Protease: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
20Lukianto (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
Tidak ada ringkasan suntingan |
||
| (29 revisi perantara oleh 18 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:PDB 1eb6 EBI.jpg|jmpl|200px|Struktur 3D enzim peptidase yang berasal dari [[fungi]].]]
'''Protease''', disebut juga '''peptidase''' atau '''proteinase''', merupakan [[enzim]] golongan [[hidrolase]] yang akan memecah [[protein]] menjadi [[molekul]] yang lebih sederhana, seperti menjadi [[oligopeptida]] pendek atau [[asam amino]],<ref name=wat>{{en}} Watanabe K, Hayano K. 1994. Estimate of the source of soil protease in upland fields. Biol Fertil Soils 18:341-346.</ref> dengan [[reaksi kimia|reaksi]] [[hidrolisis]] pada [[ikatan peptida]].<ref name="book1">Poliana J, MacCabe AP. 2007. ''Industrial Enzymes; Structure, Function, and Applications''. Dordrecht: Springer. Halaman:174. ISBN 978-1-4020-5376-4</ref> Hidrolisis ikatan [[peptida]] adalah suatu reaksi yang melibatkan pemindahan gugus fungsional [[peptida]] ke [[molekul air]].<ref name=":4">{{Cite journal|last=DANNISWARA PRASETYO|first=NIKITA|date=2016|title=OPTIMASI PRODUKSI ENZIM PROTEASE DARI Candida G3.2|url=https://repository.its.ac.id/75426/1/1512100075-Undergraduate_Thesis.pdf|department=Department of Biology Faculty of Mathematic and Sciences Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016|journal=its.ac.id|pages=1-43}}</ref> Protease merupakan enzim [[proteolitik]] yang mengkatalisis pemutusan ikatan [[peptida]] pada protein.<ref name=":0">{{Cite journal|last=Yuniati|first=Rani|last2=Nugroho|first2=Titania T.|last3=Puspita|first3=Fifi|date=Februari 2015|title=UJI AKTIVITAS ENZIM PROTEASE DARI ISOLAT Bacillus sp. GALUR LOKAL RIAU|url=https://jom.unri.ac.id/index.php/JOMFMIPA/article/view/4378|journal=Jurnal Online Mahasiswa Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam|publication-place=Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia|volume=1|issue=2|pages=116-122}}</ref> Enzim ini diperlukan oleh semua [[makhluk hidup]] karena bersifat esensial dalam [[metabolisme]] [[protein]].<ref name=book1/> Protease ialah enzim yang sangat kompleks, mempunyai sifat fisiko kimia dan sifat katalitik yang sangat bervariasi.<ref name=":1">{{Cite journal|last=Mahdiyah|first=Dede|date=Oktober 2015|title=Isolasi Bakteri dari Tanah Gambut Penghasil Enzim Protease|url=https://www.researchgate.net/publication/303735685_Isolasi_Bakteri_dari_Tanah_Gambut_Penghasil_Enzim_Protease|journal=ResearchGate|publication-place=Universitas Sari Mulia|volume=2|issue=2|pages=71-79|doi=10.13140/RG.2.1.1353.4326|issn=2460-9560}}</ref> Protease dapat dihasilkan secara [[ekstraseluler]] dan [[intraseluler]] dan mempunyai peranan penting dalam [[metabolisme]] sel dan keteraturan proses dalam sel.<ref name=":1" />
Ada berbagai teknik yang dapat digunakan untuk memproduksi enzim ini, yaitu dengan teknik sel bebas (misalnya dengan kultur terendam) ataupun dengan teknik sel imobil, yaitu dengan memerangkap sel dalam suatu membran atau matriks.<ref name=rao>{{en}} Rao et al. 1998. Molecular and biotechnological aspects of microbial proteases. Microbiol and Mol Biol Rev 3: 597-635.</ref> Contoh bahan matriks yang dapat digunakan yaitu alginat dan nitroselulosa.<ref name=rao/> Imobilisasi sel memiliki beberapa kelebihan dibanding teknik sel bebas dan sudah merupakan salah satu teknik yang umum digunakan untuk meningkatkan konsentrasi dan produktivitas sel.<ref name=rao/>▼
