TINJAUAN PUSTAKA Struktur dan Sumber-Sumber Kitin di Alam

III. TINJAUAN PUSTAKA Struktur dan Sumber-Sumber Kitin di Alam

Kitin mempunyai rumus empiris C 6 H 9 O 4 .NHCOCH 3 n , merupakan zat padat yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali pekat, asam mineral lemah, tetapi larut dalam asam-asam mineral yang pekat. Polisakarida ini mempunyai berat molekul tinggi dan merupakan polimer berantai lurus dengan nama lain -1-4 -2-asetamida-2-dioksi-D-glukosa N-asetil-D-Glukosamin. Rantai kitin antara satu dengan yang lainnya berasosiasi dengan ikatan hidrogen yang sangat kuat antara gugus N-H dari satu rantai dan gugus C=O dari rantai yang berdekatan. Ikatan hidrogen menyebabkan kitin tidak dapat larut dalam air dan membentuk formasi serabut fibril. Berdasarkan penyusun rantai polimernya, kitin fibril dibedakan menjadi tiga jenis yaitu g-kitin, -kitin dan -kitin Cabib 1987. Pada serangga lebih dari 80 komponen kutikulanya merupakan kitin. Pada Crustacea, kitin melekat pada suatu matriks dari CaCO 3 dan fosfat. Pada serangga matriksnya berupa proteinaceous yaitu protein yang sudah mengalami pentaninan Cabib 1987. Kitin pada alga terutama ditemukan pada diatom laut dengan kandungan 10-15 berat kering. Lebih dari 80.000 ton kitin per tahun dihasilkan di perairan Patil et al. 2000. Kitin pada jamur berbentuk mikrofibril yang memiliki panjang yang berbeda tergantung pada spesies dan lokasi selnya. Mikrofibril merupakan struktur utama dari dinding sel jamur yang terdiri atas jalinan rantai polisakarida yang saling bersilangan membentuk anyaman. Kandungan kitin pada jamur bervariasi dari 4-9 berat kering sel Rajarathanam et al. 1998. 5 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006 Kitinase Sistem tata nama kitinase masih menimbulkan kerancuan. Harman et a. 1993 serta Sahai and Manocha 1993 membagi kitinase dalam tiga tipe yaitu: 1. Endokitinase EC 3.2.1.14, yaitu kitinase yang memotong secara acak ikatan -1,4 bagian internal mikrofibril kitin. Produk akhir yang terbentuk bersifat mudah larut berupa oligomer pendek N-asetilglukosamin GIcNAc yang mempunyai berat molekul rendah seperti kitotetraose. 2. Eksokitinase EC 3.2.1.14 dinamakan juga kitobiosidase atau kitin 1,4- -kitobiosidase, yaitu enzim yang mengkatalisis secara aktif pembebasan unit-unit diasetilkitobiose tanpa ada unit-unit monosakarida atau oligosakarida yang dibentuk. Pemotongan hanya terjadi pada ujung non reduksi mikrofibril kitin dan tidak secara acak. 3. -1,4-N-asetilglukosaminidase EC 3.2.1.30 merupakan suatu kitinase yang bekerja pada pemutusan diasetilkitobiose, kitotriose, dan kitotetraose dengan menghasilkan monomer- monomer GIcNAc. Kitinase telah banyak dilaporkan dan diklasifikasikan dalam dua famili yaitu 18 dan 19 berdasarkan kemiripan sekuen asam amino Tsujibo et al 2003. Famili 18 meliputi kitinase dari virus, bakteri, jamur, dan hewan, serta klas III dan V kitinase dari tumbuhan. Famili 19 mencakup klas I, II dan IV telah diidentifikasi dari tumbuhan. Baru-baru ini ditemukan klas IV famili 19 yang tersebar luas pada Streptomyces sp. Watanabe et a., 1999. Famili 18 dibagi dalam tiga subfamili yaitu A, B, dan C Gao et a. 2003. Bakteri kitinolitik seringkali menghasilkan berbagai gen kitinase, walaupun