Pengaruh Konsentrasi Substrat Terhadap Aktivitas Enzim

PENGARUH KONSENTRASI SUBSTRAT TERHADAP

AKTIVITAS ENZIM

Latar Belakang

Enzim merupakan substansi penting dalam setiap reaksi pada makhluk hidup. Orang pertama yang menemukan substansi ini adalah Eduard dan Hans Buchner. Mereka mengadakan percobaan denagn menggunakan ekstrak sel-sel ragi yang ternyata dapat mempercepat proses fermentasi. Berdasarkan percobaan ini, muncul istilah enzim yang berasal dari kata Yunani zyme yang berarti ragi. Enzim merupakan katalisator di dalam reaksi sel makhluk hidup sehingga enzim sering disebut biokatalisator. Enzim sendiri tidak ikut bereaksi. Sedangkan tempat enzim bekerja disebut substrat.

Tujuan

Untuk mengetahui pengaruh jumlah atau konsentrasi substrat terhadap aktivitas enzim katalase.

Rumusan masalah

Bagaimanakah pengaruh jumlah atau konsentrasi substrat terhadap aktivitas enzim katalase ?

Hipotesis

Konsenstrasi hidrogen peroksida (H2O2) akan berpengaruh dalam kecepatan kerja enzim. Semakin tinggi jumlah konsenstrasi (H2O2), maka semakin cepat terjadi reaksi.

Variabel

Variabel bebas : jumlah hidrogen peroksida dan aquades

Variabel terikat : kecepatan reaksi yang salah satu indikatornya yaitu perbedaan

ketinggian sebelum dan sesudah reaksi,dan lamanya waktu

Variabel kontrol : hati ayam sebagai enzim

Alat

• 5 tabung reaksi dan rak tabung reaksi
• Mistar
• Pipet ukur 10 ml dengan penyedotnya
• Pena marker (Spidol)
• Kertas label
• Cutter
• Timbangan digital
• Alat tulis
• Stopwatch

Bahan

• Aquades
• Hidrogen peroksida (H2O2)
• Hati ayam

Langkah kerja

1. Siapkan lima tabung reaksi yang diberi label 1 sampai 5
2. Ambil hidrogen peroksida dan aquades ke dalam tabung reaksi denagn volume sebagai berikut:

Tabung reaksi	Volume (ml)
	H2O2	Aquades
1	0	10
2	2,5	7,5
3	5,0	5,0
4	7,5	2,5
5	10	0

     3. Aduk larutan pada tiap-tiap tabung reaksi

     4. Sementara ada beberapa praktikan yang menyiapkan 5 potong hati ayam dengan berat masing-masing 10 mg, ditimbang dengan menggunakan timbangan digital.

     5. Masukkan masing-masing potongan hati ayam ke dalam tabung reaksi. Tandai ketinggian awal permukaan larutan dengan menggunakan pena marker (spidol)

     6. Setelah 5 menit, ukur ketinggian gelembung oksigen yang terbentuk di dalam tabung reaksi. Jika gelembung oksigen pada salah satu tabung reaksi sudah mencapai salah satu mulut tabung sebelum 5 menit, maka ukur ketinggian gelembung pada semua tabung reaksi. (Ketinggian gelembung oksigen diukur mulai dari batas awal tanda marker sampai batas teratas gelembung oksigen).

     7. Catat data yang kamu peroleh pada tabel.

     8. Buatlah suatu grafik sebagai hubungan aktivitas enzim menggunakan ketinggian gelembung oksigen dengan konsenstrasi hidrogen peroksida.

Data

Tabung Reaksi	Ketinggian		Ada tidaknya gelembung	Banyaknya Gelembung	Waktu
	Awal	Akhir
1	7	7	-	-	-
2	7	8	Ada	+	1’ 39’’
3	7	13	Ada	++	52’’
4	7	Melebihi tabung	Ada	+++	14’’
5	7	Melebihi tabung	Ada	++++	7’’

