kinetika enzim, fp kimia ung

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Enzim Adalah sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk berbagai reaksi

kimia dalam sistim biologic. Hampir semua reaksi kimia dalam sistim biologis dikatalis oleh enzim.

Sisnteis enzim terjadi di dalam sel dan sebagian nesar enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa

merusak fungsinya.

Enzim biasa juga disebut sebagai suatu protein yang mempunyai struktur tiga dimensi yang

mampu mengkatalisis reaksi-reaksi biologis. Untuk mengaktifkan kerja enzim dibutuhkan adanya

kofaktor, seperti ion logam, koenzim atau spesies yang lain. Enzim menaikan laju reaksi karena

enzim dapat menurunkan energi aktifasi substrat yang terlibat dalam reaksi. Enzim bekerja optimal

dalam kondisi yang optimal, diatas kondisi optimal aktifitas katalis enzim akan berkurang, demikian

pua dibawah kondisi optimal aktivitas katalitiknya akan menjadi kurang optimal.

Semua enzim pada hakekatnya adalah protein. Beberapa diantaranya mempunyai struktur

agak sederhana, sedangkan sebagian besar lainnya memiliki struktur rumit. Oleh karena enzim

adalah protein, maka interaksi antara enzim dengan molekul lain, sama halnya dengan protein

ditentukan oleh asam amino-asam amino yang ada dalam permukaan yang berhubungan dengan

medium. Sifat-sifat permukaan enzim dipengaruhi oleh larutan disekitarnya. Gugus-gugus

fungional enzim menggambarkan sifat asam-basa dan kelarutannya.

Suhu, pH, konsentrasi substrat, serta konsentrasi enzim sangat mempengaruhi aktifitas

katalitik enzim. Masing-masing enzim memiliki kondisi optimal. Aktivitas katalitik enzim

dipengaruhi oleh adanya inhibitor. Ada tiga jenis inhibitor yaitu:

- Inhibitor bersaing

- Indibitor tidak bersaing, dan

- Inhibitor bukan bersaing

Satu unit aktivitas enzim didefinisikan sebagai jumlah enzim yang dapat menghasilkan

enzim sebanyak… mol setiap detik pada kondisi percobaan. Selanjutnya satu unit aktivitas spesifik

enzim didefinisikan sebagai jumlah enzim yang dapat menghasilkan satu… mol produk setiap detik

per gram protein enzim.

Dalam mulut manusia terdapat enzim amylase yang memiliki tugas-tugas yang penting

dalam proses reksi enzimatik untuk kepentingan metabolisme tubuh.

Berdasarkan fungsi dari enzim tersebut, maka enzim sngat berperan penting bagi kebutuhan

hidup manusia. Hal ininlah yang melatarbelakangi percobaan ini.

1.2 Rumusan Masalah

a. Seperti apa sifat-sifat pada enzim ?

b. Bagaimana prinsip kerja enzim dalam system biologi dan manfaatnya bagi kehidupan ?

c. Bagaiman keterampilan praktikan dalam melakukan percobaan enzim?

1.3 Tujuan

a. Kognitif : praktikan memahami sifat-sifat enzim

b. Afektif : praktikan menyadari prinsip kerja enzim dalam system biokimia, dan manfaatnya bagi kehidupan.

c. Psikomotor : praktikan terampil dalam melakukan percobaan enzim.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKAProses (reaksi kimia) yang berlangsung dengan baik dalam tubuh dimungkinkan karena

adanya katalis yang disebut enzim. Berzelius (1837) mengusulkan nama “katalis” untuk zat-zat

yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi.

Proses kimia yang terjadi dengan pertolongan enzim telah dikenal sejak zaman dahulu

misalnya pembuatan anggur dengan cara fermentasi atau peragian. Demikian pula pembuatan asam

cuka termasuk proses kimia berdasarkan aktifitas enzim. Dahulu proses fermentasi (Pasteur)

dianggap hanya terjadi dengan adanya sel yang mengandung enzim. Anggapan tersebut berubah

setelah Buchner membuktikan bahwa cairan yang berasal dari ragi tanpa adanya sel hidup dapat

menyebabkan fermentasi gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Hingga sekarang kata ‘enzim’

yang berarti ‘didalam ragi’ tetap dipakai untuk nama katalis dalam proses biokimia.

Enzim dikenal untuk pertama kalinya sebagai protein oleh Sumner pada tahun 1926 yang

telah berhasil mengisolasi urease dari ‘kata pedang’ (jack bean). Urease adalah enzim yang dapat

menguaraikan urea menjadi CO2 dan NH3. Beberapa tahun kemudian Notrhrop dan Kunitz dapat

mengisolasi pepsin, tripsin, kimotripsin. Selanjutnya makin banyak enzim yang telah dapat

diisolasi dan telah dibuktikan bahwa enzim tersebut adalah suatu protein.

Sejak tahun 1926 pengetahuan tentang enzim atau enzimologi berkembang dengan cepat.

Dari hasil penelitian para ahli biokimia ternyata banyak enzim yang mempunyai gugus bukan

protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Enzim semacam ini disebut holoenzim terdiri

atas protein (apoenzim) dan suatu gugus bukan protein. Sebagai contoh enzim katalase terdiri atas

protein dan ferriprotorfirin. Ada juga enzim yang terdiri atas protein dan logam, misalnya askorbat

oksidase adalah protein yang mengikat tembaga.

Gugus bukan protein ini dinamakan kofaktor ada yang terikat kuat pada protein, ada pula

yang tidak begitu kuat ikatannya. Gugus yang terikat kuat pada bagian protein, artinya yang sukar

terurai dalam larutan disebut gugus prostetik, sedangkan yang tidak begitu kuat ikatannya, dan

mudah dipisahkan secara dialisis disebut koenzim. Baik gugus prostetik maupun koenzim

merupakan bagian enzim yang memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat, yaitu zat-zat yang

diubah atau direaksikan oleh enzim.

