KOD DAN NAMA PROGRAM WSA7032/ SAINS AM 3

SEMESTER 3 DVM

NO DAN TAJUK MODUL 1.0 BIOCATALISIS

STANDARD PEMBELAJARAN

1.1 Menghuraikan tentang enzim

TUJUAN

1.1.1 Menyatakan maksud enzim.1.1.2 Menerangkan fungsi enzim dalam proses kehidupan.1.1.3 Menyenaraikan ciri umum enzim.1.1.4 Menghubungkaitkan penamaan enzim dengan substrat.1.1.5 Menerangkan tapak sintesis enzim.1.1.6 Menyatakan maksud enzim intrasel dan enzim luar sel.1.1.7 Menerangkan penglibatan organel khusus dalam penghasilan enzim luar sel.1.1.8 Menerangkan mekanisma tindakan enzim. 1.1.9 Menyenaraikan faktor-faktor yang mempengaruhi aktiviti enzim.1.1.10 Menjalankan eksperimen untuk menghuraikan kesan pH, suhu, kepekatan enzim dan kepekatan substrat ke atas aktiviti enzim. 1.1.11 Menghubungkaitkan mekanisma tindakan enzim dengan pH, suhu, kepekatan enzim dan kepekatan substrat.1.1.12 Menerangkan dengan contoh penggunaan enzim dalam kehidupan harian dan dalam industri.

NO KOD Muka: Drp:

NAMA PELAJAR

KURSUS

NO. KAD PENGENALAN

TARIKH

1

KOLEJ VOKASIONAL LANGKAWI

JALAN BATU ASAH, 07000 LANGKAWI, KEDAH

1.1.1 Menyatakan maksud enzim Setiap organisma mengalami beribu-ribu tindak balas biokimia yang berlaku dalam sel

hidup sepanjang masa. Tindak balas biokimia disebut sebagai metabolisme. Metabolisme dikelaskan kepada dua kumpulan iaitu tindak balas anabolisme dan tindak

balas katabolisme. Anabolisme ialah tindak balas yang memerlukan tenaga dalam mensintesiskan molekul

kompleks dari molekul ringkas.

Katabolisme ialah tindak balas yang membebaskan tenaga di mana berlaku

pemecahan molekul kompleks kepada molekul yang lebih ringkas yang melibatkan

proses hidrolisis atau oksida.

Tindak balas biokimia dalam sel adalah dikawal oleh enzim. Enzim ialah pemangkin organik yang mempercepatkan tindak balas biokimia di dalam

sel.

Enzim ialah protein yang berfungsi sebagai biomangkin.

1.1.2 Menerangkan fungsi enzim dalam proses kehidupan Organisma bergantung pada enzim bagi proses biokimia dalam sel-sel.

Enzim membolehkan tindak balas biokimia berlaku cepat dalam sel-sel di mana

persekitaran dalaman seperti suhu tidak sesuai untuk tindak balas kimia.

Enzim diperlukan oleh setiap tindak balas biokimia dalam sel-sel yang bertindak sebagai

pemangkin.

Sebagai contoh, dalam pencernaan makanan, sintesis bahan, pengecutan otot, respirasi

dan lain-lain pertukaran kimia dalam sel, enzim bertindak sebagai pemangkin untuk

menggiatkan semua proses tersebut dengan selanjutnya.

Bahan yang ditindakkan oleh enzim disebut sebagai substrat. Sebagai contoh, kanji

ialah substrat bagi enzim amilase.

Tahukah anda? Sesetengah enzim memerlukan bahan kimia yang lain seperti vitamin untuk berpadu

dengannya sebelum dapat memangkinkan sesuatu tindak balas biokimia. Bahan kimia ini disebut sebagai kofaktor dan produk yang disebut sebagai koenzim (molekul bukan protein)

Perencat ialah bahan kimia yang melambatkan atau menghentikan suatu tindak balas atau proses kawalan enzim

2

1.1.3 Menyenaraikan ciri umum enzimi. Enzim terbina daripada protein dan dihasilkan oleh sel-sel organisma hidup.

ii. Tindakan enzim adalah spesifik.Ini bererti setiap tindak balas memerlukan enzim yang

tertentu untuk memangkinkannya. Setiap enzim hanya boleh bertindak terhadap satu

substrat. Tindakan enzim adalah berdasarkan pada hipotesis kunci dan mangga.

