MAKALAH ENZIM KITINASE

BAB I

PENDAHULUAN

A.                     Latar belakang

Tumbuhan memiliki berbagai mekanisme untuk melindungi dari berbagai infeksi patogen tanaman yang berpotensi merusak, antara lain dengan mensintesis berbagai protein yang menghambat perkembangan patogen. Induksi  patogenesis related protein (PR-protein) seperti kitinase seringkali terjadi segera setelah invasi pathogen.

Kitinase adalah enzim yang akan mengkatalisis pemecahan senyawa polimer kitin pada ikatan glikosidik ß-1,4. Kitinase terdapat di berbagai organisme dan diklasifikasikan dalam famili 18, 19 dan 20 glikosida hidrolase. Enzim kitinase dihasilkan oleh mikroorganisme kitinolitik yang sebagian besar terdapat di lingkungan tanah dan air. Aktivitas optimum enzim kitinase berada pada kisaran suhu 30-40°C dan pH 5-7. Kestabilan enzim kitinase berada pada kisaran suhu 30-45°C dan pH 4-8.

Enzim kitinase telah banyak digunakan untuk pengolahan limbah dan agen biokontrol hama tanaman. Hasil hidrolisis kitinase dapat digunakan sebagai anti tumor, suplemen, mengontrol kadar gula dalam darah, bahan dasar pembuatan benang operasi, dan anti inflamantory.

B.              Rumusan Masalah

1.      Jelaskan apa itu Enzim Kitinase ?

2.      Jelasakn aktifitas Enzim ?

3.      Peran Enzim kitinase ?

C.              Tujuan Penulisan

1. Mengetahui Enzim Kitinase
2. Mengetahui aktivitas enzim kintanase
3. Mengetahui peran Enzim Kitinase

BAB II

PEMBAHASAN

1.                Enzim Kitinase

Enzim adalah biomelukel berupa protein yang berfungsi sebagai katalis yaitu senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa bereaksi.

Kitin merupakan  biopolimer yang banyak terdapat di alam yang tersusun atas ß-1,4N-asetil-D-glukosamin (GlcNac). Kitin menempati urutan terbesar kedua setelah selulosa dan banyak ditemukan pada berbagai organisme seperti bakteri, seranggga, cendawan, tanaman dan hewan. Kitin terdapat sebagai komponen penyusun tubuh udang, kepiting, serangga, kerang, cumi-cumi, hewan artropoda lainnya, dan merupakan komponen dinding sel dari banyak fungi dan alga.

Kitinase adalah enzim yang akan mengkatalisis pemecahan senyawa polimer kitin pada ikatan glikosidik ß-1,4. Kitinase terdapat di berbagai organisme dan diklasifikasikan dalam famili 18, 19 dan 20 glikosida hidrolase.  Kitinase dikelompokkan menjadi 3 keluarga (family) glikosil hidrolase yaitu keluarga (family) 18, 19 dan 20. Kitinase yang dihasilkan organisme prokariotik dan eukariotik termasuk dalam golongan famili 18 sedangkan pada famili 19, enzim kitinase ditemukan pada bakteri Gram positif, Streptomyces, dan tanaman tingkat tinggi. Pada umumnya mekanisme hidrolisis enzim kitinase adalah double-displacement retaining mechanism dan single-displacement inverting mechanis.

Enzim kitinase dihasilkan oleh bakteri, fungi, tanaman, dan hewan. Enzim kitinase yang dihasilkan tumbuhan dapat menghidrolisis antar subunit N-asetilglukosamina (NAcGlc) pada polimer kitin.  Enzim kitinase saat ini banyak digunakan sebagai agen biokontrol karena dapat mendegradasi kitin menjadi produk yang ramah lingkungan dan dapat digunakan dalam bidang kesehatan, pangan, industri dan lain-lain. Degradasi kitin dapat dilakukan dengan 2 cara antara lain dengan mekanisme kitinolitik yang akan menghidrolisis ikatan ß-1,4-glikosida dan dengan deasetilasi kemudian dihidrolisis oleh kitosanase. Pengolahan limbah untuk mendapatkan kitin dapat dilakukan dengan cara demineralisasi dan deproteinasi melalui penambahan asam atau basa kuat. Metode biokimia mudah dikendalikan, terurai secara biologis, dan dapat membentuk oligomer atau polimer yang diinginkan.

Berdasarkan cara kerja hidrolisis, kitinase dikelompokkan menjadi tiga tipe utama yaitu:

1. Endokitinase, yang memotong secara acak polimer kitin secara internal sehingga menghasilkan oligomer pendek.
2. Eksokitinase (1,4-ß-kitobiosidase), yang memotong unit trimer kitobiosa pada ujung terminal polimer kitin.
3. Nasetilglukosamidase, yang memotong unit monomer pada ujung terminal polimer kitin.

