daya aktifitas enzimatis Mikroba

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Mikroba memerlukan nutrisi untuk pertumbuhannya sama halnya dengan mahluk hidup lainnya. Mikroba memiliki karakteristik dan ciri-ciri yang berbeda-beda didalam persyaratan pertumbuhannya. Ada mikroba yang bisa hidup pada media yang menngandung sulfur dan ada juga yang tidak mampu untuk hidup pada media yang mengandung sulfur. Selain itu ada juga mikroba yang bisa menghidrolisis pati menjadi glukosa, ada yang mampu menghidrolisis lipid  menjadi asam lemak dan ada juga yang mampu menghidrolisis protein menjadi asam-asam amino. Untuk menghidrolisis polimer tersebut menjadi bentuk yang sederhana, maka dibutuhkan bantuan enzim. Enzim juga yang digunakan berbeda-beda ada yang khusus untuk polimer pati, polimer protein dan lipid.

Enzim merupakan katalis yang dapat mempercepat reaksi kimiawi yang dihasilkan oleh sel dimana enzim dapat berfungsi. Ketika sel-sel otot membutuhkan banyak energi pada saat olahraga, enzim dapat mempercepat penguraian molekul gula (glukosa), melepaskan energi yang digunakan untuk bekerja. Sebaliknya, pada saat istirahat, enzim-enzim mempercepta pembentukan glukosa, yang dapat ditambahkan kedalam cadangan bahan bakar tubuh (Tim Dosen Biologi,2010).

Enzim juga merupakan unit fungsional dari metabolisme sel. Enzim bekerja dengan urut-urutan yang teratur dan mengkatalisis ratusan reaksi dari reaksi yang sangat sederhana seperti replikasi kromosom sampai reaksi yang sangat rumit, misalnay reaksi yang menguraikan molekul nutrient, menyimpan dan mengubah energi kimiawi. Masing-masing reaksi dikatalisis oleh sejenis enzim tertentu. Enzim dapat mengenali berbagai isyarat metabolisme yang diterima. Melalui aktivitasnya, enzim pengatur mengkoordinasi sistem enzim dengan baik, sehingga menghasilkan hubungan harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolis yang berbeda (Sirajuddin dan Najamuddin, 2011).

Secara umum, sebagaian besar enzim terbentuk dari protein yang sangat peka terhadap perubahan suhu lingkungannya. Ketika suhu lingkungannya sesuai, enzim akan aktif atau akan bekerja dengan optimal. Tapi apabila suhu lingkungannya tidak sesuai, maka enzim tidak aktif atau tidak bisa melakukan aktivitasnya (pekerjaannya), bahkan bisa terdenaturasi. Berdasarkan uraian tersebut, maka dalam percobaan ini dilakukan uji terhadap aktivitas enzimatis pada mikroba. Sehingga kita bisa tahu pada suhu berapa enzim itu dapat bekerja atau dapat beraktivitas secara optimal.

B.     Rumusan  Masalah

Rumusan masalah pada percobaan ini adalah bagaiman teknik-teknik yang digunakan untuk menguji aktivitas enzimatis mikroba ?

C.    Tujuan

Tujuan pada percobaan kali ini adalah untuk mengetahui teknik-teknik yang digunakan agar dapat menguji aktivitas enzimatis mikroba.

D.    Manfaat

Setelah praktikum ini dilakukan diharapkan praktikan dapat mengetahui dan menerapkan teknik-teknik yang digunakan untuk menguji aktivitas enzimatis mikroba.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Beberapa mikroba yang hidup bebas di dalam tanah memiliki kemampuan menghasilkan enzim ekstraseluler yaitu kelompok enzim fosfatase yang dapat memineralisasi P organik menjadi P anorganik sehingga mampu menyediaan P yang tinggi untuk tanaman. Enzim fosfatase ini termasuk dalam kelompok enzim hidrolase yaitu enzim yang dapat menghidrolisis senyawa fosfor organik (phosphoric ester hydrolysis) menjadi senyawa fosfor anorganik (Zhongqi et al. 2004).

