BIOAKUMULASI

Bioakumulasi adalah penumpukkan dari zat-zat kimia seperti pestisida, metilmerkuri, dan kimia organik lainnya di dalam atau sebagian tubuh organisme. Dasar pengertian bioakumulasi dikembangkan oleh ilmuwan tahun 1870an yang menemukan fenomena prinsip perilaku bahan-bahan kimia dalam lingkungan dan makhluk hidup. Bioakumulasi suatu bahan kimia oleh suatu makhluk hidup dapat dilihat dalam banyak situasi sebagai suatu proses partisi.

Bioakumulasi adalah jumlah dari dua proses: biokonstentrasi dan biomagnifikasi.  Biokonstentrasi adalah pengambilan langsung suatu zat oleh organisme hidup dari medium (misalnya, air) melalui kulit, insang, atau paru-paru, sedangkan biomagnification adalah pengumpulan kontaminan dari organism di atasnya . Banyak kontaminan sintetis lebih larut dalam lemak daripada dalam air. Poliklorinasi bifenil (PCB), misalnya, yang dapat hadir dalam danau atau air sungai, cenderung baik untuk menjerap partikel atau untuk berdifusi ke dalam sel-sel organisme. Jadi, PCB terbiokonstentrasi di tingkat rendah, misalnya, dalam fitoplankton dengan faktor sekitar 250. Ikan yang aktif menyaring sejumlah besar air melalui insang mereka tunduk pada biokonsentrasi yang jauh lebih tinggi. Selain itu, biomagnification terjadi dalam organisme pemangsa. PCB beban mangsa ditransfer ke pemangsa. Ikan seperti mencium bau yang mengkonsumsi sejumlah besar mysids dan memperbesar zooplankton konsentrasi PCB. Ini mengarah pada faktor bioakumulasi sebanyak 2,8 juta pada spesies ikan pemangsa seperti danau bass trout dan bergaris. Mamalia-termasuk manusia yang makan ikan, reptil, dan burung-PCB terakumulasi lebih lanjut.

Salah satu konsekuensi dari pelepasan dan penyebaran substansi pencemar di lingkungan adalah penangkapan (uptake) dan penimbunan (accumulation) oleh makhluk hidup mengikuti alur rantai makanan (food chain). Umumnya relasi antara konsentrasi substansi pencemar di lingkungan dan di dalam jaringan mahluk hidup dinyatakan dalam parameter faktor biokonsentrasi (BCF = bioconcentration factor). Parameter ini merupakan nisbah antara konsentrasi suatu senyawa di lingkungan dan konsentrasi senyawa yang sama dalam jaringan makhluk hidup.

Penyebab Bioakumulasi

Bioakumulasi dalam tubuh makhluk hidup, akan berbahaya tergantung beberapa faktor, antara lain:

1.    Cara penerimaan xenobiotik

Bioakumulasi xenobiotik dalam makhluk hidup masuk ke dalam tubuh melalui 3 cara, yaitu: sentuhan kulit, inhalasi, dan oral. Xenobiotik masuk ke dalam sel dan mempengaruhi kinerja sel tersebut.

2.    Distribusi xenobiotik

Xenobiotik yang masuk ke dalam tubuh, terdistribusi dan bertumpuk pada jaringan yang rentan diserangnya. Sifat reaktif zat xenobiotik dan dan jumlah xenobiotik yang terkumpul mempengaruhi lamanya zat tersebut akan berpengaruh pada makhluk hidup.

Dampak Bioakumulasi

Dampak dari Bioakumulasi diantaranya rusaknya sistem kesehatan makhluk hidup, baik pada manusia atau hewan, dan rusaknya keseimbangan ekosistem karena dampak panjang yang diberikan pada rantai makanan.

1.    Dampak Kesehatan

Dampak pada kesehatan yang diterima dalam proses bioakumulasi lebih pada sifat kronis jangka panjang. Biasanya zat-zat xenobiotik ini bersifat karsinogenik. Penimbunan xenobiotik merugikan pada tubuh akan menyebabkan penyakit-penyakit kronis seperti kanker, dan gangguan organ syaraf, gangguan hormon.

Selain dampak karsinogenik, bioakmulasi juga berdampak adanya proses mutagenik dan teratogenik. Misalnya, dampak yang diberikan oleh senjata kimia mengakibatkan gangguan kehamilan dan cacat janin.

2.    Dampak Ekosistem

Keseimbangan ekosistem akan terganggu dengan adanya bioakumulasi di tubuh mahkluk hidup. Timbunan zat di lingkungan secara cepat dan lambat akan mempengaruhi daya dukung lingkungannya. Gangguan dalam kesehatan makhluk hidup dapat berpengaruh pada mutasi gen dan teratogenik makhluk hidup yang akan berujung pada kepunahan suatu spesies. Dengan hilangnya suatu spesies tertentu, maka rantai makanan akan kacau dan lingkungan menjadi tidak seimbang. Ketidakseimbangan lingkungan akan berdampak pada kepunahan spesies lain.

