MAKALAH BIOKIMIA

“FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

KERJA ENZIM”

Oleh :

Kelompok : 5

Kelas : C

Giovanni Quincy S. 1120042

Sherlie Christianto 1120047

Sisca 1120053

Lianawati Darmawan 1120079

Davin Hartono 1120408

Laboratorium Biokimia

Fakultas Farmasi Universitas Surabaya

2013

2

DAFTAR ISI

Daftar Isi ........................................................................2

Kata Pengantar ...............................................................3

Bab 1 Pendahuluan .........................................................4

Bab 2 Metode ..................................................................19

Bab 3 Hasil pengamatan .................................................24

Bab 4 Pembahasan ..........................................................29

Bab 5 Kesimpulan ………………………………………..34

Pertanyaan ………………………………………………..36

Daftar Pustaka .................................................................37

3

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya berkat rahmat-Nya

yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini

dibuat dengan tujuan yaitu untuk memenuhi nilai tugas mata kuliah Biokimia.

Penulis menyadari bahwa dalam menyusun makalah ini tidak terlepas dari uluran

tangan dari berbagai pihak, baik berupa bimbingan, petunjuk, saran, dorongan dari para

dosen pembimbing dan juga asisten dosen.

Dalam pembuatan makalah ini, penulis telah berusaha semaksimal

mungkin sesuai dengan kemampuan dan waktu yang penulis miliki sekalipun pada

akhirnya karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan. Penulis sangat menghargai saran

dan kritik yang bersifat membangun bagi kesempurnaan di masa mendatang. Penulis

berharap karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun para pembaca.

18 Maret 2013

Salam

Penulis

4

BAB I

PENDAHULUAN

Reaksi-reaksi kimia dalam tubuh membutuhkan enzim sebagai biokatalisator.

Enzim mempercepat reaksi kimia tanpa pembentukan produk samping. Hampir setiap

reaksi kimia dalam system biologis dikatalis oleh enzim. Sintesis enzim terjadi di dalam

sel dan sebagian besar enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa merusak fungsinya.

Enzim adalah katalisator yang sangat efektif. Enzim meningkatkan kecepatan

reaksi yang dikatalisinya hingga 1012

kali atau bahkan lebih, tidak mempengaruhi

keseimbangan akhir reaksi. Oleh karena itu reaksi enzimatik lebih kompleks daripada

kinetika reaksi yang tidak terkatalisis.

Enzim sebagai katalis

Organisme hidup mampu mendapatkan dan menggunakan energi degan cepat

karena adanya katalis biologi yang disebut enzim. Sebagaimana katalis anorganik, enzim

mengubah kecepatan suatu reaksi kimia, tetapi tidak mempengaruhi kesetimbangan akhir

reaksi. Enzim dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk perubahan besar pada molekul

substrat. Meskipun demikian, tidak seperti pada katalis anorganik, enzim memiliki suatu

spesifikasi yang terbatas, misalnya enzim hanya akan mengkatalis suatu reaksi yang

memiliki nilai kecil atau beberapa kasus, hanya satu reaksi. Enzim hanya akan bekerja

dalam kondisi yang sesuai, seperti pH, suhu, konsentrasi, kofaktor, dan sebagainya.

Enzim dinamakan dan diklasifikasikan berdasarkan tipe reaksi katalisnya.

Kelompok utama enzim adalah :

1. Oksidoreduktase :

Kelompok enzim yang mengerjakan reaksi oksidasi dan reduksi

2. Transferase :

Kelompok enzim yang berperan dalam reaksi hidrolisis

3. Hydrolase :

Kelompok enzim yang berperan dalam reaksi hidrolisis

4. Liase :

Kelompok enzim yang mengatalis reaksi adisi atau pemecahan ikatan rangkap

5. Isomerase :

Kelompok enzim yang mengatalisis perubahan konformasi molekul (isomerasi)

5

6. Ligase/sintetase :

Kelompok enzim yang mengatalisis pembentukan ikatan kovalen

Setiap enzim memiliki dan nomor yang mengidentifikasikannya dalam group atau

subgroupnya. Sebagai contoh laktat NAD-Reduktase, nomornya adalah 1.1.1.27. nomor

pertama menjelaskan enzim tersebut termasuk kelompok group 1, yang merupakan

oksidoreduktase. Nomor kedua adalah subgroup yang menunjukkan pertukaran senyawa

kimianya, dimana pada kasus ini adalah CHOH. Nomor ketiga adalah subgroup

tambahan, yang menunjukan bahwa NAD dan NADH merupakan akseptor hydrogen.

