Penentuan Aktivitas Enzim Amilase

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Metabolisme adalah suatu reaksi kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup (reaksi biokimia). Pengertian ini mencakup dua hal yaitu katabolisme dan anabolisme. Untuk berlangsungnya dua reaksi tersebut diperlukan suatu aktivator yaitu enzim.

      Enzim adalah biomolekul berupa protein berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa ikut bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yaitu substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi atau 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.

      Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi dan membutuhkan waktu lebih lama. Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir molekul katalis akan kembali ke bentuk semula. Enzim tersusun atas gugus protein dan gugus nonprotein (Aisyah, 1993).

1.2  Rumusan Masalah

Bagaimana menentukan aktivitas enzim amilase ?

1.3  Tujuan Percobaan

Mahasiswa mampu menentukan aktivitas enzim amilase.

1.4  Manfaat Percobaan

Untuk memberikan informasi dan gambaran tentang aktivitas enzim pada saat mengkatalisis rekasi tertentu.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

             Enzim merupakan suatu protein yang disintesis oleh sel hidup yang berfungsi mengkatalis jenis reaksi kimia tertentu yang terjadi di dalam dan di luar sel yang menghasilkannya. Berdasarkan hal itu maka enzim juga dapat dinamakan sebagai biokatalisator. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. 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 pati menjadi glukosa.

            Hal-hal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian.

            Secara kimia, enzim yang lengkap (holoenzim) tersusun atas dua bagian, yaitu bagian protein dan bagian yang bukan protein. Bagian protein disebut apoenzim, bersifat labil (mudah berubah), misalnya terpengaruh oleh suhu dan keasaman. Bagian yang bukan protein disebut gugus prostetik (aktif), terdiri atas kofaktor atau koenzim. Kofaktor berasal dari molekul anorganik, yaitu logam, misalnya besi, tembaga, dan seng. Sedangkan koenzim merupakan gugus prostetik terdiri atas senyawa organik kompleks, misalnya NADH, FADH, koenzim A, dan vitamin B (Lehninger, 1993).

            Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim.

            Enzim adalah suatu katalisator protein yang mempercepat reaksi kimia dalam makhluk hidup atau dalam sistem biologis. Pada dasarnya adalah untuk menurunkan keperluan energi aktivasi yang digunakan untuk reaksi kimia. Protein enzim disebut dengan Apoenzim, mempunyai struktur 3 dimensi dan bagian yang bukan protein disebut Koenzim. Diperkirakan ada 3000 macam enzim dalam sel. Dalam mengkatalisis protein, enzim bersifat sangat spesifik, sehingga meskipun jumlah enzim ribuan di dalam sel dan substrat pun sangat banyak, tidak akan terjadi kekeliruan. Seperti protein pada umumnya, enzim dapat mengalami denaturasi oleh berbagai faktor, seperti perubahan pH yang mencolok, temperatur, pelarut organik, urea dan dapat dihambat oleh racun enzim (Poedjiadi, 1994).

            Oleh karena enzim adalah suatu protein, maka kemampuan mengkatalisis suatu reaksi sangat erat hubungannya dengan struktur tersier dan kwartener dari molekul potein tersebut. Oleh karena itu faktor lingkungan sangat mempengaruhi aktivitas enzim. Kunci dari faktor lingkungan adalah terletak pada pH dan suhu. Enzim merupakan senyawa makromolekul yang spesifik yang mempercepat reaksi biologis. Tidak seluruh permukaan enzim aktif, dan bagian yang aktif relatif kecil. Bagian aktif enzim adalah bagian enzim yang dapat mengikat substrat dan gugus prostetik bila ada.

