DASAR REKAYASA BIOPROSES

Welcome friends  Mohammad Nizam Mustaqim’s Blog. In this blog you will get some informations about :
my favorite writing for DASAR REKAYASA BIOPROSES | DASAR REKAYASA BIOPROSES I believe | DASAR REKAYASA BIOPROSES can give you inspiration and more others benefit

TUGAS UTS

MATA KULIAH DASAR REKAYASA BIOPROSES

Disusun Oleh :

Mohammad Nizam Mustaqim         F34110043

Jesa Frada Bresman                         F34110044

Iis Solihat                                           F34110045

Hendra Saputra Darman                 F34110047

Bella Illona Siregar                           F34110048

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Mikroba adalah suatu kelompok organisme yang tidak dapat dilihat dengan menggunakan mata telanjang, sehingga diperlukan alat bantu untuk dapat melihatnya seperti mikroskop, lup, dan lain-lain. Kemampuan mikroba terutama bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon berbeda-beda sesuai dengan aktifitas enzim yang dihasilkan dan kondisi lingkungan yang mendukung seperti temperatur, pH, nutrisi dan oksigen. Beberapa penelitian menunjukkan kemampuan spesies bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon. Mikroba juga dimanfaatkan sebagai biosintesis asam lemak. Proses sintesis ini merupakan pengubahan karbohidrat dan asam amino yang dikonsumsi berlebihan menjadi asam lemak dan disimpan sebagai triasilgliserol.

Asam lemak adalah rantai hidrokarbon alifatik panjang yang memiliki gugus asam karboksilat. Panjang  rantai hidrokarbon asam lemak bervariasi dari 10 sampai 30 karbon. Rantai hidrokarbon ini bersifat nonpolar yang berfungsi untuk menyeimbangkan gugus asam karboksilat yang bersifat polar.Rantai hidrokarbon asam lemak biasanya berjumlah genap karena berkaitan dengan tambahan dua karbon dari aseteil-CoA saat biosintesis asam lemak.

Sintesis asam lemak bukan beararti kebalikan dari jalur penguraian asam lemak artinya pembentukan asam lemak sebagian besar berlangsung melalui lintas yang berbeda, dikatalisis oleh rangkaian enzim yang berbeda dan terjadi didalam bagian sel yang tidak sama, walaupun ada sebagian kecil asam lemak yang dihasilkan melalui kebalikan dari reaksi penguraian asam lemak dalam mitokondria.

Ciri kedua yang menonjol dari mekanisme biosintesis asam lemak adalah bahwa senyawa antara asil didalm proses ini adalah senyawa tioester, bukan KoA seperti yang terjadi didalam oksidasi lemak, tetapi merupakan protein dengan berat molekul rendah yang disebut protein pembawa asil atau ACP yang mempunyai gugus  SH-esensial.

Ciri ketiga adalah bahwa sintesis asam lemak terjadi didalam sitosol sel eukariotik sedangkan oksidasi asam lemak terjadi terutama didalam mitokondria.Asam lemak yang dibuat didalam sitosol kemudian digunakan sebagai unit pembangun untuk membuat triasilgliserol atau fosfolipid.

            Selain itu, mikroba juga  dimanfaatkan sebagai imobilisasi enzim untuk meningkatkan konformasi enzim terhadap lingkungan. Imobilisasi enzim adalah Enzim yang secara fisik ditempatkan di dalam suatu daerah/ruang tertentu, sehingga kestabilannya meningkat dan dapat mempertahankan aktivitas katalitiknya serta dapat digunakan secara berulang-ulang dan kontinyu. Ada berbagai macam teknik imobilisasi enzim yang memiliki keunggulan dan aplikasi masing-masing.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Penguraian Senyawa Hidrokarbon Petrolium oleh Mikroba

Makhluk hidup perlu mendapatkan energi alam mempertahankan kehidupannya agar dapat melakukan berbagai macam aktivitas. Hal ini terjadi bukan hanya pada makhluk makroskopik, melainkan juga makhluk mikroskopik seperti bakteri, virus dan lain sebagainya. Dalam memperoleh energi, mikroba dapat memperolehnya dari bahan makan baik berupa bahan kimia organic maupun anorganik. Semua bahan makanan tersebut dikenal sebagai nutrient, sedangkan proses penyerapan atau usaha untuk memperoleh nutrient tersebut disebut nutrisi. Menurut Widayati (2009) dalam mendapatkan makanannya, mikroba yang dalam hal ini bakteri dibagi menjadi empat kelompok. Keempat kelompok tersebut adalah Bakteri fotoautotrof, Bakteri fotoheterotrof, Bakteri kemoautotrof, dan Bakteri kemoheterotrof.

