REOVIRIDAE
oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Reoviridae merupakan golongan virus yang yang mempunyai virion tak berselubung dengan simetris ikosahedral yang berdiameter 60-80 nm mempunyai genom RNA untai ganda, bersegmen. Golongan virus tersebut memiliki meliputi 3 genus yaitu :
(1) Reovirus, terdiri dari 3 serotipe
(2) Rotavirus, terdiri dari 2 serotipe
(3) Orbivirus, terdiri dari beberapa serotype (golongan demam caplak Colorado dan Kemerovo) yang bersifat lintas artropoda (arthropoda-borne)
Sifat-sifat dari Reoviridae :
Ukuran diameter virion 60-80 nm dan memiliki dua kulit kapsid yang terpusat (kosentris), dimana tiap virion berbentuk ikosahedral (rotavirus mempunyai tiga lapisan). Rotavirus mempunyai 132 kapsomer, dan tidak beramplop. Partikel virus ini berkulit tunggal dan tidak mempunyai kapsid luar berdiameter 50-60 nm. Core bagian dalam dari partikel berdiameter 30-40 nm. Partikel berkulit ganda merupakan bentuk infeksi virus yang sempurna.
Genom mengandung RNA untai ganda dalam 10-12 segmen tersendiri dengan ukuran total 16-27 kbp, tergantung genusnya. Rotavirus mengandung 11 segmen genom, dimana orthoreovirus dan orbivirus masing-masing memiliki sepuluh segmen dan coltivirus mempunyai 12 segmen. Segmen RNA individual memiliki ukuran yang beragam mulai dari 680 bp (rotavirus) sampai 3900 bp (orthoreovirus). Core virion mengandung beberapa enzim yang dibutuhkan untuk transkripsi dan capping RNA virus.
Reovirus biasanya tidak stabil terhadap panas, pH 3,0-9,0 dan pelarut lemak, tetapi dapat di inaktivasi oleh ethanol 95%, fenol, dan chlorin. Sedikit perlakuan dengan enzim proteolitik akan menambah infektivitasnya.
• Virion
Berbentuk ikosahedral yang berdiameter 60-80 nm, memiliki dua kulit kapsid yang terpusat atau konsentris
• Komposisi
RNA 15% dan Protein 85%
• Genom
Genom mengandung RNA untai ganda dalam 10-12 segmen tersendiri dengan total genom 16-17 kbp
• Protein
Memiliki sembilan protein struktural, core berisi beberapa enzim
• Amplop
Tidak ada amplop atau amplop semu transien (transistent pseudoenvelope) struktur tersebut terdapat selama terjadi morfogenesis partikel.
REOVIRUS
Reovirus banyak dipelajari dengan sangat teliti oleh para ahli bilogi molekuler, tidak diketahui sebagai penyebab penyakit manusia. Reovirus dapat dengan mudah dikembangbiakan dalam biakan primer ginjal kera/manusia dengan menimbulkan efek sitopatik yang khas. Virus yang di inokulasi secara intraserebral dapat menginduksi terjadinya suatu ensefalitis pada mencit baru lahir serta dapat menggumpalkan eritrosit manusia golongan 0 dalam air garam faal pada suhu 22oC. Reovirus biasanya tidak stabil terhadap panas, pH 3,0-9,0 dan pelarut lemak tetapi dapat di inaktivasi oleh ethanol 95%, fenol, dan chlorin. Sedikit perlakuan dengan enzim proteolitik akan menambah infektivitasnya.
Klasifikasi dan sifat-sifat antigen :
Reovirus ada dimana-mana dengan kisaran inang yang sangat besar. Tiga tipe reovirus yang berbeda tetapi saling berhubungan telah ditemukan dari banyak spesies dan dapat di tunjukkan melalui tes Nt dan HI. Ketiga tipe berbagi antigen yang terikat komplemen secara umum. Reovirus mengandung suatu hemagglutinin untuk golongan darah O manusia atau eritrosit sapi.
Epidemilogi :
Reovirus menyebabkan banyak infeksi yang tidak nyata karena kebanyakan orang memiliki antibodi serum pada awal masa dewasa. Antibodi juga terdapat pada spesies lain. Ketiga serotipe telah ditemukan dari anak-anak sehat, dari anak-anak yang sangat muda selama wabah penyakit demam ringan, dari anak-anak dengan diare atau enteritis, dan dari simpase dengan rhinitis epidemika.
Studi terhadap sukarelawan manusia telah gagal menunjukan suatu hubungan yang jelas tentang seba dan akibat reovirus pada penyakit manusia. Pada sukarelawan yang diinokulasi, reovirus ditemukan jauh lebih banyak di dalam feses daripada hidung atau tenggorokan. Diperkirakan terdapat suatu hubungan reovirus dengan atresia biliaris pada bayi.
Patogenitas :
Reovirus telah menjadi contoh sistem penting untuk studi terhadap patogenitas infeksi virus pada tingkat molekuler. Rekombinan tertentu dari dua reovirus dengan fenotip patogen yang berlainan digunakan untuk menginfeksi tikus. Kemudian digunakan analisis terpisah untuk menghubungkan gambaran patogenitas tertentu dengan gen virus spesifik dan produk-produk gen. Sifat-sifat patogen reovirus terutama ditentukan oleh spesies protein yang ditemuka pada kapsid luar virion. Hemaagglutinin virus (σ1) bertanggungjawab untuk interaksi reseptor yang mengontrol sel dan tropisme jaringan; σ1 juga merupakan penentu utama pada respon imunitas humoral dan seluler inang.
Protein µ1C menentukan kemampuan virus untuk bereplikasi pada tempat primer ibfeksi, saluran gastrointestinal, dan sesudah itu mengalami penyebaran sistemik. Ia juga menyesuaikan respon imun pada σ1. Protein σ3 bertanggungjawab untuk menghambat sintesis RNA sel dan protein inang dengan demikian ia mengendalikan kemampuan reovirus untuk membunuh dan melisis sel. Gambaran yang muncul adalah bahwa protein permukaan virion memegang peran penting dalam patogenitas. Studi-studi yang juga menunjukan bahwa virulensi ditentukan oleh interaksi berbagai virus dengan gen seluler serta hasil-hasil gen.
Replikasi :
Partikel virus berikatan dnegan reseptor spesifik pada permukaan sel. Protein bagi ikatan sel untuk reovirus merupakan hemagglitinin virus protein σ1, suatu komponen minor dari kapsid luar. Setelah pengikatan dan penembusan, pelepasan selubung partikel virus terjadi di dalam lisosom di dalam sitoplasma sel. Hanya kulit luar virus yang dipindahkan dan suatu transkripsi RNA yang berkaitan dengan core diaktivasi. Transkriptase ini mentranskripsi molekul mRNA dari untaian minus setiap segmen RNA untai ganda yang berada di dalam core yang utuh. Molekul mRNA fungsional bersesuian ukurannya dengan segmen genom. Core reovirus berisi semua enzim yang penting untuk transkripsi, capping, dan melepaskan mRNA dari core, meninggalkan segmen genom RNA untai ganda di dalam.
Saat lepas dari core, mRNA diterjemahkan ke dalam produk-produk gen primer. Beberapa turunan panjang yang penuh, dikapsidasi untuk membentuk virus immature. Replikasi virus bertanggungjawab pada pembuatan untaian-untaian negatif untuk membentuk segmen genom untai ganda. Replikasi ini untuk membentuk RNA untai ganda keturunan yang terjadi dalam struktur core yang selesai sebagian. Mekanisme yang menjamin perakitan pelengkap segmen genom yang benar ke dalam core virus yang sedang terbentuk tidak diketahui. Polipeptida virus mungkin melakukan perakitan sendiri untuk membentuk kulit kapsid luar dan dalam. Reovirus menimbulkan badan inklusif dalam sitoplasma dimana partikel virus ditemukan. Pabrik virus ini berkaitan erat dengan struktur tubuler (mikrotubulus dan filamen perantara). Morfogenesis rotavirus melibatakan pertunasan partikel kulit tunggal ke dalam retikulum endoplasma kasar. Begitu di dapat “amplop palsu” ini kemudian dipindahkan dan kapsid luar bertambah. Jalan yang tidak biasa ini dipakai karena protein kapsid luar utama terglikolisasi. Lisis sel menghasilkan pelepasan virion keturunan.
ROTAVIRUS
Rotavirus belum dapat dikembangkan dengan pembentukan efek sitopatik dalam sistem biakan sel apapun yang sesuai, tetapi adanya replikasi virus tersebut dala sel epitel intestinal telah dapat di buktikan dengan teknik imunofluoresensi. Virion rotavirus mempunyai diameter keseluruhan sebesar 60-66 nm dan mempunyai lapisan kapsomer rangkap yang mengelilingi pusatnya dan memberikan gambaran sebuah roda.
Rotavirus dapat dilihat dengan mikroskop elektron dalam sediaan tinja dari 20-40% anak berumur 5 tahun ke bawah yang menderita gastroenteritis dan partikel-partikel yang besarnya 27 nm yang spesifik bagi calicivirus, astrovirus, dan virus lain yang mirip golongan picornavirus dapat ditemukan pada 1-5% anak lainnya yang menderita gastroenteritis. Di samping itu virion dapat di deteksi dalam tinja dari sebanyak 4% anak tanpa gastroenteritis yang dirawat di rumah sakit.
Rotavirus adalah penyebab utama diare pada bayi manusia dan binatang muda, termasuk anak sapi dan anak babi. Infeksi pada organ dewasa dan binatang juga sering juga sering. Beberapa rotavirus merupakan agen penyebab diare infatile pada manusia, diare anak sapi di nebraska, diare yang menyerang bayi tikus dan virus SA 11 pada kera. Rotavirus menyerupai reovirus dalam batasan morfologi dan strategi replikasinya.
Klasifikasi dan sifat-sifat antigen :
Rotavirus memiliki antigen umum yang berlokasi pada sebagian besar jika tidak semua protein struktural. Ini bisa mendeteksi dengan imunofluoresen. ELISA dan mikroskop elektron imun (IEM). Tiga besar subgrup antigen rotavirus manusia telah teridentifikasi. Protein kapsid luar VP4 dan VP7 membawa epitope penting dalam aktivasi netralisasi, walaupun glikoprotein VP7 tampaknya merupakan antigen dominan. Antigen spesifik tipe ini membedakan antara rotavirus-rotavirus dan dapat ditunjukan dengan tes Nt. Sedikitnya 9 serotipe telah teridentifikasi di antara rotavirus manusia berbagi spesifitas serotipe. Misalnya, virus S A 11 kera secara antigen sangat mirip dengan serotipe 3 manusia.
Virus yang sering meninmbulkan gastroenteritis pada manusia ini di golongan sebagai rotavirus grop A, tetapi rotavirus yang berbeda secara antigenik juga menyebabkan wabah diare, terutama pada orang dewasa. Studi epidemilogi molekuler telah menganalisis isolat berdasarkan perbedaan dalam migrasi segmen genom 11 mengikuti elektroforesis RNA dalam banyak penelitian. Perbedaan dalam elektroforesis ini tidak dapat dipakai untuk meramalkan serotipe tetapi elektroforesis dapat menjadi alat epidemilogi untuk memantau penularan virus.
Pengembangbiakan dalam biakan sel :
Rotavirus adalag agen yang bersifat pemilih dalam hal kultur. Kebanyakan rotavirus group A dapat di biakan jika sebelumnya diberikan enzim proteolitik tripsin dan jika terdapat tripsin dalam level yang rendah dalam medium kultur jaringan. Ini bisa memecahkan protein kapsid luar dan memudahkan pelepasan selubung. Sangat sedikit strain rotavirus nongroup A yang telah dibiakan.
Patogenitas :
Rotavirus menginfeksi sel dalam vili usus kecil (ditambah mukosa lambung dan usus besar). Mereka berkembangbiak dalam sitoplasma sel-sel usus dan merusak mekanisme transportnya. Salah satu protein yang dikode rotavirus adalah NSP2 yang merupaka suatu enterotoksin virus dan merangsang sekresi dengan memicu suatu sinyal jalan pintas transduksi. Sel-sel yang rusak terkelupas masuk ke dalam lumen usus dan melepaskan virus dalam jumlah yang besar dapat tampak di feses (lebih dari 1010 partikel pergram feses). Ekskresi virus biasanya berakhir 2-12 hari dengan kata lain pasien sehat, tetapi bisa berkepanjangan pada pasien dengan nutrisi buruk. Diare yang disebabkan oleh rotavirus bisa terjadi karena kelemahan absorpsi natrium dan glukosa karena kerusakan sel-sel pada vili yang digantian oleh sel-sel tersembunyi dan immature dan tidak dapat mengabsorpsi. Bisa memakan waktu 3-8 minggu untuk kembali ke fungsi normal.
Diagnosis laboratorium berdasar pada adanya virus dalam feses yang dikumpulkan pada awal penyakit dan pada saat kenaikan titer antibodi. Virus dalam feses ditunjukkan melalui IEM, imunodifusi, atau ELISA. Dimungkinkan menentukan tipe asam nukleat rotavirus dari spesimen feses melalui PCR. Tes serologis dapat digunakan untuk mendeteksi suatu kenaikan titer antibodi, terutama ELISA.
Epidemilogi :
Rotavirus adalah satu-satunya penyebab utama gastroenteritis pada anak-anak yang penting diseluruh dunia. Angka perkiraan berkisar antara tiga sampai 5 milyar episode diare pada anak-anak dibawah usia 5 tahun di Afrika, Asia, dan Amerika Latin, dan menyebakan sebanyak 5 juta kematian. Negara-negara manju mempunyai angka kesakitan yang tinggi tetapi angka kematiannya rendah. Khususnya, 50-60% kasus gastroenteritis akut pada anak-anak yang dirawat di rumah sakit di seluruh dunia disebabkan oleh rotavirus.
Infeksi rotavirus biasanya dominan selama musim dingin. Infeksi bergejala paling sering terjadi pada anak-anak antara umur 6 bulan sampai 2 tahun, dan penularan tmapaknya terjadi melalui jalan fecal-oral. Sering juga terjadi infeksi nosokomial. Rotavirus ada dimana-mana. Mulai usia tiga tahun, 90% anak-anak mempunyai antibodi serum terhadap satu tipe atau lebih. Prevalensi antibodi rotavirus yang tinggi ini, terpelihara pada orang dewasa, didorong oleh infeksi ulang subklinis oleh virus. Baik manusia ataupun hewan dapat terinfeksi bahkan pada saat adanya antibodi humoral. Faktor imun setempat, seperti IgA sekresi atau interferon, penting dalam perlindungan terhadap infeksi rotavirus. Dengan kata lain, infeksi ulang pada saat terdapat antibodi sirkulasi dapat mencerminkan adanya serotipe virus yang banyak. Infeksi asimtomatis sering pada bayi kurang dari 6 bulan, waktu dimana selama itu antibodi maternal yang didapat secara pasif oleh bayi baru lahir seharusnya ada. Infeksi neonatal demikian tidak mencegah infeksi ulang, tetapi dapat melindungi dari bertambah beratnya penyakit selama infeksi ulang.
ORBOVIRUS
Orbivirus biasanya menginfeksi serangga, dan kemudian di tularkan ke vertebrata lain oleh serangga. Terdapat sekitar 100 serotipe yang telah dikenal. Virus ini tidak menyebabkan penyakit yang serius pada manusia, tetapi mereka bisa menyebabkan demam. Patogen binatang yang serius diantaranya adalah virus lidah biru pada domba dan virus penyakit kuda Afrika. Antibodi terhadap orbivirus ditemukan pada banyak vertebrata termasuk manusia. Genom mengandung 10 segmen RNA untai ganda, dengan ukuran total genom 18 kbp. Siklus replikasi sama dengan reovirus. Orbivirus peka terhadap pH rendah, berlawanan dengan stabilitas rata-rata reovirus lainnya.
Jumat, 15 Mei 2009
SOUTHERN BLOT ANALYSIS
SOUTHERN BLOT ANALYSIS
Oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Southern blot adalah suatu teknik yang dikembangkan oleh Edwin. M. Southern pada 1975, seorang ahli biologi asal Inggris. Teknik ini digunakan untuk pendeteksian suatu DNA sequence spesifik (gen atau lain) dalam sample kompleks DNA (selular DNA). Ini juga digunakan untuk menentukan bobot molekular suatu restriksi fragmen dan untuk mengukur sejumlah relatif dalam sample berbeda. Di bawah kondisi-kondisi optimal, Southern blot mendeteksi ~ 0.1 pg DNA yang menarik. Blot teknik digunakan untuk memindahkan protein DNA dan RNA ke suatu pengangkut sehingga dapat dipisahkan, dan sering juga diikuti penggunaan suatu gel ectrophoresis. Southern blot digunakan untuk memindahkan DNA. Digunakan biologi molekular untuk melihat kemungkinan kehadiran suatu urutan DNA dalam suatu sample DNA. Southern blot Selatan berkombinasi gel agarose electrophoresis untuk separasi ukuran DNA dengan metoda untuk memindahkan DNA ke suatu membran filter untuk pemeriksaan hybridisasi. Metoda lain adalah Western blot dan Northern blot memiliki prinsip kerja yang sama tetapi menggunakan RNA dan protein.
