Cyanobacteria [PDF]

Citation preview

MAKALAH CYANOBACTERIA



OLEH :



TRISMAN TANDIBUA’ N111 15 340 FARMAKOGNOSI BAHARI C



FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2017



BAB I PENDAHULUAN I.1



Latar Belakang Kualitas air bersih ditentukan oleh faktor-faktor kimia, fisika,



maupun bakteriologis. Faktor-faktor tersebut secara alami maupun karena campur tangan manusia, misalnya karena pencemaran karena kegiatan pada lingkungan, akan menentukan kualitas air bersih. Sebagaimana kenyataan bahwa air jernih belum tentu bersih. Secara alami air bersih yang dihasilkan mata air atau sumur, ternyata sudah mengandung mikroba, khususnya bakteri atau mikroalgae. Pada air kotor atau tercemar (air sungai, kolam, danau, dan sumber lainnya), disamping mikroba seperti pada air jernih, juga kelompok mikroba penyebab penyakit, penghasil toksin, penyebab



blooming,



penyebab



korosi,



penyebab



deteriorasi,



penyebab pencemaran. Air tanah dalam pada umumnya tergolong bersih dilihat dari segi mikrobiologis, karena sewaktu proses pengaliran air mengalami penyaringan alamiah, dengan demikian kebanyakan mikroba sudah tidak lagi terdapat di dalamnya (Sumirat.J.2004). Sumber utama air tanah adalah presipitasi yang dapat menembus



tanah secara langsung ke air tanah atau mungkin memasuki sungai di permukaan tanah dan merembes ke bawah melalui alur-alur ke air tanah. Sumber-sumber air tanah yang lain adalah air dari lapisan jauh di bawah tanah yang terbawa keluar dalam batuan intrusif serta air yang terjebak dalam batuan sediment. Keadaan geologis menentukan jalur perjalanan air dari presipitasi hingga mencapai zona jenuh (Linsley, 1991). Kehadiran mikroalga dapat mengubah warna air menjadi berwarna hijau, biru-hijau atau warna-warna lain yang sesuai dengan warna yang dimiliki oleh mikroalgae. Bahkan suatu proses yang sering terjadi pada danau atau kolam yang besar yang seluruh permukaan airnya ditumbuhi oleh algae yang sangat banyak



dinamakan



blooming Yang disebabkan oleh microcystin. Microcystin-LR adalah bentuk paling beracun dari lebih dari 80 varian beracun yang dikenal, dan juga yang paling banyak dipelajari oleh ahli kimia, farmasi, ahli biologi, dan ekologi. Microcystin mengandung 'mekar' adalah masalah seluruh dunia, termasuk China, Brazil, Australia, Afrika Selatan, Amerika negara dan sebagian besar Eropa. Hartebeespoort Dam di Afrika Selatan adalah salah satu situs yang paling terkontaminasi di Afrika, dan mungkin di



seluruh



dunia.



Microcystins



berisi



beberapa



jarang



non



proteinogenic asam amino seperti dehydroalanine derivatif dan jarang β-amino acid ADDA . Microcystins kovalen obligasi ke dan menghambat protein fosfatase PP1 dan PP2A dan dengan demikian dapat menyebabkan pansteatitis. Microcystin-LR bersifat toksik bagi manusia dan hewan. Ada hasil epidemiologis dari penelitian yang telah menunjukkan gejala keracunan yang dikaitkan dengan kehadiran sianotoxin dalam air minum. Efeknya terbagi dalam efek jangka pendek dan jangka panjang.



I.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut. 1) Bagaimana menganalisis Microcystin LR dalam air? 2) Bagaimana efek Microcystin LR terhadap makhluk hidup?



1.3 Tujuan Penulisan Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui cara menganalisis adanya Microcystin LR dalam air dan mengetahui efek Microcystin LR terhadap makhluk hidup.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Microcystin LR Microcystins adalah kelompok alami racun yang dihasilkan oleh berbagai genera dari cyanobacteria, termasuk Microcystis, Anabaena, dan Oscillatoria (Planktothrix). Cyanobacteria, sering disebut ganggang biru-hijau, adalah prokariota fotosintesis yang terjadi secara alami di perairan permukaan. Kaya nutrisi, eutrofik, hangat dan rendah kondisi bergolak dalam air tawar biasanya diakibatkan



oleh



dominasi



cyanobacteria



dalam



fitoplankton.



proliferasi berlebihan cyanobacteria mengarah ke mekar yang mengganggu ekosistem, mempengaruhi rasa dan bau dari air, dan meningkatkan



biaya



pengolahan



air



(Gambar



1).