5.2.1.1 Tata Nama Enzim

Setiap proses biokimia yang terjadi dalam tubuh manusia menggunakan katalis enzim

tertentu. Untuk membedakannya maka tiap enzim diberi nama. Secara umum nama tiap enzim

disesuaikan dengan penambahan “ase” di belakangnya. Substrat adalah senyawa/zat yang bereaksi

dengan bantuan enzim. Contoh enzim yang menguraikan urea (substrat) dinamakan urease.

Kelompok enzim sejenis diberi nama menurut fungsinya, misalnya hidrolase adalah

kelompok enzim yang mempunyai fungsi sebagai katalis dalam reaksi hidrolisis. Disamping nama

trivial (biasa) oleh Commission on Enziymes of the International Union of Biochemistry telah di

tetapkan pula tata nama yang sistematik, disesuaikan dengan pembagian atau penggolongan enzim

yang didasarkan pada fungsinya.

Suatu enzim bekerja khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan inilah ciri suatu enzim.

Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang dapat bekerja terhadap berbagai macam

reaksi. Enzim urease hanya bekerja terhadap urea sebagai subsratnya namun ada juga enzim yang

berkerja lebih dari satu substrat namun enzim tersebut tetap mempunyai kekhasan tertentu.

Misalnya enzim esterase dapat menghidrolisis beberapa ester asam lemak tetapi tidak dapat

menghidrolisis subrat lain yang ester. Suatu contoh tentang kekhasan ini misalnya enzim arginase

bekerja terhadap L-arginin dan tidak terhadap D-arginin.

Suatu enzim dikatakan mempunyai kekhasan nisbi apabila ia dapat bekerja terhadap

beberapa substrat misalnya esterase dan D-asam amino oksidase yang dapat bekerja D-asam amino

dan L asam amino tetapi berbeda kecepatannya. Karena adanya kekhasan ini maka suatu enzim

dapat digunakan untuk memisahkan komponen D dari L pada suatu campuran rasemik. Suatu asam

amino tertentu sebagai substrat dapat mengalami berbagai reaksi dengan berbagai enzim. Kekhasan

reaksi bukan disebabkan oleh koenzim tetapi oleh apoenzim. Misalnya enzim dekarboksilase

bekerja sebagai katalis, sedangkan enzim transaminase bekerja terhadap pemindahan gugus –NH2,

tetapi mereka mempunyai koenzim yang sama yakni piridoksalfosfat.

5.2.1.2 Fungsi dan Cara Kerja Enzim

Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel

maupun luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 10 sampai 11 kali lebih cepat daripada

apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di

samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainya, enzim dapat

menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia.

5.2.1.3 Kompleks Enzim –Substrat

Reaksi kimia ada yang membutuhkan energi (reaksi endergonik) dan adapula yang menghasilkan

energi atau mengeluarkan energi (eksergonik). Misalnya pembentukkan ikatan antara senyawa A

dengan senyawa B menjadi senyawa AB akan mengeluarkan energi. Terjadinya senyawa AB dari A

dan B membutuhkan energi sebesar P, yaitu selisih energi antara A dan B dengan AB. Sebaliknya

penguraian senyawa AB menjadi A dan B mengeluarkan energi sebesar P pula. Terurainya senyawa

AB tidak dapat berjalan dengan sendirinya tetapi harus terbentuk dulu senyawa AB aktif. Energi

yang dibutuhkan pada pembentukan AB aktif disebut energi aktivasi (a) makin besar harga a, makin

sukar terjadinya suatu reaksi. Dengan adanya katalis atau enzim, harga energi aktivasi diperkecil

atau diturunkan, dengan demikian akan dapat memudahkan atau mempercepat terjadinya suatu

reaksi.

Suatu enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada suatu reaksi saja. Untuk dapat

bekerja pada suatu zat atau substrat harus ada hubungan atau kontak antara enzim dan substrat.

Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar daripada substrat. Oleh karena itu tidak seluruh

bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat.

Hubungan antara substrat dengan enzim hanya terjadi pada bagian atau tempat tertentu saja.

Tempat atau bagian enzim yang mengadakan hubungan atau kontak dengan substrat dinamai bagian

aktif (actif site). Sisi aktif ini disebut juga sisi katalitik atau sisi pengikatan substrat. Sisi aktif

memiliki gugus fungsional spesifik untuk pengikatan molekul substrat spesifik. Ada dua model sisi

aktif dalam hubungannya dengan pengikatan substrat yakni:

1. Model Kunci dan anak kunci (Lock and Key), model ini dikemukakan oleh Fisher. Artinya

pengikatan substrat dan enzim ditentukan oleh persisnya struktur sisi aktif dan substrat. Sering

disebut model kaku karena hanya berguna untuk menerangkan mekanisme kerja enzim-enzim

tertentu.

2. Model Induced-fit, diajukan oleh Daniel Koshland. Merupakan model yang luwes karena

sisi pengikat substrat bukan merupakan struktur yang kaku. Sisi aktifnya dapat mengalami

perubahan konformasi sampai membentuk kedudukan yang tepat agar enzim dan substrat

membentuk ikatan.

Hubungan hanya mungkin terjadi apabila bagian aktif mempunyai ruang yang tepat dapat

menampung substrat. Apabila substrat mempunyai bentuk atau konformasi lain, maka tidak dapat

ditampung pada bagian aktif suatu enzim. Dalam hal ini enzim itu tidak dapat berfungsi terhadap

substrat. Hal ini menjelaskan mengapa tiap enzim mempunyai kekhasan terhadap substrat tertentu.

Hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan terjadinya kompleks

enzim-substrat. Kompleks ini merupakan kompleks yang aktif, yang bersifat sementara dan akan

terurai lagi apabila reaksi yang diinginkan telah terjadi. Secara sederhana sekali penguraian suatu

senyawa atau substrat oleh suatu enzim dapat digambarkan sebagai berikut :

Enzim (E) + Substrat (S) Kompleks enzim-substrat( ES)

Enzim (E) + hasil reaksi (P)

Gambar 5.1 Model Pengikatan Enzim (E) dan Substrat (S)

5.2.1.4 Persamaan Michaelis-Menten

Hasil percobaan hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan frukrosa oleh enzim, ternyata

bahwa konsentrasi sukrosa rendah, kecepatan reaksi tergantung pada konsentrasi sukrosa. Namun

pada konsentrasi tinggi, kecepatan reaksinya tidak dipengaruhi lagi oleh pertambahan konsentrasi.

Ini menunjukkan bahwa enzim seolah-olah telah ‘jenuh’ dengan substrat, artinya tidak dapat lagi

menampung substrat.

Leonor Michelis dan Mauden Menten pada tahun 1913 mengajukan suatu hipotesis bahwa

dalam reaksi enzim terjadi lebih dahulu kompleks enzim-substrat yang kemudian menghasilkan

hasil reaksi dan enzim kembali. Hasil percobaan hidrolisis sukrosa tersebut dapat digambarkan

secara grafik sebagai berikut :

5.2.1.5 Penggolongan Enzim

Enzim digolongkan menurut reaksi yang diikutinya, sedangkan masing –masing enzim

diberi nama menurut nama substratnya, misalnya uriase dan lain-lain. Disamping itu adapula

beberapa enzim yang dikenal dengan nama lama misalnya pepsin, tripsin, dan lain-lain. Comision

on Enzymes of the International Union of Biochemistry, membagi enzim dalam enam golongan

besar. Penggolongan ini didasarkan atas reaksi kimia dimana enzim memegang peranan. Enam

golongan tersebut ialah; 1) Oksidoreduktase, 2) Transferase, 3) Hidrolase, 4) Liase, 5)

Isomerase, 6) Ligase.

Golongan 1. Oksidoreduktase

Enzim-enzim yang termasuk dalam golongan ini dibagi dalam dua golongan yaitu

dehidrogenase dan oksidase. Dehidrogenase bekerja pada reaksi-reaksi dehidrogenase, yaitu reaksi

pengambilan atom hidrogen dari suatu senyawa (donor). Hidrogen yang di lepas diterima oleh

senyawa lain (akseptor). Reaksi pembentukan aldehida dari alkohol adalah contoh reaksi

dehidrogenase. Enzim yang bekerja pada reaksi ini ialah alkohol dehidrolase. Di sini alkohol adalah

donor hydrogen, sedangkan senyawa yang menerima hidrogen adalah suatu koenzim

nikotinadenindinukleotida.

Alcohol dehidrogenase

Alkohol + NAD+ aldehida + NADH + H+

Gugus aldehida maupun keton dapat juga bertindak sebagai donor hidrogen, misalnya pada

reaksi pembentukan asam gliserat-3-fosfat (asam 3-fosfogliserat) dari gliseraldehida-3-fosfat (3-

fosfogliseraldehida).

Glutamat dehidrogenase adalah contoh enzim dehidrogenase yang bekerja terhadap asam glutamat

sebagai substrat. Enzim ini banyak terdapat pada mitokondria dalam semua sel jaringan. Dalam

reaksi ini asam glutamat diubah menjadi asam ketoglutarat.

Glutamat dehidrogenase

Asam Glutamat + NAD+ + H2O NH3 + asam ketoglutarat + NADH + H+

Reaksi ini khusus untuk L-asam glutamat sedangkan amonia yang terjadi pada reaksi inidapat

diubah menjadi urea dan dikeluarkan dari dalam tubuh melalui urine.

Enzim-enzim oksidase juga bekerja sebagai katalis pada reaksi pengambilan hidrogen pada

suatu substrat. Dalam reaksi ini yang bertindak selaku aseptor hidrogen ialah oksigen. Sebagai

contoh enzim glukosa oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi glukosa menjadi asam

glukonat.

Alcohol dehidrogenase

glukosa + O2 asam glukonat + H2O2

Xantin oksidase ialah enzim yang bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi xantin menjadi asam

urat. Contoh lain enzim oksidase ialah asam amino oksidase, yang bekerja sebagai katalis pada

reaksi oksidasi asam-asam amino.

Glisin oksidase adalah enzim pada reaksi oksidasi glisin menjadi asam glioksilat. Enzim ini adalah

suatu flavoprotein, yaitu suatu senyawa yang terdiri atas flavin yang berkaitan dengan protein.

Enzim asam amino oksidase terdapat dalam jaringan hati dan ginjal.

Golongan 2. Transferase

Enzim yang termasuk golongan ini bekerja sebagai katalis pada reaksi pemindahan suatu

gugus dari suatu senyawa pada suatu senyawa lain. Beberapa contoh enzim termasuk golongan ini,

ialah metiltransferase, hidroksimetiltransferase, karboksiltransferase, asiltransferase, dan amino

transferase atau disebut juga transaminase. Enzim metiltransferase bekerja pada reaksi

pembentukan keratin dari asam guanidine asetat.

Pembentukan glisin dari serin merupakan reaksi pemindahan gugus hidroksi metil. Gugus

ini dilepas dari molekul serin dengan dibantu oleh enzim hidroksimetil

transferase.

Hidroksi metil transferase

CH2 - CH - COOH CH2 - COOH

OH NH2 THFA NH2

Serin Glisin

Dalam reaksi ini asam tetrahidrofolat (THFA) bekerja sebagai aseptor gugus beratom C satu.

Enzim transaminase bekerja pada reaksi transaminase yaitu suatu reaksi pemindahan gugus amino

dari suatu asam amino kepada senyawa lain. Contohnya asam glutamat + asam piruvat

menghasilkan asam ketoglutarat dan alanin.

