Karakteristik Pola Pita Protein Anodonta Woodiana Lea Akibat Terpapar Logam Berat Cadmium (Cd)
Sunarto Departement of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas maret University, Surakarta
Abstract Metal Cd can come into territorial water through thinning, precipitation and dispertion later than come into organism body. Metal Cd will tied with protein so that will inluence protein ribbon pattern. This research aims to ind out the quality of waters, concentration and distribution of cadmium (Cd) heavy metal as well as the characteristics change of total protein tape pattern Anodonta woodiana Lea. The sampling was conducted in the Serang river (Kedungombo Reservoir). The change of total protein tape pattern was analyzed descriptively. The result of research shows that The change of total protein tape pattern can be seen by the presence of tape number exceeding the control tape with varied thickness. The protein content of mollusc A. woodiana Lea. lesh exposed to Cd is lower than that of mollusc lesh not exposed to Cd. Keywords: Cadmium (Cd), total protein tape pattern, Anodonta woodiana Lea
PENDAHULUAN Anodonta woodiana adalah salah satu jenis kerang air tawar merupakan makrozoobenthos yang hidup di perairan tawar dan mempunyai sifat hidup yang relatif menetap, mempunyai respon yang cepat terhadap perubahan kualitas air dan dapat menggambarkan kondisi lingkungan dalam jangka panjang (Hellawell, 1986). Menurut Mason (1981), Anodonta woodiana mempunyai karakteristik : (1) organisme tersebut mempunyai sifat menetap sehingga mampu mereleksikan kadar bahan pencemar lokal, (2) mudah identiikasi dan mempunyai jumlah yang cukup besar menunjukkan kestabilan genetiknya, (3) ukuran organismne cukup besar seh-
ingga secara individu dengan konsentrasi polutan rendah masih dapat terdeteksi, (4) siklus hidup relatif panjang untuk memastikan adanya keseimbangan umur pada populasi selama periode tertentu, (5) mempunyai kemampuan untuk mengkonsentrasi berbagai bahan polutan. Berdasarkan uraian di atas maka kemungkinan kerang air tawar (Anodonta woodiana Lea) dapat digunakan sebagai bioindikator terhadap pencemaran badan air. Permasalahan umum yang terjadi adalah semakin menurunnya fungsi ekosistem perairan di berbagai tempat yang antara lain disebabkan oleh pencemaran, eutroikasi, sedimentasi, luktuasi debit air
Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
41
Karakteristik Pola Pita Protein
Sunarto
yang menyolok antara musim penghujan dan musim kemarau, daya tampung dan daya dukung perairan menjadi menurun, sehingga produktivitas sudah tidak lagi optimal. Senyawa kimia yang sangat beracun (toksis) bagi organisme hidup diantaranya adalah senyawa kimia yang mempunyai bahan aktif dari logam berat, seperti : Cd, Pb, Cu, As, Cr, Hg, Ni (Wild, 1995). Logam berat kadmium (Cd) dapat berasal dari limbah industri, apabila masuk ke dalam tubuh organisme dapat terakumulasi dalam tubuh sebagai racun dan sebagai penghalang kerja enzim dalam proses metabolisme (World Bank, 1985; Noy-Meir, E. 1975). Kadmium, sebuah logam yang berpotensi racun, sangat berbahaya bagi lingkungan dan bagi manusia karena jangka hidupnya yang lama. Toksisitas kadmium sebagai polutan industri dan kontaminan makanan bisa menyebabkan beberapa luka dalam banyak organ, seperti insang (branchia), ginjal, testis, jantung, hati, otak, tulang dan sistem darah. Pengunaan indikator pencemaran yang ada di badan air secara kimiawi sering kali mempunyai keterbatasan, karena pencemar terikat oleh bahan partikulat maupun terendapkan pada sedimen. Untuk mengatasi keterbatasan tersebut penggunaan organisme bioakumulator sebagai bioindikator tingkat pencemar sangat diperlukan karena dapat digunakan untuk mereleksikan tingkat pencemaran dalam bentuk terikat maupun tidak terikat dengan periode waktu yang panjang. Menurut Fasset dan Don (1962) keracunan logam berat kadmium pada manusia dapat menyebabkan pengaruh pada sekresi ludah, muntah yang berkelanjutan, sakit perut, vertigo, diare dan kehilangan kesadaran. Pada konsentrasi kadmium 13 - 15 ppm disebutkan dapat menyebabkan gangguan pada anak. Logam berat yang masuk ke tu42
