Enzim Katalase [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ENZIM KATALASE



Disusun oleh : 1. Nurul Halimah



(14304241012)



2. Hindun Hidayatun Naimah



(14304241013)



3. Lailatul Fitriyah



(14304241015)



4. Rizky Mar’atun Nafis



(14304141017)



5. Dhias Kartika Ningrum



(14304241024)



JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2015



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Pada metabolisme bahan-bahan makanan yaitu karbohidrat, protein dan lemak akan menghasilkan CO2 dan H2O dan energi yang diperlukan oleh tubuh dala bentuk ATP. Dari ketiga bahan makanan tersebut, penghasil energi yang paling mudah adalah karbohidrat. Metabolisme sangat bergantung pada peran enzim. Enzim berperan sebagai pemercepat reaksi metabolisme didalam tubuh makhluk hidup, akan tetapi enzim tidak ikut bereaksi. Enzim merupakan pengatur suatu reaksi. Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat. Sedangkan bahan baru atau materi disebut produk. Enzim merupakan istilah yang diciptakan oleh Friedrich Wilhelm Kuhne pada 1878 untuk menunjukkan zat katalitik aktif yang sebelumnya disebut ferment. Diperoleh dari kata-kata Yunani en,”dalam”, dan zyme, “ragi”. Enzim dikenal pertama kali sebagai protein oleh Sumner pada tahun 1926 yang telah berhasil mengisolasi urease dari “kara pedang” jack bean. Urease adalah enzim yang dapat menguaraikan urea menjadi CO2 dan NH3. Enzim katalase dapat ditemukan pada jaringan hewan, tumbuhan, dan golongan mikroorganisme. Enzim katalase berfungsi untuk menguraikan H2O2 menjadi H2O dan O2. Yaitu pengubahan suatu senyawa bersifat toksik menjadi non toksik. Dalam reaksinya, aktivitas enzim dipengaruhi oleh faktor suhu, pH, konsentrasi substrat dan lainnya. Untuk membuktikan keberadaan enzim katalase serta adanya pengaruh pH dan suhu terhadap kerja enzim serta untuk menunjukkan pH dan suhu optimum yang dimiliki enzim katalase, maka dilakukan percobaan enzim katalase dengan bahan jaringan hewan (cacing) dan jaringan tumbuhan (kecambah).



B. Tujuan Kegiatan 1. Untuk melacak dan manunjukkan keberadaan enzim katalase dalam jaringan hewan dan tumbuhan (cacing dan kecambah).



2. Untuk mengetahui pengaruh penambahan H202 dan jaringan katalase (cacing dan kecambah) pada aktivitas enzim katalase. 3. Untuk mengetahui pengaruh pH dan temperature pada aktivitas katalase pada cacing dan kecambah.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Enzim Enzim merupakan makromolekul yang mempercepat reaksi kimia dalam sel (Campbell dan Reece, 2008). Proses metabolisme dalam tubuh organisme membutuhkan enzim untuk menunjang kerjanya agar berjalan sebagaimana mestinya. Enzim merupakan unit fungsional dari metabolisme sel. Bekerja dengan urutan-urutan yang teratur. Enzim mengkatalis ratusan reaksi bertahap yang menguraikan molekul nutrien, reaksi yang menyimpan dan mengubah energi kimiawi dan yang membuat makromolekul sel dari prekursor sederhana (Lehninger, 1982). Semua enzim murni yang telah diamati sampai saat ini adalah protein dan aktivitas katalitiknya bergantung kepada integritas strukturnya sebagai protein. Sebagai contoh, jika suatu enzim didihkan dengan asam kuat atau diinkubasi dengan tripsin, yaitu perlakuan yang memotong rantai polipeptida, aktivitas katalitiknya biasanya akan hancur ; hal ini memperlihatkan bahwa struktur kerangka primer protein enzim dibutuhkan untuk aktivitasnya. Enzim, seperti protein lain, mempunyai berat molekul yang berkisar dari kira-kira 12000 sampai lebih dari 1000000 (Lehninger,1982). Enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada satu reaksi saja. Suatu enzim ukuran yang lebih besar daripada substratnya. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat, bagian enzim yang mengadakan hubungan dengan substrat disebut bagian aktif daripada enzim. Fungsi suatu enzim adalah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun di luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 108 sampai 1011 kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Jadi enzim dapat berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi (Poedjiadi, 1994).



B. Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim 1. Pengaruh Suhu Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu. Untuk enzim hewan suhu optimal antara 35°C dan 40°C, yaitu suhu tubuh. Pada suhu di atas dan di bawah optimalnya, aktivitas enzim berkurang. Di atas suhu 50°C enzim secara bertahap menjadi inaktif karena protein terdenaturasi. Pada suhu 100°C semua enzim rusak. Pada suhu yang sangat rendah, enzim tidak benar-benar rusak tetapi aktivitasnya sangat banyak berkurang. Enzim memiliki suhu optimum yaitu sekitar 18-230C atau maksimal 400C karena pada suhu 450C enzim akan terdenaturasi karena merupakan salah satu bentuk protein. Suhu yang tinggi akan menaikkan aktivitas enzim namun sebaliknya juga akan mendenaturasi enzim (Martoharsono, 1994). 2. Pengaruh pH pH optimal enzim adalah sekitar pH 7 (netral) dan jika medium menjadi sangat asam atau sangat alkalis enzim mengalami inaktivasi. Akan tetapi beberapa enzim hanya beroperasi dalam keadaan asam atau alkalis. Sebagai contoh, pepsin, enzim yang dikeluarkan ke lambung, hanya dapat berfungsi dalam kondisi asam, dengan pH optimal 2 (Gaman & Sherrington, 1994). 3. Konsentrasi substrat dan konsentrasi enzim Katalisis terjadi hanya jika enzim dan substrat membentuk suatu kompleks. Oleh sebab itu, laju reaksi bergantung pada jumlah enzim dan substrat yang berhasil membentuk kompleks. Jika konsentrasi keduanya tinggi, jumlah kompleks yang mungkin terbentuk juga tinggi. Jika substrat cukup tersedia, penggandaan konsentrasi enzim menyebabkan laju reaksi meningkat dua kali lipat. Jika kemudian substrat menjadi faktor pembatas, maka penambahan enzim selanjutnya tidak lagi mempengaruhi laju reaksi. 4. Pengaruh produk reaksi Laju reaksi enzimatik dapat diketahui dengan cara mengukur laju pengurangan substrat atau dengan laju terbentuknya produk. Dengan kedua pendekatan ini diketahui bahwa laju reaksi berlangsung semakin lama semakin lambat. Penurunan laju reaksi ini, kadang disebabkan oleh denaturasi protein selama pengukuran berlangsung, tetapi faktor lain juga



