pengaruh pH thd aktivitas enzim

LAPORAN PRAKTIKUM
BIOKIMIA
PERCOBAAN VII
PENGARUH pH TERHADAP KEAKTIFAN SUATU ENZIM
NAMA
: RR. DYAH RORO ARIWULAN
NIM
: H411 10 272
KELOMPOK
: VI (EMPAT)
HARI / TANGGAL
: RABU/ 9 NOVEMBER 2011
ASISTEN
: MUH. SYARIF AQA’ID
LABORATORIUM BIOKIMIA
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2011
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Enzim adalah sekelompok protein yang berfungsi sebagai katalisator untuk
berbagai reaksi kimia dalam sistem biologis. Hampir tiap reaksi kimia dalam sistem
biologis dikatalisis oleh enzim. Sintesis enzim terjadi di dalam sel dan sebagian besar
enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa merusak fungsinya.
Seluruh reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel memerlukan jasa enzim,
enzim disintesis di dalam sel, namun aktivitasnya tidak selalu di dalam sel. Berbagai
reaksi kimia yang dikendalikan oleh enzim antara lain respiasi, pertumbuhan,
perkembangan,
kontraksi
otot,
fotosintesis,
pencernaan,
fiksasi
nitrogen,
pembentukan urin, dan lain-lain.
Seperti molekul protein lainnya, sifat biologis enzim sangat dipengaruhi
oleh berbagai faktor fisika-kimia. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
antara lain suhu dan pH. Di samping itu, kecepatan reaksi enzimatik dipengaruhi
pula oleh konsentrasi enzim maupun substratnya.
Enzim bekerja pada kisaran pH tertentu. Jika dilakukan pengukuran
aktivitas enzim pada beberapa macam pH yang berlainan, sebagian besar enzim di
dalam tubuh akan menunjukkan aktivitas maksimum antara pH 5,0 sampai 9,0.
kecepatan reaksi enzimatik mencapai puncaknya pada pH optimal. Berdasarkan teori
tersebut, maka dilakukanlah percobaan ini untuk mengaplikasikan, membuktikan dan
menguji kebenaran dari teori tersebut agar dapat lebih mudah untuk dipahami dan
dipelajari.
I.2 Maksud dan Tujuan Percobaan
1.2.1
Maksud Percobaan
Untuk mengetahui dan mempelajari pengaruh pH terhadap aktivitas enzim
amilase.
1.2.2
Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk menentukan pH optimum
dari enzim amilase.
I.3 Prinsip Percobaan
Menentukan keaktifan dari enzim amilase berdasarkan waktu penguraian
amilum menjadi glukosa pada berbagai pH dengan penambahan iodin sebagai
indikator yang memberi warna biru yang akan berubah menjadi bening.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Enzim adalah protein yang pada hakekatnya mengkatalisis semua reaksi
biokimia. Enzim ini berubah menjadi sangat khas, seperti misalnya terhadap jenis
reaksi yang dikatalisisnya dan bahkan tempat pada substrat khusus dimana enzim itu
dapat berfungsi. Enzim memulai kegiatan dengan membentuk suatu kompleks
dengan substratnya. Kompleks enzima-substrat dapat digabung menjadi satu oleh
tarikan van der Waals dan tarikan elektrostatik oleh ikatan hidrogen, atau yang
kurang umum oleh pembentukan ikatan kovalen. Kompleks terbentuk pada sisi aktif
dari enzim. Tempat ini juga merupakan daerah enzim yang memacu reaksi yang
khas. Sisi aktif itu harus memiliki atom dan konfigurasi yang tepat, baik untuk
mengikat maupun untuk mengkatalisis (Pine, dkk., 1988).
