LKPD Enzim [PDF]

Citation preview

LEMBAR KERJA PESERTA DIDIK (LKPD)



METABOLISME DAN ENZIM Nama : WILDAN ALMUBARAQ Kelas : XII IPA 4



1.



Indikator



3.2.1



Menjelaskan pengertian metabolisme



3.2.2



Menjelaskan struktur, fungsi, klasifikasi, dan faktor-faktor yang memengaruhi kerja enzim dalam metabolisme



4.2



Menyusun laporan hasil percobaan tentang mekanisme kerja enzim, fotosintesis, dan respirasi anaerob 4.2.1 Melaksanakan dan menyusun laporan hasil percobaan tentang cara kerja enzim



2.



MateriPokok



Metabolisme (bahasaYunani, metabole = berubah) adalah seluruh rangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel-sel tubuh makhluk hidup. Metabolisme secara keseluruhan mengelola sumber daya materi dan energi bagi sel.Proses metabolisme dibedakan menjadi dua macam, yaitu katabolisme dan anabolisme.Agar proses metabolisme tubuh ini dapat berlangsung diperlukan enzim sebagai katalisnya, dimanapun terdapat kehidupan, di dalam tumbuhan maupun hewan enzim selalu ada. Enzim ikut ambil bagian dalam seluruh aktivitas yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan. Enzim (bahasa Yunani, en = dalam, zyme = ragi) merupakan senyawa protein yangdiproduksi oleh sel-sel makhluk hidup dan berfungsi sebagai biokatalisator. Enzim meningkatkan laju reaksi metabolisme tetapi tidak ikut bereaksi. Zat yang dipengaruhi oleh enzim disebut substrat, sedangkan hasil reaksinya disebut produk.



C. LangkahKerja 1. 2. 3. 4.



Bacalah LKPD, bahan ajar sertaberbagai media pembelajaran lain yang berkaitan dengan metabolism dan enzim dengan cermat. Bandingkanlah informasi yang Anda peroleh dari satu media dengan media lain. Catatlah dengan teliti informasi-informasi penting dari berbagai media tersebut. Diskusikan dengan teman kelompokmu untuk menjawab pertanyaan yang ada. Presentasikanlah di depan kelas hasil diskusi kelompokmu.



A. LembarKerja



Jawablah pertanyaanberikut ini! 1. Tuliskan pengertian dari metabolisme, dan jenis reaksinya ! Metabolisme (bahasa Yunani, metabole = berubah) adalah seluruh rangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel-sel tubuh makhluk hidup. Metabolisme dapat digambarkan sebagai peta yang rumit dari ribuan reaksi kimia yang terjadi di dalam sel, tersusun sebagai jalur-jalur metabolik yang berpotongan di sana-sini. Metabolisme secara keseluruhan mengelola sumber daya materi dan energi bagi sel. Proses metabolisme dibedakan menjadi dua macam, yaitu katabolisme dan anabolisme. 1.) Katabolisme Katabolisme merupakan reaksi penguraian senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dan menghasilkan energi. Salah satu jalur utama katabolisme adalah respirasi sel, ketika glukosa dan bahan organik lain diuraikan menjadi CO2 dan H2O serta membebaskan energi. Energi yang tersimpan dalam molekul organik kemudian tersedia bagi sel untuk melakukan kerja. 2.)Anabolisme Anabolisme merupakan reaksi penyusunan dari senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks dan membutuhkan energi. Salah satu contoh anabolisme adalah fotosintesis, sintesis protein, dan sintesis lemak. Jalur katabolisme merupakan jalan “menuruni bukit” dalam peta metabolisme. Energi yang dihasilkan dari reaksi katabolisme dapat disimpan dan kemudian digunakan untuk menggerakkan reaksi “mendaki bukit” pada jalur anabolik melalui reaksi anabolisme.



2.



Tuliskan perbedaan katabolisme dan anabolisme dalam tabel berikut!



