PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS
PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Oleh
JANE MELITA KELIAT
117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains pada Program Studi Magister Ilmu Biologi Pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA, Universitas
Sumatera Utara
Oleh
JANE MELITA KELIAT 117030040/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
Kategori : TESIS
Nama : JANE MELITA KELIAT
Nomor Induk Mahasiswa : 117030040
Program Studi : PASCASARJANA (S-2) BIOLOGI Departemen : BIOLOGI
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA
Ketua Program Studi Dekan FMIPA USU Pascasarjana Biologi FMIPA USU
Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed Dr. Sutarman, M.Sc
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Jane Melita Keliat NIM : 117030040
Program Studi : Magister Biologi Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif (Non-Executive Free Right) atas tesis saya yang berjudul:
Penapisan Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen, Kecamatan Sibiru-biru, Kabupaten Deli Serdang dan Karakterisasi Kitinasenya
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksekutif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih data, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya
Medan, Agustus 2013
PERNYATAAN ORISIONALITAS
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG
DAN KARAKTERISASI KITINASENYA
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Agustus 2013
Telah diuji pada
Tanggal : 28 Agustus 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc
Anggota : 1. Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc 2. Dr. It Jamilah, M. Sc
3. Dr. Ir. Yunasfi, M. Si
RIWAYAT HIDUP
Nama Lengkap Berikut Gelar : Jane Melita Keliat, S.Si Tempat dan Tanggal Lahir : Medan, 31 Januari 1989
Alamat Rumah : Jl. Parang 1 Gang Kuala Sari No. 12C Padang Bulan, Medan
Telepon/Faks/Hp : 081375724162
Email : jane310189@gmail.com Instansi Tempat Bekerja : -
Alamat Kantor : -
Telepon : -
DATA PENDIDIKAN
SD : Swasta Al- Azhar Medan Tamat : 2000
SLTP : Negeri 1 Medan Tamat : 2003
SMA : Negeri 2 Medan Tamat : 2006
Strata-1 : Departemen Biologi, FMIPA USU Tamat : 2011 Strata-2 : Program Pascasarjana Biologi,
FMIPA USU
PENGHARGAAN
KATA PENGANTAR
Assalamu`alaikum Wr. Wb.
Segala puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan berkah dan rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan tesis ini. Shalawat beriring salam saya sampaikan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini, saya mengucapkan terimakasih kepada segenap pihak:
1. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku dosen pembimbing II, atas bimbingan, pengarahan, perhatian dan pengertian yang telah diberikan kepada saya.
2. Dr. It Jamilah, M.Sc selaku dosen penguji I dan Dr. Ir. Yunasfi, M. Si selaku dosen penguji II yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun serta wawasan sehingga pengetahuan saya bertambah.
3. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. BioMed selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Biologi USU, Dr. Suci Rahayu, M. Si selaku Sekretaris Program studi Pascasarjana Biologi USU yang telah banyak memberi nasihat, saran dan membantu saya dalam menyelesaikan kuliah pascasarjana. Staf administrasi Program Pascarjana Biologi USU yang telah bersabar menguruskan administrasi selama kuliah serta seluruh staf dan pegawai Program Pascasarjana Biologi USU.
4. Kepada SEKJEN DIKTI yang telah memberikan saya Beasiswa Unggulan dalam melanjutkan perkuliahan di Program Pascasarjana Biologi, FMIPA USU.
5. Ayahanda tercinta, Thomas E. Keliat yang telah memberikan kasih sayang, perhatian dan pengertian yang besar serta ibunda tercinta, Ida Krisna Ketaren (almh.) yang takkan pernah terganti. Saudara-saudara tercinta Kartika Novira Keliat, Am.Keb, Dicky Harinta Keliat, Amd, Junitia Arihta Keliat atas doa, motivasi dan pengertiannya. Nasarudddin Silaen, Tegar Eka Karsa Silaen, Radja Pasha Silaen dan Quinsha A. Trikarsa Silaen yang menambah kehangatan keluarga. Nini, K. Ketaren dan Nenek, Siti Nurhaida yang telah memberikan semangat dan doa kepada saya.
