View
760
Download
31
Embed Size (px)
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu proses penting yang terjadi di dalam tubuh tumbuhan yaitu
metabolisme. Proses tersebut berupa pemecahan molekul yang lebih besar menjadi
molekul yang lebih kecil (katabolisme) dan penyusunan molekul yang lebih besar
dari molekul-molekul yang lebih kecil (anabolisme).
Dalam tubuh tumbuhan terjadi banyak reaksi kimia yang kompleks dengan
banyak tipe yang berbeda. Namun tidak pernah terjadi kekacauan, hal ini disebabkan
karena adanya suatu protein khusus yang mengontrol metabolisme yang disebut
enzim. Enzim merupakan protein yang mempunyai aktivitas katalisis. Proses
metabolisme dapat berjalan cepat atau lambat. Oleh karena itu diperlukan suatu
katalisator untuk mempercepat reaksi metabolisme. Kecepatan suatu reaksi enzimatis
di dalam sel selain ditentukan oleh suhu, pH, konsentrasi substrat, konsentrasi
produk, dan waktu, juga dipengaruhi oleh enzim. Salah satu enzim yang terdapat
pada tumbuhan adalah amylase. Enzim amylase dapat menghidrolisis amilum
menjadi gula dalam beberapa tahap, yakni pembentukan amilodektrin dari amilum,
lalu menjadi eritrodektrin selanjutnya akrodektrin yang kemudian menjadi glukosa.
Amylase dihasilkan dari daun atau biji yang sedang berkecambah. Aktifitas amylase
dalam reaksinya dipengaruhi oleh garam-garam anorganik, pH, suhu dan cahaya.
Berdasarkan uraian diatas maka kami melakukan suatu percobaan dengan judul
“PENGARUH KADAR ENZIM TERHADAP KECEPATAN REKASI
PENGUBAHAN AMILUM”.
B. Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas, maka dapat disimpulkan rumusan maslah sebagai
berikut :
“Bagaimana pengaruh kadar enzim terhadap kecepatan reaksi pengubahan
amilum menjadi glukosa?”
C. Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh kadar
enzim terhadap kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Susunan Kimia Enzim
Enzim merupakan suatu molekul protein tetapi dalam aktivitasnya enzim
memerlukan bagian yang berupa non protein, sehingga enzim dapat dikatakan terdiri
atas dua bagian yaitu bagian yang berupa protein dan bagian yang non protein.
Bagian yang berupa protein disebut sebagai apoenzim dan yang non protein disebut
kofaktor, jika apoenzim dan kofaktor berikatan kesatuan tersebut dinamakan sebagai
holoenzim. Kofaktor merupakan komponen yang stabil pada suhu yang relative
tinggi dan tetap tidak berubah pada akhir suatu reaksi. Kofaktor dapat dibagi menjadi
2 macam yaitu ion organic (aktivator), dan molekul organic (koenzim). Activator
biasanya berupa beberapa logam seperti Cu, Fe, Mn, dan Zn. Sedangkan koenzim
tidak melekat erat pada bagian protein enzim, contoh koenzim hádala NAD, NADP,
dan FAD. Jika kofaktor dan aktivator melekat secara secara ikatan kovalen disebut
Gugus Prostetik.
B. Klasifikasi Enzim
Klasifikasi Tipe Reaksi
Oksidoreduktase
(nitrat reduktase)
Memisahkan dan menambah elektron atau hidrogen
Transferase
(Kinase)
Memindahkan gugus senyawa kimia
Hidrolase
(protease, lipase, amilase)
Memutuskan ikatan kimia dengan penambahan air
Liase
(fumarase)
Membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu
gugus kimia
Isomerase
(epimerase)
Mengkatalisir perubahan isomer
Ligase/ sintetase
(tiokinase)
Menggabungkan dua molekul yang disertai dengan
hidrolisis ATP
Polimerase Menggabungkan monomer-monomer sehingga
(tiokinase) terbentuk polimer
C. Sifat-Sifat Enzim
Enzim mempunyai beberapa sifat yang terdiri atas:
a) Enzim merupakan protein sehingga bersifat koloid, luas permukaan besar,
bersifat hidrofil.
b) Dapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anion.
c) Enzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi protein
misalnya suhu, pH, dll.
d) Enzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi
tanpa mengubah keseimbangan reaksi. Enzim dapat dipacu maupun dihambat
aktivitasnya.
e) Enzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, strukturenzim tetap baik sebelum maupun
sesudah reaksi berlangsung.
f) Enzim mempunyai molekul yang besar.
g) Enzim bersifat khas/spesifik, yang artinya hanya cocok untuk satu macam
substrat saja atau sekelompok kecil substrat yang struktur dan fungsinya hampir
sama.
D. Mekanisme Kerja Enzim
Enzim berfungsi dengan cara meningkatkan proporsi molekul yang mempunyai
cukup energi untuk bereaksi sehingga mempercepat laju proses. Enzim akan
melakukan proses tersebut dengan cara menurunkan energi yang diperlukan reaksi,
pada waktu substrat diubah menjadi produk (hasil) suatu penghalang (barrier) energi
harus diatasi. Penghalang itu disebut sebagai energi aktivasi suatu reaksi (energi
pengaktif). Adanya enzim akan segera menurunkan energi aktivasi suatu reaksi. Jika
energi aktivasi lebih rendah maka banyak molekul substrat dapat bereaksi daripada
tanpa enzim. Enzim akan meningkatkan kecepatan reaksi keseluruhan tanpa
mengubah suhu reaksi. Selama berjalannya reaksi substrat dan enzim akan
berkombinasi sementara membentuk kompleks enzim-substrat.
Ada berbagai hipotesis tentang terbentukya kompleks enzim-substrat, antara
lain:
a. Hipotesis kunci dan anak kunci
Hipotesis ini dicetuskan oleh Emil Fischer pada tahun 1884. hipótesis ini
menyatakan bahwa antara enzim dan substrat terjadi persatuan kaku seperti kunci
dan anak kunci. Substrat adalah kunci dengan bentuk yang komplemen dengan
enzim. Bagian enzim tempat melekatnya substrat disebut sisi aktif. Jika enzim dan
substrat bersatu maka enzim akan aktif dan menghasilkan produk reaksi yang
bentuknya tidak lagi sesuai dengan tempat aktif yang kemudian dilepaskan dan
tempat aktif siap menerima molekul substrat yang lain.
b. Hipotesis Induced fit
Hipotesis ini dicetuskan oleh Daniel Koshland, Jr. pada tahun 1973. hipotesis ini
menyatakan bahwa enzim dan tempat aktifnya merupakan struktur yang fleksibel.
Antara enzim dan substrat akan terjadi interaksi dinamis, jika substrat berkombinasi
dengan enzim maka substrat akan menginduksi perubahan dalam struktur tempat
aktif sehingga fungsi katalis enzim berlangsung sangat efektif.
Dalam mekanismenya enzim terdapat penghambat yang disebut zat-zat
penghambat, contohnya garam-garam dari logam berat seperti air raksa. Ada dua
jenis zat penghambat yaitu:
c. Zat penghambat bersaingan (inhibitor enzim yang kompetitif)
Zat penghambat ini mempunyai struktur yang mirip dengan molekul substrat,
sehingga keduanya bisa melekat pada molekul enzim. Kedua molekul tersebut akan
bersaing untuk terlebih dahulu bersatu dengan enzim. Jika zat penghambat yang
terlebih dahulu dahulu bersatu dengan enzim maka enzim akan non aktif dan begitu
pula sebaliknya jika substrat dulu yang bersatu dengan molekul enzim maka enzim
tersebut akan aktif.
d. Zat pengambat yang tidak bersaing (inhibitor enzim yang non kompetitif)
Enzim mempunyai dua sisi yaitu sisi aktif dan sisi untuk mekatnya penghambat.
