Pengertian dan Cara Kerja Enzim Katalase

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein, berfungsi sebagai senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi  dalam suatu reaksi kimia. Enzim sangat penting dalam kehidupan, karena semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim (Poedjiadi, 1994).

Enzim katalase merupakan enzim perombak hidrogen peroksida yang bersifat racun dan merupakan sisa/hasil sampingan dari metabolisme. Apabila H2O2 tidak diuraikan oleh enzim ini, maka akan menyebabkan kematian pada sel-sel tumbuhan. Oleh sebab itu, enzim ini bekerja dengan merombak H2O2 menjadi substansi yang tidak berbahaya,yaitu berupa air dan oksigen. Enzim ini diproduksi oleh peroksisom.Enzim katalase termasuk ke dalam golongan enzim desmolase, yaitu enzim yang dapat memecahkan ikatan C-C atau C-N pada substrat yang diikatnya

Berikut reaksi dari penguraian H2O2 oleh enzim katalase :


2H2O2                                 2H2O + O2


Enzim ini  mengandung empat gugus heme. Heme yang terdapat pada enzim katalase juga terbentuk dari sebuah cincin protoporphyrin dan mengandung atom besi tunggal. Enzim yang mengandung empat gugus ini juga memiliki empat rantai polypeptide yang masing-masing bagian terdiri atas 500 lebih senyawa asam amino (Gaman, 1992).


Gambar: Pengertian Enzim Katalase


Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kerja enzim menurut Poedjiadi (1994) :

  1. Konsentrasi enzim : pada suatu konsentrasi substrat tertentu, kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim,
  2. Konsentrasi substrat : 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
  3. Suhu : pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. karena enzim adalah suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan kecepatan reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikan kecepatan reaksi,
  4. Pengaruh pH: perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat. pH rendah atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim
  5. 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.

Enzim dapat mengatur reaksi tertentu sehingga dalam keadaan normal tidak terjadi penyimpangan hasil reaksinya. Enzim akan kehilangan aktivitasnya karena panas, asam dan basa kuat, pelarut organik atau apa saja yang bisa menyebabkan denaturasi protein. Enzim dinyatakan mempunyai sifat yang sangat khas karena hanya bekerja pada substrat tertentu (Girinda, 1986).

 

CARA KERJA

Percobaan Katalase dan Pengaruh Penambahan H2O2



 

Percobaan Kerberadaan Katalase dan Pengaruh Penambahan MnO2



Percobaan pengaruh pH terhadap Aktivitas Katalase



 Percobaan Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Katalase



 


HASIL

Table Hasil Percobaan Enzim Katalase

Sampel

Perlakuan penambahan H2O2

Organisme

Bagian/Fase

H2O2

H2O2+ H2O2

Jumlah Gelembung

Nyala Api

Jumlah Gelembung

Nyala Api

 

Cacing

Anterior

149

+++

250

?

Posterior

50

+++

228

?

Abdomen

73

++

180

?

 

Kecambah

Biji

28

+++

25

?

Muda

18

+++

20

?

Tua

21

++

26

?

Tabel 1. Keberadaan Katalase dan Pengaruh Penambahan H2O2 pada Katalase

 

Sampel

Perlakuan penambahan MnO2

Organisme

Bagian/Fase

H2O2

H2O2+MnO2

Jumlah Gelembung

Nyala Api

Jumlah Gelembung

Nyala Api

 

Cacing

Anterior

73

++

0

-

Posterior

48

+++

14

+++

Abdomen

81

+++

0

-

 

Kecambah

Biji

44

++

77

+++

Muda

56

+

22

++

Tua

72

+

94

++

Tabel 2. Keberadaan Katalase dan Pengaruh Penambahan MnO2 pada Katalase

 

Sampel

pH

Organisme

Bagian/Fase

1

9

Jumlah Gelembung

Nyala Api

Jumlah Gelembung

Nyala Api

 

Cacing

Anterior

65

+++

64

+++

Posterior

62

++

60

+++

Abdomen

57

++

63

+++

 

Kecambah

Biji

21

+

5

+

Muda

146

+++

52

+++

Tua

124

++

24

++

Tabel 3. Pengaruh pH pada Aktivitas Enzim Katalase

 

Sampel

Suhu

Organisme

Bagian/Fase

5oC

81 oC

Jumlah Gelembung

Nyala Api

Jumlah Gelembung

Nyala Api

 

Cacing

Anterior

166

+

0

-

Posterior

10

++

0

-

Abdomen

34

+

0

-

 