Nomor keempat dan terakhir menggambarkan nomor karakteristik enzim. Dalam hal ini,

hanya merupakan suatu rekomendasi nama trivial yang lebih singkat dan lebih sesuai

dibandingkan nama sistematik, dan enzim laktat NAD-reduktase umumnya dikenal

sebagai laktat dehydrogenase.

Mengukur Aktivitas Enzim

Adanya beberapa enzim yang dapat diujikan secara langsung karena diperlukan

konsentrasi yang sangat rendah untuk mengkatalisis suatu bagian dari reaksi. Oleh karena

itu, adanya enzim dapat digambarkan melalui hilangnya substrat atau terbentuknya

produk-produk reaksi. Enzim diinkubasi dengan kondisi yang sesuai, sehingga sampel

akan terurai pada interval waktu tertentu dan kemudian dianalisis.

Dalam setiap percobaan selalu terdapat 3 kontrol, yaitu satu tidak berisi enzim,

sedangkan yang lain berisi enzim tanpa substrat dan campuran control mungkin

diperlukan ketika kerja enzim membutuhkan beberapa kofaktor. Tujuan dari control

adalah untuk mengantisipasi terjadinya reaksi-reaksi kimia yang non-spesifik dan

spontan, tetapi tanpa diaktivasi oleh enzim.

Kurva Progresif

Jika perhitungan dibuat untuk setiap perubahan substrat non enzim, maka dapat

dibuat grafik perubahan substrat atau pembentukan produk yang dibandingkan terhadap

waktu. Tipe kurva dapat dilihat seperti pada gambar dibawah yang dikenal dengan kurva

progresif. Perubahan substrat berdasarkan waktu pada awalnya adalah linear, yang

kemudian menurun. Pada tahap awal reaksi, tidak dihasilkan produk, tetapi pada tahap

reaksi berikutnya, reaksi balik menjadi lebih penting pada saat mendekati kesetimbangan.

Konsentrasi substrat menurun seiring dengan waktu, kemudian aktivitas enzim juga

6

menurun karena enzim menjadi jenuh terhadap substrat. Akhirnya, enzim dihambat oleh

produk yang terbentuk atau menjadi lambat aktivitasnya. Kombinasi seluruh pengaruh

tersebut diatas menghasilkan turunan persamaan standar, sehingga tidak mungkin untuk

mendapatkan kurva yang sebenarnya. Aktivitas enzim (v) ditentukan oleh kecepatan

reaksi awal (v= a/b) ketika pengaruh tersebut sangat kecil.

Aktivitas enzim dinyatakan dalam istilah unit (U). satu unit adalah sejumlah

enzim yang mengkatalisis konversi dari 1 mikromol substrat per unit dalam kondisi

normal. Pada beberapa kasus, ukuran unit terlalu besar, sehingga lebih sesuai

digambarkan dalam ketentuan nmol/menit atau pmol/menit.

Unit satuan internasional untuk aktivitas enzim adalah katal (kat) yang diwakili

oleh perubahan dari 1 mol substrat perdetik. Unit ini besar dan lebih dapat dihitung,

sehingga didapatkan gambaran aktivitas enzim yang dinyatakan dalam mikrokatal

, nanokatal (nkat), pikokatal ( .

1 U = 1

Kemurnian suatu enzim didasarkan pada aktivitas spesifik, yaitu sejumlah unit enzim (U)

per milligram protein. Aktivitas relative enzim murni dibandingan terhadap aktivitas

molaritasnya, yaitu sejumlah molekul substrat yang dapat diubah dalam satu menit oleh

satu molekul enzim dalam kondisi optimal. Aktivitas molar dari katalase, misalnya dalam

kisaran 5x106.

Konsentrasi Enzim

Pengujian enzim dilakukan pada bahan yang tersedia dan aktivitasnya ditunjukkan

berdasarkan volume total atau berat enzim. Sebagai contoh, dalam biokimia klinik, hanya

0,1mL atau 0,2mL serum yang digunakan dan aktivitasnya ditetapkan dalam unit

permililiter. Untuk alasan ini, maka perbedaan aktivitas enzim adalah linear dengan

konsentrasi enzim. Beberapa penyimpangan linear aktivitas enzim disebabkan oleh

beberapa factor pembatas.

Aktivitas Enzim dan Konsentrasi Substrat

Pengukuran laju awal dari suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim merupakan dasar

pengertian yang lengkap dari mekanisme kerja enzim, sama seperti pada penetapan

aktivitas suatu enzim dalam sampel biologi. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh banyak

7

factor, termasuk konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, pH, suhu, adanya activator atau

inhibitor, dan kofaktor terhadap kerja enzim.

Michaelis-Menten

Kinetika aktivitas enzim melebihi nilai konsentrasi substrat, maka terbentuk kurva

hiperbola rectangular seperti pada gambar dibawah.