Ketika



cyanobacterium mati, degradasi dinding sel dan racun dilepaskan di dalam air. Microcystins sangat stabil dalam air dan menahan rincian kimia seperti hidrolisis atau oksidasi. Pada kondisi yang khas di lingkungan, paruh MC-LR adalah sekitar 10 minggu. (1).



(Gambar 1)



ganggang



Biru / hijau



bloom



Microcystins



yang



heptapeptides siklik. Terdiri dari lima asam amino umum dan pasang asam L-amino sebagai varian. Yang umum adalah metil aspartat asam, alanin, N-methyldehydro-alanin, asam glutamat, dan asam amino unik yang disebut Adda (3-amino-9-metoksi-2,6,8trimetil-10- phenyldeca-4,6 asam dienoic). Perbedaan struktural antara racun yang terkait dengan dua asam L-amino yang tersisa. Dalam MC-LR residu variabel adalah L-arganine dan L-leusin (2) (Gambar 2).



(Gambar 2) Structure of Microcystin-LR (C49H74N10O12, CAS:101043-372).



Lebih dari 80 varian struktural dikenal, dibedakan oleh dua asam L-amino variabel serta oleh modifikasi rantai. Microcystin-LR adalah salah satu microcystins paling umum dan ampuh, itu ditunjuk sebagai kemungkinan karsinogenik pada manusia oleh International Agency for Research on Cancer (IARC). (3). Kebutuhan untuk metode analisis yang cepat, sensitif, dan dapat diandalkan untuk MC-LR telah ditekankan oleh kesadaran bahwa cyanobacteria beracun sebagai risiko kesehatan manusia melalui air minum (4). PERATURAN PEDOMAN MC-LR Microcystins terdaftar di Environmental Protection Agency Amerika Serikat ini (USEPA) Daftar Pencemar,



dan



Organisasi



Kesehatan



Dunia



(WHO)



telah



mengusulkan pedoman sementara dari 1 mg / L total microcystin-LR (sel-terikat bebas) di air minum. Di Inggris, ada peraturan untuk analisis microcystin. Air Minum Inspektorat (DWI) Ulasan apakah analisis mereka perlu di Inggris. Mereka menyimpulkan bahwa sementara terjadi pada air baku, potensi keberadaan Microcystins dapat



dengan



mudah



diidentifikasi



oleh



hanya



hadir



dalam



konsentrasi yang signifikan ketika bloom besar cyanobacteria terjadi (5).



Efek Microcystin-LR bersifat toksik bagi manusia dan hewan. Ada hasil epidemiologis dari penelitian yang telah menunjukkan gejala keracunan yang dikaitkan dengan kehadiran sianotoxin dalam air minum. Efeknya terbagi dalam efek jangka pendek dan jangka panjang (6). Keracunan terhadap manusia Tidak ada laporan yang dapat diverifikasi mengenai kematian manusia yang diketahui secara khusus disebabkan oleh microcystin-LR, walaupun ada laporan efek kesehatan setelah terpapar dan telah terjadi kematian akibat mikrokuler pada umumnya. [7] Salah satu laporan yang paling menonjol adalah wabah di Caruaru , Brasil , pada tahun 1996. 116 pasien mengalami banyak efek: gangguan penglihatan, mual, muntah dan kelemahan otot. Seratus mengalami gagal hati akut dan 52 menderita gejala dari apa yang sekarang disebut "Sindrom Caruaru." [8] Sindrom ini disebabkan oleh terapi dialisis dengan air yang belum ditangani dengan benar. [9] Efek jangka pendek Ada beberapa efek jangka pendek yang disebabkan oleh paparan microcystin-LR. Microcystins terutama senyawa hepatotoksik; Oleh karena itu, efek toksik yang nyata tidak segera terjadi. Sebagian besar studi toksisitas telah dilakukan dengan tikus yang menerima



injeksi intra-peritoneal. Efek yang paling umum adalah kerusakan hati



,



[10]



Dua



gejala



yang



paling



sering



gastroenteritis dan penyakit hati kolestatik .



terlihat



adalah



Dalam percobaan



dengan tikus, hewan tersebut meninggal dalam beberapa jam setelah suntikan dosis mematikan mikokista-LR. Kerusakan hati bisa diperhatikan dalam 20 menit. Dalam beberapa jam, sel hati mati. [11] Efek jangka panjang Intoksikasi akut microcystin-LR dapat menyebabkan cedera jangka panjang,



sementara



paparan



tingkat



rendah



kronis



dapat



menyebabkan efek kesehatan yang merugikan [12]. Dari penelitian terhadap hewan, terbukti bahwa akan terjadi luka hati kronis akibat paparan



oral



pada



microcystin-LR.



