Pengaruh Kadar Enzim Terhadap Kecepatan Reaksi Pengubahan Amilum Menjadi Glukosa

BAB I

PENDAHULUAN

A.          Latar Belakang

Enzim adalah molekul biopolimer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam komposisi dan susunan rantai yang teratur dan tetap. Enzim memegang peranan penting dalam berbagai reaksi di dalam sel. Sebagai protein, enzim diproduksi dan digunakan oleh sel hidup untuk mengkatalisis reaksi, antara lain konversi energi dan metabolisme pertahanan sel. Amilase mempunyai kemampuan untuk memecah molekul-molekul pati dan glikogen Molekul pati yang merupakan polimer dari alfa-D-glikopiranosa akan dipecah oleh enzim pada ikatan alfa-1,4- dan alfa-l,6-glikosida. Enzim digolongkan menurut reaksi yang diikutinya, sedangkan masing-masing enzim diberi nama menurut nama substratnya, misalnya urease, arginase dan lain-lain. Di samping itu ada pula beberapa enzim yang dikenal dengan nama lama misalnya pepsin, tripsin dan lain-lain.

Enzim dibagi dalam enam golongan besar oleh Commision on Enzymes of the International Union of Biochemistry. Penggolongan ini didasarkan atas reaksi kimia di mana enzim memegang peranan Dalam mempelajari mengenai enzim, dikenal beberapa istilah diantaranya holoenzim, apoenzim, kofaktor, gugus prostetik, koenzim, dan substrat. Apoenzim adalah suatu enzim yang seluruhnya terdiri dari protein, sedangkan holoenzim adalah enzim yang mengandung gugus protein dan gugus non protein. Gugus yang bukan protein tadi dikenal dengan istilah kofaktor. Pada kofaktor ada yang terikat kuat pada protein dan sukar terurai dalam larutan yang disebut gugus prostetik dan adapula yang tidak terikat kuat pada protein sehingga mudah terurai yang disebut koenzim. Baik gugus prostetik maupun koenzim, keduanya merupakan bagian yang memungkinkan enzim bekerja pada substrat. Substrat merupakan zat-zat yang diubah atau direaksikan oleh enzim (Poedjiadi 2006).

Enzim dikatakan sebagai suatu kelompok protein yang berperan dalam aktivitas biologis. Enzim ini berfungsi sebagai katalisator dalam sel dan sifatnya sangat khas. Dalam jumlah yang sangat kecil, enzim dapat mengatur reaksi tertentu sehingga dalam keadaan normal tidak terjadi penyimpangan hasil reaksinya. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena panas, asam dan basa kuat, pelarut organik atau apa saja yang bisa menyebabkan denaturasi protein. Enzim dinyatakan mempunyai sifat yang sangat khas karena hanya bekerja pada substrat tertentu (Girinda 1990).

B.           Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh kadar enzim terhadap kecepatan reaksi pengubahan amilum  menjadi glukosa ?

C.          Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk mengamati pengaruh kadar enzim terhadap kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Enzim adalah katalis untuk reaksi-reaksi dalam sistem biologi (biokatalisator), yaitu substansi yang dapat mempercepat atau membantu suatu reaksi kimia tanpa harus ikut terlibat di dalam reaksi itu sendiri. Ezim ditemukan dalam setiap sel hidup, mulai dari organisme bersel tunggal sederhana sampai organisme multiseluler yang kompleks, termasuk manusia.

Enzim tersusun atas protein (Apoenzim), tersedia di alam dan mengontrol pembentukan dan dekomposisi bahan-bahan penting yang ada di sayuran, buah-buahan dan hewan. Reaksi biokimia yang paling sering saat mengaplikasian enzim secara industri adalah peruraian hidrolitik komponen bahan pangan yang memiliki berat molekul (BM) tinggi seperti pati, protein, selulosa, dan sebagainya.

Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut KOENZIM. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif.

