Kerangka Berpikir Penelitian - AKTIVITAS ENZIM PROTEASE KAPANG ENDOFIT YANG DIISOLASI DARI DAUN

BAB I. PENDAHULUAN

1.5. Kerangka Berpikir Penelitian

Kerangka berpikir yang menjadi landasan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut (Gambar 1).

Gambar 1. Kerangka berpikir penelitian aktivitas enzim protease kapang endofit yang diisolasi dari daun tanaman pepaya

Tanaman menjadi inang bagi kapang endofit yang dapat menghasilkan

senyawa bioaktif

Protease bermanfaat dalam industri kesehatan dan pangan Salah satu senyawa bioaktif yang dihasilkan adalah enzim protease

Pengujian aktivitas enzim protease kapang endofit yang diisolasi dari daun

tanaman pepaya

Enzim protease mewakili kelompok enzim industri terbesar yang menyumbang sekitar 59% dari total

penjualan enzim di dunia

Antimikroba Hidrolisat protein

Pangan fungsional

Tanaman pepaya Kapang memiliki protease yang lebih

luas dari bakteri, yaitu dapat menghasilkan protease asam, netral,

dan basa.

5 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Pepaya

3.1.1. Klasifikasi Tanaman Pepaya

Taksonomi tanaman pepaya termasuk ke dalam divisi Magnoliophyta, kelas Magnoliopsida, ordo Brassicaless, famili Caricaceae, genus Carica, spesies C. papaya L. (Adachukwu, Ann, & Faith, 2013). Tanaman pepaya merupakan tanaman herba yang tumbuh dengan batang setinggi 5 hingga 10 m. Pohon pepaya biasanya tidak bercabang. Daunnya tersusun secara spiral berbatas pada bagian atas batang. Daun yang berukuran besar memiliki diameter 50-70 cm. Buahnya matang ketika kulitnya sudah berwarna kuning hingga oranye dan tekstur buahnya lunak. Bunga-bunga muncul di aksil daun (Gambar 2.) (Aravind, Debjit, Duraivel,

& Harish, 2013).

Gambar 2. Morfologi tanaman pepaya; a. Perawakan tanaman pepaya; b. Daun berukuran besar yang tersusun secara spiral berbatas; c. Bunga-bunga muncul diaksil daun.

Tanaman pepaya termasuk ke dalam tumbuhan dikotil yang berasal dari famili Caricaceae. Tanaman ini tersebar di sebagian besar daerah tropis di dunia, berasal dari Amerika Tengah dan meksiko (Abonyi et al., 2019; Saeed et al., 2014). Tanaman pepaya terdiri dari 31 spesies dalam 4 genera. Tiga genera berasal dari Amerika, yaitu Carica, Jacaratia, dan Jarilla serta 1 genera berasal dari Afrika, yaitu Cylicomorpha (Pinnamaneni, 2017). Tanaman digunakan secara

tradisional untuk pengobatan berbagai penyakit termasuk luka, borok, luka bakar, diare, pendarahan, wasir, batuk, disentri, dan penyakit kulit. Daun pepaya mengandung senyawa bioaktif untuk menyembuhkan kanker dan demam berdarah (Sushma, Jayashankar, Vinu, & Saeed, 2018; Abonyi et al., 2019).

2.1.2. Kandungan Kimiawi Tanaman Pepaya

Tanaman pepaya menjadi sumber nutrisi yang tersedia sepanjang tahun.

Tanaman pepaya digunakan sebagai sumber pangan dan obat tradisional (Aravind et al., 2013). Pepaya memiliki nilai gizi yang tinggi karena kaya akan vitamin alami, mineral, dan rendah kalori. Kandungan kalori pada buah matang sebesar 32 Kkal/100 g. Setiap bagian organ tanaman pepaya, seperti daun, buah, biji, akar, dan getah memiliki senyawa bioaktif yang dapat digunakan sebagai obat (Tabel 1.) (Pinnamaneni, 2017).

