EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL, DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA.
EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Skripsi
Untuk memenuhi sebagai persyaratan
guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian
di Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret
Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan
Oleh:
BHAGAZ PUTRA PERDHANA
H0912024
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
i
EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Yang dipersiapkan dan disusun oleh
BHAGAZ PUTRA PERDHANA
H0912024
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal: 16 Desember 2016
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Dewan Penguji
Ketua
Anggota I
Anggota II
Ir. Choiroel Anam, MP., MT. Nurrahmi Dewi F., M.Biotech (Adv.)
NIP. 19680212 200501 1 001
NIP. 19811124 200502 2 002
Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D.
NIP. 19810909 200501 1 002
Mengetahui,
Universitas Sebelas Maret
Fakultas Pertanian
Dekan,
Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S.
NIP. 19560225 198601 1 001
ii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang oleh rahmat,
karunia dan pertolonganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan
judul “Efek Sitotoksisitas dan Antibakteri Fraksi Kasar Senyawa Bioaktif
Lektin
Makroalga Merah dari Pesisir Pantai Selatan Pulau Jawa,
Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta”. Penulisan skripsi ini
merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai
gelar Sarjana Strata Satu (S-1) pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan,
Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak baik
secara materi maupun moril, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
Ir. Bambang Sigit Amanto, M.Si. selaku Ketua Program Studi Ilmu dan
Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.
Ir. Choiroel Anam, MP., MT. selaku Pembimbing Utama skripsi dan orang
tua kedua atas segala kesabaran dan pengertian untuk membimbing,
mengarahkan serta
memberikan dukungan kepada
penulis selama
penyusunan skripsi. Terimakasih banyak atas ilmu, nasihat dan masukan
yang sangat bermanfaat bagi penulis.
4.
Nurrahmi Dewi Fajarningsih M.Biotech (Adv.) selaku Pembimbing
Pendamping skripsi atas segala kesabaran dan pengertian selama
membimbing dan memberikan arahan kepada penulis khususnya selama
melakukan penelitian di P3DSPBKP sehingga skripsi ini dapat terselesaikan
dengan baik.
5.
Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Penguji sekaligus
Pembimbing Akademik (PA) yang telah memberikan arahan dan nasehat
selama proses perkuliahan hingga menuntun kami untuk mengambil skripsi
dengan tema lektin ini.
iii
6.
Bapak dan Ibu Dosen Prodi Ilmu Teknologi Pangan dan Dosen Fakultas
Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta atas ilmu yang telah
diberikan dan bantuannya selama masa perkuliahan penulis.
7.
Staff Tata Usaha Prodi Ilmu Teknologi Pangan FP UNS (Pak Giyo dan Pak
Joko), Laboran Prodi Ilmu Teknologi Pangan FP UNS (Ibu Lis, Pak Slamet,
Mbak Dinda), Teknisi laboratorium Bioteknologi P3DSPBKP (Bang
Benget, Mas Ukis, Mbak Maya dan Pak Tomi) terimakasih atas bantuannya
selama penelitian.
8.
Ibu dan Bapak tercinta yang telah memberi doa, dukungan, motivasi serta
nasihat dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada beliau berdua sebagai bentuk rasa
terimakasih atas semua cinta, kasih sayang dan pengorbanan yang
senantiasa dicurahkan kepada penulis selama ini.
9.
Nenek dari Penulis, Mbah Marto Suliyem serta Adik penulis satu-satunya,
Suryo Abi Wicaksono yang selalu memberikan dukungan, motivasi, doa
serta kehangatan bagi penulis saat dirumah.
10.
Tim Lektin B, Prakoso Adi, Astri Suryani P. serta Martha Arum N. yang
selalu menjadi partner tertangguh dann sahabat dalam suka maupun duka
penulis selama melakukan penelitian. Terimakasih untuk bantuan dan
kerjasamanya, untuk kesabarannya dan untuk setiap kebersamaannya hingga
akhirnya berjuang bersama menyelesaikan skripsi ini.
11.
Sahabat dalam segala hal, Praditya Agustin Wulandari S.TP. yang selalu
memotivasi, menasehati, membantu dalam suka maupun duka. Terimakasih
atas waktu, tenaga dan semua yang diberikan sehingga skripsi ini bisa
terselesaikan.
12.
Sahabat-sahabat terdekat MCMP, Rochkim, Ridho, Hangga, Wono, Guruh,
Endi, Cahyo dan Andi. Terimakasih sudah menjadi keluarga baru selama di
perkuliahan. Terimakasih sudah menjadi penghibur dan penyemangat
disegala keadaan, juga atas cerita dan pengalaman baru yang dilalui
bersama.
iv
13.