Enzim atau fermen adalah suatu protein yang berfungsi sebagai biokatalisator reaksi-reaksi biokimia pada mahkluk biologi. Zat-zat yang diuraikan oleh reaksi disebut substrat, dan yang baru terbentuk dari reaksi disebut produk. Spesifisitas enzim sangat tinggi terhadap substratnya, dan enzim mempercepat reaksi kimia spesifik tanpa pembentukan produk samping. Enzim ini bekerja dalam cairan larutan encer, suhu, dan pH yang sesuai dengan kondisi fisiologis biologis. Melalui aktivitasnya, sistem enzim terkoordinasi dengan baik sehingga menghasilkan hubungan yang harmonis di antara sejumlah aktivitas metabolik yang berbeda, semuanya mengacu untuk menunjang kehidupan. Enzim merupakan suatu protein, maka sintesisnya dalam tubuh diatur dan dikendalikan oleh sistem genetik, seperti halnya dengan sintesis protein pada umumnya (Panil, 2004).

Enzim disebut juga biokatalisator, merupakan suatu senyawa protein yangmemiliki kemampuan mangatalisis. Suatu katalisator, seperti enzim, berfungsimeningkatkan kecepatan laju reaksi kimia, tetapi ia tidak ikut bereaksi. Setiap seldidalam tubuh mahluk hidup telah dilengkapi dangan berbagai jenis enzim.Sebagai katalisator organik, enzim berbeda dengan katalisator anorganik karenaenzim bersifat spesifik. Artinya, suatu jenis enzim hanya dapat mengatalisi satujenis reaksi kimia. Dengan demikian, meskipun terdapat ribuan enzim didalamtubuh makhluk hidup, tidak akan pernah terjadi suatu reaksi dikatalisis oleh enzimyang salah (Pujiyanti, 2008). 

Aktivitas enzim disebut juga sebagai kinetik enzim. Kinetik enzim adalah kemampuan enzim dalam membantu reaksi kimia. Kemampuan enzim ini dapat dihitung dengan mengukur jumlah produk yang terbentuk, atau dengan menghitung kurangnya substrat dalam satuan waktu tertentu. Selain itu, dapat juga dihitung dengan peningkatan atau penurunan koenzim. Menghitung jumlah substrat, produk, atau koenzim di laboratorium tidak mudah karena jumlahnya yang sangat sedikit. Oleh karena itu, praktik menghitung aktivitas enzim adalah dengan mengukur perubahan absorbans dalam satuan waktu, pH, dan suhu tertentu sewaktu reaksi berjalan. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu suhu, pH, kadar substrat, kadar enzim, inhibitor, dan toksik enzim(Fersht, 1977).

Enzim memiliki aktivitas pengatur dan berperan sebagai pemacu atau pengatur kecepatan reaksi metabolisme. Beberapa enzim pengatur, yang dinamakan enzim alosterik, diatur kecepatannya oleh pengikat balik non kovalen molekul modulator atau pengatur spesifik pada sisi alosterik atau sisi pengaturan. Molekul modulator tersebut dapat merupakan substrat sendiri atau beberapa senyawa antara metabolik lain. Golongan enzim pengatur yang lain terdiri dari enzim- enzim yang diatur oleh modifikasi kovalen beberapa gugus fungsional yang perlu bagi aktivitasnya. Beberapa enzim terdapat dalam bentuk ganda, yang disebut isozim yang mempunyai sifat-sifat kinetika yang berbeda (Friedman, 1981).

Kerja enzim seperti halnya dengan katalisator dalam tubuh kita yaitu mempercepat suatu reaksi dengan tiada mengalami perubahan sendiri.  Tiap sel hidup mengandung enzim ratusan banyaknya. Tidak semua sel mengandung jumlah dan jenis enzim yang sama, dan enzim yang selalu terdapat dalam setiap sel misal enzim pernapasan (Dwijoseputro, 1980).