berperan. Satu faktor yang paling penting adalah pengaruh dari penurunan konsentrasi substrat dan penimbunan produk reaksi. 5. Pengaruh Unsur atau Senyawa Penghambat Enzim (Inhibitor) Beberapa bahan asing dapat menghalangi efek katalitik enzim. Beberapa diantaranya adalah unsur-unsur anorganik seperti beberapa kation logam dan beberapa senyawa organik tertentu. Kedua kelompok penghambat ini dibedakan berdasarkan pengaruhnya yang bersifat kompetitif dan non-kompetitif dengan substrat. Penghambat kompetitif umumnya mempunyai struktur mirip dengan substrat sehingga dapat berkompetisi untuk mendapatkan sisi aktif enzim. Jika penggabungan antara enzim dan penghambat terjadi, maka konsentrasi enzim yang efektif menjadi menurun, sebagai akibatnya tentu laju reaksi juga akan menurun.(Lakitan,B.,2011). D. Enzim Katalase Katalase merupakan enzim yang mengkatalisa penguraian hidrogen peroksida menjadi H2O dan O2. Hidrogen peroksida bersifat toksik terhadap sel karena bahan ini menginaktifkan enzim dalam sel. Hidrogen peroksida terbentuk sewaktu metabolisme aerob, sehingga mikroorganisme yang tumbuh dalam lingkungan aerob pasti menguraikan bahan tersebut (Lay, 1994 dalam Amalia, 2013). Katalase merupakan suatu enzim yang terdiri dari 4 subunit protein. Setiap subunitnya megandung gugus Fe (III) yang terikat pada sisi aktifnya. Selain itu tiap subunit biasannya juga mengandung satu unit NADPH yang membantu menstabilkan enzim. Katalase ditemukan pada darah, sumsum tulang belakang, membran mukosa, jantung, ginjal dan hati. Sehingga pada organisme letak enzim katalase paling banyak terdapat di bagian abdomen. Katalase termasuk dalan enzim oksido reduktase. Cacing tanah (L. rubellus) banyak mengandung protein 64 - 76 dan mengandung asam amino prolin sekitar 15 % dari 62 asam amino (Cho et al., 1998 dalam Damayanti, 2009). Didalarn ekstrak cacing tanah juga terdapat zat antipurin, antipiretik, antidota, vitamin dan beberapa enzim misalnya



lumbrokinase, peroksidase, katalase dan selulose yang berkhasiat untuk pengobatan (Priosoeryanto 2001 dalam Gustina, 2012). Sebagaimana hewan, tumbuhan juga memerlukan respirasi guna mempertahankan hidupnya. Mekanisme respirasi pada tumbuhan erat kaitannya dengan proses fotosintesis. P roses fotosintesis tuumbuhan dibantu dengan adanya cahaya matahari dan klorofil yang mengubah air dan karbondioksida menjadi oksigen melalui proses fotolisis dan energi yang digunakan untuk metabolisme, misalnya untuk pertumbuhan dan melakukan kegiatan di dalam hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan, pembentukan protein mengangkut mineral dari dalam tanah, berkembang biak, serta melakukan proses fotosintesis. Tumbuhan juga memiliki enzim katalase untuk memecah hidrogen peroksida yang dihasilkan saat respirasi agar tidak keracunan. Pada umbuhan muda atau biji yang sedang berkecambah aktivitas respirasinya sangat aktif dibandingkan dengan tumbuhan yang tua sehingga kandungan enzim katalase pada tumbuhan muda lebih banyak. Reaksi pemecahan hidrogen peroksida oleh enzim katalase :



BAB III CARA KERJA



A. Keberadaan enzim katalase 1. Pada Cacing a. Melihat keberadaan enzim katalase Memotong cacing menjadi tiga bagian (bagian anterior, abdomen, dan posterior)



Memasukkan masing-masing sampel pada tabung reaksi yang telah berisi 1 ml H2O2



Menghubungkan masing-masing tabung reaksi dengan tabung berskala yang penuh berisi air dengan selang plastik



Mencatat jumlah gelembung, lama terbentuk gelembung dan melakukan tes nyala. b. Melihat pengaruh penambahan H2O2 dan jaringan Melakukan langkah yang sama seperti kegiatan (a)



Setelah tidak terbentuk gelembung lagi, manambahkan 1 ml H2O2 pada masing-masing tabung



Mengamati tabung reaksi yang mengalami reaksi penguraian H2O2 lagi



Mengulangi langkah diatas dengan mengganti H2O2 dengan jaringan (anterior, abdomen, posterior)



2. Pada Kecambah a. Melihat keberadaan enzim katalase



Menyiapkan kecambah ( kecambah hijau, kecambah muda dan kecambah tua)



Memasukkan masing-masing sampel pada tabung reaksi yang telah berisi 1 ml H2O2



Menghubungkan masing-masing tabung reaksi dengan tabung berskala yang penuh berisi air dengan selang plastik



Mencatat jumlah gelembung, lama terbentuk gelembung dan melakukan tes nyala. b. Melihat pengaruh penambahan H2O2 dan jaringan Melakukan langkah yang sama seperti kegiatan (a)



Setelah tidak terbentuk gelembung lagi, manambahkan 1 ml H2O2 pada masing-masing tabung



Mengamati tabung reaksi yang mengalami reaksi penguraian H2O2 lagi



Mengulangi langkah diatas dengan mengganti H2O2 dengan jaringan (anterior, abdomen, posterior) B. Pengaruh pH pada aktivitas enzim katalase 1. Pada Cacing 2. Pada Kecambah C. Pengaruh suhu pada aktivitas enzim katalase 1. Pada Cacing