Bakteri jenis pertama yang akan dijelaskan adalah bakteri fotoautotrof. Bakteri ini mendapatkan makanannya melalui fotosintesis dan mendapatkan sumber karbon dari CO₂. Cyanobacteria (alga hijau-biru) merupakan bakteri fotoautotrof yang paling umum. Cyanobacteria ada yang berupa uniselular dan ada pula yang berupa multiselular. Cyanobacteria multiselular biasanya berbentuk benang atau filamen. Cyanobacteria memiliki klorofil yang tersebar di dalam plasma sel dan juga memiliki karotenoid yang mengandung pigmen fikobilin. Pigmen ini merupakan gabungan antara pigmen fikoeritrin (warna merah) dan fikosianin (warna biru). Fikosianin pada umumnya dominan sehingga alga ini berwarna biru laut. Walaupun demikian, Cyanobacteria dapat pula berwarna merah, kuning, cokelat, ataupun hitam. Cyanobacteria terdapat di mana-mana, di tempat yang sangat dingin (kutub) sampai di tempat yang sangat panas seperti di perairan panas yang bersuhu kurang lebih 85°C, serta di kolam-kolam yang terpolusi. Cyanobacteria sangat mudah ditemukan di perairan air tawar, di tanah, dan di permukaan yang lembap. Cyanobacteria ada yang hidup bersimbiosis dan ada pula yang hidup sendiri (soliter). Cyanobacteria dapat bersimbiosis dengan lumut hati, paku, bahkan dengan invertebrata, seperti Amoeba, Protozoa, Diatom, dan Mollusca. Simbiosis yang spesifik antara Cyanobacteria dan jamur membentuk formasi yang disebut Lichenes (lumut kerak) yang dapat hidup di bebatuan. Lichenes berperan dalam pembentukan tanah atau sebagai organisme perintis.

Gambar 1. Contoh Bakteri fotoautotrof adalah (a) Nostoc dan (b) Rivularia.

Perkembangbiakan Cyanobacteria dapat terjadi melalui proses membelah diri, fragmentasi, dan heterokista. Pembelahan heterokista mirip dengan fragmentasi. Akan tetapi, terdapat sel yang bagian dindingnya menebal sehingga tampak lebih besar yang disebut heterokista. Bagian inilah yang nantinya melepaskan diri untuk menjadi individu baru. Contoh Cyanobacteria adalah Anabaena, Nostoc, Gleocapsa, Oscilatoria, dan Rivularia.

Bakteri selanjutnya yaitu bakteri fotoheterotrof. Bakteri ini dapat menggunakan cahaya untuk menghasilkan ATP, namun harus mendapatkan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Cara mendapatkan makanan seperti ini sangat jarang dan terbatas pada beberapa bakteri. Contohnya pada bakteri ungu nonsulfur (Rhodospirillum rubrum).

Bakteri jenis ketiga yaitu bakteri kemoautotrof. Bakteri ini mendapatkan karbon dari karbon dioksida (CO₂). Sumber energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik. Banyak bakteri kelompok ini memengaruhi siklus nitrogen. Bakteri ini membantu pembentukan asam amino dan protein. Bakteri nitrifikasi membantu tanaman mengikat nitrat sebagai sumber nitrogen. Contoh bakteri ini adalah Nitrobacter dan Thiobacillus. Perhatikan Gambar

Gambar 2. Contoh Bakteri kemoautotrof, adalah (a) Nitrobacter dan (b) Thiobacillus.

dan yang bakteri jenis terakhir yaitu bakteri kemoheterotrof. Pada umumnya, bakteri bersifat kemoheterotrof dan banyak yang berguna bagi kehidupan. Untuk memperoleh energi dan karbon, bakteri ini harus mengonsumsi molekul organik. Sebagian besar spesies dari bakteri ini merupakan dekomposer (pengurai). Enzim yang dikeluarkan akan memecah komponen organik, bahkan dapat menghasilkan sejenis pestisida di tanah, seperti yang dihasilkan oleh Pseudomonas. Manusia juga menggunakan Lactobacillus untuk membuat acar mentimun, keju, dan yoghurt. Eschericia coli merupakan bakteri dalam usus, yang memproduksi vitamin K dan zat yang berguna dalam mencerna lemak. Aktivitasnya mencegah bakteri patogen untuk membentuk koloni dalam usus.

Cara bakteri dalam mengolah karbon telah dimanafaatkan oleh sebagian orang untuk menangani masalah-masalah lingkungan yang tercemar. Proses penanganan lingkungan yang ditangani oleh mikroba biasa juga disebut bioremediasi. Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun. Salah satu permasalahan lingkungan yang terjadi adalah pencemaran oleh minyak. Cara alternatif penanggulangan lingkungan tercemar minyak adalah dengan teknik bioremediasi, yaitu suatu teknologi yang ramah lingkungan, efektif dan ekonomis dengan memanfaatkan aktivitas mikroba seperti bakteri. Melalui teknologi ini diharapkan dapat mereduksi minyak buangan yang ada dan mendapatkan produk samping yang tidak bersifat toksik lagi (Udiharto et al.,1995). Metode dan prinsip bioremediasi adalah biodegradasi yang dilakukan secara aerob (Eweis, et al.,1998). Selain itu bakteri Pseudomonas sp. juga dapat dimanfaatkan dalam penanganan pencemaran masalah lingkungan akibat pencemaran dari hidrokarbon.