Perbedaan



Katabolisme



Energi



Anabolisme



Membebaskan Energi



Menggunakan Energi Merombak molekul-



Reaksi



Merombak



molekul-



molekul Sederhana



molekul Kompleks Tujuan



Membangun



molekul-



molekul kompleks Membangun



molekul-



molekul sedeharna



3.



Jelaskan struktur penyusun enzim dan masing-masing fungsinya!



Enzim yang lengkap terdiri dari senyawa protein dan nonprotein. Komponen protein disebut apoenzim yang bersifat labil (mudah berubah) dan dipengaruhi oleh suhu dan pH. Bagian nonprotein disebut gugus prostetik. Gugus prostetik dapat berupa ion anorganik maupun senyawa organik kompleks. Gugus prostetik dari ion anorganik disebut kofaktor, misalnya Kalsium (Ca2+), Klor (Cl-), dan Natrium (Na+). Atom logam juga dapat dijadikan sebagai kofaktor, misalnya Seng (Zn), Besi (Fe), dan Magnesium (Mg). Kofaktor



berfungsi sebagai katalis yang dapat meningkatkan fungsi enzim. Enzim yang terikat dengan kofaktor disebut holoenzim. Gugus prostetik dari senyawa organik kompleks disebut koenzim, contohnya vitamin B (Tiamin), B2 (Riboflavin), B3 (Niasin), B5 (Asam Pantotenat), B6 (Piridoksin), B11 (Asam Folat), B12 (Kobalamin), vitamin H (Biotin), koenzim A, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), FMN (Flavin Mononucleotide) dan FAD+ (Flavin Adenin Dinucleotide). Koenzim berfungsi memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim lainnya.



4. Jelaskan mekanisme kerja enzim berikut ini !



1. Menciptakan lingkungan yang transisinya bisa terstabilisasi guna menurunkan energi aktivasi, misalnya mengubah substrat. 2. Meminimalkan energi transisi dengan cara membuat lingkungan reaksi yang terdistribusi muatan berlawanan dan dengan tidak mengubah bentuk dari substrat sedikit pun. 3. Melalui pembentukan dari lintasan reaksi alternatif. 4. Menggiring substrat ke orientasi yang pas agar bereaksi dengan cara menurunkan entropi reaksi



5.



Perhatikan grafik yang menunjukkan hubungan pengaruh enzim dengan in



Tuliskan kesimpulan yang dapat di ambil berdasarkan grafik tersebut, Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia tertentu dapat terjadi. Energi aktivasi yang sangat besar merupakan rintangan terjadinya reaksi sehingga energi aktivasi tersebut perlu diturunkan. Suhu yang tinggi akan merusak atau mematikan sel. Namun, pada beberapa reaksi metabolisme, diperlukan energi aktivasi



yang terlalu besar sehingga diperlukan suhu yang tinggi. Dengan adanya enzim, reaksi dapat berlangsung tanpa merusak atau mematikan sel. 6. Perhatikan gambar berikut!



Teorigembokdananakkunci



Jelaskan dua cara kerja enzim berdasarkan gambar tersebut! Jawab:



Teorikecocokaninduksi



1. Teori Kunci Gembok (Lock and Key)



Antara enzim dan substrat terjadi persatuan yang kaku/spesifik/sesuai seperti kunci dan anak kunci. Enzim memiliki suatu tempat untuk bergabung dengan substrat yang disebut active site (lokasi aktif) yang merupakan tempat perlekatan molekul substrat. Pada tempat perlekatan tersebut mempunyai konfigurasi tertentu dan hanya substrat khusus yang cocok untuk dapat bergabung.



2. Teori Induksi Pas (Induced Fit)



enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel dan terjadi interaksi dinamis antara enzim dengan substrat. Jika substrat berkombinasi dengan enzim akan terjadi perubahan konfigurasi sisi aktif enzim, sehingga fungsi enzim berlangsung efektif



7.



