LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN PENGARUH KADAR ENZIM TERHADAP KECEPATAN REAKSI PENGUBAHAN AMILUM MENJADI GLUKOSA

Disusun oleh : WARISKA DWIYANTI 093244022

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI 2011 BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Salah satu ciri makhluk hidup adalah melakukan metabolisme, baik itu katabolisme maupun anabolisme. Dari metabolisme, diperoleh energy yang akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya. Metabolisme terdiri atas reaksi kimia yang berantai, misalnya proses fotosintesis dan respirasi. Meskipun reaksi yang berlangsung sangatlah rumit, ada suatu komponen yang berperan penting di dalamnya yaitu enzim. Enzim tidak lain adalah suatu protein yang unik. Dalam suatu reaksi, enzim berperan sebagai katalisator, artinya berfungsi mempercepat reaksi tetapi ia sendiri tidak ikut bereaksi (Campbell, 1998: 97). Salah satu enzim yang sudah kita kenal adalah enzim amilase yang berperan dalam mengkatalisis reaksi pemecahan pati (amilum) menjadi molekul yang lebih sederhana. Dengan sedikit enzim, maka reaksi metabolisme telah berlangsung cepat. Kecepatan reaksi metabolisme dalam suatu makhluk hidup nantinya akan menentukan pertumbuhan. Padahal, kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa factor yang menentukan kecepatan dari suatu reaksi. Enzim dapat bekerja optimal pada kondisi tertentu. Salah satu faktor yang mempengaruhinya yaitu kadar enzim. Untuk mengetahui bagaimana kadar enzim itu berpengaruh pada kecepatan suatu reaksi, maka dilakukanlah praktikum pada reaksi pegubahan amilum menjadi glukosa. 1.2. Rumusan Masalah Bagaimanakah pengaruh kadar enzim terhadap reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa? 1.3. Tujuan Untuk mengamati pengaruh kadar enzim terhadap kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. BAB II KAJIAN TEORI

Enzim adalah protein khusus yang terdapat pada semua organisme. Enzim bertindak sebagai katalis-suatu zat yang tidak berubah ketika ia mempercepat reaksi sampai jutaan kali lipat (Muslimin Ibrahim, 2007: 179). Protein penyusun enzim adalah makromolekul yang sangat besar. Dengan demikian ukuran enzim jauh lebih besar dibandingkan substrat. Menurut Isnawati (2009), enzim yang fungsional disebut holoenzim, dengan komponen sebagai berikut: 1. Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun atas protein, bersifat labil (mudah berubah) terhadap faktor lingkungan. Apoenzim berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh : dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzim. 2. Komponen tambahan, terdiri dari koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik non protein kompleks seperti vitamin B1, B2, ATP dan NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) yang berperan dalam memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim lain. Banyak enzim yang memerlukan koenzim untuk dapat berfungsi aktif sebagai katalisator. Koenzim yang berikatan erat dengan enzim melalui ikatan kovalen atau non kovalen sering disebut sebagai gugus prostetik. Koenzim akan memperbesar kemampuan katalitik suatu enzim sehingga jauh melebihi kemampuan yang ditawarkan. Reaksi-reaksi yang memerlukan koenzim antara lain: reaksi oksidoreduksi, pemindahan gugus serta isomerisasi, dan reaksi yang membentuk ikatan kovalen. Sedangkan kofaktor berupa gugus anorganik seperti ion Cu2+, Mg2+, dan Fe2+.

Ketika bekerja pada substrat, enzim menunjukkan sifat yang khas yaitu bekerja secara spesifik. Hal ini dilakukan baik terhadap jenis reaksi yang dikatalisisnya maupun terhadap diolahnya. biasanya satu atau reaksi itu, enzim yang sebagai dapat jenis substrat Satu yang enzim

mengkatalisis reaksi kimia saja seperangkat sejenis. katalisator, mempercepat Selain

reaksi kimia dengan cara menurunkan energy aktivasi. Dengan adanya enzim, pengubahan substrat menjadi produk membutuhkan energy lebih sedikit daripada tanpa bantuan enzim.