Sebagai katalis, enzim sangat luar biasa fungsinya, yaitu :

1.      Mempunyai daya katalitik yang sangat baik; jauh lebih baik dari katalis anorganik atau sintetik (kec. Reaksi dapat meningkat sampai 1 juta kali).

2.      Mempunyai spesifisitas tinggi terhadap substrat dan reaksi.

3.      Dapat berfungsi baik dalam larutan pada pH dan suhu  sedang (kondisi physiologic).

4.      Hasil samping jarang terbentuk.

5.      Karena strukturnya yang kompleks, enzim dapat diregulasi.

Sifat-sifat Enzim

Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:

1.      Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2.      Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena  enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.

3.      Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.

4.      Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.

5.      Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase, maltase.

6.      Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-katalisis pembentukan dan penguraian lemak.

Lipase:  Lemak + H2O —————————> Asam lemak + Gliserol

7.      Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.

8.      Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

Jenis-jenis Enzim

Koenzim                      : komponen bukan protein yang membantu aktivitas enzim

                                     dalam bentuk senyawa organik

Kofaktor                     : komponen bukan protein yang membantu aktivitas enzim

                                      dalam bentuk senyawa anorganik

Apoenzim                    : bagian dari enzim yang berupa protein

Holoenzim                   : seluruh bagian enzim yang strukturnya sempurna dan aktif

                                      mengkatalisis bersama koenzim/kofaktor.

Gugus prostetik           : kofaktor/koenzim yang terikat kuat pada enzim

Mekanisme kerja Enzim

Enzim bekerja dengan dua cara, yaitu menurut Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory) dan Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory).

• Menurut teori
• kunci-gembok, terjadinya reaksi antara substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif (active site) dari enzim, sehingga sisi aktif enzim cenderung kaku. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif, yang berperan sebagai gembok, sehingga terjadi kompleks enzim-substrat. Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula. Berbeda dengan teori kunci gembok.

• Menurut teori kecocokan induksi reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif enzim sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi. Menurut teori ini situs aktif tidak bersifat kaku, tetapi lebih fleksibel. (Josuasilitonga:2010)

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja Enzim

1.      Suhu

reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 - 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.

2.       Logam berat

Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.

3.       Logam
Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe.

4.      pH

Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.
Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH

5. Konsentrasi

Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan

Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans.

6. Faktor dalam (faktor internal)

vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh, demikian sebaliknya.
Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh.

7. keberadaan Aktivator dan inhibitor

Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat.

inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat.

Ada dua macam inhibitor yaitu:

a. Inhibitor kompetitif

adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.

b. Inhibitor non kompetitif

Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim

(Al-Hikmah:2010)

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang kami gunakan adalah eksperimen karena menggunakan beberapa variabel yaitu variabel kontrol, variabel manipulasi dan variabel respon. Selain itu juga menggunakan pembanding dalam penelitian.

B. Variabel Penelitian

a)      Variabel kontrol:

§  Jenis kecambah (kecambah kacang hijau).

§  Umur kecambah

§  Panjang kotil

§  Jenis enzim

§  Jenis substrat

§  Konsentrasi substrat

§  Waktu untuk penetesan  (setiap 2 menit)

§  Jumlah tetes KI-I₂ yaitu 1 tetes

b)      Variabel manipulasi:

§  Kadar enzim amilase (0%, 25%, 50%, 100%)

c)      Variabel respons:

§  Kecepatan reaksi pengubahan amilum

C. Alat dan Bahan

1. Mortar dan penumbuk porcelain                                             1 buah
2. Tabung reaksi                                                                          8 buah
3. Gelas ukur 10 ml                                                                     1 buah
4. Centrifuge (pemusing)                                                            1 buah
5. Cawan petri                                                                             1 buah
6. Pipet kecil                                                                               1 buah
7. Lampu spiritus                                                                        1 buah
8. Pegangan tabung reaksi                                                          1 buah
9. Kecambah kacang hijau umur 2 hari                                      
10. Larutan amilum 1%                                                                 8 ml                
11. Aquades                                                                                  secukupnya    
12. Larutan KI-I₂                                                                                                   secukupnya
13. Larutan fosfat sitrat buffer pH=5,6                                        10 ml