Golongan 3. Hidrolase

Enzim yang termasuk dalam kelompok ini bekerja sebagai katalis pada reaksi hidrolisis. Ada

tiga jenis hidrolase, yaitu yang memecahkan ikatan ester, memecahkan glikosida dan yang

memecahkan ikatan peptida. Contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase,

karboksi peptidase, pepsin, tripsin, kimotripsin.

Esterase ialah enzim yang memecah ikatan ester dengan cara hidrolisis. Esterase yang

terdapat dalam hati dapat memecah ester sederhana, misalnya etil butirat menjadi etanol dan asam

butirat. Lipase ialah enzim yang memecah ikatan ester pada lemak, sehingga terjadi asam lemak dan

gliserol. Fosfatase adalah enzim yang dapat memecah ikatan fosfat pada suatu senyawa, misalnya

glukosa –6-fosfat dapat dipecah menjadi glukosa dan asam fosfat. Bisa ular mengandung enzim ini.

Amilase dapat memecah ikatan-ikatan pada amilum hingga terbentuk maltosa. Ada tiga

macam enzim amilase, yaitu α-amilase, β-amilase, δ- amilase. α-amilase terdapat dalam saliva

(ludah) dan pankreas. Enzim ini memecah ikatan 1-4 yang terdapat pada amilum dan disebut endo

amilase sebab enzim ini memecah bagian dalam atau bagian tengah molekul amilum. β-amilase

terutama terdapat pada tumbuhan dan dinamakan eksoamilase sebab memecah dua unit glukosa

yang terdapat pada ujung molekul amilum secara berurutan sehingga pada akhirnya terbentuk

maltosa. δ-amilase telah diketahui terdapat dalam hati. Enzim ini dapat memecah 1-4 dan 1-6 pada

glikogen dan menghasilkan glukosa.

Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi pemecahan molekul protein dengan cara

hidrolisis disebut enzim proteolitik atau protease. Oleh karena yang dipecah adalah ikatan pada

rantai pepetida, maka enzim tersebut dinamakan juga peptidase. Ada dua macam peptidase, yaitu

endopeptidase dan eksopeptidase. Endopeptidase memecah protein pada tempat-tempat tertentu

dalam molekul protein dan biasanya tidak mempengaruhi gugus yang terletak diujung molekul.

Sebagai contoh endopeptidase ialah enzim pepsin yang terdapat dalam usus halus dan papain suatu

enzim yang terdapat dalam pepaya.

Eksopeptidase bekerja terhadap dua ujung molekul protein. Karboksipeptidase dapat melepas

asam amino yang memiliki gugus –COOH bebas pada ujung molekul protein, sedangkan amino

peptidase dapat melepas asam amino pada ujung lain yang memiliki gugus –NH2 bebas.

H

HOOC - C - NH - CO ---------------- NH - CO - CH – NH2

R karboksil amino R

peptidase peptidase

Dengan demikian eksopeptida melepas asam amino secara berurutan dimulai dari asam

amino pada molekul protein hingga seluruh molekul terpecah menjadi asam amino.

Golongan 4. Liase

Enzim golongan ini mempunyai peran penting dalam reaksi pemisahan suatu gugus dari suatu

substrat (bukan cara hidrolisis) atau sebaliknya. Contoh enzim golongan ini antara lain

dekarboksilase, aldolase, hidratase. Piruvat dekarboksilase adalah enzim yang bekerja pada reaksi

dekarboksilase asam piruvat dan menghasilkan aldehida.

O

CH2 - C – C CH3 – C – H + CO2

O OH O

Enzim aldolase bekerja pada reaksi pemecahan molekul fruktosa 1,6-difosfat menjadi dua molekul

triosa yaitu hidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat. Adapun enzim fumarat hidratase

berperan dalam reaksi penggabungan satu molekul H2O kepada molekul asam fumarat dan

membentuk asam malat.

Golongan 5. Isomerase

Enzim yang termasuk golongan ini bekerja pada reaksi perubahan intramolekuler, misalnya reaksi perubahan glukosa menjadi fruktosa, perubahan senyawa L menjadi senyawa D, senyawa sis menjadi senyawa trans dan lain-lain. Contoh enzim ini antara lain; ribulosafosfat epimerase dan glukosafosfat isomerase. Enzim ribose epimerase merupakan katalis bagi reaksi epimerisasi ribulosa. Dalam reaksi ini ribulosa-5- fosfat diubah menjadi xilulosa-5-fosfat. Disamping itu reaksi isomerisasi glukosa –6-fosfat menjadi fruktosa-6- fosfat dapat berlangsung dengan bantuan enzim glukosa fosfat isomerase.

epimerase

Ribulosa-5-fosfat xilulosa-5-fosfat

isomerase

Glukosa -6 -fosfat fruktosa -6-fosfat

Golongan 6 ligase

Enzim yang termasuk dalam golongan ini bekerja pada reaksi-reaksi penggabungan dua

molekul. Oleh karenanya enzim-enzim tersebut juga dinamakan sintetase. Ikatan yang terbentuk

dari penggabungan tersebut adalah ikatan C-O, C-S, C-N atau C-C. Contoh enzim golongan ini

ialah glutamin sintetase dan piruvat karboksilase. Enzim glutamin sintetase yang terdapat dalam

otak dan hati merupakan katalis dalam reaksi pembentukan glutamin dari asam glutamat.

Glutamin + ATP + NH4+ glutamin + ADP + Panorg

Di samping itu enzim karboksilase bekerja dalam reaksi pembentukan asam oksaloasetat dan asam

piruvat.

Asetil KoA

Asam piruvat + ATP + CO2 asam oksaloasetat + ADP + Panorg

Piruvat karboksilase

Reaksi ini merupakan sebagian dari reaksi metabolisme karbohidrat.