Konsentrasi H2O2

Analisis Data

1. Tabung reaksi 1,yaitu pada 10 ml aquades. Tidak terjadi reaksi apapun. Tidak muncul gelembung dan tidak adanya perubahan ketinggian.
2. Tabung reaksi 2, yaitu pada 7,5 ml aquades dan 2,5 ml hidrogen peroksida, terjadi reaksi walaupun berjalan lambat. Hal ini dapat dilihat dengan munculnya sedikit gelembung dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai titik tertinggi (8 cm) yaitu 1 menit 39 detik.
3. Tabung reaksi 3, yaitu 5,0 aquades dan 50 ml hidrogen peroksida, terjadi reaksi yang lebih cepat di banding pada tabung reaksi 2. Hal ini dikarenakan dalam waktu 52 detik muncul gelembung dengan ketinggian mencapai 13 cm.
4. Tabung reaksi 4, yaitu 2,5 ml aquades dan 7,5 ml hidrogen peroksida, terjadi reaksi yang cepat karena gelembung sudan melebihi mulut tabung reaksi pada detik ke-14.
5. Tabung reaksi yang ke-5, yaitu 10 ml hidrogen peroksida, terjadi reaksi yang sangat cepat, karena gelembung melebihi mulut tabung reaksi hanya dalam 7 detik

Pembahasan

1. Dari data di atas, dapat kita lihat bahwa air murni (aquades) tidak berpengaruh terhadap kerja enzim. Hal ini dapat dilihat pada tabung reaksi 1, yaitu tidak adanya gelembung sama sekali dan tak ada perubahan ketinggian sebelum dan sesudah pemberian hati ayam.
2. Pada tabung reaksi 2, yaitu campuran 7,5 ml aquades dan 2,5 ml hidrogen peroksida sudah mulai terjadi kerja enzim. Meskipun hanya muncul sedikit gelembung dan perubahan ketinggian yang tidak terlalu besar. Tetapi hal ini menunjukkan bahwa jika konsentrasi substranya sedikit, maka kecepatan kerja enzim juga rendah.
3. Sedangkan pada tabung reaksi 5, yaitu pada 10 ml hidrogen peroksida. Muncul gelembung yang sangat banyak bahkan melebihi ketinggian tabung reaksi dan dalam waktu yang relatif singkat. Hal ini menunjukkan bahwa jika jumlah substrat yang tersedia banyak, maka kerja enzim juga cepat.

Kesimpulan

1. Pada 10 ml aquades tidak terjadi reaksi sama sekali ( karena tak ada substrat)
2. Pada 10 ml hidrogen peroksida, reaksi enzim sangat cepat
3. Hati ayam berperan sebagai enzim, sedangkan hidrogen peroksida sebagai substratnya (bahan tempat enzim bekerja).
4. Jumlah atau konsentrasi substrat berpengaruh terhadap mekanisme kerja enzim
5. Jika jumlah substratnya sedikit, kerja enzim juga rendah. Sebaliknya, jika jumlah substrat yang tersedia banyak, semakin cepat pula kerja enzim tersebut.

Diskusi

Pertanyaan :

1. Dari manakah sumber katalase pada percobaan ini ?
2. Analisa data yang kamu peroleh dari percobaan dan buatlah suatu kesimpulan
3. Bagaimana sifat enzim ?
4. Bagaimana cara kerja enzim ?
5. Bagaimana komponen-komponen penyusun enzim ?
6. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim ?

Jawaban :

1.   Sumber katalase pada percobaan ini yaitu hati ayam dan substratnya yaitu hidrogen peroksida (H2O2)
2.    - Dari data di atas, dapat kita lihat bahwa pada air murni (aquades) tidak ada gelembung sama sekali dan tak ada perubahan ketinggian sebelum dan sesudah pemberian hati ayam

- Campuran 7,5 ml aquades dan 2,5 ml hidrogen peroksida sudah mulai terjadi kerja enzim. Meskipun hanya muncul sedikit gelembung dan perubahan ketinggian yang tidak terlalu besar

- Pada 10 ml hidrogen peroksida, muncul gelembung yang sangat banyak bahkan melebihi ketinggian tabung reaksi dan dalam waktu yang relatif singkat.

Jadi, mekanisme kerja enzim juga ditentukan oleh jumlah atau konsentrasi substrat yang tersedia.Jika jumlah substratnya sedikit, kerja enzim juga rendah. Sebaliknya, jika jumlah substrat yang tersedia banyak, kerja enzim juga cepat.

  3. Sifat-sifat enzim antara lain :

– Enzim adalah biokatalisator artinya, enzim dapat mempercepat suatu reaksi tanpa ikut mengalami perubahan

- Dapat bekerja bolak-balik artinya, enzim dapat bekerja menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain dan begitu pula sebaliknya.