Sahabat seperjuangan selama penulis melakukan penelitan, Safira, Maya,
Nata, Mbak Wulan, Mas Reinal, Mbak Riska, Mbak Yani, Natalia,
Catherine, Kasyanto, Nugrah, Rian, Cendra, Delini, Tri, Dwi, Febi serta
sahabat seperjuangan yang lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Terimakasih banyak untuk nilai pertemanan yang luar biasa selama berjuang
melakukan penelitian di Ibukota, terimakasih juga karena selalu ada dan
selalu siap membantu selama penelitian.
14.
Keluarga besar ITP 2012 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu,
terimakasih untuk kekompakan, kebersamaan dan kehangatan yang
diciptakan. Semangat dan sukses untuk teman-teman semua.
15.
Adik-adik tingkat ITP angkatan 2013, 2014, 2015 serta teman-teman
Fakultas Pertanian UNS yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang
telah banyak membantu dan mendukung dalam menyelesaikan skripsi.
16.
Semua pihak yang telah banyak membantu secara langsung maupun tidak
langsung, memberi dukungan, semangat serta doa kepada penulis sehingga
penyusunan skripsi ini dapat berjalan dengan lancar. Penulis menyadari
bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Semoga skripsi ini bermanfaat
bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, 16 Desember 2016
Penulis
v
DAFTAR ISI
Hal.
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................
iii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
vi
DAFTAR TABEL .......................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xii
RINGKASAN ..............................................................................................
xiii
SUMMARY ..................................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ..................................................................................
1
B. Perumusan Masalah ..........................................................................
4
C. Tujuan Penelitian...............................................................................
5
D. Manfaat Penelitian .............................................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka ...............................................................................
6
1. Biodiversitas Makroalga Perairan Indonesia ...................................
6
2. Senyawa Bioaktif Lektin Markoalga ...............................................
7
3. Aktivitas Hemaglutinasi Fraksi Kasar Lektin Alga Merah .............
10
4. Penghambatan Aktivitas Lektin oleh Gula dan Glikoprotein ...........
12
5. Efek Sitotoksisitas Senyawa Bioaktif Lektin....................................
14
6. Efek Antimikroba Senyawa Biaoktif Lektin ...................................
21
7. Metode Pengujian Sitotoksisitas ......................................................
23
8. Metode Pengujian Antimikroba .......................................................
27
B. Kerangka Berpikir.............................................................................
30
C. Hipotesis .............................................................................................
30
BAB III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian ..........................................................
vi
31
B. Bahan dan Alat .................................................................................
31
1. Bahan ..............................................................................................
31
2. Alat .................................................................................................
32
C. Tahapan Penelitian ............................................................................
33
1. Penapisan Senyawa Bioaktif Lektin .................................................
33
2. Karakterisasi Awal Fraksi Kasar Lektin...........................................
42
3. Uji Sitotoksisitas Fraksi Kasar lektin Metode MTT .........................
48
4. Uji Antimikroba Metode Minimum Inhibitory Concentration (MIC)
51
D. Metode Analisis .................................................................................
54
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Biodiversitas Makroalga Merah dari Pesisir Pantai Gunungkidul,
Yogyakarta .........................................................................................
55
B. Ekstraksi Fraksi Kasar Lektin ..........................................................
57
C. Pengujian Kadar Protein ...................................................................
59
D. Pengujian Aktivitas Hemaglutinasi Pada Eritrosit Kelinci .............
61
E. Pengujian Penghambatan oleh Gula dan Glikoprotein....................
66
F. Pengujian Efek Antimikroba.............................................................
73
G. Pengujian Efek Sitotoksisitas ............................................................
77
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ........................................................................................
82
B. Saran ..................................................................................................
82
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
83
LAMPIRAN ................................................................................................
90
vii
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2.1 Beberapa Lektin yang Penting ....................................................
9
Tabel 3.1 Formulasi BSA Standar ..............................................................
41
Tabel 3.2 Metode Analisa ...........................................................................
54
Tabel 4.1 Hasil Penapisan Awal Fraksi kasar Lektin Makroalga merah Pantai
Gunungkidul ...............................................................................
55
Tabel 4.2 Alga merah Pantai Gunungkidul .................................................
56
Tabel 4.3 Rendemen Fraksi Kasar Lektin ...................................................
58
Tabel 4.4 Kadar Protein Fraksi Kasar Lektin ..............................................
60
Tabel 4.5 Aktivitas Hemaglutinasi pada Eritrosit Kelinci...........................