Tabel 1. Kandungan kimiawi berbagai bagian tanaman pepaya No. Bagian

tanaman Konstituen

1. Buah Protein, lemak, serat, karbohidrat, mineral, kalsium, fosfor, zat besi, vitamin C, tiamin, riboflavin, niasin, dan karoksen; asam amino, asam sitrat, dan asam malat (buah hijau); senyawa volatil: linalol, benzil isotiosianat, cis dan trans 2,6-dimetil-3,6 expoxy-7 octen-ol; alkaloid, α karpain, benzil-β-d glukosida, 2-feniletil-β-D-glukosida, 4-hidroksil-fenil-2 etil-B-D glukosida, dan 4 isomer benzil-β-D-glukosida.

2. Biji Asam lemak, protein kasar, serat kasar, minyak pepaya, karpain, benzil isotiosianat, benzil glukosinolat, glukotropaeolin, benzoiltiourea, hentriakontan, β-sistosterol, karisin, dan enzim nirosin.

3. Akar Karposid dan enzim nirosin.

4. Daun Alkaloid karpain, pseudokarpain, dehidrokarpain I dan II, kolin, karposid, vitamin C, dan E.

5. Getah Enzim protease: papain; glutamin siklotransferase;

chymopapain A, B, dan C; peptidase A dan B; lisozim.

Tanaman pepaya mengandung enzim protease misalnya papain dan chymopapain. Enzim papain mirip dengan enzim pencernaan di dalam tubuh kita, yaitu pepsin (Aravind et al., 2013). Konsentrasi enzim yang tinggi ditemukan pada bagian tanaman yang lebih muda dibandingkan yang lebih tua (Amazu et al., 2010). Tanaman pepaya kaya akan antioksidan, misalnya vitamin C, vitamin A,

dan vitamin E; magnesium, potassium, vitamin B (asam pantotenat), folat, dan serat. Semua nutrisi tersebut dapat meningkatkan sistem kardiovaskular, melindungi dari serangan jantung, stroke, dan mencegah kanker usus besar. Buah pepaya merupakan sumber beta-karoten yang mencegah kerusakan akibat radikal bebas penyebab kanker. Pepaya juga menurunkan kadar kolesterol karena mengandung sumber serat yang tinggi (Aravind et al., 2013). Tanaman pepaya telah dilaporkan memiliki aktivitas antiinflamasi, antihelmintik, antikanker, penyembuhan luka, anti kesuburan, abortifasein, diuretik, imunomodulator, anti hipertensi, dan antimalaria (Amazu et al., 2010; Abonyi et al., 2019).

2.2. Mikroorganisme Endofit

Istilah endofit pertama kali diciptakan oleh de Barry pada tahun 1886.

Endofit berasal dari bahasa Yunani, yaitu “endon” berarti di dalam dan “phyton”

berarti tanaman (Sudha, Govindaraj, Baskar, Al-Dhabi, & Duraipandiyan, 2016).

Mikroorganisme endofit merupakan mikroorganisme yang menempati jaringan dalam tanaman untuk seluruh atau sebagian dari siklus hidupnya. Mikroorganisme endofit termasuk ke dalam bakteri dan fungi. Mikroorganisme endofit memiliki kemampuan untuk mengolonisasi di dalam jaringan tanaman sehat seperti daun, tangkai, ranting, batang, kulit, kayu, akar, buah, bunga, dan biji-bijian tanpa menyebabkan kerusakan atau infeksi patogen pada tanaman inangnya (Fouda, Hassan, Eid, & Ewais, 2015; Yadav, 2018). Mikroorganisme endofit dapat berasosiasi secara obligat atau fakultatif dan tidak membahayakan tanaman inang.

