10 Soal HOTS tentang Enzim (C4, C5, C6)

Table of Contents

1. Analisis (C4): Efek Mutasi Virus dan Teori Kerja Enzim

Varian baru virus SARS-CoV-2 (COVID-19) terus bermunculan. Salah satu mekanisme yang membuat varian ini lebih menular adalah perubahan struktur protein pada sisi pengikatannya (reseptor), yang berfungsi sebagai substrat bagi enzim inang untuk masuk ke sel.

Berdasarkan Teori Kecocokan Terinduksi (Induced Fit), jika mutasi virus menyebabkan sisi alosterik enzim inang menjadi lebih stabil dan kaku, namun sisi aktif enzim tidak berubah. Dampak kinetika reaksi pengikatan virus (substrat) pada enzim inang adalah ....

A. Laju reaksi akan meningkat karena sisi aktif yang tidak berubah mampu menempel substrat virus lebih cepat, mengabaikan kondisi sisi alosterik.
B. Laju reaksi akan menurun drastis karena kofaktor/aktivator enzim tidak dapat mengubah bentuk sisi aktif yang menjadi kaku, sehingga mempersulit pengikatan substrat virus yang bermutasi.
C. Laju reaksi tidak akan terpengaruh, sebab perubahan struktur sisi alosterik hanya relevan jika ada inhibitor non-kompetitif yang berikatan, bukan karena perubahan substrat.
D. Laju reaksi akan menurun, tetapi enzim yang mengalami kekakuan tersebut masih dapat digunakan kembali setelah produk dilepaskan, karena tidak terjadi denaturasi.
E. Laju reaksi akan maksimum (jenuh) karena konsentrasi substrat virus yang sangat banyak mampu mengatasi kekakuan sisi alosterik.

2. Evaluasi (C5): Strategi Obat Anti-Virus Berbasis Inhibitor

Sebuah perusahaan farmasi sedang mengembangkan dua jenis obat antivirus untuk menghambat replikasi virus A:

Obat X: Mirip struktur nukleotida alami (substrat enzim polimerase virus), bekerja pada sisi aktif enzim.

Obat Y: Meniru gugus prostetik (mineral) enzim polimerase virus, bekerja pada sisi alosterik enzim.

Jika virus A menunjukkan lonjakan replikasi yang sangat tinggi (konsentrasi substrat tinggi), obat yang akan paling stabil efektivitasnya adalah ....

A. Obat X, karena penghambatan kompetitif dapat diatasi dengan meningkatkan dosis enzim.

B. Obat X, karena menargetkan sisi aktif dan dapat memenangkan kompetisi jika dosis obat ditingkatkan.

C. Obat Y, karena berfungsi sebagai inhibitor non-kompetitif pada sisi alosterik, sehingga efektivitasnya tidak tergantung pada konsentrasi substrat.

D. Obat Y, karena berikatan kovalen pada gugus prostetik dan menyebabkan denaturasi permanen enzim.

E. Keduanya akan menurun efektivitasnya karena laju reaksi akan tetap maksimum akibat kejenuhan substrat.

3. Analisis (C4): Defisiensi Mineral dan Kinetika Enzim

Seorang ahli gizi mengamati pasien yang sulit memecah amilum dan protein meskipun memiliki kadar enzim amilase yang cukup. Setelah pemeriksaan, ditemukan defisiensi mineral klorida (Cl⁻) dan kalsium (Ca²⁺). Hal ini memengaruhi efisiensi pencernaan berupa ....

A. Cl⁻ dan Ca²⁺ adalah substrat vital pada sisi aktif, kekurangannya menghentikan laju reaksi total.

B. Mineral tersebut berfungsi sebagai koenzim non-kovalen, menyebabkan inaktivasi sementara.

C. Defisiensi menyebabkan enzim amilase tidak membentuk holoenzim karena mineral ini adalah gugus prostetik penting.

D. Mineral ini bertindak sebagai inhibitor non-kompetitif alami, sehingga kekurangannya meningkatkan laju reaksi.

E. Cl⁻ dan Ca²⁺ dibutuhkan untuk meningkatkan energi aktivasi reaksi, sehingga pencernaan melambat.

4. Evaluasi (C5): Penanganan Sampah Biologis di Daerah Ekstrem

Tim riset lingkungan harus menguraikan limbah organik di daerah tundra (0°C) dengan enzim Liase. Mereka punya dua opsi penyimpanan:

Suhu -10°C

Suhu 25°C

Opsi penyimpanan terbaik adalah ....