iii. Enzim mempercepatkan tindak balas biokimia tetapi tidak berubah atau dimusnahkan

pada akhir tindak balas.

iv. Enzim diperlukan dalam kuantiti yang kecil sahaja untuk menghasilkan pertukaran

kimia yang berkuantiti besar.

v. Tindak balas yang dimangkinkan oleh enzim adalah tindak balas berbalik. Ini bererti

enzim yang sama boleh memangkinkan kedua-dua tindak balas ke hadapan dan ke

belakang.

vi. Enzim peka kepada suhu.a. Pada suhu yang tinggi (40 - 60°C), enzim dinyahaslikan. Bentuk dan tapak

aktif diherot. Aktiviti enzim dihentikan.

b. Pada suhu rendah, enzim adalah kurang aktif kerana molekul substrat kurang

berkemampuan bertindak balas bersama-sama.

c. Suhu optimum untuk kebanyakan enzim ialah 37°C.vii. Enzim peka terhadap pH. Setiap enzim bertindak paling aktif dalam suatu julat pH

tertentu dan mempunyai pH optimumnya.

a. Sesetengah enzim aktif pada pH 7 seperti enzim untuk respirasi.

b. Sesetengah enzim, memerlukan keadaan asid (pH kurang daripada 7) atau

keadaan beralkali (pH lebih daripada 7). Sebagai contoh, enzim pepsin aktif

dalam keadaan berasid manakala enzim tripsin aktif dalam keadaan beralkali.

1.1.4 Menghubungkaitkan penamaan enzim dengan substrat. Enzim dinamakan mengikut substrat yang ditindakkannya dan berakhiran dengan

‘-ase’ kepada nama substrat itu.

Jadual berikut menunjukkan contoh nama substrat dan enzim.

3

enzimKanji + air Maltosa amilase

Substrat Enzim Substrat Enzim

Maltosa Maltase Protein Protease

Sukrosa Sukrase Lipid Lipase

Laktosa Laktase Amilosa (kanji) Amilase

Terdapat beberapa enzim yang tidak mengikut sistem penamaan ini kerana enzim itu

telah lama wujud sebelum sistem penamaan ini diperkenalkan. Sebagai contoh, pepsin,

erepsin, tripsin dan renin.

1.1.5 Menerangkan tapak sintesis enzim Enzim dibentuk daripada protein yang disintesis dalam sel.

Tapak untuk sintesis enzim ditempatkan dalam ribosom dalam *protoplasma sel.

Sintesis enzim bergantung pada kod DNA. Kod ini mengandungi maklumat bagi pengumpulan asid amino dalam protein. DNA

membawa kod ini kepada RNA dan transkrip DNA kepada RNA.

Kemudian bebenang RNA meninggalkan nukleus dan masuk ke dalam sitoplasma lalu

bercantum dengan ribosom. Dalam ribosom, RNA mengumpul asid amino kepada

protein tertentu.

Kemudian, protein diubahsuai menjadi enzim.

*protoplasma = struktur yang terbina daripada sitoplasma dan nukleus

1.1.6 Menyatakan maksud enzim intrasel dan enzim luar sel. Enzim dihasilkan dalam sel tertentu.

Enzim yang dihasilkan dalam suatu sel dan berfungsi dalam lingkungan sel tersebut

dipanggil enzim intrasel. Contoh enzim intrasel ialah enzim yang terlibat dalam respirasi dalam mitokondria

dan dalam fotosintesis di dalam kloroplas. Enzim yang dirembes keluar dari sel dan berfungsi di luar sel dipanggil enzim luar

sel. Contoh enzim luar sel ialah enzim pencernaan seperti amilase liur, enzim tripsin dan

enzim lipase di mana ia dihasilkan di pankreas dan diangkut ke duodenum untuk

membantu pencernaan makanan.