Gambar 1. Kurva penurunan energy aktivasi pada suatu reaksi (http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087)

Enzim juga dapat bekerja secara reversible (bolak-balik) dan karena enzim juga merupakan protein, maka sifat enzim pun sama dengan protein pada umumnya. Enzim hanya bekerja pada suhu dan pH optimum karena bila suhu dan pHnya terlalu tinggi, maka ia akan mengalami denaturasi dan menjadi rusak. Suhu untuk kerja enzim optimum ialah 370C (sama dengan suhu tubuh manusia) sedangkan pH optimumnya adalah 5-7.

Gambar 2.a) kurva pengaruh suhu terhadap enzim (http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087)

Pada suatu reaksi, enzim dibutuhkan dalam jumlah sedikit namun reaksi menjadi sangat cepat. Khairul Anam (2010), menyatakan bahwa enzim dapat bekerja didalam sel (disebut endoenzim) dan diluar sel (disebut ektoenzim). Enzim bekerja dengan kompleks sebelum produk. Pada terdapat celah terspesialisasi sebagai membentuk substrat membentuk enzim yang dari protein tempat

berikatan dengan substrat khusus. Celah ini disebut sisi aktif. Selama reaksi kimia berlangsung, enzim dan substrat membentuk kompleks enzim substrat terlebih dahulu sebelum dihasilkan produk.

Gambar 2. Kompleks enzim substrat (http://waynesword.palomar.edu/molecu1.htm)

Melekatnya substrat pada enzim terdapat dua teori1, yaitu: 1) Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory) oleh Emil Fischer. Di sini sisi aktif diibaratkan sebagai gembok dan substrat merupakan kuncinya. Sisi aktif enzim memiliki bentuk yang sesuai/cocok dengan substrat. sehingga keduanya adapt berikatan dengan pas dan terbentuk kompleks enzim-substrat (gambar 2).

1

(http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087)

2) Teori Kecocokan Induksi (Induced Fit Theory) oleh Daniel Koschland. Sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk substrat. Sehingga bagaimanapun bentuk dari substrat, maka sisi aktif akan tetap dapat membentuk suatu kompleks yang lengkap.

(http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087)

Gambar 3. Model induce fit.

Ketika enzim bekerja, ternyata banyak factor mempengaruhi kecepatan reaksi dari kerja enzim. Faktor tersebut yaitu: a) Suhu. Suhu optimum enzim pada umumnya adalah 370C. Kenaikan suhu di atas suhu optimum dapat mengakibatkan peningkatan atau penurunan aktivitas enzim. Secara umum, tiap kenaikan suhu 100C, kecepatan reaksi menjadi dua kali lipat. Semakin tinggi suhunya, maka dapat mempercepat reaksi karena daya tumbukan antar partikel juga meningkat. Enzim merupakan protein sehingga dapat mengalami denaturasi/kerusakan yang irreversible pada suhu 550-650C 2. b) pH. Masing-masing enzim bekerja pada pH yang berbeda. Ada enzim yang optimal kerjanya pada kondisi asam, namun ada juga yang optimal pada kondisi basa. Namun kebanyakan enzim bekerja optimal pada pH 5-7. Enzim menjadi nonaktif jika berada pada kondisi asam/basa yang sangat kuat. Kenaikan atau penurunan pH menyebabkan penurunan aktivitas enzim dengan cepat. Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif sehingga akan menghalanginya bergabung dengan substrat. c) Kadar enzim dan konsentrasi substrat. Kecepatan suatu reaksi akan bertambah seiring dengan bertambahnya kadar enzim. Kadar enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. tinggi2

Jadi, enzimnya,

semakin maka

kadar

http://forum.um.ac.id/index.php?topic=25285.0

akan semakin tinggi pula kecepatan reaksinya. Sedangkan untuk konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena terjadi penumpukan produk (feed back effect).

Gambar 4. Grafik penambahan substrat terhadap kecepatan reaksi(http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087)

d) Inhibitor. Kerja enzim dapat dihambat sementara atau tetap oleh inhibitor. Zat kimia ini merupakan senyawa selain substrat yang dapat terikat pada sisi aktif sehingga antara substrat dan inhibitor terjadi kompetisi. Terdapat dua macan inhibitor, yaitu :

Inhibitor kompetitif, memiliki struktur yang mirip dengan struktur

substrat. Sehingga apabila zat ini sudah berikatan dengan enzim, maka substrat tidak adapt masuk ke dalam sisi aktif. Contoh: asam folat sintetase.