62
Tabel 4.6 Penghambatan Hemaglutinasi oleh Monosakarida, Disakarida, dan
Glikoprotein ...............................................................................
68
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Antimikroba Fraksi Kasar Lektin Alga merah ...
74
viii
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Representasi Skematik Pembentukan Jaringan Eritrosit oleh Ikatan
Lektin pada Permukaan Karbohidrat (A) dan Penghambatan
Aktivitas Hemaglutinasi oleh Karbohidrat Bebas (B).............
11
Gambar 2.2 Interaksi Permukaan Sel Lektin-Karbohidrat menurut Sharon dan
Lis (2004) .............................................................................
14
Gambar 2.3 Kematian Sel secara Apoptosis menurut Rode (2008) .............
16
Gambar 2.4 Kematian Sel secara Autofag menurut Rode (2008)................
16
Gambar 2.5 Kematian Sel secara Necrosis menurut Rode (2008) ...............
17
Gambar 2.6 Kenampakkan Sel Kanker HeLa menurut Meiyanto dan
Septisetyani (2016).................................................................
17
Gambar 2.7 Reaksi MTT dengan Metabolit Sel hidup menghasilkan Kristal
Formazan menurut Rode (2008) .............................................
25
Gambar 2.8 Reduksi MTT Menjadi Formazan menurut Rode (2008) .........
26
Gambar 2.9 Kerangka Berpikir ..................................................................
30
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Ekstraksi Fraksi Kasar Lektin Menurut
Praseptiangga (2013) dengan Modifikasi ................................
35
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Preparasi Fresh Red Blood Cell menurut
Praseptiangga (2013) ..............................................................
37
Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Preparasi Trypsin-treated Erythrocytes
menurut Praseptiangga (2013) ................................................
38
Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Uji Aktivitas Hemaglutinasi Menurut Hori et
al. (1986) dalam Hung et al. (2009) .......................................
40
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Penentuan Kadar Protein dengan BCA
(Bicinconicic Acid) kit ............................................................
42
Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Preparasi Glikoprotein Menurut Hori et al.
(1986) dalam Hung et al. (2009).............................................
45
Gambar 3.7 Diagram Alir Proses Pengujian Gula dan Glikoprotein secara
Kualitatif menurut Praseptiangga (2012) ................................
ix
47
Gambar 3.8 Diagram Alir Proses Pengujian Penghambatan Hemaglutinasi
secara Kuantitatif menurut Praseptiangga (2012) ....................
48
Gambar 3.9 Pemanenan Sel Kultur ............................................................
49
Gambar 3.10 Diagram Alir Proses Uji Sitotoksistas metode MTT menurut Ali et
al. (2014) dan Wahyuni et al. (2014) dengan modifikasi ........
50
Gambar 3.11 Diagram Alir Proses Penyegaran Mikroba ..............................
52
Gambar 3.12 Diagram Alir Proses Uji Antimikroba metode MIC menurut Sarker
et al. (2007) dengan Modifikasi ..............................................
53
Gambar 4.1 Kurva Standart Bovine Serume Albumine (BSA) ....................
59
Gambar 4.2 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Palmaria palmata .
63
Gambar 4.3 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Palmaria palmata ..........
63
Gambar 4.4 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Halosaccion
glandiforme ............................................................................
63
Gambar 4.5 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Halosaccion glandiforme
64
Gambar 4.6 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Hypnea spinella .....
64
Gambar 4.7 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Hypnea spinella ............
65
Gambar 4.8 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Ahnfeltiopsis linearis 65
Gambar 4.9 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Ahnfeltiopsis linearis .....
65
Gambar 4.10 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Euchema arnoldii .
66
Gambar 4.11 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Euchema arnoldii ..........
66
Gambar 4.12 Glikoprotein N-glikan Tipe Kompleks ...................................
69
Gambar 4.13 Glikoprotein N-glikan Tipe High- mannosa .............................
69
Gambar 4.14 Glikoprotein N-glikan Tipe Hybrid .........................................
70
Gambar 4.15 Glikoprotein O-glikan ............................................................
70
Gambar 4.16 Struktur Fetuin N/ O-glikan Menurut Wu, et al. (2003) ..........
71
Gambar 4.17 Struktur Peptidoglikan S. aureus menurut Navarre dan Schneewind
(1999) ....................................................................................
75
Gambar 4.18 Grafik Hasil PengUjian Sitotoksisitas Fraksi Kasar Lektin ....