Pengolahan lumpur dengan digestasi anaerobik sistem dua tahap ini dapat ditingkatkan lagi kinerjanya dengan cara dimodifikasi melalui aplikasi enzim pada proses hidrolisis. Beberapa enzim seperti selulase, amilase, lipase dan protease dapat digunakan untuk mempercepat laju hidrolisis dalam konversi biomassa digestasi anaerobik (Romano,2009). Dengan proses enzimatis substrat yang berupa senyawa organik kompleks tersuspensi dengan molekul besar dapat diubah menjadi organik sederhana molekul kecil yang terlarut sehingga dapat dimetabolisme langsung oleh mikroba. Penelitian dengan menambahkan enzim selulase sebagai pengolahan awal pada digestasi limbah biomassa, dilaporkan dapat meningkatkan hasil biogas dan metan masing-masing 12% dan 15% (Romano, 2009). Faktor penting yang mempengaruhi proses hidrolisis ini adalah pH dan temperatur. Dari beberapa enzim yang digunakan pada penelitian tersebut, salah satu diantaranya yaitu protease, dapat menghasilkan produk hidrolisa yang bersifat mudah larut dan menjadi sumber nutrisi yang digunakan oleh mikroba pembentuk asam asetat. Kinerja enzim protease akan maksimal bila bekerja pada pH optimumnya 4,5-7,0 dan temperatur dengan kisaran 55-75° C (Rina, 2010)(Purwati at al, 2011).

Selama ini, aktivitas metabolisme tubuh dianggap hanya dikendalikan oleh senyawa-senyawa organik belaka. Enzim yang dikenal sebagai protein aktif juga banyak dibahas sebagai senyawa organik semata, dan mengabaikan kofaktor yang berupa unsur anorganik. Pendapat yang ekstrim justru menyatakan pemisahan diametral terhadap bahan / produk organik sebagai bahan yang aman dan baik sementara bahan dan produk anorganik sebagai bahan yang kurang baik dikonsumsi. Dengan demikian perhatian orang terhadap nutrisi dan obat banyak tercurah pada persenyawaan organik (Budiasih, 2011).

Perlakuan rumnput raja dengan penambahan Mo tunggal sebagai Mo molibdat secara in vitro ternyata meningkatkan derajat KBK (P<0,01) namun penambahan Cu tunggal sebagai garam sulfat derajat KBK-nya tidak beda nyata (P>0,05). Hal ini dikarenakan Mo berfungsi membantu aktivitas enzim dalam rumen serta merangsang pertumbuhan mikroorganisme di saluran pencernaan. Sedangkan elemen Cu karena fungsinya untuk pembentukan haemoglobin dan fungsi hati (UNDERWOOD, 1981; MERTZ, 1977) sehingga tidak memberikan respon  langsung pada aktivitas mikroba rumen terutama dalam mencerna hijauan. Penambahan elemen tunggal Mo pada rumput raja (Pennisetum purpuphoides) secara in vitro dalam cairan rumen telah dilaporkan pula oleb DJAJANEGARA dan PRABOWO (1996) dimana derajat KBK meningkat sebesar 7-8% (P<0,05) (Supriyanti, 2000).

BAB III

METODE PRAKTIKUM

A.    Waktu dan Tempat

Praktiukum ini berlangsung pada hari sabtu, 24 November 2012 dan bertempat di Laboratorium Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam, Universitas Haluoleo, Kendari.

B.     Alat dan Bahan

1.      Alat

Alat yang digunakan pada percobaan ini adalah autoklaf, cawan petri, pipet tetes, sumbat, kore api, bunsen, laminar, botol ampul dan plastik kerb.

2.      Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah minyak, susu, alkohol, media PDA, media NA dan akuades.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil Pengamatan

B.     Pembahasan

Enzim adalah golongan protein yang beerfungsi sebagai katalisator untuk realsi-reaksi kimia di dalam system bilogi dan banyak terdapat dalam sel hidup. Sintesis enzim terjadi di dalam sel dan sebagin besar enzim dapat diperoleh dengan ekstraksi dari jaringan tanpa merusak fungsinya,
Reaksi-reaksi seperti hidrolisis dan oksidasi berlasung sangat cepat di dalam sel-sel hidup pada pH kira-kira netral dan pada suhu tubuh. Ini dapat terjadi karena adanya enzim. Enzim disintesis di dalam sel, tetapi banyak enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitasnya.
Sebagai katalisator, enzim berbeda dengan katalisator anorganik dan organik sederhana yang umumnya dapat mengatalisis sebagai reaksi kimia. Enzim mempunyai spesitas yang sanagt tinggi, baik terhadap reaktan ( subtract ) maupun jenis reaksi yang dikatalisiska. Pada umumnya, suatu enzim hanya mengatalisis satu jenis reaksi dan bekerja pada suatu subtract tertentu. Kemuadian, enzim dapat meningkatkan laju reaksi yang luar biasa tanpa pembentukan produk samping dan molekul berfungsi dalam larutan encer pada keadan biasa ( fisiologis) tekanan, suhu, dan pH normal.