Read More

Bakteri

Berdasarkan Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology domain bakteri dibagi menjadi 20 filum:

BI.               Aquificae                                    BXI.     Chlorobi      

BII.   Thermotogae                                           BXII.    Proteobacteria

BIII.  Thermodisulfobacteria                        BXIII.   Firmicutes            

BIV.  Deinococcus-Thermus                         BXIV.   Actinobacteria

BV.   Chrysiogenetes                                      BXV.    Planctomycetes 

BVI.  Chloroflexi                                                                BXVI.   Chlamydiae         

BVII. Thermomicrobia                                    BXVII.  Spirochaetes

BVIII. Nitrospirae                                             BXVIII. Fibrobacteres

BIX.   Deferribacteres                                     BXIX.   Acidobacteria

BX.    Cyanobacteria                                        BXX.    Flavobacteria

Proteobacteria: fototrofik, khemolitotrofik, metanotrofik. Tersebar dalam kelas Alpha, Beta atau Gammaproteobacteria. Fotosintesis anoksigenik, tidak menghasilkan O2. Mengandung bakterioklorofil dan karotenoid, menghasilkan warna ungu, merah dan coklat. Memiliki sistem membran fotosintetik intrasitoplasmik dan invaginasi membran sitoplasma. Pigmen menyisip di membran intrasitoplamik. Jika intensitas cahaya rendah, jumlah membran dan pigmen meningkat

Mycoplasma tidak berdinding sel. Membran sel lebih tahan terhadap tekanan osmotik karena mengandung sterol. Sel kecil (0,2-0,3 μm), bersifat pleomorfik: kokoid (coccoid) kecil, bentuk menggembung atau berfilamen dengan panjang berbeda-beda, ada yang bercabang. Tahan terhadap antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel

Actinobacteria: Mycobacterium. Genus Mycobacterium  terdiri dari organisme yang pada beberapa tahap dari siklus hidupnya memiliki perbedaan jika di cat dengan acid-fast. Cat acid fast Ziehl-Neelsen: cat fuchsin, fenol, alkohol, methylen blue. Organisme acid fast: memiliki asam mikolik (mycolic) di permukaan selnya (lipid ini hanya terdapat pada Mycobacterium). Mycobacterium tuberculosis, penyebab TBC. Virulensi biakan M. tuberculosis berhubungan dengan struktur mirip tali yang panjang di medium agar atau cair.

Actinobacteria berfilamen :Streptomyces. Fase vegetatif terdiri dari matrik yang komplek, terjalin dengan kuat, menghasilkan miselium yang kompak dan terbelit-belit. Jika koloni tumbuh dewasa, terbentuk filamen aerial yang disebut sporofor (sporophore) yang menonjol ke arah atas dari permukaan koloni dan menghasilkan spora. Spora disebut konidia, sangat berbeda dari spora bakteri Bacillus atau Clostridium. Pembentukan spora terjadi oleh terbentuknya dinding melintang (sekat) dalam sporofor multinukleat diikuti pemisahan sel-sel inividu ke dalam spora. Banyak hidup di tanah. Bau yang khas dari tanah merupakan bau metabolit Streptomyces yang disebut sebagai geosmin. Menghasilkan antibiotik misalnya streptomycin, neomycin, tetracycline

Cyanobacteria. Merupakan group yang besar, heterogen secara morfologi dan ekologi, bersifat fototrof oksigenik. Dalam sejarah: organisme fototrof yang berperan mengubah atmosfer yang pada awalnya anoksik menjadi oksik. Ukuran sel bervariasi mulai dari berdiameter 0,50-1,0 μm sampai sebesar 40 μm (pada spesies Oscillatoria princeps). Struktur dinding sel mirip bakteri Gram-negatif, memiliki peptidoglikan. Banyak yang menghasilkan selubung berlendir, atau semacam lapisan selubung yang mengikat kelompokan sel-sel atau filamen. Sistem membran fotosintetik sering komplek dan berlapis-lapis. Pada Cyanobacteria yang sederhana, membran tilakoid tersusun sebagai lingkaran konsentris di sekitar tepian sitoplasma. Memiliki satu macam klorofil yaitu klorofil a dan memiliki pigmen biliprotein: fikobilin (phycobilin) yang berfungsi sebagai pigmen aksesori untuk fotosintesis. Satu kelas fikobilin yaitu fikosianin (phycocyanin) berwarna biru dan bersama dengan klorofil a yang berwarna hijau menghasilkan warna biru-hijau. Beberapa Cyanobacteria menghasilkan fikoeritrin (phycoerythrin) yang merupakan fikobilin berwarna merah, sehingga spesies yang memiliki fikoeritrin berwarna coklat. Cyanobacteria yang hidup sebagai plankton memiliki vesikula gas yang berfungsi mengatur bouyancy sel, sehingga sel tetap berada di suatu posisi dalam kolom air yang mendapatkan penyinaran optimal. Beberapa Cyanobacteria berfilamen membentuk sel khusus: heterokis, yang bulat dan biasanya sel-sel yang membesar terdistribusi sepanjang filamen atau berlokasi di dekat salah satu ujung filamen