Peranan kitinase pada ketahanan tanaman terhadap serangan pathogen terjadi melalui dua cara, yaitu:

1. Menghambat pertumbuhan cendawan dengan secara langsung menghidrolisis dinding miselia cendawan dan
2. Melalui penglepasan elisitor endogen oleh aktivitas kitinase yang kemudian memicu reaksi ketahanan sistemik (systemic acquired resistance/SAR) pada inang.

2.                Mikroorganisme Kitinolitik

Mikroorganisme kitinolitik adalah mikroorganisme yang memiliki aktivitas kitinolitik, yaitu dapat mendegradasi kitin menggunakan enzim kitinase yang dihasilkan. Mikroba tersebut dapat diperoleh dari berbagai sumber lingkungan tanah, laut, danau, kolam, tempat pembuangan limbah udang dan sebagainya. Sampai saat ini telah banyak penelitian yang membahas tentang isolasi, skrining, dan karakterisasi enzim kitinase dari berbagai sumber untuk mengatasi masalah limbah seperti limbah udang.

Lingkungan suhu mikroba berpengaruh terhadap stabilitas enzim yang dihasilkan. Pada lingkungan biosfer yang mengandung banyak kitin, kemungkinan akan terdapat mikroorganisme penghasil kitinase. Berbagai organisme kitinolitik dapat menghasilkan beragam jenis kitinase dengan karakteristik dan spesifitas terhadap substrat yang bervariasi. Beragamnya kemampuan bakteri menghasilkan jenis enzim kitinase tersebut mungkin merupakan usaha penyesuaian terhadap berbagai jenis, tipe, dan struktur kitin yang tersedia di alam. Karakteristik kitinase sangat beragam, dapat diketahui dari studi dasar terkait peran biologis mereka terhadap degradasi kitin,

3.                Aktivitas Enzim Kitinase

Aktivitas kitinase ditentukan secara kolorimetri dengan alat spektrofotometer. Hasil pemecahan kitin yang berupa N-asetil glukosamin (GlcNAc) digunakan sebagai standar untuk gula reduksi. Aktivitas kitinase ditentukan berdasarkan kurva standar N-asetil glukosamin yang dibuat dengan mengukur absorbansi dari campuran antara larutan N-asetil glukosamin (berkisar antara 0 hingga 500 µl) dengan akuades (berkisar antara 500 hingga 0 µl) dan 500 µl reagen schale. Satu unit aktivitas enzim didefinisikan sebagai jumlah enzim yang menghasilkan 1 µmol N-asetil-D-glukosamin per menit.

Karakterisasi enzim kitinase telah banyak dilakukan. Karakterisasi enzim kitinase yang umum dilakukan antara lain spesifisitas substrat, penentuan suhu dan pH optimum, kestabilan enzim terhadap pH dan suhu. Setiap enzim memiliki kemampuan yang berbedabeda dalam mendegradasi substrat dan spesifik terhadap substrat yang berbeda-beda. Enzim kitinase dari isolat Pesudomonas sp. TKU015 spesifik terhadap substrat koloidal kitin dan kitin [39]. Enzim kitinase dari isolat Streptomyces sp. M-20 memiliki aktivitas tertinggi pada substrat koloidal kitin. Kitinase Streptomyces sp. PTK19 memiliki aktivitas paling tinggi terhadap substrat glikol kitin.

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh adanya pH dan suhu. pH mempengaruhi sifat ionic gugus karboksil dan gugus amino yang menyebabkan perubahan daerah katalitik dan konformasi enzim. Enzim kitinase dengan mikroba Pseudomonas sp. TKU015 memiliki pH optimum 6 dan stabil pada pH 5-7. Kitinase isolat Bacillus sp. D2 memiliki pH optimum 7. Streptomyces sp. ANU 6277 memiliki pH optimum 6. Enzim kitinase. Streptomyces sp. PTK19 memiliki pH optimum 5.50 dan stabil pada pH 4-7. Enzim kitinase dari isolat Streptomyces sp. M-20 memiliki kestabilan pada pH 4-8.

Suhu merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim. Kenaikan suhu akan meningkatkan energi kinetik sehingga tumbukan antar molekul akan semakin cepat. Semakin sering tumbukan terjadi, maka akan semakin mudah pembentukan kompleks enzim-substrat. Streptomyces sp. ANU 6277 memiliki suhu optimum 35°C Bacillus sp. D2 memiliki suhu optimum 30°C. Kitinase dari isolat Streptomyces sp. M-20 memiliki aktivitas optimum pada suhu 30°C. Kitinase dari actinomycete isolat SB1 dan isolat VB3 serta isolat bakteri SB5 memiliki suhu optimum 37°C. Suhu optimum enzim kitinase Streptomyces sp. PTK19 40°C dan stabil pada  suhu 30-45°C.

