Abstrak H2O2 is toxic to most living organisms. Many organisms are capable of enzymatically destroying the H2O2 before it can do much damage. H2O2 can be converted to oxygen and water with enzymes as catalys and increase the rate considerably. enzymes are known to catalyze this reaction is catalase and peroxidase that found in plants. catalase classed as one of peroxidase as it has almost the same activity. Catalase enzymes are antioxidants found in most of the cells. This enzyme is mainly located within organelles peroxisomes. Catalase enzyme capable of catalyzing the reaction of decomposition of hydrogen peroxide (H2O2) by two mechanisms, namely the catalytic and peroksidatik work. These observations were made to measure the activity of catalase enzyme in mung bean sprouts. The method used in this lab is the titration in the blank solution with KMnO4 0.01 n and titration of the test solution with KMnO4 0.01 n until it changes color. The results indicate that H202 decomposed mM per minute = 0.04 mM / min. Work catalase enzyme is affected by pH, temperature and substrate concentration. Activity of the enzyme amylase can be calculated from the decomposition of H2O2 during incubation. This can be done by titration methods are colored purple KMnO4 turn pink (MnSO4). Keywords: catalase, peroxidase, mung bean sprouts, titration, H2O2 katalase digolongkan sebagai salah satu enzim peroksidase karena memiliki aktivitas yang hampir sama. Enzim katalase bersifat antioksidan ditemukan pada hampir sebagian besar sel. Enzim ini terutama terletak di dalam organel peroksisom. Enzim katalase mampu mengkatalasis reaksi penguraian hidrogen peroksida (H2O2) melalui dua mekanisme kerja yaitu katalitik dan peroksidatik. Pengamatan ini dilakukan untuk mengukur aktivitas enzim katalase pada kecambah kacang hijau. Metode yang digunakan pada prakikum ini adalah titrasi pada larutan blanko dengan kmno4 0,01 n dan titrasi pada larutan uji dengan kmno4 0,01 n sampai terjadi perubahan warna. Hasil menunjukkan bahwa mM H202 yang terurai per menit = 0,04 mM/ menit. Kerja Enzim katalase dipengaruhi oleh pH, suhu dan konsentrasi substrat. Aktivitas dari enzim amilase dapat dihitung dari terurainya H2O2 selama inkubasi. Hal tersebut dapat dilakukan dengan metode titrasi kmno4 yang bewarna ungu berubah menjadi merah muda (MnSO4). Kata kunci: katalase, peroksidase, kecambah kacang hijau, titrasi, h2o2.
Pendahuluan Banyak organisme yang dapat menguraikan hidrogen peroksida secara enzimatis. Enzim merupakan protein globular yang bertanggungjawab pada sebagian besar reaksi/aktivitas kimia pada organisme. Enzim berperan sebagai katalis, sustansi yang dapat mempercepat reaksi kimia tanpa merusak maupun mengubah reaksi selama proses berlangsung. Enzim sangat efisien dan dapat digunakan terus menerus. Satu enxim dapat mengkatalis ribuan reaksi per detik. Temperature dan ph sangat mempengaruhi enzim, apabila lingkungan disekitar enzim terlalu asam maka enzm dapat mengalami denaturasi Sinha (2004). Hidrogen peroksida merupakan racun bagi sebagian besar organisme. Banak organisme yang mampu merusak h2o2 secara enzimatis sebelum menimbulkan efek terlalu berbahaya. H202 dapat diubah menjadi oksigen dan h2o menurut reaksi berikut:
2h2o2 -> 2h2o dan o2 Meskipun reaksi ini terjadi spontan, tetapi enzim mempercepat reaksi tersebut. ada 2 enzim yang diketahu dapat mengkatalis reaksi ini yaitu enzim katalase dan peroksidase, katalase digolongkan sebagai salah satu enzim peroksidase karena memiliki aktivitas yang hampir sama. Besi juga merupakan salah satu unsur pokok dari beberapa enzim oksidasi seperti enzim katalase dan peroksedase (Hopkins, 2008). Auksin dapat mengaktifkan gen tertentu sehingga merangsang terbentknya mrna spesifik untuk mensintetsi beberapa enzim salahasatunya adalah enzim katalase. Enzim katalase bersifat antioksidan ditemukan pada hampir sebagian besar sel (Paul, 2012). Enzim ini terutama terletak di dalam organel peroksisom. Enzim katalase mampu mengkatalasis reaksi penguraian hidrogen peroksida (H2O2) melalui dua mekanisme kerja yaitu katalitik dan peroksidatik. Mekanisme enzim katalase sebagai antioksidan melalui proses katalitik terjadi bila enzim katalase menggunakan molekul H2O2 sebagai substrat atau donor elektron dan molekul H2O2 yang lain sebagai oksidan atau akseptor elektron. H2O2 merupakan salah satu senyawa Reactive Oxygen Spesies (ROS) (Paul, 2012). Reaksi enzimatis katalase berlangsung optimum pada konsentrasi substrat 11-40mM (Beaumont et al 1990).
