1

AMALI 4 : ENZIM DAN PENCERNAAN

Pengenalan / Teori

Enzim

Semua proses biokimia yang berlaku di dalam sel hidup merupakan metabolisme sel.

Bahan kimia yang mengambil bahagian dalam metabolisme sel disebut metabolit.

Setiap proses biokimia terdiri daripada satu siri tindak balas biokimia. Setiap tindak

balas biokimia pula dimangkinkan oleh enzim yang spesifik. Enzim ditakrifkan sebagai

bahan protein yang dihasilkan oleh sel hidup dan berfungsi sebagai mangkin dalam

sesuatu tindak balas biokimia.

Enzim bertindak sebagai mangkin organik yang dapat mengawal atur serta

mempercepatkan tindak balas biokimia dalam sel. Tindakan enzim adalah spesifik.

Setiap jenis enzim hanya bertindak terhadap satu jenis substrat. Substrat ialah bahan

yang ditindakkan oleh enzim. Misalnya, enzim sukrase hanya boleh bertindak ke atas

sukrosa sementara maltase hanya bertindak ke atas maltosa walaupun kedua-dua

sukrosa dan maltosa adalah gula.

Tindakan enzim dipengaruhi oleh kehadiran perencat. Perencat enzim merujuk kepada

bahan kimia yang melambatkan atau menghentikan suatu tindak balas atau proses

kawalan enzim. Enzim hanya diperlukan dalam kuantiti yang kecil untuk memangkinkan

sesuatu tindak balas biokimia. Enzim tidak dimusnahkan selepas tindak balas biokimia

selesai. Oleh itu, ia dapat digunakan berulang kali. Sedikit enzim akan memangkinkan

satu bilangan besar tindak balas biokimia yang sama. Enzim juga memerlukan kofaktor

untuk tindak balasnya. Kofaktor ialah bahan bukan protein dalam bentuk ion logam atau

molekul organik yang diperlukan bagi pengaktifan enzim tertentu.

Enzim dinamakan mengikut substrat yang bertindak dengannya dengan akhiran –ase.

Contohnya, enzim sukrase menguraikan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Urease

2

mengubah urea kepada amonia dan karbon dioksida. Nama-nama enzim yang telah

lama wujud tetap dikekalkan seperti pepsin, renin dan tripsin.

Pencernaan

Proses penguraian molekul makanan yang besar daan kompleks menjadi molekul kecil

dan ringkas dikenali sebagai pencernaan. Di dalam rongga mulut, makanan dikunyah

menjadi butiran kecil bertujuan memudahkan tindakan enzim. Air liur yang dirembeskan

ke dalam rongga mulut mengandungi sejenis enzim yang dinamakan ptialin. Enzim ini

dapat menghidrolisiskan kanji menjadi maltosa. Kemudian makanan akan bergerak

melalui esofagus secara peristalsis untuk memasuki perut.

Semasa di perut, kelenjar gaster merembeskan jus gaster yang mengandungi asid

hidroklorik, pepsin dan renin. Asid hidroklorik menyediakan ph yang sesuai bagi enzim

renin dan pepsin kerana kedua-duanya paling aktif dalam keadaan berasid. Pepsin

menghidrolisiskan protein menjadi pepton dan polipeptida. Manakala renin

mengentalkan susu dengan menukarkan kaseinogen(protein susu larut) menjadi

kasein(protein susu tidak larut). Makanan berada dalam perut selama kira-kira empat

jam dan meninggalkan perut dalam keadaan separa cecair yang dikenali sebagai kim.

Semasa di duodenum, hati mensintesiskan hempedu dan disimpan dalam pundi

hempedu dan akan disalurkan melalui duktus hempedu apabila diperlukan. Hempedu

mengandungi garam hempedu tetapi tidak mengandungi enzim. Fungsi hempedu ialah

memecahkan lemak(pengelmusian) supaya dapat menambahkan jumlah luas

permukaan untuk tindakan enzim. Jus pankreas yang diangkut dari pankreas melalui

duktus pankreas mengandungi amilase, tripsin dan lipase. Amilase bertindak ke atas

kanji yang menghasilkan maltosa. Tripsin pula menghidrolisiskan pepton dan

polipeptida menjadi peptida. Manakala lipase menghidrolisiskan lemak kepada asid

lemak dan gliserol.