            Enzim adalah suatu protein yang dapat rusak oleh panas disebut denaturasi. Kebanyakan enzim rusak pada suhu di atas 50°C. Reaksi kimia akan meningkat dua kali lipat dengan kenaikan suhu sebesar 10^oC. Kenaikan suhu di atas suhu 50°C tidak dapat meningkatkan reaksi yang dikatalisir oleh enzim, tetapi justru menurunkan atau menghentikan reaksi tersebut. Hal ini disebabkan enzimnya rusak sehingga enzim tersebut tidak dapat bekerja. Demikian juga apabila kita memesan enzim-enzim dari perjalanan, dan enzim tersebut disimpan dalam lemari es. Suhu rendah tidak merusak enzim tetapi hanya menonaktifkannya saja.

            Enzim mempunyai kemampuan untuk membantu terjadinya reaksi yang umumnya berlangsung lambat pada temperatur normal organisme, tetapi kemudian reaksi akan meningkat pesat dengan kehadiran enzim. Enzim tediri dari molekul-molekul protein, oleh karena itu enzim memiliki sifat-sifat umum protein. Enzim hampir sebagian besar larut dalam air dan dapat dihidrolisis menjadi asam-asam amino. Enzim akan mudah terdenaturasi dengan adanya perubahan temperatur yang ekstrim.

            Konsentrasi enzim juga mempengaruhi kecepatan reaksi. Semakin besar konsentrasi enzim semakin cepat pula reaksi yang berlangsung. Dengan kata lain, konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Sisi aktif suatu enzim dapat digunakan berulang kali oleh banyak substrat. Substrat yang berikatan dengan sisi aktif enzim akan membentuk produk. Pelepasan produk menyebabkan sisi aktif enzim bebas untuk berikatan dengan substrat lainnya. Oleh karenanya dibutuhkan sejumlah kecil enzim untuk mengkatalis sejumlah besar substrat.

            Bila jumlah enzim dalam keadaan tetap, kecepatan reaksi akan meningkat dengan adanya peningkatan konsentrasi substrat. Namun, pada saat sisi aktif semua enzim bekerja,penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim lebih lanjut. Kondisi ini disebut konsentrasi substrat pada titik jenuh atau disebut dengan kecepatan reaksi telah mencapai maksimum (V max).

            Enzim umumnya merupakan protein globular dan ukurannya berkisar dari hanya 62 asam amino, sampai dengan lebih dari 2.500 residu pada asam lemak sintase. Kerja enzim juga sangat dipengaruhi oleh zat inhibitor, yaitu bahan yang menghambat kerja enzim. Ada 2 jenis inhibitor, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor non kompetitif. Inhibitor kompetitif bekerja dengan cara berikatan pada tempat aktif enzim. Akibatnya substrat yang tidak bisa berikatan dengan enzim. Sedangkan inhibitor non kompetitif tidak berikatan dengan tempat aktif, tetapi menyebabkan perubahan pada tempat aktif. Ini pun berakibat substrat tidak bisa berikatan dengan enzim (Winarno, 1997).

            Kebanyakan enzim berukuran lebih besar daripada substratnya, tetapi hanya sebagian kecil asam amino enzim (sekitar 3–4 asam amino) yang secara langsung terlibat dalam katalisis. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat substrat dan kemudian menjalani reaksi ini dikenal sebagai tapak aktif. Enzim juga dapat mengandung tapak yang mengikat kofaktor yang diperlukan untuk katalisis. Beberapa enzim juga memiliki tapak ikat untuk molekul kecil, yang sering kali merupakan produk langsung ataupun tak langsung dari reaksi yang dikatalisasi. Pengikatan ini dapat meningkatkan ataupun menurunkan aktivitas enzim. Dengan demikian ia berfungsi sebagai regulasi umpan balik.

            Sama seperti protein-protein lainnya, enzim merupakan rantai asam amino yang melipat. Tiap-tiap urutan asam amino menghasilkan struktur pelipatan dan sifat-sifat kimiawi yang khas. Rantai protein tunggal kadang-kadang dapat berkumpul bersama dan membentuk kompleks protein. Kebanyakan enzim dapat mengalami denaturasi (yakni terbuka dari lipatannya dan menjadi tidak aktif) oleh pemanasan ataupun denaturan kimiawi.

