perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

ANALISIS DAN VISUALISASI 3 DIMENSI DAMPAK LOGAM BERAT

TIMBAL TERHADAP EFEK KERJA OBAT ANTI ANEMIA PADA Mus musculus STRAIN BALB/C

Skripsi

Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh: DIANA PUTRI HAPSARI

NIM. M0410018

JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2014

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau kembali dan/atau dicabut.

Surakarta, 16 Juni 2014

DIANA PUTRI HAPSARI NIM. M0410018

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

ANALISIS DAN VISUALISASI 3 DIMENSI DAMPAK LOGAM BERAT TIMBAL TERHADAP EFEK KERJA OBAT ANTI ANEMIA PADA

Mus musculus STRAIN BALB/C

DIANA PUTRI HAPSARI Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas

Sebelas Maret, Surakarta.

ABSTRAK

Logam berat timbal (Pb) mampu menyebabkan anemia dengan cara mengganggu kerja enzim -amino levulinic acid dehidrase ( -ALAD) dan enzim ferrochelatase yang berperan dalam proses sintesis hemoglobin. Obat anti anemia yang berada di pasaran banyak digunakan oleh masyarakat untuk mencegah maupun mengatasi anemia. Penggunaan obat anti anemia dengan pemaparan Pb diyakini mampu mengganggu kerja dari obat anti anemia tersebut. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui adanya interaksi timbal dengan obat anti anemia dalam darah yang mengalami anemia.

Dua puluh Mus musculus strain balb/C dikelompokkan menjadi 5 kelompok. Aklimasi dilakukan selama 7 hari. Hari ke-8 sampai ke-25 dilakukan pemberian dengan dosis NaNO2 3,75 mg/mencit/hari untuk menurunkan kadar hemoglobin darah. Setelah itu, Hari ke-26 sampai ke-39, mencit diberi perlakuan sebagai berikut: pemberian timbal 12 ppm, timbal 50 ppm, timbal 12 ppm dan obat anti anemia 2,14 mg, timbal 50 ppm dan obat anti anemia 2,14 mg. Kadar hemoglobin diukur dengan alat pengukur hemoglobin digital dengan merek Easy Touch GCHb. Interaksi timbal dengan enzim -ALAD dan ferrochelatase divisualkan dengan metode docking molekuler.

Paparan timbal dosis 50 ppm dengan obat anti anemia menurunkan kadar hemoglobin mencit lebih besar daripada dosis 12 ppm dan 50 ppm. Dosis 50 ppm dengan obat anti anemia dan dosis 12 ppm dengan obat anti anemia memberikan pengaruh yang sama pada penurunan kadar hemoglobin dalam darah mencit. Timbal menyebabkan anemia pada struktur -ALAD dengan menggantikan posisi zink. Timbal juga menjadi inhibitor pada struktur enzim ferrochelatase dengan menempati posisi Fe2+ di pusat cincin heme.

Kata Kunci: Timbal (Pb), efek kerja obat anti anemia, enzim -amino levulinic

acid dehidrase, enzim ferrochelatase, docking molekuler.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

ANALYSIS AND THREE-DIMENTIONAL VISUALIZATION OF HEAVY METAL LEAD IMPACT ON ANTI-ANEMIA DRUG ACTION IN

Mus musculus BALB/C STRAIN

DIANA PUTRI HAPSARI Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Science, Sebelas

Maret University, Surakarta.

ABSTRACT

Heavy metal lead (Pb) in the body generates anemia by disrupting the actions of -amino levulinic acid dehydrase -ALAD) and ferrochelatase enzymes. They act in the process of hemoglobin synthesis. Generally people use anti-anemia drugs to prevent and cure anemia. Exposure of lead is assumed impair to anti-anemia drug action. The aim of this research was to know the interaction of lead and anti-anemia drug in anemic blood.