Protease dalam reaksi [[hidrolisis]] ini bertindak sebagai [[Nukleofil|nukleofili]] yang secara umum akan bereaksi dengan [[atom karbon karbonil]] pada ikatan [[peptida]] sehingga membentuk intermediet tetrahedral.<ref name=":4" /> Satu gugus [[amina]] dilepaskan dan dikeluarkan dari sisi aktif yang digantikan secara bersamaan dengan satu molekul air sehingga terbentuk intermediet tetrahedral kedua.<ref name=":4" /> Pada akhir reaksi dihasilkan produk berupa [[peptida]] yang mengandung [[asam amino]], [[proton]] dan enzim yang telah diregenerasi.<ref name=":4" />
==Referensi==▼
Secara umum, enzim protease dapat dibedakan atas [[endopeptidase]] dan [[eksopeptidase]].<ref name=":4" /><ref name=":7">{{Cite journal|last=Saggu|first=Sandeep Kaur|last2=Mishra|first2=Prakash Chandra|date=2017-11-30|editor-last=Permyakov|editor-first=Eugene A.|title=Characterization of thermostable alkaline proteases from Bacillus infantis SKS1 isolated from garden soil|url=https://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0188724|journal=PLOS ONE|language=en|volume=12|issue=11|pages=e0188724|doi=10.1371/journal.pone.0188724|issn=1932-6203|pmc=PMC5708770|pmid=29190780}}</ref> [[Endopeptidase]] adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan ikatan [[peptida]] pada bagian dalam rantai [[polipeptida]].<ref name=":4" /> Sedangkan [[eksopeptidase]] adalah enzim yang mengkatalisis pemecahan ikatan [[peptida]] pada ujung rantai [[polipeptida]].<ref name=":4" />
Berdasarkan pH, protease dapat diklasifikasikan menjadi basa, netral dan asam.<ref name=":7" />
Terdapat enam jenis aktivitas [[katalis|katalitik]] spesifik dari enzim peptidase, yaitu [[serina]]-, [[treonina]]-, [[sisteina]]-, [[aspartat]]-, [[glutamat]]-, dan [[metalo]]-peptidase.<ref name=wat/><ref name=book1/>
== Fungsi ==
Enzim protease memiliki peranannya dalam tubuh antara lain membantu pencernaan protein dalam [[makanan]], menggunakan kembali protein-protein intraseluler, koagulasi [[sel darah]], dan akivasi berbagai jenis protein, enzim, [[hormon]], serta [[neurotransmiter]].<ref name="book1" /> Protease dibutuhkan secara fisiologi untuk kehidupan organisme pada tumbuhan, hewan maupun mikroorganisme.<ref name=":0" /> Protease berperan penting dalam berbagai proses fisiologis dan patologis seperti katabolisme protein, pembekuan darah, pertumbuhan dan migrasi sel, pengaturan jaringan, dan inflamasi.<ref name=":2">{{Cite journal|last=Arcinthya Rachmaniaa|first=Rizky|last2=Wahyudib|first2=Priyo|last3=Mutia Wardania|first3=Aniza|last4=Rohmatul Insania|first4=Dini|date=2017|title=PROFIL BERAT MOLEKUL ENZIM PROTEASEBUAH NANAS (Ananas comosusL.Merr) DAN PEPAYA (Carica papaya L.) MENGGUNAKAN METODE SDS-PAGE|url=https://core.ac.uk/download/pdf/291483540.pdf|journal=ALCHEMY Jurnal Penelitian Kimia|volume=13|issue=1|pages=52-65|doi=10.20961/alchemy.v13i1.2540}}</ref>
[[Bromelin]] dan [[papain]] termasuk ke dalam protease golongan sufrihidil.<ref name=":2" /> Kegunaan enzim [[bromelin]] lebih banyak digunakan untuk penjernihan bir, pengempukkan daging, dan dalam bidang farmasi dapat dimanfaatkan sebagai bahan kontrasepsi KB untuk memperjarang kehamilan.<ref name=":2" /> Beberapa industri juga banyak yang menggunakan enzim [[papain]] antara lain industri farmasi, industrikosmetik, tekstil dan penyamakan kulit.<ref name=":2" />
== Sintesis ==