2. Pada Kecambah



Rangkaian Alat / Skema Alat



BAB IV DATA PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN



A. Data Hasil Pengamatan 1. Keberadaan Enzim Katalase a. Cacing 1) Keberadaan Katalase pada Cacing Jumlah gelembung



Lama terbentuk



(ml)



gelembung



Anterior



1



6 menit 39 detik



++



Abdomen



2



7 menit 26 detik



+++



Posterior



2,5



6 menit 26 detik



++++



Sampel



Tes nyala



2) Penambahan Jaringan Jumlah gelembung



Lama terbentuk



(ml)



gelembung



Anterior



1,5



5 menit 8 detik



+++



Abdomen



3,5



6 menit 9 detik



++++



Posterior



1,75



6 menit 50 detik



++



Sampel



Tes nyala



3) Penambahan H2O2 Sampel Anterior +



Jumlah gelembung



Lama terbentuk



(ml)



gelembung



1→2



5 menit 15 detik →



H2O2 Abdomen +



H2O2



++++



10 menit 16 detik 4,5 → 6



H2O2 Posterior +



Tes nyala



4 menit 17 detik → 9 menit 33 detik



1



+++++



b. Kecambah 1) Keberadaan Katalase pada Kecambah Jumlah



Lama terbentuk



gelembung (ml)



gelembung



Kacang hijau



0



5 menit



-



Kecambah muda



2



5 menit



++



Kecambah tua



6,5



5 menit



+++



Jumlah



Lama terbentuk



gelembung (ml)



gelembung



Kacang hijau



0



5 menit



++



Kecambah muda



6,5



26 menit



+++



Kecambah tua



8,5



34 menit



++++



Sampel



Tes nyala



2) Penambahan H2O2 Sampel



Tes nyala



3) Penambahan jaringan Jumlah



Lama terbentuk



gelembung (ml)



gelembung



Kacang hijau



0



5 menit



+



Kecambah muda



5,5



5 menit



++



Kecambah tua



6



5 menit



+++



Sampel



Tes nyala



2. Pengaruh pH pada Aktivitas Enzim Katalase a. Cacing b. Kecambah No



Ph



Sampel



Jumlah Gelembung



1.



1



Kecambah muda



6-7



2.



Tes Nyala



-



Lama pengamatan (menit) 5



Kecambah muda



5



5



++



12



Kecambah muda



-



5



-



1



Kecambah sedang



-



5



+



-



3.



6-7



Kecambah sedang



-



5



+++



12



Kecambah sedang



3



5



++



1



Kecambah tua



80



5



++



6-7



Kecambah tua



25



5



+++



12



Kecambah tua



60



5



+



3. Pengaruh Suhu pada Aktivitas Enzim Katalase a. Cacing Suhu



50C



270C



780C



Sampel



Jumlah



Lama Terbentuk



Gelembung



Tes Nyala



Anterior



0



0



-



Abdomen



0



0



-



Posterior



0



0



-



Anterior



23



5 menit



+



Abdomen



247



5 menit



+



Posterior



35



5 menit



+



Anterior



60 +3



Menit ke 1 dan 3



+



Abdomen



24+8+47



Posterior



80+1



Menit ke 1-2 dan 35 Menit ke 1-2



+ +



b. Kecambah Suhu 6 oC Kecambah



Banyak Gelembung



Lama Nyala Api (detik)



Muda



0



-



Tua



0



-



Biji



0



-



Suhu 26 0C Kecambah



Banyak Gelembung



Lama Nyala Api (detik)



Muda



20



9



Tua



55



15



Biji



0



-



Kecambah



Banyak Gelembung



Lama Nyala Api (detik)



Muda



53



16



Tua



94



18



Biji



50



14



Suhu 75 0C



B. Pembahasan 1. Keberadaan Enzim Katalase pada Cacing dan Kecambah Praktikum dengan topik enzim katalase yang dilaksanakan pada Senin, 20 April 2015 ini bertujuan untuk melacak dan menunjukkan keberadaan enzim katalase dalam jaringan hewan dan tumbuhan, untuk mengetahui pengaruh penambahan H2O2 dan jaringan katalase pada aktivitas enzim katalase dan untuk mengetahui pengaruh pH dan temperatur pada aktivitas katalase. Enzim katalase merupakan enzim yang dapat ditemukan pada jaringan hewan, tumbuhan dan golongan mikroorganisme yang berfungsi untuk menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) yang tidak baik bagi tubuh makhluk hidup. Senyawa H2O2 yang ada dalam tubuh sangat berbahaya. Maka enzim katalase menguraikan H2O2 menjadi H2O dan gas O2 yang tidak berbahaya bagi tubuh. Seperti halnya kerja enzim yang lain, kerja enzim katalase juga dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain konsentrasi enzim, substrat, dan kofaktor, suhu, pH, dan inhibitor. Data hasil percobaan enzim katalase secara lebih lanjut akan dibahas sebagai berikut. 1.



Keberadaan katalase Enzim katalase adalah enzim yang dapat menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) yang tidak baik bagi tubuh makhluk hidup menjadi air (H2O) dan oksigen (O2) yang sama sekali tidak berbahaya. Enzim katalase



paling



banyak



ditemukan



pada



sistem



pencernaan.