Chlamydia. Genus Chlamydia dan Chlamydophila merupakan parasit obligat dengan kapasitas metabolisme rendah. Chlamydophila psitacci: menyebabkan penyakit psittacosis, penyakit epidemi pada burung yang dapat menjalar ke manusia menyebabkan gejala semacam pneumonia. Chlamydophila trachomatis: menyebabkan trachoma, melemahnya mata yang dicirikan oleh kornea yang berbintik dan berpembuluh, dapat menyebabkan kebutaan. Dinding sel tipe Gram-negatif

Planctomyces

Genus Planctomyces

Verrucomicrobia. Membentuk prosteka. Genus Verrucomicrobium dan Prosthecobacter membentuk 2 atau beberapa prosteka. Pembelahan secara simetris, sel induk dan anakan mengandung prosteka. Flavobacteria. Flavobacteria memiliki anggota beragam, dari aerob obligat sampai anaerob obligat

Cytophaga. Bentuk batang, panjang, ramping, gram-negatif sering memiliki ujung runcing, bergerak dengan meluncur. Banyak anggota Cytophaga dapat menguraikan polisakarida seperti selulosa, agar atau khitin. Enzim selulase tidak bersifat ekstraseluler melainkan melekat di selubung sel. Ada yang bersifat patogen pada ikan misalnya Cytophaga columnaris penyebab penyakit columnaris, dan Cytophaga psychrophyla penyebab penyakit air-dingin

Bakteri belerang hijau. Menggunakan H2S sebagai donor elektron, mengoksidasinya menjadi S0 kemudian menjadi SO4- (seperti pada bakteri belerang ungu). Sebagian besar spesies dapat mengasimilasi senyawa organik dalam jumlah sedikit dalam cahaya (fotoheterotrof). Autotrofi tidak melalui siklus Calvin tetapi kebalikan arah dari siklus asam sitrat. Contoh genus: Chlorobium

Spirochetes. Gram-negatif, motil, terpilin, bentuk ramping dan lentur. Tersebar di lingkungan akuatik dan dalam tubuh hewan. Penyebab penyakit misalnya sifilis (Treponema pallidum). Sel terbuat dari silinder protoplasma terdiri dari daerah yang terselubungi dinding sel dan membran sitoplasma. Motilitas oleh adanya flagela tunggal atau banyak yang ada di ujung. Flagela melipat ke arah menjauh dari ujung tumbuhnya sepanjang protoplasma dan berada di periplasma, disebut endoflagela. Protoplasma dan endoflagela dikelilingi oleh lapisan-lapisan membran fleksibel disebut selubung luar.

Read More

Pharmaceutical Teratogens

Merupakan obat – obatan yang bisa menyebabkan malformasi pada janin apabila dikonsumsi oleh ibu hamil.

Macam obat yang tergolong pada Pharmaceutical Teratogens :

1. Thalidomide : merupakan obat anti mual yang banyak digunakan oleh wanita hamil.

Efek malformasi yang terjadi adalah kelainan usus, cacat pendengaran, absent ear, anomali ginjal, dan kelainan tubuh.

2. Diethylbestrol (DES) : Dapat memacu sintesis estrogen & progesteron oleh plasenta.

Sebanyak 25% malformasi pada kelahiran bayi perempuan menyebabkan kanker vagina dan leher rahim, kelainan rahim, serta pada bayi laki – laki memiliki kelainan pada organ genetalia-nya.

3. Retinoic acid : Merupakan obat jerawat yang dapat menyebabkan malformasi pada fetus berupa hydrocephaly, craniofacial alterations, cleft palate, neural tube defect, kelainan jantung, thymic aplasia, psycological impairments, absent or defective ears, small jaw, kidney alteration dan IQ dibawah angka 85.
4. Valproic acid : merupakan obat epilepsi. Jika konsumsi obat ini melebihi dosis 500 mg per hari dapat menyebabkan malformasi pada kelahiran berupa lumbosacral spina bifida, midfacial hypoplasia, deficient orbital ridge, prominent forehead, congenital heard disease dan decrease postnatal growth.
5. Warfarin : merupakan obat antikoagulan yang digunakan pada pasien penderita kelainan katup jantung. Efek teratogeniknya berupa  skoliosis, brachydactyly, hipoplastic nose, kelainan mata dan keterbelakangan mental.