3

Semasa di usus kecil, jus usus bersifat alkali dihasilkan yang mengandungi enzim

erepsin(peptidase), maltase, sukrase dan laktase. Glukosa, asid amino, gliserol dan

asid lemak merupakan hasil akhir pencernaan yang diserap di usus kecil. Sisa

makanan yang tidak tercerna akan disalur ke usus besar di mana berlakunya

penyerapan air dan mengakibatkan sisa tersebut mengeras menjadi tinja dan

dikeluarkan melalui dubur yang dinamakan proses penyahtinjaan.

Objektif :

a) Untuk menunjukkan tindakan amilase pada kanji.

b) Untuk mengkaji kesan suhu ke atas tindakan enzim.

c) Untuk mengkaji tindakan pepsin pada putih telur.

Bahan dan radas :

Bikar Asid hidroklorik cair

Kertas litmus biru dan merah Natrium hidroksida cair

Silinder penyukat Larutan Benedict

Termometer Larutan Iodin

Tabung uji Telur

Jubin putih Ais

Penitis Pepsin

Jam randik

Larutan kanji 1%

4

Prosedur :

a) Untuk menunjukkan tindakan amilase pada kanji.

1) Mulut dibersihkan dengan berkumur menggunakan air bersih .

2) Air liur dikumpulkan di dalam tabung uji .

3) Air liur tersebut diuji menggunakan kertas litmus untuk menentukan samada air

liur itu berasid atau beralkali .

4) Isipadu air suling bersamaan dengan isipadu air liur ditambah ke dalam tabung

uji .

5) Air liur yang disediakan dibahagikan kepada tiga jumlah yang sama banyak ke

dalam tiga tabung uji yang dilabelkan B , C , D . Kandungan setiap tabung uji

adalah seperti berikut :

A – 3 cm3 air suling.

B – 3 cm3 air liur yang disediakan.

C – 3 cm3 air liur disediakan dan 3 cm3 asid hidroklorik cair.

D – 3 cm3 air liur disediakan dan 3 cm3 natrium hidroksida

cair.

6) 5 cm3 larutan kanji dicampur ke dalam setiap tabung uji dan dikacau rata .

7) Selepas 30 minit , setengah daripada larutan setiap tabung uji diuji dengan larutan

Iodin dan setengah lagi dididihkan dengan larutan Benedict yang sama isipadunya

8) Keputusan ujian direkodkan seperti berikut :

5

Keputusan :

Tabung uji

Kandungan Ujian Iodin Ujian Benedict Inferen

A Kanji + air suling Biru kehitaman

Warna biru kekal dan tiada perubahan

Kehadiran kanji dan ketidakhadiran gula penurun.

B Kanji + air liur Tiada perubahan

Biru bertukar kekuningan dan merah bata

Ketiadaan kanji dan kehadiran gula penurun

C

Kanji + air liur + asid hidroklorik cair Biru kehitaman

Warna biru kekal dan tiada perubahan

Mengandungi banyak kanji dan tiada gula penurun

D

Kanji + air liur + larutan NaOH cair Biru kehitaman Tiada perubahan

dan kekal biru

Kehadiran kanji dan tiada gula penurun

Perbincangan

Berdasarkan eksperimen yang telah dijalankan, kita dapat lihat apabila kanji dicampur

dengan air suling, ujian iodin menunjukkan keputusan yang positif. Ini disebabkan

kehadiran kanji. Ujian Benedict pula menunjukkan keputusan negatif disebabkan

ketidakhadiran gula penurun. Kanji tidak terhidrolis kepada maltose kerana ketiadaan

enzim amilase.

Apabila air liur dicampur dengan kanji, ujian iodin menunjukkan keputsan negatif

disebabkan ketidakhadiran kanji. Manakala ujian Benedicts pula menunjukkan

keputusan positif kerana kehadiran gula penurun. Kanji diurai ke maltose kerana

amilase bertindak secara optimum pada pH 6.5 – 7.5.