Setelah electrophoresis, gel tersebut diperlakukan dengan suatu alkali yang menyebabkan DNA terdenaturasi dan terpisah menjadi rantai tunggal. Suatu membran seperti selaput ditempatkan pada gel dan diberi tekanan melalui pengisapan atau metoda mundane dalam kertas handuk (paper towels) dengan suatu berat. DNA berpindah tempat ke membran dan stick. Membran DNA-impregnanted dibakar atau menyebar secara permanen dengan menyertakan DNA tersebut. Molekul yang kemudian diperlakukan dengan suatu pemeriksaan hybridisasi yang mana hanya suatu molekul DNA dengan urutan dikenali yang akan dipasangkan dengan urutan DNA yang telah ditandai (diblot). Pemeriksaan DNA berlabel dengan fluorescents atau chromogenic berpijar sehingga dapat teridentifikasi. Dengan pengujian pola dari hybridisasi dengan sinar X atau Autoradiografi, peneliti dapat menentukan fragmen yang berisi DNA sequence spesifik atau gen.
Southern blots digunakan penemuan gen dan pemetaan, evolusi dan studi pengembangan, forensik dan diagnostik. Dalam tingkat genetik untuk memodifikasi pada organisme, Southern blot digunakan sebagai test untuk memastikan bahwa bagian DNA tertentu mengenal urutan gen. Southern blot analysis untuk menandai karakter transforman. Southern blot analysis bermanfaat untuk mengidentifikasi bentuk berbeda, menentukan memasukkan atau menyisipkan jumlah copy dan untuk mendeteksi gross DNA penyusunan kembali yang mungkin telah terjadi perubahan. Jika kamu sedang menganalisis ß - galactosidase dengan memasukkan atau menyisipkan dan dipotong - potong dengan EcoRV maka akan dihasilakn potongan sekitar 1kb dari atas dan bawah dari urutan ß - galactosidase persandian dimulai. Pemecahan oleh enzim restriksi, Analisis Gel, dan bloting.
Ini adalah prosedur standar dari Southern blot analysis.
1. dipecah sedikitnya 1 ug gen Drosophila dengan enzim restriksi yang sesuai. Dipecah 1 - 5 ug DNA dalam volume 20 ul dengan 10 unit enzim. Pemecahan dilalukan selama 4 - 12 jam.
2. Periksa kualitas pemecahan dengan analisis 100 ng dari tiap sample dalam minigel. meliputi sample control yang belum dipecah sebagai perbandingan. Sample yang telah dipecah tampak sebagai band - band dari repetitif sequen (urutan berulang) yang dapat diperlihatkan.
3. Sisa DNA 1% pada gel agarose meliputi jalur dengan penanda lamda untuk gel yang diwarnai dengan ethidium bromida dan difoto.
4. Gel diwarnai selama 20 menit dalam 1ug/ml ethidium bromida. Destain dalam air selama 10 menit dan difoto.
5. Serap gel selama 15 menit dalam 0.12 M HCL - bromophenol blue hingga menguning.
6. Serap gel dalam 0.4 M NaOH selama 30 menit.
7. Potong 3 potongan dalam memblot kertas yang akan meluas sekitar 1 inci di luar gel pada empat sisi. Rendam masing-masing dengan 0.4 M NaOH Dan tumpukan dalam suatu kaca.
8. Potong gel sampai pertengahan dan membuang bagian puncaknya. Dengan memotong jalur pertengahan, identasi akan tertinggal di puncak gel dimana gel diratakan dengan prosedur blotting, dan ini dapat digunakan untuk penyaringan baik telah ditempatkan dia tas gel. Hempaskan gel yang tak teratur dan menempatkannya pada pertengahan tumpukan kertas hisap untuk mendorong ke luar gelembung udara.
9. Gel dilemparkan disebabkan DNA pada umumnya semakin dekat kepada sisi bawah gel. frame gel dengan potongan plastik. Plastik meluas di bawah tepi gel dari 1 - 2 milimeter. dengan perlahan memaksa gelembung udara memberes bebas dari gel. Plastik mencegah penyangga mengalir di sekitar gel.
10. Suatu potongan Genescreen yang lebih untuk memenuhi ukuran gel. Permukaan basah gel dengan beberapa tetesan 0.4 M NaOH. perlahan - lahan meletakkan gen menyaring ke permukaan gel. Hindari menjerat gelembung udara di bawah saringan juga menghindari bergesernya saringan yang berhubungan dengan gel seperti beberapa DNA mungkin telah mulai untuk dipindahkan ke saringan.
11. Dua potongan kertas hisap untuk memenuhi Genescreen dan meletakkan hingga lembar tersebut mengeringkan pada waktu yang sama di atas saringan. Kertas pertama basah, dan melicinkannya sebelum menambahkan yang kedua. Potongan yang kedua basah sepenuhnya mengumpulkan tumpukan paper towels.
12. Menumpuk 1 inchi lapisan dari paper towels di atas potongan puncak kertas hisap. Towels harus memotong untuk memenuhi ukuran saringan.
13. Tempatkan potongan flat/plexiglass atau kaca yang diletakkan di paling atas. Menimbang tumpukan yang hancur bersama suatu botol yang berisi 200 - 500 ml tentang segala bentuk. Kemudian DNA dipindahkan selama 6 jam.
14. Setelah transfer, dipindahkan ke saringan dandiserap selama 15 menit dalam 200 ml 0.2 M Tris-Cl pH 7.5, 2X SSC.
15. Blot filter dikeringkan dengan paper towels dan kemudian dibiarkan kering selama sedikitnya 1 jam. Saringan dapat disimpan bila telah kering, keadaan ini cukup untuk menentukan DNA ke dalam saringan. Tidak kebutuhan untuk membakar saringan genescreen untuk menyertakan DNA.
Persiapan DNA radiolabeled untuk menyelidiki Southern blot. Beberapa kotak persediaan berbeda untuk pemeriksaan radiolabeling. Kotak berdasarkan pada cat dasar acak menghasilkan radioaktif memeriksa dengan aktivirtas kira-kira 109 cpm/ul. Suatu fragmen DNA gel-purified akan disediakan untuk reaksi dasar yang acak. Sejak reaksi dasar paling acak terutama yang sama, prosedur yang berikut dapat digunakan untuk memindahkan "unincorporated radioactive nucleotide"
1. Stop reaksi dengan menambahkan 0.5 M EDTA dengan konsentrasi akhir kira-kira 20 mM.
2. Tambahkan Nambahkan 400 ul TE, 1 ul 5 mg/ml DNA salmon dan 20 ul 100 mM spermine. Campuran dengan baik.
3. Inkubasi di atas es selama 15 menit, sentrifugasi mesin selama 15 menit dan buangan supernatant.
4. Pecahkan butir pada 37o C dalam 50 ul 0.5 M NaCl/TE selama 10 menit untuk memecahkan.
5. Tambahkan 200 ul TE dan menghitung jumlah kecil untuk menentukan efisiensi label DNA. Simpan pemeriksaan di dalam lemari es.
Analisis Southern blot dengan pemeriksaan radiolabeled. Saringan pertama direndam untuk periode yang singkat dalam pemeriksaan campuran hybridisasi. Kemudian pemeriksaan ditambahkan secara langsung hybridisasi solusi. Tidak ada prehybridisasi campuran khusus.
1. Gulung blot ke dalam silinder sehingga sisi DNA sisi ke arah pusat silinder dan menempatkan blot dalam tabung 50 ml.
2. Siapkan kira-kira 10 ml hybridisasi campuran (minus probe) dalam 200 ul 5 mg/ml DNA salem sonicated selama 5 menit dan vampurkan secara menyeluruh 10 ml 6X SSC, 50% Formamide, 1% SDS, 10% Dextran Sulfate. (30 ml solusi yang kekurangan DNA salmon dapat dibuat dengan meletakkan 9 ml 20X SSC, 15 ml Formamide, 3 ml 10% SDS, 3 g Sodium Dextran Sulfate ke dalam suatu tabung 50 ml dan putar campuran itu dalam tungku hybridisasi tungku pada suhu 42o C selama beberapa jam. Simpan campuran pada 20o C dan suhu panas 42o C sebelum penggunaan)
3. tambahakan campuran hybridisasi ke dalam tabung yang berisi blot, cap tabung, dan berputar tabung dalam tungku hybridisasi pada suhu 42o C selama minimal 15 menit.
4. Didihkan 5 - 10 juta cpm’s dalam volume 200 ul TE selama 5 menit dan kemudian menempatkan pemeriksaan di atas es.
5. Mindahkan tabung yang berisi blot dari tungku hybridisasi dan menambahkan pemeriksaan dengan hybridisasi solusi. Mengikhtisarkan tabung, campurkan dan kembali tabung ke tungku hybridisasi. Putar tabung dengan suhu 42oC.
6. Hari berikut, menuangkanhybridisasi radioaktif dan mencampurkan ke dalam tabung untuk dipergunakan kembali jika diperlukan. Menyimpan campuran hybridisasi dalam lemari es. (untuk digunakan pemeriksaan kembali, didihkan campuran selama 15 menit)
7. Siapkan total 200 ml 2X SSC, 0.5% SDS untuk mencuci blot. Tambahkan kira-kira 30 ml dari solusi ini ke dalam tabung yang berisi blot itu, rekap dan berputar tabung pada suhu 25o C selama 15 menit. Buang dengan mencuci limbah radioaktif dan mengulangi memeriksa prosedur dua kali.
8. Pindahkan blot dari tabung 50 ml dan cuci blot selama 15 menit pada suhu-kamar dalam baki dengan 2X SSC, 0.5% SDS (~ 100 ml). buang tabung radioaktif.
9. Siapkan 200 ml 0.1X SSC, 0.1% SDS dan dalam keadaan hangat atau pada suhu 55o C.
10. Gulungkan tblot ke dalam suatu silinder dengan sisi DNA ke arah pusat dan menaruhnya ke dalam tabung baru 50 ml. Tambahkan 30 ml 0.1X SSC, 0.1% SDS pada blot dan putar tabung dalam tungku hybridisasi selama 15 menit pada suhu 55o C. Buang dengan mencuci dan mengulangi memeriksa prosedur sampai solusi habis tercuci.
11. Pindahkan blot dari tabung dan tempatkan pada flat potongan plastik. Blot cairan kelebihan dibuang tetapi tidak dengan saringan untuk dikeringkan sepenuhnya.
12. Singkapkan saringan ke film sinar x Penyinaran memfilmkan dalam intensif screen.
Ini adalah suatu ringkas dari Southern blot dilakukan dan seperti apa data yang dapat diperoleh. Southern blots memberikan penyelidikan atau analisis untuk menentukan bobot molekular suatu restriksi fragmen-fragmen dan untuk mengukur sejumlah relatif dalam contoh berbeda.
1. DNA (genomic atau sumber lain) dipecah dengan enzim restriksi Enzim restriksi endonuclease digunakan untuk memotong high-molecular-weight DNA strands ke dalam fragmen yang lebih kecil. DNA fragmen kemudian adalah di electroforisis pada suatu agarose gel untuk dipisahkan berdasarkan ukurannya pada umumnya nampak sebagai band. DNA terdenaturasi menjadi rantai tunggal denganinkubasi dengan NaOH.
2. Jika sebagian dari fragmen DNA lebih besar dari 15 kb, kemudian sebelum di blot, gel mungkin diperlakukan dengan suatu asam, seperti HCL encer, yang depurinates fragmen DNA, memotong DNA ke dalam potongan lebih kecil, dengan begitu membiarkan perpindahan yang lebih efisien dari gel ke membran. DNA ditransfer ke membran seperti lembaran dari kertas hisap khusus. DNA fragementsw mempertahankan pola separasi yang sama dalam gel. Blot di inkubasi dengan banyak copy dalam pemeriksaan yang merupakan DNA single-stranded.
3. Jika metoda perpindahan alkali digunakan, gel yang mengandung DNA ditempatkan ke dalam suatu solusi bersifat alkali (Secara khas berisi Sodium hydroxide) untuk mengubah sifat DNA yang double-stranded. Denaturation dalam lingkungan bersifat alkali menyediakan untuk ikatan DNA yang bermuatan negatif ke dalam membran bermuatan positif, memisahkannya ke dalam rantai DNA tunggal untuk pemeriksaan hybridisasi dan menghancurkan RNA residu yang masih hadir dalam DNA.
4. Pemeriksaan ini akan membentuk base pairs dengan DNA sequence yan komplit dan band dalam bentuk molekul DNA double-stranded. Pemeriksaan tidak bisa dilihat tetapi selain dengan radioaktif atau enzim dapat di lihat (phosphatase bersifat alkali atau horseradish peroxidase).
5. Penempatan lokasi pemeriksaan diungkapkan dengan inkubasi substrate tanpa terwarnai itu mengikat enzim mengkonversi produk diwarnai yang dapat dilihat atau menyemburkan cahaya yang akan disingkap dengan sunar X. Jika pemeriksaan telah diberi label dengan radioaktifitas, dapat menyingkapkan film sinar X secara langsung.
Misalnya pada Southern Blot analysis of DNA Panel yang kiri adalah suatu gel electrophoretic yang diwarnai dengan ethidium bromida. Total DNA telah diekstrak dari 9 clon plasmid (lanes ## 1-9), yang didigesti dengan pembatasan endonuclease restriksi tertentu dan yang dipisahkan menurut ukuran oleh electrophoresis. DNA yang terlihat dinodai nampak dengan tidak ada ikatan terpisah, tidak satupun urutan DNA hadir lebih dari satu copy. Molekular dengan berat standar Standard mempunyai satu rangkaian fragmen DNA dari ukuran dikenal. Suatu clon fragemen DNA telah terisi muatan lane # 10: beban standar menandai adanya ukuran sekitar 400bp.
Panel tenggah adalah suatu southern blot autoradiogram gel yang sama. DNA dalam gel telah ditransfer (yang dinodai) ke suatu filter, kemudian filter diunjukkan ke suatu DNA radioactively-labelled yang dibuat dari DNA memuat jalur # 10. Saringan kemudian adalah diunjukkan dengan fil sinar X. Di mana pemeriksaan DNA ditemukan suatu urutan homolog sepancaran yang di nodai, base-pairs (hybridizes) untuk DNA. Radioaktifitas kemudian menyingkapkan film itu dan menghasilkan suatu band gelap di atas film sinar X.
Panel kanan adalah suatu bagan untuk southern autoradiogram, isi informasi adalah kehadiran atau ketidakhadiran suatu band serta ukurannya. Kehadiran suatu band menunjukkan bahwa urutan DNA homolog dalam pemeriksaan itu DNA hadir dalam clone ## 3, 4,& 8, dengan ukuran yang sama ketika pemeriksaan, dan ketidakhadiran clone ## 1 , 2, 5,& 9. Di jalur # 6 urutan homolog yang hadir tetapi dengan suatu lokasi pembatasan tambahan yang memotong fragmen itu menjadi dua fragmen lebih kecil. Analisa ini menunjukkan bahwa gen menarik menjadi clon sukses dengan satuan tertentu dalam plasmid, dan ada variasi genetik dalam clone #6. Gen ini sekarang dapat dianalisa lebih lanjut.
A. Pria normal : ikatan tunggal yang ukurannya normal serta tidak mengandung metil
B. Wanita normal : dua ikatan yang ukurannya normal, satu tidak mengandung metil (kromosom X aktif) dan satu mengandung metil (kromosom X yang tidak aktif)
C. Pria premutasi : ikatan tunggal yang ukurannya ditingkatkan serta tidak mengandung metil. Premutation ini mempunyai 75 pengulangan (diukuran oleh analisis PCR).
D. Wanita premutation : empat ikatan dengan pola tidak mengandung metil (X aktif)) dan mengandung metil (X tidak aktif) bentuk kedua-duanya premutasi dan ikatan normal. Premutation ini mempunyai 92 pengulangan (diukuran oleh analisis PCR)
E. Pria mutasi penuh : ikatan > 200 pengulangan yang ikatannya mengandung metil. Ketidakhadiran suatu ikatan tidak mengandung metil normal. Dalam hal ini ada tiga ukuran mutasi penuh berbeda, 280, 430 dan 920 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis)
F. Wanita, mutasi penuh : ikatan > 200 pengulangan yang ikatannya mengandung metil. Dua ikatan normal dari allel yang normal adalah juga tersedia. Mutasi penuh ini mempunyai 355 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis)
G. Pria mosaik : Mutasi penuh dan premutation. Dalam hal ini mutasi yang penuh mempunyai 510 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis) dan premutation mempunyai 84 pengulangan (diukur dengan analisis PCR)
Oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Southern blot adalah suatu teknik yang dikembangkan oleh Edwin. M. Southern pada 1975, seorang ahli biologi asal Inggris. Teknik ini digunakan untuk pendeteksian suatu DNA sequence spesifik (gen atau lain) dalam sample kompleks DNA (selular DNA). Ini juga digunakan untuk menentukan bobot molekular suatu restriksi fragmen dan untuk mengukur sejumlah relatif dalam sample berbeda. Di bawah kondisi-kondisi optimal, Southern blot mendeteksi ~ 0.1 pg DNA yang menarik. Blot teknik digunakan untuk memindahkan protein DNA dan RNA ke suatu pengangkut sehingga dapat dipisahkan, dan sering juga diikuti penggunaan suatu gel ectrophoresis. Southern blot digunakan untuk memindahkan DNA. Digunakan biologi molekular untuk melihat kemungkinan kehadiran suatu urutan DNA dalam suatu sample DNA. Southern blot Selatan berkombinasi gel agarose electrophoresis untuk separasi ukuran DNA dengan metoda untuk memindahkan DNA ke suatu membran filter untuk pemeriksaan hybridisasi. Metoda lain adalah Western blot dan Northern blot memiliki prinsip kerja yang sama tetapi menggunakan RNA dan protein.