buh hewan umumnya tidak dikeluarkan lagi, sehingga cenderung menumpuk di dalam tubuhnya. Konsentrasi logam berat dijumpai lebih tinggi pada tubuh hewan yang letaknya lebih tinggi dalam tingkatan troik (Nybakken, 1992). Anodonta woodiana Lea. tergolong ilter feeder yaitu jenis hewan yang mendapatkan makanan dengan jalan menyaring air yang masuk ke dalam tubuhnya. Kerang ini juga bisa dijadikan bioindikator suatu pencemaran lingkungan perairan karena mampu bertahan hidup dalam kondisi lingkungan yang tercemar dan mampu melahap polutan termasuk logam berat yang tersuspensi dalam perairan (Hasim, 2003; Weih and Karlsson, 1999). Protein merupakan makromolekul yang paling berlimpah di dalam sel, menyusun lebih dari setengah berat kering sel (Lehninger, 1990). Protein berfungsi sebagai unsur penyusun atau sebagai enzim yang mengkatalisasi reaksi kimia yang khusus di dalam organisme (Bos, 1994). Karakterisasi dengan mengetahui pola pita protein pada kerang air tawar, termasuk usaha dalam karakterisasi molekuler. Usaha ini dapat digunakan untuk mengetahui diversitas genetik dan kekerabatan dari hewan-hewan moluska yang ditangani. Penelitian ini merupakan tahap awal dari identiikasi pada tingkat molekuler pada hewan-hewan moluska (Soemantri, 2003). Bahan dan Metode Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel kerang Anodonta woodiana Lea., bahan yang digunakan dalam proses elektroforesis pola pita protein Acrylamide,Bis-Acrylamide, Tris, SDS, H2O, NaCl, Na2HPO42H2, NaH2PO4H2O, Mercapto etanol, Bromphenol blue Glycerin, Glycine, Metanol, Acetic Acid. Metode Penelitian Sampel Anodonta woodiana Lea., diambil
Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
Karakteristik Pola Pita Protein
Sunarto
dari Sungai serang waduk Kedung Ombo, pada tiga stasiun yaitu: tepi kiri, tengah dan tepi kanan. Pada setiap stasiun dilakukan tiga kali ulangan. Analisis proil pita protein dikerjakan menggunakan teknik elektroforesis SDS-PAGE. Sampel yang telah diambil dari lapangan kemudian di ekstraksi untuk mendapatkan kandungan protein totalnya setelah itu baru dipersiapkan gel SDS-PAGE untuk elektroforesis. Konsentrasi acrylamide untuk stacking gel 3%, sedangkan gradien gel 10%. Elektroforesis dijalankan pada tegangan konstan 85 VA, sampai loading dye mendekati batas bawah gel. Pengecatan dilakukan satu malam menggunakan larutan Coomasie brillian blue yang dilarutkan dalam larutan peluntur cat. Setelah proses pengecatan selesai dilanjutkan dengan pelunturan cat sampai pola pita protein dapat muncul. Hasil elektroforesis di dokumentasi dengan foto digital.
Dari zimogram hasil elektroforesis dapat diketahui bahwa pola pita protein yang muncul sebanyak 12 pita berdasarkan pergerakan relatif (Rf). Dari kedua belas pita tersebut, sepuluh pita selalu muncul dan ditemukan pada semua individu dari stasiun 1 sampai stasiun 3. Adapun kelima pita tersebut terletak pada jarak migrasi 0,25; 0,35; 0,39; 0,45; 0,51; 0,59; 0,69; 0,73; 0,84 dan 0,92. Pita keenam terlihat lebih tebal dari yang lain, yang menunjukkan bahwa berat molekul protein tersebut besar. Dengan demikian kesepuluh pita tersebut dapat dijadikan sebagai ciri khas pola pita protein pada Anodonta woodiana Lea. Pola pita protein yang muncul pada tiap stasiun relatif sama namun secara kuantitatif menunjukkan perbedaan dalam hal tebal dan tipisnya pita. Hal ini menunjukkan bahwa tidak terdapat keragaman genetik yang mencolok dari masing-masing individu pada tiap stasiun pengambilan sampel.