79
Gambar 4.19 Kenampakan Sel Kanker HeLa pada Kondisi Tanpa Perlakuan (A)
dan dengan Perlakuan Fraksi Kasar Lektin Halosaccion
glandiforme (B)......................................................................
x
80
Gambar 4.20 Kenampakkan Sel Kanker MCF-7 pada Kondisi Tanpa Perlakuan
(A) dan dengan Perlakuan Fraksi Kasar Lektin Ahnfeltiopsis
linearis (B).............................................................................
xi
80
DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Lampiran 1 Perhitungan Kadar Protein...................................................... 90
Lampiran 2 Dokumentasi PengUjian Penghambatan Oleh Gula dan
Glikoprotein ........................................................................... 92
Lampiran 3 Perhitungan Uji Sitotoksisitas ................................................. 95
Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian .......................................................... 96
xii
EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Bhagaz Putra Perdhana
H0912024
RINGKASAN
Lektin adalah protein yang mengikat karbohidrat, yang secara luas tersebar
di alam dan menjadi kandidat yang memiliki prospek baik di alga. Telah diketahui
bahwa kemampuan pengikatan yang spesifik pada lektin terhadap beberapa jenis
karbohidrat memicu berbagai aktivitas biologis unik seperti aglutinasi sel,
aktivitas mitogenik, antibakteri dan sitotoksisitas. Tujuan penelitian ini adalah
untuk mengetahui efek sitotoksisitas dan antibakteri fraksi kasar lektin dari fraksi
kasar lektin dari fraksi kasar lektin dari makroalga merah yang berasal dari pesisir
pantai selatan pulau Jawa, kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa fraksi kasar lektin dari lima spesiel alga
merah yang diUjikan tidak memiliki efek sitotoksisitas terhadap sel kanker HeLa
dan MCF-7 karena hanya mampu menghambat pertumbuhan sel kurang dari 50%.
Kemampuan penghambatan tertinggi hanya ditunjukkan oleh sampel lektin alga
merah Halosaccion glandiforme yang mampu membunuh 47,68% pertumbuhan
sel kanker serviks HeLa. Fraksi kasar lektin yang diUjikan tidak menunjukkan
Aktivitas antibakteri terhadap bakteri gram negatif karena kebanyakan dinging
sel bakteri jenis ini tersusun atas glikoprotein mannan dan lektin yang diUjikan
tidak memiliki spesifisitas terhadap glikoprotein tipe ini. semua lektin yang
diUjikan juga tidak menunjukkan kemampuan penghambtana terhadap bakteri
gram positif dikarenakan hanya mampu mengikat spesifik terhadap glikoprotein
N-glikan tipe hybrid dan O-glikan.
Kata kunci: Lektin, Makroalga merah, Antibakteri, Sitotoksisitas
xiii
Cytotoxicity and Antibacterial Effects of Crude Lectin Fraction Bioactive
Compound of Red Macroalgae from Southern Coast Java Island, Gunungkidul
Regency, Yogyakarta
Bhagaz Putra Perdhana
H0912024
SUMMARY
Lectins or carbohydrate-binding proteins, are widely distributed in nature
and also good candidates in such prospecting of algae. It may have been
considered that binding specificity of lectins to some carbohydrates provokes to
produce many unique biological activities, including cell agglutination, mitogenic
activity, antibacterial activity and antitumor activity. The aim of this study was to
determine the cytotoxicity and antibacterial effect of crude lectins fractions from
red macro algae collected from the southern coast of Java island, Gunung Kidul
Regency, Yogyakarta. The results showed that crude lectins fractions from five
species of red macro algae used in this study have no cytotoxic effect against
MCF-7 as well as HeLa because they inhibit less than 50% of cancer cells
growth. The highest inhibition ability showed in the red alga, Halosaccion
glandiforme that adequate to kill 47.68% cell growth against HeLa cervical
cancer cells.Crude lectin fraction showed no antibacterial activity against gramnegative bacteria because most of bacteria cells surface contain of mannan
glycoprotein and the sample has no specificity to bind this glycoprotein type.
Crude lectin fraction tested also have no antibacterial effect aginst gram positife
bacteria because only binding specifically to N-glycan specifically as well as Oglycan.
Keywords: Lectin, Red Macro Algae, Antibacterial, Cytotoxicity
xiv
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Skripsi
Untuk memenuhi sebagai persyaratan
guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian
di Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret
Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan
Oleh:
BHAGAZ PUTRA PERDHANA
H0912024
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
i
EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Yang dipersiapkan dan disusun oleh
BHAGAZ PUTRA PERDHANA
H0912024
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada tanggal: 16 Desember 2016
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Dewan Penguji
Ketua
Anggota I
Anggota II
Ir. Choiroel Anam, MP., MT. Nurrahmi Dewi F., M.Biotech (Adv.)
