Indikator 24

Menjelaskan Ciri-ciri dan Cara Kerja dari Faktor-faktor yang Dapat Mempengaruhi Kerja Enzim

A. Enzim

Enzim memiliki peran yang penting dalam metabolisme. Enzim merupakan suatu protein yang berperan sebagai biokatalisator dalam metabolisme. Enzim dapat bekerja secara secara cepat, spesifik pada substrat tertentu dan efisien karena tidak ikut bereaksi bersama substrat yang diubahnya (katalis). Enzim terdiri dari dua bagianm yaitu bagian yang mengandung protein (apoenzim) dan bagian non-protein (kofaktor). Dua bagian lengkap ini disebut sebagai holoenzim. Kofaktor merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk mengaktifkan kerja enzim. Kofaktor bisa berupa molekul organik maupun anorganik (gugus prostetik) berupa mineral seperti ion Fe, Zn dan Mn. Sedangkan molekul organik (koenzim) sebagai contohnya adalah NAD⁺, niasin dan biotin.

Enzim sebagai biokatalisator mempunyai sifat-sifat antara lain sebagai berikut:

1. Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi (energi minimum agar reaksi bisa terjadi).

2. Tidak ikut bereaksi (tidak mengalami perubahan)

3. Bekerja secara spesifik.

Permukaan enzim memiliki suatu daerah yang disebut sebagai sisi aktif/ katalik. Sisi aktif merupakan bagian yang langsung berikatan dengan substrat. Enzim tertentu hanya akan berikatan dengan substrat tertentu. Cara enzim bekerja ada dua:

a) Teori gembok dan kunci --> Enzim digambarkan seperti gembok yang mempunyai bagian yang kaku dan hanya cocok dengan kunci yang spesifik. Bagian enzim yang dapat berikatan dengan substrat disebut dengan sisi aktif. Enzim juga memiliki sisi alosterik yang jika berikatan dengan penghambat (inhibitor) aktivitas enzim akan berkurang. Jika sisi alosterik berikatan dengan aktivator (zat penggiat) maka enzim menjadi aktif.

b) Teori ketepatan induksi (induced fit) --> Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik fleksibel. Sisi aktif enzim mengikuti bentuk dari substrat yang akan berikatan dengan enzimnya.

4. Enzim bekerja secara bolak-balik (reversible), dapat membentuk atau diuraikan menjadi senyawa lain.

5. Rusak pada suhu tinggi (terdenaturasi pada suhu panas)

6. Dapat bereaksi dengan substrat asam/basa

B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim

a) Suhu à Suhu optimal enzim bekerja secara efektif adalah 35^oC-40^oC. Pada suhu tinggi, enzim akan terdenaturasi/rusak dan pada suhu 0^oC enzim tidak aktif.

b) Derajat keasaman --> Enzim dapat bekerja secara optimal pada pH netral atau hampir netral (pH = 6-7). Perubahan pH dapat menyebabkan sisi aktif enzim berubah keefektifannya dalam membentuk kompleks enzim-substrat.

c) Konsentrasi substrat --> Kecepatan reaksi meningkat apabila ada penambahan konsentrasi substrat meskipun konsentrasi enzim tetap. Namun apabila konsentrasi substrat ditambah terus sementara konsentrasi enzim tetap dan sisi aktif enzim sedang bekerja, penambahan ini akan menyebabkan keepatan reaksi mencapai titik maksimum (konstan).

d) Konsentrasi enzim --> Konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi enzimatis. Semakin besar konsentrasi enzim, akan semakin cepat reaksinya. Kecepatan konstan tercapai bila semua substrat sudah terikat oleh enzim.

e) Zat penghambat (Inhibitor) --> Ada dua macam inhibitor yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. Inhibitor kompetitif kompetitif berikatan pada sisi aktif enzim dan menjadi pesaing bagi substrat. Contoh inhibitor kompetitif adalah sianida yang bersaing dengan oksigen untuk berikatan dengan hemoglobin. Sedangkan inhibitor nonkompetitif merupakan inhibitor yang berikatan pada sisi alosetrik enzim.Hal ini akan mengakibatkan substrat tidak bisa berikatan dengan enzim. Inhibitor kompetitif dapat diatasi dengan cara penambahan substrat sedangkan inhibitor tidak bisa diatasi dengan cara tersebut.

f) Zat penggiat (Aktivator) --> Aktivator merupakan molekul yang memudahkan ikatan antara enzim dengan substrat. Contohnya adalah garam-garam dari logam alkali dalam keadaan encer dan air.