Pada percobaan ini dilakukan beberapa uji aktivitas enzimatis terhadap mikroba. Dimana dalam percobaan ini, media yang digunakan adalah media PDA dan NA yang merupakan subtarat yang baik untuk mengisolasi mikroba (bakteri). Kemudian capet yang berisis media tersebut dilubangi dengan menggunakan croop boor dan kemudian dalam lubang tersebut dimasukkan atau dituangkan pati, media berikutnya dimasukkan atau dituangkan protein (susu) dan media berikutnya lagi dimasukkan atau dituangkan dengan lipid (minyak). Pati, susu dan minyak adalah nutrisi yang berbentuk polimer yang  tidak dapat dikonsumsi oleh mikroba. Pati, susu dan minyak dapat saja dikonsumsi oleh mikroba dengan cara menghidrolisis polimer-polimer tersebut menjadi bentuk yang lebih sederhana. Dengan menghidrolisis polimer-polimer tersebut dibutuhkan batuan dari enzim, yakni ada enzim amilase untuk hidrolisis pati pada uji amilolitik,  lipase untuk hidrolisis lipid pada uji lipolitik dan protease untuk hidrolisis protein pada uji proteolitik.

Langkah pertama yang dilakukan yakni uji amilolitik. Dalam uji ini digunakan pati sebagai nutrisi mikroba tetapi terlebih dahulu dihidrolisis dulu menjadi bentuk yang sederhana yakni glukosa dengan bantuan enzim amilase. Enzim amilase memecahkan ikatan glikosidik dari pati yang terletak di α-1.4 rantai glukan patidari sebelah dalam sehingga menghasilkan glukosa terlarut yang dapat ditransfor masuk kedalam sel. Indikator yang digunakan pada uji amilolitik ini adalah lugol iodin, dimana pati akan berekasi dengan lugol  iodin membentuk kompleks berwarna biru hitam yang terlihat pada media. Warna biru hitam tersebut terjadi apabila lugol iodin masuk kedalam bagian kosong pada pati yang berbentuk spiral. Sehingga akan terlihat sebagaian zona jernih di sekeliling koloni. Dengan adanya zona bening ini, menunjukkan adanya aktivitas dari enzim amilase dalam proses menghidrolisis pati. Namun pada hasil percobaan yang dilakukan, berbeda dengan pernyataan diatas karena hasil yang diperoleh negatif artinya tidak ada zona bening yang mengelilingi koloni. Ini menandakan bahwa ada kesalahan dalam melakukan perlakuan tersebut.

Langkah kedua yang dilakukan yakni uji proteolitik yang berfungsi untuk menentukan atau mengrtahui kemampuan organisme menghasilakn enzim protease. Seperti halnya yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa protein yang digunakan pada perlakuan ini adalah kasein susu. Proses hidrolisis protein (kasein susu) secara bertahap akan menghasilkan bentuk yang lebih sederhaan  yakni asam-asam amino. Aktivitas proteolitik dikatakan berhasil apabila ada terbentuk zona jernih atau bening disekitar koloni. Hal ini sesuai dengan hasil yang diperoleh pada percobaan ini. Pada percobaan ini juga pada medianya ada warna yang timbul yakni warna merah muda. Dengan adanya perubahan dan terbentuknya zona bening di sekitar koloni, maka perlakuan tersebut positif.

Langka ketiga yang dilakukan adalah uji lipolitik. Uji ini ditujukan untuk mengetahui kemampuan mikroba dalam menghasilkan enzim lipase dari hasil metabolisme mikroba. Untuk mendapatkan makanan atau nutrisi dari lipid, terlebih dahulu harus menghidrolisis atau memotong-motong lipid tersebut menjadi bentuk sederhana yakni gliserol dan asam lemak. Untuk memperoleh gliserol dan asam lemak, maka dilakukan pemutusan ikatan ester yang terdapat didalam lipid. Dalam perlakuan ini terdapat beberapa macam prosedur untuk mengetahui aktivitas enzim lipase diantaranya adalah menggunakan media Trybutirin agar, rodhaminer agar dan spiritblue agar.