Twenty mice (Mus musculus) Balb/C strain were divided into 5 groups. All of them had acclimated for 7 days before treatment. Each mice was treated sodium nitric dose 3.75 mg/mice/day since day 8th to 25th to decrease haemoglobin levels in blood. Afterward, mice were treated lead in dose 12 ppm, lead in dose 50 ppm, lead in dose 12 ppm along with anti-anemia drug dose 2,14 mg, and lead in dose 50 ppm along with anti-anemia drug dose 2,14 mg. Hemoglobin level was measured digitally using a portable hemoglobin meter is Easy Touch GCHb. Interactions of lead -ALAD and ferrochelatase enzymes were visualized using molecular docking method.

Exposure of lead 50 ppm along with anti-anemia drug decreased hemoglobin levels more than exposure of lead 12 ppm and lead 50 ppm solely. Exposure of lead 50 ppm along with anti-anemia drug had similar effect on decreasing hemoglobin level on mice blood. Lead replaces zinc -ALAD enzyme. Lead also inhibits ferrochelatase enzymes action by replacing Fe2+ position at the center of heme ring. Keywords: Lead (Pb), anti-anemia drugs action, -amino levulinic acid dehydrase

enzyme, ferrochelatase enzyme, molecular docking.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

MOTTO

a mistake, it means you have not tried

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Skripsi ini

Kupersembahkan untuk ayah dan ibu

tercinta,

Yang senantiasa memberikan dukungan ,

.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH S.W.T yang senantiasa

memberikan rahmat dan hidayah-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan

Logam Berat Timbal terhadap Efek Kerja Obat Anti Anemia pada Mus musculus

mendapatkan gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Penulis menyadari akan ketidaksempurnaan tulisan ini dalam segi materi

maupun teknis penulisan dikarenakan keterbatasan yang dimiliki oleh penulis.

Maka dari itu penulis mengharapkan koreksi dan telaah yang bersifat konstruktif

agar menjadi lebih baik lagi.

Dalam proses penelitian dan penulisan skripsi ini, penulis memperoleh

banyak masukan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Maka dari itu

penulis pada kesempatan ini menyampaikan ucapan terimakasih kepada:

1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan,M.Sc(Hons).,Ph.D., selaku Dekan Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret yang

telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi.

2. Dr. Agung Budiharjo, M.Si, selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret yang

telah memberikan ijin dan saran-saran dalam penelitian.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

3. Dr. Prabang Setyono, M.Si, selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai

selesainya penyusunan skripsi.

4. Dr. Tetri Widiyani, M.Si, selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai

selesainya penyusunan skripsi.

5. Siti Lusi Arum Sari, M.Biotech., selaku Dosen Penelaah I yang telah

memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai

selesainya penyusunan skripsi.

6. Dra. Noor Soesanti Handajani, M.Si, selaku Dosen Penelaah II yang telah

memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai

selesainya penyusunan skripsi.

7. Dian Aditama, S.Si, yang senantiasa membantu selama penelitian penulis

berbulan-bulan sehingga sampai terselesaikannya penelitian dan

penyusunan skripsi.

8. Staff Sub Laboratorium Biologi Jurusan Biologi, Universitas Sebelas

Maret yang telah memberikan ijin penulis untuk melakukan penelitian di

laboratorium.

9. Bapak Sukidi dari Fakultas Kedokteran, Universitas Sebelas Maret yang

telah banyak membantu penulis selama penelitian dilakukan.

10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah

memberikan bantuannya.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan

penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan

sangat membantu. Semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan pihak-

pihak yang terkait.