Keberadaan enzim katalase dapat dibuktikan dengan adanya gelembung dan uji nyala api yang dipakai untuk mengetahui adanya oksigen dari penguraian H2O2. Untuk membuktikan hal tersebut, dalam percobaan ini digunakan bahan cacing dan kacang hijau. Pada penggunaan bahan cacing sebagai ekstrak, cacing tersebut dibagi menjadi 3 bagian yaitu anterior, abdomen dan posterior. Pada anterior diperoleh gelembung sebanyak 1 ml selama 6 menit 39 detik, pada abdomen 2 ml dengan lama terbentuk gelembung 7 menit 26 detik, dan pada posterior 2,5 ml dengan lama terbentuk gelembung 6 menit 26 detik. Setelah gelembung sudah tidak terbentuk, dilakukan tes nyala pada gas yang dihasilkan masing-masing bagian dan memberikan hasil nyala paling terang adalah pada bagian posterior, kemudian abdomen dan yang terakhir adalah anterior. Dari data tersebut



didapatkan



bahwa



ekstrak



pada



daerah



posterior



menghasilkan gelembung lebih banyak dan tes nyala yang paling terang daripada ekstrak bagian anterior dan abdomen. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang ada bahwa enzim katalase banyak terdapat pada sistem pencernaan yang terletak pada bagian abdomen, sehingga seharusnya pada daerah abdomen menghasilkan gelembung lebih banyak dan saat diuji nyala api pun bagian abdomen menghasilkan nyala api paling terang dengan alasan karena enzim katalase pada bagian abdomen lebih banyak sehinggga penguraian H2O2 menjadi O2 lebih banyak. Ketidaksesuaian dengan teori ini mungkin disebabkan karena pembagian tubuh cacing menjadi anterior, abdomen dan posterior tidak dilakukan secara tepat sehingga tidak didapatkan bagian-bagian tubuh yang sesuai. Enzim katalase tidak hanya ditemukan dalam sel-sel manusia dan hewan, namun sel-sel tumbuhan juga memiliki enzim tersebut sebagai salah satu komponen metabolismenya. Enzim katalase pada tumbuhan diproduksi oleh peroksisom dan aktif dalam melakukan reaksi oksidatif bahan-bahan yang dianggap toksik oleh tanaman, seperti hidrogen peroksida (H2O2).



Percobaan yang kedua yaitu dilakukan pada kacang hijau, dengan menggunakan 3 sampel, yaitu



biji, kecambah muda, dan



kecambah tua. Pada percobaan diperoleh hasil pada ekstrak biji kacang hijau tidak dihasilkan gelembung selama 5 menit, ekstrak kecambah muda menghasilkan 2 ml gelembung selama 5 menit, dan pada kecambah kecambah tua dihasilkan 6,5 ml gelembung dengan lama terbentuknya juga 5 menit. Setelah dilakukan uji nyala, nyala paling terang didapatkan pada ekstrak kecambah tua, kemudian kecambah muda dan pada biji uji nyalanya negatif karena tidak dihasilakn gelembung sama sekali. Pada biji terdapat sedikit enzim katalase tetapi kerja enzim tidak optimal karena pada biji berada fase dormansi sehingga belum aktif, pada kecambah muda enzim mulai aktif sehingga jumlah sedikit meningkat, dan pada kecambah tua, enzim katalase mulai banyak melakukan aktifitas sehingga katalase yang dibutuhkan juga meningkat, maka pada percobaan kecambah tua menghasilkan gelembung paling banyak dan saat di uji nyala api terlihat paling terang karena banyak menghasilkan O2. 2.



Penambahan H2O2 Penambahan H2O2 pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan substrat terhadap aktivitas enzim katalase. Pada percobaan ini, bahan yang digunakan adalah cacing dan biji kacang hijau sebagai sumber enzim katalase, serta H2O2 sebagai substrat yang akan diuraikan oleh enzim katalase. Bahan yang berupa cacing dipotong menjadi 3 bagian, yaitu anterior, abdomen dan posterior.



Setelah



itu,



bagian-bagian



tubuh



cacing



tersebut



dimasukkan pada tabung reaksi yang telah diisi dengan larutan hidrogen peroksida atau H2O2 sebanyak 1 ml. Selanjutnya tabung reaksi tersebut dihubungkan dengan tabung berskala yang penuh berisi air dengan selang plastik. Setelah tidak terbentuk gelembung lagi, pada masing-masing tabung reaksi ditambahkan 1 ml H2O2. Hasil yang diperoleh setelah ditambahkan H2O2 lagi adalah terbentuk gelembung dengan urutan bagian abdomen cacing



menghasilkan paling banyak gelembung yaitu sebanyak 4,5 ml selama 4 menit 17 detik kemudian menjadi 6 ml saat pembentukan gelembung sudah 8 menit 33 detik , bagian anterior sebanyak 1 ml selama 5 menit 15 detik kemudian menjadi 2 ml pada saat pembentukan gelembung suda 10 menit 16 detik, dan bagian posterior sebanyak 1 ml gelembung. Pada tes nyala, ekstrak yang memberikan nyala paling terang adalah bagian abdomen, kemudian anterior dan yang paling redup adalah bagian posterior. Bagian abdomen cacing menghasilkan jumlah gelembung yang lebih banyak dan tes nyala yang paling terang dibandingkan bagian posterior dan anterior setelah ditambahkan H2O2 lagi, hal ini disebabkan karena pada bagian abdomen cacing terdapat sistem pencernaan yang terdapat banyak enzim. Sehingga pada saat penambahan substrat berupa H2O2 masih terdapat sisa sisi aktif dari enzim katalase setelah reaksi pertama. Selain itu, jika dibandingkan dengan percobaan 1, pada bagian abdomen menghasilkan jumlah gelembung lebih banyak dengan lama waktu pembentukannya lebih pendek. Hal ini menunjukkan bahwa kecepatan reaksi yang dikatalisis enzim katalase dipengaruhi oleh konsentrasi substrat (H2O2), kecepatan reaksi akan meningkat hingga mencapai



titik



tertentu,



diatas



ambang



tertentu



peningkatan



konsentrasi substrat tidak merubah laju reaksi secara signifikan. Percobaan penambahan H2O2 juga dilakukan pada biji kacang hijau yang terdiri atas 3 yaitu biji, kecambah muda dan kecambah tua. Pada biji, setelah penambahan H2O2 yang kedua tetap tidak menghasilkan gelembung dalam waktu 5 menit, kecambah muda menghasilkan gas sebanyak 6,5 ml dengan lama terbentu gelembung 26 menit dan pada kecambah tua menghasilkan 8,5 ml gelembung. Setelah di tes nyala, kecambah tua memberikan nyala paling terang dibandingkan dengan kecambah muda dan biji, hal ini menunjukkan bahwa pada kecambah tua menghasilkan lebih banyak oksigen. Kecambah tua menghasilkan banyak gas berupa oksigen setelah penambahan H2O2 yang kedua karena kecambah tua memiliki enzim