Latihan Soal

1. Dalam proses metabolisme, enzim merupakan senyawa yang bekerja mendorong laju reaksi kimia sehingga sel mampu...(Soal UN)

A. Menyerap energi dari lingkungan

B. Membebaskan energi ke lingkungan

C. Meningkatkan energi aktivasi

D. Menurunkan penggunaan energi aktivasi

E. Meningkatkan suhu reaksi

Pembahasan: Setiap reaksi yang berlangsung membutuhkan energi aktivasi untuk memulai reaksi. Enzim sebagai biokatalisator reaksi bekerja meminimalisir energi yang diperlukan untuk aktivasi tersebut, sehingga reaksi berlangsung lebih cepat.

2. Enzim amilase tidak mampu bekerja untuk memecah protein menjadi pepton. Hal ini merujuk pada sifat enzim yaitu...

A. Dipengaruhi inhibitor
B. Dipengaruhi pH

C. Bekerja reversible

D. Bekerja spesifik

E. Biokatalisator

Pembahasan: Tidak semua enzim cocok dengan substrat. Salah satu sifat enzim adalah bekerja secara spesifik. Sebab tidak semua sisi aktif enzim dapat berikatan dengan semua substrat.

3.

Pernyataan berikut yang sesuai dengan gambar diatas adalah...

A. Pada suhu 0^oC katalase tetap aktif

B. Suhu tidak memengaruhi kerja enzim katalase

C. Berapapun suhunya, enzim katalase tetap aktif

D. Enzim katalase bekerja optimum pada suhu dibawah 40^oC

E. Enzim katalase mengalami denaturasi pada suhu diatas 50^oC

Pembahasan: Enzim dapat bekerja optimum pada suhu tubuh yaitu sekitar 35 ^oC -40^oC. Namun, pada suhu diatas 50 ^oC, enzim sebagai protein rusak sehingga mengalami denaturasi.

4. Enzim katalase akan mengalami denaturasi jika dipanaskan. Hal inimenunjukkan bahwa enzim bersifat termolabil karena...

A. Enzim merupakan protein

B. Tersusun atas gugus prostetik

C. Mampu menurunkan energi aktivasi

D. Enzim merupakan senyawa anorganik

E. Enzim disintesis di dala mtubuh manusia sesuai suhu tubuh

Pembahasan: Sebagai protein, jika enzim dipanaskan sampai suhu optimum (40 ^oC)  enzim akan mengalami kerusakan  karena ikatan kimia di dalam enzim tersebut rusak.

5.

Dari hasil percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa kerja enzim katalase lebih efektif pada suasana... (Soal UN)

A. Panas

B. Dingin

C. Netral

D. Basa

E. Asam

Pembahasan: Saat ekstrak hati ditambah dengan NaOH dan HCl, gelembung gas yang dihasilkan sedikit. Keadaan tersebut menunjukkan bahwa enzim tidak bekerja dengan baik. Penambahan NaOH mengakibatkan kondisi basa dan penambahan HCl mengakibatkan kondisi asam. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa enzim katalase bekerja lebih optimal pada kondisi netral.

6.

Dari gambar diatas, dapat disimpulkan bahwa...

A. Enzim akan menentukan arah reaksi

B. Jenis enzim sangat mempengaruhi kerja enzim

C. Enzim akan mempengaruhi kecepatan reaksi

D. Kualitas produk yang dihasilkan sangat ditentukan oleh enzim

E. Enzim akan mengurangi jumlah energi reaksi yang diperlukan

Pembahasan: Sebagai katalis, enzim tidak ikut bereaksi dan tidak mengubah zat yang direaksi, namun enzim dapat mempercepat laju reaksi tanpa harus mengubah reaksinya.

7.

Sifat enzim yang tepat berdasarkan gambar tersebut adalah...

A. Enzim bekerja bolak balik

B. Daging yang disimpan dalam lemari akan tetap membusuk

C. Amilum diuraikan menjadi glukosa oleh enzim amilase

D. Enzim pepsin hanya dapat bekerja baik di dalam lambug

E. Enzim dipengaruhi oleh adanya inhibitor

Pembahasan: Gambar tersebut menggambarkan ciri enzim yang bekerja secara spesifik, bentuk active site harus sama dengan substrat.

8. Daging yang dibekukan di dalam lemari es tidak membusuh. Hal ini menandakan bahwa...

A. Daging tersebut tidak mengalami metabolisme

B. Di dalam lemari es tidak berlangsung respirasi aerobik

C. Pada suhu rendah enzim mikroorganisme pembusuk tidak bekerja

D. Di dalam lemari es tidak ada oksigen

E. Bakteri tidak bisa berkembang karena tidak ada cahaya

Pembahasan: Kerja enzim dipengaruhi oleh lingkungan. Pada suhu rendah (0^oC atau dibawahnya, enzim bersifat nonaktif tetapi tidak rusak.