            Enzim memiliki sifat sebagai berikut yaitu kerja enzim bersifat spesifik atau khusus, artinya bahwa satu enzim hanya dapat bekerja pada satu substrat, enzim bekerja pada suhu tertentu, enzim berkerja pada derajat keasaman (pH) tertentu, kerja enzim dapat bolak-balik, artinya selain dapat memecah substrat juga dapat membentuk substrat dari penyusunnya.

            Enzim bekerja berdasarkan prinsip kunci dan anak kunci (lock and key). Pada salah satu sisi enzim terdapat tempat aktif yang memiliki bentuk yang dapat berpasangan tepat sama dengan bentuk permukaan substrat. Akibatnya satu enzim hanya dapat digunakan untuk satu jenis substrat. Contoh enzim yang sering digunakan sebagai materi praktikum adalah enzim katalase. Enzim ini banyak terdapat pada organel peroksisom dan berfungsi memecah peroksida (H₂O₂) yang bersifat toksik menjadi H₂O dan O₂ (Khopkar, 1999).

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

            Praktikum ini dilaksanakan pada hari Senin, tanggal 05 November 2012 pada pukul 13.30-17.00 WIB, yang bertempat di Laboratorium Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan, Jurusan Kimia, Universitas Sriwijaya, Inderalaya.

3.2  Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah tabung reaksi, preparat kaca, batang pengaduk, bunsen, stopwatch dan pipet tetes. Sedangkan bahan yang dibutuhkan adalah amilum kentang, larutan JKJ, air, saliva 4 ml dan tissue.

3.3 Cara Kerja

Disiapkan saliva ke dalam 2 buah tabung rekasi masing-masing sebanyak 2 ml. Dipanaskan tabung II pada bunsen sebelum dimasukkan saliva 2 ml dan tabung I didiamkan pada suhu kamar. Pada kedua tabung, dimasukkan 2 ml larutan pati atau starch kentang Solanum tuberosum, kemudian dihomogenkan. Tabung II dipanaskan menggunakan bunsen hingga mendidih dan tabung I didiamkan pada suhu kamar. Diteteskan masing-masing larutan camapuran anatara saliva dan larutan pati tersebut ke kaca preparat masing-masing sebanyak 3 tetes, kemudian meneteskan larutan JKJ/I₂KI sebanyak 3 tetes kemudian mengaduk campuran tersebut. Diamati perubahan warna yang terjadi, dimana melakukan perhitungan waktu menggunakan stopwatch pada 2 menit pertama, 2 menit kedua dan seterusnya hingga 10 menit.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

	Perubahan warna pada per menitnya
	2	4	6	8	10
Tabung 1 (suhu ruang)	Biru kehitaman	Biru tua	Biru muda	Biru hampir bening	bening
Tabung 2 (Pemanasan)	Coklat muda	Coklat tua	Coklat tua	Coklat tua	Coklat tua nya memudar

4.2 Pembahasan

Analisis kimia pada dasarnya terbagi menjadi dua pekerjaan utama yang dikenal dengan analisis secara kualitatif dan analisis kuantitatif. Analisis kualitatif adalah pekerjaan yang bertujuan untuk mengetahui senyawa-senyawa yang terkandung dalam sampel uji. Contohnya pengamatan perubahan warna larutan sampel pada tabung reaksi. Analisis kuantitatif adalah pekerjaan yang bertujuan untuk mengetahui kadar suatu senyawa dalam sampel. Contohnya perhitungan konsentrasi. Pada percobaan ini kita menggunakan analisa kualitatif yaitu dengan mengamati perubahan warna per menitnya secara kontinu menggunakan panca indera mata.

Biokatalisator adalah senyawa yang mempercepat reaksi metabolisme tanpa mengalami perubahan struktur kimia. Peranannya adalah dengan cara menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi terkecil yang dapat menyebabkan berjalannya suatu reaksi, sehingga dengan adanya enzim, proses pembakaran yang dapat terjadi apabila suhu substrat di atas 100^o C dapat berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup hanya dengan suhu lingkungan yang tidak membahayakan.