BAB III

METODOLOGI3.1 Alat dan Bahan

Ø Alat

Gelas kimia 400 ml

Tabung reaksi Penangas air listrik

Pipet tetes Termometer

Neraca

Ø Bahan

a. Buah apel ( sampel )

b. Aquadest

c. Larutan NaI 2 %

d. Fenol 0,01 M

e. Resorcinol 0,01 M

f. Tripsin

g. P-nitrofenol

h. Pb-nitrat

3.1 Prosedur Kerja

3.1.1 Pembuatan Ekstrak enzim

Buah apel

~ dikupas

~ ditimbang 20 gram

~ dipotong kecil-kecil

~ dihaluskan

~ di+kan aquadest

Larutan apel

Campuran

~ dipindahkan ke dalam gelas kimia 100 ml

~ dibilas dengan 50 ml NaI 2 %

~ dibiarkan selama 2 menit

~ disaring ke dalam gelas kimia yang lain

ekstrak

Residu

3.1.2 Spesifikasi Enzim

1 ml aquadest, 1 ml fenol dan 1 ml resorcinol

3 ml ekstrak

~ dimasukkan dalam masing-masing ~ dimasukkan dalam masing2

tabung reaksi 1, 2, dan 3 tabung reaksi 1, 2 dan 3

~ disimpan dalam penangas air pada ~ disimpan dalam penangas selama

Suhu 37oC 5 menit

~ dituangkan dalam masing-masing

tabung reaksi 1,2 dan 3

larutan

~ dibiarkan selama 5 menit

~ dibandingkan warna pada setiap tabung

Yang merupakan substrat adalah resorcinol

~ ditentukan senyawa mana yang merupakan substrat

3.1.3 Konsentrasi Substrat

~ 25 tetes substrat

~ 20 tetes substrat + 5 tetes aquadest



Ekstrak apel

~ dimasukkan masing-masing ke dalam 4 ~ dimasukkan ke dalam 4 buah tabung

Buah tabung berbeda yang berbeda.

~ diletakkan dalam penangas air 37oC ~ diletakkan dalam penangas air 37oC

Selama 5 menit

~ dituangkan isinya ke dalam masing-masing substrat

Larutan pada 4 buah tabung reaksi

~ di biarkan selama 10 menit

~ diamati perubahan warna yang terjadi

Terdapat perbedaan warna dari 4 buah tabung

3.1.4 Konsentrasi Enzim

~ 15 tetes substrat + 10 tetes air



Ekstrak apel

~ dimasukkan masing-masing ke dalam 3 ~ dimasukkan ke dalam 3 buah tabung

Buah tabung berbeda yang berbeda.

~ diletakkan dalam penangas air 37oC ~ diletakkan dalam penangas air 37oC

Selama 5 menit

~ dituangkan isinya ke dalam masing-masing substrat

Larutan pada 3 buah tabung reaksi

~ di biarkan selama 10 menit

~ diamati perubahan warna yang terjadi

Terdapat perbedaan warna dari 3 buah tabung

3.1.5 Pengaruh pH

2 ml larutan pH 1

Tabung A

+ 15 tetes substrat

+ 15 tetes enzim

Larutan berwarna keruh

2 ml larutan pH 5

Tabung B

+ 15 tetes substrat

+ 15 tetes enzim

Larutan berwarna agak gelap

2 ml larutan pH 7

Tabung C

+ 15 tetes substrat

+ 15 tetes enzim

Larutan keruh agak gelap dibandingkan tabung B

2 ml larutan pH 10

Tabung D

+ 15 tetes substrat

+ 15 tetes enzim

Larutan keruh agak gelap dari tabung C

3.1.6 pengaruh Inhibitor

substrat

~ 10 tetes aquadest

~ 10 tetes P-nitrofenol

~ 10 tetes Pb-nitrat

~ dimasukkan dalam masing-masing tabung

larutan

~ ditentukan harga intensitas warna dengan spektrofotometer

Harg intensitas larutan yang berbeda-beda

BAB IV

HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN4.1 Hasil Pengamatan

a. Pambuatan ekstrak enzim

Perlakuan Pengamatan

a. 20 gram apel yang sudah dipotong-

potong dimasukkan dalam mortar + 5 ml

aquadest kemudian dihaluskan

b. Dicampurkan dalam gelas kimia 100

ml kemudian ditambahkan NaI 2 %

c. Didiamkan 2 menit kemudian

disaring

a. Warna awal putih kemudian menjadi

coklat

b. Warna menjadi coklat muda

c. Warna menjadi kuning bening

b. spesifikasi enzim


a. 3 tabung reaksi masing-masing

dimasukkan

Tabung 1 : 1 ml aquadest

Tabung 2 : 1 ml fenol 0,01 M

Tabung 3 : 1 ml resorcinol

Kemudian ekstrak yang didapat tadi

dimasukkan kedalm 3 tabung reaksi

masing-masing 3 ml

b. Dipanaskan 37oC selama 5 menit

c. Dicampurkan ekstrak

Aquadest + ekstrak

Fenol + ekstrak

Resorcinol + ekstrak

Warna bening

Warna bening ada endapan

Warna bening

Senyawa yang merupakan substrat yaitu resorcinol karena warnanya mirip dengan ekstrak

c. Konsentrasi substrat


Substrat dimasukkan ke 4 tabung reaksi

masing-masing :

Tabung 1 + ekstrak = kuning

Tabung 2 + ekstrak = kuning muda

Tabung 1 : 20 tetes + 5 tetes air



Tabung $ : 25 tetes

Dipanaskan 37oC dengan 4 tabung reaksi dari

ekstrak

Tabung 3 + ekstrak = kuning terang

Tabung 4 + ekstrak = kuning tua

d. konsentrasi enzim


Tabung A : 15 tetes ekstrak + 10 tetes air

Tabung B : 5 tetes ekstrak + 14 tetes air

Tabung C : 1 tetes ekstrak + 18 tetes air

Dipanaskan 20 menit

Tabung A + substrat

Tabung B + substrat

Tabung C + substrat

Larutan Bening

Larutan Bening

Larutan Bening

Kuning gelap

Kuning terang

Kuning muda

e. pengaruh pH


Tabung A : 2 ml larutan pH 1 + 15 tetes

substrat + 15 tetes enzim

Tabung B : 2 ml larutan pH 5 + 15 tetes


Tabung C : 2 ml larutan pH 7 + 15 tetes


Tabung D : 2 ml larutan pH 10 + 15 tetes


Catatan : semakin tinggi pH maka semkin

gelap warna larutannya.