Setelah electrophoresis, gel tersebut diperlakukan dengan suatu alkali yang menyebabkan DNA terdenaturasi dan terpisah menjadi rantai tunggal. Suatu membran seperti selaput ditempatkan pada gel dan diberi tekanan melalui pengisapan atau metoda mundane dalam kertas handuk (paper towels) dengan suatu berat. DNA berpindah tempat ke membran dan stick. Membran DNA-impregnanted dibakar atau menyebar secara permanen dengan menyertakan DNA tersebut. Molekul yang kemudian diperlakukan dengan suatu pemeriksaan hybridisasi yang mana hanya suatu molekul DNA dengan urutan dikenali yang akan dipasangkan dengan urutan DNA yang telah ditandai (diblot). Pemeriksaan DNA berlabel dengan fluorescents atau chromogenic berpijar sehingga dapat teridentifikasi. Dengan pengujian pola dari hybridisasi dengan sinar X atau Autoradiografi, peneliti dapat menentukan fragmen yang berisi DNA sequence spesifik atau gen.
Southern blots digunakan penemuan gen dan pemetaan, evolusi dan studi pengembangan, forensik dan diagnostik. Dalam tingkat genetik untuk memodifikasi pada organisme, Southern blot digunakan sebagai test untuk memastikan bahwa bagian DNA tertentu mengenal urutan gen. Southern blot analysis untuk menandai karakter transforman. Southern blot analysis bermanfaat untuk mengidentifikasi bentuk berbeda, menentukan memasukkan atau menyisipkan jumlah copy dan untuk mendeteksi gross DNA penyusunan kembali yang mungkin telah terjadi perubahan. Jika kamu sedang menganalisis ß - galactosidase dengan memasukkan atau menyisipkan dan dipotong - potong dengan EcoRV maka akan dihasilakn potongan sekitar 1kb dari atas dan bawah dari urutan ß - galactosidase persandian dimulai. Pemecahan oleh enzim restriksi, Analisis Gel, dan bloting.
Ini adalah prosedur standar dari Southern blot analysis.
1. dipecah sedikitnya 1 ug gen Drosophila dengan enzim restriksi yang sesuai. Dipecah 1 - 5 ug DNA dalam volume 20 ul dengan 10 unit enzim. Pemecahan dilalukan selama 4 - 12 jam.
2. Periksa kualitas pemecahan dengan analisis 100 ng dari tiap sample dalam minigel. meliputi sample control yang belum dipecah sebagai perbandingan. Sample yang telah dipecah tampak sebagai band - band dari repetitif sequen (urutan berulang) yang dapat diperlihatkan.
3. Sisa DNA 1% pada gel agarose meliputi jalur dengan penanda lamda untuk gel yang diwarnai dengan ethidium bromida dan difoto.
4. Gel diwarnai selama 20 menit dalam 1ug/ml ethidium bromida. Destain dalam air selama 10 menit dan difoto.
5. Serap gel selama 15 menit dalam 0.12 M HCL - bromophenol blue hingga menguning.
6. Serap gel dalam 0.4 M NaOH selama 30 menit.
7. Potong 3 potongan dalam memblot kertas yang akan meluas sekitar 1 inci di luar gel pada empat sisi. Rendam masing-masing dengan 0.4 M NaOH Dan tumpukan dalam suatu kaca.
8. Potong gel sampai pertengahan dan membuang bagian puncaknya. Dengan memotong jalur pertengahan, identasi akan tertinggal di puncak gel dimana gel diratakan dengan prosedur blotting, dan ini dapat digunakan untuk penyaringan baik telah ditempatkan dia tas gel. Hempaskan gel yang tak teratur dan menempatkannya pada pertengahan tumpukan kertas hisap untuk mendorong ke luar gelembung udara.
9. Gel dilemparkan disebabkan DNA pada umumnya semakin dekat kepada sisi bawah gel. frame gel dengan potongan plastik. Plastik meluas di bawah tepi gel dari 1 - 2 milimeter. dengan perlahan memaksa gelembung udara memberes bebas dari gel. Plastik mencegah penyangga mengalir di sekitar gel.
10. Suatu potongan Genescreen yang lebih untuk memenuhi ukuran gel. Permukaan basah gel dengan beberapa tetesan 0.4 M NaOH. perlahan - lahan meletakkan gen menyaring ke permukaan gel. Hindari menjerat gelembung udara di bawah saringan juga menghindari bergesernya saringan yang berhubungan dengan gel seperti beberapa DNA mungkin telah mulai untuk dipindahkan ke saringan.
11. Dua potongan kertas hisap untuk memenuhi Genescreen dan meletakkan hingga lembar tersebut mengeringkan pada waktu yang sama di atas saringan. Kertas pertama basah, dan melicinkannya sebelum menambahkan yang kedua. Potongan yang kedua basah sepenuhnya mengumpulkan tumpukan paper towels.
12. Menumpuk 1 inchi lapisan dari paper towels di atas potongan puncak kertas hisap. Towels harus memotong untuk memenuhi ukuran saringan.
13. Tempatkan potongan flat/plexiglass atau kaca yang diletakkan di paling atas. Menimbang tumpukan yang hancur bersama suatu botol yang berisi 200 - 500 ml tentang segala bentuk. Kemudian DNA dipindahkan selama 6 jam.
14. Setelah transfer, dipindahkan ke saringan dandiserap selama 15 menit dalam 200 ml 0.2 M Tris-Cl pH 7.5, 2X SSC.
15. Blot filter dikeringkan dengan paper towels dan kemudian dibiarkan kering selama sedikitnya 1 jam. Saringan dapat disimpan bila telah kering, keadaan ini cukup untuk menentukan DNA ke dalam saringan. Tidak kebutuhan untuk membakar saringan genescreen untuk menyertakan DNA.
Persiapan DNA radiolabeled untuk menyelidiki Southern blot. Beberapa kotak persediaan berbeda untuk pemeriksaan radiolabeling. Kotak berdasarkan pada cat dasar acak menghasilkan radioaktif memeriksa dengan aktivirtas kira-kira 109 cpm/ul. Suatu fragmen DNA gel-purified akan disediakan untuk reaksi dasar yang acak. Sejak reaksi dasar paling acak terutama yang sama, prosedur yang berikut dapat digunakan untuk memindahkan "unincorporated radioactive nucleotide"
1. Stop reaksi dengan menambahkan 0.5 M EDTA dengan konsentrasi akhir kira-kira 20 mM.
2. Tambahkan Nambahkan 400 ul TE, 1 ul 5 mg/ml DNA salmon dan 20 ul 100 mM spermine. Campuran dengan baik.
3. Inkubasi di atas es selama 15 menit, sentrifugasi mesin selama 15 menit dan buangan supernatant.
4. Pecahkan butir pada 37o C dalam 50 ul 0.5 M NaCl/TE selama 10 menit untuk memecahkan.
5. Tambahkan 200 ul TE dan menghitung jumlah kecil untuk menentukan efisiensi label DNA. Simpan pemeriksaan di dalam lemari es.
Analisis Southern blot dengan pemeriksaan radiolabeled. Saringan pertama direndam untuk periode yang singkat dalam pemeriksaan campuran hybridisasi. Kemudian pemeriksaan ditambahkan secara langsung hybridisasi solusi. Tidak ada prehybridisasi campuran khusus.
1. Gulung blot ke dalam silinder sehingga sisi DNA sisi ke arah pusat silinder dan menempatkan blot dalam tabung 50 ml.
2. Siapkan kira-kira 10 ml hybridisasi campuran (minus probe) dalam 200 ul 5 mg/ml DNA salem sonicated selama 5 menit dan vampurkan secara menyeluruh 10 ml 6X SSC, 50% Formamide, 1% SDS, 10% Dextran Sulfate. (30 ml solusi yang kekurangan DNA salmon dapat dibuat dengan meletakkan 9 ml 20X SSC, 15 ml Formamide, 3 ml 10% SDS, 3 g Sodium Dextran Sulfate ke dalam suatu tabung 50 ml dan putar campuran itu dalam tungku hybridisasi tungku pada suhu 42o C selama beberapa jam. Simpan campuran pada 20o C dan suhu panas 42o C sebelum penggunaan)
3. tambahakan campuran hybridisasi ke dalam tabung yang berisi blot, cap tabung, dan berputar tabung dalam tungku hybridisasi pada suhu 42o C selama minimal 15 menit.
4. Didihkan 5 - 10 juta cpm’s dalam volume 200 ul TE selama 5 menit dan kemudian menempatkan pemeriksaan di atas es.
5. Mindahkan tabung yang berisi blot dari tungku hybridisasi dan menambahkan pemeriksaan dengan hybridisasi solusi. Mengikhtisarkan tabung, campurkan dan kembali tabung ke tungku hybridisasi. Putar tabung dengan suhu 42oC.
6. Hari berikut, menuangkanhybridisasi radioaktif dan mencampurkan ke dalam tabung untuk dipergunakan kembali jika diperlukan. Menyimpan campuran hybridisasi dalam lemari es. (untuk digunakan pemeriksaan kembali, didihkan campuran selama 15 menit)
7. Siapkan total 200 ml 2X SSC, 0.5% SDS untuk mencuci blot. Tambahkan kira-kira 30 ml dari solusi ini ke dalam tabung yang berisi blot itu, rekap dan berputar tabung pada suhu 25o C selama 15 menit. Buang dengan mencuci limbah radioaktif dan mengulangi memeriksa prosedur dua kali.
8. Pindahkan blot dari tabung 50 ml dan cuci blot selama 15 menit pada suhu-kamar dalam baki dengan 2X SSC, 0.5% SDS (~ 100 ml). buang tabung radioaktif.
9. Siapkan 200 ml 0.1X SSC, 0.1% SDS dan dalam keadaan hangat atau pada suhu 55o C.
10. Gulungkan tblot ke dalam suatu silinder dengan sisi DNA ke arah pusat dan menaruhnya ke dalam tabung baru 50 ml. Tambahkan 30 ml 0.1X SSC, 0.1% SDS pada blot dan putar tabung dalam tungku hybridisasi selama 15 menit pada suhu 55o C. Buang dengan mencuci dan mengulangi memeriksa prosedur sampai solusi habis tercuci.
11. Pindahkan blot dari tabung dan tempatkan pada flat potongan plastik. Blot cairan kelebihan dibuang tetapi tidak dengan saringan untuk dikeringkan sepenuhnya.
12. Singkapkan saringan ke film sinar x Penyinaran memfilmkan dalam intensif screen.
Ini adalah suatu ringkas dari Southern blot dilakukan dan seperti apa data yang dapat diperoleh. Southern blots memberikan penyelidikan atau analisis untuk menentukan bobot molekular suatu restriksi fragmen-fragmen dan untuk mengukur sejumlah relatif dalam contoh berbeda.
1. DNA (genomic atau sumber lain) dipecah dengan enzim restriksi Enzim restriksi endonuclease digunakan untuk memotong high-molecular-weight DNA strands ke dalam fragmen yang lebih kecil. DNA fragmen kemudian adalah di electroforisis pada suatu agarose gel untuk dipisahkan berdasarkan ukurannya pada umumnya nampak sebagai band. DNA terdenaturasi menjadi rantai tunggal denganinkubasi dengan NaOH.
2. Jika sebagian dari fragmen DNA lebih besar dari 15 kb, kemudian sebelum di blot, gel mungkin diperlakukan dengan suatu asam, seperti HCL encer, yang depurinates fragmen DNA, memotong DNA ke dalam potongan lebih kecil, dengan begitu membiarkan perpindahan yang lebih efisien dari gel ke membran. DNA ditransfer ke membran seperti lembaran dari kertas hisap khusus. DNA fragementsw mempertahankan pola separasi yang sama dalam gel. Blot di inkubasi dengan banyak copy dalam pemeriksaan yang merupakan DNA single-stranded.
3. Jika metoda perpindahan alkali digunakan, gel yang mengandung DNA ditempatkan ke dalam suatu solusi bersifat alkali (Secara khas berisi Sodium hydroxide) untuk mengubah sifat DNA yang double-stranded. Denaturation dalam lingkungan bersifat alkali menyediakan untuk ikatan DNA yang bermuatan negatif ke dalam membran bermuatan positif, memisahkannya ke dalam rantai DNA tunggal untuk pemeriksaan hybridisasi dan menghancurkan RNA residu yang masih hadir dalam DNA.
4. Pemeriksaan ini akan membentuk base pairs dengan DNA sequence yan komplit dan band dalam bentuk molekul DNA double-stranded. Pemeriksaan tidak bisa dilihat tetapi selain dengan radioaktif atau enzim dapat di lihat (phosphatase bersifat alkali atau horseradish peroxidase).
5. Penempatan lokasi pemeriksaan diungkapkan dengan inkubasi substrate tanpa terwarnai itu mengikat enzim mengkonversi produk diwarnai yang dapat dilihat atau menyemburkan cahaya yang akan disingkap dengan sunar X. Jika pemeriksaan telah diberi label dengan radioaktifitas, dapat menyingkapkan film sinar X secara langsung.
Misalnya pada Southern Blot analysis of DNA Panel yang kiri adalah suatu gel electrophoretic yang diwarnai dengan ethidium bromida. Total DNA telah diekstrak dari 9 clon plasmid (lanes ## 1-9), yang didigesti dengan pembatasan endonuclease restriksi tertentu dan yang dipisahkan menurut ukuran oleh electrophoresis. DNA yang terlihat dinodai nampak dengan tidak ada ikatan terpisah, tidak satupun urutan DNA hadir lebih dari satu copy. Molekular dengan berat standar Standard mempunyai satu rangkaian fragmen DNA dari ukuran dikenal. Suatu clon fragemen DNA telah terisi muatan lane # 10: beban standar menandai adanya ukuran sekitar 400bp.
Panel tenggah adalah suatu southern blot autoradiogram gel yang sama. DNA dalam gel telah ditransfer (yang dinodai) ke suatu filter, kemudian filter diunjukkan ke suatu DNA radioactively-labelled yang dibuat dari DNA memuat jalur # 10. Saringan kemudian adalah diunjukkan dengan fil sinar X. Di mana pemeriksaan DNA ditemukan suatu urutan homolog sepancaran yang di nodai, base-pairs (hybridizes) untuk DNA. Radioaktifitas kemudian menyingkapkan film itu dan menghasilkan suatu band gelap di atas film sinar X.
Panel kanan adalah suatu bagan untuk southern autoradiogram, isi informasi adalah kehadiran atau ketidakhadiran suatu band serta ukurannya. Kehadiran suatu band menunjukkan bahwa urutan DNA homolog dalam pemeriksaan itu DNA hadir dalam clone ## 3, 4,& 8, dengan ukuran yang sama ketika pemeriksaan, dan ketidakhadiran clone ## 1 , 2, 5,& 9. Di jalur # 6 urutan homolog yang hadir tetapi dengan suatu lokasi pembatasan tambahan yang memotong fragmen itu menjadi dua fragmen lebih kecil. Analisa ini menunjukkan bahwa gen menarik menjadi clon sukses dengan satuan tertentu dalam plasmid, dan ada variasi genetik dalam clone #6. Gen ini sekarang dapat dianalisa lebih lanjut.
A. Pria normal : ikatan tunggal yang ukurannya normal serta tidak mengandung metil
B. Wanita normal : dua ikatan yang ukurannya normal, satu tidak mengandung metil (kromosom X aktif) dan satu mengandung metil (kromosom X yang tidak aktif)
C. Pria premutasi : ikatan tunggal yang ukurannya ditingkatkan serta tidak mengandung metil. Premutation ini mempunyai 75 pengulangan (diukuran oleh analisis PCR).
D. Wanita premutation : empat ikatan dengan pola tidak mengandung metil (X aktif)) dan mengandung metil (X tidak aktif) bentuk kedua-duanya premutasi dan ikatan normal. Premutation ini mempunyai 92 pengulangan (diukuran oleh analisis PCR)
E. Pria mutasi penuh : ikatan > 200 pengulangan yang ikatannya mengandung metil. Ketidakhadiran suatu ikatan tidak mengandung metil normal. Dalam hal ini ada tiga ukuran mutasi penuh berbeda, 280, 430 dan 920 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis)
F. Wanita, mutasi penuh : ikatan > 200 pengulangan yang ikatannya mengandung metil. Dua ikatan normal dari allel yang normal adalah juga tersedia. Mutasi penuh ini mempunyai 355 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis)
G. Pria mosaik : Mutasi penuh dan premutation. Dalam hal ini mutasi yang penuh mempunyai 510 pengulangan (diukur dengan Southern blot analysis) dan premutation mempunyai 84 pengulangan (diukur dengan analisis PCR)
Rhizobium
Rhizobium
Oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Hampir semua mikroorganisme, tumbuhan tingkat tinggi, dan hewan membutuhkan nitrogen, yang tergabung baik dengan H (sebagai ammonia atau amina) maupun dengan O (sebagai nitrat) ataupun nitrogen organic seperti protein, asam amino dan gula, asam nukleat, dan lain-lain. Relatif sedikit sekali ditemukan dalam air dan tanah. Bentuk utama daur nitrogen adalah penambatan nitrogen (N2), amonifikasi nitrogen seluler, nitrifiksai, dan denitrifikasi. Tiap proses tersebut melibatkan baik reduksi ataupun oksidasi nitrogen dan masing-masing melalui perantara suatu seri kompleks enzim spesifik, beberapa tahap diantaranya belum jelas.