Hasil dan Pembahasan Pola Pita Protein pada Anodonta woodiana Lea. Tepi Kiri 1 1
2
3
Tengah Tepi Kanan 4
5
6
7
8
Tepi Kiri Rf
9
1
2
3
Tengah 4
5
6
Tepi Kanan 7
8
9
0
0,25 0,35 0,39 0,45 0,47 0,51 0,55 0,59 0,69 0,73 0,84 0,92
Gambar 1. Zimogram Pola Pita Protein Kerang Anodonta. woodiana Lea. Rf
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0,73 0,80 0,82 0,80 0,91 0,95
Gambar 2. Zimogram Pola Pita Protein Kerang A. woodiana Lea Kontrol Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
43
Karakteristik Pola Pita Protein
Sunarto
Pola pita protein yang muncul pada tiap stasiun sangat berbeda dengan pola pita protein yang muncul pada kontrol. Berdasarkan hasil elektroforesis pola pita protein yang muncul sebanyak 5 pita. Pita-pita tersebut terletak pada 40 mm, 44 mm, 45 mm, 50 mm dan 52 mm dari ujung dan terketak pada Rf 0,73; 0,80; 0,82; 0,91 dan 0,95. Pola pita yang muncul pada tiap stasiun sangatlah berbeda dengan kontrol. Pada kontrol berdasarkan hasil zimogram hanya terdapat 6 pita. Pada pola pita tiap stasiun memunculkan pola pita yang banyak, hal ini disebabkan karena adanya logam yang mangikat protein dan mampu mendenaturasi protein sehingga molekul protein dapat terpecah-pecah dan membentuk monomer-monomer. Di dalam protein, ion logam dapat berfungsi sebagai koenzim karena banyak enzim tidak memiliki gugus prostetik dan untuk melakukan aktivitasnya mereka memerlukan keikutsertaan senyawa organik atau ion logam. Walaupun ion logam sering disebut logam pengaktif (Salisbury dan Ross, 1992). Sedangkan pola pita yang terbentuk dari kerang kontrol terlihat sedikit dan tebal karena
molekul proteinnya belum terdenaturasi secara sempurna sehingga masih dalam bentuk polimer belum terputus-putus dan terlihat lebih tebal. Menurut Na’im (1996 dalam Yunus, 2007), menyatakan bahwa protein dapat digunakan sebagai ciri genetik untuk mempelajari keragaman individu dalam satu populasi. Ada atau tidaknya pita pada jarak migrasi tertentu menunjukkan ada atau tidaknya protein yang ter-migrasi dan berhenti pada jarak tersebut selama proses elektroforesis. Ketebalan pita pada dasarnya bisa dibedakan menjadi 2, yaitu pita yang tebal dan tipis. Pita yang tebal menunjukkan bahwa kandungan protein tersebut besar atau konsentrasinya besar sedangkan pita yang tipis menunjukkan bahwa kandungan proteinnya sedikit. Menurut Cahyarini (2004), perbedaan tebal dan tipisnya pita yang terbentuk disebabkan karena perbedaan jumlah dari molekul-molekul yang termigrasi, pita tebal merupakan iksasi dari beberapa pita. Pita yang memiliki kekuatan ionik lebih besar akan termigrasi lebih jauh daripada pita yang berkekuatan ionik kecil.
Gambar 3. Dendogram Anodonta woodiana Lea. berdasarkan atas nilai Rf pita protein total 44
Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
Karakteristik Pola Pita Protein
Berdasarkan hasil dari dendogram di atas berarti bahwa individu pada setiap stasiun menunjukkan saling kemiripan. Hal ini menunjukkan di lokasi penelitian hanya terdapat satu jenis kerang air tawar yang hidup di sana. Hal ini juga didukung dengan kenampakkan morfologi yang sama di setiap lokasi pengambilan sampel. KESIMPULAN Karakteristik Pola pita protein dipengaruhi adanya zat pencemar logam berat Cadmium (Cd), perbedaan sangat signiikan jika dibanding dengan pola pita protein pada kontrol. DAFTAR PUSTAKA Ardi. 2002. Pemanfaatan Makrozoobentos Sebagai Indikator Kualitas Perairan Pesisir. IPB, Bogor. Boss, L. 1994. Pengantar Virologi Tumbuhan. GMU Press, Yogyakarta. Darmono. 1995. Logam dalam Sistem Biologi Makhluk Hidup. UI Press, Jakarta. Noy-Meir, E.(1975) stability of grazing systems: an aplication of predatorprey graphs. Journal of Ecology, 63, 459 -481. Nybakken, J. W. 1992. Biologi Laut : Studi Pendekatan Ekologis (diterjemahkan oleh H. M. Eidman et al.). Gramedia, Jakarta. Odum, E. P. 1993. Dasar-dasar Ekologi (diterjemahkan oleh Tjahjono Samingan) edisi ke 3. UGM Press, Yogyakarta. Ophart, C.E.. 2003. Virtual Chembook. Elmhurst College. Palar, H. 1994. Pencemaran dan Toksikologi logam Berat. Rineka Cipta, Jakarta. Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 82 tahun 2001 tentang “Pengelolaan Kualitas Air dan Pen-
Sunarto
gendalian Pencemaran Air” dalam Infolab: Juli-Agustus/V/2004:1415. Salisbury, F. B dan C. W. Ross. 1992. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Penerbit ITB, Bandung. Soemantri, Ida H., Tri J. Santoso, Minantyorini, A. Dinar Ambarwati, Atmiri Sisharmini, dan Aniversari Apriana. 2003. Karakterisasi Molekuler Plasma Nutfah Tanaman Pangan. Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian. Weih, M. & Karlsson, S. (1999) The nitrogen economy of mountain birch seedlings: implication for winter survival. Journal of Ecology, 87, 211 -219. Yunus, A. 2007. Studi Morfologi dan Isozim Jarak Pagar (Jatropa curcas L.) Sebagai Bahan Baku Energi Terbarukan di Jawa Tengah. Journal Enviro 9(1) : 73 – 82. Fakultas Pertanian UNS, Surakarta.
Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
45
Karakteristik Pola Pita Protein
46
Sunarto
Jurnal EKOSAINS | Vol. III | No. 1 | Maret 2011