konstribusi enzim untuk degradasi kitin belum diketahui seeara menyeluruh Tsujibo et a. 2003. Kitinase yang dihasilkan mikroba memiliki berat molekul yang berkisar antara 20.000-120.000. Pada bakteri berat molekulnya antara 60.000-110.000, sedangkan aktinomisetes yaitu 30.000 atau lebih rendah. Pada jamur berat molekulnya lebih tinggi dari 30.000 dan pada tumbuhan sekitar 30.000 Wang and Chang 1997. Mikroba Yang Menghasilkan Kitinase Aktinomisetes, bakteri, dan jamur merupakan organisme yang mampu memanfaatkan kitin sebagai sumber karbon dan nitrogen. Genus bakteri yang sudah banyak dilaporkan 6 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006 memiliki kitinase antara lain Aeromonas, Alteromonas, Chromobacterium, Enterobacter, Ewingella, Pseudoalteromonas, Pseudomonas, Serratia, Vibrio Chernin et al., 1998, Bacillus Pleban et al. 1997, dan Pyrococcus Gao et al. 2003. Koloidal kitin merupakan salah satu substrat yang dapat digunakan untuk menginduksi kitinase pada bakteri, jamur, dan aktinomisetes. Substrat ini mampu menginduksi enzim hidrolitik seperti N-asetilglukosamin, endokitinase dan kitobiosidase pada Aeromonas caviae Inbar and Chet 1991, Enterobacter agglomerans Chernin et a. 1995, dan Bacillus cereus Pleban et a. 1997. Pengukuran Aktivitas Kitinase Pengukuran aktivitas kitinase dalam memecah substrat dapat dilakukan dengan beberapa cara seperti yang disebutkan dalam Jeaniaux 1966 dan Cabib 1987, yaitu: 1. Berdasarkan pengurangan substrat a. Metode viskosimetri yaitu aktivitas kitinase terhadap kitosan, glikol kitin atau karboksimetil kitin yang ditunjukkan oleh terjadinya penurunan viskositas substrat. b. Metode nefelometri turbidimetri yaitu pengukuran variasi kekeruhan suspensi koloidal kitin selama kitinolisis. Metode ini bersitat cepat dan akurat tetapi hanya cocok untuk enzim dengan aktivitas relatif tinggi. 2. Berdasarkan pembentukan produk akhir yaitu GIcNAc yang dibebaskan dari kitin dapat ditentukan dengan metode kolorimetrik dengan penambahan p-dimetilaminobenzaldehida Metode Reissig, 1955. Satu unit aktivitas kitinase dinyatakan sebagai mol GlcNAc yang dibebaskan selama 1 jam dalam kondisi yang ditetapkan. 3. Pengujian spektrofotometri yaitu menggunakan kromogen 3,4-dinitrofenil-tetra-N- asetikitotetraose sebagai substrat. 4. Pengujian sensitifitas kitinase menggunakan radiometri yaitu substrat diberi label 14 C atau 3 H. Kadar produk diuji dengan menentukan radioaktifitasnya setelah penghilangan kitin yang belum dipecah dengan penyaringan atau dengan cara disentrifugasi. 7 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006 Manfaat Kitinase dan Bakteri Kitinolitik Kitinase terdapat tersebar mulai dari bakteri, serangga, virus, tumbuhan, dan hewan Fujii Miyashita 1993; Ohno et al. 1996, dan memainkan peran yang penting dalam fisiologi dan ekologi Ohno et a. 1996; Saito et a. 2001. Hal ini mungkin berhubungan dengan tersebarnya bahan kitin di alam seperti pada jamur, alga, nematoda, kelompok artropoda dan krustacea, mollusca, coelenterata, protozoa, dan fungi Folders et al. 2001; Orikoshi et a. 2003. Meski demikian gen-gen penyandi kitinase bagi organisme merupakan gen non esensial Cottrell et al. 2000. Melihat kenyataan ini eksplorasi kitinase dapat dilakukan