Daur nitrogen diperlihatkan cara nitrogen atmosferdiubah langsung menjadi benda hidup oleh mikroorganisme tanah. Nitrogen yang terpendam dalam tumbuh-tumbuhan diubah kedalam jaringan hewan. Bila hewan tersebut mati dan hancur, mikroorganisme saprofit mengubah nitrogen iu kembali dalam bentuk ammonia dan senyawa-senyawa nitrogen lain. Pencernaan protein tumbuh-tumbuhan menjadi protease kemudian menjadi amonia disebut amonifikasi. Pada tingkat ini, tanah pertanian dapat menerima nitrogen terikat secara artifisial dalam bentuk ammonia dalam air atau garam ammonium. Oksidasi amonia menjadi garam asam nitrogen (nitrosifikasi atau nitrifikasi langkah I) dilaksanakan oleh bermacam-macam species bakteri Kemoautotrof, seperti nitosomonas. Nitrit yang terbentuk itu dioksidasi lebih lanjut (nitrifikasi langkah II) menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Nitrit dan nitrat dihasilkan juga oleh cahaya kilat dari O dan N atmosfer dan fotooksidasi buangan hasil pembakaran dalam mesin kendara bermotor, proses tersebut dapat dikembalikan kembali ketanah oleh hujan. Nitrat sekarang dapat diperolah tumbuh-tumbuhan maupun bakteri anaerob fakultatif yang hidup ditanah. Beberapa bakteri dapat mengembalikan proses itu dengan menggunakan nitrat sebagai seumber nitrogen seluler melalui reduksi dan umumnya dinyatakan sebagai reduksi nitrat asimilatoris. Nitrat dan nitrit dapat didesimilasikan oleh berbagai organisme tanah sebagai sumber akseptor elektron. Proses mereduksi nitrat menjadi nitrogen molekul dinamakan denitrifikasi. Proses singkat dari daur nitogen adalah sebagai berikut :
1. Nitrogen diperoleh melalui proses dari N2 ke jasad renik dan digunakan untuk tanaman.
2. Nitrogen oksidasi dengan cara amoniak dioksidasi ke nitrat (nitrifikasi)
3. Nitrogen (N2) kembali keatmosfer
Penambat nitrogen adalah proses yang menyebabkan nitrogen bebas secara kimia digabungkan dengan unsur lain. Dalam atmosfer yang meliputi satu acre (0.4646 ha) tanah diperkirakan ada 35.000 ton nitrogen bebas, tetapi, walaupun esensial mutlak bagi kehidupan, tidak satu molekulpun dapat digunakan begitu saja oleh tumbuhan tingkat ringgi, hewandan manusia tanap campur tangan mikroorganisme penambat nitrogen. Sejumlah mikroornisme tanah dan air sanggup menggunkana milekuk nitrogen dalam atmosfer sebagai sumber nitrogen baginya. Organisme ini dibagi dalam dua kelompok menurut cara penambatan nitrogen yang dilakukan. Penambatan nitrogen tunasimbiosis (non-symbiotic nitrogen-fixera) adalah mikroorganisme yang snaggup mengubah molekul nitrogen menjadi nitrogen sel secara bebas tanpa bergantung pada organisme hidup lainnya. Penambatan nitrogen secara simbiosis adalah menambatkan nitrogen melalui hidup bersama dalam akar Leguminoceae dan tumbuh-tumbuhan lain. Organisme penambat nitrogen itu, secar enzimatik menggabungkan nitrogen atmosfer dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa organik dalam sel-sel hidup. Dalam bentuk organik ini nitrogen lebih banyak direduksi dari dalam keadaan bebas.
Bidang mikrobiologi saling berhubungan positif dan memegang suatu peranan penting dalam suatu produksi pertanian. Sebagai contoh, lahan yang terdapat mikroorganisme dapat menengahi pembuatan bahan gizi ion tidak tersusun teratur seperti nitrat, ammonium dan fosfat dari material tidak tersusun atau organik, dan beberapa lahan mikroorganisme menentukan unsure yang penting bagi tanaman yang dapat meningkatkan pertumbuhan panen. Di Padang rumput tanaman Leguminoceae dapat bersimbiosis dengan suatu bakteri Rhizobium pada bintil akar tanaman tersebut. Tanaman Leguminoceae mempunyai potensi yang dapat dipertimbangkan pada siklus panen dalam sistem agrikultur karena dapat memelihara kesuburan lahan.
Fungsi akar disamping untuk penyerapan air dan bahan gizi hampir semua akar mempunyai asosiasi simbiosis dengan jasad renik yanga ada ditanah yang dikenal dengan istilah "Rhizosphere". Biasanya mikroorganisme tersebut dinamakan Rhizobia berasal dari bahasa Yunani (Riza = menentukan dan bios= Hidup) adalah bakteri lahan yang mensintesis nitrogen (diazotrophy) didalam bintil akar tanaman Leguminoceae. Rhizobia tidak bisa dengan bebas menentukan nitogen dan memerlukan suatu inang untuk mensintesis nitrogen secara analisis bakteri-bakteri tersebut adalah golongan yang bergerak atau motile, Gram-negatif, dan bakteri batang tidak berspora. Jenis pertama adalah Rhizobium leguminosarum dikenal pada tahun 1889. Kemudian banyak ditemukan species-species lain yang juga dapat mensintesis nitrogen yang disebut Rhizobia. Rhizobia terdiri dari 57 species ditemukan dalam 12 genera. Kebanyakan Ordo Rhizobiales, suatu kelompok probably-monophyletic proteobacteria.
Rhizobia tinggal dalam hubungan simbiosis dengan tanaman kacang-kacangan. Tanaman kacang-kacangan umumnya meliputi kacang polong, semanggi, dan kedelai. Rhizobia tinggal di dalam akar akar dari tanaman tersebut. Rhizobia melalui rambut akar, didalam akar tersebut kemudian akan berkembangbiak membentu suatu bintil. Bakteri mensintesis nitrogen untuk tanaman tersebut dan sebagai balasan dari tanaman, bakteri diberi suplai makanan berupa gula, protein, dan oksigen. Simbiosis Legume–Rhizobia adalah suatu contoh dari simbiosis mutualisme yang menyediakan amoniak atau amino untuk tumbuhan dan sebagi imbalannnya bakteri tersebut menerima bahan organik terutama dicarboxylic malate dan succinate sebagai sumber energi dan karbon.
Tanaman Legumimoceae (polong-polongan) kaya akan protein terutama amino asam yang penting bagi proses sintesis protein, selain itu tanaman tersebut juga kaya akan vitamin dan micro-elements. Efek dari memakan tanaman polong-polongan diantaranya mempunyai efek bersifat melindungi dalam atas penyakit yang menyerang cardio-vascular dan colo-rectal. Terdapat lebih dari 15.000 species pada familia Leguminoceae yang bersimbiosis dengan bakteri Rhizobia. Rhizobia dapat hidup baik pada bintil akar. Di dalam bintil akar, rhizobia dilengkapi dengan energi dan karbon dalam wujud photosynthate-derived C4 dicarboxylate dan O2 disajikan dalam bentuk enzim oxygen-labile nitrogenase oleh leghaemoglobin.
Bakteri mensintesis nitrogen (N2) untuk tanaman dan memperoleh produk fotosintesis yang disediakn oleh tumbuhan yang bersimbiosis dengannya. Banyak familia jenis tumbuhan yang menjalin hubungan simbiosis dengan bakteri yang nitrogen-fixing pada akar suatu sumber dari nitrogen yang disintesis untuk asimilasi ke dalam campuran organik. Suatu akar Legumionoceae yang sudah membengkak terdiri atas sel tumbuhan yang berisi fiksasi nitrogen oleh bakteri Rhizobium yang tinggal didalam jaringan tersebut. Pada akar terdapat warna merah muda, warna ini menandakan bintil akar yang telah diinfeksi oleh bakteri Rhizobium.
Adapun untuk menginfeksi akar tanaman Leguminoceae diperlukan sutatu zat isyarat yang dikeluarkan oleh tanaman Leguminoceae untuk merangsang bakteri mengaktifkan suatu gen dalam menginfeksi dirinya. Zat ini dinamakan Nod faktor. Setelah berkembang didalam jaringan akar tumbuhan Leguminoceae, tumbuhan tersebut kembali merangsang bakteri akar melakukan fiksasi nitrogen dengan mengeluarkan suatu zat yaitu flavonoid (jenis-jenis flavonoid yang dikeluarkan tergantung dari jenis tanamannya).
Oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Hampir semua mikroorganisme, tumbuhan tingkat tinggi, dan hewan membutuhkan nitrogen, yang tergabung baik dengan H (sebagai ammonia atau amina) maupun dengan O (sebagai nitrat) ataupun nitrogen organic seperti protein, asam amino dan gula, asam nukleat, dan lain-lain. Relatif sedikit sekali ditemukan dalam air dan tanah. Bentuk utama daur nitrogen adalah penambatan nitrogen (N2), amonifikasi nitrogen seluler, nitrifiksai, dan denitrifikasi. Tiap proses tersebut melibatkan baik reduksi ataupun oksidasi nitrogen dan masing-masing melalui perantara suatu seri kompleks enzim spesifik, beberapa tahap diantaranya belum jelas.
Daur nitrogen diperlihatkan cara nitrogen atmosferdiubah langsung menjadi benda hidup oleh mikroorganisme tanah. Nitrogen yang terpendam dalam tumbuh-tumbuhan diubah kedalam jaringan hewan. Bila hewan tersebut mati dan hancur, mikroorganisme saprofit mengubah nitrogen iu kembali dalam bentuk ammonia dan senyawa-senyawa nitrogen lain. Pencernaan protein tumbuh-tumbuhan menjadi protease kemudian menjadi amonia disebut amonifikasi. Pada tingkat ini, tanah pertanian dapat menerima nitrogen terikat secara artifisial dalam bentuk ammonia dalam air atau garam ammonium. Oksidasi amonia menjadi garam asam nitrogen (nitrosifikasi atau nitrifikasi langkah I) dilaksanakan oleh bermacam-macam species bakteri Kemoautotrof, seperti nitosomonas. Nitrit yang terbentuk itu dioksidasi lebih lanjut (nitrifikasi langkah II) menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Nitrit dan nitrat dihasilkan juga oleh cahaya kilat dari O dan N atmosfer dan fotooksidasi buangan hasil pembakaran dalam mesin kendara bermotor, proses tersebut dapat dikembalikan kembali ketanah oleh hujan. Nitrat sekarang dapat diperolah tumbuh-tumbuhan maupun bakteri anaerob fakultatif yang hidup ditanah. Beberapa bakteri dapat mengembalikan proses itu dengan menggunakan nitrat sebagai seumber nitrogen seluler melalui reduksi dan umumnya dinyatakan sebagai reduksi nitrat asimilatoris. Nitrat dan nitrit dapat didesimilasikan oleh berbagai organisme tanah sebagai sumber akseptor elektron. Proses mereduksi nitrat menjadi nitrogen molekul dinamakan denitrifikasi. Proses singkat dari daur nitogen adalah sebagai berikut :
1. Nitrogen diperoleh melalui proses dari N2 ke jasad renik dan digunakan untuk tanaman.
2. Nitrogen oksidasi dengan cara amoniak dioksidasi ke nitrat (nitrifikasi)
3. Nitrogen (N2) kembali keatmosfer
Penambat nitrogen adalah proses yang menyebabkan nitrogen bebas secara kimia digabungkan dengan unsur lain. Dalam atmosfer yang meliputi satu acre (0.4646 ha) tanah diperkirakan ada 35.000 ton nitrogen bebas, tetapi, walaupun esensial mutlak bagi kehidupan, tidak satu molekulpun dapat digunakan begitu saja oleh tumbuhan tingkat ringgi, hewandan manusia tanap campur tangan mikroorganisme penambat nitrogen. Sejumlah mikroornisme tanah dan air sanggup menggunkana milekuk nitrogen dalam atmosfer sebagai sumber nitrogen baginya. Organisme ini dibagi dalam dua kelompok menurut cara penambatan nitrogen yang dilakukan. Penambatan nitrogen tunasimbiosis (non-symbiotic nitrogen-fixera) adalah mikroorganisme yang snaggup mengubah molekul nitrogen menjadi nitrogen sel secara bebas tanpa bergantung pada organisme hidup lainnya. Penambatan nitrogen secara simbiosis adalah menambatkan nitrogen melalui hidup bersama dalam akar Leguminoceae dan tumbuh-tumbuhan lain. Organisme penambat nitrogen itu, secar enzimatik menggabungkan nitrogen atmosfer dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa organik dalam sel-sel hidup. Dalam bentuk organik ini nitrogen lebih banyak direduksi dari dalam keadaan bebas.
Bidang mikrobiologi saling berhubungan positif dan memegang suatu peranan penting dalam suatu produksi pertanian. Sebagai contoh, lahan yang terdapat mikroorganisme dapat menengahi pembuatan bahan gizi ion tidak tersusun teratur seperti nitrat, ammonium dan fosfat dari material tidak tersusun atau organik, dan beberapa lahan mikroorganisme menentukan unsure yang penting bagi tanaman yang dapat meningkatkan pertumbuhan panen. Di Padang rumput tanaman Leguminoceae dapat bersimbiosis dengan suatu bakteri Rhizobium pada bintil akar tanaman tersebut. Tanaman Leguminoceae mempunyai potensi yang dapat dipertimbangkan pada siklus panen dalam sistem agrikultur karena dapat memelihara kesuburan lahan.
Fungsi akar disamping untuk penyerapan air dan bahan gizi hampir semua akar mempunyai asosiasi simbiosis dengan jasad renik yanga ada ditanah yang dikenal dengan istilah "Rhizosphere". Biasanya mikroorganisme tersebut dinamakan Rhizobia berasal dari bahasa Yunani (Riza = menentukan dan bios= Hidup) adalah bakteri lahan yang mensintesis nitrogen (diazotrophy) didalam bintil akar tanaman Leguminoceae. Rhizobia tidak bisa dengan bebas menentukan nitogen dan memerlukan suatu inang untuk mensintesis nitrogen secara analisis bakteri-bakteri tersebut adalah golongan yang bergerak atau motile, Gram-negatif, dan bakteri batang tidak berspora. Jenis pertama adalah Rhizobium leguminosarum dikenal pada tahun 1889. Kemudian banyak ditemukan species-species lain yang juga dapat mensintesis nitrogen yang disebut Rhizobia. Rhizobia terdiri dari 57 species ditemukan dalam 12 genera. Kebanyakan Ordo Rhizobiales, suatu kelompok probably-monophyletic proteobacteria.
Rhizobia tinggal dalam hubungan simbiosis dengan tanaman kacang-kacangan. Tanaman kacang-kacangan umumnya meliputi kacang polong, semanggi, dan kedelai. Rhizobia tinggal di dalam akar akar dari tanaman tersebut. Rhizobia melalui rambut akar, didalam akar tersebut kemudian akan berkembangbiak membentu suatu bintil. Bakteri mensintesis nitrogen untuk tanaman tersebut dan sebagai balasan dari tanaman, bakteri diberi suplai makanan berupa gula, protein, dan oksigen. Simbiosis Legume–Rhizobia adalah suatu contoh dari simbiosis mutualisme yang menyediakan amoniak atau amino untuk tumbuhan dan sebagi imbalannnya bakteri tersebut menerima bahan organik terutama dicarboxylic malate dan succinate sebagai sumber energi dan karbon.
Tanaman Legumimoceae (polong-polongan) kaya akan protein terutama amino asam yang penting bagi proses sintesis protein, selain itu tanaman tersebut juga kaya akan vitamin dan micro-elements. Efek dari memakan tanaman polong-polongan diantaranya mempunyai efek bersifat melindungi dalam atas penyakit yang menyerang cardio-vascular dan colo-rectal. Terdapat lebih dari 15.000 species pada familia Leguminoceae yang bersimbiosis dengan bakteri Rhizobia. Rhizobia dapat hidup baik pada bintil akar. Di dalam bintil akar, rhizobia dilengkapi dengan energi dan karbon dalam wujud photosynthate-derived C4 dicarboxylate dan O2 disajikan dalam bentuk enzim oxygen-labile nitrogenase oleh leghaemoglobin.
Bakteri mensintesis nitrogen (N2) untuk tanaman dan memperoleh produk fotosintesis yang disediakn oleh tumbuhan yang bersimbiosis dengannya. Banyak familia jenis tumbuhan yang menjalin hubungan simbiosis dengan bakteri yang nitrogen-fixing pada akar suatu sumber dari nitrogen yang disintesis untuk asimilasi ke dalam campuran organik. Suatu akar Legumionoceae yang sudah membengkak terdiri atas sel tumbuhan yang berisi fiksasi nitrogen oleh bakteri Rhizobium yang tinggal didalam jaringan tersebut. Pada akar terdapat warna merah muda, warna ini menandakan bintil akar yang telah diinfeksi oleh bakteri Rhizobium.
Adapun untuk menginfeksi akar tanaman Leguminoceae diperlukan sutatu zat isyarat yang dikeluarkan oleh tanaman Leguminoceae untuk merangsang bakteri mengaktifkan suatu gen dalam menginfeksi dirinya. Zat ini dinamakan Nod faktor. Setelah berkembang didalam jaringan akar tumbuhan Leguminoceae, tumbuhan tersebut kembali merangsang bakteri akar melakukan fiksasi nitrogen dengan mengeluarkan suatu zat yaitu flavonoid (jenis-jenis flavonoid yang dikeluarkan tergantung dari jenis tanamannya).
Bioremoval Logam Berat Dengan Menggunakan Mikroorganisme
Bioremoval Logam Berat Dengan Menggunakan Mikroorganisme
oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.
