JUDUL PERCOBAAN: PENGARUH PH DAN KONSENTRASI ENZIM TERHADAP AKTIVITAS ENZIM AMILASE
HARI, TANGGAL PERCOBAAN: Selasa, 18 November 2014
TUJUAN PERCOBAAN :
Membuktikan bahwa pH dan konsentrasi enzim mempengaruhi aktivitas enzim
DASAR TEORI
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.
Struktur enzim
Fungsi Biologis Enzim
Enzim mempunyai berbagai fungsi bioligis dalam tubuh organisme hidup. Enzim berperan dalam transduksi signal dan regulasi sel, seringkali melalui enzimkinase dan fosfatase. Enzim juga berperan dalam menghasilkan pergerakan tubuh, dengan miosin menghidrolisis ATP untuk menghasilkan kontraksi otot. ATPase lainnya dalam membran sel umumnya adalah pompa ion yang terlibat dalam transpor aktif. Enzim juga terlibat dalam fungs-fungsi yang khas, sepertilusiferase yang menghasilkan cahaya pada kunang-kunang. Virus juga mengandung enzim yang dapat menyerang sel, misalnya HIV integrase dantranskriptase balik
Pentingnya Enzim
Oleh karena kontrol aktivitas enzim yang ketat diperlukan untuk menjaga homeostasis, malafungsi (mutasi, kelebihan produksi, kekurangan produksi ataupun delesi) enzim tunggal yang penting dapat menyebabkan penyakit genetik. Pentingnya enzim ditunjukkan oleh fakta bahwa penyakit-penyakit mematikan dapat disebabkan oleh hanya mala fungsi satu enzim dari ribuan enzim yang ada dalam tubuh kita.
Salah satu contohnya adalah fenilketonuria. Mutasi asam amino tunggal pada enzim fenilalania hidroksilase yang mengatalisis langkah pertama degradasi fenilalanina mengakibatkan penumpukkan fenilalanina dan senyawa terkait. Hal ini dapat menyebabkan keterbelakangan mental jika ia tidak diobati.
Contoh lainnya adalah mutasi silsilah nutfah (germline mutation) pada gen yang mengkode enzim reparasi DNA. Ia dapat menyebakan sindrom penyakit kanker keturunan seperti xeroderma pigmentosum. Kerusakan ada enzim ini dapat menyebabkan kanker karena kemampuan tubuh memperbaiki mutasi pada genom menjadi berkurang. Hal ini menyebabkan akumulasi mutasi dan mengakibatkan berkembangnya berbagai jenis kanker pada penderita.
Cara kerja enzim
Secara umum, mekanisme kerja enzim dapat digambarkan sebagai berikut. Setiap enzim bertindak atas target tertentu yang disebut substrat, yang diubah menjadi produk yang dapat digunakan melalui aksi enzim. Dengan kata lain, enzim bereaksi dengan substrat membentuk kompleks enzim-substrat. Setelah reaksi selesai, enzim tetap sama, tapi substrat mengubah produk. Misalnya, sukrase tindakan enzim pada substrat sukrosa untuk membentuk produk - fruktosa dan glukosa.
Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawaintermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasilebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagai contoh:
X + C XC (1)
Y + XC XYC (2)
XYC CZ (3)
CZ C + Z (4)
Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir molekul katalis akan kembali ke bentuk semula.
Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan patimenjadi glukosa
Teori lock and key: Ini adalah salah satu teori yang menjelaskan mekanisme kerja enzim. Sesuai teori ini, masing-masing enzim memiliki area spesifik (disebut situs aktif) yang dimaksudkan untuk substrat tertentu untuk mendapatkan terpasang. Situs aktif enzim ini melengkapi bagian tertentu dari substrat, sejauh bentuk yang bersangkutan. Substrat akan masuk ke dalam situs aktif dengan sempurna, dan reaksi antara mereka terjadi.
Teori lock and key
Substrat yang tepat akan masuk ke dalam situs aktif enzim dan membentuk kompleks enzim-substrat. Ini adalah di situs ini aktif bahwa substrat ditransformasikan ke produk yang dapat digunakan. Setelah reaksi selesai, dan produk yang dirilis, situs aktif tetap sama dan siap untuk bereaksi dengan substrat baru.
Teori Induced-fit: Teori ini dirumuskan oleh Daniel E. Koshland, Jr pada tahun 1958. Teori ini juga mendukung hipotesis gembok dan kunci bahwa situs aktif dan substrat cocok dan bentuk mereka saling melengkapi. Menurut teori-induced fit, bentuk situs aktif tidak kaku. Hal ini fleksibel dan perubahan, sebagai substrat datang ke dalam kontak dengan enzim.
