Nama : Luqman HakimNIM : 07/255032/BI/8048MAKALAH ENZIMOLOGI
Nama : Luqman Hakim
NIM : 07/255032/BI/8048
PERAN KITINASE DALAM MENDEGRADASI KITIN
Kitin adalah polimer dari β-1,4-N-asetilglukosamin, senyawa ini merupakan polimer terbesar kedua setelah selulosa. Secara hayati polimer sakarida ini disintesis mencapai satu miliyar ton pertahun (Hyean-Woo et al., 1996; Somashekar dan Joseph, 1996). Kitin terdapat pada eksoskeleton serangga dan Crustaceae, juga terdapat pada dinding sel jamur. Kadar kitin pada kulit udang dan kepiting berkisar antara 40-60 % tergantung jenisnya, sedangkan pada jamur berkisar antara 22-44 % (Patil et al., 1999).
Kitin memiliki sifat tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali atau asam mineral encer karena senyawa ini mempunyai ikatan hidrogen yang sangat kuat dan membentuk fibril. Tetapi kitin dapat terurai dan larut dengan adanya enzim atau asam mineral padat (Cohen-Kupiec dan Chet, 1998). Kitin memiliki rumus empiris C6H6CNHCOCH3 (Pasaribu, 2004). Hidrolisis senyawa kitin menjadi turunannya melalui beberapa langkah dengan melibatkan beberapa enzim sebagai biokatalisnya (Gambar 1.).
Gambar 1. Jalur hidrolisis kitin di alam oleh mikroorganisme (Rahayu, 2004)
Kitin dapat didegradasi melalui 2 jalur, pertama yaitu degradasi oleh enzim kitinase yang menghidrolisis ikatan β-1,4-glikosida kemudian yang kedua melalui jalur penghilangan gugus asetil (deasetilasi) oleh enzim kitin deasetilase. Derivat senyawa kitin banyak memiliki manfaat, diantaranya dimanfaatkan dalam berbagai bidang seperti biokimia, bioteknologi, farmakologi, medis dan industri misalnya sebagai bahan kosmetik yang aman, kapsul obat, suplemen makanan hewan ternak, agen antimikroba atau anti arthropoda hama, antitumor, flokulan dalam pengolahan limbah, dan teknologi protoplas fungi (Suryanto et al., 2005)
Kitinase (EC.3.2.1.14) merupakan enzim pengkatalis reaksi hidrolisis kitin menjadi oligomer atau monomer senyawa N-Asetil glukosamin. Kitinase dapat dihasilkan oleh beberapa mikroorganisme seperti bakteri, jamur, pada kelenjar pencernaan hewan yang makanannya mengandung kitin dan pada tumbuhan. Enzim kitinase dibagi 3 jenis yaitu :
1) Endokitinase (EC.3.2.1.14), enzim ini memiliki fungsi memotong ikatan β-1,4 bagian internal kitin sehingga membentuk oligomer pendek N-Asetil glukosamin dengan berat molekul rendah. Enzim jenis ini banyak ditemukan pada tanaman (Herdyastuti, 2010)
Gambar 2. Reaksi pemutusan ikatan β-1,4 pada bagian internal mikrofibril kitin
2) Eksokitinase (EC 3.2.1.14) dinamakan juga kitobiosidase atau kitin 1,4-β-kitobiosidase, yaitu enzim yang mengatalisis secara aktif pembebasan unit-unit diasetilkitobiose tanpa ada unit-unit monosakarida atau polisakarida yang dibentuk. Pemotongan hanya terjadi pada ujung non reduksi mikrofibril kitin dan tidak secara acak (Herdyastuti, 2010).
Gambar 3. Reaksi pembebasan unit-unit diasetilkitobiose oleh enzim eksokitinase
3) β-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 (Herdyastuti, 2010).
Gambar 4. Reaksi pemutusan diasetilkitobiose, kitotriose dan kitotetraose dan menghasilkan monomer-monomer GIcNAc
Mekanisme pengikatan enzim dan substrat dapat dijelaskan menggunakan dua hipotesis, yaitu teori lock and key dan induced fit. Emil Fischer menggambarkan mekanisme kerja enzim dan substrat dengan mekanisme kesesuaian atau kecocokan antara bentuk geometri yang saling memenuhi menyerupai gembok dan kunci. Menurutnya enzim mempunyai bentuk ruang dan konformasi khusus pada sisi aktifnya sehingga hanya molekul substrat yang memiliki bentuk ruang dan konformasi khusus pula yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim tersebut. Teori kedua oleh Daniel Koshland, menurutnya enzim memiliki struktur fleksibel dimana sisi aktif dapat berubah bentuknya sesuai dengan interaksi antara enzim dan substrat. Artinya substrat tidak berikatan dengan sisik aktif enzim yang bersifat kaku. Kemudian saat terjadi ikatan enzim-substrat, terjadi perubahan konformasi sisi aktif enzim yang disebabkan oleh induksi substrat. Setelah terjadi reaksi antara enzim dan substrat akan terjadi pelepasan produk kemudian sisi aktif enzim akan kembali ke bentuk semula (Herdyastuti, 2010).
Gambar 6. Mekanisme katalitik dari enzim kitinase B famili 18. Pada sisi aktif enzim terdapat asam-asam amino Asp-140, Asp -142 dan Glu-144 (A). Interaksi antara substrat dengan sisi aktif enzim akan membentuk konformasi perahu (B). Hidrolisis ion oksazolium dan Asp-142 kembali pada posisi awal. Selanjutnya akan terbentuk N-Asetil glukosamin (Herdyastuti, 2010).
Sumber :
Cohen-Kupiec R dan Chef I. 1998. The Molecular Biology of Chitin Digestion. Opinion Biothecnol 93 : 331- 334.
Herdyastuti N. Karakterisasi Kitinase yang Diproduksi oleh Isolat Bakteri dari Lumpur Sawah. Disertasi. Fakultas MIPA Universitas Gadjah Mada
Hyean-Woo, L., J. Choi, D. Han, N. Lee, S. Park dan D. Yi. 1996. Identification and Production of Constitutive Chitosanase from Bacillus sp. HW-002. Journal of Microbiol. and Biotech. 6 (1): 12–18.
Pasaribu N. 2004. Berbagai Ragam Pemanfaatan Polimer. Jurusan Kimia, MIPA Universitas Sumatra Utara.
Patil RS, Ghormade V dan Deshpande MV. 1999. Chitinolytic Enzymes: An Exploration. J. Enzyme and Microbial. Technol. 26: 473–483.
Rahayu S. 2004. Karakteristik Biokimiawi Enzim Termostabil Penghidrolisis Kitin. Diakses dari http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/09145/sri_rahayu.pdf. Pada 22 Juni 2011
Somashekar D and Joseph R.. 1996. Chitosanases Properties and Applications a Review. Bioresources Tech. 55: 35–45.
Suryanto D, Munir E dan Yurnaliza. 2005. Eksplorasi Bakteri Kitinolitik: Keragaman Genetik Gen Penyandi Kitinase pada Berbagai Jenis Bakteri dan Pemanfatannya. Hibah bersaing perguruan tinggi: Universitas Sumatra Utara