Bahkan



mungkin



bersifat



karsinogenik . Kanker telah ditemukan selama penelitian hewan. Microcystin-LR



sendiri



tidak



menyebabkan



kanker,



tapi



bisa



merangsang pertumbuhan sel kanker. Efek hewani Microcystin-LR memiliki efek pada semua hewan, tidak hanya hewan piaraan dari berenang di sungai air minum dengan cyanobacteria mekar. Gejala keracunan hewan di dalam negeri termasuk diare, muntah, kelemahan, kelebihan beban dan berakibat



fatal pada kebanyakan kasus [13] [14]



Mircocystin-LR bersifat



racun bagi semua hewan, termasuk hewan yang kita konsumsi sebagai manusia. Ikan dan burung juga berisiko terkena keracunan mikro-protein[15]. Mekanisme toksisitas Microcystin-LR menghambat protein fosfatase tipe 1 dan tipe 2A ( PP1 dan PP2A ) kegiatan dalam sitoplasma sel-sel hati. Hal ini menyebabkan peningkatan fosforilasi protein dalam sel-sel hati. Interaksi microcystin-LR ke fosfatase termasuk pembentukan ikatan kovalen antara kelompok metilen dari microcystin-LR dan residu sistin di subunit katalitik dari fosfatase phosphoprotein (PPP) turunan serin / treonin spesifik fosfatase, seperti PP1 dan PP2A. Ketika microcystin-LR mengikat langsung ke pusat katalitik dari enzim PPP, mereka memblokir akses substrat untuk situs aktif sepenuhnya dan penghambatan enzim berlangsung. Dengan cara ini fosfatase protein dihambat dan lebih terfosforilasi protein dalam sel-sel



hati



yang



tersisa,



yang



bertanggung



jawab



untuk



hepatotoksisitas dari microcystin-LR. Sisi aktif enzim PPP katalitik mewakili tiga alur permukaan: alur hidrofobik, alur asam dan alur C-terminal, yang berbentuk Y



dengan situs aktif pada titik bifurkasi. The Adda rantai samping dari microcystin-LR ditampung ke alur hidrofobik, yang karboksilat situs D-Glu membuat ikatan hidrogen molekul air terikat logam dan gugus karboksil dari situs Masp membuat ikatan hidrogen untuk dilestarikan arginin dan tirosin residu di enzim PPP. Akhirnya kelompok metilen di lokasi Mdha dari microcystin-LR mengikat secara kovalen ke S-atom dari residu sistein, dan paket residu leusin erat dengan residu tirosin dilestarikan lain. [7]



BAB III PEMBAHASAN III.1 ANALISIS MC-LR Pemantauan badan air untuk racun seringkali sulit karena bloom cyanobacterial mungkin berisi campuran kompleks dari microcystins



dan



kadang-kadang



beberapa



kelas



racun.



Dua



metode biokimia yang umum digunakan untuk mendeteksi MC-LR didasarkan pada enzim-linked immunoassay tes (ELISA) dan tes protein fosfatase inhibisi (PPIA). Meskipun metode ini memiliki batas deteksi rendah (LOD) (0,05-0,1 mg / L), mereka mungkin kurang spesifik deteksi dan menyebabkan hasil positif palsu karena adanya struktur yang mirip dengan microcystins. Selain itu, metode deteksi menggunakan terbalik-fase cair kromatografi (LC) ditambah dengan ultra-violet deteksi (UV) telah dikembangkan. Namun, deteksi UV rentan terhadap gangguan dari matriks air dan membutuhkan pembersihan sampel dan konsentrasi untuk mencapai batas deteksi diinginkan. Selanjutnya, metode berbasis UV tidak memberikan identifikasi tegas microcystins dikenal. Dalam rangka untuk memenuhi persyaratan menantang ALS telah mengembangkan injeksi air langsung on-line pengayaan HPLC-



MS



metode



/



MS



untuk



penentuan



microcystin-LR.



Keuntugannya tidak memerlukan persiapan sampel. Penggunaan instrumentasi sensitif dan selektif ini memungkinkan ALS untuk mencapai batas deteksi (LOD) dari 5NG / L untuk MC-LR di air yang diolah dan baku. Kisaran aplikasi untuk metode ini adalah hingga 1.250 mg / L..



Compound



CAS Number



Recovery from



Limit of



Water at 50ng/L



Detection (LOD)



95.3%



5ng/L



Microcystin-LR (MC-LR) 101043-37-2



Table 1: MC-LR Performance Summary for ALS Method WPC59.



Gambar 3: Chromatogram of MC-LR calibration standard at 50ng/L.



PERSYARATAN UMUM SAMPLING & PENGAWET Wadah : 500ml botol kaca berwarna coklat diawetkan dengan asam askorbat.P enyimpanan: Disimpan pada suhu 5 ° C. Waktu penyimpanan : Sampel yang stabil selama 21 hari di bawah kondisi penyimpanan tersebut.



