KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN
TESIS
Oleh
SITI MAIMUNAH 117030038/BIO
PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN
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
PERSETUJUAN
Judul : KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI
Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN
Kategori : TESIS
Nama : SITI MAIMUNAH
Nomor Induk Mahasiswa : 117030038
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 ORISIONALITAS
KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN
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
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Siti Maimunah
NIM : 117030038
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:
Karakterisasi Enzim Kitinase dari Bacillus sp. BK17, Isolat Potensial Pengendali Hayati Jamur Patogen Tanaman
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
RIWAYAT HIDUP
Nama Lengkap Berikut Gelar : Siti Maimunah, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir : Bdr. Klippah, 09 Oktober 1986
Alamat Rumah : Jl. Mesjid Pasar IX Tembung, No. 850,
Dusun XIII Dahlia II, Kode Pos: 20371
Telepon/Faks/Hp : 085761441836
Email : siti_mai09@yahoo.com
Instansi Tempat Bekerja : -
Alamat Kantor : -
Telepon : -
DATA PENDIDIKAN
SD : SDN 105292 Percut Sei Tuan Tamat : 1999
SLTP : Mts. Al-Jam’iyatul Washliyah Tembung Tamat : 2002
SMA : MAS-Al-Jam’iyatul Washliyah Tembung Tamat : 2005
Strata-1 : Departemen Biologi, FMIPA USU Tamat : 2011
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
PENGHARGAAN
Penelitian ini didanai oleh DITLITABMAS Dikti 2013 melalui Hibah Unggulan
Perguruan Tinggi Universitas Sumatera Utara. Terimakasih kepada Sekertaris Jendral
Pendidikan Tinggi (SEKJEN DIKTI) yang memberikan Beasiswa Unggulan.
Terimakasih disampaikan kepada Kepala Laboratorium Pusat Antar Universitas Institut
Pertanian Bogor (PAU) IPB dan kepada Kepala Balai Teknis Kesehatan Lingkungan
dan Pengendalian Penyakit Kelas I Medan (BTKL PPM Kelas I Medan) yang telah
KATA PENGANTAR
Assalamu`alaikum Wr. Wb
Segala puji dan syukur atas rahmat yang Allah SWT berikan kepada penulis sehingga
penulis bisa menyelesaikan tesis ini. Shalawat dan salam kepada junjungan kita nabi
besar Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan
terimakasih kepada segenap pihak, terutama:
1. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Erman
Munir, M. Sc selaku dosen pembimbing II, atas segala bimbingan, pengarahan,
pelajaran hidup serta perhatian dan pengertian yang telah dibagikan sehingga
pengetahuan penulis dapat bertambah.
membantu penulis dalam menyelesaikan kuliah pascasarjana.
4. Bapak dan Ibunda tercinta yang selalu mendampingi, sabar dan selalu berdo`a buat
penulis, serta kakanda penulis tersayang : Muhammad Safi’i, Siti Laila, Siti
Zaleha, Siti Patimah, Muhammad Jurpi, adinda-adinda penulis tersayang :
Muhammad Irmam, Siti Sarah, Siti Hamidah, Siti Nurjanah, Nining, Kakak Ipar
Sri Hariyani, Neni, Syahrizal, Selamat Purwadi dan Dodi, Ramli yang selalu
berdo’a dan memberi motivasi.
5. Keluarga besar Laboratorium Mikrobiologi dan Biokimia PAU IPB Bogor,
terutama kepada Prof. Dr. Ir. Maggy Thenawidjaja Suhartono, Ika Malika, STP
6. Keluarga besar Laboratorium Mikrobiologi USU, terutama kepada Ibu Nunuk
Priyani, M. Sc, serta asisten Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU yang selalu
memberi motivasi kepada penulis.
7. Keluarga besar Laboratorium Biologi dan Laboratorium Kimia BTKL-PP Kelas 1
Medan, terimakasih atas kerendahan hati yang telah menerima penulis penelitian.
8. Keluarga besar administrasi Pascarjana Biologi USU dan seluruh staf yang telah
bersabar menguruskan administrasi penulis selama kuliah.
9. Teman-Teman penerima Beasiswa Unggulan Sekjen Dikti 2011 dan teman-teman
pascasarjana biologi 2011 yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu,
terimakasih atas motivasi yang telah diberikan.
10. Kepada Jane Melita Keliat, S. Si, Rivo Hasper Dimentha, S. Si, Galih Ari Wirawan
Siregar, SP dan Dwi Putri Ramadhani, S. Si terimakasih 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.
11. Pihak-pihak lain yang sudah sangat membantu penulis dalam perencanaan,
pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Semoga tulisan ini bermanfaat dan menambah wawasan pembaca sekalian
dan penulis berharap penelitian dibidang mikrobiologi terus berkembang serta
dapat digunakan untuk kesejahteraan manusia.
KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN
ABSTRAK
Karakterisasi kitinase yang meliputi pH dan suhu optimum, Km dan Vmax telah dipelajari
dari isolat Bacillus sp. BK17. Kitinase kasar dari isolat yang dikultur dalam medium garam minimum dengan kitin koloidal cair selama 5 hari dipresipitasi dengan beberapa konsentrasi amonium sulfat. Aktivitas kitinase tertinggi didapatkan pada presipitasi amonium sulfat 50% dengan aktivitas spesifik sebesar 0,545 Unit. Aktivitas enzim optimum pada pH 6 dan suhu 35 oC yaitu sebesar 0,0750 U/ml. Kitinase Bacillus sp. BK17 memiliki aktivitas sebesar 0,0112 U/ml pada gerusan miselium Sclerotium rolfsii. Enzim ini memiliki Km sebesar 0,46 g dan Vmax sebesar 158,73 g.
CHARACTERIZATION OF CHITINASE OF Bacillus sp. BK 17, A POTENTIAL ISOLATE FOR CONTROLLING PLANT PATHOGENIC
FUNGI
ABSTRACT
Characterization of chitinase of including pH and temperature, Km and Vmax of
Bacillus sp. BK 17 has been conducted. Crude extract of Bacillus sp. BK17 growing in minimum salt medium with colloidal chitin for 5 days was precipited with ammonium sulphate. Optimum chitinase activity was found in 50% ammonium sulphate precipitation with specific activity of 0.545 Units. Chitinase activity in homogenated mycelia of Sclerotium rolfsii was 0.0012 U/ml. The Km and Vmax of the enzyme was
0.46 µg and 158.72 µg, respectively.
DAFTAR ISI
2.2 Mikroorganisme Penghasil Enzim Kitinase 4
2.3 Manfaat Enzim Kitinase 5
2.4 Presipitasi Menggunakan Amonium Sulfat 6 2.5 Karakterisasi Aktivitas Enzim Kitinase 6 2.6 Kinetika Enzim Berupa Parameter Km dan Vmaks 7
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 9
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 9
3.2 Bahan dan Alat 9
3.3 Isolat Mikroba dan Persiapan Kultur Bakteri 10 3.4 Produksi Enzim Kitinase Bacillus sp. BK17 11 3.5 Presipitasi Enzim dengan Amonium Sulfat 11
3.6 Dialisis 12
3.7 Pengukuran Aktivitas Kitinase Bacillus sp. BK17 12 3.8 Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Kitinase Bacillus sp.
BK17
13
3.9 Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Kitinase Bacillus sp. BK17
13
3.12 Penentuan Aktivitas Enzim Kitinase Bacillus sp. BK17 Dengan Substrat Gerusan Jamur
14
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 16
4.1 Profil Produksi Kitinase Selama Pengkulturan Bacillus
sp. BK17
16
4.2 Aktivitas Kitinase Dengan Beberapa Konsentrasi Amonium Sulfat
17
4.3 Dialisis Enzim Kitinase Hasil Presifitasi Amonium Sulfat
19
4.4 Pengaruh pH Terhadap Aktivitas Enzim Kitinase Setelah Dialisis
20
4.5 Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Kitinase Setelah Didialisis
21
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR Halaman
Gambar 1 Struktur kitin yang terdiri atas monomernya GlcNAc Gooday (1990)
3
Gambar 2 Pertumbuhan sel (OD600) dan aktivitas kitinase U/ml Bacillus sp. BK17 yang diinkubasi selama 7 hari pada media MGMK cair + yeast
16
Gambar 3 Perbandingan antara aktivitas kitinase supernatan dan aktivitas kitinase endapan dari Bacillus sp. BK17 setelah dipresipitasi menggunakan amonium sulfat
18
Gambar 4 Pengaruh pH (penyangga asetat pH 4-6, penyangga fosfat pH 7, dan penyangga Tris-HCl pH 8) terhadap aktivitas enzim kitinase U/ml setelah dialisis
20
Gambar 5 Pengaruh suhu terhadap aktivitas kitinase U/ml setelah didialisis pada 50 mM penyangga pH 6
21
Gambar 6 Perbandingan aktivitas kitinase setelah didialisis pada suhu 35 ˚C dan pH 6 antara substrat miselium
Sclerotium rolfsii dan substrat koloidal kitin
23
DAFTAR TABEL
TABEL Halaman
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN Halaman
Lampiran 1 Alur Kerja Penelitian 33
Lampiran 2 Pembuatan Konsentrasi N-acetyl-D-glukosamin (GlcNAc)
34
Lampiran 3 Persamaan Lineawer-Burk 36
Lampiran 4 Penentuan Standar Bovin Serum Albumin (BSA) 37
Lampiran 5 Komposisi Medium 38
Lampiran 6 Pembuatan Larutan Schales 39
Lampiran 7 Uji Aktivitas Kitinase Modifikasi Spindler (1997) 40 Lampiran 8 Metode Penentuan Kadar Protein (Bradford 1976) 42 Lampiran 9 Komposisi Reagen Bradford dan Pembuatan Ragen
Bradford