Proses pengolahan dan transportasi minyak mentah maupun minyak olahan sering menghasilkan kebocoran atau tumpahan minyak ke lingkungan. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti dari Laboratorium Biologi Kelompok Lingkungan Bidang Kebumian dan Lingkungan PATIR- BATAN yang mengamati 5 bakteri isolat, dapat diambil kesimpulan bahwa seluruh isolat bakteri memiliki kemampuan dalam mendegradasi cemaran minyak mentah. Potensi penurunan cemaran minyak mentah terbesar didapat dari isolat 5 dengan persen degradasi 41,53%, diikuti isolat 1 dengan 41,15%, kemudian isolat 2 dan 3 dengan 32,42% dan 29,77%, dan isolat 4 dengan penurunan 22,51%. Isolat terbaik dari kelima isolat adalah isolat 5, karena memiliki penurunan TPH terbesar dan pertumbuhan tertinggi disbanding isolat lainnya.

Bakteri Pseudomonas sp. merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran minyak bumi. Bahan utama minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Selain itu, minyak bumi juga mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%. Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. IA7D dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam menghasilkan biosurfaktan menunjukkan bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp IA7D berpotensi untuk digunakan dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon (Anonim¹ 2010). Biosurfaktan merupakan komponen mikroorganisme yang terdiri atas molekul hidrofobik dan hidrofilik, yang mampu mengikat molekul hidrokarbon tidak larut air dan mampu menurunkan tegangan permukaan. Selain itu biosurfaktan secara ekstraseluler menyebabkan emulsifikasi hidrokarbon sehingga mudah untuk didegradasi oleh bakteri. Biosurfaktan meningkatkan ketersediaan substrat yang tidak larut melalui beberapa mekanisme. Dengan adanya biosurfaktan, substrat yang berupa cairan akan teremulsi dibentuk menjadi misel-misel, dan menyebarkannya ke permukaan sel bakteri. Substrat yang padat dipecah oleh biosurfaktan, sehingga lebih mudah masuk ke dalam sel.

Pelepasan biosurfaktan ini tergantung dari substrat hidrokarbon yang ada. Ada substrat (misal seperti pada pelumas) yang menyebabkan biosurfaktan hanya melekat pada permukaan membran sel, namun tidak diekskresikan ke dalam medium. Namun, ada beberapa substrat hidrokarbon (misal heksadekan) yang menyebabkan biosurfaktan juga dilepaskan ke dalam medium. Hal ini terjadi karena heksadekan menyebabkan sel bakteri lebih bersifat hidrofobik. Oleh karena itu, senyawa hidrokarbon pada komponen permukaan sel yang hidrofobik itu dapat menyebabkan sel tersebut kehilangan integritas struktural selnya sehingga melepaskan biosurfaktan untuk membran sel itu sendiri dan juga melepaskannya ke dalam medium (Anonim² 2010). Beberapa kecenderungan yang terjadi pada degradasi hidrokarbon, yaitu hidrokarbon alifatik pada umumnya mudah didegradasi dibandingkan dengan senyawa aromatik, hidrokarbon alifatik rantai lurus pada umumnya lebih mudah terdegradasi daripada hidrokarbon rantai bercabang, hidrokarbon jenuh lebih mudah terdegradasi daripada hidrokarbon tak jenuh dan hidrokarbon rantai panjang lebih mudah terdegradasi daripada rantai pendek. Hidrokarbon dengan panjang rantai kurang dari sembilan karbon sukar didegradasi karena senyawa ini bersifat toksik bagi mikroba.

2.2. Biosintesis Asam Lemak Laurat (C12)

Asam laurat atau asam dodekanoat adalah asam lemak jenuh berantai sedang (Ing. middle-chained fatty acid, MCFA) yang tersusun dari 12 atom C. Sumber utama dari asam lemak ini adalah minyak kelapa, sebab minyak kelapa dapat mengandung 50% asam laurat, serta minyak biji sawit (palm kernel oil). Sumber lain dari asam lemak laurat adalah susu sapi. titik lebur asam laurat sebesar 44 °C sedangkan titik didihnya sebesar 225 °C, sehingga pada suhu ruang berwujud padatan berwarna putih, dan mudah mencair jika dipanaskan. Rumus kimia: CH3(CH2)10COOH, berat molekul 200,3 g.mol-1. Asam ini larut dalam pelarut polar, misalnya air, juga larut dalam lemak karena gugus hidrokarbon (metil) di satu ujung dan gugus karboksil di ujung lain. Perilaku ini dimanfaatkan oleh industri pencuci, misalnya pada sampo. Natrium laurilsulfat adalah turunan yang paling sering dipakai dalam industri sabun dan sampo. Pada Industri Kosmetik, Asam Laurat ini berfungsi sebagai Pengental, pelembab dan pelembut (Lide 2005).