Dalam tabung uji C, warna iodin dalam ujian iodin bertukar kepada biru kehitaman yang

menunjukkan wujudnya kandungan kanji yang agak banyak. Manakala ujian Benedicts

6

menunjukkan ketidakhadiran gula penurun kerana tiada perubahan warna yang berlaku.

Kanji tidak ditukar ke maltose disebabkan penambahan asid hidroklorik cair dan ianya

menyebabkan larutan menjadi terlalu berasid. Jadi, amilase tidak dapat bertindak balas

dengan aktif.

Di dalam tabung uji D, Ujian iodin menunjukkan perubahan warna biru kehitaman yang

menunjukkan kehadiran kanji. Tetapi Ujian Benedict menunjukkan tiada perubahan

warna yang berlaku. Ini disebabkan larutan telah bertukar menjadi alkali sekaligus

menyebabkan enzim tidak boleh menukar kanji kepada gula.

Untuk mengelakkan kehadiran mikroorganisma, cuci mulut terlebih dahulu sebelum

mengumpul amilase. Semua bahan dan radas perlu diperiksa terlebih dahulu untuk

memastikan kelancaran semasa eksperimen. Semasa menjalankan ujian Benedicts,

pastikan suhu sentiasa tetap iaitu pada 100°C. Pastikan amilase dilarutkan dengan air

suling pada kadar isipadu yang sama untuk memastikan kepekatan amilase adalah

sama dengan kepekatan larutan kanji. Ini adalah kerana reaksi kadar enzim-mangkin

adalah berkadaran terus dengan kepekatan enzim. Langkah berhati-hati perlu semasa

mengendalikan air panas untuk mengelakkan kecederaan.

Kesimpulan

Enzim dapat menukarkan struktur kompleks kepada yang lebih ringkas.

7

b) Untuk mengkaji kesan suhu ke atas tindakan enzim

1) Sediakan satu larutan air liur seperti dalam eksperimen (a).

2) 5 cmᶟ larutan air liur dimasukkan dalam tabung uji dan 5 cmᶟ larutan kanji 1%

dimasukkan pada tabung uji yang lain.

3) Kedua-dua tabung uji dibiarkan pada suhu bilik.

4) Letakkan satu siri titik larutan iodin cair di atas jubin putih.

5) Campurkan dua larutan tersebut dalam tabung uji dan perhatikan masa

pencampuran.

6) Dengan menggunakan rod kaca yang bersih, keluarkan setitik campuran dan uji

dengan setitik iodin pada jubin tersebut. Warna biru akan muncul.

7) Ulangi langkah 6 pada selang satu minit, antara setiap ujian, basuh rod kaca

dengan air suling sehingga campuran gagal memberikan warna biru dengan

iodin.

8) Rekodkan jumlah masa yang diambil antara percampuran air liur dan larutan

kanji dan akhir ujian. Ini adalah masa untuk semua kanji ditukarkan kepada

maltosa oleh amilase pada suhu bilik.

9) Eksperimen ini diulang pada suhu yang berbeza : 5o , 15o , 25o , 45o , 55o , 65o

dan 75o .

10) Sangat penting bagi larutan air liur dan larutan kanji dipanaskan atau disejukkan

pada suhu yang dikehendaki sebelum dicampur. Bagi suhu yang lebih tinggi

daripada suhu bilik gunakan kukus air dan untuk suhu yang lebih rendah

daripada suhu bilik gunakan ais untuk rendahkannya.

8

11) Keputusan direkodkan.

Keputusan :

Suhu Masa dalam minit (t) Aktiviti (1/t)

5o Melebihi 20 -

15o 20 0.05

25o 15 0.07

45o 8 0.13

55o 12 0.08

65o Melebihi 20 -

75o Melebihi 20 -

Semakin lebih pendek masa yang diambil, lebih aktif aktiviti enzim ( kadar reaksi)

ditandakan oleh 1/t (salingan masa yang diambil).

Perbincangan

Berdasarkan ekeperimen yang telah dijalankan, enzim sangat sensitif pada suhu.