Dengan adanya atau munculnya bercak-bercak kuning disekeliling koloni, maka ada aktivitas enzim lipase pada media tersebut. Dan apabila muncul bercak-bercak yang tetap berwarna merah berarti perlakuan negatif. Pada hasil percobaan yang dilakukan negatif, mungkin pada saat melakukan penpipetan bahan yakni minyak tertumpah pada semua permukan media saat melakukan praktikum auatu bisa saja pada saat pembungkusan media.

Langkah selanjutnya yakni langkah terakhir dilakukan uji katalase. Dalam perlakuan ini diperoleh hasil positif,  karena media atau mikroba yang ada pada kaca preparat itu berwarna merah dan berbusa. 

BAB V

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa aktivitas enzimatis mikroba dapat ditentukan dengan cara melakukan pengujian terhadap mikroba dengan memberikan nurisi polimer yang telah terhidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Polimer yang diberikan pada mikroba yakni pati dengan bantuan enzim amilase akan terjadi proses hidrolisis yang kemudian menghasilkan glukosa, kasein susu dengan bantuan enzim protease akan terjadi proses hidrolisis menghasilkan asam –asam amino dan minyak dengan bantuan enzim lipase akan menghasilkan asam lemak dan gliserol melalui proses hidrolisis. Adapun uji yang dilakuakn untuk mengetahui aktivitas enzim diantaranya adalah uji amilolitik, uji lipoltik, uji proteolitik dan katalase. Pada uji amilolitik ditandai dengan adanya zona jernih disekeliling koloni namun pada perlakuan ini hasil yang diperoleh negatif. Uji proteolitik juga ditandai dengan terbentuknya zona bening di sekeliling koloni, pada perlakuan ini hasil yang diperoleh positif. Karena terbentuk zona bening disekitar koloni. Pada uji lipolitik, ditandai dengan adanya bercak-bercak kuning disekeliling koloni. Berdasarkan hasil yang diperoleh negatif, karena bertentangan dengan teori tersebut. Lain halnya dengan uji katalase diperoleh hasil positif dengan ditandainya media merah dan berbusa yang berada pada kaca preparat.  

DAFTAR PUSTAKA

Budiasih Krun Sri, 2011,  “Interferensi Ion Cd (ii) dan Hg (ii) Terhadap Biofungsi Persenyawaan Zn (ii) pada Tubuh Manusia “, Jurnal Pendidikan dan Penerapan, Universitas Negeri Yogyakarta.

Dwijoseputro, 1980, Enzim, Jakarta : Erlangga.

Fersht A.,1977, Ikhtisar Biokimia Dasar A., Jakarta : Balai Penerbit FKUI.

Friedmann dan Herbert, 1981, Biokimia. Jakarta:Gramedia

Panil, Zulbadar. 2004. Memahami Teori dan Praktek Biokimia Dasar Medis. Jakarta: Buku Kedokteran EGC.

Pujiyanti Sri, 2007, Menjelajah Dunia Biologi 3, Jakarta : Platinum.

Purwati Sri, Soetopo Rina S., Idiyanti Tami, 2011, “Aplikasi Protease dan Pengaruh Suhu Pada Asidifikasi Digestasi Anaerobik Dua-Tahap Lumpur Ipal Biologi Industri Kertas”, Jurnal selulosa, Vol. 1 (1).

Rina S., Soetopo, Purwati, S., Krisna Aditya W., 2010, Produksi Biogas Sebagai Hasil Pengolahan Limbah Lumpur Industri Kertas dengan Proses Digestasi Anaerobik Dua-Tahap, Jurnal Riset Industri, Vol. IV Hal. 3, 11 – 20.

Romano Rowena T., Ruitong Zhang, Sarah Teter, 2009, The Effect of Enzyme Addition on Anaerobic Digestion of Jose Tall Wheat Grass, Bioresource Technology, 100 , 4564 – 4571.

Supriyanti, Yulistiani D., Wina E., Hamid H., dan Haryanto B., 2000, “ Pengaruh Suplementasi Zn, Cu dan Mo Anorganik dan Organik Terhadap Kecernaan Rumput Secara In Vitro “, JLTV, Vol. 5 (1).

Zhongqi He, S.G. Thimothy., , Wayne., H. 2004. Enzymatic Hydrolisis of Organic Phosphorus in Swine Manure and Soil. J. Environ.Qual. 33 : 367-372.