BAB IV PENUTUP V.1 Kesimpulan Mircocystin-LR bersifat racun bagi semua hewan, termasuk hewan yang kita konsumsi sebagai manusia. Ikan dan burung juga berisiko terkena keracunan mikro-protein.



V.2 Saran Disarankan



untuk



mengkonsumsi



air



yang



telah



terjamin



kebersihannya untuk meminimalisir terjadinya keracunan akibat kontaminasi dari air.



Referensi 1. Bradshaw D, Groenewald P, Laubscher R, Nannan N, Nojilana B, Norman B, Pieterse D, Schneider M (2003). Beban awal Penyakit Perkiraan untuk Afrika Selatan 2000 (PDF). Cape Town: Afrika Selatan Medical Research Council. ISBN 1-919809-64-3 . [ Halaman diperlukan ]



2. Fatoki, OS, Muyima, NYO & Lujiza, N. analisis 2001. Situasi kualitas air di Umtata Sungai DAS. Air SA, (27) Pp 467-474. 3. Oberholster PJ, Botha AM, Grobbelaar JU (2004). "Microcystis aeruginosa: Sumber microcystins beracun dalam air minum" . Afrika Journal of Biotechnology. 3: 159-68. 4. Oberholster PJ, Botha AM, Cloete TE (2005). "Sebuah gambaran dari cyanobacteria air tawar beracun di Afrika Selatan dengan referensi khusus untuk risiko, dampak, dan deteksi oleh alat penanda molekuler". Biokemistri. 17 (2): 57-71. doi : 10,4314 / biokem.v17i2.32590 . 5. erholster PJ, Botha AM (2007). "Penggunaan teknologi berbasis PCR untuk penilaian risiko dari mekar cyanobacterial musim dingin di Lake Midmar, Afrika Selatan" . Afrika Journal of Biotechnology. 6 (15): 14-21. 6. Oberholster, P. 2008. Parlemen Briefing Paper pada Cyanobacteria di Sumber Daya Air Afrika Selatan. Lampiran "A" dari CSIR Laporan No. CSIR / NRE / WR / IR / 2008/0079 / C. Pretoria. Dewan Penelitian Ilmiah dan Industri (CSIR). 7. Oberholster, PJ; Cloete, TE; van Ginkel, C .; Botha, AM .; Ashton, PJ (2008). "Penggunaan penginderaan jauh dan penanda molekuler sebagai indikator peringatan dini dari perkembangan cyanobacterial kerak hyperscum dan genotipe microcystinmemproduksi dalam hipertrofi Danau Hartebeespoort, Afrika Selatan" (PDF). Pretoria: Dewan Penelitian Ilmiah dan Industri. 8. Oberholster, PJ; Ashton, PJ (2008). "Negara Laporan Bangsa: Sebuah Tinjauan dari Status Saat Kualitas Air dan Eutrofikasi di Sungai Afrika Selatan dan Waduk" (PDF). Pretoria: Dewan Penelitian Ilmiah dan Industri.



9. Turton, AR 2015. Polusi Air dan Afrika Selatan Poor. Johannesburg: Afrika Selatan Institut Hubungan Ras. http://irr.org.za/reports-andpublications/occasional-reports/files/water-pollution-and-southafricas-poor 10. Bulter, N., Carlisle, JC Microcystins: Gambaran singkat tentang toksisitas dan efeknya, dengan referensi khusus untuk ikan, margasatwa dan ternak. Departemen Sumber Daya Air, California. Januari 2009. 11. Azevedo, SM dkk., Keracunan manusia oleh mikrokritis selama pengobatan dialisis ginjal di Caruaru-Brasil. Toksikologi, 2002. 181-182 : hal. 441-6. 12. Jochimsen, EM et al., Gagal hati dan kematian setelah terpapar mikrokadar di pusat hemodialisis di Brasil . N Engl J Med, 1998. 338 (13): hlm. 873-8. 13. WHO (2003) Racun sianobakteri: Microcystin-LR dalam air minum. Dokumen latar belakang untuk persiapan Pedoman WHO untuk kualitas air minum . Jenewa, Organisasi Kesehatan Dunia WHO / SDE / WSH / 03.04 / 57). 14. DeVries, SE, dkk., Temuan klinis dan patologis keracunan biruhijau (Microcystis aeruginosa) pada seekor anjing. '' Journal of Veterinary Diagnostic Investigation, 1993. '' 5 '' (3): hlm. 403. 15. Briand, JF, dkk., Bahaya kesehatan untuk vertebrata terestrial dari cyanobacteria beracun di ekosistem air permukaan. '' Vet Res, 2003. '' '34' '' (4): hlm. 361-77.