▲Ada berbagai teknik yang dapat digunakan untuk memproduksi enzim ini, yaitu dengan teknik sel bebas (misalnya dengan kultur terendam) ataupun dengan teknik sel imobil, yaitu dengan memerangkap [[sel]] dalam suatu [[membran]] atau matriks.<ref name=rao>{{en}} Rao et al. 1998. Molecular and biotechnological aspects of microbial proteases. Microbiol and Mol Biol Rev 3: 597-635.</ref> Contoh bahan matriks yang dapat digunakan yaitu [[alginat]] dan [[nitroselulosa]].<ref name=rao/> Imobilisasi sel memiliki beberapa kelebihan dibanding teknik [[sel]] bebas dan sudah merupakan salah satu teknik yang umum digunakan untuk meningkatkan [[konsentrasi]] dan [[produktivitas]] sel.<ref name=rao/>
== Endopeptidase ==
Endopeptidase bekerja dengan menghidrolisis ikatan peptida pada bagian tengah rantai [[polipeptida]].<ref name=book1/> Contoh dari endopetidase adalah [[chymotripsin]]<ref>Graf L, Szilagyi L, Venekei I. 2004. Chymotrypsin. Dalam ''Handbook of Proteolytic Enzymes''. London: Elsevier. Halaman 1495–1501.</ref> dan [[pepsin]].<ref>Barret Aj, Rawlings ND, Woessner JF. 2004. ''Handbook of Proteolytic Enzymes''. London: Elsevier. Halaman 19-28.</ref> Ketiga jenis enzim ini banyak digunakan dalam industri berbasis [[teknologi pangan]].<ref name=book1/>
== Aktivitas Enzim ==
Aktivitas enzim protease dipengaruhi oleh banyak faktor yairu [[suhu]], [[pH]], konsentrasi media, waktu inkubasi<ref name=":0" />.<ref name=":4" /> aktivitas protease semakin meningkat dengan bertambahnya [[suhu]] sampai [[suhu]] optimum tercapai, setelah itu kenaikan lebih lanjut akan menyebabkan aktivitas protease menurun.<ref name=":1" />
Pada suhu yang lebih rendah dari suhu optimum, aktivitas [[enzim]] juga rendah, hal ini disebabkan rendahnya energi aktivasi yang tersedia.<ref name=":1" /> Energi tersebut dibutuhkan untuk menciptakan kondisi tingkat kompleks aktif, baik dari molekul enzim maupun dari molekul substrat.<ref name=":1" /> Perubahan [[pH]] yang ekstrim, enzim dapat mengalami [[denaturasi]] akibat gangguan terhadap berbagai interaksi non kovalen yang menjaga kestabilan struktur 3 dimensi enzim.<ref name=":1" />
Masa inkubasi yang sesuai akan menghasilkan produksi protease yang maksimum ditandai dengan tingginya aktivitas enzim yang dihasilkan.<ref name=":4" /> Masa inkubasi merupakan waktu yang dibutuhkan enzim protease untuk memecah protein menjadi asam amino dan peptida sederhana lainnya.<ref name=":4" />
PH berpengaruh terhadap kecepatan aktivitas [[enzim]] dalam mengkatalis suatu reaksi.<ref name=":6">{{Cite journal|last=Yusriah|first=Yusriah|last2=Dwianita Kuswytasari|first2=Nengah|date=2013|title=Pengaruh PH dan Suhu terhadap Aktivitas Protease Penicillium SP.|url=http://ejurnal.its.ac.id/index.php/sains_seni/article/view/2744|journal=JURNAL SAINS DAN SENI POMITS|volume=2|issue=1|doi=10.12962/j23373520.v2i1.2744}}</ref> Hal ini disebabkan konsentrasi [[ion hidrogen]] mempengaruhi struktur dimensi enzim dan aktivitasnya.<ref name=":6" /> Setiap [[enzim]] memiliki pH optimum di mana pada pH tersebut struktur tiga dimensinya paling kondusif dalam mengikat substrat.<ref name=":6" /> Bila konsentrasi [[ion hidrogen]] berubah dari konsentrasi optimal, aktivitas [[enzim]] secara progresif hilang sampai pada akhirnya [[enzim]] menjadi tidak fungsional.<ref name=":6" /> Aktivitas [[enzim]] yang menurun karena perubahan pH disebabkan oleh berubahnya keadaan [[ion substrat]] dan [[enzim]].<ref name=":6" /> Perubahan tersebut dapat terjadi pada residu [[asam amino]] yang berfungsi untuk mempertahankan struktur tersier dan kuartener [[enzim]] aktif .<ref name=":6" />