Larutan berwarna keruh

Larutan berwarna agak gelap

Larutan keruh agak gelap dibandingkan dengan

tabung B

Larutan keruh agak gelap dibandingkan dengan

tabung C

f. pengaruh inhibitor

3 tabung reaksi

Tabung I : 10 tetes aquadest

Tabung II : 10 tetes P-nitrofenol

Tabung III : 10 tetes Pb-nitrat

Masing-masing dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi substrat

Pengamatan

Warna P-nitrofenol Pb-nitrat aquadest

Warna tua

Warna sedang

Tak berwarna

0,30

0,1

0,5

8,5

2,2

0,2

0,5

0,1

0,2

Catatan : panjang gelombang 580 Å

4.1 Pembahasan

Proses (reaksi kimia) yang berlangsung dengan baik dalam tubuh dimungkinkan karena

adanya katalis yang disebut enzim. Selanjutnya makin banyak enzim yang telah dapat diisolasi dan

telah dibuktikan bahwa enzim tersebut adalah suatu protein.

. Dari hasil penelitian para ahli biokimia ternyata banyak enzim yang mempunyai gugus

bukan protein, jadi termasuk golongan protein majemuk. Enzim semacam ini disebut holoenzim

terdiri atas protein (apoenzim) dan suatu gugus bukan protein. Sebagai contoh enzim katalase terdiri

atas protein dan ferriprotorfirin. Ada juga enzim yang terdiri atas protein dan logam, misalnya

askorbat oksidase adalah protein yang mengikat tembaga.

Gugus bukan protein ini dinamakan kofaktor ada yang terikat kuat pada protein, ada pula

yang tidak begitu kuat ikatannya. Gugus yang terikat kuat pada bagian protein, artinya yang sukar

terurai dalam larutan disebut gugus prostetik, sedangkan yang tidak begitu kuat ikatannya, dan

mudah dipisahkan secara dialisis disebut koenzim. Baik gugus prostetik maupun koenzim

merupakan bagian enzim yang memungkinkan enzim bekerja terhadap substrat, yaitu zat-zat yang

diubah atau direaksikan oleh enzim.

Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel

maupun luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 10 sampai 11 kali lebih cepat daripada

apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di

samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainya, enzim dapat

menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia.



Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar daripada substrat. Oleh karena itu tidak seluruh

bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat.

Dalam praktikum kali ini kita akan membahas tentang suatu enzim yang menyebabkan

warna kecoklatan pada buah apel yang dikupas ataupun enzim yang berperan pada proses

pencoklatan pada buah-buah tertentu. Perubahan warna tersebut disebabkan oleh terbentukknya

kinon sebagai hasil oksidasi terhadap substratnya. Perubahan warna tersebut akan digunakan dalam

percobaan ini untuk mempelajari reaksi yang terjadi.

Dalam hal ini kita akan membahas beberapa eksperimen yang termasuk pada kinetika enzim

yakni sbb ;

1) Pembuatan ekstrak enzim

Pada percobaan ini kita akan terlebih dahulu membuat ekstrak enzim, yang kemudian

ekstrak enzim yang di peroleh tersebut digunakan untuk eksperimen selanjutnya.

Adapun langkah pertama yang dilakukan yakni menyiapkan kurang lebih 20 gram apel yang

sudah dikupas kemudian dipotong-potong kecil-kecil. Dimasukkan kedalam mortal dan

ditambahkan 5 ml aquades, setelah itu dihaluskan sampai benar-benar halus, kemudian

dipindahkan kedalam gelas kimia 100 ml, dan dibilas dengan 50 ml NaF 2%. Tujuan dari

penambahan larutan NaF yakni agar supaya enzim yang berperan dalam proses pencoklatan

dalam apel itu tertarik dalam larutan tsb sehingga ekstrak yang dihasilkan lebih banyak.

Kemudian dibiarkan selama 2 menit sebelum disaring kedalam gelas kimia lain yang bersih.

Setelah melalui proses penyaringan di dapatlah ekstrak yang mengandung enzim yang berasal

dari sampel buah Apel.

2) Spesifikasi Enzim

Pada percobaan ini akan dipelajari bagaimana sifat kekhasan enzim terhadap substrat

dengan menggunakan tiga macam senyawa yang mempunyai struktur mirip satu sama lain. Satu

dari tiga senyawa tersebut merupakan substrat untuk enzim yang di teliti, yang selanjutnya akan

disebut sebagai substrat saja pada percobaan-percobaan selanjutnya.



Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar daripada substrat. Oleh karena itu tidak

seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat.

Adapun yang Pertama-tama dilakukan dalam ercobaan ini yakni menyiapkan 3 buah tabung

reaksi yang masing-masing berisi 1 ml aquades untuk tabung 1, 1 ml katekol 0,01 M untuk

tabung 2, dan 1 ml resorsinol 0,01 M untuk tabung 3. Kemudian ketiga tabung tersebut

disimpan dalam penangas air pada suhu 370 C. Dimana dalam hal ini suhu tersebut merupakan

variabel terikat pada praktikum ini. Tiga tabung lainnya digunakan untuk menyimpan masing-

masing 3 ml ekstrak apel (enzim) yang sudah diperoleh sebelumnya dan setelah itu di masukkan

dalam penangas air selama 5 menit. Setelah itu sesegera mungkin tuangkan ekstrak enzim

kedalam masing-masing tabung dan biarkan selama 5 menit lagi. dibandingkan warna pada tiap-

tiap tabung. Pada tabung 1 terlihat bahwa warna yang terbentuk berupa warna coklat pudar,

pada tabung 2 warna coklat muda dan pada tabung 3 terbentuk warna coklat tua yang kemudian

ini di jadikan sebagai substrat.