Ketika berada pada suhu yang tinggi (melebihi batas suhu optimum), enzim akan mengalami denaturasi.Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Karena struktur dari enzim adalah struktur yang terbentuk dari bentuk dan ikatan



spesifik. Ikatan antar molekul penyusun dari enzim dapat dengan mudah terputus karena panas dan hal ini menyebabkan enzim terdenaturasi. Selain dari pada itu, molekul dari enzim menjadi sangat reaktif dan mudah bergerak dalam suhu panas dan secara langsung mendukung pemecahan dari enzim. Suhu dimana enzim terdenaturasi biasanya adalah >70 derajat celcius.



8.



Tuliskan sifat-sifat enzim! A.) Enzim seperti protein lainnya akan menggumpal jika dipanaskan. Suhu yang panas akan mengubah struktur dan bentuk sisi aktif enzim. B.) Enzim bekerja secara spesifik sehingga hanya bekerja pada substrat tertentu. Contohnya enzim ptialin di dalam mulut hanya akan memengaruhi karbohidrat, meskipun di dalam mulut terdapat protein dan lemak (lipid). C.) Enzim berfungsi sebagai katalis yang mempercepat terjadinya reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi (EA). Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan agar reaksi kimia tertentu dapat terjadi. Energi aktivasi yang sangat besar merupakan rintangan terjadinya reaksi sehingga energi aktivasi tersebut perlu diturunkan. Suhu yang tinggi akan merusak atau mematikan sel. Namun, pada beberapa reaksi metabolisme, diperlukan energi aktivasi yang terlalu besar sehingga diperlukan suhu yang tinggi. Dengan adanya enzim, reaksi dapat berlangsung tanpa merusak atau mematikan sel. D.) Enzim dapat digunakan berulang kali, karena enzim tidak ikut bereaksi.



Namun,



enzim dapat rusak sehingga harus diganti. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Enzim hanya dapat menguraikan suatu senyawa atau hanya dapat menyusun senyawa. Contohnya maltase yang mengubah maltosa menjadi glukosa. E.) Enzim memiliki sisi aktif yang berfungsi sebagai katalis. Enzim berbentuk tiga dimensi dengan sisi aktif yang sangat spesifik, sehingga hanya molekul substrat tertentu



yang dapat diikat oleh enzim. Mula-mula enzim akan berikatan dengan substrat. Setelah terbentuk produk, enzim akan terlepas kembali. Ada dua teori yang dapat menerangkan kerja enzim terhadap substrat, yaitu teori gembok dengan anak kunci (lock and key theory) dan teori kecocokan induksi (induced fit theory).



9.



Jelaskan faktor faktor kerja enzim ?



Faktor Luar 1.) Suhu Setiap enzim mempunyai suhu optimum sehingga dapat melangsungkan reaksi secara maksimal. Umumnya, enzim pada manusia memiliki suhu optimum sekitar 35oC-40oC. Pada suhu di bawah 0oC, enzim tidak dapat bekerja tetapi tidak rusak, sehingga jika suhu kembali normal, maka enzim dapat bekerja lagi. Pada suhu tinggi di atas 55oC, enzim akan mengalami denaturasi. Denaturasi adalah perubahan struktur kimiawi enzim yang mengakibatkan enzim tersebut rusak dan tidak dapat melakukan fungsinya.



2.) Derajat Keasaman (pH) Pada umumnya, enzim bekerja dengan baik pada pH sekitar 6-8. Namun, enzim pepsin dalam lambung bekerja paling baik pada lingkungan asam, yaitu pH 2. Tripsin dalam usus bekerja pada lingkungan basa dengan pH optimal 8.



Faktor Dalam 1.) Inhibitor (Zat Penghambat) Inhibitor merupakan senyawa kimia yang bersifat menghambat kerja enzim. Ada dua jenis inhibitor, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. Inhibitor kompetitif merupakan senyawa kimia yang menyerupai substrat yang dapat bereaksi dengan sisi aktif enzim. Jika sisi aktif enzim sudah terisi oleh inhibitor kompetitif, maka substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Inhibitor nonkompetitif merupakan senyawa kimia yang menghambat kerja enzim dengan cara melekat pada bagian selain sisi aktif, yang disebut sisi alosterik. Akibatnya, bagian sisi aktif enzim sulit berikatan dengan substrat dan enzim tidak dapat mengubah substrat menjadi produk.



