Laporan Praktikum Metabolisme Sel - Enzim Katalase

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM ENZIM KATALASE

I.          TUJUAN

1.      Mengetahui kerja enzim katalase pada berbagai sel organism.

2.      Mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh pada kerja enzim katalase.

3.      Mengetahui kadar enzim katalase secara kualitatif pada berbagai sel organism.

II.          DASAR TEORI

Enzim adalah protein yang berperan sebagai katalis dalam metabolisme makhluk hidup. Enzim berperan untuk mempercepat reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup, tetapi enzim itu sendiri tidak ikut bereaksi. Oleh sebab itu enzim disebut sebagai salah satu katalisator alami. Enzim terdiri dari apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim adalah bagian enzim yang tersusun atas protein. Gugus prostetik adalah bagian enzim yang tidak tersusun atas protein. Gugus prostetik dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu koenzim (tersusun dari bahan organik) dan kofaktor (tersusun dari bahan anorganik).

Cara kerja enzim dapat dijelaskan dalam dua teori, yaitu: Teori kunci dan gembok (enzim bekerja sangat spesifik. Enzim dan substrat memiliki bentuk geometri komplemen yang sama persis sehingga bisa saling melekat) dan teori ketepatan induksi (enzim tidak merupakan struktur yang spesifik melainkan struktur yang fleksibel. Bentuk sisi aktif enzim hanya menyerupai substrat. Ketika substrat melekat pada sisi aktif enzim, sisi aktif enzim berubah bentuk untuk menyerupai substrat). Namun dalam implementasinya, teori pertama yang dianggap paling sesuai dalam menjelaskan cara kerja enzim.

ENZIM KATALASE

Enzim katalase adalah salah satu jenis enzim yang umum ditemui di dalam sel-sel makhluk hidup. Enzim katalase berfungsi untuk merombak hydrogen peroksida yang bersifat racun yang merupakan sisa / hasil sampingan dari proses metabolisme.

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 temperature terlihat sangat jelas, karena dapat merusak enzim dan membuatnya terdenaturasi 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 membrane sel dan kemungkinan menimbulkan penyakit kanker serta arterosklerosis. Enzim Katalase memiliki kemampuan untuk inaktivasi hydrogen peroksida. Senyawa H₂O₂ dihasilkan oleh aktivitas enzim oksidase. H₂O₂ berpotensi membentuk radikal karena membentuk OH^- .

Enzim katalase merupakan hemoprotein yang mengandung 4 gugus hem.

Aktivitas enzim katalase :

1.      Aktivitas peroksidase, mengoksidasi senyawa yang analog dengan substrat

2.      Aktivitas katalase, enzim ini mampu menggunakan satu molekul H₂O₂ sebagai substrat atau donor electron dan molekul H₂O₂ yang lain sebagai oksidan atau akseptor elektron.

2 H₂O₂ + enzim katalase  2H₂O + O₂

Enzim katalase dapat ditemukan di darah, sumsum tulang, membrane mukosa, ginjal dan hati.

Faktor-faktor yang berpengaruh pada kerja enzim katalase antara lain:

a.       Derajat Keasaman (pH)

Enzim menjadi nonaktif jika diperlakukan pada asam dan basa yang sangat kuat.  Sebagian besar enzim bekerja paling efektif pada kisaran pH lingkungan yang sedikit sempit (pH = ±7).  Di luar pH optimal, kenaikan atau penurunan pH menyebabkan penurunan aktivitas enzim dengan cepat.

b.      Suhu

Enzim menjadi rusak bila suhunya terlalu tinggi atau rendah.  Hal ini disebabkan karena enzim memiliki sifat termolabil (tidak tahan panas). Protein akan mengental atau mengalami koagulasi bila suhunya terlalu tinggi (panas). Peningkatan suhu diatas suhu optimum menyebabkan putusnya ikatan hydrogen dan ikatan lain yang merangkai molekul enzim, sehingga enzim mengalami denaturasi. Denaturasi adalah rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan enzim tidak dapat lagi berikatan dengan substratnya.

c.       Konsentrasi Enzim

Konsentrasi enzim katalase juga mempengaruhi kecepatan reaksi. Semakin besar konsentrasi enzim katalase, semakin cepat pula reaksi yang berlangsung. Dengan kata lain, konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi.

d.      Konsentrasi substrat

Bila konsentrasi enzim dalam keadaan tetap, kecepatan reaksi akan meningkat dengan adanya peningkatan konsentrasi substrat. Namun, apada saat semua sisi aktif semua enzim bekerja, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim.

