Aktivitas Enzim

Laporan Praktikum Ke-4                    Hari/Tanggal               : Senin, 12 Maret 2012

Integrasi Proses Nutrisi                       Tempat Praktikum       : Laboratorium Biokimia

            dan Mikrobiologi Nutrisi        

Nama Asisten              : Indari Ici

AKTIVITAS ENZIM

Santa Lusya Simanjuntak

D24100026

Kelompok 2/ G1

DEPARTEMEN ILMU NUTRISI DAN TEKNOLOGI PAKAN

FAKULTAS PETERNAKAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2012

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Enzim adalah senyawa organik yang dihasilkan suatu sel dalam reaksi kimia yang berfungsi sebagai katalisator protein. Enzim memiliki sifat unik yaitu hanya mempengaruhi zat tertentu yang disebut substrat. Enzim terdiri atas 2 penyusunnya yaitu apoenzim dan gugus prostetik. Apoenzim merupakan bagian enzim yang tersusun dari protein dan bersifat thermolabil (peka terhadap panas). Sementara, gugus prostetik yang disebut kofaktor adalah bagian yang tidak memiliki sifat protein dan tersusun atas ion-ion logam. Koenzim lebih tahan panas dan tidak mudah rusak. Contoh koenzim adalah Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD), Flavin Adenin Dinukleotida (FAD), dan sitokrom (Anonim, 2011).

Enzim memiliki beberapa sifat yakni sebagai biokatalisator (enzim mampu mempercepat reaksi kimia tanpa ikut bereaksi), mudah rusak akibat suhu panas (jika dipanasi pada suhu lebih 60⁰C), bekerja di dalam dan di luar sel, bekerja searah dan atau dua arah, bekerja pada bagian spesifik, mampu bekerja dengan bantuan bahan nonprotein, dan diperlukan dalam jumlah sedikit tetapi memberikan pengaruh sangat besar tehadap kecepatan reaksi (Anonim, 2011).

Tujuan

            Praktikum aktivitas enzim bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan bahan terhadap aktivitas enzim urease dalam mengkatalisis reaksi kimia.

MATERI DAN METODE

Materi

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini adalah wadah plastik, termometer, penangas air (water bath), lemari es, timbangan analitik kasar, spoit 1 ml, tabung reaksi, rak tabung reaksi, sendok plastik, dan stopwatch. Bahan-bahan yang digunakan adalah larutan urea 2%, tepung kacang: (hijau, kedelai, dan tanah), cairan rumen, dan tissue.

Metode

Perlakuan Enzim Pada Suhu 0⁰C, 4⁰C, 25⁰C, 50⁰C, dan 75⁰C

            Tepung kacang hijau ditimbang masing-masing sebanyak 1 gram lalu dimasukkan ke dalam wadah plastik. Pada perlakuan suhu 50⁰C dan 75⁰C tepung kacang dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Setelah itu, setiap wadah dimasukkan ke dalam ruangan sesuai suhunya ( suhu 0⁰C ke dalam lemari es bagian atas, suhu 4⁰C ke dalam lemari es bawah, suhu 25⁰C di dalam ruang praktikum, suhu 50⁰C dan 75⁰C di dala water bath).  Larutan urea 2% dicampurkan  ke dalam masing-masing wadah sebanyak 2 ml. Amati perubahan (bau) yang terjadi pada menit ke-(0, 5, 10, dan 15).

Perlakuan Enzim Pada Waktu : 0, 5, 10, dan 15 Menit

            Tepung kacang hijau, kacang kedele, dan kacang tanah ditimbang masing-masing sebanyak 1 g dan dimasukkan ke dalam wadah plastik. Kemudian larutan urea 2% dicampurkan ke dalam wadah sebanyak 2 ml. Amati perubahan (bau) yang terjadi pada menit ke- (0, 5, 10 dan 15). Sementara, cairan rumen dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 5 ml dan larutan urea 2% dimasukkan sebanyak 5 ml. Setelah itu, amati perubahan yang terjadi pada menit ke- (0, 5, 10, dan 15).