Metode Praktikum aktivitas enzim katalase pada tumbuhan dilaksanakan pada hari Selasa, 11 oktober 2016 bertempat di Gedung O5 205, Universitas Negeri Malang. Alat yang dipergunakan meliputi centrifuge dan tabung centrifuge, alat titrasi, tabung reaksi, corong kaca , pipet, mortar, pistillum, . Sedangkan bahan yang digunakan adalah kecambah kacang hijau, akuades, kmno4, kertas saring, buffer fosfat ph 7 dan h2so4.. Metode yang digunakan pada prakikum ini adalah titrasi pada larutan blanko dengan kmno4 0,01 n dan tittasi pada larutan uji dengan kmno4 o,01 n sampai terjadi perubahan warna. Prosedur yang dilakukan adalah dengan membuat ekstrak enzim katalase dengan menggerus 10 g kecamnah kacang hijau dengan mortar dalam 100 ml akuades kemuadian menyaringnya dan disenrifuge selama 15 menit. Sustrak katalase dibuat dengan mencampur h2o2 0.01 n dengan 10 ml buffer fosfat d=0,05 m ph 7 dan blanko terdiri dari 1 ml ekstrak enzim dan 10 ml larutan buffer fosfat ph 7 kemudian dipanaskan dan (lanjutanyya baca dibuku aja) Hasil Aktivitas dari enzim katalase dapat dilihat dari perubahan KMnO4 ketika titrasi. Dalam perlakuan larutan uji I dan larutan uji II, KMnO4 berubah warna. Warna KMnO4 bewarna ungu akan berubah menjadi merah muda. Perubahan warna pada kedua larutan memiliki waktu yang berbeda. Waktu yang dalam hal ini dianalogikan dengan jumlah tetesan KMnO4 dalam titrasi. Hal tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada Tabel 1.1 dan diagram 1.1. Tabel 1.1 Perubahan dan Jumlah Tetesan KMno4 dalam Titrasi (Melihat Aktivitas Enzim Katalase) Perlakuan Tabung 1 (Larutan Uji 1)
Hasil 1. Larutan uji 1 bewarna coklat tua 2. Titrasi KMnO4 a. Warna KMnO4 awal : ungu
b. Warna KMnO4 akhir (setelah beberapa tetes) : merah muda 3. Jumlah tetesan titrasi ketika berubah warna = 20 tetes Tabung 2 (Larutan Uji 2)
1. Larutan uji 1 bewarna coklat tua 2. Titrasi KMnO4 a. Warna KMnO4 awal : ungu b. Warna KMnO4 akhir (setelah beberapa tetes) : merah muda 3. Jumlah tetesan titrasi ketika berubah warna = 16 tetes
Diagram 1.1 Perbandingan Jumlah Tetesan KMnO4 pada Titrasi Larutan Uji I dan II
Diagram Perbandingan Tetesan KMnO4 pada Titrasi Larutan Uji I dan II 25 20 15 Jumlah tetesan
10 5 0
KMnO4 larutan uji I
KMnO4 larutan uji Ii
Selain perubahan KMnO4 maupun jumlah tetesan KMnO4 saat titrasi aktivitas enzim katalase dapat di hitung dengan rumus sebagai berikut : (vb-vp).N.2
=
mM H2O2 yang terurai per menit
b.t
g bahan
Keterangan : vb = volume titrasi larutan blanko atau larutan uji I (ml) vp = volume titrasi larutan uji II N = normalitas
b = berat bahan (g) dalam 1 menit ml ekstrak enzim t =waktu inkubasi
Hasil Perhitungan dari rumus tersebut : (vb-vp).N.2
=
mM H2O2 yang terurai per menit
b.t
g bahan
(1ml -0,8 ml).0,01 N.2
=
mM H2O2 yang terurai per menit
0,1 X 10 0,4
10 =
mM H2O2 yang terurai per menit
1
10
mM H202 yang terurai per menit = 0,04 mM/ menit
Pembahasan Aktivitas enzim katalase dapat diketahui dengan cara menghitung kelebihan H 2O2 yang terurai. Aktivitas enzim katalase melibatkan enzim peroksidase karena katalase merupakan salah satu enzim peroksidase. Kesamaan antara enzim katalase dan peroksidase terletak pada aktivitas enzimnya. Katalase juga dianggap sebagai pengurai peroksidase yang paling sederhana. Katalase akan menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen (Hirt dan Shinozaki, 1965). Hasil dari percobaan tabung I yang merupakan larutan uji I dengan campuran ekstrak enzim dan larutan buffer fosfat pH 7 (netral) memberikan hasil bahwa titrasi dari larutan KMnO4 0,01 N pada tabung I memberikan perubahan dari warna KMno4 bewarna ungu menjadi warna merah muda. Perubahan warna ungu menjadi merah muda tersebut juga merupakan hasil dari larutan uji II dimana larutan uji II tersebut memiliki perlakuan berbeda yakni ekstrak enzim dan substrat bukan ditambahkan buffer fosfat melainkan ditambahkan H2SO4 (asam). Kedua larutan uji tersebut memiliki jumlah tetesan yang berbeda, dimana pada larutan uji I memberikan hasil 20 tetesan dan pada uji II memberikan hasil 16 tetesan. Perubahan warna titrasi KMnO4 yang awalnya ungu menjadi merah muda menunjukkan bahwa KMnO4 telah berubah dan berikatan dengan senyawa lain menjadi MnSO4 yang identik dengan warna merah muda. Menurut Bothara (2007) Aktivitas dari enzim katalase dapat dihtung melalu kelebihan O2, kelebihan O2 tersebut ditentukan jumlahnya melalui titrasi dengan KMnO4. Reaksi tersebut adalah