Enzim berfungsi pada suhu yang tertentu iaitu antara 37o c hingga 40o c . Ini merupakan

suhu yang paling optimum bagi tindak balas enzim kerana dalam lingkungan suhu

tersebut ia dapat menukarkan kanji dengan pantas.

Pada suhu yang rendah iaitu 0oc enzim menjadi tidak aktif. Sekiranya suhu di bawah

15oc aktiviti enzim menjadi kurang aktif dan sangat perlahan menyebabkan amilase

yang dicampur dengan kanji akan lambat bertukar menjadi gula. Manakala suhu

melebihi 60oc enzim sudah di nyah asli (mati). Pada tahap ini campuran larutan air liur

dan larutan kanji akan menjadi warna biru hitam dan akan sentiasa kekal dengan warna

tersebut iaitu selepas 20 minit.

9

Pada minit ke-8 kanji sudah pun bertukar menjadi gula. Selain daripada suhu, nilai ph

dan serat yang banyak juga merupakan faktor-faktor penggalak kepada aktiviti dan

tindakan enzim.

Untuk dapatkan keputusan yang lebih tepat, tahap pH kanji diuji dengan menggunakan

kertas limtmus. Kanji perlu berada dalam keadaan beralkali kerana amilase bertindak

balas aktif dalam medium yang beralkali.

Suhu hendaklah sentiasa dijaga sepanjang prosedur dijalankan. Jika suhu lebih tinggi

daripada yang diperlukan maka molekul-molekul di dalam enzim akan bergerak lebih

pantas kesan daripada teori kinetik. Oleh yang demikian, kesan terhadap enzim tidak

dapat dilihat pada waktu yang tertentu.

Selain itu , perlu juga dipastikan bawah termometer tidak menyentuh dasar bikar

supaya suhu tidak meningkat dengan mendadak.

Kesimpulan

Aktiviti amilase air liur dipengaruhi suhu di bawah suhu optimum, kadar tindak balas

meningkat apabila suhu meningkat sehingga suhu mencapat suhu optimum antara 37o

hingga 40oc. Kadar tindak balas menurun dengan pantas apabila suhu meningkat lebih

daripada suhu optimum.

10

Soalan :

1. Plotkan graf 1/t terhadap suhu. Apakah suhu optimum?

Suhu optimum bagi tindak balas enzim ialah 37o c hingga 40o c.

2. Huraikan bagaimana suhu memberi kesan kepada tindak balas biokimia enzim

yang merupakan pemangkin.

Enzim tidak aktif pada suhu rendah. Peningkatan suhu akan meningkatkan

tenaga kinetik bagi molekul-molekul subtract dan enzim. Molekul bergerak lebih

pantas dan ini meningkatkan peluang perlanggaran molekul-molekul substrat

pada tapak aktif enzim. Kadar tindak balas meningkat dua kali ganda bagi setiap

peningkatan suhu sebanyak 10°C sehingga suhu optimum. Suhu optimum

merupakan suhu di mana kadar tindak balas adalah maksimum, iaitu kira-kira

37oC - 40°C.

Umumnya, haiwan merupakan suhu optimum yang lebih tinggi daripada

tumbuhan. Enzim-enzim di dalam tubuh manusia berfungsi paling baik pada

suhu kira-kira 37°C. Pada suhu yang melebihi suhu optimum, peningkatan

tenaga kinetik menyebabkan ikatan kimia yang mengikat molekul enzim kepada

bentuknya terputus. Bentuk tiga dimensi enzim dan tapak aktif akan berubah.

Enzim dikatakan mengalami penyahasilan. Kesan ini tidak berbalik. Molekul

subtrat tidak lagi muat ke dalam tapak aktif enzim. Kadar tindak balas menurun

dengan pantas. Bagi kebanyakkan organisma, kadar tindakbalas akan terhenti

apabila suhu 60°C akibat penyahasilan lengkap enzim badan.

11

12

C) Untuk menunjukkan tindakan pepsin pada putih telur.

1. Sediakan ampaian putih telur dengan memukul sedikit telur putih mentah dengan

air yang mendidih di dalam bikar dan membenarkan bahagian tersebut

menyejuk.