Pada konsentrasi substrat yang rendah, maka perubahan kecepatan v akan linear

dengan substrat s, memberikan kinetika tingkat pertama : v = -ds/dt = ks, dimana k adalah

konstanta laju reaksi. Pada konsentrasi substrat yang tinggi, v tidak tergantung dengan s,

memberikan kinetika tingkat nol; v = -ds/dt = konstan (tetap) = kecepatan awal V.

Konsentrasi substrat menengah (intermediet) merupakan campuran dari kinetika

tingkat nol dan tingkat pertama. Suatu persamaan dari hubungan antara v dan s dapat

dihasilkan untuk seluruh kurva. Persamaan ini pertama kali diturunkan oleh Michaelis-

Menten pada tahun 1913 :

v = Vs / s + Km

Asumsi dasarnya adalah bahwa enzim dan substrat akan membentuk suatu

kompleks yang kemudian terurai menjadi enzim dan produk-produknya.

Dalam menurunkan persamaan ini, Michaelis dan Menten mengasumsikan laju

pemecahan kompleks kecil, sehingga tidak cukup untuk mengganggu kesetimbangan

antara enzim dan substrat. Brigs dan Haldane kemudian memperluas ide ini dan

menurunkan persamaan yang diasumsikan pada keadaan tetap, misalnya laju penguraian

kompleks adalah sama dengan laju pembentukan selama periode pengukuran. Proses

secara keseluruha dapat ditunjukan melalui persamaan umum :

k+1 k+2

E + S ES E+Produk

k-1

(e-p) (s) (p)

Keterangan :

e : kadar enzim (E)

s : konsentrasi substrat (S)

p : konsentrasi kompleks substrat enzim (ES) k+1, k+2 dan k-1 adalah konstanta

kecepatan.

8

Konsentrasi substrat bebas dianggap sama secara total, karena jumlah yang

sebenarnya diikat dalam kompleks biasanya selalu kecil.

Laju terbentuknya ES = k+1 (e-p) s

Laju terurainya ES = k+1 + k+2 p

Pada kondisi yang tetap, laju pembentukan = laju penguraian, maka :

k+1 (e-p) s = (k-1 + k+1) p

Penyusunan kembali persamaan diatas menghasilkan :

p = es / s + (k-1+k+2/k+1)

Kecepatan reaksi enzim didapatkan melalui v = k+2 p, sehingga :

V = k+2 es / s +(k-1+k+2/k+1)

Ketika seluruh enzim sudah didapatkan sebagai kompleks, maka kecepatan reaksi

maksimumnya adalah V = k+2e . Jika ekspresi (k-1 + k+2)/k+1 diganti dengan Km,

kemudian persamaan diatas menjadi :

v = Vs / s + Km atau v = V/ (1 + Km/s)

Dengan demikian, bentuk umum persamaan hiperbola rektangularnya adalah sebagai

berikut :

( V-v)(Km+s) = V Km

Konstanta kinetic Km dan V. Jika s = Km dan v = V/2, maka konstanta Michaelis

adalah konsentrasi substrat yang didapatkan dari setengah kecepatan maksimum reaksi.

Jika kondisi kesetimbangan Michaelis dan Menten dijaga, maka k+2 lebih kecil dari k+1

dan konstanta disosiasinya dapat diabaikan. Dengan demikian Km = k-1/k+1 dan ini

adalah konstanta disosiasi dari kompleks substrat-enzim. Km yang besar berarti konstanta

disosiasinya juga besar, tetapi konstanta asosiasinya kecil (1/Km). Sebaliknya, Km yang

kecil berarti konstanta disosiasi kecil atau konstanta asosiasinya besar (1/Km). Oleh

karena itu, konstanta Michelis Menten merupakan ukuran afinitas substrat-enzim.

Km besar = afinitas substrat-enzim rendah

Km kecil = afinitas substrat-enzim tinggi

Konstanta kinetic Km dan V lebih sesuai ditetapkan dari transformasi linear persamaan

Michaelis , yang diperoleh melalui persamaan resiprok :

1/v = 1/v + Km/v x 1/s

9

Plot nilai 1/v terhadap 1/s menghasilkan garis lurus dari kemiringan (slope) Km/V.

Perhatikan gambar dibawah (1). Konstanta kinetic resiprok dapat ditetapkan dari intersep

pada aksis, yaitu :

Bila 1/s = 0, maka 1/v = 1/V

Bila 1/v = 0, maka 1/s = 1/Km

Alternative plot lainnya adalah s/v terhadap s. Perhatikan gambar (2) diatas. Disini

terdapat perkalian persamaan resipok dengan s :

s/v = s/V + Km/V

Bila s = 0 , s/v = Km/V

s/v = 0, s = Km

Grafik dari (1/v) terhadap (1/s) diketahui sebagai plot Lineweaver-Burk, dan merupakan

metode yang paling umum untuk menghitung Km. Meskipun kemiringan garis lebih

banyak dipengaruhi oleh aktivitas pengukuran substrat pada konsentrasi rendah, maka

ketepatannya ternyata sangat rendah, sehingga plt (s/v) pada s lebih disukai.