7. Teman-Teman penerima Beasiswa Unggulan SEKJEN DIKTI 2011 dan teman-teman Program Pascasarjana Biologi USU tahun 2011, terimakasih atas motivasi yang telah diberikan.
8. Siti Maimunah, S. Si, Dwi Putri Ramadhani, S. Si, Nasryanti Syam, S. Si, Galih Ari Wirawan Siregar, SP dan Rivo Hasper Dimenta, S. Si terima kasih atas motivasi dan kebersamaannya. Keluarga Besar Nenek Neng dan Tante Fifi, Amd di Jakarta, dan Keluarga besar Mama Uda Poni Ketaren, SS di Bekasi atas motivasi dan pengertiannya selama saya berada di Bogor.
9. Keluarga besar Ketaren Kuala, Ibu Arsih, Ibu Octa Fitriani, Pak Eddy Sasmito atas perhatiannya yang begitu besar. Kakek H. Harmain, SH atas dukungan yang telah diberikan kepada saya.
10.Pihak-pihak lain yang telah membantu saya dalam pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini. Akhir kata, semoga karya ini bermanfaat bagi para pembaca dan perkembangan ilmu pengetahuan.
Wassalamu`alaikum Wr. Wb.
Medan, Agustus 2013
PENAPISAN BAKTERI KITINOLITIK DARI SUMBER AIR PANAS PENEN, KECAMATAN SIBIRU-BIRU, KABUPATEN DELI SERDANG DAN
KARAKTERISASI KITINASENYA
ABSTRAK
Penelitian tentang penapisan bakteri kitinolitik dari sumber air panas Penen dan karakterisasi kitinasenya telah dilakukan. Isolasi dilakukan menggunakan medium agar garam minimum dengan kolidal kitin sebagai satu-satunya sumber karbon yang diinkubasi pada suhu 53 C selama 7 hari. Uji indeks kitinase dilakukan pada media yang sama, dengan melihat zona bening terbesar yang dihasilkan oleh masing-masing isolat. Presipitasi enzim kasar dilakukan dengan kadar amonium sulfat yang berbeda. Karakter kitinase yang dipelajari mencakup pH, suhu, dan nilai Km dan Vma ks. Sepuluh isolat kitinolitik diperoleh dari hasil isolasi. Isolat JP2 memiliki indeks kitinolitik tertinggi yakni 1,65. Produksi kitinase tertinggi isolat JP2 diperoleh pada hari ke-4 dengan aktivitas kitinase 0,0063 U/ml. Aktivitas tertinggi diperoleh pada konsentrasi ammonium sulfat 50% yakni sebesar 0,0087 U/ml dengan aktivitas spesifik sebesar 0,046 U/mg. Aktivitas kitinase meningkat secara signifikan pada pH optimum 6 dan suhu optimum 60 °C yakni 0,05066 U/ml (3,8113 U/mg) setelah dialisis. Nilai Km dan Vma ks adalah masing-masing 0,321 µg/ml dan 71,429 µg. Berdasarkan identifikasi gen 16S rRNA, menunjukkan bahwa isolat JP2 tergolong ke dalam Bacillus licheniformis.
SCREENING OF CHITINOLITIC BACTERIA FROM PENEN HOT SPRING, SIBIRU-BIRU SUBDISTRICT, DELI SERDANG DISTRICT AND
CHARACTERIZATION OF ITS CHITINASE
ABSTRACT
A study of chitinolytic bacteria from hot springs and characterization of its chitinase has been done. Isolation was done using minimum salt agar with colloidal chitin as the sole carbon source incubated at 53 °C for 7 days. Examination of chitinase was performed on the same medium. Precipitation of crude chitinase was performed with different levels of ammonium sulphate. Characterization of chitinase including pH, temperature and Km dan Vma x was carried out. Ten chitinolytic isolates were isolated from hot springs. JP2 showed more to utilize chitin with chitinase index of 1.65. The maximum activity of chitinase was produced 4 days after incubation with chitinase activity of 0.0063 U/ml. The maximum activity was 0.0087 U/ml at 50% of ammonium sulphate with specific activity of 0.046 U/mg. Chitinase activity increased at pH 6 and at 60 ᴼC by 0.05066 U/ml with specific activity 3.8113 U/mg after dialysis. Km and Vma x values were 0.321 mg/ml and 71.429 µg, respectively. Based on 16S rRNA gene identification, JP2 showed that isolate was Bacillus licheniformis.