Enzim, seperti protein lain, mempunyai berat molekul yang berkisar dari
kira-kira 12.000 sampai lebih dari 1 juta. Oleh karena itu, enzim berukuran amat
besar dibandingkan dengan substrat atau gugus fungsional targetnya. Beberapa
enzim hanya terdiri dari polipeptida dan tidak mengandung gugus kimiawi selain
residu asam amino. Akan tetapi enzim lain memerlukan tambahan komponen kimia
bagi aktivitasnya komponen ini disebut kofaktor. Kofaktor mungkin suatu molekul
anorganik seperti ion Fe2+, Mn2+ atau Zn2+ atau mungkin juga suatu molekul
anorganik kompleks yang disebut koenzim. Beberapa enzim membutuhkan baik
koenzim maupun satu atau lebih ion logam bagi aktivitasnya. Pada beberapa enzim,
koenzim atau ion logam hanya terikat secara lemah atau dalam waktu sementara
pada protein, tetapi pada enzim lain senyawa ini terikat kuat, atau terikat secara
permanen yang dalam hal ini disebut gugus prostetik. Enzim yang strukturnya
sempurna dan aktif mengkatalisis, bersama-sama dengan koenzim atau gugus
logamnya disebut holoenzim. Koenzim dan ion logam bersifat stabil sewaktu
pemanasan, sedangkan bagian protein enzim akan terdenaturasi oleh pemanasan
(Lehninger, 1997).
Enzim menyusun sebagian besar dari protein total dalam sel. Suatu sel dapat
memuat 3.000 jenis molekul enzim dan sejumlah besar molekul dari tiap jenis.
Enzim dapat mempercepat reaksi kimia, sedangkan protein lain tak dapat. Oleh
karena itu, enzim adalah katalis. Selain mampu meningkatkan reaksi, enzim memiliki
dua sifat lain sebagai katalis sejati. Pertama, enzim tak berubah oleh reaksi yang
dikatalisnya. Kedua (dan yang penting), walaupun dapat mempercepat reaksi, enzim
tidak mengubah kedudukan normal dari kesetimbangan kimia. Dengan kata lain,
enzim dapat membantu mempercepat pembentukan produk, tetapi akhirnya jumlah
produk tetap sama dengan produk yang diperoleh tanpa enzim (Lehninger, 1997).
Untuk aktifitas biologis, beberapa enzim memerlukan gugus–gugus
prostetik atau kofaktor. Kofaktor ini merupakan bagian nonprotein dari enzim itu.
Suatu kofaktor dapat berupa ion logam sederhana, ion tembaga misalnya merupakan
kofaktor bagi enzim asam askorbat oksidase. Enzim lain mengandung molekul
organik nonprotein sebagai kofaktor. Gugus prostetik organik seringkali dirujuk
sebagai suatu koenzim (Fessenden & Fessenden, 1994).
Suatu enzim bekerja secara khas terhadap suatu substrat tertentu. Kekhasan
inilah ciri suatu enzim. Ini sangat berbeda dengan katalis lain (bukan enzim) yang
dapat bekerja terhadap berbagai macam reaksi. Enzim urase hanya bekerja terhadap
urea sebagai substratnya namun enziim tersebut mempunyai kekhasan tertentu.
Misalnya enzim esterase dapat menghidrolisis beberapa ester asam lemak, tetapi
tidak dapat menghidrolisis substral lain yang bukan ester. Kekhasan enzim terhadap
suatu reaksi disebut kekhasan reaksi (Poedjiadi, 1994).
Untuk dapat bekerja terhadap suatu zat atau substrat harus ada hubungannya
atau kontak antara enzim dengan substratnya suatu enzim mempunyai ukuran lebih
besar daripada substratnya. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat
berhubungan dengan substrat. Hubungan antara substrat dengan enzim hanya terjadi
pada bagian tertentu saja. Tempat atau bagian enzim yang mengadakan hubungan
atau kontak dengan substrat dinamai bagian aktif (active site). Hubungan hanya
mungkin terjadi apabila bagian aktif mempunyai ruang yang tepat dapat menampung
substrat. Hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan
terjadinya kompleks enzim–substrat, kompleks ini merupakan kompleks yang aktif,
yang bersifat sementara dan akan terurai lagi apabila reaksi yang diinginkan telah
terjadi (Poedjiadi, 1994).