Mikroorganisme endofit berinteraksi dengan inang yang melibatkan mutualisme dan antagonisme (Nair & Padmavathy, 2014). Mikroorganisme menghasilkan beberapa senyawa yang mendorong pertumbuhan tanaman dan membantu tanaman inang beradaptasi lebih baik dengan lingkungan (A. Das & A. Varma, 2009).

Semua tanaman vaskular memiliki mikroorganisme endofit (Khan et al., 2010). Mekanisme invasi mikroorganisme endofit ke dalam jaringan tumbuhan dapat dilakukan dengan beberapa cara. Mikroorganisme dapat masuk melalui stomata, lentisel, luka alami, titik tumbuh akar lateral, radikula yang sedang tumbuh, dan jaringan akar meristematik yang tidak terdiferensiasi. Serangan enzimatik pada dinding sel rambut akar juga dapat menjadi jalan masuknya

mikroba ke dalam tanaman (Putri, Fifendy, & Putri, 2018). Mikroorganisme endofit dapat masuk ke dalam jaringan tanaman pada bagian tanaman yang terpapar udara langsung seperti bunga, batang, daun (melalui stomata) dan kotiledon. Mikroorganisme masuk ke dalam jaringan tanaman kemudian berkoloni di titik tempatnya masuk atau menyebar ke seluruh bagian tumbuhan melalui pembuluh vaskular (Purwanto, Pasaribu, & Bintang, 2014).

Mikroorganisme endofit berkoloni dan menyebar ke seluruh bagian tanaman yang mempunyai pembuluh vaskular seperti xilem pada batang. Mikrooorganisme umumnya dapat masuk melalui akar kemudian disebarkan oleh pembuluh vaskular ke bagian tanaman. Kekayaan spesies dan frekuensi kolonisasi mikroorganisme endofit lebih tinggi pada daun (25,57%) dibandingkan dengan batang (5,26%) karena di daun terdapat stomata dan pembuluh angkut yang menjadi jalur masuk mikroorganisme (Khan et al., 2010). Mikroorganisme endofit yang terdapat pada daun muda lebih banyak dibandingkan daun tua karena metabolit sekunder lebih tinggi dihasilkan pada daun muda (Putri et al., 2018).

Hal ini sesuai dengan penelitian Achakzai, Achakzai, Masood, Kayani, & Tareen (2009), metabolit sekunder berupa alkaloid dan saponin yang dihasilkan lebih tinggi pada daun muda dan senyawa-senyawa tersebut cenderung berkurang seiring bertambahnya usia daun.

Tanaman yang memiliki plasma nutfah tinggi juga memiliki keanekaragaman mikroorganisme endofit yang tinggi (Tenguria, Khan, &

Quereshi, 2011). Mikroorganisme endofit berpotensi sebagai sumber produk alami baru dan metabolit bioaktif. Senyawa bioaktif ini memiliki aplikasi dalam bidang kedokteran, pertanian, dan industri. Mikroorganisme endofit dalam bidang pertanian banyak digunakan sebagai penghasil fitohormon untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman, biofertilizer, biokontrol untuk melindungi tanaman terhadap fitopatogen, pelarut fosfat, dan pengikat nitrogen (Joseph & Priya, 2011;

Shen, Yen, Liao, Chen, & Chao, 2019; Fadiji & Babalola, 2020). Mikroba endofit dalam bidang kedokteran digunakan sebagai penghasil antibiotik yang berspektrum luas, antivirus, antikanker, antidiabetes, zat antimalaria, produksi antioksidan alami, dan senyawa imunosupresif untuk transplantasi organ (Radji, 2005; Yadav, 2018).