Pengubahan karbohidrat menjadi lemak memerlukan produksi asam lemak dan gliserol sebagai rangka sehingga asam teresterifikasi. Asam lemak dibentuk oleh kondensasi berganda unit asetat dari asetil CoA. Sebagian besar reaksi sintetis asam  lemak terjadi hanya di kloroplas daun serta di proplastid biji dan akar. Asam lemak yang disintesis di kedua organel ini terutama adalah asam palmitat dan asam oleat. Asetil CoA yang digunakan untuk membentuk lemak di kloroplas sering dihasilkan oleh piruvat dehidrogenase dengan menggunakan piruvat yang dibentuk pada glikolisis di sitosol. Sumber lain asetil CoA pada kloroplas beberapa tumbuhan adalah asetat bebas dari mikotondria. Asetat ini diserap oleh plastid dan diubah menjadi asetil CoA, untuk digunakan membentuk asam lemak dan lipid lainnya.

Pada reaksi sintesa asam lemak, enzim CoA dan protein pembawa asil (ACP) mempunyai peranan penting. Enzim-enzim ini berperan membentuk rantai asam lemak dengan menggabungkan secara bertahap satu gugus asetil turunan dari asetat dalam bentuk asetil CoA dengan sebanyak n gugus malonil turunan dari malonat dalam bentuk malonil CoA. Sintesa asam lemak berlangsung bertahap dengan siklus reaksi perpanjangan rantai asam lemak hingga membentuk rantai komplit C16 dan C18.

Tahapan reaksi ini dapat ditunjukkan dalam bentuk lintasan biosintesis berikut : Bahan utama yang digunakan pada biosintesis asam lemak adalah senyawa asetil CoA dan senyawa malonil CoA. Malonil CoA disintesis dari asetil CoA dengan penambahan CO2 oleh asetil CoA karboksilase. Reaksi pertama pada biosintesis asam lemak adalah pemindahan gugus asetil dan gugus malonil dari CoA ke ACP dengan katalis asetil-CoA; ACP transilase dan malonil-CoA;ACP transilase. Reaksi berikutnya adalah pengkondensasian gugus malonil membentuk asetoasetil-ACP dengan melepaskan CO2. Setelah penkondensasian asetil dengan malonil, tahapan selanjutnya terdiri dari urutan reaksi reduksi dengan katalis 3-ketoasil ACP reduktase, reaksi dehidrasi dengan katalis 3-hidroksi ACP dehidrase, dan reaksi reduksi dengan katalis enoil ACP reduktase. Urutan reaksi-reaksi ini merupakan siklus lintasan pembentukan dan penambahan panjang rantai asam lemak. Hasil sintesa dari urutan reaksi ini adalah  molekul asam lemak yang terikat dengan ACP.

Berikut ini siklus biosintesis asam lemak laurat (C12) :

Hasil sintesa awal adalah asam lemak rendah dengan jumlah atom karbon sebanyak 4. Hasil sintesis ini selanjutnya kembali memasuki siklus ‘kondensasi-reduksi-dehidrase-reduksi’ untuk menambah panjang rantai asam lemak dengan dua atom karbon. Bila panjang rantai molekul asam lemak hasil sintesis belum cukup, sintesis lanjut berlangsung kembali melalui siklus yang sama.

Hasil sintesis asam lemak terdapat terikat dengan ACP dan CoA. Kemudian CoA akan terhidrolisis dan keluar bila asam lemak bergabung dengan gliserol selama pembentukan lemak atau lipid membran sebagai berikut :

 Pada reaksi pembentukan asam lemak dibutuhkan banyak energi, di mana dua pasang elektron (2NADPH) dan satu ATP diperlukan untuk tiap gugus asetil. Kebutuhan energi ini di daun dapat tersedia dari fotosintesis yang menyediakan sebagian besar NADPH dan ATP sehingga pembentukan asam lemak pada keadaan terang dapat berlangsung lebih cepat daripada pembentukan pada keadaan gelap. Pada tempat gelap di proplastid biji dan akar, NADPH dapat tersedia dari lintasan respirasi pentosa fosfat, dan ATP dari glikolisis piruvat yang merupakan senyawa asal dari asetil CoA.