katalase lebih banyak dibandingkan pada kecambah muda dan biji sehingga didalamnya masih terdapat banyak sisi aktif enzim katalase yang bebas. Jika dibandingkan dengan percobaan 1, gelembung yang dihasilkan pada percobaan penambahan H2O2 lebih banyak akan tetapi membutuhkan waktu yang lebih panjang dimana seharusnya waktu yang dibutuhkan adalah lebih pendek karena konsentrasi substrat mempengaruhi kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim. Ketidaksesuaian ini mungkin disebabkan karena pada reaksi yang pertama sebelum ditambahkan substrat (H2O2) kecepatan reaksi sudah mencapai titik optimal sehingga penambahan konsentrasi substrat tidak merubah laju reaksi secara signifikan. Penambahan konsentrasi H2O2 yaitu berfungsi untuk mengetahui apakah masih ada sisa sisi aktif dari enzim katalase setelah reaksi pertama. Ketika konsentrasi H2O2 ditambahkan dan masih terdapat gelembung yang terbentuk, ini membuktikan masih banyak sisi aktif dari enzim katalase yang mampu menguraikan H2O2 menjadi oksigen (O2) dan air (H2O). Contohnya pada abdomen cacing dan kecambah tua masih terdapat banyak gelembung (reduksi H2O2 menjadi air), dan nyala api yang terang (reduksi H2O2 menjadi oksigen) sehingga dapat diketahui bahwa 2 sampel tersebut banyak mengandung enzim katalase. Selain itu, penambahan substrat juga berfungsi untuk menunjukkan pengaruh konsentrasi substrat terhadap kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh suatu enzim yaitu ketika konsentrasi substrat dinaikkan maka kecepatan reaksi akan meningkat hingga mencapai titik tertentu, tetapi diatas ambang tertentu peningkatan konsentrasi substrat tidak merubah laju reaksi secara signifikan. 3.



Penambahan jaringan Penambahan jaringan pada percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan jaringan terhadap aktivitas katalase. Pada percobaan ini, bahan yang digunakan adalah cacing dan biji kacang hijau sebagai sumber enzim katalase, serta H2O2 sebagai substrat yang akan diuraikan oleh enzim katalase. Bahan yang berupa



cacing dipotong menjadi 3 bagian, yaitu anterior, abdomen dan posterior.



Setelah



itu,



bagian-bagian



tubuh



cacing



tersebut



dimasukkan pada tabung reaksi yang telah diisi dengan larutan hidrogen peroksida atau H2O2 sebanyak 1 ml. Selanjutnya tabung reaksi tersebut dihubungkan dengan tabung berskala yang penuh berisi air dengan selang plastik. Setelah tidak terbentuk gelembung lagi, pada masing-masing tabung reaksi ditambahkan jaringan yang sama. Hasil yang diperoleh setelah ditambahkan jaringan lagi adalah terbentuk gelembung dengan urutan bagian abdomen cacing menghasilkan paling banyak gelembung yaitu sebanyak 3,5 ml dengan lama terbentuk gelembung 6 menit 9 detik, kemudian bagian posterior menghasilkan gelembung sebanyak 1,75 ml dengan lama terbentuk gelembung 6 menit 50 detik dan yang terakhir adalah bagian anterior yang menghasilkan gelembung sebanyak 1,5 ml dengan lama terbentuknya 5 menit 8 detik. Setelah dilakukan tes nyala, bagian yang memberikan nyala paling terang adalah bagian abdomen, kemudian anterior dan posterior. Jika dibandingkan antara jumlah gelembung yang dihasilkan dan lama terbentuknya gelembung bagian abdomen pada percobaan 1 dan percobaan penambahan jaringan, jumlah gelembung pada saat ditambahkan jaringan lebih banyak dengan waktu yang lebih pendek. Hal ini menunjukkan bahwa kecepatan reaksi enzimatik dipengaruhi oleh konsentrasi enzim. Ketika enzim dinaikkan maka kecepatan reaksi akan semakin meningkat. Pada percobaan penambahan jaringan dengan menggunakan bahan biji kacang hijau yang terdiri atas 3 yaitu biji, kecambah muda dan kecambah tua diperoleh hasil yaitu pada biji tetap tidak dihasilkan gelembung, pada kecambah muda dihasilakn 5,5 ml gelembung dengan lama terbentuk gelembung 5 menit dan kecambah tua menghasilkan 6 ml gelembung dengan lama terbentuk gelembung 5 menit. Jika dibandingkan pada percobaan 1, pada percobaan penambahan jaringan kecambah tua tidak dihasilkan lebih banyak gelembung. Hal ini mungkin disebabkan karena H2O2 sudah banyak



diuraikan pada reaksi yang pertama sebelum ditambah jaringan. Seharusnya gelembung yang terbentuk dan lama pembentukannya lebih pendek karena konsentrasi enzim mempengaruhi kecepatan reaksi enzimatik yaitu saat konsentrasi enzim dinaikkan maka kecepatan reaksi akan semakin meningkat. 2. Pengaruh pH pada Aktivitas Enzim Katalase a. Cacing b. Kecambah Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pH terhadap aktivitas enzim katalase pada kecambah. Pada percobaan ini digunakan tiga kecambah dengan umur yang berbeda yang kita sebut sebagai kecambah muda(belum muncul bakal akar), kecambah sedang (sudah mulai tumbuh bakal akar sedikit) dan kecambah tua (sedah menjadi toge/akarnya sudah besar). Dilakukan uji dengan pH yang berbeda pula, yaitu pH 1 (asam), pH 6-7 ( netral ) dan pH 12 ( basa ). Waktu untuk masing-masing percobaan dibatasi selama 5 menit. Pengaruh pH terhadap aktivitas enzim katalase dapat diukur berdasarkan jumlah gelembung yang dihasilkan dari pencampuran kecambah yang dengan H2O2 dan tes nyala yang bertujuan untuk mengetahui adanya oksigen. Gelembung yang dihasilkan ini kemudian ditampung di dalam sebuah gelas ukur berisi air sehingga dapat ditentukan volumenya. Dari data hasil percobaan diperoleh hasil pada percobaan pertama yaitu menggunakan kecambah muda, pada pH 1 (asam) tidak terdapat gelembung dan tidak menyala ketika dilakukan tes nyala. Pada pH 6-7 ( netral ) diperoleh 5 gelembung dan menyala ketika dilakukan tes nyala. Pada pH 12 ( basa ) tidak ditemukan adanya gelembung dan ketika dilakukan tes nyala, tidak meyala. Pada percobaan kedua, menggunakan kecambah sedang, yaitu kecambah yang mulai tumbuh sedikit bakal akar. Pada pH 1 ( asam ) tidak terdapat gelembung, akan tetapi menyala redup pada saat tes nyala. Pada pH 6-7 (netral) sama halnya seperti pada tes sebelumnya yaitu tidak terdapat gelembung dan juga menyala tetapi lebih terang.