A. Opsi 1, karena suhu rendah menyebabkan denaturasi minimal.

B. Opsi 2, karena 25°C mendekati suhu optimum dan enzim tetap aktif.

C. Opsi 1, karena suhu rendah menyebabkan inaktivasi sementara yang reversible saat suhu dikembalikan normal.

D. Opsi 2, karena enzim Liase dapat bekerja bolak-balik sehingga kerusakannya bersifat sementara.

E. Keduanya tidak efektif; suhu penyimpanan harus sama dengan suhu operasi.

5. Analisis (C4): Optimalisasi Produksi Pangan Fermentasi

Dalam pembuatan yogurt, enzim pemecah laktosa bekerja optimal pada pH netral-agak basa, tetapi fermentasi cepat menjadi asam. Jika operator ingin meningkatkan hasil tanpa menambah bakteri dengan cara ....

A. Meningkatkan konsentrasi laktosa agar mencapai titik jenuh meski pH tidak optimal.

B. Meningkatkan konsentrasi enzim agar substrat cepat diolah sebelum pH ekstrem.

C. Mengatur suhu mendekati 40°C untuk meningkatkan energi kinetik.

D. Menambahkan inhibitor kompetitif agar enzim tidak cepat terpapar pH asam.

E. Menghentikan reaksi saat pH di bawah 7 untuk mencegah denaturasi.

6. Mencipta (C6): Perancangan Enzim untuk Terapi Gen

Dalam terapi gen, ilmuwan harus menyambungkan sekuens DNA baru ke DNA inang. Enzim yang sebaiknya dikembangkan adalah ....

A. Oksidoreduktase

B. Transferase

C. Hidrolase

D. Isomerase

E. Ligase/Sintetase

7. Analisis (C4): Tantangan Penguraian Mikroplastik

Enzim pengurai mikroplastik harus mampu menggunakan air untuk memutus ikatan kimia (hidrolisis). Enzim ini termasuk golongan ....

A. Liase

B. Transferase

C. Oksidoreduktase

D. Hidrolase

E. Isomerase

8. Evaluasi (C5): Penggunaan Enzim dalam Diagnosis Penyakit Jantung

Peningkatan kadar Alanin trans-minase (ALT) menandakan kerusakan sel jantung. Berdasarkan tata nama IUB, ALT diklasifikasikan sebagai Transferase karena ....

A. Menguraikan protein kompleks menjadi asam amino sederhana.

B. Mengkatalisis pembentukan isomer alanin.

C. Mengkatalisis reaksi redoks biologis.

D. Memindahkan gugus amino dari satu substrat ke substrat lain.

E. Mempercepat reaksi kovalen antar molekul plasma darah.

9. Mencipta (C6): Merancang Bioproses Produksi Massal

Sebuah startup ingin memproduksi obat enzimatik dalam bioreaktor suhu optimum (40°C), tetapi menggunakan sedikit enzim dan banyak substrat. Langkah kinetika yang perlu dilakukan adalah ....

A. Menurunkan suhu hingga 30°C untuk memperlambat reaksi.

B. Menambahkan inhibitor kompetitif agar reaksi lebih lambat.

C. Meningkatkan konsentrasi enzim agar substrat tidak jenuh.

D. Mengubah pH ke ekstrem untuk menurunkan laju reaksi.

E. Mengubah gugus prostetik menjadi koenzim agar pengikatan lebih efisien.

10. Evaluasi (C5): Membedakan Mekanisme Penghambatan dalam Bioproses

Dalam pembuatan bir non-alkohol, dua senyawa ditambahkan:

X: Mirip glukosa (substrat utama)

Y: Mirip ion Mg²⁺ (kofaktor penting)

Skenario P (X) dapat diatasi dengan menambah glukosa, sedangkan skenario Q (Y) tidak. Maka ....

A. X = inhibitor non-kompetitif; Y = inhibitor kompetitif.

B. X = gugus prostetik non-kovalen; Y = koenzim kovalen.

C. X = inhibitor kompetitif; Y = inhibitor non-kompetitif.

D. X = aktivator; Y = inhibitor yang menurunkan energi aktivasi.

E. X = penyebab denaturasi permanen; Y = inaktivasi sementara.