Faktor lain yang berpengaruh terhadap aktivitas protease adalah suhu.<ref name=":6" /> Adanya peningkatan suhu akan meningkatkan [[energi kinetik]], sehingga menambah intensitas tumbukan antara substrat dan [[enzim]].<ref name=":6" /> Akan tetapi, peningkatan suhu lebih lanjut akan menurunkan aktivitas [[enzim]].<ref name=":6" /> Hal ini disebabkan karena [[enzim]] akan mengalami [[denaturasi]].<ref name=":6" /> Enzim mengalami perubahan konformasi pada suhu yang terlalu tinggi, sehingga substrat terhambat dalam memasuki sisi aktif [[enzim]].<ref name=":6" />
== Sumber ==
Enzim proteolitik ada di mana-mana, ditemukan di semua organisme hidup, dan sangat penting untuk pertumbuhan dan diferensiasi [[Sel (biologi)|sel]].<ref name=":8">{{Cite journal|last=Syed|first=Rabbani|last2=Rani|first2=Roja|last3=Sabeena|last4=Masoodi|first4=Tariq Ahmad|last5=Shafi|first5=Gowher|last6=Alharbi|first6=Khalid|date=2012-02-28|title=Functional analysis and structure determination of alkaline protease from Aspergillus flavus|url=http://www.bioinformation.net/008/97320630008175.htm|journal=Bioinformation|volume=8|issue=4|pages=175–180|doi=10.6026/97320630008175|pmc=PMC3301997|pmid=22419836}}</ref> Protease merupakan salah satu dari tiga kelompok enzim esensial industri terbesar.<ref name=":8" /> Protease dapat dihasilkan oleh tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme<ref name=":1" />.<ref name=":0" /> Penggunaan tumbuhan sebagai sumber protease terbatas oleh tersedianya lahan tanam dan kondisi pertumbuhan yang sesuai, serta memerlukan waktu produksi enzim yang lama.<ref name=":0" /> Produksi protease dari hewan juga dibatasi oleh ketersediaan ternak penghasil enzim.<ref name=":0" /> Mikroorganisme merupakan sumber enzim yang paling potensial dibandingkan tanaman dan hewan.<ref name=":0" /> Penggunanan mikroorganisme lebih menguntungkan karena pertumbuhannya cepat, dapat tumbuh pada substrat yang murah, lebih mudah ditingkatkan hasilnya melalui pengaturan kondisi pertumbuhan dan rekayasa genetik.<ref name=":0" /><ref name=":4" />
Protease [[Mikroorganisme|mikroba]] dapat diklasifikasikan sebagai protease serin, protease sulfhydril, protease asam.<ref name=":1" /> Beberapa mikroorganisme yang telah diketahui sebagai penghasil protease untuk aplikasi komersial adalah [[Bacillus]]<ref name=":1" /><ref name=":0" />, [[Lactobacillus]]<ref name=":0" /><ref name=":1" />, [[Streptomyces]]<ref name=":0" />, [[Pseudomonas]]<ref name=":0" />, [[Pyrococcus]]<ref name=":1" />, Termonospora Rhizopus<ref name=":1" />, Mucor<ref name=":1" />, Endothia and [[Aspergillus]]<ref name=":1" />. Bakteri penghasil protease [[alkali]] banyak ditemukan di alam dan lingkungan buatan manusia.<ref name=":7" />
Enzim protease dari tumbuhan memiliki spesifisitas substrat, stabilitas dan aktivitas yang tinggi dalam berbagai variasi pH, temperatur, ion logam dan pelarut organik.<ref name=":5">{{Cite journal|last=Karmila Lani|first=Rischa|last2=Kasmiyati|first2=Sri|last3=Sukmana|first3=Andreas|date=Oktober 2019|title=Seleksi dan Karakterisasi Enzim Protease dari Getah Tumbuhan Ficus spp. pada Variasi Suhu dan pH|url=https://conference.upgris.ac.id/index.php/snse/article/view/174|journal=SNSE VI|publication-place=Fakultas Biologi, Universitas Kristen Satya Wacana|publication-date=2019-10-14|volume=1|issue=1|pages=1-5}}</ref> Beberapa jenis tanaman yang selama ini banyak dikenal sebagai sumber enzim protease, antara lain pepaya menghasilkan [[papain]], nanas menghasilkan [[bromelin]], famili [[ficus]] menghasilkan fisin.<ref>{{Cite journal|last=Prathama Susanti|first=Soffahmi|date=Januari 2014|title=KARAKTERISASI ENZIM PROTEASE DARI GETAH TANAMAN BIDURI (Calotropis gigantea) HASIL EKSTRAKSI MENGGUNAKAN AMONIUM SULFAT|url=https://repository.unej.ac.id/handle/123456789/18582|journal=Repository Universitas Jember|publication-place=FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS JEMBER|pages=1-2}}</ref> Pada beberapa tumbuhan seperti [[Ficus]], pepaya, enzim protease diambil dari getah.<ref name=":5" /> Enzim protease yang pada getah merupakan enzim [[ekstraseluler]] yang dapat dilakukan tanpa pemecahan [[Sel (biologi)|sel]] tumbuhan sehingga lebih sederhana dan lebih efisien.<ref name=":5" />