Sedangkan pada pH 12 diperoleh 3 gelembung dan juga menyala pada saat tes nyala. Pada percobaan ketiga dengan menggunakan kecambah tua, diperoleh hasil pada pH 1 (asam) terdapat 80 gelembung. Pada pH 6-7 ( netral ) diperoleh 25 gelembung dan pada pH 12 ( basa ) diperoleh 60 gelembung. Setelah dilakukan tes nyala pada masing-masing perlakuan, diketahui bahwa semua menyala akan tetapi yang paling terang adalah pada pH 6-7 (netral). Berdasarkan hasil percobaan tersebut dapat diketahui bahwa pada kecambah tua diperoleh jumlah gelembung yang paling banyak dibanding lainnya. Hal ini sudah sesuai dengan teori, mahluk hidup (kecambah tua) yang sudah dewasa melakukan metabolisme lebih sempurna, sehingga dalam merombak H2O2 yang ada dalam tubuhnya lebih banyak menghasilkan oksigen. Adanya oksigen ditunjukan dengan tes nyala, apabila bara api menyala maka positif (+) terdapat oksigen. Akan tetapi pada percobaan ini juga terjadi kesalahan yaitu, sehingga tidak sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa enzim katalase akan bekerja maksimum pada pH netral, yakni pH 6-7. Maka pada pH yang asam maupun basa, kapasitas enzim katalase untuk menguraikan H2O2 akan berkurang secara signifikan. Bahkan pada pH tertentu enzim akan berhenti bekerja samasekali. pH optimum untuk enzim ini adalah pH netral ( 6,5 – 7,5 ), sedangkan pada lingkungan yang ber-pH asam atau basa, enzim ini akan mengalami denaturasi. Dengan demikian reaksi pemecahan Hidrogen peroksida oleh enzim katalase tidak dapat berlangsung di lingkungan asam maupun basa. Selain itu terjadi kesalahan pada tes nyala, yang apabila sesuai teori jika terdapat gelembung maka saat dilakukan tes nyala akan menyala dan sebaliknya. Akan tetapi pada percobaan ditemukan bahwa pada percobaan tidak ditemukan gelembung akan tetapi saat dilakukan tes nyala, menyala.



Ketidak sesuaian hasil ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, sebagai berikut. 1. Kecambah yang tidak hancur sempurna (enzim katalase belum seluruhnya terekstrak dari sel karena penghancuran sel yang tidak optimum). 2. Pengocokan tabung reaksi yang kurang kuat. 3. Kebocoran sumbat karet tabung reaksi dan selang plastik. 4. Serta udara yang terperangkap di bagian atas gelas ukur sewaktu dibalikkan.



3. Pengaruh Suhu pada Aktivitas Enzim Katalase a. Cacing Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim katalase pada cacing tanah. Organisme aerob dalam melakukan respirasi untuk menunjang metabolismenya menghasilkan zat toksik H2O2, bila tidak ada upaya pemecahan senyawa ini akan mempengaruhi kinerja tubuh untuk metabolisme selanjutnya, sehingga di dalam tubuh organisme dihasilkan enzim katalase yang memecah H2O2 menjadi molekul air dan oksigen. Berikut persamaan reaksinya :



Uji enzim katalase pada cacing tanah ini dibagi dalam 3 bagian tubuh yaitu anterior, abdomen dan posterior, sedangkan untuk suhu di buat menjadi suhu rendah, suhu sedang (ruangan) dan suhu tinggi. Pengamatan dilakukan masing-masing 5 menit untuk setiap suhu. Tubuh cacing dibagi menjadi tiga bagian yaitu anterior, abdomen dan posterior. Kemudian dimasukkan dalam tabung reaksi yang sudah diberi larutan hidrogen peroksida 1 ml. Uuntuk Suhu rendah digunakan air es yang dicampur dengan air sedemikian sehingga suhunya menjadi