- Diperlukan dalam jumlah sedikit

- Enzim adalah suatu protein sehingga mempunyai sifat menggumpal pada suhu tinggi dan terpengaruh oleh pH

- Rusak oleh panas (denaturasi)

- Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan (suhu, pH, hasil akhir dan zat penghambat/ inhibitor)

4. Ada 2 teori mengenai kerja enzim

Teori gembok anak kunci (Lock and key)

Substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim. Jadi, sisi aktif enzim seolah-olah kunci dan substratnya adalah anak kunci. .Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik .Jika enzim mengalami denaturasi (rusak) karena panas, bentuk sisi aktif berubah sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang sama

Teori induced fit

Menurut teori ini, sisi aktif enzim lebih fleksibel dalam menyesuaikan struktur substrat. Ikatan antara enzim dan susbstrat dapat berubah menyesuaikan substrat.

5. Enzim yang lengkap (holoenzim) tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein dan bagian bukan protein.

- Bagian protein disebut apoenzim. Bagian protein bersifat labil (mudah berubah), misalnya terpengaruh suhu dan keasaman

- Bagian yang bukan protein disebut gugus prostetik yaitu gugusan yang aktif. Gugus prostetik yang berasal dari molekul anorganik disebut kofaktor misalnya besi, tembaga, seng. Gugus prostetik yang terdiri dari senyawa organik kompleks disebut koenzim misalnya NADH, FADH, koenzim A, dan vitamin B.

6. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim antara lain :

Suhu

Enzim dapat dapat bekerja optimum pada kisaran suhu tertentu, yaitu sekitar suhu 40° C. Pada suhu 0° C, enzim tidak aktif. Jika suhunya dinaikkan, enzim akan mulai aktif. Jika suhunya dinaikkan lebih tinggi lagi sampai batas sekitar 40-50°C, enzim akan bekerja lebih aktif lagi. Namun, pemanasan lebih lanjut membuat enzim akan terurai atau terdenaturasi seperti halnya protein lain. Pada keadaan ini enzim tidak dapat bekerja.

Derajat keasaman (pH)

Enzim bekerja pada pH tertentu, umumnya pada pH netral, kecuali pada beberapa jenis enzim yang bekerja pada suasana asam atau basa. Jika enzim yang bekerja optimum pada suasana netral ditempatkan pada suasana basa ataupun asam, enzim tersebut tidak akan bekerja atau bahkan akan rusak.

Feed Back Inhibitor

Feed back inhibitor adalah keadaan pada saat substansi hasil (produk) kerja enzim yang terakumulasi dalam jumlah berlebihan akan menghambat kerja enzim yang bersangkutan.

Konsentrasi substrat

Mekanisme kerja enzim juga ditentukan oleh jumlah atau konsentrasi substrat yang tersedia. Jika jumlah substratnya sedikit, kerja enzim juga rendah. Sebaliknya, jika jumlah substrat yang tersedia banyak, kerja enzim juga

Konsentrasi enzim itu sendiri

Konsentrasi enzim itu sendiri ikut mempengaruhi kecepatan reaksi enzim. Sampai batas tertentu, semakin banyak enzim yang tersedia semakin cepat pula kerja enzim tersebut.

Kadar air

Contoh yang sangat jelas adalah enzim yang mengalami pengaktifan pada saat perkecambahan biji, jika biji tersebut telah terendam di dalam air dalam waktu yang relatif lama. Hal ini membuktikan bahwa aktifitas enzim dipengaruhi oleh kadar enzim.

Pengaruh zat penggiat dan zat penghambat

Logam-logam yang menggiatkan kerja enzim diantaranya adalah nikel, magnesium, mangan, klorin, dan kobalt. Sedangkan logam-logam yang dapat menghambat kerja enzim diantaranya adalah garam-garam dari logam berat, misalnya air raksa. Enzim terkenal seperti asetilkonesterase dapat dihambat oleh senyawa diisopropil-flouro- fosfat (DFP).

DAFTAR PUSTAKA

Syamsuri, Istamar,dkk. 2004. Biologi 3A Untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Akhyar, Moh. Salman. 2003. Biologi Untuk SMU Kelas III. Bandung: Grafindo Media Pratama.