Jika zat penghambat lebih dahulu melekat pada sisi untuk zat penghambat maka
enzim akan non aktif, demikian juga sebaliknya jika substrat yang menempel
terlebih dahulu maka enzim akan aktif.
E. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain:
a. Suhu
- Enzim tidak aktif pada suhu kurang dari 0ºC.
- Kadar tindak bals enzim meningkat dua kali ganda bagi setiap kenaikan suhu
10ºC.
- Kadar tindak balas enzim yang paling optimum pada suhu 37ºC.
- Enzim akan binasa pada suhu tinggi yaitu lebih dari 50ºC.
b. Nilai pH
- Setiap enzim akan tetap aktif atau akan menunjukkan kegiatannya pada nilai pH
tertentu yang disebut sebagai pH optimum.
- pH optimum bagi kebanyakan enzim adalah pH 7.
- Terdapat beberapa pengecualian, misalnya enzim pepsin di dalam perut akan
menunjukkan kegiatannya pada pH 2, sementara enzim tripsin di dalam usus
kecil akan menunjukkan kegiatannya pada pH 8.
c. Konsentrasi enzim
- Pada kepekatan enzim rendah, nilai molekul substrat akan melebihi nilai
molekul enzim. Olejh karena itu, hanya sebagian kecil molekul substrat yang
dikatalisis oleh molekul enzim.
- Apabila kepekatan enzim bertambah, maka akan lebih banyak molekul substrat
yang akan dikatalisis oleh molekul enzim sampai suatu kadar maksimum.
- Penambahan kepekatan enzim selanjutnya tidak akan menambahkan tingkat
katalis enzim karena kepekatan substrat menjadi faktor penghambat.
d. Konsentrasi substrat
- Pada kepekatan substrat rendah, jumlah molekul enzim akan lebih banyak
daripada jumlah molekul substrat. Oleh karena itu, hanya sebagian kecil molekul
enzim yang dikatalis oleh molekul substrat.
- Apabila kepekatan substrat bertambah, maka molekul enzim akan mengkatalis
lebih banyak molekul substrat sampai satu kadar maksimum.
F. Enzim Amilase
Enzim amilase merupakan enzim yang berfungsi memecah pati atau amilum.
Amilase dapat dikelompokkan menjadi 3 golongan enzim yaitu diantaranya α
amilase yang memecah pati secara acak dari tengah atau dari bagian molekul
karenanya disebut endoamilase yang terdapat pada tumbuhan. β amilase yang
menghidrolisis unit-unit gula dari ujung molekul pati karenanya disebut eksoamilase.
Glukoamilase yang dapat memecahkan glukosa dari terminal gula non pereduksi
substrat pati.
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Jenis Penelitian
Dalam penelitian ini terdapat banyak variabel-variabel percobaan yang saling
berpengaruh yaitu variabel manipulasi, variabel kontrol dan variabel respon sehingga
jenis percobaan ini disebut sebagai penelitian eksperimental
B. Variabel Penelitian
Variabel manipulasi : Kadar enzim amilase (0%, 25%, 50%, 100%)
Variabel kontrol : - Umur kecambah kacang hijau
- Volume cairan yang di ambil meliputi :
a. Larutan amilum 4%
b. Larutan KI-I2
c. Larutan fosfat sitrat buffer
Variabel respon : Waktu, perubahan warna yang terjadi setelah ditetesi
larutan KI-I2
C. Alat dan Bahan
Alat :
Mortar dan penumbuk porselin 1 buah
Tabung reaksi 8 buah
Gelas ukur 10 ml 1 buah
Tabung sentrifuge 4 buah
Centrifuge (pemusing) 1 buah
Cawan tetes 1 buah
Pipet kecil 4 buah
Lampu spirtus 1 buah
Pegangan tabung reaksi 1 buah
Korek api
Bahan :
Kecambah kacang hijau umur 2 hari 30 gr
Larutan amilum 4% 8 ml
Larutan KI-I2 8 ml
Larutan fosfat sitrat buffer pH = 5,6 (10 ml) 30 ml
Aquades secukupnya
D. Langkah Kerja
1. Menyiapkan biji kecambah kacang hijau berumur sehari, lalu membuang kulitnya.
2. Menimbang 20 gr kecambah kacang hijau yang telah dibuag kulitnya kemudian
menambahkan 20 ml larutan buffer fosfat sitrat sampai semua kecambah hancur.