NIP. 19680212 200501 1 001
NIP. 19811124 200502 2 002
Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D.
NIP. 19810909 200501 1 002
Mengetahui,
Universitas Sebelas Maret
Fakultas Pertanian
Dekan,
Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S.
NIP. 19560225 198601 1 001
ii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Allah SWT yang oleh rahmat,
karunia dan pertolonganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan
judul “Efek Sitotoksisitas dan Antibakteri Fraksi Kasar Senyawa Bioaktif
Lektin
Makroalga Merah dari Pesisir Pantai Selatan Pulau Jawa,
Kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta”. Penulisan skripsi ini
merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai
gelar Sarjana Strata Satu (S-1) pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan,
Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak baik
secara materi maupun moril, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih kepada:
1.
Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2.
Ir. Bambang Sigit Amanto, M.Si. selaku Ketua Program Studi Ilmu dan
Teknologi Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.
Ir. Choiroel Anam, MP., MT. selaku Pembimbing Utama skripsi dan orang
tua kedua atas segala kesabaran dan pengertian untuk membimbing,
mengarahkan serta
memberikan dukungan kepada
penulis selama
penyusunan skripsi. Terimakasih banyak atas ilmu, nasihat dan masukan
yang sangat bermanfaat bagi penulis.
4.
Nurrahmi Dewi Fajarningsih M.Biotech (Adv.) selaku Pembimbing
Pendamping skripsi atas segala kesabaran dan pengertian selama
membimbing dan memberikan arahan kepada penulis khususnya selama
melakukan penelitian di P3DSPBKP sehingga skripsi ini dapat terselesaikan
dengan baik.
5.
Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Penguji sekaligus
Pembimbing Akademik (PA) yang telah memberikan arahan dan nasehat
selama proses perkuliahan hingga menuntun kami untuk mengambil skripsi
dengan tema lektin ini.
iii
6.
Bapak dan Ibu Dosen Prodi Ilmu Teknologi Pangan dan Dosen Fakultas
Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta atas ilmu yang telah
diberikan dan bantuannya selama masa perkuliahan penulis.
7.
Staff Tata Usaha Prodi Ilmu Teknologi Pangan FP UNS (Pak Giyo dan Pak
Joko), Laboran Prodi Ilmu Teknologi Pangan FP UNS (Ibu Lis, Pak Slamet,
Mbak Dinda), Teknisi laboratorium Bioteknologi P3DSPBKP (Bang
Benget, Mas Ukis, Mbak Maya dan Pak Tomi) terimakasih atas bantuannya
selama penelitian.
8.
Ibu dan Bapak tercinta yang telah memberi doa, dukungan, motivasi serta
nasihat dan bimbingan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada beliau berdua sebagai bentuk rasa
terimakasih atas semua cinta, kasih sayang dan pengorbanan yang
senantiasa dicurahkan kepada penulis selama ini.
9.
Nenek dari Penulis, Mbah Marto Suliyem serta Adik penulis satu-satunya,
Suryo Abi Wicaksono yang selalu memberikan dukungan, motivasi, doa
serta kehangatan bagi penulis saat dirumah.
10.
Tim Lektin B, Prakoso Adi, Astri Suryani P. serta Martha Arum N. yang
selalu menjadi partner tertangguh dann sahabat dalam suka maupun duka
penulis selama melakukan penelitian. Terimakasih untuk bantuan dan
kerjasamanya, untuk kesabarannya dan untuk setiap kebersamaannya hingga
akhirnya berjuang bersama menyelesaikan skripsi ini.
11.
Sahabat dalam segala hal, Praditya Agustin Wulandari S.TP. yang selalu
memotivasi, menasehati, membantu dalam suka maupun duka. Terimakasih
atas waktu, tenaga dan semua yang diberikan sehingga skripsi ini bisa
terselesaikan.
12.
Sahabat-sahabat terdekat MCMP, Rochkim, Ridho, Hangga, Wono, Guruh,
Endi, Cahyo dan Andi. Terimakasih sudah menjadi keluarga baru selama di
perkuliahan. Terimakasih sudah menjadi penghibur dan penyemangat
disegala keadaan, juga atas cerita dan pengalaman baru yang dilalui
bersama.
iv
13.