2.) Konsentrasi Substrat



Jumlah substrat yang berlebihan dapat mengakibatkan penurunan kerja enzim. Untuk mengatasi hal demikian, biasanya sel akan menambah jumlah enzim dengan cara menyintesis enzim. 10. Perhatikan gambar berikut! Jelaskan perbedaan inhibitor kompetitif dan inhibitor



nonkompetitif!



Pada Molekul Penghambat 1.) Inhibitor Kompetitif: Akan lebih serupa pada bagian konformasi dengan hal yang substrat. 2.) Inhibitor Nonkompetitif: Akan jmemiliki sebuah konfrontasi yang dimana akan berbeda dengan substrat. Pada Situs Aktif 1.) Inhibitor Kompetitif: Masing-masing molekul akan menjadi lebih bersaing dengan substrat guna untuk melakukan pengikatan kepada situs aktif enzim. 2.) Inhibitor Nonkompetitif: Masing-masing molekul akan melakukan pengikatan terhadap enzim yang berada pada situs lain daripada situs aktif enzim itu sendiri. Pada Efek 1.) Inhibitor Kompetitif: Memiliki sebuah kemampuan untuk melakukan blokir situs aktif enzim. 2.) Inhibitor Nonkompetitif: Memiliki tanggung jawab padabagian distorsi yang berada didalam sebuah ukuran maupun ke dalam bentuk daripada situs aktif enzim.



LEMBAR KERJA PRAKTIKUM KERJA ENZIM KATALASE A. Pendahuluan Enzim katalase diproduksi oleh peroksisom dan aktif melakukan reaksi oksidatif terhadap bahan yang dianggap toksik oleh tanaman, seperti hidrogen peroksida (H2O2). Apabila H2O2 tidak diuraikan dengan enzim ini, maka akan menyebabkan kematian pada sel-sel. Oleh sebab itu, enzim ini bekerja dengan merombak H2O2 menjadi substansi yang tidak berbahaya, yaitu berupa air dan oksigen. Selain bekerja secara spesifik pada substrat tertentu, enzim juga bersifat termolabil (rentan terhadap perubahan suhu) serta merupakan suatu senyawa golongan protein. Pengaruh suhu terlihat sangat jelas, karena dapat merusak enzim dan membuatnya mengalami denaturasi seperti protein kebanyakan. Enzim katalase termasuk enzim hidroperoksidase yang melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya. Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkan radikal bebas, yang selanjutnya akan merusak membran sel dan kemungkinan menimbulkan penyakit kanker serta arterosklerosis. Enzim Katalase memiliki kemampuan untuk inaktivasi hidrogen peroksida. B. Alat dan bahan 1. Alat ● Tabung reaksi ● Lumpang porselen + alu ● Spritus dan bunsen ● Pipet tetes ● Penjepit tabung reaksi ● Korek api ● Lidi ● Tabung ukur 2. Bahan ● Hati ayam ● H2O2 (Hidrogen peroksida) ● Kain kasa ● Air suling ● Larutan HCl ● Larutan NaOH ● Es batu C. Prosedur Kerja dan Hasil Pengamatan 1. Buatlah ekstrak hati dengan cara menghancurkan hati dalam lumping porselen sambil ditetesi aquades dan disaring. 2. Menyiapkan tabung reaksi 1, 2, 3, 4, dan 5. 3. Isilah tabung reaksi seperti pada tabel.



Tabun g 1. 2. 3. 4. 5.