Karakteristik limbah:
1. Berukuran mikro
2. Dinamis
3. Berdampak luas (penyebarannya)
4. Berdampak jangka panjang (antar generasi)
Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah:
1. Volume limbah
2. Kandungan bahan pencemar
3. Frekuensi pembuangan limbah
Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4 bagian:
1. Limbah cair
2. Limbah padat
3. Limbah gas dan partikel
4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)
Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi:
1. pengolahan menurut tingkatan perlakuan
2. pengolahan menurut karakteristik limbah
Dampak-dampak berbagai jenis limbah
1. Limbah Industri Pangan
Sektor Industri/usaha kecil pangan yang mencemari lingkungan antara lain ; tahu, tempe, tapioka dan pengolahan ikan (industri hasil laut). Limbah usaha kecil pangan dapat menimbulkan masalah dalam penanganannya karena mengandung sejumlah besar karbohidrat, protein, lemak , garam-garam, mineral, dan sisa0sisa bahan kimia yang digunakan dalam pengolahan dan pembersihan. Sebagai contohnya limbah industri tahu, tempe, tapioka industri hasil laut dan industri pangan lainnya, dapat menimbulkan bau yang menyengat dan polusi berat pada air bila pembuangannya tidak diberi perlakuan yang tepat.
Air buangan (efluen) atau limbah buangan dari pengolahan pangan dengan Biological Oxygen Demand ( BOD) tinggi dan mengandung polutan seperti tanah, larutan alkohol, panas dan insektisida. Apabila efluen dibuang langsung ke suatu perairan akibatnya menganggu seluruh keseimbangan ekologik dan bahkan dapat menyebabkan kematian ikan dan biota perairan lainnya.
2. Limbah Industri Kimia & Bahan Bangunan
Industri kimia seperti alkohol dalam proses pembuatannya membutuhkan air sangat besar, mengeakibatkan pula besarnya limbah cair yang dikeluarkan kelingkungan sekitarnya. Air limbahnya bersifat mencemari karena didalamnya terkandung mikroorganisme, senyawa organik dan anorganik baik terlarut maupun tersuspensi serta senyawa tambahan yang terbentuk selama proses permentasi berlangsung.
Industri ini mempunyai limbah cair selain dari proses produksinya juga, air sisa pencucian peralatan, limbah padat berupa onggokan hasil perasan, endapan Ca SO4, gas berupa uap alkohol. kategori limbah industri ini adalah llimbah bahan beracun berbahayan (B3) yang mencemari air dan udara.
Gangguan terhadap kesehatan yang dapat ditimbulkan efek bahan kimia toksik :
a. Keracunan yang akut, yakni keracunan akibat masuknya dosis tertentu kedalam tubuh melalui mulut, kulit, pernafasan dan akibatnya dapat dilihat dengan segera, misalnya keracunan H2S, Co dalan dosis tinggi. Dapat menimbulkan lemas dan kematian. Keracunan Fenal dapat menimbulkan sakit perut dan sebagainya.
b. Keracunan kronis, sebagai akibat masuknya zat-zat toksis kedalam tubuh dalam dosis yang kecil tetapi terus menerus dan berakumulasi dalam tubuh, sehingga efeknya baru terasa dalam jangka panjang misalnya keracunan timbal, arsen, raksa, asbes dan sebagainya.
Industri fermentasi seperti alkohol disamping bisa membahayakan pekerja apabila menghirup zat dalam udara selama bekerja apabila tidak sesuai dengan Threshol Limit Valued (TLV) gas atau uap beracun dari industri juga dapat mempengaruhi kesehatan masyarakat sekitar.
Kegiatan lain sektor ini yang mencemari lingkungan adalah industri yang menggunakan bahan baku dari barang galian seperti batako putih, genteng, batu kapur/gamping dan kerajinan batu bata. Pencemaran timbul sebagai akibat dari penggalian yang dilakukan terus-menerus sehingga meninggalkan kubah0kubah yang sudah tidak mengandung hara sehingga apabila tidak dikreklamasi tidak dapat ditanami untuk ladang pertanian.
3. Limbah Industri Sandang Kulit & Aneka
Sektor sandang dan kulit seperti pencucian batik, batik printing, penyamakan kuit dapat mengakibatkan pencemaran karena dalam proses pencucian memerlukanair sebagai mediumnya dalam jumlah yang besar. Proses ini menimbulkan air buangan (bekas Proses) yang besar pula, dimana air buangan mengandung sisa-sisa warna, BOD tinggi, kadar minyak tinggi dan beracun (mengandung limbah B3 yang tinggi).
4. Limbah Industri Logam & Ekektronika.
Bahan buangan yang dihasilkan dari industri besi baja seperti mesin bubut, cor logam dapat menimbulkan pemcemaran lingkungan. Sebagian besar bahan pencemarannya berupa debu, asap dan gas yang mengotori udarasekitarnya. Selain pencemaran udara oleh bahan buangan, kebisingan yang ditimbulkan mesin dalam industri baja (logam) mengganggu ketenangan sekitarnya. kadar bahan pencemar yang tinggi dan tingkat kebisingan yang berlebihan dapat mengganggu kesehatan manusia baik yang bekerja dalam pabrik maupun masyarakat sekitar.
Walaupun industri baja/logam tidak menggunakan larutan kimia, tetapi industri ini memcemari air karena buanganya dapat mengandung minyak pelumas dan asam-asam yang berasal dari proses pickling untukmembersihkan bahan plat, sedangkan bahan buangan padat dapat dimanfaatkan kembali.
Bahaya dari bahan-bahan pencemar yang mungkin dihaslkan dari proses-proses dalam industri besi-baja/logam terhadap kesehatan yaitu :
a. Debu, dapat menyebabkan iritasi, sesak nafas
b. Kebisingan, mengganggu pendengaran, menyempitkan pembuluh darah, ketegangan otot, menurunya kewaspadaan, kosentrasi pemikiran dan efisiensi kerja.
c. Karbon Monoksida (CO), dapat menyebabkan gangguan serius, yang diawali dengan napas pendek dan sakit kepala, berat, pusing-pusing pikiran kacau dan melemahkan penglihatan dan pendengaran. Bila keracunan berat, dapat mengakibatkan pingsan yang bisa diikuti dengan kematian.
d. Karbon Dioksida (CO2), dapat mengakibatkan sesak nafas, kemudian sakit kepala, pusing-pusing, nafas pendek, otot lemah, mengantuk dan telinganya berdenging.
e. Belerang Dioksida (SO2), pada konsentrasi 6-12 ppm dapat menyebabkan iritasi pada hidung dan tenggorokan, peradangan lensa mata (pada konsentrasi 20 ppm), pembengkakan paru-paru/celah suara.
f. Minyak pelumas, buangan dapat menghambat proses oksidasi biologi dari sistem lingkungan, bila bahan pencemar dialirkan keseungai, kolam atau sawah dan sebagainya.
g. Asap, dapat mengganggu pernafasan, menghalangi pandangan, dan bila tercampur dengan gas CO2, SO2, maka akan memberikan pengaruh yang membahayakan seperti yang telah diuraikan diatas.
Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi (pollutant) dari suatu cairan oleh material biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material ini dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Berbagai jenis mikroorganisme yang kapasitasnya sebagai material biologi diketahui dapat mengakumulasi logam berat dalam jumlah besar. Phenomena ini dapat digunakan sebagai dasar pengembangan proses bioremoval sehingga berpotensial dan layak secara ekonomis diaplikasikan pada teknologi removal dan proses rekoveri ion logam berat dari suatu cairan tercemar. Pemilihan yang terbaik dari beberapa variable dan parameter fundamental dasar desain dan operasi sangat dibutuhkan untuk mendapatkan aplikasi terbaik bagi proses bioremoval dalam merekoveri logam berat. Dalam hal ini penggunaan proses immobilisasi mikroorganisme sangat layak dan menjanjikan beberapa kelebihan-kelebihan. Teknologi yang melibatkan mikroorganisme dalam mengatasi permasalahan lingkungan masih dalam pengembangan dan masih banyak pekerjaan yang dibutuhkan ke arah itu. Hanya penelitian-penelitian dan kajian-kajian yang berkesinambungan dapat menentukan proses terbaik untuk menjawab permasalahan ion logam berat di lingkungan.
Sejak kasus merkuri di Minamata Jepang tahun 1953 yang secara intensive dilaporkan, issue pencemaran logam berat meningkat sejalan dengan pengembangan berbagai penelitian yang mulai diarahkan pada berbagai aplikasi teknologi untuk menangani polusi lingkungan yang disebabkan oleh logam berat. Kecemasan yang berlebihan terhadap hadirnya logam berat di lingkungan dikarenakan tingkat keracunannya yang sangat tinggi dalam seluruh aspek kehidupan makhluk hidup. USEPA (U.S. Environmental Agency) mendata ada 13 elemen logam berat yang merupakan elemen utama polusi yang berbahaya.
Beberapa ion logam berat, seperti arsenik, timbal, kadmium dan merkuri pada kenyataannya berbahaya bagi kesehatan manusia dan kelangsungan kehidupan di lingkungan. Walaupun pada konsentrasi yang sedemikian rendah efek ion logam berat dapat berpengaruh langsung hingga terakumulasi pada rantai makanan. Seperti halnya sumber-sumber polusi lingkungan lainnya, logam berat tersebut dapat ditransfer dalam jangkauan yang sangat jauh di lingkungan, selanjutnya berpotensi mengganggu kehidupan biota lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadap kesehatan manusia walaupun dalam jangka waktu yang lama dan jauh dari sumber polusi utamanya.
Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan elemen yang berbahaya di permukaan bumi. Table 1 menampilkan sumber utama logam berat yang ditemukan di lingkungan. Proses alam seperti perubahan siklus alamiah mengakibatkan batuan-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yang sangat besar ke lingkungan. Disamping itu pula masuknya logam berat ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara,pembangkit tenaga listrik, peptisida,¡¡keramik, peleburan logam, pabrik-pabrik pupuk dan kegiatan-kegiatan industri lainnya. Di beberapa negara Asia, kontaminasi logam berat telah tersebar secara meluas seperti yang dilaporkan oleh team survey dari Asia Arsenic Network (AAN)[5]. Kontaminasi ini akan terus meningkat sejalan dengan meningkatnya usaha eksplotasi berbagai sumber alam di mana logam berat terkandung di dalamnya.
Wawasan kita terhadap resiko polusi lingkungan oleh ion logam berat, hal ini menyebabkan kita mau tidak mau harus memperbaiki kembali perhatian kita terhadap sistem pengolahan limbah logam-logam berat tersebut. Salah satunya adalah proses pengolahan dengan menggunakan mikroorganisme dengan tujuan mengurangi tingkat keracunan elemen polusi terhadap lingkungan, pendekatan ini dapat mengacu pada proses bioremediasi. Saat ini, pengolahan secara biologis untuk mengurangi ion logam berat dari air tercemar muncul sebagai teknologi alternatif yang berpotensi untuk dikembangkan dibandingkan dengan proses kimia, seperti menambahkan zat kimia tertentu untuk proses pemisahan ion logam berat atau dengan resin penukar ion (exchange resins), dan beberapa methode lainnya seperti penyerapan dengan menggunakan karbon aktif, electrodialysis dan reverse osmosis. Saat ini banyak hasil studi laboratorium dilaporkan secara detail pada berbagai tulisan ilmiah khususnya berkaitan dengan evaluasi proses berbasis bioteknologi dalam cakupan tujuan bioremoval logam berat. Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi (pollutant) dari suatu cairan oleh material biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material ini dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Berbagai jenis mikroba biomassa dapat digunakan untuk tujuan ini. Proses bioremoval berpotensi tinggi dalam kontribusinya untuk mengurangi kadar logam berat pada level konsentrasi yang sangat rendah. Bioremoval lebih efektif dibanding dengan ion exchange dan reverse osmosis dalam kaitannya dengan sensitifitas kehadiran padatan terlarut (suspended solid), zat organik dan logam berat lainnya, serta lebih baik dari proses pengendapan (presipitation) bila dikaitkan dengan kemampuan menstimulasikan perubahan pH dan konsentrasi logam beratnya.
Beranjak dari bahasan di atas, terlihat sangat diperlukan suatu kajian teknologi alternatif dalam menangani permasalahan kontaminasi logam berat di lingkungan. Dalam review singkat ini penulis akan membahas bioremoval ion logam berat dengan menggunakan mikroorganisme, sebagai salah satu alternatif proses yang dapat dikembangkan.
Toksisitas Logam Berat dan Standar Kesehatannya
Kontaminasi logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia saat ini. Persoalan spesifik logam berat di lingkungan terutama karena akumulasinya sampai pada rantai makanan dan keberadaannya di alam, serta meningkatnya sejumlah logam berat yang menyebabkan keracunan terhadap tanah, udara dan air meningkat. Proses industri dan urbanisasi memegang peranan penting terhadap peningkatan kontaminasi tersebut.
Suatu organisme akan kronis apabila produk yang dikonsumsikan mengandung logam berat. Berikut ini penjelasan singkat menganai logam berat dan standar kesehatannya.
Antimony (Sb). Antimony dapat dijumpai secara alamiah di lingkungan dalam jumlah yang kecil, tetapi dengan adanya kegiatan industri elemen ini dapat dijumpai dalam jumlah cukup besar.
Kuantitasnya di lingkungan adalah sebagai berikut; sebagai endapan rata-rata sebesar 0.03-0.31 ppb, endapan lumpur (Thames, UK) sebesar 1.3-12.7 ppm, pada air sungai (Thames, UK) levelnya berkisar 0.09-0.86 ppb, lima air sungai Jepang Sb dijumpai sebesar 0.07-0.29 ppb, air danau (Biwa, Jepang) berkisar 0.09-0.46 ppb, air laut (di perairan China) sebesar 0.8-0.9 ppb, perairan Jepang sebasar 0.18 ppb, tanah sebesar 4.3-7.9 ppm, rambut manusia berkisar 0.03-1.63 ppm, ambient partikel (didaerah industri Jepang) berkisar 58-1170 ppm.
Sifat racun antimony setara dengan arsenik dan bismut. Seperti halnya arsenik, antimony bervalensi tiga lebih beracun dibandingkan dengan antimony bervalensi lima.
Arsenik (As). Arsenik diakui sebagai komponen essensial bagi sebagian hewan dan tumbuh-tumbuhan, namun demikian arsenik lebih populer dikenal sebagai raja racun dibandingkan kapasitasnya sebagai komponen essensial. Pada permukaan bumi, arsenik berada pada urutan ke-20 sebagai element yang berbahaya, ke-14 di lautan, dan unsur ke-12 berbahaya bagi manusia. Senyawa ini labil dalam bentuk oksida dan tingkat racunnya sama seperti yang dimiliki oleh beberapa elemen lainnya, sangat tergantung pada bentuk struktur kimianya.
Arsenik dapat berikatan kuat dengan gugus thiol dan protein, menyebabkan penurunan kemampuan koordinasi penggerak, gangguan pada urat saraf, pernafasan, serta ginjal. Namun demikian, arsenik tidak menghambat system enzim. Proses alam seperti berbagai fluktuasi cuaca mengakibatkan batu-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yang besar ke lingkungan. Disamping itu masuknya arsenik ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara, pembangkit tenaga listrik, pestisida,keramik, peleburan logam dan pabrik-pabrik pupuk. Di beberapa negara Asia, kontaminasi arsenik telah tersebar secara luas seperti yang dilaporkan oleh team survey dari Asia Arsenic Network (AAN). Kontaminasi ini terus akan berkembang sejalan dengan meningkatnya usaha pengeksplorasian berbagai sumber alam di mana arsenik terdapat di dalamnya. Oleh karenanya beberapa negara, seperti Jepang dan Jerman pada tahun 1993 telah mengubah batas maksimum yang diizinkan untuk kandungan arsenic di perairan dari 0,05 menjadi 0.01 ppm, sedangkan bagi Indonesia dan negara Asia lainnya angka tersebut masih 0.05 ppm.
Kadmium (Cd). Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Secara prinsipil pada konsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yang kronis. Jumlah normal kadmium di tanah berada di bawah 1 ppm, tetapi angka tertinggi (1700 ppm) dijumpai pada permukaan sample tanah yang diambil di dekat pertambangan biji seng (Zn). Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. [12] Logam berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia. Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400-500 ¦Ìg per orang atau 7 ¦Ìg per kg berat badan.
Kromium (Cr). Kromium merupakan elemen berbahaya di permukaan bumi dan dijumpai dalam kondisi oksida antara Cr(II) sampai Cr(VI), tetapi hanya kromium bervalensi tiga dan enam memiliki kesamaan sifat biologinya. Kromium bervalensi tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam, dan dalam material biologis kromium selalu berbentuk tiga valensi, karena kromium enam valensi merupakan salah satu material organik pengoksida tinggi. Kromium tiga valensi memiliki sifat racun yang rendah dibanding dengan enam valensi. Pada bahan makanan dan tumbuhan mobilitas kromium relatif rendah, dan diperkirakan konsumsi harian komponen ini pada manusia di bawah 100 ¦Ìg, kebanyakan berasal dari makanan, sedangkan konsumsinya dari air dan udara dalam level yang rendah.
Kobal (Co). Logam berat ini memiki tingkat racun yang tinggi terhadap tumbuhan. Kebanyakan tumbuhan memerlukan cairan elemen ini dalam konsentrasi tidak lebih dari 1 ppm. Biasanya kobal yang terkandung di tanah diperkirakan sebesar 10 ppm, sebagai komponen esensial. Dosis kematian (LD50) bagi tikus sebesar 1.3x10-3 mol/kg.