Sahabat seperjuangan selama penulis melakukan penelitan, Safira, Maya,
Nata, Mbak Wulan, Mas Reinal, Mbak Riska, Mbak Yani, Natalia,
Catherine, Kasyanto, Nugrah, Rian, Cendra, Delini, Tri, Dwi, Febi serta
sahabat seperjuangan yang lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Terimakasih banyak untuk nilai pertemanan yang luar biasa selama berjuang
melakukan penelitian di Ibukota, terimakasih juga karena selalu ada dan
selalu siap membantu selama penelitian.
14.
Keluarga besar ITP 2012 yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu,
terimakasih untuk kekompakan, kebersamaan dan kehangatan yang
diciptakan. Semangat dan sukses untuk teman-teman semua.
15.
Adik-adik tingkat ITP angkatan 2013, 2014, 2015 serta teman-teman
Fakultas Pertanian UNS yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang
telah banyak membantu dan mendukung dalam menyelesaikan skripsi.
16.
Semua pihak yang telah banyak membantu secara langsung maupun tidak
langsung, memberi dukungan, semangat serta doa kepada penulis sehingga
penyusunan skripsi ini dapat berjalan dengan lancar. Penulis menyadari
bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Semoga skripsi ini bermanfaat
bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, 16 Desember 2016
Penulis
v
DAFTAR ISI
Hal.
HALAMAN JUDUL ...................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN .....................................................................
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................
iii
DAFTAR ISI ...............................................................................................
vi
DAFTAR TABEL .......................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xii
RINGKASAN ..............................................................................................
xiii
SUMMARY ..................................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ..................................................................................
1
B. Perumusan Masalah ..........................................................................
4
C. Tujuan Penelitian...............................................................................
5
D. Manfaat Penelitian .............................................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka ...............................................................................
6
1. Biodiversitas Makroalga Perairan Indonesia ...................................
6
2. Senyawa Bioaktif Lektin Markoalga ...............................................
7
3. Aktivitas Hemaglutinasi Fraksi Kasar Lektin Alga Merah .............
10
4. Penghambatan Aktivitas Lektin oleh Gula dan Glikoprotein ...........
12
5. Efek Sitotoksisitas Senyawa Bioaktif Lektin....................................
14
6. Efek Antimikroba Senyawa Biaoktif Lektin ...................................
21
7. Metode Pengujian Sitotoksisitas ......................................................
23
8. Metode Pengujian Antimikroba .......................................................
27
B. Kerangka Berpikir.............................................................................
30
C. Hipotesis .............................................................................................
30
BAB III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian ..........................................................
vi
31
B. Bahan dan Alat .................................................................................
31
1. Bahan ..............................................................................................
31
2. Alat .................................................................................................
32
C. Tahapan Penelitian ............................................................................
33
1. Penapisan Senyawa Bioaktif Lektin .................................................
33
2. Karakterisasi Awal Fraksi Kasar Lektin...........................................
42
3. Uji Sitotoksisitas Fraksi Kasar lektin Metode MTT .........................
48
4. Uji Antimikroba Metode Minimum Inhibitory Concentration (MIC)
51
D. Metode Analisis .................................................................................
54
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Biodiversitas Makroalga Merah dari Pesisir Pantai Gunungkidul,
Yogyakarta .........................................................................................
55
B. Ekstraksi Fraksi Kasar Lektin ..........................................................
57
C. Pengujian Kadar Protein ...................................................................
59
D. Pengujian Aktivitas Hemaglutinasi Pada Eritrosit Kelinci .............
61
E. Pengujian Penghambatan oleh Gula dan Glikoprotein....................
66
F. Pengujian Efek Antimikroba.............................................................
73
G. Pengujian Efek Sitotoksisitas ............................................................
77
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ........................................................................................
82
B. Saran ..................................................................................................
82
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................
83
LAMPIRAN ................................................................................................
90
vii
DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2.1 Beberapa Lektin yang Penting ....................................................
9
Tabel 3.1 Formulasi BSA Standar ..............................................................
41
Tabel 3.2 Metode Analisa ...........................................................................
54
Tabel 4.1 Hasil Penapisan Awal Fraksi kasar Lektin Makroalga merah Pantai
Gunungkidul ...............................................................................
55
Tabel 4.2 Alga merah Pantai Gunungkidul .................................................
56
Tabel 4.3 Rendemen Fraksi Kasar Lektin ...................................................
58
Tabel 4.4 Kadar Protein Fraksi Kasar Lektin ..............................................
60
Tabel 4.5 Aktivitas Hemaglutinasi pada Eritrosit Kelinci...........................
62
Tabel 4.6 Penghambatan Hemaglutinasi oleh Monosakarida, Disakarida, dan
Glikoprotein ...............................................................................