Salah satu mikroorganisme yang mampu memproduksi enzim protease adalah [[marine yeast]].<ref name=":4" /> Banyak spesies [[Khamir|yeast]] terrestrial dilaporkan mampu memproduksi enzim protease di antaranya adalah [[Candida albicans]], [[Yarrowia lipolytica]] dan [[Cryptococcus dimennae 2]], [[Candida humicola]] dan [[Rhodotorula glutinis K-24]] .<ref name=":4" />
== Aplikasi industri ==
Protease tidak hanya berperan dalam proses [[metabolisme]] seluler, namun juga dapat diaplikasikan dalam bidang industri.<ref name=":0" /> [[Enzim]] ini merupakan salah satu [[enzim]] skala industri dengan tingkat penjualan hingga 60% dari total penjualan [[enzim]] di dunia.<ref name=":0" /><ref name=":3">{{Cite journal|last=Akhdiya|first=Alina|date=December 2003|title=Isolasi Bakteri Penghasil Enzim Protease Alkalin Termostabil|url=https://www.neliti.com/publications/55494/isolasi-bakteri-penghasil-enzim-protease-alkalin-termostabil|journal=Buletin Plasma Nutfah|publication-place=Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor|volume=9|issue=2|pages=38-44|doi=10.21082/blpn.v9n2.2003.p38-44}}</ref><ref name=":4" /> Aplikasi [[enzim]] protease di antaranya pada industri pembuatan detergen, industri penyamakan kulit, bahan aditif pada industri pangan, dan zat terapeutik pada bidang farmasi.<ref name=":0" /><ref name=":3" /> Protease alkalin merupakan jenis protease yang paling banyak diaplikasikan dalam bidang industri.<ref name=":3" /> Protease alkali cukup penting dalam industri karena mereka memiliki kemampuan untuk menahan kondisi pH yang lebih tinggi.<ref name=":7" /> Dibandingkan dengan tumbuhan dan hewan sebagai sumber protease, penggunaan [[Mikroorganisme|mikroba]] lebih menguntungkan karena keanekaragamannya yang sangat besar, pertumbuhannya yang cepat, kebutuhan ruang yang terbatas selama budidaya dan manipulasi [[Genetika|genetik]] yang mudah.<ref name=":7" />
[[Peptidase]] merupakan salah satu jenis enzim yang banyak digunakan dalam berbagai jenis industri,<ref name="book1" /> seperti [[roti]], [[daging]], [[tekstil]], [[detergen]],<ref name="wat" /> dan [[keju]].<ref name="book1" /> [[Rennet]] merupakan enzim golongan peptidase yang digunakan dalam mengkoagulasikan protein [[susu]] dalam pembuatan keju.<ref name="book1" /> Jenis peptidase lain, seperti papain dan [[bromelain]], banyak digunakan dalam mengempukkan tekstur daging.<ref>Barret Aj, Rawlings ND, Woessner JF. 2004. ''Handbook of Proteolytic Enzymes''. London: Elsevier. Halaman 1125-1128.</ref> Peptidase juga dapat diaplikasikan dalam industri [[tekstil]] untuk membuat [[benang]] yang berkualitas baik.<ref name="book1" />
Aplikasi komersial enzim tergantung pada karakteristik, biaya, dan ketersediaannya.<ref name=":7" /> Produksi enzim industri skala besar membutuhkan fermentor di mana berbagai parameter seperti komponen media, suhu, pH, ukuran inokulum, agitasi, dll.<ref name=":7" /> Memiliki dampak signifikan terhadap produksi produk dan biaya operasinya.<ref name=":7" />
▲== Referensi ==
{{reflist}}
== Lihat Pula ==
* [[Bakteri proteolitik]]
* [[Papain]]
* [[Bromelin]]
* [[Protein]]
* [[Asam amino]]
* [[Peptida]]
[[Kategori:Enzim]]
[[Kategori:Modifikasi pascatranslasi]]
| |||