Inhibitor non kompetitif. Apabila inhibitor ini sudah berikatan dengan

enzim, sisi aktif akan berubah bentuk atau tidak cocok lagi dengan substrat sehingga substrat tidak bisa masuk. Contoh: ion Ag+. Inhibitor non kompetitif irreversibel adalah suatu zat yang menghambat kerja enzim dengan cara berikatan dengan enzim tetapi bukan pada active sidenya, karena inhibitor tidak memiliki kesamaan dengan struktur substrat, maka peningkatan konsentrasi substrat umumnya tidak menghilangkan inhibitor tersebut. Banyak racun yang bekerja sebagai inhibitor non

kompetitif irreversibel terhadap aktivitas enzim, antara lain ion logam berat, iodosetamida, dan zat-zat pengoksidatif.

Gambar 4. A) Inhibitor kompetitif

B) Inhibitor non kompetitif

(http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087

BAB III METODE PRAKTIKUM 3.1. Jenis Praktikum Praktikum yang kami lakukan kali ini merupakan praktikum eksperimental karena menggunakan variabel kontrol, variabel manipulasi dan variabel respon. 3.2. Variabel 1) Variabel control : jenis kecambah, umur kecambah, volume larutan buffer fosfat sitrat, konsentrasi larutan amilum, jumlah

tetesan larutan enzim+amilum, jumlah tetesan KI-I2, jangka waktu penetesan. 2) Variabel bebas 3) Variabel respon : kadar enzim. : kecepatan reaksi, perubahan warna setelah penetesan KI-I2. 3.3. Alat dan Bahan 1) Alat a. Mortar dan penumbuk porselen. b. Tabung reaksi sebanyak 8 buah dan penjepitnya. c. Gelas ukur 10 ml 1 buah. d. Centrifuge (pemusing) beserta tabungnya. e. Cawan tetes. f. Pipet tetes. g. Lampu spirtus. 2) Bahan a. Kecambah kacang hijau umur 2 hari b. Larutan amilum 4% c. Aquades. d. Larutan KI-I2 dan larutan Fosfat sitrat buffer pH = 5,6 (10 ml) 3.4. Langkah Kerja1. Membuang kulit biji kecambah. 2. Menggerus 30 gram kecambah kacang hijau dan menambahkan 30 ml

larutan buffer fosfat sitrat hingga semua kecambah hancur.

3. Memasukkan ke dalam tabung reaksi centrifuge dan memusingnya selama 5

menit dengan kecepatan 2 rpm.4. Mengambil cairan bagian atas (supernatant) dan memasukkan ke dalam

tabung reaksi. Cairan ini 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 25% diperoleh dengan cara mengambil 5 ml enzim 50% 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 4% dan mencatat waktunya. Kemudian mengocok perlahan sampai larutan tercampur benar. Saat mencampur larutan amilum + enzim ditetapkan sebagai saat nol.7. Setiap 2 menit, mengambil 1 tetes campuran lalu diuji dengan 1 tetes larutan

KI-I2 pada lempeng penguji (cawan tetes). 8. Mencatat waktu tiap perubahan warna yang terjadi pada lempeng penguji.9. Melakukan langkah ke 6 sampai 8, masing-masing untuk kadar enzim 50%,

25%, dan 0%.

BAB IV

PEMBAHASAN 4.1. Hasil dan Analisis Tabel perubahan warna larutan amilum pada berbagai kadar enzim (setelah ditetesi KI-I2). Waktu (2 menit ke-) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 8 19 20 21 22 100% Biru +++ Biru ++ Hijau +++ Hijau+ Kuning+++ Kuning ++ Kuning++ Kuning Perubahan warna pada kadar enzim 50% Hijau +++ Hijau ++ Hijau + Kuning +++ Kuning +++ Kuning +++ Kuning +++ Kuning ++ Kuning + Kuning 25% Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Hijau ++ Kuning +++ Kuning +++ Kuning +++ Kuning +++ Kuning +++ 0% Ungu +++ Ungu +++ Ungu +++ Ungu +++ Ungu +++ Ungu +++ Ungu +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++ Biru +++

