

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. Dibutuhkan alat – alat yang lebih lengkap agar data hasil percobaan kami lebih akurat.

G. 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.

a. 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.

b. 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.