Read More

Industrial Teratogen

a.    Arsenic

Arsenik salah satunya dapat dihasilkan  dari aktivitas penambangan tembaga, seng, dan timbal, serta industri- industri  kimia dan  kaca .  Mekanisme masuk ke dalam tubuh yaitu arsen melintasi plasenta (pembatas) dan masuk ke fetus. Selain itu, arsen larut dalam lemak karena berat molekulnya relatif kecil. Didalam tubuh arsen dapat terakumulasi, sulit untuk dideteksi dan memiliki efek jangka panjang. Pada orang yang menglami keracunan arsen dapat dibedakan menjadi dua yaitu akut adalah memiliki jangka waktu yang pendek dalam dosis besar sehingga efek terjadi saat itu juga. Yang kedua yaitu kronis adalah memiliki jangka waktu yang panjang dalam dosis sedikit sehingga efek yang dirasakan lama.

b.    Cadmium

Salah satunya didigunakan dalam industri batu baterai, tinta printer, dan alat-alat elektronik. Di dalam tubuh cadmium berikatan dengan protein yang disebut methalothionein. Methalothionein banyak ditemukan/dipoduksi dalam plasenta.  Jika Cadmium masuk ke dalam plasenta, dan berikatan dengan methalothionin, maka protein tersebut tidak bisa mengikat Zn dan Cu sehingga proses metabolisme di dalam tubuh akan tergganggu.

c.    Timbal

Timbal banyak ditemukan di lingkungan. Zat ini berbahaya dalam pembentukan otak embrio. Pb dapat masuk melalui plasenta, karena memiliki urkuran mampu melewati plasenta. Hal ini akan mengakibatkan premature pada bayi, mengganggu system syaraf pada bayi karena timbale larut dalam lemak sehingga masuk dalam pembuluh darah kapiler pada otak, serta mempengaruhi proses reproduksi yaitu spermatogenesis terhambat, menyebabkan bentuk morfologi spermatozoa abnormal. Dan bayi yang terkena timbal umumnya memiliki berat badan kurang dari 2 kg.

d.   Merkuri

Merkuri umumnya digunakan pada tambang emas, dan bersifat kumulatif. Merkuri dapat menembus plasenta. Embrio lebih sensitive dari orang dewasa dalam menerima adanya zat merkuri. Dapat mempengaruhi kecacatan otak. Serta dapat menyebabkan diplegic atau tetraplegic, mengganggu pembentukan tungkai. Selain digunakan dalam industry pertambangan, mrkuri juga digunakan dalam fungisida pada padi dan gandum yang telah dipanen agar tidak membusuk. Dampak dari adanya merkuri dalam limbah cair yang masuk dalam perairan / badan air maka merkuri akan terakumulasi dalam hewan – hewan perairan

Read More

Agricultural Teratogen

Pestisida merupakan suatu substansi atau campuran zat yang digunakan untuk mencegah, merusak, atau untuk menolak hama. Hama dapat berupa hewan, tanaman (gulma), atau mikroorganisme. Semua jenis pestisida berpotensi meracuni makhluk hidup.

Insektisida organoklorin dapat mengganggu kesuburan dan reproduksi, karena merupakan senyawa yang menyerupai estrogen. Pada spesies burung, insektisida menghambat pembentukan Ca pada cangkang telur, sehingga cangkang menjadi lemah dan mudah terserang infeksi bakteri, sehingga mengakibatkan kematian embrio. Pada spesies ikan, insektisida terakumulasi dan terkonsentrasi pada kantung putih telur.

DDT dapat mereduksi ukuran testis pada tikus jantan dan memiliki efek estrogenic pada tikus betina. Insektisida dieldrin dapat mengurangi tingkat fertilitas, meningkatkan kematian, dan mengakibatkan penulangan terganggu serta penambahan jumlah tulang rusuk, juga mengurangi jumlah sperma dan menghambat motilitas aktif sperma.

Herbisida

•          2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin (TCDD) pd dosis 30ug/g menyebabkan malformasi: cleft palate & congenital renal abnormalities

•          2,4,5-T pd dosis 15-100 mg/kg yang dikenakan selama organogenesis jg menunjukkan malformasi yang sama dgn TCDD meskipun tdk 100% hewan uji mengalami malformasi

Jenis-jenis fungisida yang teratogenik :

1.       Phthalimides

Captafol dan folpet (mempunyai struktur dan efek yang sama dengan thaliolomid)

2.       Dithiocarbonat (maneb)

Embrio toksik ( menurunkan angka kehamilan, merubah siklus estrus dan perkembangan fetus)

Read More