Sebagian besar asam lemak terbentuk di ER walaupun asam oleat dan asam palmitat dibentuk di plastid. Pada biji, asam lemak yang diproduksi dapat langsung diesterifikasi dengan gliserol membentuk oleosom. Kemungkinan lainnya ialah asam lemak diangkut balik ke proplastid untuk membentuk oleosom. Asam lemak dapat diubah menjadi fosfolipid di ER semua sel sebagai bahan untuk pertumbuhan membran ER dan membran sel lainnya. Di ER pada daun, asam linoleat dan asam linolenat yang disintesis kemudian diangkut dari ER ke kloroplas dan ditimbun sebagai lipid di membran tilakoid.

Menurut Wirahadikusuma (1985) tahap biosintesis asam lemak C12 sebagai berikut, pada reaksi reduksi yang pertama, asetoasetil-s-ACP (D-ß-ketoasetil-ACP) direduksi dengan NADPH dan enzim ß-ketoasetil-ACP-reduktase menghasilkan D-ß-hidroksibutiril-S-ACP, reaksi reduksi yang kedua adalah hidrogenasi kotronil-ACP dengan enzim enoil-ACP-reduktase, menghasilkan butiril-ACP. Reaksi ini menggunakan NADPH-NADP sebagai system koenzimnya. Dengan terbentuknya butiril-ACP. Selesailah satu dari lima daur yang dilakukan oleh enzim kompleks sintetase untuk menghasilkan lauratoil-CoA. Untuk memulaisiklus berikutnya, gugus butiril dipindahkan darri ACP ke enzim beta-ketoasetil-ACP-sintase dan ACP menambil satu gugus malonil dari molekul malonil-ACP lainnya. Selanjutnya daur diulangi dengan reaksi kondensasi antara malonil ACP dengan butiril-S-ß-ketoasetil-ACP sintase menghasilkan beta-ketoheksanoil-S-ACP dan CO2. Demikianlah setelah lima kali mekanisme daur berlangsung dengan enzim kompleks sintetase asam lemak, terbentuklah lauratoil-ACP sebagai hasil akhir. Selanjutnya gugus lauratoil ini dapat mengalami beberapa kemungkinan, tergantung kondisi dalam sel dan jasadnya kemungkinan it adalah pertama, gugus lauratoil dilepaskan dari enzim sintentase kompleks dengan bantuan enzim menghasilkan asam laurat bebas, kedua gugus lauratoil dipindahkan dari ACP ke CoA, ketiga gugus lauratoil digabungkan langsung ke dalam asan fosfatidat dalam proses biosintesis fosfolipid dan triasilgliserol

2.3. Biosintesis Asam Lemak Tak Jenuh

Ada dua mekanisme yang sangat berbeda untuk memperkenalkan ikatan rangkap menjadi asam lemak. Hewan, tumbuhan, mikro-organisme eukariotik dan beberapa bakteri aerobik menggunakan jalur aerobik sedangkan mayoritas bakteri menggunakan jalur anaerob.Di jalur aerobik desaturation dari pembentukan asam lemak jenuh terjadi membutuhkan oksigen molekul. Reaksi ini agak rumit dan dilakukan oleh sistem partikulat multienzim yang disebut mono-oxygenase atau fungsi oksidase campuran. Pada eukariota enzim berasal dari ER. Satu atom oksigen menghasilkan molekul air dengan mereaksikan dua hidrogen dari asam lemak. Atom oksigen bebas yang menggabungkan dua atom hidrogen lebih lanjut dari NADPH + H⁺.Prekursor adalah asam stearat dan produk adalah asam oleat.

Senyawa tersebut adalah turunan Co-A asam bebas yang substratnya digunakan untuk pembentukan asam lemak tak jenuh. Dua utama mono-asam lemak tak jenuh pada eukariota adalah asam oleat dan asam palmitoleic. Keduanya terindikasi memiliki ikatan rangkap 9-10 dan merupakan dasar bagi serangkaian asam polyunsaturated lebih lanjut, untuk contoh asam arachidonic tapi sistem prokariotik tidak mengandung asam lemak tak jenuh di- dan poli.Satu masalah bagi hewan adalah bahwa mereka tidak dapat menyisipkan ikatan rangkap di luar C9 dari asam lemak dan karena itu tidak dapat mensintesis asam linoleat atau asam lemak derivatives sehingga dietarily penting diberikan dari sumber tanaman.Jalur anaerob dimanfaatkan oleh bakteri karena tidak memanfaatkan molekul oksigen meskipun akan dilanjutkan dalam kondisi aerobik. Di ACP berlangsung biosintesis sebenarnya dari asam lemak. Mono-asam lemak tak jenuh sel prokariotik adalah asam vaccenic.