3. Masukkan larutan kecambah ke dalam tabung reaksi, kemudian di centrifuge
selama 5 menit. Kemudian mengambil cairan bagian atas (supernatan) dan
memasukkan kedalam tabung reaksi. Cairan ini dianggap sebagai larutan enzim
amylase 100%.
4. Membuat enzim dengan kadar 0%; 25%; 50% dari enzim yang berkadar 100%
dengan cara sebagai berikut: Kadar 50% diperoleh dengan cara mengambil 5 ml
enzim 100% dan menambahkan aquades sampai volumenya 10 ml; kadar enzim
25% diperoleh dengan cara mengambil 5 ml enzim 50% dan ditambahkan aquades
hingga volumemenya mencapai 10 ml. Kadar enzim 0% diperoleh dengan cara
memanaskan 5 ml enzim 100% hingga mendidih.
5. Menyediakan tabung reaksi dan mengisinya dengan 5 ml larutan enzim 100%
kemudian menambahkan 2 ml larutan amilum 1%. Mengocok perlahan sampai
larutan tercampur. Saat mencampur larutan amilum dengan enzim ditetapkan
sebagai saat nol.
6. Meneteskan 1 tetes campuran larutan amilum dengan enzim pada cawan tetes lalu
mengujinya dengan 1 tetes larutan KI-I2. Mencatat waktu dimulai saat penetesan
larutan KI-I2.
7. Setiap 2 menit diambil 1 tetes campuran lalu diuji dengan 1 tetes larutan KI-I2
pada cawan tetes.
8. Mencatat perubahan warna yang terjadi pada lempeng penguji setiap 2 menit dan
mengulangi beberapa kali sampai terjadi perubahan warna yang akan dijadikan
control untuk kadar enzim 50%, 25%, 0%.
9. Mengulangi langkah 6 sampai 8 untuk kadar enzim 50%, 25%, 0%.
E. Desain Eksperimen
Biji kecambah yang berumur sehari
- di buang kulitnya
- di timbang 30 gr
Di hancurkan di cawan porselin dan menambahkan
Larutan buffer fosfat sitrat 30 ml
Dimasukkan dalam tabung reaksi
Di sentrifuse selama 5 menit
Supernatan diambil
Di masukkan dalam tabung reaksi
- dianggap enzim 100%
- ditambahkan dengan 2 ml amilum 1%
- dikocok sampai tercampur
Meneteskan pada lempeng penguji
Di tambahkan 1 tetes KI-I2 setiap 2 menit
sampai warna berubah menjadi merah
Mencatat waktu
Menguji dengan kadar enzim 50%, 25%, dan 0%
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
1. Tabel Pengamatan Pengaruh Kadar Enzim Terhadap Kecepatan Reaksi
Pengubahan Amilum Menjadi Glukosa
Waktu
(2
menit
ke-)
Perubahan warna yang terjadi pada konsentrasi enzim
100% 50% 25% 0%
1 Biru kehitaman Biru ++++++ Biru kehitaman +++
+
Biru tua
2 Biru tua Biru ++++ Biru kehitaman +++ Biru tua
3 Biru +++ Biru ++++ Biru kehitaman ++ Biru tua
4 Biru ++ Biru +++ Biru kehitaman
++
Biru tua
5 Kuning seperti KI- I2 Biru +++ Biru kehitaman
+
Biru tua
6 Biru +++ Biru ++++++ Biru tua
7 Biru ++ Biru +++++ Biru tua
8 Biru ++ Biru +++++ Biru tua
9 Biru + Biru ++++ Biru tua
10 Orange kebiruan
++
Biru ++++ Biru tua
11 Orange kebiruan
+
Biru +++ Biru tua
12 Orange ++++ Biru +++ Biru tua
13 Orange +++ Biru ++ Biru tua
14 Orange ++ Biru ++ Biru tua
15 Orange + Biru + Biru tua
16 Kuning seperti KI- I2 Orange kebiruan +++
Biru tua
17 Orange kebiruan ++
Biru tua
18 Orange kebiruan Biru tua
+19 Orange ++++ Biru tua
20 Orange ++++ Biru tua
21 Orange +++ Biru tua
22 Orange +++ Biru tua
23 Orange ++ Biru tua
24 Orange + Biru tua
25 Kuning seperti KI- I2
Biru tua
Keterangan :
+ : intensitas warna, semakin banyak maka warna semakin pekat.