4.                Aplikasi Enzim Kitinase

Secara umum, enzim kitinase dimanfaatkan sebagai agen biokontrol hama tanaman dan untuk pengolahan limbah industri yang mengandung kitin, seperti industri pembekuan udang, kerang, dan kepiting. Pabrik pembekuan udang menghasilkan limbah cangkang yang jika tidak didegradasi dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena meningkatkan BOD dan COD. Dengan adanya kitinase, proses penguraian kitin dapat berlangsung secara kontinyu sehingga tidak terjadi akumulasi kitin dari limbah industri dan sisa cangkang kepiting, udang, kerang, dan organisme laut lainnya.

Dibidang pertanian, kitinase berfungsi sebagai agen biokontrol terhadap hama serangga dan fungi patogen yang memiliki komponen kitin pada dinding sel. Sebagai agen biokontrol, enzim kitinase dan protease berperan dalam proses pembunuhan larva Haemonchus contortus dengan cara mendegradasi dan melisiskan dinding kulit larva cacing. Setelah larva tersebut mati, mikroba kitinolitik akan berkembang biak dan mengambil nutrisinya. Kitinase yang dihasilkan oleh Bacillus cereus efektif menghidrolisis eksoskeleton Bemisia tabaci (whitefly) yang merupakan hama tanaman. Penggunaan enzim kitinase dilakukan dengan cara penyemprotan langsung pada daun dan buahbuahan. Terbukti pada tanaman strawberry yang menunjukkan tidak ada serangga atau jamur patogen.

Enzim kitinase hasil isolasi dari bakteri tanah rizosfer yang telah diidentifikasi sebagai Bacillus sp. terbukti dapat berperan sebagai agen biokontrol jamur Rhizoctonia Solani.  Saat ini sedang dikembangkan upaya pengontrolan hama yang ramah lingkungan karena fungisida yang telah umum digunakan dapat menyebabkan resistensi patogen meningkat dan berdampak terhadap manusia dan lingkungan. Penelitian menunjukkan kitinase dari Bacillus thuringiensis dan Bacillus licheniformis memiliki aktivitas tertinggi untuk menghambat pertumbuhan jamur A.niger, sehingga perkecambahan bibit kedelai meningkat menjadi 80% dan 70%.

Senyawa-senyawa hasil degradasi kitinase pada kitin membentuk seyawa turunan kitin seperti karboksimetil kitin, hidroksietil kitin dan etil kitin yang dapat  dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Dalam bidang kedokteran senyawa turunan kitin dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan benang operasi yang mempunyai keunggulan dapat diserap dalam jaringan tubuh, tidak toksik dan dapat disimpan dalam waktu yang lama. Kitoheksosa dan kitoheptosa memperlihatkan aktivitas anti tumor. Monomer dari kitin yaitu N-Asetil D-glukosamin dapat dimanfaatkan dalam bidang farmasi, diantaranya dapat digunakan sebagai obat untuk mengontrol kadar gula dalam darah, sebagai suplemen, anti inflamantory dan dalam dunia kosmetik senyawa gula ini dapat membantu mengurangi hilangnya hiperpigmentasi karena N-asetil-D-glukosamin dapat membantu mengurangi aktivitas enzim tirosinaseyang berperan dalam produksi melanin.

BAB III

PENUTUP

A.            Kesimpulan

Mikroorganisme kitinolitik dapat diperoleh dari berbagai sumber. Mikroba kitinolitik dilakukan isolasi dan skrining untuk mendapatkan bakteri yang paling baik kemudian digunakan untuk produksi dan purifikasi enzim kitinase. Mikroba yang menghasilkan enzim kitinase akan menghasilkan zona bening di sekitar koloni mikroba. Aktivitas enzim kitinase beragam, tergantung pada jenis mikroorganisme dan keberadaan substrat kitin. Karakteristik enzim kitinase bervariasi tergantung pada sumbernya. Berat molekul enzim kitinase dari Steptomyces sp. strain ANU 6277 sekitar 45 kDa dan dari  Bacillus sp. D2 sekitar 30 kDa. Sebagian besar kitinase lebih spesifik terhadap substrat koloidal kitin. Aktivitas optimum enzim kitinase berada pada kisaran suhu 30-40°C dan pH 5-7. Kestabilan enzim kitinase berada pada kisaran suhu 30-45°C dan pH 4-8. Enzim kitinase telah banyak digunakan untuk pengolahan limbah dan agen biokontrol hama tanaman. Hasil hidrolisis kitinase dapat digunakan sebagai anti tumor, suplemen, mengontrol kadar gula dalam darah, bahan dasarpembuatan benang operasi, dan anti inflammatory.

DAFTAR PUSTAKA

Pudjhartati, Endang, dkk.”Aktivitas Enzim Kitinase pada Kacang Tanah yang

Sehat dan yang Terinfeksi Scelerotium roflsii”.,Jurnal Hayati.,

Vol.13,No.02,2006

Pratiwi, S Rachmawati.”Enzim Kitinase dan Aplikasi dibidang Industri”.,Jurnal

Pangan dan Agroindustri.,Vol.3,No.3,p.878-887.,2015


Untuk melihat PPT klik video dibawah ini ↓↓↓↓↓

Atau klik https://youtu.be/cIBX6UVRioQ