III. ALAT DAN BAHAN

1.      Hati ayam (protein segar)

2.      H₂O₂ 10 %

3.      HCl 0,1 M

4.      NaOH 0,1 M

5.      Pipet tetes

6.      Lumpang parselin

7.      Tabung reaksi

8.      Corong/kertas saring

9.      Lidi

10.  Korek api

11.  Lampu spritus

IV. CARA KERJA

1.      Bersihkan semua peralatan yang akan dipakai.

2.      Buat ekstrak dengan menghancurkan hati

3.      Bagi ekstrak hati ke masing-masing tabung reaksi

4.      Tabung reaksi I yang berisis ekstrak panaskan sampai mendidih kemudian tetesi H₂O₂ sebanyak 5 tetes tutup dengan ibu jari, amati jika ada gelembung dan uji dengan bara api tulis hasilnya.

5.      Tabung reaksi II + HCl 5 tetes + H₂O₂, tutup dengan ibu jari, amati adanya gelembung, uji dengan bara api.

6.      Tabung reaksi ke III + NaOH 5 tetes + H₂O₂ tutup dengan ibu jari, amati adanya gelembung, uji dengan bara api.

7.      Tabung reaksi ke IV + H₂O₂ tutup dengan ibu jari, amati adanya gelembung, uji dengan bara api.

V.    HASIL PERCOBAAN

No.	Perlakuan	Hasil pengamatan
		Jumlah gelembung	Nyala api	Keterangan
1.	Ekstrak dipanaskan + H2O2	-	-
2.	Ekstrak + HCl + H2O2	-	-
3.	Ekstrak + NaOH +  H2O2	-	-
4.	Ekstrak + H2O2	+++	V

Keterangan:

-          = tidak ada

v = ada

+ = sedikit

++ = cukup banyak

+++ = banyak

VI. ANALISA DATA

     Pada praktikum kali ini kita menggunakan hati ayam sebagai bahan percobaan, karena hati ayam banyak mengandung enzim katalase. Hasil dari percobaan yang terdapat pada tabung reaksi adalah gelembung yang mengandung gas oksigen. Dan apabila kita menempatkan bara di dalam tabung reaksi, maka bara tersebut akan menyala, ini membuktikan bahwa reaksi pembakaran tadi menghasilkan oksigen (O2). Tetapi tidak semua tabung reaksi menghasilkan gelembung dan menyala apabila ditempatkan bara di atasnya. Ada juga bara yang mati setelah di tempatkan di atas tabung reaksi

1.      Ekstrak dididihkan kemudian ditambah H₂O₂

           Ekstrak yang dididihkan kemudian ditambah H₂O₂, ternyata timbul gelembung udara yang sangat sedikit dan saat bara api dimasukkan  ke dalamnya juga tidak timbul nyala api. enzim memiliki sifat termolabil (tidak tahan panas). Ini membuktikan bahwa enzim katalase tidak akan bekerja secara optimal pada suhu tinggi. Hal ini disebabkan karena protein di dalam enzim katalase yang terdapat di ekstrak telah rusak sehingga tidak dapat menguraikan H₂O₂ menjadi H₂O dan O₂.

2.      Ekstrak ditambah NaOH dan H₂O₂

              Penambahan NaOH disini dimaksudkan untuk membuat ekstrak dalam keadaan terlalu basa.  Kemudian ditambah H₂O₂ternyata terbentuk gelembung  udara yang sedang, saat bara api dimasukkan ke dalamnya nyala api redup. Hal ini membuktikan bahwa enzim katalase tidak dapat bekerja secara optimal dalam kondisi terlalu basa.

