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 H₂O_2. 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 H₂O_2. 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 H₂O_2. 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 H₂O_2, 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.