Kecambah

Biji

17

+

0

-

Muda

60

+

0

-

Tua

41

+

0

-

Tabel 4. Pengaruh Suhu pada Aktivitas Enzim Katalase

 

PEMBAHASAN

Pada kegiatan topik pertama yang bertujuan mengetahui pengaruh penambahan H2O2 dan substrat H2O2 pada aktivitas enzim katalase, di dapatkan hasil pada percobaan menggunakan jaringan hewan yaitu cacing. Dari percobaan pada cacing yang ditambahkan H2O2, terdapat sejumlah gelembung muncul. Ketika gelembung sudah tidak muncul lagi, kemudian ditambahkan 1 ml H2O2. Setelah penambahan 1 ml H2O2  gelembung dalam tabung reaksi menjadi lebih banyak. Saat di tes nyala menghasilkan hasil yang positif. Begitu pula pada percobaan menggunakan jaringan tumbuhan yaitu biji Kacang hijau, biji kacang hijau yang ditambah H2O2 terdapat gelembung muncul. Ketika gelembung sudah tidak muncul lagi, kemudian ditambahkan 1 ml H2O2. Setelah penambahan 1 ml H2O2  ternyata gelembung yang muncul lebih sedikit dan saat di tes nyala menghasilkan hasil yang positif. Namun, pada percobaan kecambah yang ditambah H2O2, didapatkan jumlah gelembung lebih sedikit daripada ketika ditambahkan 1 ml H2O2. Setelah penambahan 1 ml H2O2  di dapatkan jumlah gelembung yang lebih banyak dan saat di tes nyala menghasilkan hasil yang positif.


Grafik 1. Keberadaan Katalase dan Pengaruh Penambahan H2O2 pada Katalase

 

Dari percobaan tersebut, dapat dilihat munculnya gelembung. Banyaknya gelembung merupakan tanda dari adanya enzim katalase yang dapat menguraikan H2O2. Semakin banyak gelembung yang terbentuk maka semakin banyak dan cepat pula aktifitas enzimnya. Enzim katalase akan menguaraikan H2O2, menjadi air (H2O) dan oksigen (O2). Penguraian menjadi dapat di lihat tandanya dengan timbulnya gelembung.

Timbulnya hasil positif terhadap tes nyala juga bisa menjadi indikator bahwa oksigen di hasilkan pada percobaan ini. Dari hasil di atas dapat kita lihat bahwa Enzim katalase tetap bekerja pada jaringan hewan maupun tumbuhan, dan tetap bekerja saat setelah di tambahkan H2O2, namun terjadinya gelembung lebih banyak pada jaringan hewan.

Pada percobaan selanjutnya adalah penambahan MnO2 yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan MnO2 dan substrat pada aktivitas enzim katalase. Pada pengujian pada bagian tubuh cacing + MnO2 + H2O2, ternyata tidak di dapatkan jumlah gelembung satupun dan setelah dilakukan tes nyala api hasilnya adalah negatif, dimana bara api padam setelah berada dalam tabung reaksi. Dan pada saat pengujian menggunakan sampel biji kacang hijau + MnO2 + H2O2, mengalami peningkatan jumlah gelembung dan saat di uji nyala api menghasilkan hasil yang positif. Selanjutnya pada percobaan kedua pada kecambah muda+ MnO2 + H2O2, di dapatkan penurunan jumlah gelembung dari saat belum ditambahkan MnO2 dan ketika di lakukan pengujian nyala api menghasilkan hasil yang positif.


Grafik 2. Keberadaan Katalase dan Pengaruh Penambahan MnO2 pada Katalase

 

Berdasarkan data sebelum penambahan MnO2 dan sesudah penambahan terjadi perbedaan jumlah gelembung yang dihasilkan juga volumenya, pada cacing bagian abdomen dan anterior tidak terdapat gelembung setelah penambahan MnO2 dan pada saat pengujian pada cacing bagian posterior gelembung yang dihasilkan lebih sedikit dibanding sebelum ditambahkan MnO2 sebanyak 14 gelembung, hal tersebut membuktikan bahwa dengan penambahan MnO2 akan mempengaruhi kerja enzim katalase. Terlihat juga pada tumbuhan kacang hijau,  gelembung yang dihasilkan juga berbeda sebelum dan sesudah penambahan MnO2 hal tersebut juga membuktikan bahwa adanya MnO2 akan mempengaruhi kerja enzim.  Percobaan ini sesuai dengan teori yang menyebutkan bahwa kerja enzim dipengaruhi oleh PH, suhu, konsentrasi enzim, konsentrasi substrat. Dan disini MnO2 sebagai salah satu jenis substrat dan penambahan MnO2 pada enzim akan mempengaruhi kerja enzim.