dimana saja mulai dari tanah, rizosfer, air tawar, air laut, dan tumbuhan. Kitinase berguna dalam produksi kitooligosakarida. Kitooligosakarida berperan sebagai pertahanan tanaman, juga digunakan dalam kesehatan manusia. Sebagai contoh, kitoheksaose dan kitoheptaose memperlihatkan aktivitas anti tumor. GlcNAc berguna sebagai obat anti inflamasi. Senyawa ini dalam tubuh manusia disintesis dari glukosa dan digabungkan dengan glikoprotein dan glikosaminoglikan Patil et al. 2000. Dalam teknologi protoplas jamur, dibutuhkan bantuan kitinase untuk mengisolasi protoplas jamur. Protoplas digunakan untuk mempelajari sintesis dinding sel, sekresi enzim, transformasi steroid, dan mutagenesis. Kitinase juga berperan dalam produksi protein sel tunggal dari limbah kitin untuk makanan hewan Shaikh and Desphande, 1993. Kitinase digunakan dalam pertanian sebagai pengendalian jamur patogen tanaman dan hama serangga. Organisme ini memiliki kitin pada penutup tubuhnya sehingga dapat didegradasi oleh enzim tersebut Patil et al. 2000. Pseudomonas flourescens dapat mengendalikan Pythium ultimum dan Rhizoctonia solani dengan menekan pertumbuhannya Nielsen et al. 1998. Sampson and Gooday 1998 meneliti kitinase dari Bacillus thuringiensis yang diujikan terhadap Culicoides nubeculosus dan Spodoptera littoralis, sedangkan Regev et al. 1996, meneliti sinergisme j-endotoksin B. thuringiensis dan endokitinase bakteri terhadap larva S. littoralis. Menurut mereka kitinase yang dihasilkan bakteri dapat membunuh serangga sehingga dapat dijadikan agen pengendali biologis. Kombinasi dari j-toksin dan kitinase dilaporkan lebih efektif dalam membunuh hama serangga Patil et al. 2000. Akhir-akhir ini, kitinase kembali menjadi perhatian karena adanya kemungkinan penggunaan enzim ini dalam pengendalian biologi organisme yang mengandung kitin seperti jamur dan serangga dan juga untuk eksploitasi bahan kitin alami Ohno et al. 1996,disamping 8 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006 kegunaan dalam bidang farmasi, dan industri Sakka et al. 1991. Pengendalian hayati jamur dengan menggunakan mikroorganisme kitinolitik didasarkan pada kemampuan mikroorganisme menghasilkan kitinase dan -1,3-glucanase yang dapat melisis sel jamur EI-Katatny et al. 2000. Kemampuan kitinolitik bakteri Aeromonas caviae telah digunakan untuk mengendalikan beberapa jamur patogen tanaman Inbar Chet 1995. Galur Serratia marcescens telah dimanfaatkan untuk mengendalikan jamur patogen seperti Sclerotium rolfsii Ordentlich et al. 1988. Gen chiA dari S. marcescens telah pula dimanfaatkan melalui kloning pada Pseudomonas fIuorescens Downing Thomson 2000. Bakteri lain yang juga digunakan sebagai pengendali hayati komersial seperti P. syringae, Burkholderia cepacia, Bacillus subtilis, Agrobacterium radiobacter, Enterobacter cloacae, dan Streptomyces griseoviridis Fravel et al 1998; McQuilken et at. 1998. Strategi untuk seleksi strain mikroorganisme berdasarkan kepada kriteria kemampuan kolonisasi, kemampuan kompetisi dan kemampuan menyesuaikan diri di lingkungan. McQuilken et al. 1998. 9 Dwi Suryanto: Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase Pada Berbagai Jenis Bakteri,2005 USU Repository ©2006

IV. METODE PENELITIAN Pengambilan Contoh