D. Langkah Kerja

1. Memisahkan biji kecambah dengan kulitnya.
2. Menggerus 10 gram kecambah kacang hijau dan menambahkan 10 ml larutan buffer fosfat sitrat sampai semua kecambah hancur.
3. Memasukkan gerusan kecambah ke dalam tabung reaksi centrifuge dan mencenrifugasinya selama 5 menit dengan kecepatan 2 rpm.
4. Mengambil cairan bagian atas (supernatant) dan memasukkannya ke dalam tabung reaksi. Cairan tersebut dianggap sebagai larutan enzim amilase 100%.
5. Membuat enzim dengan kadar 0%; 25%; 50%; dari enzim yang berkadar 100% dengan cara sebagai berikut:

§  kadar enzim 50% diperoleh dengan cara mengambil 5 ml enzim 100% dan menambahkan aquades sampai volumenya menjadi 10 ml.

§  kadar enzim 50% diperoleh dengan cara mengambil 5 ml enzim 100% dan menambahkan aquades sampai volumenya menjadi 10 ml.

§  kadar enzim 0% diperoleh dengan cara memanaskan 5 ml enzim 100% sampai mendidih.

6. Menyediakan tabung reaksi dan mengisinya dengan 5 ml larutan enzim 100%, menambahkan 2 ml larutan amilum 1% dan mencatat waktunya. Kemudian mengocoknya perlahan sampai larutan tercampur. Pada saat mencampur larutan amilum+enzim ditetapkan sebagai saat nol.
7. Menguji enzim dengan cara meneteskan campuran 1 tetes larutan KI-I­₂ dan menambahkannya dengan 1 tetes campuran (amilum+enzim) pada cawan tetes setiap 2 menit.
8. Mencatat waktu tiap perubahan warna yang terjadi pada lempeng penguji (sampai warna pada larutan di cawan tetes menjadi merah bata atau sama dengan warna larutan KI-I­₂ yaitu kuning).
9. Melakukan langkah ke-6 sampai ke-8, masing-masing untuk kadar enzim 50%; 25%; dan 0%.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    HASIL PENGAMATAN

Tabel. Pengaruh Enzim  Amilase Terhadap Kecepatan Reaksi Pengubahan Amilum Menjadi Glukosa

Perubahan Warna 2 menit ke-	Perubahan Warna Pada Konsentrasi Amilase (%)
	Konsentrasi 100%	Konsentrasi 50%	Konsentrasi 25%	Konsentrasi 0%
1	Biru +++++	Biru +++++	Biru +++++	Biru +++++
2	Biru +++++	Biru +++++	Biru +++++	Biru +++++
3	Biru ++++	Biru ++++	Biru +++++	Biru +++++
4	Biru +++	Biru +++	Biru +++++	Biru +++++
5	Biru +++	Biru +++	Biru +++++	Biru +++++
6	Biru ++	Biru +++	Biru ++++	Biru +++++
7	Biru +	Biru +++	Biru ++++	Biru +++++
8	Kuning	Biru ++	Biru ++++	Biru +++++
9		Biru ++	Biru +++	Biru +++++
10		Biru +	Biru +++	Biru +++++
11		Biru +	Biru +++	Biru +++++
12		Kuning	Biru +++	Biru +++++
13			Biru ++	Biru +++++
14			Biru ++	Biru +++++
15			Biru ++	Biru +++++
16			Biru ++	Biru +++++
17			Biru +	Biru +++++
18			Kuning	Biru +++++
19				Biru +++++
20				Biru +++++

