Enzim Kitinase

Enzim merupakan suatu kelas protein yang berfungsi sebagai katalis, agen

kimiawi yang mengubah laju suatu reaksi tanpa harus dipergunakan oleh reaksi

itu (Campbell, 2002). Suatu enzim mempercepat suatu reaksi dengan cara

menurunkan energi aktivasi dalam sebuah reaksi. Reaktan dimana suatu enzim

bekerja disebut sebagai substrat enzim. Pada saat enzim dan substrat berikatan,

kerja katalitik enzim tersebut akan mengubah substrat menjadi produk (atau

beberapa produk) reaksi. Aktivitas suatu enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor

seperti inhibitor, aktivator, kofaktor, suhu, pH, waktu reaksi enzimatis,

konsentrasi enzim, dan konsentrasi substrat. Enzim ini terdapat pada sel-sel

tumbuhan, fungi, bakteri, dan hewan.

Kitinase merupakan enzim ekstraseluler yang mampu menghidrolisis kitin

menjadi monomernya yaitu N-asetilglukosamin. Semua enzim yang dapat

mendegradasi kitin disebut sebagai kitinase total atau kitinase non-spesifik. Enzim

kitinase dibagi menjadi tiga, yaitu :

1. Eksokitinase atau kitobiosidase, mengkatalisis pembebasan N-asetil-

glukosamin;

2. Endokitinase, enzim yang mendegradasi kitin secara acak dari dalam

menghasilkan oligomer pendek N-asetil-glukosamin;

3. N-asetil-glukosaminidase bekerja pada pemutusan diasetilkitobiosa

menghasilkan N-asetil-glukosamin.

Enzim kitinase yang dihasilkan oleh mikroorganisme kitinolitik

mempunyai potensi tinggi untuk mendegradasi limbah yang mengandung kitin,

karena dengan adanya enzim kitinase memungkinkan konversi kitin yang

melimpah menjadi produk yang berguna. Oleh karena itu, di bidang industri

enzim yang digunakan sebagian besar diisolasi dari mikroorganisme. Pemilihan

mikroorganisme sebagai sumber enzim mempunyai beberapa keuntungan bila

dibandingkan dengan yang diisolasi dari tumbuhan maupun dari hewan. Antara

lain adalah sel mikroorganisme relatif lebih mudah ditumbuhkan, kecepatan

pertumbuhan relative lebih cepat, skala produksi sel lebih mudah ditingkatkan bila

dikehendaki produksi yang lebih besar, biaya produksinya relatif rendah, kondisi

selama produksi tidak bergantung oleh adanya pergantian musim dan waktu yang

dibutuhkan dalam proses produksi lebih pendek.

Mikroorganisme Penghasil Kitin

Salah satu mikroorganisme yang mampu menghasilkan kitinase adalah

bakteri, yang dikenal sebagi bakteri kitinolitik. Bakteri kitinolitik merupakan

bakteri yang kompeten memproduksi enzim kitinase dan memanfaatkan kitinase

untuk asimilasi kitin sebagai sumber karbon dan nitrogennya.

Berikut beberapa genus dari bakteri yang mampu menghasilkan kitinase

(Chernin et al., 1998) :

Aeromonas

Enterobacter

Pseudomonas

Alteromonas

Ewingella

Serratia

Chromobacterium

Pseudolteromonas

Vibrio

Enzim kitinase merupakan suatu enzim yang mempunyai banyak manfaat

dalarn berbagai aspek. Adanya enzim kitinase memungkinkan konversi kitin yang

berlimpah di alam menjadi produk yang berguna seperti kitosan. Kitosan ini

merupakan produk dari kitin deasetilase yang aplikasinya mempunyai range yang

luas dalam berbagai bidang, seperti industri pangan, kesehatan, kosmetik,

bioteknologi, pengolahan limbah, rnernbran dan industri kertas. Kitinase banyak

terdapat pada tanaman, bakteri , kapang dan organisme laut. Kitinase asam

merupakan enzim yang dapat rnemecah kitin pada pH rendah (dibawah pH 5,0).

Kitinase asam dari bakteri dapat rnendegradasi kitin menjadi kitosan, dimana

kitosan hanya larut pada pH dibawah 6,5.

Pemanfaatan Enzim Kitinase

Kitin memiliki struktur yang mirip selulosa. Bila selulosa

tersusun atas monomer glukosa, maka kitin tersusun dari

monomer N-asetilglukosamin (Gambar 1). Keduanya memiliki

kelarutan sangat rendah dalam air serta mengalami biodegradasi

melalui mekanisme yang hampir serupa dengan melibatkan

komplek enzim.

