Fungsi H2O2 dalam percobaan enzim katalase

Oleh: Rifni Hayati

Setelah membahas tentang faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim, maka kita dapat melakukan praktikum untuk menguji benarkah kerja enzim itu dipengaruhi oleh suhu, pH (derajat keasaman) serta konsentrasi substrat. Selain bekerja secara spesifik pada substrat tertentu, enzim juga bersifat termolabil (rentan terhadap perubahan suhu) serta memiliki gugus protein. Pengaruh suhu terlihat sangat jelas, karena dapat merusak enzim dan membuatnya terdenaturasi seperti protein kebanyakan. Bahan yang sering digunakan dalam percobaan ini adalah hati ( boleh menggunakan salah satu jenis hati sapi, hati ayam atau hati kambing ).

Kenapa menggunakan hati ? Karena pada organ hati lebih banyak mengandung enzim katalase dibanding jaringan tubuh lainnya. Enzim Katalase berfungsi menguraikan Hidrogen Peroksida (H2O2) yang bagi tubuh merupakan senyawa racun. Hidrogen Peroksida ini merupakan bahan senyawa organik yang memiki sifat oksidator kuat dan berbahaya bagi tubuh. Sedangkan enzim katalase adalah termasuk enzim hidroperoksidase, yang melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya.

Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkan radikal bebas, yang selanjutnya akan merusak membrane sel dan kemungkinan menimbulkan penyakit kanker serta arterosklerosis. Enzim Katalase memiliki kemampuan untuk inaktivasi zat Hidrogen Peroksida (H2O2 ). Zat ini terbentuk oleh aktivitas enzim oksidase. H2O2 berpotensi membentuk radikal karena membentuk OH-. Nah, disinilah peran enzim katalase dalam mengubah Hidrogen Peroksida menjadi molekul air dan gas Oksigen. ( Ingatkankah bahwa salah satu fungsi hati adalah penawar racun dalam tubuh).

Alat dan bahan dari percobaan enzim katalase adalah beker glass, tabung reaksi, pipet tetes, mortar dan alu, lidi, korek api, kompor Bunsen, air, hati ayam, hidrogen peroksida 3%, HCl 5%, NaOH 5%, dan es batu. Cara kerja dari percobaan enzim katalase adalah membuat eksktrak hati ayam kemudian menempatkannya dalam 5 buah tabung reaksi dengan perlakuan berbeda kemudian mengamati perubahan yang terjadi.

Pada masa pandemi ini, pembelajaran dilakukan secara daring maka percobaan uji enzim katalase dapat dilakukan di laboratorium virtual rumah.belajar.kemdikbud. Sebelumnya peserta didik dapat menyaksikan tayangan video bagaimana cara melalukan percobaan uji kerja enzim pada Link : https://www.youtube.com/watch?v=yqhTAq_0ivk&feature=youtu.be oleh Ibu Dwi Suwartini guru Biologi di SMA Negeri 32 Jakarta Selatan.

Untuk menuju ke laboratorium virtual dapat dibuka link : https://vlab.belajar.kemdikbud.go.id/Konten/VirtualLab/33. Untuk panduan kerja kelompok peserta didik dapat mengunggah LKPD dengan membuka link berikut : https://docs.google.com/document/d/1ATQulN0tWF-DL6CfP502SxxgiFpF5fy-6434-SF0HUQ/edit?usp=sharing

Walaupun hanya dengan laboratorium maya, peserta didik dapat mengumpulkan data percobaan dan menganalisisnya. Kemudian menyimpulkan hasil percobaan dari data yang diperoleh. Semoga pandemi segera berlalu dan guru bisa kembali berinteraksi dengan peserta didik dalam real teaching.

=========================

Baitii Jannatii 27/08/2020

Minggu ini masih berlangsung pekan ujian praktik kelas XII. Untuk mata pelajaran Biologi terdapat SKL yang mengukur keterampilan siswa melakukan percobaan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim. Percobaan ini pernah dilakukan siswa untuk menguji kerja enzim katalase pada hati dan kentang saat mempelajari materi metabolisme khususnya materi Enzim di kelas XII semester ganjil. Dan tahun ini ujian praktik US kembali menilai apakah siswa mampu dalam melakukan praktik uji kerja enzim katalase ini.