Selama biosintesis asam lemak dua unit karbon ditambahkan pada akhir yang akan menjadi karboksil bebas sehingga untuk tiba pada suatu C18 ikatan ganda asam lemak harus disisipkan di ACP pada tahap C10 (decanoyl). Seperti dalam biosintesis asam lemak jenuh konvensional, penurunan yang terjadi di kelompok ß-oxo direduksi menjadi turunan b-hidroksi. Pada titik ini perbedaan antara kedua jalur terjadi. Cabang kiri jalur tersebut merupakan biosintesis asam lemak sebagai konvensional dehidrasi berikut untuk menghasilkan sebuah ikatan rangkap tak jenuh. Dalam hal ini terjadi penurunan produksi turunan ACP sepenuhnya yang kemudian berlanjut dengan menggabungkan dua fragmen karbon lebih lanjut.

Di sisi lain  ACP reduktase enoyl tidak akan bekerja pada perantara tersebut, hanya dapat mengenali karbon tak jenuh, sehingga ikatan rangkap yang tersisa utuh. Selain itu sintetase SACP ß-oxoacy siap akan mengirimkan dua fragmen karbon ke SACP 3,4 decenoyl yang memiliki efek mendorong ikatan rangkap dari ujung karboksil.Pada bakteri, misalnya E. coli, telah menunjukkan bahwa itu adalah enzim yang sama yang memproduksi ikatan rangkap.

Proses dan Mekanisme Biosintesis Asam Lemak, Reaksi, Tahapan, Hasil Akhir - Biosintesis asam lemak menurut Widodo (2006), bahwa biosintesis asam lemak dari asetil koenzim A terjadi di hampir semua bagian tubuh hewan, terutama dalam jaringan hati, jaringan lemak dan kelenjar susu. Biosintesis ini berlangsung melalui mekanisme yang dalam beberapa hal berbeda dengan oksidasi asam lemak. Secara keseluruhan biosintesis asam lemak terbagi menjadi tiga tahap utama. Tahap pertama pembentukan malonil koenzim A dari asetil koenzim A. Tahap kedua adalah pemanjangan rantai asam lemak sampai terbentuknya asam palmitat secara kontinu dengan tiap kali penambahan malonil keenzim A dan pelepasan CO2. Tahap ketiga adalah pemanjangan rantai asam palmitat secara bertahap bergantung pada keadaan dan komposisi faktor penunjang reaksi di dalam sel.

Tahap pertama dimulai dengan reaksi antara asetil koenzim A dengan gugus SH (sulfhidril) dari molekul ACP (acyl carrier protein) merupakan reaksi pemul dalam mekanisme biosintesisi asam lemak. Reaksi ini dikatalisis oleh salah satu dari enam enzim sintetase kompleks, ACP-asiltransferase, dengan persamaan reaksi :

Asetil-S-CoA + ACP-SH ↔ asetil-S-ACP + CoA-SH

Reaksi selanjutnya adalah pemindahan gugus asetil dari ACP ke gugus SH dari enzim beta-ketoasil-ACP-sintase, menghasilkan asetil S-beta-ketoasil-ACP-sintase, disingkat asetil-S-sintase.

Asetil-S-ACP + sintase-SH ↔ ACP-SH + asetil-S-sintase

Dengan telah terikatnya gugus asetil pada enzim pertama dari enam enzim kompleks sintetase asam lemak tersebut, dapatlah dimulai mekanisme pemanjangan rantai asam lemak dengan penambahan dua atom karbon pada malonil koenzim , secara berturut-turut sampai terbentuknya asam palmitat. Tahap kedua adalah reaksi kondensasi pembentukan aseasetil-S-AC. Reaksi kondensasi didahului dengan reaksi pembentukan malonil-S-ACP dari malonil-S-CoA, yaitu pemindahan gugus malonil dari ACP ke CoA. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim ACP-maloniltransferase :

Malonil-S-CoA + ACP-SH ↔ malonil-S-ACP + CoA-SH

(malonil koenzim A) (koenzim A)

Reaksi berikutnya adalah kondensasi antara asetil-S-sintase dengan malonil-S-ACP menghasilkan asetoasetil-S-ACP. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim beta-ketoasil-ACP-sintase dan laju reaksinya didorong oleh terlepasnya CO2 dari malonil-S-ACP, yaitu reaksi eksergonik dekarboksilasi gugus malonil, yang memberikan dorongan termodinamik ke arah pembentukan aseto-asetil-S-ACP. Tahap ketiga, terdapat dua reaksi reduksi asetoasetil-SACP. Pada reaksi reduksi yang pertama, aseoasetil-S-ACP diredukis dengan NADPH dan enzim beta-ketoasil-ACP-reduktase menghasilkan D-β-hidroksibutiril-S-ACP, yang selanjutnya mengalami dehidratasi dengan enzim enoil-ACP-hidratase menghasilkan krotonil-ACP. Reaksi reduksi yang kedua adalah hidrogenasi krotonil-ACP dengan enzim enoil-ACP-reduktase yang menghasilkan butiril-ACP. Seperti juga reaksi reduksi yang pertama, reaksi ini menggunakan NADPH-NADP+ (bukan NADH-NAD+ seperti yang dipakai pada proses oksidasi asam lemak) sebagai sistem koenzimnya.