Gambar 1. Struktur Kitin, Kitosan, dan Selulosa (Skjak-Braek and

Sanford, 1989)

Tabel 1. Aplikasi kitin, Kitosan, dan turunannya

Bidang Aplikasi

Nutrisi Serat yang dapat dikomsumsiPangan - Pengawet dan pengkaya

rasa- Perbakan tekstur- Bahan emulsi- Bahan penjernih

Biomedis - Obat luka- Kontak lensa- Membran dialisa darah- Antitumor- Antikolesterol- Pelangsing tubuh

Perawatan Kulit dan Rambut - Lotion dan krim pelembab- Produk-roduk perawatan

rambut

Pertanian dan Lingkungan - Fungisida- Pemupukan

- Perawatan benih- Pengolahan limbah

Lain-lain - Industry kertas- Penyerap warna- Baterai padat- Aditif pakan- Kromatografi

Penghilangan gugus asetil (deasetilasi) dari kitin

menghasilkan kitosan. Kitin dan kitosan memiliki kandungan

nitrogen sekitar 6.98%, jauh lebih tinggi disbanding polimer

sintetik yang hanya 1.25%. Oleh karenanya, keduanya menarik

secara komersial karena bisa dipakai sebagai agen pengkelat.

Selain itu, karena kitin dan kitosan merupakan bahan alam maka

keduanya lebih bersifat biocompatible dan biodegradable

dibanding polimer sintetik. Kitin, kitosan, serta senyawa

turunannya telah banyak diaplikasikan dalam berbagai industry.

Kitinase (EC 3.2.1.14) merupakan enzim yang mampu

menghidrolisa polimer kitin menjadi kitin oligosakarida atau

monomer N-asetilglukosamin. Enzim ini dihasilkan oleh bakteri,

fungi, tanaman, dan hewan. Atas dasar cara kerjanya dalam

mendegradasi substrat, kitinase dibedakan kedalam 2 kelompok

utama: endokitinase dan eksokitinase. Endokitinase memotong

polimer kitin secara acak menghasilkan dimer, trimer, tetramer

dan atau oligomer gula. Eksokitinase memotong kitin hanya dari

ujung non reduksi. Bila hasil protongan berupa monomer maka

enzim tersebut dinamakan Nacetylheksosaminidase, namun bila

potongan yang dihasilkan berupa dimer maka enzim tersebut

disebut sitobiosidase (Cohen-Kupiec and Chet, 1998).

Berdasarkan homologi sekuen asam aminonya, kitinase

dibedakan atas famili 18 dan 19. Famili 18 meliputi kitinase dari

bakteri, fungi, serangga, tanaman (kelas III dan V), hewan (Gijzen

et al, 2001) dan satu kitinase dari Streptomyces griseus (Ohno et

al, 1996). Kitinase tanaman kelas I tersusun atas sekuen yang

conserved pada struktur utamanya, serta domain kaya cystein

pada ujung N. Kitinase kelas II secara structural homolog dengan

kelas I, tetapi tidak memiliki domain kaya cystein. Sementara,

kitinase kelas III dan V tidak memiliki homologi dengan kitinase

kelas I, II dan IV.

Gambar 2. Jalur degradasi kitin secara enzimatis

Selain oleh kitinase, polimer kitin juga bisa didegradasi

oleh enzim kitin deasetilase dan kitosanase (Gambar 2). Kitin

deasetilase (EC 3.5.1.41) menghilangkan gugus asetil dari kitin

menghasilkan kitosan. Kitosan akan dipotong-potong oleh

kitosanase (EC 3.2.1.1.32) menghasilkan kitosan oligomer

kitosan. Oligomer kitosan kemudian dipotong-potong lagi oleh β-

D-glukosaminidase menghasilkan monomer glukosamin. Oleh

karena itu, seperti ditunjukkan Gambar 1 kitin dan kitosan

memiliki struktur yang serupa tetapi disusun oleh monomer gula

yang berlainan. Kitin tersusun atas monomer N-asetil

glukosamin, sementara kitosan disusun oleh monomer

glukosamin.

TUGAS INDIVIDUBAKTERIOLOGI

ENZIM KITINASE

O

L

E

H

HASBIAH

H41111285

JURUSAN BIOLOGIFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR

2013