Tugas ENZIMOLOGI

Metode Amobilisasi Enzim

“AMOBILISASI CROSSLINKING”

O L E H

KELOMPOK VIII

SITTI NUR ASNIN (F1C1 07 050)

SUNARTO (F1C1 07 049)

ASMAWATI AZIZ (F1C1 07 0 )

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2010

BAB I

P E N D A H U L U A N

A. Latar Belakang

Enzim merupakan biokatalisator yang dapat mengkatalisis semua

reaksi metabolisme, jika tidak ada enzim atau aktivitas enzim terganggu maka

reaksi metabolisme sel akan terhambat hingga pertumbuhan sel juga terganggu.

Didalam mikroorganisme reaksi-reaksi enzimatik dibutuhkan agar bakteri dapat

memperoleh makanan/ nutrient dalam keadaan terlarut yang dapat diserap ke

dalam sel, memperoleh energi kimia yang digunakan untuk biosintesis,

perkembangbiakan, pergerakan, dan lain-lain (Martoharsono, 1998).

Selain pada reaksi metabolism, penggunaan enzim sudah berkembang

dalam bidang industry. Maka kemajuan bidang bioteknologi dan industri,

memungkinkan dilakukannya berbagai upaya untuk memanfaatkan proses-

proses enzimatis. Enzim mempunyai sifat yang potensial untuk dimanfaatkan,

antara lain daya katalitiknya yang besar dan spesifitasnya terhadap substrat

dari reaksi yang dikatalisisnya (Lehninger, 1999).

Pada proses dan analisa yang melibatkan enzim, umumnya

menggunakan cara bath yaitu mereaksikan substrat dengan enzim yang sudah

dilarutkan dalam air, sehingga enzim bercampur dengan substrat (Sarah, 2001;

Agustini, 2001). Cara ini memiliki kelemahan karena enzim hanya digunakan

sekali pakai. Secara teknis sangat sulit untuk memisahkan enzim dan produk

dan mendapatkan kembali enzim yang aktif diakhir reaksi. Umumnya setelah

reaksi selesai, enzim diinaktifkan dengan pemanasan, pengubahan pH, atau cara

lain yang dapat menyebabkan enzim terdenaturasi (Chibata,1978). Melihat

kelemahan dalam penggunaan enzim, maka salah satu alternatif yang dapat

dilakukan untuk mengatasi hal tersebut melalui tehnik amobilisasi enzim.

Amobilisasi enzim terdiri dari berbagai jenis tehnik amobilisasi yaitu tehnik

amobilisasi cross linking, entrapping, binding dan lain-lain. Namun pada

makalah ini, hanya akan dikaji lebih lanjut mengenai teknik amobilisasi cross

linking.

B. Tujuan

Tujuan dibuatnya makalah ini yaitu untuk mengetahui tehnik

amobilisasi cross linking.

C. Rumusan Masalah

Masalah yang selanjutnya akan dibahas pada makah ini yaitu :

1. Apa yang dimaksud dengan tehnik amobilisasi enzim ?

2. Bagaimana cara kerja tehnik amobilisasi enzim secara cross linking ?

BAB II

P E M B A H A S A N

A. Enzim

Enzim merupakan polimer biologik yang mengatalisis lebih dari satu

proses dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal

sekarang. Enzim murni berfungsi sangat penting bagi pemahaman struktur,

fungsi, mekanisme reaksi, dan pengaturan enzim. Sebagai determinan yang

menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai peristiwa fisiologik, enzim

memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit. Pemecahan

makanan untuk memasok energi serta unsur-unsur kimia pembangunan tubuh

(building blocks); perakitan building blocks tersebut menjadi protein, membran

sel, serta DNA yang mengkodekan informasi genetik; dan akhirnya penggunaan

energi untuk menghasilkan gerakan sel, semua ini dimungkinkan dengan adanya

kerja enzim-enzim yang terkoordinasi secara cermat. Melihat peranna enzim

yang sangat besar dalam kehidupan, maka enzim telah dikembangkan di dunia

industry karena salah satu kemampuan enzim yang dibutuhkan agar bakteri

dapat memperoleh makanan/ nutrient dalam keadaan terlarut yang dapat

diserap ke dalam sel, sehingga memperoleh energi kimia yang digunakan untuk

biosintesis, perkembangbiakan, pergerakan, dan lain-lain.