TINJAUAN PUSTAKA

Kacang Hijau

            Kacang hijau adalah tanaman pendek bercabang tegak. Tanaman kacang hijau berakar tunggang. Sistem perakarannya terbagi dua yaitu mesophytes dan xerophytes. Batang kacang hijau berbentuk bulat dan berbuku-buku. Ukuran batangnya kecil, berbulu, berwarna hijau kecoklatan atau kemerahan. Daun kacang hijau tumbuh majemuk, terdiri dari tiga helai anak daun setiap tangkai yang disebut istilah trifoliate. Bunganya berbentuk seperti kupu-kupu dan berwarna kuning kehijauan atau kuning pucat. Bunganya termasuk hermaprodit dan penyerbukan terjadi pada malam hari. Buah kacang hijau berbentuk polong dan setiap polong berisi10-15 biji (Purwono, et al., 2005).

            Kacang hijau (Phaseolus aureus) berasal dari Famili Leguminoseae alias polong-polongan. Kacang hijau mengandung protein 24%, sumber kalsium dan fosfor, kadar lemak rendah terdiri 73% asam lemak tak jenuh dan 27% asam lemak jenuh, vitamin (B1 dan B2) dan vitamin E untuk kesuburan (Kaulan, 2008).

           

Kacang Tanah (Aracis hypogaea)

            Kacang tanah dibedakan menjadi dua tipe yaitu tipe tegak dan tipe menjalar. Kacang tanah berdaun majemuk bersirip genap yang terdiri atas empat helai daun dengan tangkai agak panjang, berbunga kira-kira 4-5 minggu, berbuah polong, biji berwarna (putih, merah, ungu, da merah muda) tetapi kacang tanah paling baik adalah berwarna merah, dan berakar tunggang. Akar samping atau akar serabut kacang tanah terdapat bintil-bintil yang berisi bakteri disebut Rhizobium sp. Bakteri ini mampu mengikat nitrogen bebas dari udara. Pemberian pupuk, seperti urea, pada kacang tanah dapat menyebabkan bakteri malas mengikat nitrogen sehingga produksi polong tidak akan mengikat (Rasyid, 1985)

            Sebagai bahan pangan dan pakan ternak yang bergizi tinggi, kacang tanah mengandung lemak 40-50%, protein 27%, karbohidrat 18%, vitamin (A, D E, K), dan beberapa mineral (Ca, Cl, Fe, Mg, P, K, S), (Rasyid, 1985)

Kacang Kedelai

            Menurut The American Heart Association, kedelai merupakan sumber protein yang berkualitas paling baik untuk para vegetarian. Kedelai mengandung 13 nutrisi penting yaitu protein berkualitas tinggi, asam lemak omega 3, asam lemak omega 6, kalsium, magnesium, besi, serat, asam folat, vitamin B1, B2, dan B6, kalium dan fosfor, dan seng. Kedelai mengadung 45% protein nabati yang setara dengan protein pada telur termasuk 18-20% lipid, yang merupakan sumber utama lemak baik (Mutia, 2011).

            Salah satu unsur hara esensial bagi tanaman adalah nitrogen. Nitrogen juga diperlukan dalam sintesis klorofil serta pembentukan dan pertumbuhan bagian-bagian vegetatif tanaman seperti daun, batang, dan akar. Tanaman yang defisiensi nitrogen tumbuhnya kerdil, daun berwarna pucat/kuning dan biasanya ukurannya lebih kecil karena gejala khlorotik, dan hasilnya rendah. Tetapi kandungan nitrogen yang cukup tinggi menyebabkan aktifitas fiksasi nitrogen biologis menjadi kurang efektif. Kebutuhan nitrogen pada kedelai dipenuhi oleh fiksasi nitrogen simbiotik yang melibatkan bakteri Rhizobium. Kemampuan tanaman kedelai mengikat N udara pada tanah yang belum pernah atau pernah ditanami kedelai akan meningkat apabila benih yang ditanam diinokulasikan dengan bakteri Rhizobium (Nasikah, 2007).