Dengan terbentuknya butiril-ACP, selesailah satu dari tujuh daur yang dilakukan oleh enzim kompleks sintetase untuk menghasilkan palmitoil-CoA. Untuk memulai daur yang berikutnya, gugus butiril dipindahkan dari ACP ke enzim β-ketoasil-ACP-sintase dan ACP mengambil satu gugus malonil dari molekul malonil Co-A yang lainnya. Selanjutnya daur diulangi dengan reaksi kondensasi antara malonil-ACP dengan butiril-S-β-ketoasil-ACP sintase menghasilkan β-ketoheksanoil-S-ACP dan CO2. Demikianlah setelah tujuh kali mekanisme daur berlangsung dengan enzim kompleks sintetase asam lemak, terbentuklah palmitoil-ACP sebagai hasil akhir.

Gambar 3. Biosintesis asam lemak. (guweb2.gonzaga.edu)

Selanjutnya gugus palmitoil ini dapat mengalami beberapa kemungkinan, tergantung kondisi dalam sel dan jenis jasadnya. Kemungkinan itu adalah, pertama, gugus palmitoil dilepaskan dari enzim sintetase kompleks, dengan bantuan enzim tioesterase, menghasilkan asam palmitat bebas, kedua, gugus palmitoil dipindahkan dari ACP ke CoA, ketiga, gugus palmitoil digabungkan langsung ke dalam asam fosfatidat dalam proses biosintesis fosfolipid dan triasil gliserol. Gambar 1. menunjukkan mekanisme reaksi keseluruhan proses biosintesis asam lemak dari asetil-CoA.

 2.4. Resume Perbandingan Masing-Masing Metode Imobilisasi dan Aplikasinya

Tabel 1. Perbandingan Masing-Masing Metode Imobilisasi dan Aplikasinya

No	Metode Imobilisasi Enzim	Keterangan	Aplikasi
1	Carrier-Binding	Enzim diikat pada “carrier” (matriks) yang tidak larut air	Imobilisasi crude enzim papain
	Fisik	Adsorbsi fisik     - Mudah dilakukan dan ekonomis     - Enzim diadsorbsi pada permukaan “carrier”    Kelebihan :    - Kondisi lunak sehingga  aktivitas enzim tetap tinggi    - Dapat diregenerasi   Kelemahan :   - Kekuatan ikatan lemah yang mengakibatkan pH atau kekuatan ion dapat berubah (mudah bocor)   - Enzim dirusak oleh mikroba/enzim proteolitik Contoh Karbon aktif, tanah liat, pati, gluten	Penghasil enzim imobil pada proses produksi glukosa, Sintesis Mono-diasilgliserol (M-DAG) dari Destilat Asam Lemak Minyak Sawit (DALMS) Melalui Esterifikasi Enzimatis
	Ikatan Ionik	o  Terjadi ikatan ionik antara enzim dengan “carrier” yang tidak larut air dan mengandung residu penukar ion (R) o  Kelebihan dan kekurangan sama dengan cara adsorbs Contoh: Selulosa, DEAE-sefadex, “glass-fibre paper”, polistiren sulfonat	Produksi L-amino asilase dari isolasi A.oryzae dengan menguraikan gugus asetil asama amino bentuk L dalam produksi asam L mrthionin
	Ikatan Kovalen	Ø Terbentuk ikatan kovalen antara enzim dengan “carrier” tidak larut dalam air Ø Carrier mengandung gugus reaktif seperti diazonium, isosianat, asam azida Ø Gugus fungsional enzim yang berperan meliputi a atau b-amino, sulfuhidril, hidroksil, imidazole, fenolik, dan a, b, atau g-karboksil Ø Kelebihan: ikatan kuat dan tidak bocor Ø Kelemahan: aktivitas enzim hilang karena konformasi enzim berubah	Teknik imobilisasi enzim Glucose Oxidase (GOx) pada membrane komposit berbasis kitosan dalam pembuatan biosensor glukosa, Interesterifikasi Enzimatik dengan Lipase pada Campuran Minyak Sawit Merah dan Minyak Kelapa untuk Menghasilkan Bahan Baku Spreads Kaya β-Karoten
2	Cross-Linking	v Terjadi ikatan kimia, tetapi tidak digunakan pada carrier tidak larut air v Terjadi pembentukan ikatan melintang inter molekuler antara moleklul enzim dengan pereaksi bifungsional atau multifungsional. v Pereaksinya berupa glutaraldehid (banyak digunakan), etil khloroformat, dan  diazobenzidine/turunannya v Pereaksi umumnya mempunyai 2 gugus fungsional identik yang bereaksi dengan residu asam amino v Untuk meningkatkan stabilitas perlu diganbungkan dengan absorbsi	Produksi enzim lipase untuk keperluan bakery dan kosmetik, imobilisasi protease Bacillus pumilus Y1, Penstabil Biosensor Glukosa pada Zeolit Glutaraldehid dengan Matriks penyangga E.coli
3	Entrapment	§ Lokalisasi enzim dalam kisi matriks atau mikrokapsul (membran semipermeabel) § Matriks yang digunakan bertipe membran (kolagen, selulosa triasetat) dan tipe kisi (alginate, agar, karagenan, poliakrilamida) § Enzim tidak terikat pada matriks gel atau membrane § Kelebihan: metode ini tidak memerlukan waktu yang banyak, tidak memerlukan biaya yang banyak, dan memperbolehkan karakterisasi kinetik dari enzim termobilisasi § Kelemahan: entrapping umumnya menggunakan matrix polyacrylamide gel yang bersifat karsinogenik sehingga lebih cocok untuk proses pengolahan limbah, enzim dari matrix mudah terlepas karena enzim ukurannya lebih kecil dari sel	Pembuatan etanol dengan mikroba Saccharomyces cerevisae dan Zymomonas mobilis, prednisolone (Acetobacter globiformis), pembuatan enzim lipase untuk berbagai keperluan (bakery, kosmetik,detergen, bahan bakar), Imobilisasi protease Bacillus subtilis ATCC 6633