2. Grafik kecepatan reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa
0 25 50 100
0
4
8
12
16
20
24
28
Kadar Enzim (%)
Re
ak
si
Pe
ng
ub
ah
an
Am
ilu
m (
2 m
en
it k
e-)
B. Analisis Data
Berdasarkan data hasil pengamatan dan histogram diatas, maka dapat diketahui
bahwa besarnya konsentrasi enzim berpengaruh terhadap laju reaksi pengubahan
amilum menjadi glukosa. Laju reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa tercepat
terjadi pada konsentrasi enzim 100% dengan laju reaksi sebesar 10 mol/menit dan
waktu yang dibutuhkan enzim amilase untuk mengubah warna biru menjadi kuning
seperti warna KI-I2 adalah 10 menit (2 menit ke-5). Selanjutnya laju reaksi
pengubahan amilum menjadi glukosa pada konsentrasi enzim 50% adalah 1,563
mol/menit dengan lama waktu yang dibutuhkan enzim amilase untuk mengubah
warna biru kehitaman menjadi kuning seperti warna KI-I2 adalah 32 menit (pada 2
menit ke-16). Untuk konsentrasi enzim 25% dengan waktu yang dibutuhkan enzim
amilase untuk mengubah warna biru kehitaman menjadi kuning seperti warna KI-I2
adalah 50 menit (pada 2 menit ke-25) dan diperoleh laju reaksi sebesar 0,5
mol/menit, sedangkan pada konsentrasi enzim 0% tidak terjadi reaksi sehingga nilai
laju reaksinya adalah nol mol/menit.
C. Pembahasan
Berdasarkan analisis diatas, maka dapat diketahui bahwa besarnya konsentrasi
enzim berpengaruh terhadap reaksi pengubahan amilum menjadi glukosa. Hal ini
terlihat dimana konsentrasi enzim 100% mempunyai nilai laju reaksi sebesar 10
mol/menit. Hal ini disebabkan karena pada saat reaksi berlangsung (dengan
konsentrasi enzim 100%), maka enzim akan meningkatkan proporsi molekul yang
mempunyai cukup energi untuk bereaksi sehingga laju reaksi akan berjalan lebih
cepat. Enzim akan menurunkan energi yang diperlukan reaksi dan bukan
meningkatkan jumlah energi dalam tiap molekul. Ini terjadi pada waktu substrat
diubah menjadi produk (hasil), penghalang (barrier) energi harus diatasi. Penghalang
tersebut adalah energi aktivasi. Adanya enzim akan menurunkan energi aktivasi
suatu reaksi. Jika energi aktivasi suatu reaksi itu rendah, maka akan lebih banyak
molekul (substrat) yang dapat bereaksi sehingga waktu yang diperlukan oleh enzim
amilase untuk mengubah amilum menjadi glukosa pun lebih singkat. Oleh karena itu,
laju reaksi pun menjadi lebih cepat.
