Laporan Praktikum Biokimia Enzim Katalase

LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA

ENZIM KATALASE

 

 

OLEH

KELOMPOK III B

MELYA NISA 121043012

 

 

 

 

 

 

 

LABORATORIUM TEACHING III

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG, 2013

ENZIM KATALASE

I. Prinsip Kerja

Prinsip kerja praktikum enzim katalase ini adalah pengubahan hidrogen peroksida (H2O2) yang bersifat toksin menjadi air dan oksigen yang tidak berbahaya dengan bantuan enzim katalase.

II. Metode kerja

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum enzim katalase ini dilaksanakan pada hari Senin, 2 Desember 2013, di Laboratorium Teaching III, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang

2.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain rak dan tabung reaksi (test tube), pipet tetes, gelas ukur, pembakar spiritus, kaca preparat, mangkok, lumpang dan alu, saringan, kompor, dan spidol marker. Sedangkan bahan yang digunakan antara lain hati ayam, hidrogen peroksida (H2O2), sampel bakteri, air suling, es batu, dan air (H2O).

2.3 Cara Kerja

2.3.1 Enzim Katalase pada Ekstrak Hati Ayam

Hati ayam dicacah sebanyak 10 mL menggunakan lumpang dan alu. Ekstrak tersebut dimasukkan ke dalam 3 test tube masing-masing 2 mL, yang diberi perlakuan berbeda-beda. Perlakuan yang pertama yaitu dibiarkan dalam ruang terbuka selama 15 menit, perlakuan kedua didinginkan dengan cara direndam dalam air es, dan perlakuan terakhir dipanaskan selama 15 menit. Setelah diberi perlakuan, masing-masing test tube diberi hidrogen peroksida (H2O2). Saat pereaksian dengan H2O2, mulut test tube ditutup dengan ibu jari dan gelembung gas yang dihasilkan diamati pada setiap test tube. Masing-masing ekstrak hati ayam yang diberi perlakuan berbeda dibandingkan.

2.3.2 Enzim Katalase pada Bakteri

Disediakan satu kaca preparat dan dibagi dua dengan ditandai dengan spidol, satu sisi ditandai dengan label positif dan sisi lain ditandai dengan label negatif. Diambil satu koloni bakteri dari yang telah disediakan dengan menggunakan jarum yang dipanaskan dengan spiritus. Kemudian diulaskan ke kaca preparat, pada kedua sisi, baik positif maupun negatif. Pada sisi positif kemudian ditetesi dengan larutan hidrogen peroksida (H2O2), dan pada sisi negatif ditetesi dengan air (H2O). Kemudian diamati perubahan yang terjadi.

III. Hasil dan Pembahasan

3.1 Uji Enzim Katalase Pada Ekstrak Hati Ayam

Adapun hasil yang didapatkan pada praktikum ini dapat dilihat pada tabel dan gambar sebagai berikut :

Tabel 1. Enzim Katalase pada Ekstrak Hati Ayam

No Perlakuan Gelembung
1. Kontrol (dibiarkan selama 15 menit) + H2O2 Banyak
2. Setelah 15 menit didinginkan Sedang
3. Setelah 15 menit dipanaskan Tidak ada

Berdasarkan tabel 1.  dapat dilihat bahwa pada kontrol yaitu dengan suhu normal (suhu ruangan) dihasilkan banyak gelembung, hal ini menunjukkan bahwa enzim katalase bekerja secara optimal. Banyaknya gelembung yang dihasilkan menandakan bahwa hidrogen peroksida terurai secara sempurna. Pada sampel yang didinginkan, enzim katalase tidak bekerja secara optimal sehingga H2O2 yang diuraikan sedikit yang ditandai dengan sedikitnya gelembung yang dihasilkan. Pada sampel yang dipanaskan  atau dengan suhu yang tinggi menyebabkan enzim katalase terdenaturasi sehingga tidak mampu menguraikan senyawa hidrogen peroksida yang ditandai dengan tidak adanya gelembung. Gelembung yang dihasilkan merupakan hasil dari penguraian hidrogen peroksida (H2O2) menjadi H2O oleh enzim katalase.

