KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN TESIS. Oleh SITI MAIMUNAH /BIO

Transkripsi

1 KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN TESIS Oleh SITI MAIMUNAH /BIO PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

2 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, Oleh SITI MAIMUNAH /BIO PROGRAM PASCASARJANA BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

3 PERSETUJUAN Judul : KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN Kategori : TESIS Nama : SITI MAIMUNAH Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : PASCASARJANA (S-2) BIOLOGI Departemen Fakultas : BIOLOGI : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Medan, Agustus 2013 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Prof. Dr. Erman Munir, M. Sc Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc NIP NIP Ketua Program Studi Pascasarjana Biologi FMIPA USU Dekan FMIPA USU Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed Dr. Sutarman, M.Sc NIP NIP

4 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 Siti Maimunah NIM

5 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika, saya bertanda tangan di bawah ini: Nama : Siti Maimunah NIM : Program Studi : Magister Biologi Jenis Karya Ilmiah : Tesis Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada 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, 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 Siti Maimunah

6 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: Telepon/Faks/Hp : siti_mai09@yahoo.com Instansi Tempat Bekerja : - Alamat Kantor : - Telepon : - DATA PENDIDIKAN SD : SDN 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 Strata-2 : Program Pascasarjana Biologi, FMIPA USU Tamat : 2013

7 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 Lulus Pada Tanggal : 28 Agustus 2013

8 PENGHARGAAN Penelitian ini didanai oleh DITLITABMAS Dikti 2013 melalui Hibah Unggulan Perguruan Tinggi. 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 memberikan fasilitas sebagian pekerjaan dalam tesis ini.

9 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. 2. Dr. It Jamilah, M. Sc selaku dosen penguji I dan Dr. Ir. Yunasfi, M. Si selaku dosen penguji II yang telah bersedia menguji dan memberikan wawasan lebih dalam kepada penulis. 3. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed selaku Ketua Prodi Program Pascasarjana Biologi USU, Dr. Suci Rahayu, M. Si selaku Sekretaris Prodi Program Pascasarjana Biologi USU yang telah banyak memberi nasihat, masuk kan dan 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 terimakasih atas kerendahan hati yang telah menerima penulis penelitian.

10 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. Wassalamu`alaikum Wr. Wb. Medan, Agustus 2013 Siti Maimunah

11 KARAKTERISASI ENZIM KITINASE DARI Bacillus sp. BK17, ISOLAT POTENSIAL PENGENDALI HAYATI JAMUR PATOGEN TANAMAN ABSTRAK Karakterisasi kitinase yang meliputi ph dan suhu optimum, K m dan V max 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 o C 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 K m sebesar 0,46 μg dan V max sebesar 158,73 μg. Kata kunci: Bacillus sp., Kitinase, Sclerotium rolfsii.

12 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 Units. Chitinase activity in homogenated mycelia of Sclerotium rolfsii was U/ml. The K m and V max of the enzyme was 0.46 µg and µg, respectively. Keywords: Bacillus sp. BK 17, Chitinase, Sclerotium rolfsii

13 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN Halaman i iii iv v vii viii ix BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 2 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Kitin dan Kitinase Mikroorganisme Penghasil Enzim Kitinase Manfaat Enzim Kitinase Presipitasi Menggunakan Amonium Sulfat Karakterisasi Aktivitas Enzim Kitinase Kinetika Enzim Berupa Parameter K m dan V maks 7 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Alat Isolat Mikroba dan Persiapan Kultur Bakteri Produksi Enzim Kitinase Bacillus sp. BK Presipitasi Enzim dengan Amonium Sulfat Dialisis Pengukuran Aktivitas Kitinase Bacillus sp. BK Pengaruh ph Terhadap Aktivitas Kitinase Bacillus sp. 13 BK Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Kitinase Bacillus sp. 13 BK Pengukuran Kinetika Enzim Kitinase Bacillus sp. BK Penentuan Konsentrasi Protein Bacillus sp. BK17 14

14 3.12 Penentuan Aktivitas Enzim Kitinase Bacillus sp. BK17 Dengan Substrat Gerusan Jamur 14 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Profil Produksi Kitinase Selama Pengkulturan Bacillus 16 sp. BK Aktivitas Kitinase Dengan Beberapa Konsentrasi 17 Amonium Sulfat 4.3 Dialisis Enzim Kitinase Hasil Presifitasi Amonium 19 Sulfat 4.4 Pengaruh ph Terhadap Aktivitas Enzim Kitinase Setelah 20 Dialisis 4.5 Pengaruh Suhu Terhadap Aktivitas Kitinase Setelah 21 Didialisis 4.6 Perbandingan Aktivitas Kitinase Setelah Didialisis 22 Antara Substrat Miselium Sclerotium rolfsii Dan Koloidal Kitin 4.7 Kinetika Enzim Kitinase Bacillus sp. BK17 24 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 25 DAFTAR PUSTAKA 26 LAMPIRAN 33

15 DAFTAR GAMBAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Struktur kitin yang terdiri atas monomernya GlcNAc 3 Gooday (1990) Gambar 2 Pertumbuhan sel (OD 600 ) dan aktivitas kitinase U/ml 16 Bacillus sp. BK17 yang diinkubasi selama 7 hari pada media MGMK cair + yeast Gambar 3 Perbandingan antara aktivitas kitinase supernatan 18 dan aktivitas kitinase endapan dari Bacillus sp. BK17 setelah dipresipitasi menggunakan amonium sulfat Gambar 4 Pengaruh ph (penyangga asetat ph 4-6, penyangga 20 fosfat ph 7, dan penyangga Tris-HCl ph 8) terhadap aktivitas enzim kitinase U/ml setelah dialisis Gambar 5 Pengaruh suhu terhadap aktivitas kitinase U/ml 21 setelah didialisis pada 50 mm penyangga ph 6 Gambar 6 Perbandingan aktivitas kitinase setelah didialisis 23 pada suhu 35 C dan ph 6 antara substrat miselium Sclerotium rolfsii dan substrat koloidal kitin Gambar 7 Nilai K m dan V maks enzim kitinase Bacillus sp. BK17 24

16 DAFTAR TABEL TABEL Halaman Tabel 1 Tingkat kemurnian enzim kitinase Bacillus sp. BK17 19

17 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Alur Kerja Penelitian 33 Lampiran 2 Pembuatan Konsentrasi N-acetyl-D-glukosamin 34 (GlcNAc) 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 43