Ungu
Merah muda
Dari reaksi tersebut dapat disimpulkan perubahan warna dari KMnS04 yang terjadi merupakan indikator bahwa KMno4 beraksi dengan H2O2 (peroksida) dan H2So4 telah terjadi aktivitas enzim katalase yang hasilnya K2SO4, MnSo4, H20 dan air dimana MnS04 bewarna merah muda. Hasil dari perlakuan pertama pada larutan uji I yakni pada pH 7 dengan suhu ruangan menghasilkan 20 tetes KMnO4, jika dibandingkan dengan uji II maka pada pH asam (penambahan H2SO4 20 ml) dengan suhu inkubasi 0 o dengan hasil 16 tetes KMnO4 terjadi perubahan warna maka aktivitas enzym katalase lebih cepat bereaksi dengan pada larutan uji II yakni dengan suhu 0o dan pH asam. Menurut Almeselmani et al (2006) bahwa enzim katalase bekerja pada pH netral dimana pH tersebut ialah 6,8. Jika keadaan tidak mencapai pH optimum maka akan terjadi denaturasi enzim. Sedangakan menurut Sinha (2004) enzim katalase bekerja minimum pada suhu yang rendah. Kenaikan aktivitas enzim pada katalase akan maksimum hingga suhu 40 derajat. Hal tersebut dapat disimpulkan bahwa aktivitas enzim katalase dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada pH optimum dan suhu optimum maka enzym katalase akan bekerja secara optimum pula. Namun, pada hasil percobaan suhu bekerja lebih cepat pada pH asam dan suhu rendah (0 derajat) hal ini dikarenakan ketika akan titrasi KMno4 telah habis dan harus menunggu, sehingga dapat diperkirakan suhu telah kembali normal dan mempengaruhi hasil dari aktivitas enzim. Dalam penentuan aktivitas enzim juga dilakukan pertihungan dengan rumus memberikan hasil mM H2O2 yang terurai/ menit ialah 0,04mm/ menit. Pada pengukuran aktivitas enzim katalase ini seharusnya terdapat 3 perlakuan umur (umur 2,4, dan 6 hari) sehingga dapat dibedakan aktivitas enzim pada umur kecambah yang berbeda-beda namun pada praktikum kecambah memiliki umur yang sama. Menurut Ayse et al (2012) aktivitas enzim katalase pada kecambah lebih tinggi pada tanaman yang muda namun kadar H2O2 yang ada tidak terlalu berlebihan sehingga tidak bersifat toxic. Dikarenakan metabolisme dari tanaman muda lebih maksimal untuk pertumbuhannya. Kesimpulan Enzim katalase dipengaruhi oleh pH, suhu dan konsentrasi substrat. Enzim katalase bekerja pada pH optimum yakni pH netral, suhu optimum dari enzim katalase lebih dari 0 derajat dan kurang dari 40 derajat. Aktivitas dari enzim amilase dapat dihitung dari terurainya H2O2 selama inkubasi. Hal tersebut dapat dilakukan dengan metode titrasi permanganat yang bewarna ungu berubah menjadi merah muda (MnSO4). Menurut Ayse et al (2012) aktivitas enzim paling maksimal pada tanaman yang berumur muda muda namun dengan kadar yang tidak berlebihan. Daftar pustaka Ayse, R., Yusel, Ersyn., dan Ayan. 2012. Relationship between Seed Germination and Catalase Enzyme Activity of Abies taxa from Turkey. Turkey : Journal of Forescry Faculity
Beaumont, F., Jouvec, H., M., Gagnon, J., Gaillard, J., and Pelmont, J., (1990), Purification and Properties of a Catalase from Potato Tubers (Solanum tuberosum L), J. Plant Science, 72: 19-26 Bothara, K.G. 2007. Inorganic Pharameutical Chemistry. India : Niraly Prakhsan Hirt Dan Shinozaki. 1965.Plant Responser to Abiotic Stress. Jepang : Spinger Hopkins, William G. Huner, Norman P. A. 2008. Introduction to plant physiology (Edisi ke 4). USA The University of Western Ontario: John Wiley & Sons, Inc. Kar, Manorajan dan Mishra D. 1976.Catalase, Peroxidase, and Polyphenoloxidase Activities during Rice Leaf Senescence. India : Journal Plant Physiol Paul M R, Scott M P, Luke I S, Michael K. 2012. High Dietary Fat Selectively Increase Catalase Expression Within Cardiac Mitochondria. Oklahoma. Sinha, R.K. 2004. Modern Plant Physiology. Inggris : Alpha Science International