Tembaga (Cu). Tembaga bersifat racun terhadap semua tumbuhan pada konsentrasi larutan di atas 0.1 ppm. Konsentrasi yang aman bagi air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm. Bersifat racun bagi domba pada konsentrasi di atas 20 ppm. Konsentrasi normal komponen ini di tanah berkisar 20 ppm dengan tingkat mobilitas sangat lambat karena ikatan yang sangat kuat dengan material organik dan mineral tanah liat. Kehadiran tembaga pada limbah industri biasanya dalam bentuk ion bivalen Cu(II) sebagai hydrolytic product. Beberapa industri seperti pewarnaan, kertas, minyak, industri pelapisan melepaskan sejumlah tembaga yang tidak diharapkan. Tembaga dalam konsentrasi tinggi (22-750 mg/kg tanah kering) dijumpai pada sedimen di laut Hongkong dan jumlah yang sama juga ditemui pada sejumlah pelabuhan-pelabuhan di Inggris.
Timbal (Pb). Timbal merupakan logam berat yang sangat beracun, dapat dideteksi secara praktis pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem biologis. Sumber utama timbal adalah bersal dari komponen gugus alkyl timbal yang digunakan sebagai bahan additive bensin. Sumber utama timbal adalah makanan dan minuman.
Komponen ini beracun terhadap seluruh aspek kehidupan. Timbal menunjukkan beracun pada sistem saraf, hemetologic, hemetotoxic dan mempengaruhi kerja ginjal. Konsumsi mingguan elemen ini yang direkomendasikan oleh WHO toleransinya bagi orang dewasa adalah 50 ¦Ìg/kg berat badan dan untuk bayi atau anak-anak 25 ¦Ìg/kg berat badan. [12] Mobilitas timbal di tanah dan tumbuhan cendrung lambat dengan kadar normalnya pada tumbuhan berkisar 0.5-3 ppm.
Merkuri (Hg). Keracunan merkuri pertama sekali dilaporkan terjadi di Minamata, Japan pada tahun 1953. Kontaminasi serius juga pernah diukur di sungai Surabaya, Indonesia tahun 1996. Sebagai hasil dari kuatnya interaksi antara merkuri dan komponen tanah lainnya, penggantian bentuk merkuri dari satu bentuk ke bentuk lainnya selain gas biasanya sangat lambat. Proses methylisasi merkuri biasanya terjadi di alam di bawah kondisi terbatas, membentuk satu dari sekian banyak elemen berbahaya, karena dalam bentuk ini merkuri sangat mudah terakumulasi pada rantai makanan. Karena berbahaya, penggunaan fungisida alkylmerkuri dalam pembenihan tidak diizinkan di banyak negara.
Nikel (Ni). Elemen ini cendrung lebih beracun pada tumbuhan. Selama masih mudah di ambil oleh tanaman dari tanah, pembuangan limbah yang mengandung nikel masih sangat perlu perhatian kita. Total nikel yang terkandung dalam tanah berkisar 5-500 ppm. Konsentrasi pada air tanah biasanya berkisar 0.005-0.05 ppm, dan kandungan pada tumbuhan yang biasanya tidak lebih dari 1 ppm (kering).
Seng (Zn). Penggunaan elemen ini pada proses galvinasi besi sangat luas. Seng biasanya dijumpai pada tanah dengan level 10-300 ppm dengan perkiraan kasar rata-rata 30-50 ppm. Lumpur pembuangan biasanya mengandung seng dengan kadar tinggi Elemen ini lebih bersifat aktif di tanah.
Stronsium (Sr). Stronsium bersifat isomorphously menggantikan peranan calsium pada tulang dan bahkan lebih aktif dibandingkan dengan kalsium, serta dapat menyebabkan penyakit Urov (Osteoarthritis Deformans Endemica).
Selenium (Se). Selenium merupakan elemen essensial bagi hewan dan juga merupakan prioritas utama elemen pencemar yang dapat didegradasi pada sistem akuatik. Selenium masuk ke lingkungan secara alami sejalan dengan proses kegiatan manusia. Secara normal, selenium timbul pada organisme perairan melalui proses perubahan cuaca secara alami. Selenium juga masuk ke perairan lingkungan melalui leaching fly-ash serta dari limbah produksi pembakaran batubara pada pembangkit-pembangkit tenaga listrik di mana selenium terkandung dalam level yang tinggi. Sebagai contoh, bak penampungan buangan debu batubara yang masuk ke danau Belews, NC, mengandung selenium di atas 200 ¦Ìg Se/L.
oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009
Limbah adalah buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Bila ditinjau secara kimiawi, limbah ini terdiri dari bahan kimia organik dan anorganik. Dengan konsentrasi dan kuantitas tertentu, kehadiran limbah dapat berdampak negatif terhadap lingkungan terutama bagi kesehatan manusia, sehingga perlu dilakukan penanganan terhadap limbah. Tingkat bahaya keracunan yang ditimbulkan oleh limbah tergantung pada jenis dan karakteristik limbah.
Karakteristik limbah:
1. Berukuran mikro
2. Dinamis
3. Berdampak luas (penyebarannya)
4. Berdampak jangka panjang (antar generasi)
Faktor yang mempengaruhi kualitas limbah adalah:
1. Volume limbah
2. Kandungan bahan pencemar
3. Frekuensi pembuangan limbah
Berdasarkan karakteristiknya, limbah industri dapat digolongkan menjadi 4 bagian:
1. Limbah cair
2. Limbah padat
3. Limbah gas dan partikel
4. Limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun)
Untuk mengatasi limbah ini diperlukan pengolahan dan penanganan limbah. Pada dasarnya pengolahan limbah ini dapat dibedakan menjadi:
1. pengolahan menurut tingkatan perlakuan
2. pengolahan menurut karakteristik limbah
Dampak-dampak berbagai jenis limbah
1. Limbah Industri Pangan
Sektor Industri/usaha kecil pangan yang mencemari lingkungan antara lain ; tahu, tempe, tapioka dan pengolahan ikan (industri hasil laut). Limbah usaha kecil pangan dapat menimbulkan masalah dalam penanganannya karena mengandung sejumlah besar karbohidrat, protein, lemak , garam-garam, mineral, dan sisa0sisa bahan kimia yang digunakan dalam pengolahan dan pembersihan. Sebagai contohnya limbah industri tahu, tempe, tapioka industri hasil laut dan industri pangan lainnya, dapat menimbulkan bau yang menyengat dan polusi berat pada air bila pembuangannya tidak diberi perlakuan yang tepat.
Air buangan (efluen) atau limbah buangan dari pengolahan pangan dengan Biological Oxygen Demand ( BOD) tinggi dan mengandung polutan seperti tanah, larutan alkohol, panas dan insektisida. Apabila efluen dibuang langsung ke suatu perairan akibatnya menganggu seluruh keseimbangan ekologik dan bahkan dapat menyebabkan kematian ikan dan biota perairan lainnya.
2. Limbah Industri Kimia & Bahan Bangunan
Industri kimia seperti alkohol dalam proses pembuatannya membutuhkan air sangat besar, mengeakibatkan pula besarnya limbah cair yang dikeluarkan kelingkungan sekitarnya. Air limbahnya bersifat mencemari karena didalamnya terkandung mikroorganisme, senyawa organik dan anorganik baik terlarut maupun tersuspensi serta senyawa tambahan yang terbentuk selama proses permentasi berlangsung.
Industri ini mempunyai limbah cair selain dari proses produksinya juga, air sisa pencucian peralatan, limbah padat berupa onggokan hasil perasan, endapan Ca SO4, gas berupa uap alkohol. kategori limbah industri ini adalah llimbah bahan beracun berbahayan (B3) yang mencemari air dan udara.
Gangguan terhadap kesehatan yang dapat ditimbulkan efek bahan kimia toksik :
a. Keracunan yang akut, yakni keracunan akibat masuknya dosis tertentu kedalam tubuh melalui mulut, kulit, pernafasan dan akibatnya dapat dilihat dengan segera, misalnya keracunan H2S, Co dalan dosis tinggi. Dapat menimbulkan lemas dan kematian. Keracunan Fenal dapat menimbulkan sakit perut dan sebagainya.
b. Keracunan kronis, sebagai akibat masuknya zat-zat toksis kedalam tubuh dalam dosis yang kecil tetapi terus menerus dan berakumulasi dalam tubuh, sehingga efeknya baru terasa dalam jangka panjang misalnya keracunan timbal, arsen, raksa, asbes dan sebagainya.
Industri fermentasi seperti alkohol disamping bisa membahayakan pekerja apabila menghirup zat dalam udara selama bekerja apabila tidak sesuai dengan Threshol Limit Valued (TLV) gas atau uap beracun dari industri juga dapat mempengaruhi kesehatan masyarakat sekitar.
Kegiatan lain sektor ini yang mencemari lingkungan adalah industri yang menggunakan bahan baku dari barang galian seperti batako putih, genteng, batu kapur/gamping dan kerajinan batu bata. Pencemaran timbul sebagai akibat dari penggalian yang dilakukan terus-menerus sehingga meninggalkan kubah0kubah yang sudah tidak mengandung hara sehingga apabila tidak dikreklamasi tidak dapat ditanami untuk ladang pertanian.
3. Limbah Industri Sandang Kulit & Aneka
Sektor sandang dan kulit seperti pencucian batik, batik printing, penyamakan kuit dapat mengakibatkan pencemaran karena dalam proses pencucian memerlukanair sebagai mediumnya dalam jumlah yang besar. Proses ini menimbulkan air buangan (bekas Proses) yang besar pula, dimana air buangan mengandung sisa-sisa warna, BOD tinggi, kadar minyak tinggi dan beracun (mengandung limbah B3 yang tinggi).
4. Limbah Industri Logam & Ekektronika.
Bahan buangan yang dihasilkan dari industri besi baja seperti mesin bubut, cor logam dapat menimbulkan pemcemaran lingkungan. Sebagian besar bahan pencemarannya berupa debu, asap dan gas yang mengotori udarasekitarnya. Selain pencemaran udara oleh bahan buangan, kebisingan yang ditimbulkan mesin dalam industri baja (logam) mengganggu ketenangan sekitarnya. kadar bahan pencemar yang tinggi dan tingkat kebisingan yang berlebihan dapat mengganggu kesehatan manusia baik yang bekerja dalam pabrik maupun masyarakat sekitar.
Walaupun industri baja/logam tidak menggunakan larutan kimia, tetapi industri ini memcemari air karena buanganya dapat mengandung minyak pelumas dan asam-asam yang berasal dari proses pickling untukmembersihkan bahan plat, sedangkan bahan buangan padat dapat dimanfaatkan kembali.
Bahaya dari bahan-bahan pencemar yang mungkin dihaslkan dari proses-proses dalam industri besi-baja/logam terhadap kesehatan yaitu :
a. Debu, dapat menyebabkan iritasi, sesak nafas
b. Kebisingan, mengganggu pendengaran, menyempitkan pembuluh darah, ketegangan otot, menurunya kewaspadaan, kosentrasi pemikiran dan efisiensi kerja.
c. Karbon Monoksida (CO), dapat menyebabkan gangguan serius, yang diawali dengan napas pendek dan sakit kepala, berat, pusing-pusing pikiran kacau dan melemahkan penglihatan dan pendengaran. Bila keracunan berat, dapat mengakibatkan pingsan yang bisa diikuti dengan kematian.
d. Karbon Dioksida (CO2), dapat mengakibatkan sesak nafas, kemudian sakit kepala, pusing-pusing, nafas pendek, otot lemah, mengantuk dan telinganya berdenging.
e. Belerang Dioksida (SO2), pada konsentrasi 6-12 ppm dapat menyebabkan iritasi pada hidung dan tenggorokan, peradangan lensa mata (pada konsentrasi 20 ppm), pembengkakan paru-paru/celah suara.
f. Minyak pelumas, buangan dapat menghambat proses oksidasi biologi dari sistem lingkungan, bila bahan pencemar dialirkan keseungai, kolam atau sawah dan sebagainya.
g. Asap, dapat mengganggu pernafasan, menghalangi pandangan, dan bila tercampur dengan gas CO2, SO2, maka akan memberikan pengaruh yang membahayakan seperti yang telah diuraikan diatas.
Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi (pollutant) dari suatu cairan oleh material biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material ini dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Berbagai jenis mikroorganisme yang kapasitasnya sebagai material biologi diketahui dapat mengakumulasi logam berat dalam jumlah besar. Phenomena ini dapat digunakan sebagai dasar pengembangan proses bioremoval sehingga berpotensial dan layak secara ekonomis diaplikasikan pada teknologi removal dan proses rekoveri ion logam berat dari suatu cairan tercemar. Pemilihan yang terbaik dari beberapa variable dan parameter fundamental dasar desain dan operasi sangat dibutuhkan untuk mendapatkan aplikasi terbaik bagi proses bioremoval dalam merekoveri logam berat. Dalam hal ini penggunaan proses immobilisasi mikroorganisme sangat layak dan menjanjikan beberapa kelebihan-kelebihan. Teknologi yang melibatkan mikroorganisme dalam mengatasi permasalahan lingkungan masih dalam pengembangan dan masih banyak pekerjaan yang dibutuhkan ke arah itu. Hanya penelitian-penelitian dan kajian-kajian yang berkesinambungan dapat menentukan proses terbaik untuk menjawab permasalahan ion logam berat di lingkungan.
Sejak kasus merkuri di Minamata Jepang tahun 1953 yang secara intensive dilaporkan, issue pencemaran logam berat meningkat sejalan dengan pengembangan berbagai penelitian yang mulai diarahkan pada berbagai aplikasi teknologi untuk menangani polusi lingkungan yang disebabkan oleh logam berat. Kecemasan yang berlebihan terhadap hadirnya logam berat di lingkungan dikarenakan tingkat keracunannya yang sangat tinggi dalam seluruh aspek kehidupan makhluk hidup. USEPA (U.S. Environmental Agency) mendata ada 13 elemen logam berat yang merupakan elemen utama polusi yang berbahaya.
Beberapa ion logam berat, seperti arsenik, timbal, kadmium dan merkuri pada kenyataannya berbahaya bagi kesehatan manusia dan kelangsungan kehidupan di lingkungan. Walaupun pada konsentrasi yang sedemikian rendah efek ion logam berat dapat berpengaruh langsung hingga terakumulasi pada rantai makanan. Seperti halnya sumber-sumber polusi lingkungan lainnya, logam berat tersebut dapat ditransfer dalam jangkauan yang sangat jauh di lingkungan, selanjutnya berpotensi mengganggu kehidupan biota lingkungan dan akhirnya berpengaruh terhadap kesehatan manusia walaupun dalam jangka waktu yang lama dan jauh dari sumber polusi utamanya.
Secara umum diketahui bahwa logam berat merupakan elemen yang berbahaya di permukaan bumi. Table 1 menampilkan sumber utama logam berat yang ditemukan di lingkungan. Proses alam seperti perubahan siklus alamiah mengakibatkan batuan-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yang sangat besar ke lingkungan. Disamping itu pula masuknya logam berat ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara,pembangkit tenaga listrik, peptisida,¡¡keramik, peleburan logam, pabrik-pabrik pupuk dan kegiatan-kegiatan industri lainnya. Di beberapa negara Asia, kontaminasi logam berat telah tersebar secara meluas seperti yang dilaporkan oleh team survey dari Asia Arsenic Network (AAN)[5]. Kontaminasi ini akan terus meningkat sejalan dengan meningkatnya usaha eksplotasi berbagai sumber alam di mana logam berat terkandung di dalamnya.
Wawasan kita terhadap resiko polusi lingkungan oleh ion logam berat, hal ini menyebabkan kita mau tidak mau harus memperbaiki kembali perhatian kita terhadap sistem pengolahan limbah logam-logam berat tersebut. Salah satunya adalah proses pengolahan dengan menggunakan mikroorganisme dengan tujuan mengurangi tingkat keracunan elemen polusi terhadap lingkungan, pendekatan ini dapat mengacu pada proses bioremediasi. Saat ini, pengolahan secara biologis untuk mengurangi ion logam berat dari air tercemar muncul sebagai teknologi alternatif yang berpotensi untuk dikembangkan dibandingkan dengan proses kimia, seperti menambahkan zat kimia tertentu untuk proses pemisahan ion logam berat atau dengan resin penukar ion (exchange resins), dan beberapa methode lainnya seperti penyerapan dengan menggunakan karbon aktif, electrodialysis dan reverse osmosis. Saat ini banyak hasil studi laboratorium dilaporkan secara detail pada berbagai tulisan ilmiah khususnya berkaitan dengan evaluasi proses berbasis bioteknologi dalam cakupan tujuan bioremoval logam berat. Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasi dan terkonsentrasinya zat polusi (pollutant) dari suatu cairan oleh material biologi, selanjutnya melalui proses rekoveri material ini dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. Berbagai jenis mikroba biomassa dapat digunakan untuk tujuan ini. Proses bioremoval berpotensi tinggi dalam kontribusinya untuk mengurangi kadar logam berat pada level konsentrasi yang sangat rendah. Bioremoval lebih efektif dibanding dengan ion exchange dan reverse osmosis dalam kaitannya dengan sensitifitas kehadiran padatan terlarut (suspended solid), zat organik dan logam berat lainnya, serta lebih baik dari proses pengendapan (presipitation) bila dikaitkan dengan kemampuan menstimulasikan perubahan pH dan konsentrasi logam beratnya.
Beranjak dari bahasan di atas, terlihat sangat diperlukan suatu kajian teknologi alternatif dalam menangani permasalahan kontaminasi logam berat di lingkungan. Dalam review singkat ini penulis akan membahas bioremoval ion logam berat dengan menggunakan mikroorganisme, sebagai salah satu alternatif proses yang dapat dikembangkan.