50C. Tabung reaksi disalurkan dengan gelas ukur berskala yang diposisikan terbalik pada gelas ukur menggunakan selang. Posisi tabung reaksi berada di baskom air es. Pada pengamatan bagian anterior, abdomen dan posterior tidak terjadi gelembung dan saat dilakukan tes nyala juga negatif. Setelah tabung reksi diangkat dari baskom es pada tubuh cacing baik anterior, abdomen maupun posterior terdapat sedikit busa yang menandakan tubuh cacing mengandung enzim katalase namun pada suhu rendah enzim katalase ini tidak bekerja. Pada percobaan kedua menggunakan suhu sedang atau suhu ruangan. Rangkaian alat tidak direkayasa dalam suhu hanya diletakkan dalam ruangan seperti biasa, kemudian tabung reaksi yang telah diberi 1 ml hidrogen peroksida tadi dimasukkan bagian tubuh cacing seperti pada percobaan pertama. Pada tabung pertama (bagian anterior) selama 5 menit menghasilakn 23 gelembung dan menyala saat tes uji nyala. Tabung kedua menghasilkan gelembung yang paling banyak yaitu 247 gelembung selama 5 menit dan menunjukkan hasil penurunan air yang sangat signifikan pada gelas ukur. Pada saat tes nyala, bagian abdomen ini menunjukkan bara yang lebih besar daripada bagian tubuh lain. Sedangkan bagian posterior dalam 5 menint menghasilkan 35 gelembung, nyalanya lebih besar dari anterior namun lebih kecil dibandingkan abdomen. Uji suhu terakhir, yaitu suhu tinggi (780C) menggunakan pemanas waterbath. Api diusahakan konstan sehingga suhu airpun konstan ditunjuukan dengan adanya penanda termometer yang diletakkan vertikal di dalam waterbath. Pada pengamatan bagian anterior gelembung yang dihasilkan sebanyak 60 buah pada menit pertama dan 3 buah dapa menit ke 3 sedangkan untuk tes nyala, bara api menyala namun tidak sebesar pada suhu ruangan atau percobaan kedua. Bagian abdomen menghasilkan gelembung sebanyak 24 buah pada meni ke1 sampai 2 dan 55 gelembung pada menit ke 4 hingga 5. Tes nyala juga menunjukkan hasil positif. Uji posterior juga menunjukkan hasil positif pada tes nyala dan menghasilkan gelembung sebanyak 80 gelembung



setelah menit pertama dan satu gelembung lagi ketika memasuki menit kedua. Uji ini menunjukkan bahwa cacing tanah menghasilkan enzim katalase untuk memecah hidrogen peroksida hasil dari metabolisme respirasinya, yang ditunjukkan dengan adanya gelembung dan nyal api. Gelembung



tersebut



menunjukkan



adanya



air



dan



nyala



api



menunjukkan adanya oksigen. Setiap bagian cacing tanah baik anterior, abdomen



dan



posterior



menghasilkan



enzim



katalase



namun



efektifitasnya berbeda bergantung pada pengaruh suhunya.



b. Kecambah Pada percobaan kali ini bertujuan untuk



mengetahui pengaruh



suhu pada aktivitas enzim katalase pada kecambah. Katalase dapat ditemukan



di



jaringan



hewan,



tumbuhan



dan



dan



golongan



mikroorganisme. Katalase berfungsi untk menguraikan H2O2 yang bersifat toksik menjadi H2O + O2 yang bersifat non toksik. Langkah pertama dalam percobaan ini adalah menyiapkan 3 set tabung reaksi serta mengisi masing-masing dengan satu ml H2O2. Selanjutnya, memasukkan kecambah muda, tua, dan biji kacang hijau ke dalam air yang bersuhu 60 cC selama 5-10 menit. Kemudian memasukkan masing-masing bahan (0,5 gram) kedalam tabung reaksi pertama. Menutup tabung dengan sumbat karet aatau gabus (kayu). Selanjutnya, memasukkan kecambah muda, tua, dan biji kacang hijau ke dalam air yang bersuhu 260C selama 5-10 menit. Kemudian memasukkan masing-masing bahan ke dalam (0,5) gram kedalam set tabung reaksi kedua, serta menutup tabung dengan sumbat karet atau gabus (kayu). Untuk langkah yang ketiga yaitu dengan memasukkan kecambah muda, tua, dan biji kacang hijau kedalam air yang bersuhu 750 C selama 5-10 menit. Setalah itu, memasukkan ketiga bahan pada set tabung reaksi ketiga sebanyak masing-masing 0,5 ml. Dan, menutup tabung dengan sumbat karet atau gabus (kayu). STerakhir, menghubungkan masing-masing tabung reaksi dengan tabung berskala yang penuh berisi air dengan selang plastik. Kemudian, mencatat jumlah



gelembung, lama terbentuk gelembung, serta melakukan tes nyala. Reaksi untuk masing-masing suhu (60C, 270C, 750C) dilakukan dal;am waktu yang berbeda, namun dalam waktu yang sama untuk satu set percobaan pada suhu tertentu. Pada uji ini, sasaran pengamatan ditujukan pada pembentukan gelembung (jumlah gelembung), tes nyala, serta lama terbentuknya gelembung. Pada reaksi percobaan yang pertama, yaitu pada suhu 60 C pada kecambah muda, kecambah tua serta biji kecambah, ketiganya tidak menunjukkan reaksi positif untuk pembentukan gelembung serta nyala api. Menurut teori, pada suhu rendah, reaksi kimia berlangsung lambat (Anna Poedjadi dan Titin Supriyanti, 2006:159). Berdasarkan teori tersebut, maka hasil praktikum sesuai dengan teori. Yaitu, apabila enzim berada pada suhu rendah, maka reaksi kimia akan berjalan lambat, bahkan enzim terkadang tidak aktif. Hal ini membuktikan jika enzim tidak dapat bekerja pada suhu rendah karena reaksinya berjalan lambat atau enzim tiadak aktif sehingga tidak dapat bereaksi dengan substrat. Pada reaksi kedua, yaitu ketika kecambah muda dan kecambah dewasa dimasukkan kedalam air yang bersuhu 260C , menunjukkan hasil positif terhadap uji gelembung maupun tes nyala, kecuali pada biji kacang hijau menunjukkan hasil negatif yaitu dengan tidak terbentuk gelembung serta nyala api .Pada kecambah muda banyak gelembung yang terbentuk sebanyak 20 gelembung serta uji nyala api positif. Sedangkan pada kecambah tua, menunjukkan hasil gelembung yang positif dengan hasil lebih banyak dari kecambah tua yaitu sebanyak 55 gelembung serta uji nyala api positif. Hal ini juga sesuai dengan teori yang ada, yaitu bahwa pada suhu yang lebih tinggi maka reaksi akan berjalan lebih cepat. Ini ditunjukkan pada hasil percobaan kecambah tua dan muda yaitu terbentuknya jumlah gelembung yang lebih banyak. Pada biji kecambah, tidak berlangsungnya reaksi dimungkinkan karena biji merupakan organ tumbuhan yang dorman sehingga belum terjadi aktivitas enzim di dalamnya. Apabila terdapat aktivitas enzim , maka dapat di pastikan