Dalam bekerja enzim sangat spesifik, efisien (katalisis yang jauh

melebihi katalis biasa, dan mampu meningkatkan kecepatan reaksi sampai 108-

1012 kali reaksi biasa) serta enzim beberapa macam control pengaturan yang

meliputi suhu, pH, aktivator dan inhibitor, konsentrasi enzim dan konsentrasi

substrat.

1. pH

Setiap enzim mempunyai pH optimum untuk bekerja yang berarti kerja

enzim dengan keaktifan yang maksimal pada daerah pH tertentu. Contohnya

enzim amylase yang berkerja secara optimum pada pH 7. Berikut ini

merupakan kurva pengeruh pH pada kerja enzim :

Enzim sangat sensistif terhadap pH karena gugus katalisis pada enzim tidak

lain adalah asam amino. Diketahui asam amino terbagi beberapa golongan

berdasarkan gugus R-nya, dimana tiap asam amino mempunyai gugus R

tertentu yang memiliki karakterisasi pH tertentu dan pH juga berpengaruh

terhadap perubahan konformasi polipeptida.

2. Temperatur

Seperti halnya pengaruh pH, temperature juga mempengaruhi kerja enzim. Laju

kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh enzim meningkat secara eksponensial

dengan meningkatnya suhu, namun karena enzim adalah protein, ada faktor

lain yang berperan yaitu denaturasi, yang mana kerja enzim akan maksimal

pada temperatur optimum. Berikut kurva yang menggambarkan pengaruh

remperatur terhadap enzim :

3. Aktivator dan Inhibator

4. Konsentrasi Enzim

Pengaruh peningkatan konsentrasi ensim. Pada kondisi substrat berlebih,

penambahan enzim akan meningkatkan laju reaksi secara linier

5. Konsentrasi Substrat

Pengaruh peningkatan konsentrasi substrat. Sampai batas tertentu peningkatan konsentrasi substrat akan meningkatkan laju reaksi.

B. Amobilisasi Crosslinking

Adanya perkembangan rekayasa enzim akan dapat mengatasi

kekurangan dari reaksi enzimtais biasa. Cara ini dikenal sebagai amobilisasi

enzim. Amobilisasi enzim adalah suatu metode untuk menjaga molekul enzim

terlokalisasi pada suatu padatan pendukung (carrier) yang tidak larut tanpa

kehilangan aktivitas katalitiknya (Zubriene et al., 2003). Proses ini dapat

dilakukan dengan cara mengikatkan molekul enzim tersebut pada suatu bahan

pendukung (matriks) tertentu melalui pengikatan kimia atau menahan secara

fisik dalam suatu rongga bahan pendukung. Hal ini dimungkinkan karena

molekul enzim yang struktur globular (tertier maupun kuartener) mempunyai

gugus hidrofilik yang mengarah keluar dari permukaan melokul enzim. Gugus

fungsi inilah yang berikatan dengan gugus fungsi bahan pedukung untuk

membentuk ikatan kovalen atau non kovalen (Sebayan, 2005).

Enzim amobil memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan

enzim bebasnya, antara lain enzim dapat digunakan secara berulang kali serta

merupakan suatu cara yang efektif untuk meningkatkan kestabilan enzim

(Varavinit et al., 2002). Amobilisasi menghasilkan suatu sistem heterogen yang

memungkinkan pemisahan enzim dari media reaksi menjadi lebih mudah.

Metode amobilisasi enzim harus dilakukan dengan baik, agar tidak

menyebabkan inaktivasi enzim, dan mampu mengikatkan sebanyak mungkin

enzim pada carrier. Morfologi carrier berperan penting dalam bioproses

berkelanjutan menggunakan biokatalis teramobilisasi. Tingkat penurunan

aktivitas dan pembatasan difusional yang diakibatkan oleh amobilisasi terutama

bergantungpada sifat-sifat carrier dan kondisi amobilisasi (Milosavic et al.,

2005).

Keuntungan lain yang diperoleh dengan imobilisasi enzim yaitu

enzim dapat digunakan berulang, penghentian proses cepat (diambil dengan

filtrasi, laju alir), kestabilan lebih baik dengan adanya ikatan pada imobilisasi,

hasil tidak terkontaminasi enzim untuk pangan dan farmasi, dapat digunakan

untuk tujuan analisis misalnya menentukan umur tengah enzim dan perkiraan

penurunan aktivitas, dapat digunakan untuk proses kontinyu, dan pengontrolan

lebih baik.