3.      Ekstrak hati ditambah HCl dan H₂O₂

           Pertambahan HCl disini dimaksudkan untuk membuat ekstrak dalam keadaan terlalu asam.  Kemudian ditambah H₂O₂ ternyata tidak terbentuk gelembung udara ketika dimasukkan bara api ke dalamnya juga tidak terjadi nyala api. Hal ini menunjukkan bahwa enzim katalase tidak dapat bekerja dalam kondisi terlalu asam sehingga enzim katalase dalam hati tidak bekerja, karena tidak dipecahkannya senyawa H₂O₂ menjadi air dan oksigen. Hal tersebut disebabkan karena terjadinya denaturasi. Denaturasi merupakan rusaknya bentuk tiga dimensi enzim yang menyebabkan enzim tidak dapat lagi berikatan dengan substratnya sehingga aktivasi enzim menurun atau hilang.

4.      Ekstrak hati ditambah H₂O₂ (hidrogen peroksida)

           Saat ekstrak diberi H₂O₂ terjadi gelembung-gelembung udara yang banyak.Hal ini membuktikan bahwa enzim katalase yang terdapat di dalam hati ayam mengubah H₂O₂ menjadi H₂O (air), sedangkan pada waktu dimasukkan lidi membara ke dalamnya, timbul nyala api. Hal ini membuktikan bahwa H₂O₂ juga diuraikan menjadi oksigen (O₂).

VII. JAWABAN PERTANYAAN

1.      Tentukan variable control, variable respon, variable respon dari kegiatan ini!

Jawab:

a.       Variabel bebas     : NaOH, HCl

b.      Variabel terikat    : Banyaknya gelembung dan nyala api

c.       Variabel control   : ekstrak hati ayam dan banyaknya tetesan H₂O₂

2.      Manakah jumlah gelembung yang paling banyak dan paling sedikit?

Jawab:

           Yang terdapat jumlah gelembung paling banyak yaitu pada percobaan ekstrak hati ditambah H₂O₂ (hidrogen peroksida). Terjadi banyak gelembung udara yang banyak karena enzim katalase yang terdapat di dalam hati ayam mengubah H2O2 menjadi H2O (air), sedangkan pada waktu dimasukkan lidi membara ke dalamnya, timbul nyala api. Hal ini membuktikan bahwa H₂O₂ juga diuraikan menjadi oksigen (O2).

3.      Mengapa pada suasana netral jumlah gelembung dan bara api menyala besar?

Jawab :

           Enzim bekerja pada pH tertentu, umumnya pada netral, kecuali beberapa jenis enjim yang bekerja pada suasana asam atau suasana basa. Jika enzim yang bekerja optimum pada suasana netral ditempatkan pada suasana basa ataupun asam, enzim tersebut tidak akan bekerja atau bahkan rusak. Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim, sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya. Oleh karena itu, pada suasana netral terdapat banyak gelembung dan bara api menyala besar

4.      Mengapa pada suasana asam atau basa gelembung sedikit dan tidak menyala?

Jawab:

           Pada suasana asam dan basa gelembung sedikit dan tak nyala, hal itu dikarenakan derajat keasaman pH dapat membuat enzim menjadi nonaktif jika diperlakukan pada asam dan basa yang sangat kuat. Di luar pH optimal, kenaikan atau penurunan pH menyebabkan penurunan aktivitas enzim dengan cepat dan menyebabkan sedikitnya gelembung serta tidak nyalanya bara di batang lidi pada tabung reaksi.

5.      Apa fungsi enzim katalase? Tuliskan reaksinya!

Jawab:

           Enzim katalase adalah enzim yang banyak terdapat dalam sel-sel pada hati. Adakalanya jumlah enzim ini lebih meningkat dari semula. Dengan begitu reaksinya akan lebih cepat. Enzim katalase ini berperan dalam mengurai senyawa peroksida yang ada di dalam tubuh. Lebih detil, senyawa tersebut bernama Hidrogen Peroksida atau H₂O₂. Enzim katalase mempercepat reaksi penguraian peroksida (H₂O₂) menjadi air (H2O) dan oksigen (O2). Penguraian peroksida (H2O) ditandai dengan timbulnya gelembung.