Keterangan

:Biru+++ Kuning+++ Hijau+++ Ungu+++

= biru pekat = kuning kecoklatan = hijau pekat = ungu pekat

Tabel pengamatan dan grafik di atas menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar enzim, maka kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa semakin cepat pula. Kecepatan reaksi yang paling cepat terjadi pada kadar enzim 100%, dimana perubahan warna dari biru menjadi kuning terjadi pada 2 menit ke-8. Sedangkan kecepatan reaksi yang paling lambat terjadi pada kadar enzim 0%, dimana perubahan warna dari biru sampai kuning belum terjadi sampai 2 menit ke-22. 4.2. Pembahasan Hasil praktikum menunjukkan bahwa kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa yang paling cepat terjadi pada kadar enzim100%. Hal ini ditunjukkan dengan perubahan warna biru pada larutan enzim+amilum menjadi kuning setelah 2 menit ke -8 (setelah ditetesi larutan KI-I2). Pada bab II telah dijelaskan bahwa semakin tinggi kadar enzim, maka kecepatan reaksinya akan semakin cepat pula. Kadar enzim

disini adalah yang terbesar sehingga sangat banyak enzim yang bereaksi dengan substrat. Semakin banyak enzim yang berikatan dengan substrat, kecepatan reaksi semakin meningkat. Pada 2 menit pertama sampai ke-3, larutan yang diuji masih mengandung amilum (substrat) sehingga ketika ditetesi larutan KI-I2, terbentuklah warna biru. Pada 2 menit ke-4, warna mulai berubah menjadi hijau, ini menunjukkan bahwa amilum mulai berkurang. Perubahan warna menjadi kuning mulai terjadi pada 2 menit ke-5 dan substrat telah berubah menjadi produk seluruhnya (glukosa) pada 2 menit ke-8. Hal tersebut terjadi karena pada larutan yang diuji tidak ada lagi substrat melainkan hanya produk (glukosa) sehingga terbentuk warna kuning. Sedangkan pada kadar enzim 0%, terjadi denaturasi akibat pemanasan enzim sehingga tidak ada enzim yang bekerja karena rusak. Karena hanya ada substrat, maka kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa adalah menjadi lambat. Hal ini ditunjukkan dengan belum terbentuknya warna kuning sampai 2 menit ke-22, warna yang terbentuk masih biru. Diskusi 1. Pada saat larutan amilum+enzim dengan kadar 100% ditetesi dengan KI-I2 terjadi perubahan warna biru menjadi kuning. Hal ini dikarenakan enzim telah mengubah amilum menjadi glukosa sehingga ketika telah terbentuk glukosa dan bereaksi dengan KI-I2, maka muncul warna kuning. 2. Fosfat sitrat buffer berfungsi untuk menjaga pH enzim, agar tetap berada pada pH optimum dan tidak mudah rusak. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim antara lain suhu, pH, kadar enzim, konsentrasi substrat dan inhibitor.

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan Dari hasil praktikum kami, maka dapat disimpulkan bahwa kadar enzim berpengaruh rehadap kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. Semakin tinggi kadar enzim, maka kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa akan semakin cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Ibrahim, Muslimin. 2007. Mikrobiologi: Prinsip dan Aplikasi. Surabaya : Unesa Unipress Isnawati. 2009. Biokimia. Surabaya : Unesa Unipress Lukas S.B, Yuliani dan Yuni Sri R. 2011. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Surabaya : Laboratorium Fistum Biologi UNESA ____, 2010. Efektivitas Kerja Enzim Amilase (diakses secara online dari http://bloggerscience.com/2010/12/efektivitas-kerja-enzim-amilase.html 11Maret 2011) ____, 2010. Enzim dan Metabolisme ( diakses secara online dari http://biologigonz.blogspot.com/2010/06/enzim-metabolisme-faktornya.html pada 11 Maret 2011) 2010. Enzymes ( diakses secara online http://canada.canacad.ac.jp/BiologyIBHL1/3087 pada 11 Maret 2011) dari

____,

____, 2010. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim ( diakses secara online dari http://forum.um.ac.id/index.php?topic=25285.0 pada 10 Maret 2011) ____, tanpa tahun. Lock & Key Model Of Enzyme Specificity (diakses secara online dari http://waynesword.palomar.edu/molecu1.htm pada 10 Maret 2011) ____, 2009. Mengenal Enzim Berdasarkan Fungsinya (diakses secara online dari http://nandito106.wordpress.com/2009/05/07/mengenal-enzim-berdasarkanfungsinya/ pada 11 Maret 2011) ____, tanpa tahun. The Lock and Key Enzyme (diakses secara online dari http://www.rationalresponders.com/forum/16766 pada 10 Maret 2011)