DAFTAR ISI
2.1 Mikroorganisme Termofilik 4
2.2 Kitin 5
2.3 Kitinase dan Pemanfaatannya 6
2.4 Bakteri Kitinolitk 8
2.5 Karakteristik Kitinase dari Bakteri Kitinolitik 9
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 11
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 11
3.2 Bahan dan Alat 11
3.3 Isolasi Bakteri Kitinolitik 12
3.4 Karakterisasi Morfologi dan Pewarnaan Gram Isolat Bakteri Kitinolitik
12 3.5 Pengukuran Indeks Kitinolitik 13 3.6 Peremajaan Isolat dan Penentuan Waktu Produksi 13
3.7 Produksi Enzim Kitinase 13
3.8 Presipitasi Enzim Kitinase pada Beberapa Konsentrasi Amonium Sulfat
14 3.9 Proses Dialisis Hasil Pengendapan Amonium Sulfat
50%
15 3.10 Pengukuran Aktivitas Kitinase 15 3.11 Penentuan Konsentrasi Protein 16 3.12 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase 16 3.13 Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase 17 3.14 Pengukuran Kinetika Kitinase 17 3.15 Identifikasi Bakteri Kitinolitik Berdasarkan Sekuen
Gen Penyandi 16S rRNA
18
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 20
4.1 Hasil Isolasi dan Karakteristik Morfologi Isolat Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen
4.2 Pengukuran Indeks Kitinolitik 21 4.3 Profil Produksi Kitinase Isolat JP2 22 4.4 Pengendapan Enzim Kitinase pada Beberapa
Konsentrasi Amonium Sulfat
24 4.5 Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase
Isolat JP2
27 4.6 Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase 29 4.7 Penentuan Nilai Km dan Vma ks Kitinase Isolat JP2 30 4.8 Identifikasi Isolat dengan Menggunakan Gen
Penyandi 16S rRNA
31
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 33
5.1 Kesimpulan 33
5.2 Saran 33
DAFTAR PUSTAKA 34
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 1. Struktur Kitin 5
Gambar 2. Zona Bening Isolat Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen
21 Gambar 3. Pertumbuhan dan Aktivitas Kitinase Isolat JP2 Selama
Pengkulturan
23 Gambar 4. Aktivitas Kitinase Supernatan dan Pelet Isolat JP2 Pada
Berbagai Konsentrasi Amonium Sulfat
25 Gambar 5. Pengaruh pH terhadap Aktivitas Kitinase 27 Gambar 6. Pengaruh Suhu terhadap Aktivitas Kitinase Isolat JP2 29
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Tabel 1. Karakteristik Morfologi Isolat Bakteri Kitinolitik dari Sumber Air Panas Penen
21 Tabel 2. Indeks Kitinolitik Isolat Bakteri dari Sumber Air Panas
Penen
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
Lampiran 1. Alur Kerja Penelitian 40
Lampiran 2 Kurva Standard N-Acetyl-D-Glukosamin (GlcNAc) 41 Lampiran 3. Kurva Standar Bovine Serum Albumin (BSA) 42 Lampiran 4. Pembuatan Larutan Schales 43 Lampiran 5. Uji Aktivitas Kitinase Modifikasi Spindler (1997) 44 Lampiran 6. Metode Penentuan Kadar Protein (Bradford, 1976) 45 Lampiran 7. Komposisi Reagen Bradfrod & Pembuatan Ragen
Bradford
47 Lampiran 8. Perhitungan Parameter Kmdan Vma ks 48 Lampiran 9. Data Hasil Sequencing Identifikasi Isolat JP2
dengan Menggunakan Gen Penyandi 16S rRNA