Bentuk reaksi kimianya adalah: 2 H₂O₂ –> 2H2O + O2

Selain itu, enzim ini di dalam tubuh manusia juga menguraikan zat-zat oksidatif lainnya seperti fenol, asam format, maupun alkohol yang juga berbahaya bagi tubuh manusia.

6.      Bila mana dalam tubuh kekurangan enzim katalase?

Jawab:

Pada kondisi tertentu, organisme utamanya manusia bisa saja kekurangan enzim katalase. Kondisi kurangnya enzim ini akan memicu sejumlah penyakit antara lain: 

·         Akatalasia, yakni penyakit dimana seseorang mengalami kelainan pada darahnya sehingga gusi dan bagian mulutnya mudah terluka. Gejala ini akan muncul semakin sering setelah masa pubertas tiba. Penyakit ini diturunkan secara genetis.

·         Penyakit Vitiligo yakni sejenis penyakit kulit yang gejalanya muncul berupa bercak putih di beberapa bagian kulit tubuh. Hal ini merupakan indikasi H₂O₂ di dalam tubuh tidak sebanding dengan enzim katalase.

·         Rambut beruban. Gejala ini disebabkan melimpahnya H₂O₂ dan kurangnya enzim katalase yang pada akhirnya menghambat produksi melamin yakni pigmen yang menjadi pewarna alamiah rambut manusia.

7.      Diproduksi oleh organel apa enzim katalase?

Jawab:

Enzim katalase diproduksi oleh organel badan mikro. Disebut badan mikro karena ukurannya sangat kecil, hanya bergaris tengah 0,3 – 1,5 mikro meter. Badan mikro ini terdiri atas dua jenis, yaitu peroksisom dan glioksisom. Bagian badan mikro yang menghasilkan enzim katalase adalah jenis peroksisom. Peroksisom ini banyak sekali ditemukan di dalam sel - sel hati.

8.      H₂O₂ dalam kehidupan sehari-hari diberi nama apa dan apapula fungsinya ?

Jawab:

H₂O₂ dalam kehidupan sehari-hari diberi nama hidrogen peroksida yang berfungsi sebagai:

a.       Bahan pemutih

Hidrogen Peroksida adalah bahan pemutih yang paling tepat dan efisien untuk tekstil. Hidrogen peroksida dijual bebas, dengan berbagai merek dagang dalam konsentrasi rendah (3-5%) sebagai pembersih luka atau sebagai pemutih gigi (pada konsentrasi terukur). Dalam konsentrasi agak tinggi (misalnya merek dagang Glyroxyl®) dijual sebagai pemutih pakaian dan disinfektan. Penggunaan hidrogen peroksida dalam kosmetika dan makanan tidak dibenarkan karena zat ini mudah bereaksi (oksidan kuat) dan korosif.

b.      Pembersih air

Hidrogen Peroksida juga dipergunakan untuk membersihkan air limbah yang tercemar polusi seperti : Hidrogen Sulfida (H2S), Phenilics, Cyanides, dan unsur lain yang terdapat dalam limbah air

c.       Selain itu, hidrogen peroksida (H₂O₂) juga berfungsi sebagai disinfektan,oksidator, serta sebagai bahan bakar roket.

VIII. KESIMPULAN

   Dari percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa:

1.      Enzim katalase akan bereaksi jika ditambahkan dengan H₂O₂ sebagai substratnya. Enzim katalase tidak dapat bekerja atau bereaksi jika dalam kondisi pH yang terlalu asam atau yang terlalu basa serta suhu yang tidak sesuai. Pengaruh enzim  katalase terhadap H₂O₂ adalah berperan dalam penguraian racun dari H₂O₂ menjadi H₂O₂ dan O₂.

2.      Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kerja enzim adalah

a.    Suhu, dimana enzim katalase tidak akan bekerja optimal pada suhu tinggi.

Derajat Keasaman pH, dimana enzim katalase akan bekerja optimal pada pH netral.