Enzim Urease

            Enzim adalah katalis yang terbuat dari protein dan dihasilkan oleh sel. Suatu kimia dapat berlangsung meskipun tanpa enzim, tetapi reaksi tersebut berjalan sangat lambat. Enzim tidak ikut serta dalam reaksi pengubahan suatu zat dan dapat digunakan secara berulang kali. Enzim memiliki beberapa sifat yakni biokatalisator (enzim dapat mempercepat berbagai reaksi kimia di dalam sel dengan menurunkan energi aktivasi),  spesifik (hanya mengatalisis reaksi kimia tertentu), dapat bekerja secara bolak-balik (reversible) yang artinya enzim tidak mempengaruhi arah reaksi sehingga dapat bekerja bolak-balik sampai terjadi keseimbangan, mudah terdenaturasi oleh suhu tinggi, dan memiliki nama tertentu yang bersifat khusus yaitu nama pertama merupakan nama molekul yang diikat sedangkan nama kedua menunjukkan bentuk reaksi yang difasilitasi oleh enzim dan diberi akhiran ase (Nuri, 2009).

            Berdasarkan tipe reaksi yang dikatalisis, Komisi Enzim dari Persatuan Ahli Biokimia Internasional mengklasifikasikan enzim menjadi enam golongan, yaitu enzim hidrolase, transferase, isomerase, ligase, oksidoreduktase, dan liase. Enzim hidrolase adalah enzim yang mengatalisasi hidrolisis substrat atau enzim yang memecah substrat dengan bantuan air. Enzim yang termasuk golongan ini adalah esterase, karbohidrase, proteinase, amidase dan nuklease (Damin, 2009).

            Pada 1926, Summer berhasil mengisolasi dan mengkristalisasi enzim urease yang ternyata berstruktur protein. Namun hal ini memerlukan waktu yang lebih dari 10 tahun untuk membuktikan bahwa enzim tersebut benar-benar protein (Damin, 2009).

            Amidase adalah enzim yang mengatalisasi hidrolisis pemutusan antara atom C dan atom N (ikatan CN), tetapi bukan ikatan peptida. Amidase yang penting adalah urease, arginase, dan glutaminase yang berturut-turut mengatalisasi hidrolisis urea (ureum), arginin, dan glutamin (Damin, 2009). Enzim urease adalah enzim yang berfungsi untuk menguraikan urea menjadi amonia dan CO₂ (Muhammad, 2009).

            Pada umumnya enzim memilki pH normal yaitu 7. Setiap enzim dapat bekerja baik pada pH optimum, masing-masing enzim memiliki pH optimum yang berbeda. Sebagai contoh : enzim amilase bekerja baik pada pH 7,5 (agak basa), sedangkan pepsin bekerja baik pada pH 2 (asam kuat/sangat asam), dan enzim bekerja pada suhu optimal 36⁰C - 40⁰C. (Yanto, 2008).

Cairan Rumen

            Cairan rumen yang diperoleh dari rumah potong hewan kaya akan kandungan enzim pendegradasi serat dan vitamin. Cairan rumen mengandung enzim α-amilase, galaktosidase, hemiselulase, selulase, dan xilanase (Dadik, 2005). Urea dihidrolisis menjadi amonia di dalam rumen dan sebagian besar dari amonia rumen tersebut dengan cepat  diserap memasuki sistem peredaran darah dan menimbulkan dampak negatif mulai dari penurunan konsumsi dan performa ternak sampai kematian akibat keracunan urea. Puncak produksi amonia di dalam rumen terjadi satu jam setelah pemberian urea (Kaulan, 2008).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Tabel 1. Pengamatan Aktivitas Enzim Urease yang Dipengaruhi Oleh Suhu