Toksisitas Logam Berat dan Standar Kesehatannya
Kontaminasi logam berat di lingkungan merupakan masalah besar dunia saat ini. Persoalan spesifik logam berat di lingkungan terutama karena akumulasinya sampai pada rantai makanan dan keberadaannya di alam, serta meningkatnya sejumlah logam berat yang menyebabkan keracunan terhadap tanah, udara dan air meningkat. Proses industri dan urbanisasi memegang peranan penting terhadap peningkatan kontaminasi tersebut.
Suatu organisme akan kronis apabila produk yang dikonsumsikan mengandung logam berat. Berikut ini penjelasan singkat menganai logam berat dan standar kesehatannya.
Antimony (Sb). Antimony dapat dijumpai secara alamiah di lingkungan dalam jumlah yang kecil, tetapi dengan adanya kegiatan industri elemen ini dapat dijumpai dalam jumlah cukup besar.
Kuantitasnya di lingkungan adalah sebagai berikut; sebagai endapan rata-rata sebesar 0.03-0.31 ppb, endapan lumpur (Thames, UK) sebesar 1.3-12.7 ppm, pada air sungai (Thames, UK) levelnya berkisar 0.09-0.86 ppb, lima air sungai Jepang Sb dijumpai sebesar 0.07-0.29 ppb, air danau (Biwa, Jepang) berkisar 0.09-0.46 ppb, air laut (di perairan China) sebesar 0.8-0.9 ppb, perairan Jepang sebasar 0.18 ppb, tanah sebesar 4.3-7.9 ppm, rambut manusia berkisar 0.03-1.63 ppm, ambient partikel (didaerah industri Jepang) berkisar 58-1170 ppm.
Sifat racun antimony setara dengan arsenik dan bismut. Seperti halnya arsenik, antimony bervalensi tiga lebih beracun dibandingkan dengan antimony bervalensi lima.
Arsenik (As). Arsenik diakui sebagai komponen essensial bagi sebagian hewan dan tumbuh-tumbuhan, namun demikian arsenik lebih populer dikenal sebagai raja racun dibandingkan kapasitasnya sebagai komponen essensial. Pada permukaan bumi, arsenik berada pada urutan ke-20 sebagai element yang berbahaya, ke-14 di lautan, dan unsur ke-12 berbahaya bagi manusia. Senyawa ini labil dalam bentuk oksida dan tingkat racunnya sama seperti yang dimiliki oleh beberapa elemen lainnya, sangat tergantung pada bentuk struktur kimianya.
Arsenik dapat berikatan kuat dengan gugus thiol dan protein, menyebabkan penurunan kemampuan koordinasi penggerak, gangguan pada urat saraf, pernafasan, serta ginjal. Namun demikian, arsenik tidak menghambat system enzim. Proses alam seperti berbagai fluktuasi cuaca mengakibatkan batu-batuan dan gunung berapi memberikan kontribusi yang besar ke lingkungan. Disamping itu masuknya arsenik ke lingkungan berasal dari sumber-sumber lainnya yang meliputi; pertambangan minyak, emas, dan batubara, pembangkit tenaga listrik, pestisida,keramik, peleburan logam dan pabrik-pabrik pupuk. Di beberapa negara Asia, kontaminasi arsenik telah tersebar secara luas seperti yang dilaporkan oleh team survey dari Asia Arsenic Network (AAN). Kontaminasi ini terus akan berkembang sejalan dengan meningkatnya usaha pengeksplorasian berbagai sumber alam di mana arsenik terdapat di dalamnya. Oleh karenanya beberapa negara, seperti Jepang dan Jerman pada tahun 1993 telah mengubah batas maksimum yang diizinkan untuk kandungan arsenic di perairan dari 0,05 menjadi 0.01 ppm, sedangkan bagi Indonesia dan negara Asia lainnya angka tersebut masih 0.05 ppm.
Kadmium (Cd). Kadmium merupakan salah satu jenis logam berat yang berbahaya karena elemen ini beresiko tinggi terhadap pembuluh darah. Kadmium berpengaruh terhadap manusia dalam jangka waktu panjang dan dapat terakumulasi pada tubuh khususnya hati dan ginjal. Secara prinsipil pada konsentrasi rendah berefek terhadap gangguan pada paru-paru, emphysema dan renal turbular disease yang kronis. Jumlah normal kadmium di tanah berada di bawah 1 ppm, tetapi angka tertinggi (1700 ppm) dijumpai pada permukaan sample tanah yang diambil di dekat pertambangan biji seng (Zn). Kadmium lebih mudah diakumulasi oleh tanaman dibandingkan dengan ion logam berat lainnya seperti timbal. [12] Logam berat ini bergabung bersama timbal dan merkuri sebagai the big three heavy metal yang memiliki tingkat bahaya tertinggi pada kesehatan manusia. Menurut badan dunia FAO/WHO, konsumsi per minggu yang ditoleransikan bagi manusia adalah 400-500 ¦Ìg per orang atau 7 ¦Ìg per kg berat badan.
Kromium (Cr). Kromium merupakan elemen berbahaya di permukaan bumi dan dijumpai dalam kondisi oksida antara Cr(II) sampai Cr(VI), tetapi hanya kromium bervalensi tiga dan enam memiliki kesamaan sifat biologinya. Kromium bervalensi tiga umumnya merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam, dan dalam material biologis kromium selalu berbentuk tiga valensi, karena kromium enam valensi merupakan salah satu material organik pengoksida tinggi. Kromium tiga valensi memiliki sifat racun yang rendah dibanding dengan enam valensi. Pada bahan makanan dan tumbuhan mobilitas kromium relatif rendah, dan diperkirakan konsumsi harian komponen ini pada manusia di bawah 100 ¦Ìg, kebanyakan berasal dari makanan, sedangkan konsumsinya dari air dan udara dalam level yang rendah.
Kobal (Co). Logam berat ini memiki tingkat racun yang tinggi terhadap tumbuhan. Kebanyakan tumbuhan memerlukan cairan elemen ini dalam konsentrasi tidak lebih dari 1 ppm. Biasanya kobal yang terkandung di tanah diperkirakan sebesar 10 ppm, sebagai komponen esensial. Dosis kematian (LD50) bagi tikus sebesar 1.3x10-3 mol/kg.
Tembaga (Cu). Tembaga bersifat racun terhadap semua tumbuhan pada konsentrasi larutan di atas 0.1 ppm. Konsentrasi yang aman bagi air minum manusia tidak lebih dari 1 ppm. Bersifat racun bagi domba pada konsentrasi di atas 20 ppm. Konsentrasi normal komponen ini di tanah berkisar 20 ppm dengan tingkat mobilitas sangat lambat karena ikatan yang sangat kuat dengan material organik dan mineral tanah liat. Kehadiran tembaga pada limbah industri biasanya dalam bentuk ion bivalen Cu(II) sebagai hydrolytic product. Beberapa industri seperti pewarnaan, kertas, minyak, industri pelapisan melepaskan sejumlah tembaga yang tidak diharapkan. Tembaga dalam konsentrasi tinggi (22-750 mg/kg tanah kering) dijumpai pada sedimen di laut Hongkong dan jumlah yang sama juga ditemui pada sejumlah pelabuhan-pelabuhan di Inggris.
Timbal (Pb). Timbal merupakan logam berat yang sangat beracun, dapat dideteksi secara praktis pada seluruh benda mati di lingkungan dan seluruh sistem biologis. Sumber utama timbal adalah bersal dari komponen gugus alkyl timbal yang digunakan sebagai bahan additive bensin. Sumber utama timbal adalah makanan dan minuman.
Komponen ini beracun terhadap seluruh aspek kehidupan. Timbal menunjukkan beracun pada sistem saraf, hemetologic, hemetotoxic dan mempengaruhi kerja ginjal. Konsumsi mingguan elemen ini yang direkomendasikan oleh WHO toleransinya bagi orang dewasa adalah 50 ¦Ìg/kg berat badan dan untuk bayi atau anak-anak 25 ¦Ìg/kg berat badan. [12] Mobilitas timbal di tanah dan tumbuhan cendrung lambat dengan kadar normalnya pada tumbuhan berkisar 0.5-3 ppm.
Merkuri (Hg). Keracunan merkuri pertama sekali dilaporkan terjadi di Minamata, Japan pada tahun 1953. Kontaminasi serius juga pernah diukur di sungai Surabaya, Indonesia tahun 1996. Sebagai hasil dari kuatnya interaksi antara merkuri dan komponen tanah lainnya, penggantian bentuk merkuri dari satu bentuk ke bentuk lainnya selain gas biasanya sangat lambat. Proses methylisasi merkuri biasanya terjadi di alam di bawah kondisi terbatas, membentuk satu dari sekian banyak elemen berbahaya, karena dalam bentuk ini merkuri sangat mudah terakumulasi pada rantai makanan. Karena berbahaya, penggunaan fungisida alkylmerkuri dalam pembenihan tidak diizinkan di banyak negara.
Nikel (Ni). Elemen ini cendrung lebih beracun pada tumbuhan. Selama masih mudah di ambil oleh tanaman dari tanah, pembuangan limbah yang mengandung nikel masih sangat perlu perhatian kita. Total nikel yang terkandung dalam tanah berkisar 5-500 ppm. Konsentrasi pada air tanah biasanya berkisar 0.005-0.05 ppm, dan kandungan pada tumbuhan yang biasanya tidak lebih dari 1 ppm (kering).
Seng (Zn). Penggunaan elemen ini pada proses galvinasi besi sangat luas. Seng biasanya dijumpai pada tanah dengan level 10-300 ppm dengan perkiraan kasar rata-rata 30-50 ppm. Lumpur pembuangan biasanya mengandung seng dengan kadar tinggi Elemen ini lebih bersifat aktif di tanah.
Stronsium (Sr). Stronsium bersifat isomorphously menggantikan peranan calsium pada tulang dan bahkan lebih aktif dibandingkan dengan kalsium, serta dapat menyebabkan penyakit Urov (Osteoarthritis Deformans Endemica).
Selenium (Se). Selenium merupakan elemen essensial bagi hewan dan juga merupakan prioritas utama elemen pencemar yang dapat didegradasi pada sistem akuatik. Selenium masuk ke lingkungan secara alami sejalan dengan proses kegiatan manusia. Secara normal, selenium timbul pada organisme perairan melalui proses perubahan cuaca secara alami. Selenium juga masuk ke perairan lingkungan melalui leaching fly-ash serta dari limbah produksi pembakaran batubara pada pembangkit-pembangkit tenaga listrik di mana selenium terkandung dalam level yang tinggi. Sebagai contoh, bak penampungan buangan debu batubara yang masuk ke danau Belews, NC, mengandung selenium di atas 200 ¦Ìg Se/L.
Mekanisme Enzim Kinase
Mekanisme Enzim Kinase
oleh :
Sinta Sasika Nove, S.Si
Secara umum enzim bekerja seperti ini :
ENZIM + SUBSTRAT → KOMPLEKS ENZIM-SUBSTRAT → ENZIM + HASIL
Mekanisme – mekanisme yang paling penting adalah sebagai berikut :
1. Dalam kimia organik konsep katalisis asam dan basa (Bronsted) umum telah diketahui. Dalam enzim sisa asam amino tertentu dapat bertindak sebagai asam atau basa umum yakni sebagai donor atau akseptor proton.
2. Subtrat enzim “fit”, yang dihasilkan dari sifat selektif suatu enzim terhadap substrat seribu kali atau lebih pada sisi reaktif enzim daripada konsentrasi dalam larutan bebas. Dengan cara yang sama dapat berdebat bahwa konsentrasi efektif pusat katalitik juga naik sibandingkan dengan apabila berada dalam larutan bebas.
3. Sifat kooperatif terjadi antara enzim dan substrat atau beberapa ligand lain yang dalam keadaan transisi bagian reaktif substrat didekatkan pada sisi aktif enzim. Perpindahan semacam ini juga mungkin efektif dalam meningkatkan laju katalitas. Sifat kooperatif dapat positif, menaikkan laju, atau negatif menurunkan laju. Hal ini sangat penting dalam pengendalian reaksi enzim.
Kinase, mempunyai sifat-sifat yang sangat menarik. Kinase protein biasanya terdapat dalam bentuk tidak aktif yang tersusun atas dua subunit pengatur dan dua subunit katalitik. Karena kinase berada dalam keadaan yang tidak aktif maka harus ada suatu yang mengaktifkan kinase. Pada suatu skema dibawah ini menunjukan mengenai pembentukan HCl dalam mukosa lambung. Hormon gastrin menginduksi sintesis dekarboksilase histidin yang menyebabkan peningkatan produksi histamin dalam mukosa. Histamin mengaktifkan suatu siklase adenilat spesifik yang mengubah ATP menjadi cAMP. Kemudian cAMP akan mengaktifkan kinase protein spesifik.
Aktivasi melibatkan pengikatan 4 mol cAMP per mol kinase, pengikatan cAMP pada subunit pengatur menyebabkan pelepasan dua subunit katalitik yang kemudian bebas untuk mengkatalisis fosforilasi protein enzim yang terdesforilasi yang merupakan substrat bagi kinase tertentu.
Kinase mengkatalisis perpindahan gugus fosfat terminal dari ATP ke gugus hidroksil sari serin spesifik atau sisa treonin dari substrat protein, Subunit pengatur memungkinkan pengikatan ATP dan Mg2+, namun tidak memungkinkan pengikatan substrat ptotein. Pemecahan cAMP oleh fosfodiesterase menjadi 5’ – AMP dihambat oleh beberapa metil-ksantin, termasuk kafein dan teofilin, hal ini lah yang menyebabkan adanya rangsangan “ringan” setelah minum kopi atau minuman yang mengandung kafein.
oleh :
Sinta Sasika Nove, S.Si
Secara umum enzim bekerja seperti ini :
ENZIM + SUBSTRAT → KOMPLEKS ENZIM-SUBSTRAT → ENZIM + HASIL
Mekanisme – mekanisme yang paling penting adalah sebagai berikut :
1. Dalam kimia organik konsep katalisis asam dan basa (Bronsted) umum telah diketahui. Dalam enzim sisa asam amino tertentu dapat bertindak sebagai asam atau basa umum yakni sebagai donor atau akseptor proton.
2. Subtrat enzim “fit”, yang dihasilkan dari sifat selektif suatu enzim terhadap substrat seribu kali atau lebih pada sisi reaktif enzim daripada konsentrasi dalam larutan bebas. Dengan cara yang sama dapat berdebat bahwa konsentrasi efektif pusat katalitik juga naik sibandingkan dengan apabila berada dalam larutan bebas.
3. Sifat kooperatif terjadi antara enzim dan substrat atau beberapa ligand lain yang dalam keadaan transisi bagian reaktif substrat didekatkan pada sisi aktif enzim. Perpindahan semacam ini juga mungkin efektif dalam meningkatkan laju katalitas. Sifat kooperatif dapat positif, menaikkan laju, atau negatif menurunkan laju. Hal ini sangat penting dalam pengendalian reaksi enzim.
Kinase, mempunyai sifat-sifat yang sangat menarik. Kinase protein biasanya terdapat dalam bentuk tidak aktif yang tersusun atas dua subunit pengatur dan dua subunit katalitik. Karena kinase berada dalam keadaan yang tidak aktif maka harus ada suatu yang mengaktifkan kinase. Pada suatu skema dibawah ini menunjukan mengenai pembentukan HCl dalam mukosa lambung. Hormon gastrin menginduksi sintesis dekarboksilase histidin yang menyebabkan peningkatan produksi histamin dalam mukosa. Histamin mengaktifkan suatu siklase adenilat spesifik yang mengubah ATP menjadi cAMP. Kemudian cAMP akan mengaktifkan kinase protein spesifik.
Aktivasi melibatkan pengikatan 4 mol cAMP per mol kinase, pengikatan cAMP pada subunit pengatur menyebabkan pelepasan dua subunit katalitik yang kemudian bebas untuk mengkatalisis fosforilasi protein enzim yang terdesforilasi yang merupakan substrat bagi kinase tertentu.
Kinase mengkatalisis perpindahan gugus fosfat terminal dari ATP ke gugus hidroksil sari serin spesifik atau sisa treonin dari substrat protein, Subunit pengatur memungkinkan pengikatan ATP dan Mg2+, namun tidak memungkinkan pengikatan substrat ptotein. Pemecahan cAMP oleh fosfodiesterase menjadi 5’ – AMP dihambat oleh beberapa metil-ksantin, termasuk kafein dan teofilin, hal ini lah yang menyebabkan adanya rangsangan “ringan” setelah minum kopi atau minuman yang mengandung kafein.
Louis Pasteur
Louis Pasteur
Sang Pematah Teori Generatio Spontanae
Oleh :
Sinta Sasika Novel
Mahasiswa Biologi FMIPA-UNPAD
Pada abad ke-19, Louis Pasteur adalah ilmuan paling terkenal pada masa itu. Ia dianggap sebagai pendiri ilmu mikrobiologi.
Penemuan dunia mikrooganisme menimbulkan perdebatan mengenai asal mula kehidupan. Dari mana datangnya mikroorganisme tersebut? Teori abiogenesis menyatakan bahwa mikroorganisme tersebut berasal dari benda mati, teori ini mengacu pada dugaan bahwa mikroorganisme muncul sebagai akibat dari dekomposisi jaringan tumbuhan dan hewan yang telah mati. Pemikiran generasi spontan dicetuskan oleh bangsa Yunani kuno yang meyakini bahwa daging yang membusuk menghasilkan belatung.