Enzim adalah suatu biokatalisator, yaitu suatu bahan yang berfungsi mempercepat reaksi kimia dalam tubuh makhluk hidup tetapi zat itu sendiri tidak ikut bereaksi karena pada akhir reaksi terbentuk kembali. Suatu reaksi kimia yang berlangsung dengan bantuan enzim memerlukan energi yang lebih rendah. Jadi enzim juga berfungsi menurunkan energi aktivasi (Sang, 2012). Enzim memungkinkan suatu selektivitas pereaksi-pereaksi dan suatu pengendalian laju reaksi yang tidak dimungkinkan oleh kelas katalis lain. Kespesifikan enzim disebabkan oleh bentuknya yang unik dan oleh gugus-gugus polar (atau nonpolar) yang terdapat dalam struktur enzim tersebut. Beberapa enzim bekerja bersama suatu kofaktor non protein, yang dapat berupa senyawa organik maupun anorganik (Hadioetomo, 1993).

Dalam kerjanya, enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut adalah suhu, pH, inhibitor, konsentrasi enzim, substrat, dan kofaktor. Inhibitor merupakan senyawa penghambat. Inhibitor digolongkan menjadi 2 jenis, yaitu yang bekerja secar tidak dapat balik (irreversible) dan yang bekerja dapat balik (reversible). Inhibitor reversible dibagi atas inhibitor kompetitif dan non kompetitif (Suhara, 2009).

Untuk mencapai aktivitas enzim yang optimal, beberapa enzim bekerja sendiri dan sebagian lagi memerlukan komponen tertentu. Komponen tambahan ini disebut kofaktor. Bentuk kofaktor dapat berupa gugus prostetik yang mengikat kuat atau berupa koenzim yang melepaskan diri saat reaksi kimia terjadi. Aktivitas enzim dapat dibedakan atas tiga jenis, yaitu : hidrolase, merupakan enzim yang memerlukan bantuan air dalam proses penguraian zat. Enzim hidrolase terbagi menjadi tiga jenis yaitu karbohidrase, esterase, dan protease. Aktivitas berikutnya yaitu oksidase dan reduktase yang berperan dalam proses oksidasi dan reduksi. Enzim osidase terbagi menjadi dua jenis, yaitu dehidrogenase dan katalase. Aktivitas enzim desmolase, akan memutuskan ikatan C-C dan C-N dikelompokkan menjadi dua yaitu karboksilase dan transaminase (Gaman, 1992).

Enzim bekerja optimal pada suhu, pH, dan substrat yang spesifik. Pada suhu yang sangat rendah, aktivitas enzim dapat terhenti secara reversibel, kenaikan suhu lingkungan akan meningkatkan energi kinetik enzim dan frekuensi tumbukan antar molekul enzim dengan substrat sehingga enzim menjaid aktif. Sebagian enzim bekerja pada suhu yang optimum, yaitu 300 – 400 C dan mengalami denaturasi secara reversibel pada pemanasan di atas suhu 600  C. Enzim bekerja pada kisaran pH tertentu dan umumnya tergantung pH lingkungan, jika pH terlalu rendah maupun tinggi akan menyebabkan denaturasi enzim sehingga aktivitasnya menurun bahkan terhenti. Pengaruh pH terhadap aktivitas enzim adalah akan menyebabkan perubahan posisi kesetimbangan reaksi dan perubahan posisi kesetimbangan reaksi dan perubahan keadaan ionisasi rantai samping asam amino dalam enzim (Martoharsono,1994).

Reaksi atau proses kimia yang berlangsung dengan baik dalam tubuh dimungkinkan karena adanya katalis yang disebut enzim. Sebagian besar enzim memiliki suhu optimum yang sama dengan suhu normal sel organisme tersebut. Kenaikan suhu di atas suhu optimum dapat mengakibatkan peningkatan atau penurunan aktivitas enzim. Akibat kenaikan suhu dalam batas tidak wajar, terjadi perubahan struktur enzim (denaturasi). Enzim yang terdenaturasi akan kehilangan kemampuan katalisnya (Winarno,1987).