ENZIM AMILASE
Amilase adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan pati menjadi gula . Sumber utama amilase adalah pankreas, yang menyekresikan amilase dan enzim lain ke dalam duodenum.
Selain itu, air liur juga mengandung amilase yang memulai proses pencernaan saat makanan masuk ke dalam mulut.
Enzim Amilase dapat dklasifikasikan:
α-Amilase
α-amilase adalah kalsium metalloenzymes , sama sekali tidak berfungsi tanpa adanya kalsium. Dalam fisiologi manusia, baik amilase saliva dan pankreas adalah α-Amilase.
β-Amilase
Bentuk lain dari amilase, β-amilase juga disintesis oleh bakteri , jamur , dan tanaman .
Kedua α-amilase dan β-amilase yang hadir dalam biji; β-amilase hadir dalam bentuk yang tidak aktif sebelum perkecambahan , sedangkan α-amilase dan protease muncul sekali perkecambahan telah dimulai. Sereal amilase gandum adalah kunci untuk produksi malt . Manymicrobes also produce amylase to degrade extracellular starches. Banyak mikroba juga memproduksi amilase untuk menurunkan pati ekstraselular. Hewan jaringan tidak mengandung β-amilase, meskipun mungkin ada dalam microrganisms terkandung dalam saluran pencernaan .
γ-Amilase
Dalam Selain membelah terakhir α (1-4) glikosidik pada akhir nonreducing dari amilosa danamilopektin , menghasilkan glukosa , γ-amilase akan membelah α (1-6) glikosidik. Berbeda dengan bentuk-bentuk lain amilase, γ-amilase paling efisien dalam lingkungan asam dan memiliki pH optimum 3.
Produksi
Amilase pada saliva (air liur) berasal dari kelenjar parotis, submandibular, dan sublingual. Kelenjar ini terbentuk dari unit lebih kecil yang disebut acini (asinus), yang dilapisi oleh sel-sel yang menghasilkan amilase.
Selama produksi saliva, ditambahkan bikarbonat dan kalium sedangkan natrium dan klorida diserap. Tubuh memproduksi saliva sekitar 50 ons setiap hari, terutama ketika menanggapi rangsangan parasimpatis.
Cara Kerja Enzim Amilase
Kerongkongan (Esophagus)
Ketika sedang mengunyah dan saat makanan berada di kerongkongan setelah ditelan, amilase secara aktif membantu memecah ikatan kimia polisakarida atau zat tepung, sehingga molekul menjadi lebih kecil dan lebih mendekati bentuk yang dapat diserap oleh tubuh. Produk hidrolisi karbohidrat oleh amilase adalah gula yang disebut maltosa, maltotriose, dan alpha-limit dextrins. Namun produk gula tersebut belum cukup kecil untuk diserap tubuh.
Lambung
Begitu makanan mencapai lambung, fokus pencernaan makanan akan bergeser dari karbohidrat ke pencernaan protein.
Kadar keasaman atau pH optimum untuk amilase saliva adalah sekitar 6,8 (mendekati pH mulut). Kondisi lambung yang lebih asam menyebabkan aktivitas amilase saliva melambat secara drastis.
Usus
Setelah makanan melewati lambung, bikarbonat disekresikan ke duodenum sehingga meningkatkan pH ke level yang lebih netral. Pada saat itu, amilase tambahan memasuki usus dari saluran pankreas.
Maltosa dan gula lain hasil dari pemecahan zat tepung oleh amilase dipecah lebih lanjut di usus kecil, sehingga menghasilkan monosakarida yang dapat diserap tubuh.
Amilase sendiri kemudian dipecah menjadi asam amino dan diserap di usus kecil bersama protein dari makanan.
Namun, beberapa bukti menunjukkan bahwa amilase ditransportasikan secara utuh ke dalam darah dan didaur ulang kembali di pankreas dan kelenjar ludah.
Faktor yang mempengaruhi kerja enzim
Suhu
Semua enzim membutuhkan suhu yang cocok agar dapat bekerja dengan biak. Laju reaksi biokimia meningkat seiring kenaikan suhu. Hal ini karena panas meningkatkan energi kinetik dari molekul sehingga menyebabkan jumlah tabrakan diantara molekul-molekul meningkat.
Sedangkan dalam kondisi suhu rendah, reaksi menjadi lambat karena hanya terdapat sedikit kontak antara substrat dan enzim.
Namun, suhu yang ekstrim juga tidak baik untuk enzim. Di bawah pengaruh suhu yang sangat tinggi, molekul enzim cenderung terdistorsi, sehingga laju reaksi pun jadi menurun. Enzim yang terdenaturasi gagal melaksanakan fungsi normalnya. Dalam tubuh manusia, suhu optimum di mana kebanyakan enzim menjadi sangat aktif berada pada kisaran 35°C sampai 40°C. Ada juga beberapa enzim yang dapat bekerja lebih baik pada suhu yang lebih rendah daripada ini.