68
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Antimikroba Fraksi Kasar Lektin Alga merah ...
74
viii
DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2.1 Representasi Skematik Pembentukan Jaringan Eritrosit oleh Ikatan
Lektin pada Permukaan Karbohidrat (A) dan Penghambatan
Aktivitas Hemaglutinasi oleh Karbohidrat Bebas (B).............
11
Gambar 2.2 Interaksi Permukaan Sel Lektin-Karbohidrat menurut Sharon dan
Lis (2004) .............................................................................
14
Gambar 2.3 Kematian Sel secara Apoptosis menurut Rode (2008) .............
16
Gambar 2.4 Kematian Sel secara Autofag menurut Rode (2008)................
16
Gambar 2.5 Kematian Sel secara Necrosis menurut Rode (2008) ...............
17
Gambar 2.6 Kenampakkan Sel Kanker HeLa menurut Meiyanto dan
Septisetyani (2016).................................................................
17
Gambar 2.7 Reaksi MTT dengan Metabolit Sel hidup menghasilkan Kristal
Formazan menurut Rode (2008) .............................................
25
Gambar 2.8 Reduksi MTT Menjadi Formazan menurut Rode (2008) .........
26
Gambar 2.9 Kerangka Berpikir ..................................................................
30
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Ekstraksi Fraksi Kasar Lektin Menurut
Praseptiangga (2013) dengan Modifikasi ................................
35
Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Preparasi Fresh Red Blood Cell menurut
Praseptiangga (2013) ..............................................................
37
Gambar 3.3 Diagram Alir Proses Preparasi Trypsin-treated Erythrocytes
menurut Praseptiangga (2013) ................................................
38
Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Uji Aktivitas Hemaglutinasi Menurut Hori et
al. (1986) dalam Hung et al. (2009) .......................................
40
Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Penentuan Kadar Protein dengan BCA
(Bicinconicic Acid) kit ............................................................
42
Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Preparasi Glikoprotein Menurut Hori et al.
(1986) dalam Hung et al. (2009).............................................
45
Gambar 3.7 Diagram Alir Proses Pengujian Gula dan Glikoprotein secara
Kualitatif menurut Praseptiangga (2012) ................................
ix
47
Gambar 3.8 Diagram Alir Proses Pengujian Penghambatan Hemaglutinasi
secara Kuantitatif menurut Praseptiangga (2012) ....................
48
Gambar 3.9 Pemanenan Sel Kultur ............................................................
49
Gambar 3.10 Diagram Alir Proses Uji Sitotoksistas metode MTT menurut Ali et
al. (2014) dan Wahyuni et al. (2014) dengan modifikasi ........
50
Gambar 3.11 Diagram Alir Proses Penyegaran Mikroba ..............................
52
Gambar 3.12 Diagram Alir Proses Uji Antimikroba metode MIC menurut Sarker
et al. (2007) dengan Modifikasi ..............................................
53
Gambar 4.1 Kurva Standart Bovine Serume Albumine (BSA) ....................
59
Gambar 4.2 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Palmaria palmata .
63
Gambar 4.3 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Palmaria palmata ..........
63
Gambar 4.4 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Halosaccion
glandiforme ............................................................................
63
Gambar 4.5 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Halosaccion glandiforme
64
Gambar 4.6 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Hypnea spinella .....
64
Gambar 4.7 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Hypnea spinella ............
65
Gambar 4.8 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Ahnfeltiopsis linearis 65
Gambar 4.9 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Ahnfeltiopsis linearis .....
65
Gambar 4.10 Uji Aktivitas Hemaglutinasi Native RBC Euchema arnoldii .
66
Gambar 4.11 Uji Aktivitas Hemaglutinasi TRBC Euchema arnoldii ..........
66
Gambar 4.12 Glikoprotein N-glikan Tipe Kompleks ...................................
69
Gambar 4.13 Glikoprotein N-glikan Tipe High- mannosa .............................
69
Gambar 4.14 Glikoprotein N-glikan Tipe Hybrid .........................................
70
Gambar 4.15 Glikoprotein O-glikan ............................................................
70
Gambar 4.16 Struktur Fetuin N/ O-glikan Menurut Wu, et al. (2003) ..........
71
Gambar 4.17 Struktur Peptidoglikan S. aureus menurut Navarre dan Schneewind
(1999) ....................................................................................
75
Gambar 4.18 Grafik Hasil PengUjian Sitotoksisitas Fraksi Kasar Lektin ....