Koenzim dan activator

Dalam banyak kasus, jika suatu enzim dicampur dengan substratnya didalam

kondisi yang tepat, kemungkinan tidak terjadi katalisis atau hanya terjadi satu aktivitas

yang kecil. Hal ini sering terjadi karena tidak adanya koenzim atau activator.

Koenzim adalah senyawa organic dengan berat molekul rendah yang berperan

aktif dalam katalisis. Koenzim seringkali bekerja sebagai akseptor atau donor gugus

kimia spesifik. Sebagai contoh, NAD merupakan penerima dan penyumbang atom

hydrogen yang merupakan koenzim untuk beberapa dehydrogenase. Koenzim merupakan

nama yang diberikan pada kofaktor terlarut, sedangkan istilah gugus prostetik yang

sebenarnya adalah koenzim yang melekat kuat pada protein.

Akivator adalah senyawa kimia alamiah sederhana serta tidak terlalu spesifik

seperti koenzim dan berfungsi untuk mengaktivasi kompleks enzim-substrat. Beberapa

ion logam dikenal menjadi activator untuk berbagai enzim, misalnya Mg2+.

Penghambatan Enzim

Penghambatan kerja enzim yang dikenal sebagai inhibitor enzim bereaksi dengan enzim

secara khusus sehingga mengurangi kemampuan enzim untuk mengubah substrat menjadi

produk. Inhibitor irreversible seperti organofosfor, senyawa Hg, sianida, CO, dan HS

10

akan bereaksi membentuk ikatan kovalen pada gugus fungsi seperti OH, SH, atau dengan

logam pada gugus prostetik dalam sisi aktif enzim, sehingga menghambat laju reaksi

secara tetap, namun tergantung pada jumlah inhibitor. Pengaruh inhibitor irreversible

tidak dapat dilepaskan secara fisik seperti dialysis. Inhibitor reversible berikatan dengan

enzim tidak secara kovalen, sehingga dapat dilepaskan dengan cara dialysis.

Tipe-tipe penghambatan

Beberapa senyawa bereaksi dengan enzim dan mengurangi nilai aktivitasnya. Sifat enzim

ini digunakan dalam merancang obat-obatan dan insektisida yang secara selektif

menghambat enzim pada hewan atau tanaman. Tiga tipe klasik cara penghambatan yang

dikenal yaitu, kompetitif, non-kompetitif, dan unkompetitif.

Penghambatan Kompetitif

Dalam kasus ini, inhibitor bereaksi dengan enzim secara kompetitif terhadap substrat

mengikat sisi aktif dari enzim. Tingkat penghambatan tergantung pada konsentrasi

relative substrat dan inhibitor, dan sebagian besar kecepatan maksimum reaksi dapat

dicapai dengan adanya inhibitor jika konsentrasi substrat cukup tinggi. Penghambatan

kadang-kadang bersifat irreversible dan substrat tidak dapat melepaskan ikatan inhibitor

yang telah ada. Kasus ini terjadi pada beberapa inhibitor organofosforus untuk kolin

esterase. Penghambatan kompetitif juga ditemukan ketika inhibitor berikatan di suatu sisi

yang cukup dekat dengan pusat aktif, sehingga mengurangi afinitas substrat dan enzim.

Inhibitor kompetitif memiliki struktur kimia yang sangat mirip dengan substrat alami dan

bersifat sangat spesifik. Hal ini terdapat pada enzim suksinat dehydrogenase yang

mengkatalisis pengubahan suksinat ke fumarat. Malonat dan malat keduanya bekerja

sebagai inhibitor pada enzim ini. Contoh yang sering digunakan sebagai inhibitor

kompetitif adalah acarbose yang dapat menghambat kerja enzim alfa-glukosidase di usus,

sebagai obat antidiabetes mellitus.

Penghambatan non kompetitif

Jenis penghambatan non-kompetitif merupakan ikatan inhibitor dengan enzim bukan pada

sisi aktif, sehingga enzim dapat mengikat substrat serta inhibitor pada saat yang

bersamaan. Sisi pengikatan inhibitor biasanya cukup jauh dari pusat aktif, shingga

pengikatan substrat tidak berpengaruh. Kompleks enzim substrat inhibitor yang terbentuk

tidak dapat diuraikan, dan efek hambatan terjadi dengan mengurangi jumlah enzim yang

11

digunakan. Peningkatan konsentrasi substrat tidak berpengaruh terhadap tingkat

hambatan.