Faktor – faktor yang mempengaruhi kerja enzim (Poedjiaji, 1994):
Konsentrasi Enzim
Seperti pada katalis lain, kecepatan suatu reaksi yang menggunakan enzim
tergantung pada konsentrasi enzim tersebut. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu,
kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim.
Konsentrasi Substrat
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang
tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi.
Akan tetapi pada batas konsentrasi tertentu, tidak terjadi kenaikan kecepatan reaksi
walaupun konsentrasi substrat diperbesar. Keadaan ini telah diterangkan oleh
Michaelis–Menten dengan hipotesis mereka tentang terjadinya kompleks enzim
substrat.
Suhu
Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu
yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim adalah
suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi.
Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan
dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan
reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi
dapat menaikkan kecepatan reaksi.
Pengaruh pH
Enzim dapat berbentuk ion positif, ion negatif atau ion bermuatan ganda
(zwitter ion). Dengan demikian perubahan pH lingkungan akan berpengaruh
terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat.
Disamping pengaruh terhadap struktur ion pada enzim, pH rendah atau pH tinggi
dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan
menurunnya aktivitas enzim.
Pengaruh Inhibitor
Hambatan yang dilakukan oleh inhibitor dapat berupa hambatan tidak
reversibel. Hambatan tidak reversibel pada umumnya disebabkan oleh terjadinya
proses destruksi atau modifikasi sebuah gugus fungsi atau lebih yang terdapat pada
molekul enzim. Hambatan reversibel dapat berupa hambatan bersaing atau hambatan
tidak bersaing.
Untuk semua spesies yang digunakan dalam penelitian, pH optimum untuk
aktivitas amilase terjadi pada daerah dengan pH asam rendah (nilai pH berkisar
antara 5,5 dan 6,5), walaupun aktivitas amilase total juga kemungkinan dapat terjadi
pada nilai pH dengan interval yang lebih luas (5,5 – 7,0), yaitu sesuai dengan data
dari literatur yaitu dimana pH untuk amilase signifikan berada antara 4,5 dan 8,0
(Ciornea, 2008).
Pati tersusun dari unit-unit glukosa yang bergabung terutama lewat ikatan
1,4 α-glikosidik, meskipun rantainya dapat mempunyai sejumlah cabang yang
melewati ikatan 1,6 α-glikosidik. Hidrolisis parsial dari pati menghasilkan maltosa,
dan hidrolisis sempurna hanya menghasilkan D-glukosa. Pati dapat dipisahkan
dengan berbagai teknik menjadi dua fraksi, yaitu amilosa dan amilopeptida. Amilosa
adalah polimer linear dari α–D–glukosa, sekitar 50 sampai 300 unit-unit glukosa
yang dihubungkan antara satu dengan yang lainnya melalui ikatan 1,4–α–glikosida.
Dalam larutan rantai amilosa berbentuk heliks menyerupai kumparan, karena adanya
ikatan dengan konfigurasi s pada setiap unit glukosa. Kumparan berbentuk tabung ini
memungkinkan terbentuknya senyawa kompleks dengan molekul lain, terutama
molekul-molekul kecil yang dapat masuk ke dalam kumparannya. Warna biru tua
yang ditimbulkan pada penambahan yodium pada pati adalah contoh pembentukan
kompleks tersebut (Tim Dosen Kimia, 2007).
BAB III
METODE PERCOBAAN
III. 1 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah larutan albumin,
saliva encer (enzim amilase) 1 : 9, buffer fosfat pH 7,4; 7,2 ; 6,8; 5,4; 5,2,
NaCl 0,1 M, asam asetat, iodine 0,01 M, dan aquadest
III. 2 Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini diantaranya ialah
tabung reaksi, rak tabung reaksi, gelas ukur 10 mL, waterbath, inkubator, pipet tetes,
pipet skala 1 mL, stopwatch, plat tetes, sikat tabung, dan gegep.