79
Gambar 4.19 Kenampakan Sel Kanker HeLa pada Kondisi Tanpa Perlakuan (A)
dan dengan Perlakuan Fraksi Kasar Lektin Halosaccion
glandiforme (B)......................................................................
x
80
Gambar 4.20 Kenampakkan Sel Kanker MCF-7 pada Kondisi Tanpa Perlakuan
(A) dan dengan Perlakuan Fraksi Kasar Lektin Ahnfeltiopsis
linearis (B).............................................................................
xi
80
DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Lampiran 1 Perhitungan Kadar Protein...................................................... 90
Lampiran 2 Dokumentasi PengUjian Penghambatan Oleh Gula dan
Glikoprotein ........................................................................... 92
Lampiran 3 Perhitungan Uji Sitotoksisitas ................................................. 95
Lampiran 4 Dokumentasi Penelitian .......................................................... 96
xii
EFEK SITOTOKSISITAS DAN ANTIBAKTERI FRAKSI KASAR
SENYAWA BIOAKTIF LEKTIN MAKROALGA MERAH DARI PESISIR
PANTAI SELATAN PULAU JAWA, KABUPATEN GUNUNGKIDUL,
DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA
Bhagaz Putra Perdhana
H0912024
RINGKASAN
Lektin adalah protein yang mengikat karbohidrat, yang secara luas tersebar
di alam dan menjadi kandidat yang memiliki prospek baik di alga. Telah diketahui
bahwa kemampuan pengikatan yang spesifik pada lektin terhadap beberapa jenis
karbohidrat memicu berbagai aktivitas biologis unik seperti aglutinasi sel,
aktivitas mitogenik, antibakteri dan sitotoksisitas. Tujuan penelitian ini adalah
untuk mengetahui efek sitotoksisitas dan antibakteri fraksi kasar lektin dari fraksi
kasar lektin dari fraksi kasar lektin dari makroalga merah yang berasal dari pesisir
pantai selatan pulau Jawa, kabupaten Gunungkidul, Daerah Istimewa Yogyakarta.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa fraksi kasar lektin dari lima spesiel alga
merah yang diUjikan tidak memiliki efek sitotoksisitas terhadap sel kanker HeLa
dan MCF-7 karena hanya mampu menghambat pertumbuhan sel kurang dari 50%.
Kemampuan penghambatan tertinggi hanya ditunjukkan oleh sampel lektin alga
merah Halosaccion glandiforme yang mampu membunuh 47,68% pertumbuhan
sel kanker serviks HeLa. Fraksi kasar lektin yang diUjikan tidak menunjukkan
Aktivitas antibakteri terhadap bakteri gram negatif karena kebanyakan dinging
sel bakteri jenis ini tersusun atas glikoprotein mannan dan lektin yang diUjikan
tidak memiliki spesifisitas terhadap glikoprotein tipe ini. semua lektin yang
diUjikan juga tidak menunjukkan kemampuan penghambtana terhadap bakteri
gram positif dikarenakan hanya mampu mengikat spesifik terhadap glikoprotein
N-glikan tipe hybrid dan O-glikan.
Kata kunci: Lektin, Makroalga merah, Antibakteri, Sitotoksisitas
xiii
Cytotoxicity and Antibacterial Effects of Crude Lectin Fraction Bioactive
Compound of Red Macroalgae from Southern Coast Java Island, Gunungkidul
Regency, Yogyakarta
Bhagaz Putra Perdhana
H0912024
SUMMARY
Lectins or carbohydrate-binding proteins, are widely distributed in nature
and also good candidates in such prospecting of algae. It may have been
considered that binding specificity of lectins to some carbohydrates provokes to
produce many unique biological activities, including cell agglutination, mitogenic
activity, antibacterial activity and antitumor activity. The aim of this study was to
determine the cytotoxicity and antibacterial effect of crude lectins fractions from
red macro algae collected from the southern coast of Java island, Gunung Kidul
Regency, Yogyakarta. The results showed that crude lectins fractions from five
species of red macro algae used in this study have no cytotoxic effect against
MCF-7 as well as HeLa because they inhibit less than 50% of cancer cells
growth. The highest inhibition ability showed in the red alga, Halosaccion
glandiforme that adequate to kill 47.68% cell growth against HeLa cervical
cancer cells.Crude lectin fraction showed no antibacterial activity against gramnegative bacteria because most of bacteria cells surface contain of mannan
glycoprotein and the sample has no specificity to bind this glycoprotein type.
Crude lectin fraction tested also have no antibacterial effect aginst gram positife
bacteria because only binding specifically to N-glycan specifically as well as Oglycan.
Keywords: Lectin, Red Macro Algae, Antibacterial, Cytotoxicity
xiv