Faktor – faktor yang mempengaruhi kerja enzim menurut Poedjiadi dan Suprianti (1994) : a. konsentrasi enzim : pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim, b. konsentrasi substrat: hasil eksperimen menunjukkan bahwa dengan konsentrasi enzim yang tetap, maka pertambahan konsentrasi substrat akan menaikan 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, c. 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 menaikan kecepatan reaksi, d. 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 e. 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.

Semua enzim adalah protein, beberapa mempunyai struktur yang agak sederhana, namun sebagiaan besar enzim mempunyai struktur yang rumiit,. Banyak enzim yang strukturnya belum diketahui. Untuk aktifitas biologis, beberapa enzim memerlukan guugus – gugus prostetik, atau kofaktor. Kofaktor ini merupakan bagian non – protein dari enzim itu. Suatu kofaktor dapat berupa ion logam sederhana, ion tembaga misalnya merupakan kofaktor bagi enzim asam askorbat aksidase. Enzim lain mengandung molekul organik non – protein sebagai kofaktor. Gugus prostetik organik seringkali dirujuk sebagai suatu koenzim (Fessenden & Fessenden, 1999).

Katalase merupakan enzim yang mengkatalisis reaksi penguraian hidrogen  peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida mempunyai kemampuan untuk berdifusi ke dalam dan menembus membran sel sehingga dapat menimbulkan kerusakan pada sel yang terletak jauh dari tempat H2O2 dibentuk. Hidrogen peroksida dalam tubuh dapat berasal dari berbagai sumber antara lain, proses transpor elektron di mitokondria oleh sitokrom oksidase yang mereduksi O2 dengan menerima dua elektron dan reaksi dismutasi O2 yang dikatalisis oleh superoksida dismutase. Sebagai salah salah satu enzim antioksidan, aktivitas katalase akan meningkat ketika stres oksidatif itu terjadi. Peningkatan enzim antioksidan tersebut berhubungan dengan kerusakan pada protein dan lipid akibat meningkatnya radikal bebas oksigen dalam tubuh (Anatriera, 2009).

3.2 Uji Enzim Katalase Pada Bakteri

Adapun hasil yang didapatkan pada uji enzim katalase pada bakteri dapat dilihat pada tabel 2. dan gambar sebagai berikut :

Tabel 2. Enzim Katalase pada Bakteri

Perlakuan Perubahan
Bakteri + H2O +H2O2
Ada gelembung
Bakteri + H2O Tidak ada gelembung

Berdasarkan tabel 2, dapat dilihat bahwa pada label positif yaitu bakteri yang ditetesi H2O2 menghasilkan gelembung, sedangkan pada label negatif tidak menghasilkan gelembung. Bakteri yang ditetesi dengan H2O2 menghasilkan gelembung karena adanya penguraian H2O2 oleh enzim katalase yang terdapat pada bakteri. Bakteri yang ditetesi dengan air (H2O) tidak menghasilkan gelembung karena tidak terjadinya reaksi penguraian oleh enzim katalase yang menyebabkan terjadinya gelembung. Dari pengamatan ini dapat diketahui bahwa bakteri mengandung enzim katalase yang dapat menguraikan H2O2 yang ditandai dengan adanya gelembung pada kaca preparat.

Menurut Wirahadikusumah (1989) reaksi katalase positif bila menghasilkan gelembung-gelembung oksigen karena adanya pemecahan H2O2 (hidrogen peroksida) oleh enzim katalase yang dihasilkan oleh bakteri itu sendiri. Komponen H2O2 ini merupakan salah satu hasil respirasi aerobik bakteri, hasil respirasi tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri karena bersifat toksik bagi bakteri itu sendiri. Oleh karena itu, komponen ini harus dipecah agar tidak bersifat toksik lagi. Bakteri katalase positif akan memecah H2O2 menjadi H2O dan O2 dimana parameter yang menunjukkan adanya aktivitas katalase tersebut adalah adanya gelembung-gelembung oksigen seperti pada percobaan yang telah dilakukan. Dengan enzim katalase, H2O2 diurai dengan reaksi sebagai berikut.