Mikroorganisme sebagai sumber protease lebih disukai karena dapat dibudidayakan dalam jumlah besar dengan waktu yang relatif singkat melalui metode fermentasi dan menghasilkan produk yang berlimpah. Protease mikroba bersifat ekstraseluler. Mikroorganisme secara langsung mensekresikan protease dalam media fermentasi, sehingga proses hilir enzim mikroba lebih sederhana dibandingkan dengan protease yang diperoleh dari tanaman dan hewan (Sharma, Kumar, Panwar, & Kumar, 2017). Mikroorganisme endofit banyak ditemukan di dalam tanaman karena mempunyai kapasitas untuk menghasilkan banyak metabolit bioaktif dan enzim yang relevan secara bioteknologi (Rajamanikyam, Vadlapudi, Amanchy, & Upadhyayula, 2017).

2.2.1. Kapang Endofit

Jaringan tanaman hampir semuanya dikolonisasi oleh kapang endofit.

Kapang endofit membantu tanaman inangnya untuk beradaptasi dengan lingkungan, melindungi dari tekanan biotik atau abiotik, meningkatkan ketahanan terhadap penyakit, mendukung pertumbuhan tanaman, dan penyerapan unsur hara dari tanah (Maciá-Vicente, Jansson, & Lopez-Llorca, 2009; Akinyemi, 2017).

Kapang endofit sebagian besar termasuk ke dalam kelas Ascomycetes, Deuteromycetes, dan Basidiomycetes. Kapang endofit yang sama dari berbagai bagian tanaman memiliki kemampuan yang berbeda (Sandhu & Gupta, 2015).

Kemampuan kapang endofit dalam memproduksi metabolit sekunder dari tanaman inangnya diduga karena kapang mengalami rekombinasi genetik atau menyimpan beberapa info genetik dari inangnya melalui suatu proses evolusi di dalam jaringan tanaman inang (Irawati et al., 2017).

Kapang endofit menempati kedudukan ekologis yang sama dengan sebagian besar patogen. Oleh karena itu, kapang endofit menggunakan cara yang sama seperti patogen untuk masuk ke dalam jaringan inang tanaman. Proses awal kolonisasi kapang endofit harus mencapai sebagian dari degradasi dinding sel.

Enzim ekstraseluler, yaitu protein yang mengkatalisasi berbagai reaksi kimia berperan dalam proses degradasi dinding sel tersebut. Protein-protein tersebut terbagi menjadi 6 kelompok utama diantaranya, yaitu oksidoreduktase, lyase, hidrolase, transferase, ligase, dan isomerase. Kapang endofit mengeluarkan enzim tambahan seperti esterase, lakase, peroksidase, dan protease sebagai perlindungan

tanaman intraseluler (Agrawal, Rajput, & Chanyal, 2016). Produksi protease ekstraseluler oleh jenis kapang yang berbeda sangat dipengaruhi oleh kondisi kultur, metabolisme dari kultur, dan pertumbuhan miselium. Berbagai faktor fisik dan kimia memengaruhi produksi protease seperti suhu, pH, sumber karbon yang masing-masing berperan dalam menginduksi enzim dan sumber nitrogen (Jenitta, Priya, & Gnanadoss, 2015; Ramya & Bharathi, 2015).

Kemampuan kapang endofit dalam menghasilkan enzim ekstraseluler, seperti enzim protease sudah ada dalam Al-Qur’an surah Al-An’am: [6:95].

Artinya:

“Sesungguhnya Allah menumbuhkan butir tumbuh-tumbuhan dan biji buah-buahan. Dia mengeluarkan yang hidup dari yang mati dan mengeluarkan yang mati dari yang hidup (yang memiliki sifat-sifat) demikian ialah Allah, maka mengapa kamu masih berpaling?”. (QS. Al-An’am: [6:95]).

Kata “dan mengeluarkan dari yang mati dari yang hidup” yang dimaksud dalam ayat tersebut adalah senyawa bioaktif atau enzim ekstraseluler yang dihasilkan dari kapang endofit. Kapang memiliki kapasitas yang luas untuk menghasilkan senyawa bioaktif yang memiliki aktivitas antimikroba dan berpotensi sebagai obat (Suryanarayanan et al., 2009). Kebutuhan untuk mengisolasi, menyintesis antibiotik, agen terapeutik, dan agrokimia dari kapang endofit sangat efektif, rendah toksik, dan memiliki dampak lingkungan yang kecil (Tenguria, Khan, & Quereshi, 2011).