Laju reaksi menurun pada konsentrasi enzim 50%, yakni menjadi 1,563
mol/menit dalam waktu 32 menit, serta laju reaksi juga menurun pada konsentrasi
enzim 25% yang bernilai 0,5 mol/menit dalam waktu 50 menit. Hal ini dikarenakan
pada konsetrasi enzim tersebut mempunyai kecepatan reaksi yang lambat sebab saat
substrat diubah menjadi produk (hasil), penghalang (barrier) yang disebut energi
aktivasi tidak dapat dikurangi (diturunkan) dalam reaksi tersebut. Karena energi
aktivasi tinggi, maka molekul (substrat) lebih sedikit yang bereaksi sehingga waktu
yang diperlukan pun lebih lama dan pada akhirnya laju reaksi pun lebih lambat.
Pada konsentrasi enzim 0% tidak terjadi reaksi sehingga tidak terjadi reaksi
pengubahan amilum menjadi glukosa karena enzim tidak aktif/rusak. Ketidakaktifan
enzim disebabkan karena enzim dipanaskan. Akibat pemanasan tersebut, meka enzim
yang merupakan protein mengalami denaturasi, yakni peristiwa perubahan struktur
protein dari bentuk tiga dimensi menjadi tidak beraturan sehingga substrat tidak
dapat terikat dengan enzim. Oleh karena itu enzim kehilangan sifat katalisnya.
D. Diskusi
1. Dari tes KI-i2 pada larutan amilum + enzim 100% warna apa yang saudara
peroleh mengapa demikian?
Warna yang diperoleh dari tes KI-I2 pada larutan amilum ditambah dengan enzim
100% adalah putih kebiruan dan putih keruh. Warna awal adalah biru karena pada
saat tersebut enzim amylase baru mulai bekerja. Yang selanjutnya sampai akhir
menunjukkan warna putih keruh hal ini dikarenakan enzim amylase sudah aktif
bekerja, yakni memecah atau mengubah amilum menjadi glukosa sehingga sudah
tidak ada amilum lagi. Apabila sebelum berwarna keruh, masih nampak adanya
warna biru, berarti masih terdapat amilum yang belum dipecah menjadi glukosa,
dimana warna biru merupakan indikasi reaksi antara iodine dengan amilum.
2. Apa fungsi dari Fosfat Sitrat Buffer?
Fosfat sitrat buffer berfungsi untuk menjaga pH bagi enzim amylase, sehingga
amylase tidak rusak, fungsi lain adalah sebagai larutan penyangga, yakni untuk
menjaga agar enzim tetap dapat bekerja aktif dan tidak rusak pada kondisi optimum
serta menjaga kondisi agar tidak terlalu basa.
3. Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi kerja enzim?
Suhu, pH, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, waktu, konsentrasi produk.
BAB V
PENTUTUP
A. Simpulan
1. Makin tinggi konsentrasi atau kadar enzim amilase, maka kecepatan reaksi
pengubahan amilum menjadi glukosa semakin besar.
2. Ketka tidak ada enzim amilase, maka tidak terjadi reaksi pengubahan amilum
menjadi glukosa.
B. Saran
1. Saat menghaluskan kacang hijau diusahakan benar-benar halus, sehingga setelah
disentrifuge didapatkan larutan supernatan yang banyak.
2. Saat menetesi KI-I2 ke dalam cawan tetes harus sama dengan jumlah tetesan
larutan amilum agardidapatka hasil percobaan yang maksimal.
DAFTAR PUSTAKA
Lehninger, A.L.1993. Dasar-dasar Biokimia jilid 1. Jakarta : Erlangga
Poedjadi, Anna dan F M Titin Supriyanti. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI-
Press
Sasmitamihardja, Dardjat. 1996. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : FMIPA ITB
Soerodikoesoemo, Wibisono. 1993. Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan. Jakarta :
Universitas Terbuka
Rahayu, Yuni Sri dkk. 2008. Petunjuk Praktikum Fisiologi Tumbuhan. Surabaya :
Laboratorium Fistum-Biologi UNESA
LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI TUMBUHAN
Pengaruh Kadar Enzim Terhadap Kecepatan Reaksi Pengubahan
Amilum Menjadi Glukosa
OLEH :
SILVIA ESTUNINGSIH
093204017
PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
2011