Sebagian besar inhibitor non-kompetitif tidak memiliki ikatan secara kimia

dengan substrat dan inhibitor yang sama, yang mungkin dapat mempengaruhi sejumlah

enzim. Contoh dari inhibitor non-kompetitif adalah golongan senyawa penghambat tiol

seperti p-kloromerkuribenzoat, ion-ion logam berat seperti mg2+ dan Cu2+, serta reaksi

sianida dengan besi-enzim porfirin.

Penghambatan unkompetitif

Jenis penghambatan unkompetitif merupakan ikatan yang terjadi bila suatu enzim telah

berikatan dengan substrat (ES), sehingga tidak dapat menghasilkan produk. Pengaruh

penghambatan secara unkompetitif akan menurunkan nilai Vmaks dan Km, Km

merupakan suatu ukuran afinitas substrat terhadap enzim, Km yang rendah berhubungan

dengan afinitas yang lebih tinggi. Karena inhibitor berikatan dengan kompleks (ES),

maka akan terjadi penurunan konsentrasi kompleks (ES). Pada plot Lineweaver-Burk,

penghambatan unkompetitif menggeser garis potong terhadap sumbu Y yang lebih tinggi.

Suhu dan pH

Laju suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim sama seperti pada reaksi kimia umumnya,

yaitu akan meningkat bila suhu naik. Hal ini berhubungan dengan pengaruh konstanta

kecepatan reaksi pada berbagai bagian dari keseluruhan reaksi, seperti k+1’ k-1 k +2’ serta

adanya afinitas enzim terhadap kofaktor, activator, dan sebagainya. Nilai pK dan gugus

yang dapat terionisasi dalam reaksi juga dipengaruhi oleh suhu, tetapi hal ini tidak mudah

dipahami, sehingga diabaikan.

Pengaruh suhu terhadap enzim

Kecepatan reaksi hampir semua enzim meningkat dua kali lebih cepat pada setiap

kenaikan suhu 10oC. pada kisaran suhu 40

o-70

oC umumnya protein enzim akan

terdenaturasi, sehingga menyebabkan kehilangan aktivitasnya. Hal ini berarti lau reaksi

awal akan meningkat, sama dengan naiknya suhu sampai tidak mungkin lagi untuk

mengukur aktivitasnya akibat terjadinya inaktivasi yang cepat. Dalam prakteknya,

sebagian besar enzim sama sekali tidak aktif pada suhu lebih dari 70oC.

Bila aktivitas enzim diukur dengan menghitung banyaknya substrat yang diubah

dalam jangka waktu tertentu pada suhu yang berbeda, maka didapatkan suhu optimum.

12

Suhu optimum ini adalah suhu pada saat laju reaksi enzim paling tinggi mengubah

substrat dan merupakan hasil kesetimbangan antara laju kenaikan aktivitas dan laju

perusakan enzim. Suhu optimum bukan konstanta yang stabil untuk enzim, tetapi sangat

tergantung pada lama waktu pengukurannya. Semakin singkat waktu pengukuran, maka

semakin tinggi suhu optimum yang didapat.

Pengaruh suhu pada reaksi enzim

Molekul-molekul harus memiliki energi aktivitas (Ea) tertentu sebelum dapat bereaksi,

dan fungsi enzim sebagai katalis adalah dengan merendahkan energi aktivasi € sehingga

memungkinkan reaksi berjalan lebih cepat. Perubahan keseluruhan dari energi bebas tidak

dipengaruhi. Energi aktivasi dapat ditetapkan dengan mengukur kecepatan maksimum

reaksi pada suhu yang berbeda, dan membuat plot log10 V terhadap 1/T.

kemiringan(slope) garis dibuat oleh (E/2,303)xR. Hubungan ini diperoleh dari persamaan

empiric Arrhenius:

d In k/dT = E/RT2

Penggabungan persamaan ini didapatkan :

Log10 k = E/2,303 RT

C = Konstanta

K = Konstanta kecepatan reaksi

T = Suhu absolut

R = Konstanta gas (8,32 x 10-3

J/mol K)

E = Energi aktivasi (J/mol)

Konstanta reaksi tidak selalu mudah untuk diperoleh, sehingga laju maksimum

secara langsung berbanding lurus dengan k, dan aktivitas ini biasanya diplot terbalik

terhadap suhu. Persamaan Arrhenius adalah sama dengan yang diturunkan dari teori laju

reaksi absolut :

d In k/dT = ( H + RT)/RT2

dari persamaan ini, jelas bahwa energi aktivasi adalah :

E = ( H + RT)

Dimana H adalah panas aktivasi atau entalpi dari reaksi.