Kapang menghasilkan sejumlah besar protease baik intraseluler atau ekstraseluler (Vishwanatha et al., 2010). Kapang endofit memiliki kemampuan untuk menghasilkan berbagai enzim ekstraseluler seperti pektinase, selulase, lipase, amilase, lakase, dan protease. Enzim ekstraseluler ini berperan dalam proses biodegradasi, hidrolisis terhadap infeksi patogen, dan memenuhi kebutuhan nutrisi kapang dari tanaman inang (Sunitha, Devi, & Srinivas, 2013). Sebagian besar kapang mempunyai kisaran suhu optimal 28-30°C untuk produksi protease (K. M. Sharma et al., 2017).

Kapang endofit mempunyai aktivitas antimikroba terhadap bakteri patogen pada manusia. Kapang juga dapat melindungi tanaman inangnya dari patogen dan hama dengan cara memproduksi alkaloid beracun bagi serangga, misalnya Acremonium coenophialum menunjukkan aktivitas insektisida terhadap kutu daun Rhopalosiphum padi. Kapang endofit dapat secara aktif atau pasif meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui berbagai mekanisme (Sudha et al., 2016). Salah satunya dengan memproduksi hormon pertumbuhan Indole Acetic Acid (IAA).

IAA berperan dalam mempercepat pertumbuhan tanaman dan pemanjangan sel (Hanafi, Purwantisari, & Raharjo, 2017). Metabolit bioaktif endofit dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap tekanan biotik dan abiotik serta meningkatkan pertumbuhan (Sudha et al., 2016).

Penelitian sebelumnya mengenai isolasi dan skrining kapang endofit pada daun tanaman pepaya telah dilaporkan oleh Puspitarini (2019), tiga isolat kapang endofit dipilih untuk pengukuran aktivitas enzim protease. Ketiga isolat kapang endofit tersebut memiliki pola sebaran miselium konsentris. Isolat kapang endofit JE-BP1 koloninya berwarna putih, memiliki tekstur kapas, dan terlihat eksudat hasil metabolismenya di atas hifa. Isolat kapang endofit JE-BP3 koloninya berwarna putih dengan margin abu-abu kehitaman, memiliki hifa yang tebal, serta memiliki tekstur kapas. Isolat kapang endofit JE-DP4 koloninya berwarna putih dengan margin krem kecoklatan dan memiliki tekstur kapas (Gambar 3).

Gambar 3. Isolat kapang endofit daun tanaman pepaya; a. JE-BP1; b. JE-BP3; c.

JE-DP4 2.3. Enzim Protease

Enzim protease merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida protein. Enzim ini juga disebut enzim proteinase atau proteolitik (de Souza et al., 2015). Enzim protease diklasifikasikan menurut kisaran pH, yaitu

b c

asam (pH 2,0-6,0); netral (pH 6,0-8,0); alkali (pH 8,0-13) (de Souza et al., 2015).

Menurut klasifikasi enzyme commission (EC), enzim protease termasuk ke dalam kelas 3, yaitu hidrolase dan sub-kelompok 4 yang menghidrolisis ikatan peptida (K. M. Sharma et al., 2017). Enzim protease diklasifikasikan berdasarkan posisi pemutusan ikatan peptida dibedakan menjadi 2 kelompok besar, yaitu eksopeptidase dan endopeptidase (de Souza et al., 2015).