Suhu (0o C)	Waktu (menit ke-)
	0’	5’	10’	15’
0	-	+++	++++	+++++
4	-	++	+++	++++
25	-	+++	++++	+++++
50	-	+	+++	++++
75	-	+++	++++	++++

Keterangan:

-                      : Tidak bau

+          : Sangat sedikit bau

++        : Sedikit bau

+++     : Agak bau

++++   : Cukup bau

+++++ : Sangat bau/ bau sekali

Tabel 2. Pengamatan Aktivitas Enzim Urease yang Dipengaruhi Oleh Bahan

Nama Bahan	Waktu (menit ke-)
	0’	5’	10’	15’
Kacang hijau	+	++	++	++
Kacang kedelai	++++	+++++	+++++	+++++
Kacang tanah	-	-	-	-
Cairan rumen	++	++	++	+++

Keterangan:

-                      : Tidak bau

+          : Sangat sedikit bau

++        : Sedikit bau

+++     : Agak bau

++++   : Cukup bau

+++++ : Sangat bau/ bau sekali

                

Pembahasan

            Pada praktikum ini ada dua percobaan yaitu pengaruh suhu dan pengaruh waktu dengan menggunakan bahan tepung kacang kedelai sangarai, kacang hijau, kacang tanah dan cairan rumen. Indikator adanya enzim urease adalah bau pesing (bau menyengat). Tetapi dari keempat bahan tersebut hanya kacang tanah yang tidak mengandung enzim urease karena kacang tanah memiliki akar samping atau akar serabut yang terdapat bintil-bintil yang berisi bakteri disebut Rhizobium sp. Pemberian urea pada kacang tanah menyebabkan bakteri tersebut malas mengikat nirogen (Nasikah, 2007).

            Pada percobaan pertama dengan perlakuan suhu menggunakan tepung kacang kedelai sangrai. Hasil percobaan menunjukkan pada suhu 0⁰C dan 25⁰C memiliki bau amoniak yang sangat menyengat (paling bau). Sementara, berdasarkan literatur suhu optimum untuk enzim-enzim di dalam tubuh adalah 36⁰-40⁰C. Semakin meningkat suhu aktivitas enzim akan semakin meningkat. Pada pemanasan yang tinggi enzim akan mengalami denaturasi. Jadi, pada suhu 0⁰C seharusnya enzim belum bekerja. Perbedaan ini bisa disebabkan oleh kesalahan praktikan dimana pencium yang kurang tajam atau tidak bisa membedakan antara bau pesing dengan bau kacang kedelai (Damin, 2009).

            Pada percobaan kedua yaitu mengamati kerja enzim pada bahan yang berbeda tetapi suhunya sama yakni 25⁰C. Pada percobaan ini, tepung kacang kedelai sangarai memiliki enzim urease paling banyak, kemudian cairan rumen dan kacang hijau dengan agak banyak enzim ureasenya, dan kacang tanah tidak memiliki enzim urease. Hasil percobaan ini sesuai dengan literatur dimana kacang kedelai mengandung protein sangat tinggi yaitu 45% dan memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen (Mutia, 2011). Kandungan enzim urease pada rumen tidak banyak karena urea dengan cepat dihidrolisis menjadi amoniak dan pemberian urea terlalu banyak bisa menyebabkan ternak mati (Kaulan, 2008).