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Makhluk hidup perlu mendapatkan energi alam mempertahankan kehidupannya agar dapat melakukan berbagai macam aktivitas. Mikroba memiliki kemampuan dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon berbeda-beda sesuai dengan aktifitas enzim yang dihasilkan dan kondisi lingkungan yang mendukung seperti temperatur, pH, nutrisi dan oksigen. Beberapa penelitian menunjukkan kemampuan spesies bakteri dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon. Menurut Widayati (2009) dalam mendapatkan makanannya, mikroba yang dalam hal ini bakteri dibagi menjadi empat kelompok. Keempat kelompok tersebut adalah Bakteri fotoautotrof, Bakteri fotoheterotrof, Bakteri kemoautotrof, dan Bakteri kemoheterotrof. Cara bakteri dalam mengolah karbon telah dimanafaatkan oleh sebagian orang untuk menangani masalah-masalah lingkungan yang tercemar. Proses penanganan lingkungan yang ditangani oleh mikroba biasa juga disebut bioremediasi.

Mikroba juga dimanfaatkan sebagai biosintesis asam lemak yang meliputi asam Laurat C12 dan asam lemak tidak jenuh. Proses sintesis ini merupakan pengubahan karbohidrat dan asam amino yang dikonsumsi berlebihan menjadi asam lemak dan disimpan sebagai triasilgliserol. Selain itu mikroba digunakan sebagai sarana imobilisasi enzim yang berfungsi untuk meningkatkan konformasi enzim tahan terhadap lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim¹.2010. Bioremediasi [Terhubung Berkala]. http://id.wikipedia.org/wiki/Bioremediasi . Diakses tanggal 27 Maret 2013

Anonim².2010.Bioremediasi Hidrokarbon Minyak Bumi [Terhubung Berkala]. http://j0emedia.wordpress.com/2011/07/17/bioremediasi-hidrokarbon-minyak-bumi . Diakses tanggal 27 Maret 2013

Eweis, J.B., S.J. Ergas., D.P.Y. Chang & E.D. Schroeder. 1998. Bioremediation Principles. Singapore. WCB McGraw-Hill.

Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ke-86 ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.

Udiharto, M., S. A. Rahayu, A. Haris dan Zulkifliani. 1995. Peran Bakteri dalam Degradasi Minyak dan Pemanfaatannya dalam Penanggulangan Minyak Bumi Buangan. Proceedings Diskusi Ilmiah VIII PPTMGB. Jakarta: Lemigas.

Widodo W. 2006. Pengantar Ilmu Nutrisi Ternak. Fakultas Peternakan-perikanan Universitas Muhammadiyah Malang (UMM), Malang.

Widayati, S. 2009. Biologi : SMA dan MA kelas X . Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta: Gramedia

Wirahadikusuma M. 1985. Biokimia Metabolisme Energi, Karbohidrat dan Lipid. Bandung : ITB Bandung.

We have been providing the best information about DASAR REKAYASA BIOPROSES For you. If you liked this information, please tell your friends on Facebook, Twitter, Pinterest, Google plus or Email using social buttons below. Happy Reading ^_^. Mohammad Nizam Mustaqim