Eksopeptidase menghidrolisis ikatan peptida protein pada ujung rantai polipeptida baik dari ujung amino (terminal N) atau karboksil (terminal C) pada substrat. Berdasarkan sisi aktif, eksopeptidase diklasifikasikan menjadi aminopeptidase dan karboksipeptidase. Aminopeptidase dapat membebaskan residu asam amino tunggal, dipeptida (dipeptidyl peptidase), atau tripeptida (tripeptydil peptidase) dari ujung terminal N pada substratnya (Mótyán, Tóth, &

Tőzsér, 2013). Karboksipeptidase bekerja dari ujung terminal C dari rantai polipeptida dan membebaskan asam amino tunggal atau dipeptida (de Souza et al., 2015).

Endopeptidase memutus ikatan peptida yang berada di bagian dalam rantai polipeptida (Sabotič & Kos, 2012). Endopeptidase terbagi menjadi 4 kelompok utama, yaitu protease serin, protease aspartat, protease sistein, dan metalloprotease. Protease serin ditandai dengan adanya residu serin di sisi aktif enzim (Laskar & Chatterjee, 2009). Protease serin umumnya aktif pada pH netral dan alkali. Protease aspartat umumnya mempunyai aktivitas katalitik optimal pada pH asam. Protease sistein terbagi menjadi protease tanaman seperti papain, bromelain, dan aktinidin. Protease sistein memiliki pH optimal netral meskipun ada beberapa yang aktif pada pH optimal asam. Metalloprotease mengandung ion logam esensial, salah satunya Zn yang mempunyai aktivitas optimal pada pH netral (Mahajan & Badgujar, 2010). Protease alkali memiliki pusat serin atau metallo-type dan merupakan kelompok enzim yang penggunaannya luas dalam industri detergen, makanan, farmasi, dan kulit (K. M. Sharma et al., 2017).

2.3.1. Mekanisme Kerja Enzim

Enzim berfungsi sebagai katalis suatu reaksi yang dapat meningkatkan laju reaksi melalui penurunan energi aktivasi. Penurunan energi aktivasi dilakukan dengan cara membentuk kompleks enzim dengan substrat. Kompleks

enzim-substrat akan terurai menjadi produk. Enzim dilepaskan untuk membentuk kompleks baru dengan substrat lain setelah produk dihasilkan. Enzim memiliki bagian sisi aktif yang berfungsi sebagai tempat terikatnya substrat untuk membentuk kompleks enzim-substrat, dan selanjutnya membentuk produk akhir (Lehninger, 2004).

Enzim memiliki dua komponen penyusun yang terdiri atas protein dan non-protein. Komponen penyusun enzim berupa protein yang sifatnya tidak tahan panas disebut apoenzim. Komponen penyusun enzim non-protein disebut gugus prostetik yang terdiri atas ion-ion anorganik atau ion-ion organik. Ion anorganik disebut kofaktor yang mampu meningkatkan kerja enzim. Ion organik disebut koenzim yang berfungsi untuk memindahkan zat kimia dari satu enzim ke enzim lain (Lehninger, 2004). Enzim akan aktif jika ada kofaktor sedangkan inhibitor akan menghambat enzim dengan cara menempel pada bagian enzim atau dengan cara berikatan langsung pada sisi aktif enzim sehingga menyebabkan sisi aktif enzim berubah (Sajuthi, Suparto, Yanti, & Praira, 2010).

Faktor-faktor yang memengaruhi aktivitas enzim adalah suhu, pH, konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, inhibitor, dan aktivator. Enzim adalah suatu protein sehingga kenaikan suhu dapat menyebabkan denaturasi enzim dan bagian aktif enzim akan terganggu sehingga konsentasi dan kecepatan enzim berkurang. Kecepatan reaksi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi enzim.

Konsentrasi substrat akan menaikkan kecepatan reaksi (Risnawati &

Cahyaningrum, 2013).

Reaksi enzimatik dapat dibagi dalam 3 fase (Gambar 4). Selama fase I, kompleks enzim-substrat (ES) terakumulasi tanpa pembentukan produk dan konsumsi substrat (S) yang signifikan. Fase II dimulai ketika konsentrasi enzim-substrat mencapai nilai tertinggi yang tetap, tidak berubah untuk satu periode.