Banyak peneliti dan ilmuan yang tidak menyetujui teori abiogenesis dan menyatakan teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya, teori ini menentang teori abiogenesis (generatio spontanae).
Lazaro Spallanzani (1729-1799), percobaan Spallanzani dengan mendidihkan kaldu daging yaitu larutan nutrien dalam labu selama satu jam lalu wadah itu ditutup rapat-rapat maka tidak terdapat jasad renik di dalam labu tersebut. Frans Schultze (1815-1873), percobaan yang dilakukan Schultze yaitu melalukan udara melewati larutan asam pekat ke dalam labu berisi kaldu daging yang didihkan maka tidak ada mikroorganisme yang tumbuh karena mikrooganisme tersebut terbunuh oleh asam. Theodor Schwann (1810-1882), percobaan yang dilakukan Schwann yaitu melalukan udara melalui tabung membara ke dalam labu berisi kaldu daging yang dididihkan maka tidak ada mikroorganisme yang tumbuh karena mikrooganisme tersebut terbunuh oleh panas. John Tyndall (awal tahun 1870an), percobaan yang dilakukan Tyndall dengan membuat kotak bebas debu dan meletakkan tabung-tabung berisi kaldu steril di dalamnya. Selama udara tersebut bebas debu maka selama itupula kaldu di dalamnya tetap steril. Partikel debu mengendap dan tertahan pada tabung yang berlekuk-lekuk yang menuju ke dalam kotak sehingga mikroorganisme. Teori-teori yang dikemukan tersebut tidak dapat mematahkan teori abiogenesis namun karena Pasteur meyakini kalau makhluk hidup tersebut bukan berasal dari benda mati.
Louis Pasteur di laboratoriumnya mengembangkan “leher angsa” dan air kaldu di dalamnya. Pasteur memeanaskan air kaldu itu dan udara ‘tanpa perlakuan dan tanpa disaring’ dibiarkan lewat keluar masuk. Tak ada mikroorganisme dalam larutan tersebut. Alasannya bahwa partikel-partikel debu yang mengandung mikroorganisme tidak mencapai air kaldu. Pasteur mengatakan bahwa mikroorganisme mengendap dalam bagian leher tabung angsa yang berbentuk U dan aliran udara demikian berkurangnya sehingga partikel-partikel tadi tidak terbawa ke dalam labu yang berisi air kaldu.
Pasteur langsung melaporkan tulisannya di Universitas Sorbonne di Paris pada tanggal 7 April 1864. Labu-labu penelitiannya tidak menunjukan adanya tanda-tanda kehidupan “Karena aku telah melindunginya dari mereka dan aku masih terus menjaganya agar terhindar dari mereka, yaitu benda yang ada di luar kekuasaan manusia untuk menciptakannya. Aku telah melindungi mereka dai nutfah yang melayang-layang di udara, aku telah menghindarkan mereka dari kehidupan”. Pasteur pun melontarkan pernyataan yang mengena kepada para ilmuan yang tidak sependapat dengannya “Tidak ada suatu keadaan apapun sebagaiaman dikenal pada masa kini uang dapat mengiakan bahwa makhluk-makhluk mikroskopis itu menjelma di dunia ini tanpa nutfah, tanpa induk seperti dirinya sendiri. Mereka yang menganut hal ini telah menjadi korban ilusi, seperti percobaan-percobaan yang kurang cermat, dikaburkan oleh kesalahan-kesalahan yang mereka tidak sanggup melihatnya dan tidak tahu bagaimana cara menghindarinya”.
Teori biogenesis akhirnya diterima dan mematahkan teori abiogensis yang telah berabad-abad dipercayai oleh banyak ilmuan dan peneliti. Karya-karya besar mulai bermunculan dari sang jenius Pasteur. Fermentasi yang selama ini ditekuninya mulai berkembang, perubahan gula menjadi alkohol oleh ragi seperti
Sang Pematah Teori Generatio Spontanae
Oleh :
Sinta Sasika Novel
Mahasiswa Biologi FMIPA-UNPAD
Pada abad ke-19, Louis Pasteur adalah ilmuan paling terkenal pada masa itu. Ia dianggap sebagai pendiri ilmu mikrobiologi.
Penemuan dunia mikrooganisme menimbulkan perdebatan mengenai asal mula kehidupan. Dari mana datangnya mikroorganisme tersebut? Teori abiogenesis menyatakan bahwa mikroorganisme tersebut berasal dari benda mati, teori ini mengacu pada dugaan bahwa mikroorganisme muncul sebagai akibat dari dekomposisi jaringan tumbuhan dan hewan yang telah mati. Pemikiran generasi spontan dicetuskan oleh bangsa Yunani kuno yang meyakini bahwa daging yang membusuk menghasilkan belatung.
Banyak peneliti dan ilmuan yang tidak menyetujui teori abiogenesis dan menyatakan teori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya, teori ini menentang teori abiogenesis (generatio spontanae).
Lazaro Spallanzani (1729-1799), percobaan Spallanzani dengan mendidihkan kaldu daging yaitu larutan nutrien dalam labu selama satu jam lalu wadah itu ditutup rapat-rapat maka tidak terdapat jasad renik di dalam labu tersebut. Frans Schultze (1815-1873), percobaan yang dilakukan Schultze yaitu melalukan udara melewati larutan asam pekat ke dalam labu berisi kaldu daging yang didihkan maka tidak ada mikroorganisme yang tumbuh karena mikrooganisme tersebut terbunuh oleh asam. Theodor Schwann (1810-1882), percobaan yang dilakukan Schwann yaitu melalukan udara melalui tabung membara ke dalam labu berisi kaldu daging yang dididihkan maka tidak ada mikroorganisme yang tumbuh karena mikrooganisme tersebut terbunuh oleh panas. John Tyndall (awal tahun 1870an), percobaan yang dilakukan Tyndall dengan membuat kotak bebas debu dan meletakkan tabung-tabung berisi kaldu steril di dalamnya. Selama udara tersebut bebas debu maka selama itupula kaldu di dalamnya tetap steril. Partikel debu mengendap dan tertahan pada tabung yang berlekuk-lekuk yang menuju ke dalam kotak sehingga mikroorganisme. Teori-teori yang dikemukan tersebut tidak dapat mematahkan teori abiogenesis namun karena Pasteur meyakini kalau makhluk hidup tersebut bukan berasal dari benda mati.
Louis Pasteur di laboratoriumnya mengembangkan “leher angsa” dan air kaldu di dalamnya. Pasteur memeanaskan air kaldu itu dan udara ‘tanpa perlakuan dan tanpa disaring’ dibiarkan lewat keluar masuk. Tak ada mikroorganisme dalam larutan tersebut. Alasannya bahwa partikel-partikel debu yang mengandung mikroorganisme tidak mencapai air kaldu. Pasteur mengatakan bahwa mikroorganisme mengendap dalam bagian leher tabung angsa yang berbentuk U dan aliran udara demikian berkurangnya sehingga partikel-partikel tadi tidak terbawa ke dalam labu yang berisi air kaldu.
Pasteur langsung melaporkan tulisannya di Universitas Sorbonne di Paris pada tanggal 7 April 1864. Labu-labu penelitiannya tidak menunjukan adanya tanda-tanda kehidupan “Karena aku telah melindunginya dari mereka dan aku masih terus menjaganya agar terhindar dari mereka, yaitu benda yang ada di luar kekuasaan manusia untuk menciptakannya. Aku telah melindungi mereka dai nutfah yang melayang-layang di udara, aku telah menghindarkan mereka dari kehidupan”. Pasteur pun melontarkan pernyataan yang mengena kepada para ilmuan yang tidak sependapat dengannya “Tidak ada suatu keadaan apapun sebagaiaman dikenal pada masa kini uang dapat mengiakan bahwa makhluk-makhluk mikroskopis itu menjelma di dunia ini tanpa nutfah, tanpa induk seperti dirinya sendiri. Mereka yang menganut hal ini telah menjadi korban ilusi, seperti percobaan-percobaan yang kurang cermat, dikaburkan oleh kesalahan-kesalahan yang mereka tidak sanggup melihatnya dan tidak tahu bagaimana cara menghindarinya”.
Teori biogenesis akhirnya diterima dan mematahkan teori abiogensis yang telah berabad-abad dipercayai oleh banyak ilmuan dan peneliti. Karya-karya besar mulai bermunculan dari sang jenius Pasteur. Fermentasi yang selama ini ditekuninya mulai berkembang, perubahan gula menjadi alkohol oleh ragi seperti
Antonie Van Leeuwenhoek
Antonie Van Leeuwenhoek
Si Jenius Pelopor Mikroskop Modern
Oleh :
Sinta Sasika Novel
Mahasiswa Biologi FMIPA-UNPAD
Thonius Philips van Leeuwenhoek yang lebih dikenal dengan nama Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723). Sejak umur 16 tahun Leeuwenhoek sudah tertarik dengan lensa, hidupnya difokuskan pada dunia lensa. Tidak sedikit bidang-bidang yang berhubungan dengan dunia lensa dan cermin Leeuwenhoek kerjakan, dengan pekerjaan dan pengalaman yang didapatkan Leeuwenhoek tertarik untuk membuat suatu alat yang dia ciptakan untuk mencapai imajinasinya mengenai makhluk yang berukuran kecil. Leeuwenhoek mengasah lensa dan membuat mikroskop.
Mikroskop berasal dari bahasa Yunani micron = kecil dan scopos = tujuan Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan alat ini disebut mikroskopi, dan mikroskop merupakan alat optik yang dapat digunakan untuk mengamati suatu obyek baik itu materi ataupun organisme yang berukuran kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop adalah salah satu instrumen yang sangat penting dalam dunia mikrobiologi. Dengan menggunakan mikroskop akan diperoleh suatu pembesaran yang memungkinkan mikroba dengan ukuran yang sangat kecil dapat dilihat.
Leeuwenhoek berasal dari keluarga cukup berada namun ia tidak mendapatkan pendidikan formal disekolah yang cukup. Selesai sekolah dasar di Belanda tepatnya di kota Delft, ia dan keluarga pindah ke Amsterdam dan bekerja paruh waktu menjadi pembuat dan penjual bahan pakaian. Tahun 1654, ia kembali ke kota kelahirannya dan membuat usaha pakaiannya sendiri. Lensa yang dibuat oleh Leeuwenhoek pada saat itu digunakan oleh para pedagang kain untuk melihat kualitas kain. Ia kemudian mengembangkan kemampuannya dalam bidang mengasah lensa.
Tahun 1671, Leeuwenhoek berhasil membuat mikroskop sederhana. Mikroskop tersebut memiliki dua lensa kecil yang dibuatnya sendiri dengan menggerinda sebiah bola kaca dan ekmudian dipasang pada sebuah pegangan kuningan. Selama hidupnya Leeuwenhoek membuat lebih dari 250 buah mikroskop, masing-masing terdiri dari lensa tunggal hasil gosokan rumah yang ditanam dalam kerangka kuningan dan perak. Kekuatan perbesaran tertinggi adalah 200 sampai 300 kali, hampir sama dengan mikroskop majemuk yang menggunakan dua lensa atau lebih.
Tanggal 9 Juni 1675, Leeuwenhoek menulis dalam buku hariannya “Mengumpulkan air hujan didalam cawan” dilanjutkan tanggal 10 Juni 1975 “Sambil mengamati air tersebut aku berkhayal bahwa aku menemukan makhluk-makhluk hidup, namun karena amat sedikitnya serta tidak dapat dilihat dengan mudah, maka hal ini tak dapat ku terima sebagai hal yang benar”. Tanggal 11 Juni 1967, ia kembali pada pengamatannya dan mencatat “Tak ada pikiranku bahwa akan tampak makhluk hidup, tetapi setelah itu kuamatai maka dengan penuh kagum aku melihat seribu makhluk hidup dalam setes air. Animalku itu merupakan jenis terkecil yang pernah kulihat sampai kini”. Dia membuat gambar-gambar bakteri (nama yang kemudian menyusul) yang ditemukannya dalam air hujan, air liur, suspense tartar, dan suspense lain. Leeuwenhoek membuat sketsa bentuk-bentuk sel bakteri seperti bentuk bola (Coccus), silindris atau batang (Bacillus), dan spiral (spirillum).
Leeuwenhoek menuangkan pengamatannya dalam sebuah surat yang dikirimkannya kepada sahabat-sahabatnya di Royal Society of London dan French Academy of Sciences (lembaga ilmu pengetahuan di London dan Perancis).
Selama sisa hidupnya, Leeuwenhoek terus berusaha membuat lensa baru dan meningkatkan kemampuannya. Ia telah menulis lebih dari 200 surat ke Royal Society of London yang berisi laporan-laporan tentang kemajuan penyelidikannya. Ia pernah menulis tentang bagaimana cara dia menyinari benda yang diamati dan sampai sekarang teknik penyinaran yang digunakannya masih menjadi misteri. Menjelang kematiannya, ia mewariskan 26 mikroskop ke Royal Society of London dan beberapa diantaranya masih tersimpan di sejumlah musemum di Inggris sampai sekarang (dari berbagai sumber).
Si Jenius Pelopor Mikroskop Modern
Oleh :
Sinta Sasika Novel
Mahasiswa Biologi FMIPA-UNPAD
Thonius Philips van Leeuwenhoek yang lebih dikenal dengan nama Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723). Sejak umur 16 tahun Leeuwenhoek sudah tertarik dengan lensa, hidupnya difokuskan pada dunia lensa. Tidak sedikit bidang-bidang yang berhubungan dengan dunia lensa dan cermin Leeuwenhoek kerjakan, dengan pekerjaan dan pengalaman yang didapatkan Leeuwenhoek tertarik untuk membuat suatu alat yang dia ciptakan untuk mencapai imajinasinya mengenai makhluk yang berukuran kecil. Leeuwenhoek mengasah lensa dan membuat mikroskop.
Mikroskop berasal dari bahasa Yunani micron = kecil dan scopos = tujuan Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan alat ini disebut mikroskopi, dan mikroskop merupakan alat optik yang dapat digunakan untuk mengamati suatu obyek baik itu materi ataupun organisme yang berukuran kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop adalah salah satu instrumen yang sangat penting dalam dunia mikrobiologi. Dengan menggunakan mikroskop akan diperoleh suatu pembesaran yang memungkinkan mikroba dengan ukuran yang sangat kecil dapat dilihat.
Leeuwenhoek berasal dari keluarga cukup berada namun ia tidak mendapatkan pendidikan formal disekolah yang cukup. Selesai sekolah dasar di Belanda tepatnya di kota Delft, ia dan keluarga pindah ke Amsterdam dan bekerja paruh waktu menjadi pembuat dan penjual bahan pakaian. Tahun 1654, ia kembali ke kota kelahirannya dan membuat usaha pakaiannya sendiri. Lensa yang dibuat oleh Leeuwenhoek pada saat itu digunakan oleh para pedagang kain untuk melihat kualitas kain. Ia kemudian mengembangkan kemampuannya dalam bidang mengasah lensa.
Tahun 1671, Leeuwenhoek berhasil membuat mikroskop sederhana. Mikroskop tersebut memiliki dua lensa kecil yang dibuatnya sendiri dengan menggerinda sebiah bola kaca dan ekmudian dipasang pada sebuah pegangan kuningan. Selama hidupnya Leeuwenhoek membuat lebih dari 250 buah mikroskop, masing-masing terdiri dari lensa tunggal hasil gosokan rumah yang ditanam dalam kerangka kuningan dan perak. Kekuatan perbesaran tertinggi adalah 200 sampai 300 kali, hampir sama dengan mikroskop majemuk yang menggunakan dua lensa atau lebih.
Tanggal 9 Juni 1675, Leeuwenhoek menulis dalam buku hariannya “Mengumpulkan air hujan didalam cawan” dilanjutkan tanggal 10 Juni 1975 “Sambil mengamati air tersebut aku berkhayal bahwa aku menemukan makhluk-makhluk hidup, namun karena amat sedikitnya serta tidak dapat dilihat dengan mudah, maka hal ini tak dapat ku terima sebagai hal yang benar”. Tanggal 11 Juni 1967, ia kembali pada pengamatannya dan mencatat “Tak ada pikiranku bahwa akan tampak makhluk hidup, tetapi setelah itu kuamatai maka dengan penuh kagum aku melihat seribu makhluk hidup dalam setes air. Animalku itu merupakan jenis terkecil yang pernah kulihat sampai kini”. Dia membuat gambar-gambar bakteri (nama yang kemudian menyusul) yang ditemukannya dalam air hujan, air liur, suspense tartar, dan suspense lain. Leeuwenhoek membuat sketsa bentuk-bentuk sel bakteri seperti bentuk bola (Coccus), silindris atau batang (Bacillus), dan spiral (spirillum).
Leeuwenhoek menuangkan pengamatannya dalam sebuah surat yang dikirimkannya kepada sahabat-sahabatnya di Royal Society of London dan French Academy of Sciences (lembaga ilmu pengetahuan di London dan Perancis).
Selama sisa hidupnya, Leeuwenhoek terus berusaha membuat lensa baru dan meningkatkan kemampuannya. Ia telah menulis lebih dari 200 surat ke Royal Society of London yang berisi laporan-laporan tentang kemajuan penyelidikannya. Ia pernah menulis tentang bagaimana cara dia menyinari benda yang diamati dan sampai sekarang teknik penyinaran yang digunakannya masih menjadi misteri. Menjelang kematiannya, ia mewariskan 26 mikroskop ke Royal Society of London dan beberapa diantaranya masih tersimpan di sejumlah musemum di Inggris sampai sekarang (dari berbagai sumber).
Langganan:
Postingan (Atom)
.jpg)
Postingan