Isi



Keterangan



0,5 ml ekstrak hati + 5 tetes H2O2 0,5 ml ekstrak hati + 5 tetes HCl 5% + 5 tetes H2O2 0,5 ml ekstrak hati + 5 tetes NaOH 5% + 5 tetes H2O2 0,5 ml ekstrak hati dipanaskan hingga mendidih + 5 tetes H2O2 0,5 ml ekstrak hati didinginkan dengan es batu+ 5 tetes H2O2



Dikocok Dikocok Dikocok Dikocok Dikocok



4. Amati tabung reaksi tersebut, apakah ada gelembung atau tidak, kemudian buka tabung



reaksi dan masukkan bara api ke dalam tabung tersebut. Amati apa yang terjadi, apakah ada nyala api atau tidak. TABEL PENGAMATAN



Larutan



Ekstrak hati + H2O2 Gelembung Nyala api



Netral



++++



+++



Asam



-



-



Basa



++



+



Dipanaskan



+



+



Didinginkan



+



-



Keterangan gelembung: + : gelembung sedikit ++ : gelembung sedang +++ : gelembung banyak ++++ : gelembung banyak sekali : tidak ada gelembung Keterangan nyala/tidak ( bara ujung lidi ): + : menyala ++ : menyala sedang +++ : menyala terang ++++ : menyala terang sekali



-



: tidak menyala



D. Pertanyaan 1. Apakah terbentuk gelembung? Jelaskan reaksi kimia yang terjadi sehingga terbentuk gelembung gas tersebut! Jawab: Enzim katalase mempercepat reaksi penguraian H2O2 menjadi H2O dan O2..akibat penguraian H2O2 ini lah terdapat gelembung gas. 2. Pada percobaan tersebut mengapa terbentuk gelembung dan terdapat nyala api? Jawab: karena di dalam hati ayam mengandung enzim katalase yang berguna untuk menetralkan racun,,Hal ini membuktikan bahwa enzim katalase dapat menguraikan senyawa hydrogen peroksida menjadi O2. 3. Apakah terbentuk gelembung dan terdapat nyala api pada semua tabung? Pada tabung apa saja yang terbentuk gelembung dan nyala api? Jawab: tidak,, pada tabung 1,3, dan 4 4. Pada tabung manakah yang terbentuk gelembung paling banyak dan terdapat nyala api? Jawab: tabung ke 1 5. Dari hasil percobaan, faktor apa saja yang mempengaruhi kerja enzim katalase? Jelaskan! Jawab:



1.) Suhu: Enzim katalase tidak akan bekerja secara optimal pada suhu tinggi, karena kita ketahui bahwa enzim katalase akan bekerja pada suhu netral. 2.) pH: Enzim katalase akan bekerja optimal pada pH netral.



6. Mengapa pada percobaan ini menggunakan hati? Jawab: Karena di dalam hati ayam mengandung enzim katalase. Dalam percobaan hati ayam + H2O2 terjadi kejadian gelembung yang sangat banyak karena di dalam hati ayam mengandung enzim katalase yang berguna untuk menetralkan racun..dan Hati ayam menghasilkan enzim katalese yang dapat memecah H2o2 hidrogen peroksida menjadi H2O dan o2. 7. Apa yang terjadi jika di dalam sel tubuh kita banyak tertimbun H2O2? Jawab: Akan menjadi racun, karena itu dalam tubuh ada enzim katalase yg nantinya akan mengubah H2O2 menjadi H2O dan 02.



KESIMPULAN



Tuliskanlah kesimpulan hasil pengamatan berdasarkan kegiatan praktikum yang telah kamu lakukan! KESIMPULAN :



-



Enzim bekerja berpengaruh dengan derajat kesamaan dan suhu,



pada Ph yang terlalu asam maupun basa enzim tidak dapat bekerja secara maksimal, sedangkan pada suhu tinggi akan mengalami denaturesi. -



Enzim katalase bekerja dengan menguraikan H2O2 menjadi air



(H2O) dan Oksigen (O2). Enzim katalase akan rusak apabila bekerja pada suhu diatas 500C, dan pada kondisi asam maupun basa