Durasi kondisi stabil konsentrasi enzim-substrat tergantung pada konsentrasi relatif antara enzim (E) dan substrat (S). Selama fase II, substrat digunakan dan produk (P) terakumulasi dalam media reaksi. Selama fase III, ketika konsentrasi enzim-substrat tidak lagi konstan, penggunaan substrat dan pembentukan produk terjadi secara perlahan (Vitolo, 2015).

Gambar 4. Fase reaksi enzimatik (Vitolo, 2015) 2.3.2. Manfaat Enzim Protease

Enzim protease dapat digunakan dalam pengobatan karena bermanfaat dalam onkologi, inflamasi, kontrol reologi darah, dan regulasi sistem imun. Enzim protease diproduksi secara komersial dalam kondisi aseptik untuk suplemen makanan dan terapi enzim sistemik (Rakte & Nanjwade, 2014). Enzim protease banyak digunakan dalam aplikasi klinis terutama dalam perawatan penyakit diabetes (Abdennabi, Triki, Salah, & Gharsallah, 2017). Enzim protease memiliki sifat anti-inflamasi dan anti-edema (penumpukan cairan dalam ruang di antara sel tubuh). Enzim protease membantu memecah metabolit toksik, produk inflamasi, dan berkontribusi dalam detoksifikasi tubuh manusia. Enzim protease memengaruhi sistem kekebalan tubuh sebagai pengubah respon biologis. Enzim protease mengaktifkan atau merangsang makrofag dan sel-sel pembunuh alami yang berperan dalam pertahanan imunobiologis tubuh. Enzim protease dapat menjadi agen kemoterapi yang dapat menghancurkan sel-sel tumor ganas (Rakte

& Nanjwade, 2014).

2.4. Protein

Kata protein berasal dari kata Yunani, “proteios” yang berarti primer.

Protein sangat penting untuk sistem biologis. Protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen sebagai komponen utama, serta sulfur dan fosfor sebagai komponen unsur minor. Semua protein adalah polimer asam amino.

Protein disintesis oleh polimerisasi asam amino melalui ikatan peptida. Kelompok

alfa karboksil dari satu asam amino bereaksi dengan gugus alfa amino dari asam amino lain untuk membentuk ikatan peptida atau jembatan CO-NH (Gambar 5) (Vasudevan, Vaidyanathan, & Sreekumari, 2017).

Gambar 5. Pembentukan ikatan peptida (Vasudevan et al., 2017)

Protein adalah makromolekul yang terdiri dari satu atau lebih rantai residu asam amino yang panjang. Protein melakukan beragam fungsi dalam organisme hidup, termasuk mengkatalisasi reaksi metabolik, mereplikasi DNA, merespon rangsangan, dan mengangkut molekul dari satu lokasi ke lokasi lain. Protein berbeda satu sama lain terutama dalam urutan asam aminonya yang ditentukan oleh urutan nukleotida. Rantai linier residu asam amino disebut polipeptida.

Protein mengandung setidaknya satu polipeptida panjang. Polipeptida pendek umumnya dikenal sebagai peptida atau oligopeptida. Residu amino terikat bersama oleh ikatan peptida dengan residu asam amino yang berdekatan (Van Goudoever, Vlaardingerbroek, Van Den Akker, De Groof, & Van Der Schoor, 2014; Omotayo, El-ishaq, Tijjani, & Segun, 2016).

2.4.1. Asam Amino Penyusun Protein

Asam amino adalah unit dasar protein yang digunakan dalam pembentukan protein. Sintesis protein tidak terjadi jika asam amino kurang (Akram et al., 2011).