Nilai pH
Efisiensi suatu enzim sangat dipengaruhi oleh nilai pH atau derajat keasaman sekitarnya. Ini karena muatan komponen asam amino enzim berubah bersama dengan perubahan nilai pH. Secara umum, kebanyakan enzim tetap stabil dan bekerja baik pada kisaran pH 6 dan 8. Tapi, ada beberapa enzim tertentu yang bekerja dengan baik hanya di lingkungan asam atau basa.
Nilai pH yang menguntungkan bagi enzim tertentu sebenarnya tergantung pada sistem biologis tempat enzim tersebut bekerja. Ketika nilai pH menjadi terlalu tinggi atau terlalu rendah, maka struktur dasar enzim dapat mengalami perubahan. Sehingga sisi aktif enzim tidak dapat mengikat substrat dengan benar, sehingga aktivitas enzim menjadi sangat terpengaruhi. Bahkan enzim dapat sampai benar-benar berhenti berfungsi.
Konsentrasi Substrat
Jelas saja konsentrasi substrat yang lebih tinggi berarti lebih banyak jumlah molekul substrat yang terlibat dengan aktivitas enzim. Sedangkan konsentrasi substrat yang rendah berarti lebih sedikit jumlah molekul substrat yang dapat melekat pada enzim, menyebabkan berkurangnya aktivitas enzim.
Tapi ketika laju enzimatik sudah mencapai maksimum dan enzim sudah dalam kondisi paling aktif, peningkatan konsentrasi substrat tidak akan memberikan perbedaan dalam aktivitas enzim. Dalam kondisi seperti ini, di sisi aktif semua enzim terus terdapat substrat, sehingga tidak ada tempat untuk substrat ekstra.
Konsentrasi Enzim
Semakin besar konsentrasi enzim maka kecepatan reaksi akan semakin cepat pula. Konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi, tentunya selama masih ada substrat yang perlu diubah menjadi produk.
Aktivator & Inhibitor
Aktivator merupakan molekul yang membantu enzim agar mudah berikatan dengan substrat.
Inhibitor adalah substansi yang memiliki kecenderungan untuk menghambat aktivitas enzim. Inhibitor enzim memiliki dua cara berbeda mengganggu fungsi enzim. Berdasarkan caranya, inhibitor dibagi menjadi 2 kategori: inhibitor kompetitif dan inhibitor non-kompetitif.
Inhibitor kompetitif memiliki struktur yang sama dengan molekul substrat, inhibitor ini melekat pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi pembentukan ikatan kompleks enzim-substrat.
Inhibitor non-kompetitif dapat melekat pada sisi enzim yang bukan merupakan sisi aktif, dan membentuk kompleks enzim-inhibitor. Inhibitor ini mengubah bentuk/struktur enzim, sehingga sisi aktif enzim menjadi tidak berfungsi dan substrat tidak dapat berikatan dengan enzim tersebut.
Prinsip UV-VIS
Penggunaan panjang gelombang 680 nm
KURVA ABSORBANSI
ALAT DAN BAHAN
Alat
Bahan
ALUR KERJA
DATA PENGAMATAN :
No.
Langkah Percobaan
Hasil Pengamatan
Dugaan/Reaksi
Kesimpulan
4.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN
TUGAS DAN JAWABAN PERTANYAAN
Tugas
DAFTAR PUSTAKA
Alim, Tanri. 2013. Cara kerja enzim. (online) http://www.biologi-sel.com/2013/08/cara-kerja-enzim.html (diakses pada 22 November 2014)
Lehninger, Maggy Thenawidjaja(alih bahasa). 1990. Dasar-dasar Biokimia, Jilid I. Jakarta: Penerbit Erlangga.
Tim. 2014. Petunjuk Praktikum Biokimia. Surabaya: Jurusan Kimia Unesa.
Tips Enzim Pencernaa: Mengetahui Cara Kerja Enzim Amilase. (online) http://www.amazine.co/10146/tips-enzim-pencernaan-mengetahui-cara-kerja-enzim-amilase/ (diakses pada 22 November 2014)
Wikipedia.--. Enzim. (online) http://id.wikipedia.org/wiki/Enzim
William, James. 2013. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim, (online), http://www.jendelasarjana.com/2013/09/faktor-yang-mempengaruhi-kerja-enzim.html (diakses pada 23 November 2014)
Zulfahmi, Muhammad Guruh Arif. 2012. Enzim Amilase. http://kickfahmi.blogspot.com/2012/05/enzim-amilase.html (diakses pada 22 November 2014)
LAMPIRAN FOTO