B.     Analisa Data

Berdasarkan data hasil pengamatan dapat diketahui bahwa besarnya konsentrasi enzim berpengaruh terhadap laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. Laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa tercepat terjadi pada konsentrasi enzim 100% dengan laju reaksi sebesar 0,10 M/detik dan waktu yang dibutuhkan enzim amilase untuk mengubah warna biru tua menjadi kuning adalah 16 menit (2 menit ke-8). Selanjutnya laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa pada konsentrasi enzim 50% adalah 0,03 M/detik dengan lama waktu yang dibutuhkan enzim amilase untuk mengubah warna biru tua menjadi kuning adalah 24 menit (pada 2 menit ke-12). Untuk konsentrasi enzim 25% dengan waktu yang dibutuhkan enzim amilase untuk mengubah warna biru tua menjadi kuning adalah 36 menit (pada 2 menit ke-18) dan diperoleh laju reaksi sebesar 0,01 M/detik dan laju reaksi 0 M/detik terjadi pada konsentrasi enzim 0% karena tidak terjadi reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa dari 2 menit ke-1 sampai dengan 2 menit ke-20.

Analisa Grafik

Grafik Kecepatan reaksi Pengubahan Amilum Menjadi Glukosa

Semakin tinggi kadar/konsentrasi enzim maka waktu yang dibutuhkan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa semakin cepat

Grafik Laju Reaksi

Semakin tinggi konsentrasi maka laju reaksi pengubahan amilum semakin cepat.

C.  Pembahasan

Berdasarkan analisis diatas maka dapat diketahui bahwa besarnya konsentrasi enzim berpengaruh terhadap reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. Hal ini terlihat dimana konsentrasi enzim 100% mempunyai nilai laju reaksi sebesar 0,10 M/detik. Hal ini disebabkan karena pada saat reaksi berlangsung (dengan konsentrasi enzim 100%) maka enzim akan meningkatkan proporsi molekul yang mempunyai cukup energi untuk bereaksi sehingga laju reaksi akan berjalan lebih cepat. Enzim akan menurunkan energi yang diperlukan reaksi dan bukan meningkatkan jumlah energi dalam tiap molekul. Ini terjadi pada waktu substrat diubah menjadi produk (hasil), penghalang (barrier) energi harus diatasi. Penghalang tersebut adalah energi aktivasi. Adanya enzim akan menurunkan energi aktivasi suatu reaksi. Jika energi aktivasi suatu reaksi itu rendah maka akan lebih banyak molekul (substrat) yang dapat bereaksi sehingga waktu yang diperlukan oleh enzim amylase untuk mengubah amilum menjadi glukosa pun lebih singkat, oleh karena itu, laju reaksi pun menjadi lebih cepat.

Laju reaksi menurun pada konsentrasi enzim 50%, yakni menjadi 0,03M/detik dalam waktu 24 menit, serta laju reaksi juga menurun pada konsentrasi enzim 25%, yang bernilai 0,01 M/detik dalam waktu 36 menit. Hal ini dikarenakan pada konsetrasi enzim tersebut mempunyai kecepatan reaksi yang lambat karena pada waktu sebstrat diubah menjadi produk (hasil), penghalang (barrier) yang disebut energi aktivasi tidak dapat dikurangi (diturunkan) dalam reaksi tersebut. Karena energi aktivasi tinggi, maka molekul (substrat) lebih sedikit yang bereaksi sehingga waktu yang diperlukan pun lebih lama dan pada akhirnya laju reaksi pun lebih lambat.

Pada konsentrasi enzim 0% tidak terjadi reaksi pengubahan amilum menjadi karena laju reaksi bernilai 0 M/detik. Ketidak aktifan enzim disebabkan karena enzim dipanaskan. Akibat pemanasan tersebut, meka enzim yang merupakan protein mengalami denaturasi yakni peristiwa perubahan struktur protein dari bentuk tiga dimensi menjadi tidak beraturan sehingga substrat tidak dapat terikat dengan enzim. Oleh karena itu enzim kehilangan sifat katalisnya.

3. Diskusi  

1.      Perubahan warna yang ditunjukkan pada saat larutan amilum yang mempunyai kadar enzim 100% dan ditambah dengan KI-I₂ adalah warna kuning sama dengan warna larutan KI-I­­₂ tersebut, hal ini dikarenakan enzim amilase sudah aktif bekerja, yakni memecah atau mengubah amilum menjadi glukosa sehingga amilum yang ada pada larutan tersebut telah diubah menjadi glukosa seluruhnya.