pH dan aktivitas enzim

13

Variasi aktivitas enzim dengan pH terjadi akibat perubahan ionisasi dari protein enzim

dan komponen lainnya dari reaksi campuran. Pada tahun 1911 Michaelis dan Davidson

menyarankan bahwa hanya satu dari sejumlah besar protein dalam bentuk terionisasi yang

aktif, sehingga pada perubahan pH optimum, menyebabkan penurunan aktivitas protein

terionisasi tersebut.

pH optimum

Enzim yang aktif dalam batas pH tertentu serta plot aktivitas terhadap pH selalu

memberikan bentuk kurva menyerupai lonceng seperti yang ditunjukkan pada gambar

dibawah. Nilai pH dari aktivitas maksimum dikenal sebagai pH optimum yang khas untuk

enzim, dan nilai pH ini mantap (stabil) selama percobaan berlangsung.

Stabilitas Enzim

Jika enzim tidak stabil pada nilai pH tertentu, maka pH optimumnya bukan lagi

merupakan karakter dari enzim. Stabilitas dapat diketahui dengan perlakuan enzim pada

nilai pH tertentu selama waktu percobaan, dan selanjutnya dicari pH dimana enzim

tersebut dalam keadaan stabil dan diukur aktivitasnya.

BAB II

METODE KERJA

14

BAB III

HASIL PRAKTIKUM

BAB IV

PEMBAHASAN

Pada praktikum ini kami melakukan percobaan secara invitro mengenai faktor-

faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim amylase yang terdapat pada air liur dalam

memecah larutan pati. Faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim diantaranya adalah

konsentrasi enzim, konsentrasi ion hydrogen (pH), suhu dan konsentrasi substrat. Namun

15

kami tidak melakukan praktikum mengenai pengaruh konsentrasi ion hydrogen (pH)

terhadap aktivitas enzim.

Dalam praktikum kali ini digunakan bahan pati yang diindikasikan sebagai

substrat. Sedangkan air liur digunakan untuk mengetahui reaksi enzimatik dari enzim

amylase di dalamnya. Larutan Iodium digunakan sebagai indicator perubahan warna dari

larutan uji.

Pada ketiga percobaan perlakuan hampir sama pada pembuatan larutan uji dan

blanko. Perlakuan yang sama pada larutan uji dan blanko yaitu sample yang sama yaitu

larutan pati yang berfungsi sebagai substrat lalu di inkubasi selama 5 menit pada suhu

370C ( untuk percobaan pengaruh suhu dan konsentrasi enzim ) yang berfungsi untuk

menyamakan kondisi suhu enzim dengan suhu tubuh. Lalu mencampurkan pati dengan

air liur dimana pada keadaan ini akan terjadi hidrolisis parsial. Kemudian ditambahkan

Larutan iodium yang akan menandakan perbedaan warna dari masing-masing perlakuan

pada percobaan factor yang mempengaruhi kerja enzim, larutan iodium ini merupakan

indicator adanya karbohidrat atau tidak dalam larutan.

Pengaruh Suhu

Suhu mempengaruhi aktivitas katalisis enzim. Diluar suhu optimum aktivitas

enzim menjadi tidak maksimal. Bila suhu terlalu rendah, enzim menjadi tidak aktif,

karena tidak terjadi benturan antara molekul enzim dengan substrat. Sedangkan bila suhu

terlalu tinggi, dimana benturan yang terjadi semakin banyak maka struktur tiga dimensi

dari enzim tersebut akan terganggu sehingga enzim akan mengalami denaturasi, atau

dapat dikatakan enzim akan kehilangan sifat alamiahnya.

Pada percoban mengenai pengaruh suhu terhadap aktiivitas enzim, yang pertama

kami lakukan adalah pengenceran air liur hingga 100 kali. Kami juga menggunakan

larutan pati sebagai larutan uji untuk melihat aktivitas enzim amylase. Larutan pati

dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 0,4 ml, yang kemudian diinkubasi selama 5

menit pada suhu 00C, 25

0C, 28

0C, suhu ruang, 37

0C, 60

0C, 100

0C yang masing-masing

suhu dibuat blanko dan uji. Setelah diinkubasi larutan pati dicampurkan ke dalam 0,2 ml

air liur kemudian diinkubasi kembali selama tepat 1 menit dan ditambahkan larutan

iodium 0,4 ml dalam 9 ml aquadest pada tabung uji. Pada masing-masing tabung, untuk

16

suhu 600 C dan 100

0 C dilakukan di luar penangas, perlakuan tersebut bertujuan untuk

menghindari terjadinya bumping selama proses pemanasan. Setelah itu dilakukan

pengukuran serapan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 680 nm, dan

dihitung kecepatan reaksi enzimatik serta dibuat kurva yang menghubungkan kecepatan

reaksi dengan suhu.