Enzim dapat diamobilisasi dengan berbagai metode, antara lain

carrier binding (adsorpsi fisik, ikatan ionik, dan ikatan kovalen) , entrapment

dan crosslinking . Prosedur yang digunakan dalam metode adsorpsi fisik sangat

sederhana dan mudah, sehingga sangat sering digunakan untuk amobilisasi

enzim (Reshmi et al., 2006), meskipun terlepasnya enzim dari carrier dapat

terjadi karena ikatan yang tidak kuat. Sebaliknya, metode ikatan kovalen dapat

mengikat enzim lebih kuat (Milosavic et al., 2005), namun teknik ini dapat

menyebabkan denaturasi enzim akibat terjadinya modifikasi kimia pada

struktur enzim (Dey et al., 2003).

Imobilisasi enzim crosslinking merupakan imobilisasi dimana terjadi

ikatan kimia, tetapi tidak digunakan carrier yang tidak larut air dan

pembentukan ikatan melintang inter molekuler antara molekul enzim dengan

pereaksi bifungsional atau multifungsional seperti glutaraldehid,

diazobenzidine, etil khloroformat, ataupun N-N-hexamethilene bisidoasetat.

Untuk meningkatan stabilitas dalam amobilisasi ini yaitu dengan memadukan

proses crosslinking dan adsorbsi. Berikut ini sistem dalam amobilisasi

crosslinking :

Pada imobilisasi enzim crosslinking oleh uap glutaraldehid. Senyawa

ini akan membentuk suatu lapisan atau matriks tertentu dimana di dalamnya

molekul enzim yang dioleskan pada permukaan padatan pendukung akan

terjebak dalam struktur ikatan silang yang terjadi. Proses ini dilakukan dengan

menempatkan padatan pendukung yang telah dilapisi enzim diatas uap

glutaraldehid selama 15 menit hingga permukaan working electrode menjadi

kering.

BAB III

K E S I M P U L A N

1. Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan pada makalah ini, maka dapat

disimpulkan beberapa hal yaitu :

Amobilisasi enzim merupakan suatu metode untuk menjaga molekul

enzim terlokalisasi pada suatu padatan pendukung (carrier) yang tidak

larut tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.

Cara kerja amobilisasi cross linking yaitu dengan mengikatkan molekul

enzim secara cross linking pada padatan pendukung yang tidak larut air.

2. Saran

DAFTAR PUSTAKA

Agustini, 2003. Karakteristik ImobilisasiKarakterisasi Imobilisasi ProteaseMikroorganisme Thermofilik Isolat CG-10Yang Hidup Di Air Panas Cangar Jawa TimurDengan Matriks Pendukung BentonitDisertasi, UNAIR.

Chibata,I. 1978. Immobilixe Enzymes Researchand Development. Kodansha LTD, Tokyo,Johan and Wiley and Sons, New York.

Dey, G., Singh, B., dan Banerjee, R., 2003, Immobilization of α-Amylase Produced by Bacillus circulans GRS 313, Brazilian Archives of Biology and Technology, 46(2), 167-176.

Lehninger AL. 1990. Dasar-dasar Biokimia ,terjemahan Maggy Thenawidjaya. Jaharta,Penerbit Erlangga..

Martoharsono, S., 1998, Biokimia, Gadjah Mada Universiti Press, Yogyakarta.

Milosavic, N., Prodanovic, R., Jovanovis, S., Novakovic, I., dan Vujcic, Z., 2005, Preparation and Characterization of Two Types of Covalently Immobilized Amyloglucosidase, J. Serb. Shem. Soc., 70(5), 713-719.

Reshmi, R., Sanjay, G., dan Sugunan, S., 2006, Enhanced Activity and Stability of -Amylaseα Immobilized on Alumina, Catalysis Communications, 7, 460-465.

Sarah, A., 2001. Immobilization and Stabilizationof Papain on Chelating Sepharose, ElectronicJ. Biotechology. Catolica de VelparaaisoChile.

Sebayan, F., 2005, Amobilisasi Enzim Penisilin Asilase dari E. Coli B1O4 dengan Poliakrilamida, Jurnal Komunikasi Penelitian.

Varavinit, S., Chaokasem, N., dan Shobsngob, S., 2002, Immobilization of a Thermostable Alpha-Amylase, ScienceAsia, 28, 247-251.

Zubriene, A., Budriene, S., Gorochovceva, N., Romaskevic, T., Matulionis, E., dan Dienys, G., 2003, Immobilization of Hydrolases onto Chitosan Microparticles, Chemija(Vilnius), 14(4), 226-230.