4

1.1.7 Menerangkan penglibatan organel khusus dalam penghasilan enzim luar sel. Penghasilan enzim luar sel melibatkan organel tertentu dalam sel.

i. DNA dalam nukleus membawa maklumat untuk sintesis protein (enzim). DNA transkrip maklumat tersebut kepada RNA yang akan membawa maklumat kepada ribosom.

ii. Protein dihasilkan di dalam ribosom.

iii. Protein yang telah disintesis di ribosom akan memasuki lumen jalinan endoplasma kasar lalu dibawa ke hujung jalinan endoplasma.

iv. Vesikel pengangkut bergerak ke arah jasad Golgi.

v. Jasad golgi mengubah suai protein menjadi enzim.

vi. Enzim dirembes ke dalam vesikel rembesan yang terbentuk di hujung jasad Golgi berhampiran membran plasma.

vii. Vesikel rembesan bergerak menuju ke membran plasma dan berpadu dengannya lalu membebaskan kandungannya (enzim) ke bahagian luar sel.

5

1.1.8 Menerangkan mekanisme tindakan enzim

Mekanisme tindakan enzim adalah berdasarkan hipotesis ‘mangga dan kunci’

Setiap enzim mempunyai bentuk tersendiri yang dapat sepadan dengan bentuk substrat.

Substrat itu akan bercantum dengan struktur tetap pada enzim yang dipanggil sebagai tapak aktif.

Molekul substrat yang spesifik terikat pada tapak aktif untuk membentuk kompleks enzim-substrat.

Tindak balas enzim berlaku pada tapak aktif. Hasil terbentuk dan meninggalkan tapak aktif.

Mangga ialah struktur tetap bagi tapak aktif manakala kunci adalah struktur substrat tertentu.

6

1.1.9 Menyenaraikan faktor-faktor yang mempengaruhi aktiviti enzim.

a) Nilai pH

Enzim dinyahasli oleh perubahan nilai pH dalam medium tindak balas.

Enzim yang berfungsi pada pH 7, pH optimum, akan menjadi tidak aktif semasa medium tindak balas menjadi terlalu berasid atau terlalu beralkali.

Perubahan pH menyebabkan perubahan kepekatan ion hidroksil (OH-) dan ion hidrogen (H+).

Ion hidrogen atau ion hidroksil yang berlebihan akan menyahstabilkan enzim dengan mengubah bentuk tapak aktif dan seterusnya enzim itu akan berhenti berfungsi.

Setiap enzim berfungsi secara aktif pada pH optimumnya. Sebagai contoh, pH optimum pepsin ialah pH 1.5-2.0, tripsin ialah pH 8.5 dan amilase liur ialah pH 7

b) Suhu

Pada suhu rendah, kadar tindak balas enzim adalah perlahan.

Namun, semasa suhu meningkat, kadar tindak balas enzim turut meningkat. Ini kerana pada suhu tinggi, enzim dan molekul substrat bergerak cepat, meningkatkan daya dan kadar perlanggaran. Tindak balas berlaku dengan lebih kerap.

Pada suhu rendah (di bawah 40°C), kadar tindak balas enzim bertambah dua kali ganda bagi setiap 10°C kenaikan suhu.

Suhu optimum bagi tindakan enzim adalah 37°C, iaitu suhu badan manusia.

Pada suhu tinggi (melebihi 40°C), enzim dinyahasli dengan cepat disebabkan perubahan bentuk molekul enzim. Molekul substrat tidak dapat melekatkan dirinya kepada bentuk baru bagi tapak aktif molekul enzim. Kadar tindak balas akan menurun.

7

Pada suhu 60°C, semua enzim ternyahasli dan tindakan enzim berhenti.

c) Kepekatan substrat

Jika nilai pH, suhu dan kepekatan enzim ditetapkan, kadar tindak balas enzim akan meningkat dengan pertambahan substrat sehingga ke suatu nilai pengehad.

Selepas nilai pengehad, kadar tindak balas enzim tidak akan meningkat lagi walaupun kepekatan substrat semakin bertambah.

Ini disebabkan kuantiti enzim yang memangkinkan tindak balas ini terhad. Oleh itu, tiada kompleks enzim-substrat terbentuk dan tiada tindak balas berlaku.