Berdasarkan data hasil

pengamatan, perubahan absorbansi

per menit yang diperoleh dari

absorbansi larutan blanko dan

absorbansi larutan uji dapat dilihat

dari kurva disamping. Menurut

dasar teori yang kami peroleh laju

reaksi dari enzim semakin cepat

seiring bertambahnya suhu ini

terlihat pada kenaikan suhu dari

0oC hingga 37

oC namun ketika

suhu mengalami kenaikan hingga

60oC terjadi penurunan laju reaksi. Kedua keadaan ini diakibatkan oleh benturan antara

enzim dan substrat. Pada keadaan pertama yaitu 4oC hingga 37

oC, telihat peningkatan laju

reaksi akibat adanya gerak termodinamik yang secara perlahan membentuk produk dan

pada titik optimum ( suhu optimum ) yaitu 37oC dapat dikatakan membentuk secara

sempurna karena enzim amylase yang merupakan enzim yang terdapat tubuh memilki

suhu optimum 37oC. pada keadaan kedua yaitu suhu mengalami kenaikan hingga 60

oC,

pada keadaan ini perbenturan antara enzim dan substrat terus berlangsung namun keadaan

ini tidak menambah laju reaksi namun mengurangi laju reaksi ini disebabkan karena

enzim mengalami denaturasi sehingga bangun tiga dimensinya berubah secara bertahap.

Jika suhu jauh lebih tinggi dari suhu optimum, maka makin besar deformasi struktur tiga

dimensi tersebut dan makin sukar bagi substrat untuk menempati secara tepat di bagian

aktif molekul enzim. Akibatnya, kompleks E-S akan sukar terbentuk, sehingga produk

juga makin sedikit dan ini terlihat ( Mohamad Sadikin, 2002 ) dari kurva laju reaksi yang

17

semakin menurun. Pada suhu 100 oC juga terjadi penurunan laju reaksi. Pada uji ini

didapatkan kurva yang tidak sesuai dengan teori. Hal ini disebabkan telalu lamanya

tabung reaksi berada di luar penangas, sehingga diperkirakan suhu dalam tabung berada

di bawah suhu yang seharusnya dan pada saat pencampuran tidak dilakukan secara

kuantitatif sehingga tumbukan antara enzim dan substrat mengalami penurun dan

mendekati suhu optimum sehingga menghasilkan kurva laju reaksi yang tidak sesuai

dengan teori.

Pengaruh konsentrasi enzim

Konsentrasi enzim mempengaruhi kecepatan reaksi enzimatik. Pengaruh konsentrasi

enzim ini yaitu pembentukan produk, dimana makin besar konsentrasi enzim makin

banyak pula produk yang dihasilkan sehingga dapat dinyatakan bahwa laju reaksi

berbanding lurus dengan konsentrasi enzim.

Pada percobaan pengaruh konsentrasi enzim ini, konsentrasi enzim amylase dari air liur

yang berbeda-beda didapatkan dari pengenceran larutan air liur. Larutan air liur

diencerkan menjadi 100x, 200x, 300x, 400x dan 500x. Konsentrasi yang di dapat yaitu

0,01; 0,005; 0,00334; 0,0025; dan 0,02. Dari konsentrasi ini sebelum praktikum kita dapat

memprediksikan jika laju reaksi akan mencapai titik tertinggi pada konsentrasi 0,01 dan

titik terendah pada konsentrasi 0,002.

18

Dari hasil percobaan pengaruh konsentrasi enzim terlihat pada pergerakan laju reaksi dari

0,002 hingga 0,01 dimana laju reaksi semakin meningkat. Kondisi ini terlihat dari kurva

di samping kanan. Keadaan ini dapat membuktikan teori yang menyebutkan Hubungan

antara laju reaksi dengan konsentrasi enzim ternyata berbanding lurus. Jadi, makin besar

konsentrasi enzim, maka makin cepat laju reaksi yang tertera pada kurva (Mohamad

Sadikin 2002).

19

Lampiran

Pertanyaan

1. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim !

a. Konsentrasi enzim

Pada konsentrasi substrat tertentu, bertambahnya konsentrasi enzim akan meningkatkan

kecepatan reaksi enzimatis. Dengan kata lain, kecepatan reaksi enzimatis berbanding

lurus dengan konsentrasi enzim sampai batas tertentu, sehingga reaksi mengalami

kesetimbangan. Pada saat setimbang, peningkatan konsentrasi enzim sudah tidak

berpengaruh.