III. 3 Metode Kerja
Saliva sebanyak 1 mL diencerkan dengan akuades dalam gelas ukur hingga
volumenya menjadi 10 mL. Sebanyak 6 buah tabung reaksi disiapkan dan masingmasing diisi dengan 5 mL larutan buffer berturut-turut pH 7,4; 7,2; 6,8; 6,2; 5,4; 5,2.
Kemudian ke dalam larutan buffer ini ditambahkan 2,5 mL larutan albumin, 1 mL
NaCl 0,1 M dan 5 tetes saliva encer. Tabung yang berisi larutan pH 7,4 dan pH 7,2
diasamkan dengan 1 mL asam asetat, untuk mengurangi kebasaannya. Selanjutnya
semua tabung ditetesi 5 tetes iodin dan dimasukkan ke dalam inkubator bersuhu
38 oC selama 30 menit. Lalu diperhatikan perubahan warna yang terjadi tiap interval
5 menit. Dicatat perubahan dan waktu yang dibutuhkan. Selanjutnya dibuat grafik pH
versus kebalikan waktu (1/T) dan dari grafik tersebut ditentukan pH optimumnya.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV. 1 Pendahuluan
Umumnya enzim efektifitas maksimum pada pH optimum, yang lazimnya
berkisar antara pH 4,5 - 8.0. Tetapi ada beberapa enzim yang kisaran pHnya sempit,
misalnya peptin yang kisaran pHnya 1,8 dan arginase yang mempunyai pH optimum
10,0. Pada pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah umumnya enzim menjadi non
aktif secara irreversibel karena menjadi denaturasi protein.Pada percobaan kali ini,
dilakukan uji pengaruh pH terhadap aktivitas enzim amilase. Enzim mempunyai
aktivitas paling besar pada pH optimumnya. Perubahan pH dapat menyebabkan
aktivitas menurun atau hilang sama sekali karena terjadinya perubahan konfirmasi
akibat pecahnya ikatan ion dari gugu-gugus tertentu. Perubahan pH lingkungan akan
berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks
enzim substrat.
IV. 2 Tabel Pengamatan
Tabel 1. Hasil Pengamatan Pengaruh ph terhadap aktivitas enzim amilase
Waktu
Warna
(menit)
pH 7,4
pH 7,2
pH 6,8
pH 5,4
pH 5,2
0
+++
+++
++
++
++++
5
++
++
+
++
++++
10
+
++
+
+
+++
15
+
+
+
+
++
20
+
+
+
+
++
25
+
+
+
+
+
30
+
+
+
+
+
Keterangan : + + + +
: biru
+++
: biru muda
++
: biru agak bening
+
: bening
Tabel 2. Nilai pH yang menunjukkan perubahan bening
Buffer
Waktu (t) (Menit)
1/t (Menit)
7,4
10
0,1
7,2
15
0,066
6,8
5
0,2
5,4
10
0,1
5,2
25
0,04
IV.3 Grafik
Grafik pengaruh pH terhadap aktivitas enzim
Buffer pH
Pengaruh pH terhadap aktivasi enzim
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
Y
0.04
0.1
0.2
0.06
0.1
X
5.2
5.4
6.8
7.2
7.4
IV.4 Reaksi
Adapun reaksi yang terjadi pada percobaan ini adalah:
CH2O
H
CH2O
O
H
OH
H
H
H
O
O
H
CH2O
H
H
H
I
H
O
O
OH
H
+ nI2
H
OH
n
CH2O
O
H
OH
H
O
OH
H
O
H
OH
O
H
OH
H
amilase
H
O
H
I
OH
n
biru
CH2O
H
O
H
OH
H
+ nI2
H
OH
OH
OH
H
bening
IV.5 Pembahasan
Pada percobaan ini, akan ditentukan pH optimum dari enzim amilase.