bahwa aktivitas enzim berjalan sangat lambat karena pada biji belum terdapat enzim pertumbuhan. Pada reaksi yang terakhir, yaitu pada suhu 750C, pada masingmasing bahan yaitu kecambah muda, kecambah tua, dan biji kacang hijau menunjukkan hasil yang positif yaitu dengan terbentuk jumlah gelembung sebanyak 94 pada biji kecambah tua, 53 pada biji kecambah muda, serta 50 gelembung untuk biji kecambah. Untuk uji nyala, ketiganya juga menghasilkan reaksi positif yaitu dengan tebentuknya nyala api. Hal ini menunjukkan bahwa pada kecambah tua, muda, serta biji kecambah didalamnya terdapat enzim katalase yang berfungsi mengubah hydrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Uji gelembung yang positif, menunjukkan bahwa enzim menghasilkan air, sedangkan uji nyala api menunjukkan bahwa reaksi enzim menghasilkan oksigen. Akan tetapi, pada reaksi terakhir, hasil ini belum sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa sebagian besar enzim akan terdenaturasi pada suhu di atas 600C (Anna Poedjadi dan Titin Supriyanti,2006:162). Selain itu, karena enzim merupakan suatu protein sehingga memiliki sifat seperti protein yang akan rusak apabila dipanaskan. Adanya ketidaksesuaian antara teori dengan hasil percobaan dapat dimungkinkan karena beberapa faktor,sebagai berikut: 1. Pada kecambah muda, kecambah dewasa, serta pada biji kacang hijau memiliki struktur enzim yang berbeda, sehingga masih dapat bereaksi pada suhu tinggi. 2. Kurang ketepatan pada saat melakukan pengukuran suhu. 3. Dimungkinkan masih terjadinya penyesuaian suhu antara tabung reaksi dengan lingkungan, sehingga pada keadaan sesungguhnya suhu didalam tabung belum benar-benar sama seperti suhu lingkungannya, yaitu 750C.



BAB V PENUTUP A. Kesimpulan Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan sebagai berikut. 1. Enzim katalase pada hewan paling banyak terletak pada bagian abdomen karena terdapat sistem pencernaan, sedangkan pada biji paling banyak ditemukan pada kecambah tua. 2. Aktivitas enzim katalase dipengaruhi oleh konsentrasi substrat dan konsentrasi enzim. Kecepatan reaksi akan meningkat hingga mencapai titik tertentu seiring dengan peningkatan konsentrasi substrat (H2O2), begitu juga ketika konsentrasi enzim dinaikkan maka kecepatan reaksi juga akan semakin meningkat. 3. Pada percobaan pengaruh pH terhadap aktivitas enzim pada kecambah, dapat disimpulkan bahwa pH sangat berpengaruh pada aktivitas enzim katalase. Apabial sesuai dengan teori maka enzim katalase akan bekerja secara optimum pada pH netra ( 6,5 – 7,5 ), sedangkan pada lingkungan yang ber-pH Asam atau Basa, enzim ini akan mengalami denaturasi. Dapat diketahui pula bahwa kecambah yang paling banyak menghasilkan gelembung/oksigen adalah kecambah tua yaitu sejumlah 80 pada pH asam, 25 pada pH netral dan 60 pada pH basa. 4. Pada percobaan pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim katalase pada cacing tanah ini, suhu paling efektif berada pada suhu sedang/ netral (suhu ruangan) dan bagian tubuh cacing yang paling banyak terdapat enzim katalasenya adalah bagian abdomen. Ditunjukkan dengan percobaan kedua pada bagian abdomen. Gelembung yang dihasilkan paling banyak yaitu 247 dan nyala api paling besar. 5. Terdapat pengaruh antara temperatur terhahadap kerja enzim katalase. Pada suhu rendah, enzim bereaksi sangat lambat atau dapat pula tidak aktif. Seiring dengan peningkatan suhu, maka kerja enzim akan semakin cepat pula dan pada suhu tertentu, akan mencapai hasil kerja yang maksimum. Namun, pada suhu tinggi, keefektifan enzim yang bekerja akan semakin berkurang bahkan dapat mengalami denaturasi. Hal ini



karena enzim merupakan suatu protein. Menurut tori, pada umumnya enzim bekertja optimum pada suhu antara 400-500C, sedangkan pada tumbuhan antara 500-600C, dan sebagian besar terdenaturasi pada suhu di atas 600C. Adapun gelembung serta nyala api yang dihasilkan pada percobaan, mebuktikan bahwa enzim katalase mampu megubah hydrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Gelembung udara menunjukkan terbentunya H2O sedangkan nyala api membuktikan terbentunya O2.



B. Saran Dalam melakukan percobaan mengenai enzim katalase ini diperlukan ketelitian dalam bekerja dan juga waktu yang lebih maksimal agar diperoleh hasil yang maksimal pula. Selain itu dalam menggunakan peralatan dan bahan-bahan kimia lainnya juga harus tepat dan berhati-hati agar tidak terjadi kesalahan pada saat percobaan.



DAFTAR PUSTAKA



Amalia Krishna Dewi. 2013. Isolasi, Identifikasi dan Uji Sensitivitas Staphylococcus aureus terhadap Amoxicillin dari Sampel Susu Kambing Peranakan Ettawa (PE) Penderita Mastitis Di Wilayah Girimulyo, Kulonprogo, Yogyakarta. Jurnal Sain Veterner Desember 2013. Anna Poedjiadi. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : UI Press. Benyamin Lakitan. 2011. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta : Rajawali Press. Campbell, Neil A dan Jane B. Reece. 2008. Biologi. Jakarta : Erlangga. Gaman dan Sherrington. 1994. Ilmu Pangan: Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Gustina Indriati. 2012. Pengaruh Air Rebusan Cacing Tanah (Lumbricus rubellus) Terhadap Pertumbuhan Bakteri Escherichia coli. Prosiding Semirata BKS PTN-B MIPA 2012-Biologi Universitas Negeri Medan. Mei 2012. Lehninger, Albert L. 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : Erlangga. Soeharsono Martoharsono, 1994. Biokimia. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.



LAMPIRAN