2H2O2   Þ       2H2O   +          O2

Uji katalase merupakan suatu pengujian terhadap bakteri tertentu untuk mengetahui apakah bakteri tersebut merupakan bakteri aerob, anaerob fakultatif, atau anaerob obligat dan digunakan untuk mengetahui kemampuan mikroorganisme untuk menguraikan hidrogen peroksida dengan menghasilkan enzim katalase. Bakteri yang memerlukan oksigen manghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) yang sebenarnya beracun bagi bakteri sendiri. Namun dapat tetap hidup dengan adanya anti metabolit tersebut karena mereka menghasilkan enzim katalase yang dapat mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen (Hadioetomo, 1993). Uji katalase digunakan untuk mengetahui aktivitas katalase pada sampel bakteri. Enzim katalase berperan dalam memecah H2O2 (hidrogen peroksida) menjadi H2O dan O2. Hasil uji katalase positif ditandai dengan adanya gelembung-gelembung oksigen (Prasetyo 2011).

Klasifikasi enzim menurut International Enzyme Commission, yaitu : a. Oksireduktase : beredar antara bentuk-bentuk oksidasi dan reduksinya jika molekul – molekul substrat secara berturut – turut dioksidasi. Dehidrogenasa adalah enzim redoks yang tidak mengguankan oksigen sebagai suatu akseptor elektron. Peroksida : menggunakan H2O2 sebagai suatu akseptor elektron.

H2O2       +       H2O2             Þ                 O2            +       2H2O

Substrat            akseptor     katalase              substrat              akseptor

Elektron teroksidasi                                   elektron tereduksi

b. Transferasa : enzim transaminasa (aminotransferasa) mengkatalisasi   pemindahan reversible dari suatu asam amino ke suatu asam keto. Transaminasa tertentu juga berguna dalam diagnose penyakit – penyakit istimewa. Misalnya jaringan jantung kaya akan transminasa oksato asam glutamate (GOT) yang mengkatalisa reaksi. Jaringan hati kaya akan suatu transaminasa yang sama. Tetapi asam piruvat tersangkut dan bukannya asam oksaloasetat, c. Hidrolisa : biasanya digolongkan atas dasar ikatan yang dihidrolisa. Beberapa peptidase seperti tripsin dan kimotripsin, hubungannya dengan penentuan struktur protein primer, d. Liasa (Adisi dari gugus pada suatu ikatan rangkap atau kebalikan dari reaksi tersebut) contohnya : hidrasi dari ikatan asam fumarat oleh enzim furmarasa, e. Isomerasa (keseimbangan antara dua isomer) contohnya : reaksi yang dikatalisasikan oleh alanin  rasemasa, enzim yang ditemukan dalam bakteri, f. Ligasa (pembentukan dari ikatan dengan pembelahan ATP) : enzim ini mengkatalisakan reaksi yang membentuk iktan kimia, yang sering disebut enzim sintetasa (Page, 1989).

I V. Penutup

4.1 Kesimpulan

Dari hasil praktikum yang telah dilaksanakan maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

  1. Pada suhu normal, enzim katalase secara optimal menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) ditandai dengan banyaknya gelembung
  2. Pada suhu rendah, enzim katalase tidak bekerja secara optimal ditandai dengan sedikitnya enzim yang dihasilkan
  3. Pada suhu tinggi, enzim katalase mengalami denaturasi, karena tidak menghasilkan gelembung
  4. Bakteri yang diberi H2O2 menghasilkan gelembung, membuktikan bakteri positif  memiliki enzim katalase
  5. Bakteri yang diberi H2O tidak menghasilkan gelembung, karena tidak terjadi reaksi penguraian H2O2 oleh enzim katalase

4.2 Saran

Dari praktikum yang telah kami lakukan saran yang dapat kami berikan sebaiknya praktikan perlu mengetahui dan memahami dengan baik prosedur kerja terlebih dahulu, serta memperhatikan dengan baik saat dosen menerangkan agar tidak terjadi kesalahan yang tidak diinginkan

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Sang, I. P. 2012. Enzim. [Online]. Tersedia: http://biologimediacentre.com/enzim

Suhara. 2009. Dasar-Dasar Biokimia. Bandung: Prima Press

 

Iklan