Rantai asam amino terbentuk dari beberapa asam amino (di-, tri-, atau oligopeptida) hingga ribuan unit asam amino (polipeptida). Dua asam amino bergabung membentuk dipeptida, 3 asam amino bergabung membentuk tripeptida, 4 asam amino bergabung membentuk tetrapeptida, beberapa asam amino bergabung akan membentuk oligopeptida, dan kombinasi 1050 asam amino membentuk polipeptida. Rantai polipeptida panjang yang mengandung lebih dari 50 asam amino disebut protein (Vasudevan et al., 2017). Asam amino memiliki

gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), dan rantai samping yang terikat pada satu atom karbon pusat (Gambar 6). Perbedaan fungsional antara asam amino terletak pada struktur rantai sampingnya atau gugus R (Van Goudoever et al., 2014).

Gambar 6. Asam amino penyusun protein (Van Goudoever et al., 2014) 2.4.2. Tingkatan Struktur Protein

Struktur fisik protein memiliki ciri kompleksitas. Rantai polipeptida tidak berbentuk rantai panjang tetapi terlipat dalam struktur 3 dimensi. Struktur primer protein menggambarkan urutan linear residu asam amino dalam rantai polipeptida dan lokasi ikatan disulfida, jika ada. Struktur sekunder protein menggambarkan hubungan konfigurasi antara residu asam amino yang dekat satu sama lain cenderung membentuk heliks. Struktur tersier protein menggambarkan pengaturan keseluruhan dan antar hubungan dari berbagai daerah atau domain rantai polipeptida tunggal. Struktur kuartener protein dihasilkan ketika protein terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida yang disatukan oleh kekuatan non kovalen.

Bentuk protein tergantung pada fungsi dan interaksinya dengan molekul lain (Van Goudoever et al., 2014; Vasudevan et al., 2017).

17 BAB III

METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan pada Januari-Maret 2020 di Laboratorium Mikrobiologi Kesehatan, Bidang Mikrobiologi, Pusat Penelitian Biologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI), Cibinong, Bogor.

3.2. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain cawan petri, tabung reaksi 14 mL, inkubator suzu seisakusho Co., Ltd., mikropipet, mikrotip (biru, kuning, putih), centrifuge 5415 R, vortex, spektrofotometer UV-Vis biospec-1601, kuvet, bunsen, labu erlenmeyer 250 mL, inkubator shaker, magnetic stirrer, hot plate sibata MGH-320, pH meter HM-25G, microwave, autoklaf hirayama, laminar air flow (LAF), timbangan analitik sonic electronic balance model SS-A 200, gelas ukur, labu ukur, pipet volumetrik, sedotan, tusuk gigi, penggaris, spatula, corong, gelas beker, dan cool box.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tiga isolat kapang endofit yang telah diisolasi dari daun tanaman pepaya daerah Kedunghalang, Bogor, yaitu isolat JE-DP4, JE-BP1, dan JE-BP3, Potato Dextrose Agar (PDA) Merck, Skim Milk Agar (SMA) Merck, Czapek Dox Broth (CZA) Merck, substrat kasein dan susu skim, akuades, akuabides, alkohol 70%, kasein hidrolisat 1%, bufer Tris-HCl 0,2 M pH 7,5 Merck, ekstrak kasar enzim, asam trikloroasetat (TCA) 5% Merck, Bovine Serum Albumin (BSA) HiMedia, HCl pekat Merck, L-tyrosine HiMedia, HCl 0,1 M, Coomassie Brilliant Blue-G250 Merck, metanol Merck, asam fosfat (H3PO4) 85%, kain kasa, dan kertas saring.

3.3. Rancangan Penelitian

Penelitian ini termasuk ke dalam penelitian eksperimen yang menggunakan rancangan acak lengkap (RAL). Pengujian aktivitas enzim protease dilakukan

Dalam dokumen AKTIVITAS ENZIM PROTEASE KAPANG ENDOFIT YANG DIISOLASI DARI DAUN TANAMAN PEPAYA (Carica papaya L.) IRMA HERAWATI (Halaman 17-0)