2. Masukkan beberapa cm³ telur putih yang menyejuk ke dalam ketiga-tiga bikar A,

B dan C.

3. Letakkan ketiga-tiga tabung uji ke dalam kukus air pada suhu badan (lebih

kurang 37ºC). Masukkan ke dalam setiap tabung uji seperti berikut:

A- 5 cm³ asid hidroklorik 0.2%.

B- 5 cm³ jus gastrik buatan (disediakan dengan melarutkan 3.5 g pepsin dalam

100 cm³ dari 0.2% asid hidroklorik).

C- 5 cm³ of jus gastrik tiruan dan 1cm³ natrium hidroksida cair.

4. Biarkan tabung uji selama satu jam dan goncang secara berkala. Apakah yang

berlaku kepada ampaian telur B ? Adakah ia menjadi kuning, jernih dan

kemudian beransur-ansur larut? Adakah terdapat apa-apa perubahan dalam

tabung uji lain?

5. Jalankan ujian biuret kepada setiap tabung uji pada akhir satu jam.

6. Jadualkan keputusan yang diperolehi.

13

Pemerhatian :

Tabung

uji

Kandungan Pemerhatian Ujian Biuret Inferen

A

Putih telur + HCL

cair

Tiada

perubahan

warna yang

berlaku pada

larutan.Larutan

kelihatan jernih

Larutan

bertukar

menjadi

warna

keunguan.

Putih telur masih

terdapat dalam

larutan kerana tidak

ada tindak balas

enzim untuk

menghidrolisiskannya.

Terdapat juga protein.

B

Putih telur + jus

gastrik tiruan

Terdapat

sedikit

perubahan.

Larutan

menjadi warna

hampir

kekuningan.

Larutan

tidak

bertukar

warna.

Ketiadaan protein

pada putih telur

kerana asid jus

gastrik tiruan telah

menguraikannya

menjadi asid amino.

Enzim pepsin

bertindak balas

dengan cepat pada

medium berasid.

C

Putih telur + jus

gastrik tiruan +

NaOH

Larutan

bertukar putih

tetapi

mengambil

masa yang

lama.

Larutan

tidak

bertukar

warna.

Putih telur masih

terdapat dalam

larutan kerana enzim

pepsin tidak

bertindakbalas

dengan putih telur

apabila keadaan tidak

berasid.

14

Perbincangan

Eksperimen ini menunjukkan tindakbalas enzim pepsin ke atas putih telur atau albumin

iaitu sejenis protein. Enzim pepin akan menghidrolisis albumin menjadi asid amino.

Eksperimen perlu dijalankan pada suhu badan 37ºC dan ketiga-tiga tabung uji perlu

diletakkan dalam water bath bagi mencapai suhu ini. Ini bertujuan mewujudkan suhu

yang bersesuaian dengan suhu badan manusia dan sesuai untuk tindak balas enzim.

Pada tabung uji A, enzim pepsin tiada untuk bertindak balas terhadap kehadiran protein

pada putih telur tersebut.

Bagi tabung uji B, putih telur telah dicampur dengan jus gastrik tiruan . Selepas satu

jam, larutan menjadi lutcahaya dan mendakan putih melarut perlahan-lahan sehingga

mendakan tidak kelihatan. Hal ini kerana enzim pepsin bertindak balas dengan aktif

dengan putih telur terutamanya dalam keadaan berasid.

Tabung uji c pula menunjukkan mendakan mengambil masa yang lama untuk hilang. Ini

disebabkan tindakan enzim pepsin sangat lambat dalam keadaan beralkali.

Bagi mendapatkan keputusaan yang tepat dan jitu suhu perlu dikekalkan pada suhu

37ºC. Kepekatan larutan asid hidroklorik dan natrium hidroksida perlu dipatuhi bagi

mengelakkan gangguan hasil penyiasatan.

Kesimpulan

Pepsin akan bertindak balas dengan protein apabila wujud keadaan yang sesuai iaitu

keadaan berasid iaitu pada pH 1-2 .Pepsin tidak akan bertindakbalas pada larutan

bersifat alkali dan neutral.