Alat yang diperlukan adalah 8 buah tabung reaksi bersama rak tabung reaksi, mortal dan alu, pipet tetes, dan spatula. Disiapkan juga tripod dan pembakar Bunsen untuk memanaskan air pada beker gelas, dan es batu untuk perlakuan terhadap suhu yang berbeda. Zat yang disiapkan adalah larutan H2O2 atau larutan Hidrogen Peroksida 3 %. Sedangkan bahan praktikum adalah hati ayam dan kentang.

Tujuan praktikum uji kerja enzim ini adalah untuk megetahui bagaimana kerja enzim jika diberi perlakuan dengan suhu yang berbeda ( dipanaskan, didinginkan, dan suhu ruang ). Hati ayam dipilih untuk mewakili jaringan hewan, karena hati banyak mengandung enzim katalase. Ini sesuai pula dengan fungsi hati sebagai penawar racun dalam tubuh. Sedangkan kentang adalah objek yang mewakili jaringan tumbuhan. Pada percobaan ini praktikan dapat membandingkan kerja enzim katalase pada jaringan hewan dan tumbuhan, sekaligus juga dapat membandingkan kerja enzim pada suhu yang berbeda.

Pertama sekali hati ayam dihaluskan dengan mortal dan alu, boleh ditambahkan air aquadest agar didapat larutan yang tidak terlalu pekat. Masukkan hati yang sudah dihaluskan tadi ke tiga tabung reaksi masing-masing setinggi 2 cm. Beri label A, B, dan C pada tabung reaksi. Label A adalah hati ayam yang dinaikkan suhunya dengan cara meletakkan tabung reaksi A pada air yang telah mendidih. Tabung B berisi hati ayam yang didinginkan dalam es batu. Tabung C adalah hati ayam yang tidak diberi perlakuan apapun, berarti hati ayam berada pada suhu ruang sekitar 25 o C. Kentang dicincang sampai halus dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi dengan label D, E, dan F. Tabung D adalah kentang yang dipanaskan, tabung E kentang yang didinginkan, dan tabung F adalah kentang dengan suhu ruang. Dua tabung reaksi lagi dibutuhkan untuk larutan H2O2 Yang akan dituangkan secara bersamaan ke tabung A dan D, tabung B dan E, serta tabung C dan F.

Kerja enzim akan terlihat saat larutan H2O2 dituang bersamaan ke hati ayam dan kentang. Peserta didik mengamati kecepata reaksi dan jumlah gelembung yang dihasilkan. Kecepatan reaksi dilihat dari cepat atau lambatnya gelembung naik. Jumlah gelembung merupakan indikator dari jumlah H2O dan O2 yang terbentuk. H2O2 akan diuraikan oleh enzim katalase yang ada pada hati dan kentang menjadi air dan oksigen. Hasil pengamatan diisikan ke dalam tabel yang sudah disiapkan. Data yang didapat bisa dianalisis oleh siswa untuk menyimpulkan kerja enzim pada suhu yang berbeda dan jaringan yang berbeda. Semua laporan praktikum dan hasilnya dituliskan siswa pada lembar response yang tersedia.

Penjelasan tentang enzim katalase dalam jaringan hidup dapat difahami bahwa dalam tubuh makhluk hidup, Hidrogen Peroksida atau H2O2 merupakan senyawa hasil metabolisme di jaringan. Zat ini merupakan racun jika terakumulasi dalam jaringan. Enzim katalase inilah yang berfungsi menguraikan Hidrogen Peroksida menjadi zat yang tidak berbahaya bagi tubuh, yaitu air dan oksigen. Dengan demikian metabolism tubuh tetap terjaga, karena zat-zat berbahaya sudah dinetralisir oleh enzim yang sesuai.