Masing-masing tabung reaksi diisi dengan larutan buffer fosfat pada pH yang
berbeda-beda yaitu 7,4; 7,2; 6,8; 5,4; 5,2. Digunakan beberapa macam pH yang
berbeda-beda agar dapat ditentukan pada pH berapa enzim bekerja dengan baik (pH
Optimum). Tabung reaksi yang berisi larutan buffer dengan pH berbeda-beda
ditambahkan larutan albumin, larutan NaCl 0,1 M dan saliva encer yang merupakan
enzim amilase. Penambahan NaCl bertujuan sebagai pengaktif kerja enzim dan pati
atau amilum dimana pati ini merupakan substrat yang akan bereaksi dengan iodium
membentuk kompleks biru. Saliva yang merupakan enzim amilase akan
menghidrolisis pati menjadi dekstrin kemudian maltosa (disakarida) dan terhidrolisis
lagi menjadi 2 molekul glukosa secara enzimatis. Pada tabung reaksi yang berisi
larutan buffer dengan pH 7,4 dan pH 7,2 ditambahkan asam asetat (CH3COOH)
dengan tujuan untuk mengasamkan larutan tersebut karena enzim tidak dapat bekerja
pada pH basa. Selanjutnya ke dalam tabung-tabung ini ditambahkan dengan larutan
iodium sebagai indikator yang akan bereaksi dengan amilum membentuk kompleks
biru keunguan yang ditandai dengan perubahan warna dari bening menjadi biru.
Tabung-tabung yang berisi larutan tersebut ditempatkan pada oven bersuhu
38 °C selama 30 menit dan pengamatan dilakukan pada tiap interval waktu 5 menit.
Dari pengamatan terlihat bahwa yang mengalami perubahan warna yang cepat yaitu
pH 6,8; kemudian disusul oleh pH 7,4; 5,4; 7,2; dan 7,4. Perubahan warna terjadi
pada menit ke-5 yaitu pada pH 6,8 dari warna biru menjadi biru agak bening dan
kemudian bening.
Berdasarkan grafik yang diperoleh, terlihat bahwa pH optimum dari enzim
amilase adalah pada pH 6,8. Tentunya hal ini sesuai dengan teori dimana pH
optimum suatu enzim agar dapat bekerja dengan baik yakni berkisar antara 5,4-7,2.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1 Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa
pH optimum untuk enzim amilase adalah 6,8.
5. 2 Saran
Sebaiknya alat-alat yang digunakan diperiksa terlebih dahulu oleh analis yang
bertugas agar diketahui adanya kerusakan dan bahan yang digunakan diganti kalau
sudah rusak agar tidak mempengaruhi hasil percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Ciornea, E., Vasile, G., Cojocaru, D., 2008, On The Influence Of The Temperature
And pH Of The Incubation Medium On The Activity Of Total Amylase In
Some Spontaneous And Cultivated poaceae, (online)
(http://www.bio.uaic.ro/publicatii/anale_biochimie/2008_IX_F1/2008_Anale
_GBM_IX_F1_l14.pdf ,diakses 8 Mei 2009.)
Fessenden, R. J. dan Fessenden, J. S., 1994, Kimia Organik, Erlangga, Jakarta.
Lehninger, A.L., 1997, Dasar-dasar Biokimia Jilid 1, Erlangga, Jakarta.
Patong, A. R., 2009, Penuntun Praktikum Biokimia, Laboratorium Biokimia Jurusan
Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar.
Pine, S.H., Hendrickson, J.B., Cram, D.J., dan Hammond, G.S., 1988, Kimia
Organik II, Penerbit ITB, Bandung.
Poedjiadi, A., 1994, Dasar-dasar Biokimia, UI-Press, Jakarta.
Tim Dosen Kimia, 2007, Kimia Dasar II, Universitas Hasanuddin, Makassar.
LEMBAR PENGESAHAN
Makassar,
Asisten
Muh. Syarif Aqa’id
9 Nopember 2011
Praktikan
Rr. Dyah Roro Ariwulan
LAMPIRAN
Hasil dari pengamatan Pengaruh pH terhadap Aktivasi Enzim Amilase