Adapun hubungan antara substrat dengan enzim hanya terjadi pada bagian atau tempat

tertentu saja. Tempat atau bagian enzim yang mengadakan hubungan atau kontak dengan

substrat dinamai bagian aktif (actif site). Sisi aktif ini disebut juga sisi katalitik atau sisi

pengikatan substrat. Sisi aktif memiliki gugus fungsional spesifik.

Hubungan hanya mungkin terjadi apabila bagian aktif mempunyai ruang yang tepat dapat

menampung substrat. Apabila substrat mempunyai bentuk atau konformasi lain, maka tidak

dapat ditampung pada bagian aktif suatu enzim. Dalam hal ini enzim itu tidak dapat berfungsi

terhadap substrat. Hal ini menjelaskan mengapa tiap enzim mempunyai kekhasan terhadap

substrat tertentu.

Hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan terjadinya kompleks

enzim-substrat. Kompleks ini merupakan kompleks yang aktif, yang bersifat sementara dan

akan terurai lagi apabila reaksi yang diinginkan telah terjadi. Secara sederhana sekali

penguraian suatu senyawa atau substrat oleh suatu enzim dapat digambarkan sebagai berikut :

3) Konsentrasi Substrat

Pada percobaan ini langkah awal yang harus dilakukan adalah dengan menyiapkan 4 buah tabung reaksi yang masing-masing diberi kode a, b, c, d dan masing-masing diisi dengan 25 tetes substrat 0,01 M untuk tabung a, 20 tetes substrat 0,01 M dan 5 tetes aquades untuk tabung b, 10 tetes substrat 0,01 M dan 15 tetes aquades untuk tabung c, dan untuk tabung d diisi dengan 5 tetes substrat 0,01 M + 20 tetes aquades. Setelah itu diletakkan ke-4 tabung tsb dalam penangas pada suhu 370 C.

Digunakan 4 tabung lain untuk menyimpan ekstrak (enzim) dan kemudian diletakkan dalam

penangas air pada suhu 370 C , seperti pada percobaan sebelumnya suhu merupakan variabel terikat, dimana suhu tetap terus dijaga agar tetap konstan. Setelah empat tabung tersebut berada 5 menit dalam penangas, segera tuangkan isinya kedalam tabung yang berisi substrat, dan dibiarkan tabung-tabung tersebut selama 10 menit berikutnya. Diamati perubahan warna yang terjadi dalam ke-4 tabung. Terlihat bahwa pada tabung 1 menunjukkan warna yang kompleks yakni warna coklat tua, pada tabung 2 warna coklat muda sedangkan pada tabung 3 coklat pudar.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi. Akan tetapi pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi walaupun konsentrasi substrat diperbesar.

Keadaan ini telah di terangkan oleh Michaelis-Menten dengan hipotesis mereka tentang terjadinya kompleks enzim substrat. Persamaan Miichaelis-Menten yang telah membuktikan hipotesis mereka telah dijelaskan di muka. 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 substrat sedikit. 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. Pada suatu batas konsentrasi substrat tertentu, semua bagian aktif telah dipenuhi oleh substrat atau telah jenuh dengan substrat. Dalam keadaan ini, bertambah besarnya konsentrasi substrat tidak menyebabkan bertambah besarnya kosentrasi kompleks substrat, sehingga jumlah hasil reaksinya pun tidak bertambah besar.

4) Konsentrasi Enzim

Pada percobaan ini langkah-langkanya seperti pada percobaan 3, akan tetapi ada ssedikit perbedaan dari volume masing-masing enzim. Adapun langkah awal yang dilakukan yakni menyiapkan 3 buah tabung reaksi yang masing-masing berisi 15 tetes ekstrak (enzim) untuk tabung 1, 5 tetes enzim + 10 tetes aquades untuk tabung 2, dan 1 tetes enzim + 14 tetes aquades untuk tabung 3.

Menggunakan 3 tabung lain untuk menyimpan substrat yang masing-masing tabung tersebut berisi 15 ml substrat, setelah itu di masukkan ke dalam penangas air dengan tetap menjaga suhu tetap konstan, Kemudian pada 5 menit awal digunakan untuk pra inkubasi dan diikuti 20 menit waktu inkubasi. Kemudian larutan tersebut sesegera mungkin di campurkan , lalu di diamkan

selama beberapa menit. Setelah hal ini dilakukan terlihat bahwa terjadi perubahan warna pada setiap tabung. Pada tabung 1 warna yang muncul yakni warna coklat tua, pada tabung 2 warna coklat muda, dan untuk tabung 3 warna coklat pudar.

Seperti pada katalis lain, kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, reaksi pertambahan dengan bertambahnya konsentrasi enzim.

5) Pengaruh pH

Untuk mempraktikumkan pengaruh pH , kita dapat menggunakan larutan dengan pH tertentu yang digunakan sebagai medium. Adapun langkah awal yang dilakukan yakni dengan menyiapakan 4 buah tabung reaksi. Pada tabung 1 berisi 2 ml larutan dengan pH 1, pH 5, pH 7, dan Ph 10. Kemudian mengambil 4 tabung lainnya yang berisi 15 tetes substrat pada tiap-tiap tabung, dan 4 tabung yang lainnya lagi di isi dngan 15 tetes enzim pada tiap-tiap tabung.