9. Enzim memiliki sifat sebagai berikut, kecuali...

A. Berperan sebagai biokatalisator

B. Bekerja pada suhu dan pH tertentu

C. Kerjanya dipengaruhi oleh ketersediaan air

D. Terdiri dari zat protein

E. Setiap enzim dapat bekerja untuk berbagai zat

Pembahasan: Sifat-sifat enzim adalah:

1. Berperan sebagai biokatalisator

2. Bekerja dipengaruhi oleh suhu dan pH tertentu

3. Bekerja secara spesifik, setiap enzim bekerja untuk satu substrat

4. Enzim merupakan biokatalisator pada proses-proeses metabolisme

5. Dapat bereaksi secara bolak-balik

10. Enzim yang dipakai pada proses sintesis untuk menghasilkan energi dalam sel disebut...

A. Koenzim

B. Haloenzim

C. Endoenzim

D. Eksoenzim

E. Apoenzim

Pembahasan: Endoenzim adalah enzim yang bekerja dalam sel. Koenzim adalah enzim yang terdiri dari bahan organik dan beridir sendiri. Holoenzim adalah apoenzim dan koenzim yang bersatu. Sedangkan eksoenzim adalah enzim yang bekerja di luar sel.

11. Contoh enzim dan hasil kerjanya  yang berperan dalam metabolisme sel adalah...

A. Maltase, pembentukan maltosa

B. Katalase, menguraikan peroksida air

C. Protease, pembentukan protein

D. Lipase, menguraikan lemak

E. Glukase, pembentukan glukosa

Pembahasan: Maltase mengubah maltosa menjadi dua mol glukosa. Sedangkan lipase mengubah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Katalase menguraikan H₂O₂- H₂O + O₂ .

12. Tipe penghambat (inhibitor) enzim yang  bekerja dengan cara merusak enzim adalah...

A. Inhibitor kompetitif

B. Inhibitor nonkompetitif

C. Bergabung dengan sisi aktif enzim

D. Inhibitor umpan balik

E. Tidak ada jawaban

Pembahasan: Inhibitor nonkompetitif bekerja di luar sisi aktif enzim yang dapat menyebabkan sisi aktif enzim berubah dan tidak dapat berfungsi lagi.

13. 

Dari hasil percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa...

A. Enzim dapat bekerja optimum pada suasana asam

B. Enzim dapat bekerja optimum pada suasana basa
C. Enzim tidak dapat bereaksi dengan NaOH sehingga gelembung yang dihasilkan sedikit
D. Enzim bekerja secara optimum pada seusana netral
E. Enzim dapat bekerja secara optimum bila direaksikan dengan HCl

Pembahasan: Dari gambar tersebut, dapat dilihat bahwa enzim yang tidak ditambah zat NaOH dan HCl memiliki gelembung lebih banyak sehingga menandakan bahwa enzim dapat bekerja pada suasana netral. Jika ditambah NaOH maka suasana akan menjadi basa dan bila ditambah HCl suasana menjadi asam. Di saat suasana asam/basa enzim kurang bisa bekerja secara optimal.

14.   

Kesimpulan yang tepat dari tabel diatas adalah...

A. Enzim dipengaruhi oleh pH

B. Enzim dipengaruhi oleh kecepatan reaksi

C. Enzim dipengaruhi oleh konsentrasi ekstrak hati

D. Enzim dipengaruhi oleh volume gelembung udara

E. Enzim dipengaruhi oleh nyala api

Pembahasan: Salah satu faktor yang mempengaruhi kerja enzim adalah konsentrasi dari substrat. Konsentrasi substrat yang ditambah dapat mempercepat reaksi yang terjadi.

15.

Apabila X dalam grafik adalah pH, pernyataan manakah yang sesuai dengan grafik tersebut?

A. Enzim bekerja baik dalam suasana asam

B. Pada pH >10 enzim bekerja dengan baik

C. Enzim bekerja secara optimum pada pH optimum

D. Kerja enzim tidak dipengaruhi pH

E. Enzim yang berbeda mempunyai pH optimum yang berbeda pula

Pembahasan: Derajat keasaman mempengaruhi kerja enzim. Perlu dicatat bahwa tidak semua enzim bisa bekerja pada suasana asam atau basa. Tetapi enzim seperti Pepsin dapat bekerja optimum pada suana asam, sedangkan lipase dapat bekerja pada suasana basa secara optimum. Semua tergantung pada jenis enzim dan fungsinya.