Gugus prostetik dibedakan menjadi koenzim dan kofaktor. Koenzim berupa gugus organik yang pada umumnya merupakan vitamin, seperti vitamin B1dan vitamin B2. Kofaktor berupa gugus anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu²⁺, Mg²⁺, dan Fe²⁺. Beberapa jenis vitamin seperti kelompok vitamin B merupakan koenzim.

Pemanasan amilase dimaksudkan untuk menaikkan suhu enzim, dan digunakan sebagai sampel perbandingan dengan sampel amilase yang disimpan pada suhu kamar. Hal yang diamati adalah aktivitas enzim amilase dalam pemecahan larutan pati per manitnya. Larutan lugol berfungsi untuk menunjukkan kandungan bahan makanan jenis amilum (tepung).

Reaksi kimia itu dapat dipengaruhi suhu maka reaksi menggunakan katalis enzim dapat dipengaruhi oleh suhu. Di samping itu, karena enzim adalah suatu protein maka kenaikan suhu dapat menyebabkan denaturasi dan bagian aktif enzim akan terganggu sehingga konsentrasi dan kecepatan enzim berkurang. Untuk melihat pengaruh enzim amilase terhadap larutan pati, dalam percobaan ini digunakan enzim amilase yang terdapat pada saliva. Larutan pati yang berperan sebagai substrat yang akan direaksikan oleh enzim amilase. Dalam reaksi yang terjadi, enzim amilase berperan aktif sebagai katalis yang akan mempercepat laju reaksi penguraian larutan pati (amilum) menjadi amilosa dan amilopektin. Larutan  iodium berperan sebagai indikator warna untuk menandai aktivitas enzim amilase pada larutan pati.

Dalam percobaan ini digunakan 2 buah tabung yang masing-masing diberikan perlakuan yang berbeda. Tabung I dibiarkan tetap dengan suhu kamar dan tabung II dipanaskan hingga mendidih.  Dengan demikian kita dapat melihat pengaruh suhu terhadap kerja enzim amilase dalam memecah amilum karena  pada tabung yang dipanaskan, tidak terjadi perubahan warna sedangkan yang tetap pada suhu kamar mengalami perubahan dari warna biru kehitaman menjadi bening.

Pada tabung I, setelah 2 menit pertama setelah penambahan iodium warna larutan biru tua, setelah 4 menit larutan berubah warna menjadi biru, pada menit ke-6 larutan menjadi berwarna biru bening. Pada menit ke-8 larutan terus berubah warna  menjadi  hampir bening,  akhirnya pada menit ke-10 larutan menjadi bening karena enzim amilase dapat bekerja dengan baik sehingga amilum yang terdapat dalam sari kentang dapat dipecah. Sedangkan pada tabung II setelah penambahan larutan iodium, mulai dari menit ke-2 sampai menit terakhir, yaitu menit ke 10 larutan tidak mengalami perubahan warna atau dalam hal ini tetap berwarna  coklat tua, karena enzim amilase yang telah dipanaskan tidak dapat lagi menguraikan amilum.

BAB V

KESIMPULAN

            Berdasarkan praktikum yang kami lakukan, dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu :

1.    Pada suhu kamar, enzim amilase bekerja dengan sangat baik dalam mengurai amilum.

2.    Enzim amilase  tidak dapat bekerja dengan baik dalam memecah amilum  jika suhunya dinaikkan.

3.    Suhu sangat mempengaruhi kerja enzim amylase, bahkan bisa sampai terdenaturasi.

4.    Salah satu enzim yang penting dalam sistem pencernaan manusia adalah enzim amilase, enzim ini terdapat dalam saliva atau air liur manusia.

5.    Kofaktor dan koenzim berfungsi sebagai senyawa pembantu aktivitas enzim.