METABOLISME DAN REGULASI TOKSIKAN DALAM SEL

EKOTOKSIKOLOGI PERAIRANFAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2010

MODULE :

MetabolismeSegala proses reaksi yang terjadi di dalam makhluk hidup mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai yang paling kompleks (manusia) untuk mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia di sekitar untuk mempertahankan kelangsungan hidup

Kompartementasi

Heavy metal Metabolism and Regulation

Logam berat • logam padat atau cair yang mempunyai berat 5 gram atau

lebih untuk setiap cm3

• Dapat juga dikarenakan sifat toksiknya (Edward 1975)

• Dalam tubuh makhluk hidup logam berat termasuk dalam mineral “trace” atau mineral yang jumlahnya sangat sedikit

• Beberapa mineral trace adalah esensiil karena digunakan untuk aktivitas kerja system enzim misalnya seng (Zn), tembaga (Cu), besi (Fe) dan beberapa unsur lainnya seperti kobalt (Co), mangaan (Mn) dan beberapa lainnya. Beberapa logam bersifat non-esensiil dan bersifat toksik terhadap makhluk hidup misalnya : merkuri (Hg), kadmium (Cd) dan timbal (Pb).

Unsur-unsur logam berat adalah unsur yang mempunyai nomor atom dari 22 sampai 92 (Waldichuk, 1974) yaitu sejumlah unsur seperti merkuri (Hg), arsen (As), kadmium (Cd), tembaga (Cu), timah (Sn), seng (Zn), timah hitam (Pb), kobalt (Co), khromium (Cr), nikel (Ni) dan vanadium (Va) dan terletak dalam periode tiga sampai tujuh dalam susunan berkala

Mekanisme Keracunan Logam

1. Memblokir atau menghalangi kerja gugus fungsi biomolekul yg esensial untuk proses biologi, seperti protein dan enzim

2. Menggantikan ion-ion logam esensial yang terdapat dalam molekul terkait

3. Mengadakan modifikasi atau perubahan bentuk gugus aktif yg dimiliki oleh boimolekul

Reaksi enzim

S SH

Enz + Substrat Enz (Enz. Aktif)

S SH

Dg adanya ion logam :

S S-logam

Enz + Logam Enz (Enz. Nonktif)

S S-logam

Pengelompokan berdasarkan urutan daya racun

1. Kelas B : sangat beracun : Hg, Pb, Sn, Cu – Paling efektif untuk berikatan dg gugus sulfihidril (-SH)– Dapat menggantikan posisi ion logam antara – Bersama dg logam antara dapat larut dg lemak :

Mampu menetrasi penetrasi pd membran sel , shg ion logam dpt menumpuk (terakumulasi, Con : Hg, Pb, Sn

– Dalam metallo protein menunjukkan reaksi redoks :

Cu2+ Cu+

2. Kelas antara : daya racun sedang : Ni, Zn

3. Kelas A : Daya racun rendah : Mg

Konsentrasi ion logam (mg/L) yg mematikan biota laut dalam 96 jam

Jenis Logam

Berat Ikan Udang Kerang

Cd 22-55 0,015-47 2,2-35

Cr 91 10 14-105

Cu 2,5-3,5 0,17-100 0,14-105

Hg 0,23-0,8 0,005-0,5

Ni 350 6-47 0,058-32

Pb 188 72-320

Zn 60 0,5-50 10-50

JENIS HEWAN LAUT

Urutan toksisitas logam

• Daftar urutan tinggi ke rendah

Hg2+ > Cd2+ > Ag+ Ni2+ Pb2+> As2+ > Cr2+ > Sn2+ > Zn2+

• Pengaruh terhadap aktivitas enzim

Cd2+ > Pb2+ > Zn2+ > Hg2+ > Cu2+

• Aktifitas enzim alpha-glycerophosphat dehydrogenase (jaringan ikan)

Hg2+ >Cd2+ > Zn2+ > Pb2+ > Ni2+ > Co2+

Merkuri di lingkungan

Gambar 1. Diagram alir merkuri dalam biosfir (Dix, 1980)

Phytoplankton

Zooplankton

Ikan

Burung

Usus Pengeluaran

Otak dan Syaraf Hati Ginjal

Fungisida Buangan Industri

Sungai dan Laut

Air Minum

Biodegradasi

Manusia

Air Buangan

Logam Berat (An-Organic Compound) di Perairan(ion tunggal, pasangan ion, ion kompleks)

Fluktuation by Environment Condition(ex : Temperature, pH, Salinity, Oxidation)

Natural Degradation(Fotodegradation, Thermodegradtion)

Bio-Akumulasi(Biological in-Take)

Penetrasi Pasangan Ion Logam(Insang, Kulit/ Kutikula, Lapisan Mukosa)

Membran Sel(Regulasi Keluar-Masuk Logam Trace ke sel)

Regulasi Metabolisme Logam Trace

Pengikatan Logam oleh Membran(Ligan Protein)

Sistem Enzim(Metaloenzim)

Detoksikasi(Katalitic Activities)

GANGGUAN :Logam Sulit Ter-detoksikasi

Permanent Acumulation Ekskresi ke Luar Tubuh

Kerusakan/ Mutasi Sel

(Cancer)Kematian

Diagram : Dinamika Logam Berat di Lingkungan Perairan

Akumulasi dan biomagnifikasi metilmerkuri pada rantai makanan.

Gambar 2. Akumulasi dan biomagnifikasi metilmerkuri pada rantai

makanan.

Three routes of exposure

BioaccumulationDiagram of routes of chemical uptake into cells and the paracellular route.

Effect of Heavy metal Expose to Ventilation Rate

Time courses of average ventilation rates for a control bluegill and a bluegill exposed to a sequence of eight zinc concentration pulses (↓) illustrate the increase in ventilation rate during exposures.