Surakarta, 16 Juni 2014

Penyusun

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN ................................................................... iii

ABSTRAK ................................................................................................. iv

ABSTRACT ............................................................................................... v

MOTTO ..................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN ...................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................... viii

DAFTAR ISI .............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ...................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xv

DAFTAR SINGKATAN ........................................................................... xvi

BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ................................................................. 1

B. Perumusan Masalah ....................................................................... 4

C. Tujuan Penelitian ........................................................................... 4

D. Manfaat Penelitian ......................................................................... 5

BAB II. LANDASAN TEORI ................................................................... 6

A. Tinjauan Pustaka ............................................................................ 6

1. Logam Berat Timbal (Pb) .................................................. 6

2. Anemia ............................................................................... 8

3. Zat Besi dan Obat Anti Anemia ......................................... 13

4. Visualisasi Interaksi ........................................................... 15

B. Kerangka Pemikiran ....................................................................... 18

C. Hipotesis ......................................................................................... 18

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 19

A. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................ 19

B. Alat dan Bahan ............................................................................... 19

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xii

1. Alat ..................................................................................... 19

2. Bahan .................................................................................. 19

C. Prosedur Penelitian ......................................................................... 20

1. Penentuan Dosis Natrium Nitrit (NaNO2) .......................... 20

2. Penentuan Dosis Pb(NO3)2 ................................................. 20

3. Penentuan Dosis Obat Anti Anemia .................................. 22

4. Perlakuan ............................................................................ 23

5. Pengukuran Kadar Hemoglobin ......................................... 24

6. Pembuatan Visualisasi Interaksi ........................................ 25

D. Analisis Data .................................................................................. 26

BAB IV. HASIL PEMBAHASAN ............................................................ 27

A. Studi Bioinformatika ...................................................................... 27

B. Kadar Hemoglobin (Hb) dalam Darah Mus musculus ................... 33

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 43

A. Kesimpulan .................................................................................... 43

B. Saran ............................................................................................... 43

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 44

LAMPIRAN ............................................................................................... 49

RIWAYAT HIDUP PENULIS .................................................................. 54

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Struktur dan kadar hemoglobin normal ..................................... 10

Tabel 2. Batas jumlah hemoglobin dalam darah berdasarkan umur dan

jenis kelamin ............................................................................. 11

Tabel 3. Persentase jumlah zat besi yang biasanya di dalam tablet Fe .... 14

Tabel 4. Distribusi besi dalam tubuh ....................................................... 15

Tabel 5. File data struktur hasil pencarian di RCSB ................................ 27

Tabel 6. Rerata kadar hemoglobin (Hb) Mus musculus sebelum dan sesudah

pemberian timbal+obat ............................................................... 34

Tabel 7. Penyebab kelebihan beban besi ................................................. 40

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Bagan kerangka pemikiran ................................................. 18

Gambar 2. Struktur enzim ferrochelatase ............................................ 28

Gambar 3. Salah satu bagian struktur makromolekul dari enzim

ferrochelatase ..................................................................... 28

Gambar 4. Struktur enzim ferrochelatase yang sudah terikat timbal(II) 29

Gambar 5. Struktur makromolekul ferrochelatase berikatan dengan

Pb2+ ...................................................................................... 29

Gambar 6. -aminolevulinate acid dehidrase

-ALAD) ........................................................................... 31

Gambar 7. -ALAD ............................. 32

Gambar 8. -ALAD yang sudah

berikatan dengan Pb ........................................................... 32

Gambar 9. Sintesis dan degradasi hemoglobin normal ........................ 33

Gambar 10. Histogram kadar hemoglobin dalam darah Mus musculus

sebelum dan sesudah pemberian timbal serta obat anti

anemia.................................................................................. 36

Gambar 11. Siklus besi ........................................................................... 40

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Data kadar hemoglobin dalam darah Mus musculus ..... 50

Lampiran 2. Analisis data dengan uji analysis of variance (ANOVA)

dan uji lanjut beda nyata terkecil (BNT) ....................... 51

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

xvi

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Kepanjangan

-ALAD -amino levulinic acid dehidrase BML Baku Mutu Lingkungan Hb Hemoglobin ALA -aminolevulinat FEP Free erythrosyt protoporphyrin ZPP Zinc protoporphyrin ALAS Aminolevulinic acid synthetase bp basephere UROD Uroporphyrinogen decarboxylase COPROD Corprophyrinogen oxidase WHO World Health Organization PDB Protein DataBank BNT Beda Nyata Terkecil ANOVA Analysis of Variance bp base pair