            Prinsip kerja enzim berlangsung dalam dua tahap. Pada tahap pertama, enzim (E) bergabung dengan substrat (S) membentuk kompleks enzim substrat (E-S). Tahap kedua, kompleks enzim substrat terurai menjadi produk (zat hasil) dan enzim bebas. Terdapat dua model yang diusulkan pada kegiatan enzim dalam memengaruhi substrat sehingga diperoleh zat hasil, yaitu model kunci dan gembok yang ternyata lebih banyak disetujui, serta model cocok imbasan. Pada model kunci dan gembok, substrat atau bagian substrat harus mempunyai bentuk yang sangat tepat dengan sisi aktif enzim sehingga terbentuk kompleks enzim substrat. Pada model cocok imbasan enzim berubah bentuk menyesuaikan diri dengan bentuk substrat setelah terjadi pengikatan. Tautan yang cocok pada keduanya dapat diimbas ketika terbentuk kompleks enzim substrat. Jika reaksi telah sempurna molekul hasil atau produknya akan meninggalkan enzim bebas (Damin, 2009).

           

            Aktivitas enzim ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, derajat keasaman (pH), konsentrasi enzim, substrat dan kofaktor, serta inhibitor enzim (Nuri, 2009). Dalam mengatalisasi substrat enzim memiliki sifat yang khas yakni dapat bekerja secara bolak-balik (reversible) yang artinya enzim tidak mempengaruhi arah reaksi sehingga dapat bekerja bolak-balik sampai terjadi keseimbangan (Nuri, 2009).

            Enzim urease adalah enzim yang berfungsi untuk menguraikan urea menjadi amonia dan CO₂. Reaksi kimia enzim urease adalah NH₂CONH₂ + H₂O  → CO₂ + 2 NH₃.

            NH₂

O=C                +          HOH                                      CO₂     +          2 NH₃

            NH₂

Hidrolisis Urea

KESIMPULAN

            Aktivitas enzim yang dipengaruhi suhu bekerja optimal pada suhu 36⁰C - 40⁰C. Semakin meningkat suhu maka semakin cepat reaksi. Tetapi apabila suhunya diatas suhu optimum tersebut makan enzim mengalami denaturasi. Pada percobaab perlakuan bahan yang berbeda menunjukkan bahwa tepung kacang kedelai sangrai memiliki enzim urease paling banyak kemudian diikuti oleh kacang hijau dan rumen. Sementara kacang tanah tidak mengandung enzim urease.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2011. Sifat-Sifat Enzim. www.annehira.com/sifat-sifat-enzim.htm. Diakses tanggal [15 Maret 2012]

Handayani, Nuri. 2009. Buku Kantong Biologi SMA. Pustaka Widyatama: Yogyakarta.

Kardaya D., et al. 2009. Karakteristik urea lepas-lamban pada berbagai kadar molasess dalam ransum berbasis jerami padi secara in vitro. JITV, Vol. 1 (3): 177-191

Kaulan, et.al,. 2008. Kacang-kacangan. www.scribd.com/doc/52811297/Makalah-Kacang-Kacangan. Diakses tanggal [16 Maret 2012]

Marzuki, H.A. Rasyid. 1985 . Bertanam Kacang Tanah. Penebar Swadaya: Depok

Nasikah. 2007. Pengaruh inokulasi Rhizobium dan waktu pemberian pupuk N (urea) terhadap pertumbuhan dan hasil kedelai di lahan sawah setelah kedelai (Glycine max (L.) Merril. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Malang: Malangs

Nugraheni, Mutia. 2011. Tiga belas nutrisi super dalam kacang kedelai. kosmo.vivanews.com/news/read/210644-nutrisi-super-dalam-kacang-kedelai. Diakses tanggal [16 Maret 2012]

Purwono dan Rudi Hartono. 2005. Kacang Hijau. Penebar Swadaya: Yogyakarta.

Suharto, Yanto. 2008. Enzim Sebagai Katalisator. http://e-dukasi.net/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Materi%20Pokok/view&id=242&uniq=all. Diakses tanggal [16 Maret 2012]

Sukri, Muhammad Suwardi. 2009. Al-Qur’an The Amazing Secret. Ufuk Press: Jakarta Selatan

Sumardjo, Damin. 2009. Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran. EGC.