Demikian penjelasan tentang praktik kerja enzim katalase. Semoga dapat menjadi referensi bagi teman-teman sesama pengampu mapel Biologi kelas XII dalam melaksanakan praktikum. Salam semangat mencerdaskan anak negeri.

Baitii Jannatii ( 11/02/2020 )

Hari ke-15

Katalase adalah enzim yang mengandung empat gugus heme, pada tulang, membran mukosa, ginjal dan hati. Aktivitas enzim ditemukan dalam mitokondria, sitoplasma dan peroksosom. Katalase memiliki empat rantai polypeptide, masing-masing terdiri dari 500 lebih asam amino. Katalase juga memiliki empat grup heme yang dibentuk dari cincin protoporphyrin yang mengandung atom besi tunggal. Berat molekulnya: 118.054,25 gram/mol. Struktur sekunder: 31% helical (22 helik; 161 residu) 16% beta sheet (19 strands; 82 residu. Ensim Katalase termasuk enzim hidroperoksidase, yang melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida (H2O2) yang berbahaya. Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkan radikal bebas, yang selanjutnya akan merusak membran sel dan kemungkinan menimbulkan penyakit kanker serta arterosklerosis. Memiliki kemampuan untuk inaktivasi hidrogen peroksida. Senyawa H2O2 dihasilkan oleh aktivitas enzim oksidase, H2O2 berpotensi menimbulkan radikal karena membentuk OH*. Katalase merupakan hemoprotein yang mengandung 4 gugus hem.[1]

KatalaseIdentifikasiSimbolCatalasePfamPF00199InterProIPR011614PROSITEPDOC00395SCOP7catSUPERFAMILY7catOPM superfamily435OPM protein3e4wCDDcd00328

Struktur protein yang tersedia:
Pfam	struktur
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	ringkasan struktur

CatalasePengidentifikasiNomor EC1.11.1.6Nomor CAS9001-05-2 Basis dataIntEnztinjauan IntEnzBRENDAentri BRENDAExPASytinjauan NiceZymeKEGGentri KEGGMetaCycjalur metabolikPRIAMprofilStruktur PDBRCSB PDB PDBe PDBsumOntologi GenAmiGO / EGO

Pencarian
PMC	artikel
PubMed	artikel
NCBI	protein

catalasePengidentifikasiAliasID eksternalGeneCards: [1] OrtologSpesiesManusiaTikusEntrez


n/a


n/a

Ensembl


n/a


n/a

UniProt


n/a


n/a

RefSeq (mRNA)


n/a


n/a

RefSeq (protein)


n/a


n/a

Lokasi (UCSC)n/an/aPencarian PubMedn/an/aWikidata

Lihat/Sunting Manusia

1. aktivitas peroksidase, mengoksidasi senyawa yang analog dengan substrat

Katalase H2O2 + H2A -- >2H2O + A2

2. aktivitas katalase, enzim ini mampu menggunakan satu molekul H2O2 sebagai subtrat atau donor elektron dan molekul H2O2 yang lain sebagai oksidan atau akseptor elektron.

Katalase 2H2O2 ----->2H2O + O2

Katalase ditemukan di darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan hati. di dalam organel sel yaitu peroksisome kaya akan enzim katalase.

Hidrogen peroksida (H2O2) merupakan hasil dari respirasi dan dibuat dalam seluruh sel hidup. H2O2 berbahaya dan harus dibuang secepatnya. Enzim katalase diproduksi sel untuk mengkatalis H2O2. Katalase berperan sebagai enzim peroksidasi khusus dalam reaksi dekomposisi hydrogen peroksida menjadi oksigen dan air. Enzim ini mampu mengoksidasi 1 molekul hydrogen peroksida menjadi oksigen. Kemudian secara simultan juga dapat mereduksi molekul hydrogen peroksida kedua menjadi air. Reaksi dapat berjalan bila terdapat senyawa pemberi ion hydrogen (AH2) seperti methanol, etanol dan format. Peran katalase dalam mengkatalis H2O2 relatif lebih kecil dibandingkan dengan kecepatan pembentukannya. Sel-sel yang mengandung katalase dalam jumlah sedikit sangat rentan terhadap peroksida. Oleh karena itu katalase berperan penting dalam mekanisme pertahanan sel darah merah terhadap serangan oksidator hydrogen peroksida.