Setelah 12 tabung tersebut terisi maka tabung yang berisi laruan pH di inkubasi selama 15 menit pada suhu 370C. Setelah di inkubasi selama kurang lebih 15 menit segera ditambahkan substrat yang juga telah di inkubasi kemudian ditambahkan enzim, sebisa mungkin di usahakan agar penambahan enzim dilakukan dalam waktu yang bersamaan.

Kemudian setelah proses ini dilakukan yeng teramati bahwa pada tabung 1 warna yang muncul berupa warna coklat tua pada kondisi ini enzim-substrat berada pada pH 1 dimana tepat pada range asam, dan tabung 2 berwarna coklat muda yang berada pada suasana asam pH = 5, untuk tabung 3 berwarna coklat lebih muda dari pada tabung 2 tadi pH = 7,ini berada pada kondisi normal. sedangkan pada tabung 4 dengan pH = 10 enzim-substrat berada pada kondisi basa dan warna larutannya coklat pudar.

Seperti protein pada umumnya, struktur ion enzim tergantung pada pH lingkunganya. Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif atau ion bermuatan ganda (zwitter ion). Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektifitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat.

Di samping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunya aktifitas enzim. Gambar grafik berikut menunjukan hubungan antara aktifitas enzim dengan pH. Dari bentuk kurva pada gambar tersebut, tampak bahwa ada suatu pH tertentu atau daerah pH yang dapat menyebabkan kecepatan reaksi paling tinggi. pH tersebut dinamakan pH optimum.

------------------------

Aktifitas enzim

6) Pengaruh Suhu

Pada percobaan ini terlebih dahulu dirancang suatu set percobaan untuk mempelajari pengaruh suhu terhadap reaksi enzim. Dengan mengambil suhu 00 C, 100 C, 250 C, 350 C, 500

C, dan 800 C. Zat yang digunakan adalah 15 tetes substrat, dan 15 tetes ekstrak enzim, kemudian dilakukan pra inkubasi selama 10 menit, setelah itu dilakukan inkubasi dengan tetap berusaha menjaga suhu agar tetap konstan. Kemudian sesegera mungkin mencampurkan substrat kedalam tabung yang berisi enzim dan diusahakan agar setiap set memperoleh waktu inkubasi yang sama.

Disini terlihat bahwa pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Kerena enzim adalah protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya 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 diartikan sebagai kenaikan kecepatan reaksi sebagai akibat kenaikan suhu 10°C. Koefisien suhu ini diberi symbol Q10 untuk reaksi yang menggunakan enzim, Q10 ini berkisar antara 1,1 hingga

3,0 artinya setiap kenaikan suhu 10°C, kecepatan reaksi mengalami kenaikan 1,1 hingga 3,0 kali. Namun kenaikan suhu pada saat mulai terjadinya proses denaturasi akan mengurangi kecepatan reaksi. Oleh karena ada dua pengaruh yang berlawanan, maka akan terjadi suatu titk optimum, yaitu suhu yang paling tepat bagi suatu reaksi yang menggunakan enzim yang tertentu. Gambar berikut menunjukan hubungan antara kecepatan reaksi (V) dengan suhu.

kec.

rx

0 suhu

Suhu optimum

Hubungan Antara Suhu dengan Kecepatan Reaksi

Titik 0 menunjukkan suhu optimum, yaitu suhu yang menyebabkan terjadinya reaksi

kimia dengan kecepatan paling besar. Tiap enzim mempunyai suhu optimum tertentu: pada

umumnya enzim yang terdapat pada hewan mempunyai suhu optimum antara 40°C-50°C,

sedangkan pada tumbuhan antara 50°C-60°C. Sebagian enzim terdanaturasi pada suhu di atas

60°C.

BAB V

PENUTUP5.1 Kesimpulan

Dari percobaan serta tinjauan pustaka yang ada, maka dapat dismpulkan bahwa :

Comision on Enzymes of the International Union of Biochemistry, enzim dibagi dalam

enam golongan besar berdasarkan reaksi : 1)Oksidoreduktase, 2) Transferase, 3) Hidrolase, 4)

Liase, 5) Isomerase, dan 6. Ligase.

Beberapa factor yang mempengaruhi kerja enzim adalah sebagai berikut; konsentrasi

substrat, pH, temperature (suhu), dan inhibitor (reversible dan nonrevesibel).

Kofaktor suatu enzim terdiri atas: gugus prostetik, koenzim dan activator. Gugus prostetik

ialah kelompok kofaktor yang terikat pada enzim dan tidak mudah terlepas dari enzimnya. Suatu

koenzim adalah molekul organic terkecil, tahan terhadap panas, yang mudah terdisosiasi dan dapat

dipisahkan dari enzimnya, dengan cara dialisis. Contoh koenzim ialah NAD, NADP, asam tetra

hidrofosfat, tiamin pirofosfat (TPP). Activator pada umumnya ialah ion-ion logam yang dapat

terikat atau mudah terlepas dari enzim. Contoh activator logam ialah K+, Mn++, Mg++, Cu++, Zn++.

DAFTAR PUSTAKAFessenden. 1986. Kimia Organik Jilid 2. Jakarta : Erlangga.

Girindra, A. 1986. Biokimia I. Gramedia, Jakarta.

Hawab, HM. 2004. Pengantar Biokimia. Jakarta : Bayu Media Publishing.

Lehninger. 1991. Dasar-dasar Biokimia Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Poedjiyadi, Anna dkk. 2006. Dasar-DasarBiokimia. Jakarta : UI-Press.9

Suminar & Petrucci. 1999. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jakarta : Erlangga

Team Teaching. 2010. Modul Dasar-Dasar Biokimia. Gorontalo

http://www.pengetahuan-protein.html/januari/10/2010

http://www. Chem-Is-Try.Org_SitusKimiaIndonesia_.com.maret/05/2009

http://www.pengetahuan-protein.html/januari/10/2010

kinetika enzim, fp kimia ung

Documents