2.      Fosfat sitrat buffer berfungsi untuk menjaga pH bagi enzim amilase, sehingga amilase tidak rusak, fungsi lain adalah sebagai larutan penyangga, yakni untuk menjaga agar enzim tetap dapat bekerja aktif dan tidak rusak pada kondisi optimum serta menjaga kondisi agar tidak terlalu basa.

3.      Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim :

v  Suhu

Aktivitas enzim semakin meningkat seiring dengan peningkatan suhu sampai titik atau suhu optimum. Setelah titik optimum peningkatan suhu akan menurunkan aktivitas enzim. Hal ini disebabkan rusaknya protein enzim karena suhu tinggi.

v  pH

Sama dengan pengaruh suhu, aktivitas enzim semakin naik seiring dengan peningkatan pH sampai titik optimum. Setelah titik optimum peningkatan pH akan menurunkan aktivitas enzim. Hal ini disebabkan pada pH yang terlalu rendah atau terlalu tinggi, protein enzim mengalami kerusakan.

v  Konsentrasi substrat

Pada jumlah atau konsentrasi enzim yang konstan, semakin tinggi konsentrasi substrat samapi titik tertentu, aktivitas enzim semakin tinggi. Setelah titik optimum peningkatan konsentrasi substrat tidak mempengaruhi aktivitas enzim. Hal ini disebabkan enzim sudah jenuh dengan substrat.

v  Konsentrasi produk

Semakin banyak produk yang terbentuk, aktivitas enzim semakin turun. Hal ini disebabkan tidak ada/semakin sedikit substrat yang diubah dan bahkan pada beberapa enzim, produk itu sendiri menjadi penghambat.

v  Konsentrasi aktivator

Semakin besar konsentrasi aktivator, apabila disertai penambahan konsentrasi enzim dan konsentrasi substrat akan meningkatkan aktivitas enzim. Molekul aktivator dapat menyebabkan sisi aktif enzim semakin ”cocok” dengan substrat.

v  Konsentrasi inhibitor

Semakin besar konsentrasi inhibitor, maka aktivitas enzim akan semakin turun, karena molekul inhibitor dapat melekat pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi melekatnya substrat pada enzim tersebut. Sisi aktif enzim konformasinya juga dapat berubah dengan adanya molekul inhibitor sehingga substrat tidak bisa melekat. 

BAB V

SIMPULAN

Kadar/konsentrasi enzim berpengaruh terhadap kecepatan/laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. Semakin tinggi kadar/konsentrasi enzim maka laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa semakin cepat. Pada reaksi yang tidak terdapat enzim, maka tidak terjadi reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa.

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger, A.L.1993. Dasar-dasar Biokimia jilid 1. Jakarta : Erlangga

Soerodikoesoemo, Wibisono. 1993. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Universitas Terbuka

Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : FMIPA ITB

Poedjadi, Anna dan F M Titin Supriyanti. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI-Press

Rahayu, Yuni.Yuliani.Lukas S Budipramana.2010.Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Surabaya : Laboratorium Fisiologi Tumbuhan-Biologi-UNESA

Josualitonga:2010.Enzim.Diakses melalui http://josuasilitonga.wordpress.com/2010/10/07/enzim/.Pada tanggal 15 Oktober 2010

Al-Hikmah.2010.Jenis dan Sifat Enzim.Diakses melalui http://biohikmah.blogspot.com/2010/10/jenis-dan-sifat-enzim.html.Pada tanggal 15 Oktober 2010

LAMPIRAN

Perhitungan laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa:

1. 0% =

=  

= 0 M/detik

2. 25% =

=

= 0,01 M/detik

3. 50% =

=  

= 0,03 M/detik

4. 100% =

=

=  0,10 M/detik

Kadar enzim (%)	Laju reaksi (molar/detik)
0 25 50 100	0 0,01 0,03 0,10