Gangguan yang ditimbulkan oleh kekurangan katalase dapat mengenai semua organ, terutama organ yang mengandung banyak katalase, antara lain:

- Penyakit fibrosis ginjal progresis

- Akatalasia

Akatalasia merupakan suatu variasi genetik di mana terdapat kekurangan enzim katalase dalam sel-sel darah merah. Kelainan ini bersifat otosom (tidak tergantung jenis kelamin) dan ditentukan oleh gen resesif. Proporsi fenotipe ini dalam populasi kurang lebih 1%. Orang yang menderita akatalasia, kalau terkena hidrogen-peroksida (suatu antiseptika) akan mengalami hemolisis. Penyakit ini merupakan jenis kelainan metabilk. Meskipun kekurangan aktivitas enzim katalase pada jaringan tubuh namun hanya sebagian dari penderitanya yang menunjukkan gejala yang berulang pada gusi dan yang berhubungan dengan struktur mulut yang mudah luka. Luka biasanya terjadi setelah masa pubertas. Gangguan semacam ini dilaporkan paling banyak terjadi pada masyarakat di Jepang dan Korea, di mana frekuensinya di Jepang sekitar 2 dari 100.000 penduduk.

Merupakan suatu variasi genetik, di mana terdapat kekurangan enzim katalase dalam sel-sel darah. Kelainan ini bersifat otosom (tidak tergantung jenis kelamin) dan ditentukan oleh gen resesif. Proporsi tipe ini dalam populasi kurang lebih 1%. Orang yang menderita akatalasia, jika terkena hidrogen peroksida (misal melalui antiseptik) akan mengalami hemolisis pada sel-sel darah merah.

- Vitiligo

Menurut National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS) vitiligo merupakan penyakit kulit yang ditandai dengan adanya makula putih yang dapat meluas di beberapa bagian tubuh. Hipotesis neurohormonal muncul karena keterlibatan norepinefrin (NE) dan monoamine oksidase (MAO) dalam patogenesis vitiligo. Peningkatan kadar NE yang disekresikan keratinosit memicu terbentuknya enzim MAO. Peningkatan aktivitas MAO akan memicu pembentukan hidrogen peroksida yang berlebihan. Jumlah H2O2 yang berlebihan ini tidak diimbangi oleh katalase yang bertindak menentralkan hidrogen peroksida pada kelainan vitiligo.

- Rambut beruban

Penyebab rambut beruban adalah tubuh terlalu banyak menghasilkan hidrogen peroksida. Senyawa ini menghalangi produksi melamin, yaitu pigmen yang memberikan warna bagi kulit dan rambut. Banyaknya senyawa hidrogen peroksida yang dihasilkan tidak seimbang dengan produksi katalase dalam tubuh

^ Chelikani P, Fita I, Loewen PC (January 2004). "Diversity of structures and properties among catalases". Cellular and Molecular Life Sciences. 61 (2): 192–208. doi:10.1007/s00018-003-3206-5. PMID 14745498.

"GenAge entry for CAT (Homo sapiens)". Human Ageing Genomic Resources. Diakses tanggal 2009-03-05.
"Catalase". MadSci FAQ. madsci.org. Diakses tanggal 2009-03-05.
"Catalase and oxidase test video". Regnvm Prokaryotae. Diakses tanggal 2009-03-05.
"EC 1.11.1.6 - catalase". Brenda: The Comprehensive Enzyme Information System. Diakses tanggal 2009-03-05.
"PeroxiBase - The peroxidase database". Swiss Institute of Bioinformatics. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2008-10-13. Diakses tanggal 2009-03-05.
"Catalase Procedure". MicrobeID.com. Diakses tanggal 2009-04-22.
"Catalase Molecule of the Month". Protein Data Bank. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2013-05-11. Diakses tanggal 2013-01-08.