b. Konsentrasi substrat

Pada konsentrasi enzim yang tetap, peningkatan konsentrasi substrat akan menaikkan

kecepatan reaksi enzimatis sampai mencapai kecepatan maksimum yang tetap. Pada titik

maksimum, semua enzim telah jenih dengan substrat, sehingga penambahan substrat

sudah tidak akan meningkatkan kecepatan reaksi enzimatis,dan tidak dapat berfungsi

lebih cepat.

c. Suhu

Setiap enzim mempunyai suhu optimum, yaitu suhu dimana enzim memiliki aktivitas

maksimal. Enzim didalam tubuh manusia mempunyai suhu optimal sekitar 370C. dibawah

atau diatas suhu optimum, aktivitas enzim menurun. Suhu mendekati titik beku tidak

merusak enzim, tetapi enzim tidak aktif. Jika suhu dinaikkan, maka aktivitas enzim

meningkat. Namun, kenaikan suhu yang cukup besar dapat menyebabkan enzim

mengalami denaturasi dan mematikan aktivitas katalisisnya. Sebagian besar enzim

mengalami denaturasi pada suhu diatas 600C.

d. pH

Enzim bekerja pada pH tertentu, umumnya pada pH sekitar 6-8. Setiap enzim mempunyai

pH optimum yang khas. pH optimum enzim umumnya adalah sekitar pH jaringan dimana

enzim berada. Beberapa enzim ada yang aktivitasnya pada pH tinggi da nada pula yang

pada pH rendah. Misalnya, pepsin merupakan enzim pencernaan dalam lambung yang

mempunyai pH optimal 2. Sebaliknya, tripsin adalah enzim pencernaan yang terdapat

dalam usu halus dan memiliki pH 7,7. Pada pH jauh diatas pH optimum, enzim akan

mengalami denaturasi.

20

e. Inhibitor

Merupakan penghambat reaksi, dibedakan menjadi reversible dan irreversible.

Irreversible :

Molekul yang mirip dengan substrat yang dapat pula membentuk kompleks, kompleks

enzim inhibitor. Contohnya asam malonat, oksalat, dan oksaloasetat menghambat enzim

suksinar dehydrogenase.

Reversible :

Terbagi menjadi kompetitif dan non kompetitif.

Kompetitif yakni kompetisi dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif E. solusinya

adalah dengan meningkatkan konsentrasi substrat. Contohnya dehydrogenase suksinat-

anion malonat.

Non Kompetitif yakni berikatan pada sisi Enzim selain sisi tempat substrat terikat,

mengubah konfirmasi mol E. contohnya penghambatan dehidratase L-treonin oleh L-

isoleusin.

2. Jelaskan satuan untuk menentukan aktivitas enzim !

Aktivitas enzim dinyatakan dalam istilah unit (U). satu unit adalah sejumlah enzim yang

mengkatalisis konversi dari 1 mikromol substrat per unit dalam kondisi normal. Pada

beberapa kasus, ukuran unit terlalu besar, sehingga lebih sesuai digambarkan dalam

ketentuan nmol/menit atau pmol/menit. Unit satuan internasional untuk aktivitas enzim

adalah katal (kat) yang diwakili oleh perubahan dari 1 mol substrat perdetik. Unit ini

besar dan lebih dapat dihitung, sehingga didapatkan gambaran aktivitas enzim yang

dinyatakan dalam mikrokatal , nanokatal (nkat), pikokatal ( .

1 U = 1

Kemurnian suatu enzim didasarkan pada aktivitas spesifik, yaitu sejumlah unit enzim (U)

per milligram protein. Aktivitas relative enzim murni dibandingan terhadap aktivitas

molaritasnya, yaitu sejumlah molekul substrat yang dapat diubah dalam satu menit oleh

satu molekul enzim dalam kondisi optimal. Aktivitas molar dari katalase, misalnya dalam

kisaran 5x106

3. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan enzim allosteric !

21

Enzim allosteric adalah enzim-enzim yang berubah konformasinya pada saat berikatan

dengan efektor (inhibitor atau activator) dan merupakan oligomer yang aktivitas

biologinta dipengaruhi oleh struktur kuartenernya dan memiliki beberapa subunit yang

dikenal sebagai proteomer.

DAFTAR PUSTAKA

Yulia, Rika. 2012. Penuntun Praktikum Biokimia. Surabaya: Fakultas Farmasi

Universitas Surabaya.

Yazid ,Estien. Nursati,Lisda . Penuntun Praktikum Biokimia untuk Mahasiswa Analis.

Yogyakarta : Andi Offset

22

Prof. Dr. Anna Poedjiadi ,dkk.2009. Dasar- dasar biokimia. Jakarta: Salemba, UI-press

H.M.Hawab. Pengantar Biokimia.Bogor : Bayumedia Publishing

Prof. Dr. drh. Maria Bintang, M.S. Biokimia Teknik Penelitian. Jakarta : Penerbit

Erlangga