Kepekatan enzim adalah faktor pengehad kepada tindak balas enzim.

Sekiranya kepekatan enzim yang lebih tinggi ditetapkan, kadar tindak balas akan meningkat secara kadar langsung dengan kepekatan substrat dan akan berhenti pada takat tertentu.

8

d) Kepekatan enzim

Pada suhu dan pH enzim yang tetap tetapi substrat berlebihan, kadar tindak balas enzim meningkat secara kadar langsung dengan kepekatan enzim sehingga mencapai nilai pengehad.

Selepas suatu nilai pengehad, sebarang kepekatan enzim tidak akan meningkatkan kadar tindak balas enzim.

Kadar tindak balas enzim meningkat kerana substrat adalah mencukupi bagi meningkatkan kuantiti enzim untuk ditindak balas.

Selepas nilai pengehad, semua substrat telah terurai kepada hasil ringkas. Tiada substrat lagi untuk enzim melakukan tindak balas.

Maka, kadar tindak balas enzim dihad oleh kepekatan substrat. Faktor pengehadnya ialah kepekatan substrat.

9

1.1.10 Menjalankan eksperimen untuk menghuraikan kesan pH, suhu, kepekatan enzim dan kepekatan substrat ke atas aktiviti enzim.

(a) Kesan pH

10

(b) suhu

11

1.1.11 Menghubungkaitkan mekanisme tindakan enzim dengan pH, suhu, kepekatan enzim dan kepekatan substrat

Pengaruh pH terhadap mekanisme tindakan enzim yang berdasarkan hipotesis kunci dan mangga ditunjukkan pada rajah berikut:

a) Aktiviti enzim pada pH optimum

12

b) Aktiviti enzim dalam medium tindak balas yang berkeasidan tinggi (pH tidak sesuai)

Kesan perubahan pH adalah berbalik. Enzim tidak aktif pada pH rendah dan aktif semula semasa berada pada pH optimumnya.

1.1.12 Menerangkan dengan contoh penggunaan enzim dalam kehidupan harian dan dalam industri.

Dalam kehidupan harian, enzim digunakan dalam keadaan berikut.

a) Dalam serbuk pencuci, enzim dicampurkan untuk mengeluarkan sisa makanan. Enzim seperti protease, lipase dan amilase dimasukkan ke dalam serbuk pencuci untuk melarutkan kesan protein, kesan lemak dan kesan kanji dari kain.

b) Enzim protease juga digunakan untuk melembutkan daging. Protease akan memecahkan protein kompleks kepada hasil ringkas.

Enzim juga digunakan dengan meluas dalam proses industri.

a) Persediaan produk kulit : Dalam kilang pembuatan barangan kulit, protease digunakan untuk mengeluarkan bulu daripada kulit. Kemuadian, kulit ini akan diproses dan diguna untuk menyediakan produk kulit.

b) Pembuatan detergen : Enzim digunakan dalam pembuatan detergen seperti serbuk pencuci. Enzim protease, lipase dan amilase di tambah ke dalam detergen untuk mengeluarkan sisa makanan daripada baju.

c) Pemprosesan makanan : Dalam industri memproses makanan, enzim juga digunakan dengan meluas. Jadual berikut menunjukkan kegunaan enzim dalam industri makanan.

13

Enzim Kegunaan

Amilase Penghasilan coklat, sirap dan jus buah-buahan. Enzim amilase digunakan untuk mengeluarkan kanji dalam bahan-bahan ini.

Lipase Menguraikan lemak dalam makanan seperti daging.

Penyediaan keju dengan melarut dan mengeluarkan lemak yang terkandung dalam susu.

Protease Melembutkan daging

Membantu menanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan

Untuk membuang bulu daripada kulit haiwan

Selulase Melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan bahagian selulosa sayur itu.

Menanggalkan kulit daripada bijirin seperti gandum

Mengasingkan agar-agar daripada rumpai laut dengan menguraikan dinding sel daun rumpai dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya

Zimase Enzim zimase terdapat dalam yis. Ia digunakan dengan meluas dalam penyediaan minuman beralkohol seperti bir dan wain semasa proses penapaian

NOTA TAMBAHAN14

15

16