Selanjutnya untuk mengetahui pengaruh pH terhadap aktivitas enzim katalase maka perlakuan diberikan dengan perbedaan besarnya pH, sehingga diperoleh pH masing-masing pH 1, pH 7, dan pH 9. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat dilihat pada grafik hubungan antara pH dengan kerja enzim katalase. Pada pH 1 yang bersifat asam volume gelembung yang dihasilkan sedikit begitu juga pada pH 9 yang bersifat basa volume gelembung yang dihasilkan pun sedikit. Hal ini karena enzim terdenaturasi atau mengalami kerusakan pada pH yang ekstrim yaitu pH yang terlalu tinggi atau basa dan pH terlalu rendah atau asam. Sedangkan pada pH 7 atau pH netral volume gelembung yang dihasilkan maksimal atau banyak. Hal ini menunjukkan bahwa enzim katalase bekerja secara optimal pada pH 7. Percobaan ini sesuai dengan teori.


Grafik 3. Pengaruh pH pada Aktivitas Enzim Katalase

 

Menurut Poedjiadi (1994), perubahan pH lingkungan akan berpengaruh terhadap efektivitas bagian aktif enzim dalam membentuk kompleks enzim substrat. pH rendah atau pH tinggi dapat pula menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan mengakibatkan menurunnya aktivitas enzim  Enzim katalase dapat berkerja dengan baik hanya pada pH optimum atau netral yaitu pH 7. Jika pada larutan asam, maka enzim katalase akan rusak dan tidak dapat bekerja. Jika pada basa pun enzim akan kehilangan keefektivitasan kerjanya. Namun pada suasana asam lebih merusak enzim katalase dari pada suasana basa.

Percobaan terakhir adalah untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim katalase. Dalam percobaan ini digunakan suhu 5°C, 25°C, dan 81°C. Kecenderungan semakin tinggi suhu aktivitas katalase makin menurun. Dari percobaan yang telah dilakukan, terlihat dari grafik jika semakin tinggi suhu, aktivitas enzim katalase semakin menurun. Terutama jika suhu itu sangat tinggi (di atas 70°C) maka yang terjadi adalah tidak adanya aktivitas enzim sama sekali, bias dilihat dari jumlah gelembung yang muncul adalah nol, tidak muncul gelembung sama sekali. Sedangkan pada suhu rendah (5°C) aktivitas enzim berlangsung sangat lambat.


Grafik 4. Pengaruh Suhu pada Aktivitas Enzim Katalase

 

Hal ini sesuai dengan Poedjiadi (1994) bahwa pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat, namun karena enzim adalah suatu protein, pada suhu tertentu (maksimum) justru dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan kecepatan reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikan kecepatan reaksi, yang mengatakan bahwa semakin tinggi suhu makin tinggi pula aktivitas enzim yang terjadi. Perbedaan ini dapat disebabkan karena waktu percobaan yang dilakukan berbeda antara perlakuan satu dengan yang lain.

 

KESIMPULAN

Aktivitas enzim katalase dapat dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu konsentrasi substrat, pH, dan suhu.

  1. Pada jaringan hewan dan tumbuhan terdapat enzim katalase yang ditunjukkan adanya gelembung saat pada jaringan hewan maupun tumbuhan ditambahkan H2O2.
  2. Penambahan substrat pada aktivitas enzim katalase akan menyebabkan reaksi berlangsung lebih cepat, namun pada konsentrasi tertentu katalase akan mengalami titik jenuh dan tidak terdapat peningkatan kecepatan reaksi.
  3. Aktivitas enzim katalase bekerja dengan maksimal pada pH optimal yaitu pH 7 atau pH netral.
  4. Enzim katalase dapat bekerja pada suhu optimum, jika pada suhu rendah, reaksi akan berlangsung lambat, namun jika suhu terlalu tinggi maka enzim justru terdenaturasi.


DAFTAR PUSTAKA 
Gaman, M. 1992. Ilmu Pangan, Penghantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi. Edisi II. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press 
Girindra, A. 1986. Enzim dalam Biokimia 1. Jakarta: Gramedia. 
Poedjiadi. (1994). Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI Press.


Sekian uraian tentang Pengertian dan Cara Kerja Enzim Katalase, semoga bermanfaat.

0 komentar:

Post a Comment