Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH LOGAM BERAT TERHADAP PERTUMBUHAN DAN POLA
SPEKTRA BAKTERI FOTOSINTETIK ANOKSIGENIK (BFA)
(Skripsi)
Oleh
EDELYN STEPHANI SALIM
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDARLAMPUNG
2019
ABSTRAK
PENGARUH LOGAM BERAT TERHADAP PERTUMBUHAN DAN POLA
SPEKTRA BAKTERI FOTOSINTETIK ANOKSIGENIK (BFA)
Oleh
Edelyn Stephani Salim
Pencemaran lingkungan di Pesisir Teluk Lampung didominasi oleh pencemaran logam
berat toksik bagi makhluk hidup karena menyebabkan kerusakan sel dan kematian.
Mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengakumulasi, mengikat, dan mereduksi
ion logam berat. Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA) secara khusus
direkomendasikan sebagai agen bioremediasi dan degradasi polutan di lingkungan
tercemar karena BFA resisten terhadap logam berat. Penelitian ini dilaksanakan pada
Bulan Desember 2018 – Februari 2019 di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Unila.
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui pengaruh logam berat terhadap pertumbuhan dan
pola spektra BFA. Penelitian ini dilakukan dalam 3 tahap. Tahap I peremajaan isolat
BFA. Tahap II yaitu isolasi dan seleksi BFA dengan metode titik pada media Sea Water
Complete (SWC) yang ditambah dengan logam berat HgCl2 0,015 mM , 0,03 mM dan
0,06 mM ; NiCl2 0,015 mM , 0,03 mM dan 0,06 mM ; CoCl2 1,5 mM , 3 mM dan 6 mM ;
MnCl2 10 mM, 20 mM, dan 40 mM ; ZnCl2 10 mM, 20 mM, dan 40 mM.. Tahap 3 yaitu
Uji Spektrofotometri pada panjang gelombang 300-900 nm dan penghitungan jumlah sel
bakteri secara langsung. Hasil analisi menunjukkan bahwa pertumbuhan isolat AM
paling stabil dibanding isolat lain sehingga dilanjutkan dengan uji spektrofotometri. Pola
spektra kontrol memiliki absorbansi tingggi pada panjang gelombang sekitar 800 nM.
Sedangkan pola spektra bakteri dari hasil perlakuan logam berat tidak menunjukkan
adanya absorbansi spektra yang tinggi.
Kata Kunci : BFA, Bakteri Fotosintetik Anoksigenik, Logam berat, Fotosintesis,
Pencemaran lingkungan.
PENGARUH LOGAM BERAT TERHADAP PERTUMBUHAN DAN POLA
SPEKTRA BAKTERI FOTOSINTETIK ANOKSIGENIK (BFA)
Oleh
Edelyn Stephani Salim
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar
SARJANA SAINS (S.Si.)
Pada
Jurusan Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDARLAMPUNG
2019
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, 10 April 1997,
sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Sarkawi Salim
dan Ibu Liliana. Penulis menyelesaikan pendidikan
Sekolah Dasar di SD Immanuel Bandar Lampung pada
tahun 2009, dilanjutkan Sekolah Menengah Pertama di
SMP Immanuel Bandarlampung, lulus pada tahun 2012, dan melanjutkan Sekolah
Menengah Atas di SMA Xaverius Bandar Lampung lulus pada tahun 2015.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung melalui jalur SBMPTN.
Selama menjadi mahasiswa, penulis pernah menjadi asisten praktikum mata
kuliah Mikrobiologi, Bioteknologi serta Mikrobiologi Pangan dan Industri.
Penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Sinar Banten,
Kecamatan Talang Padang, Kabupaten Tanggamus pada Januari-Maret 2018 dan
melaksanakan Kerja Praktik di Laboratorium Mikrobiologi Pertanian Lembaga
Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) pada tahun 2018 dan telah menyelesaikan
Laporan Kerja Praktik yang berjudul “Uji Produksi IAA Oleh Bakteri
Menggunakan Spirulina Sebagai Prekursor Pengganti Triptofan”.
Pada tahun 2019, penulis melakukan penelitian dan menyelesaikan skripsi dengan
judul “Pengaruh Logam Berat terhadap Pertumbuhan dan Pola Spektra
Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA)”.
Kini dengan penuh perjuangan, kerja keras, dan proses pembelajaran yang tiada
henti, akhirnya penulis dapat menyelesaikan pendidikan Strata 1 (satu) di Jurusan
Biologi FMIPA Universitas Lampung.
MOTTO
“Marilah kepada-Ku semua yang letih lesu dan berbeban berat, Aku akan
memberikan kelegaan kepadamu.”
(Matius 11:28)
“Segala sesuatu yang kamu lakukan dengan perkataan atau perbuatan,
lakukanlah semuanya itu dalam nama Tuhan Yesus, sambil mengucap syukur oleh
Dia kepada Allah, Bapa kita.”
(Kolose 3:17)
“Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun juga, tetapi nyatakanlah
dalam segala hal keinginanmu kepada Allah dalam doa dan permohonan dengan
ucapan syukur.”
(Filipi 4:6)
“Even if you fall down and tumble, do not give up.”
(Park Sanghyun)
“I want to remain, i want to dream more.”
(Kim Seokjin-BTS)
PERSEMBAHAN
Puji Tuhan, dengan mengucap syukur kepada Tuhan Yesus Kristus, Allah
Tritunggal atas segala Anugerah, Berkat, Penyertaan dan Kasih Karunia-Nya
yang tak terukur,
Kupersembahkan karya kecilku ini untuk:
Mama dan Papa tercinta yang senantiasa mendoakan, mencurahkan kasih sayang
serta selalu mendukung dan memotivasi setiap langkahku.
Adikku tersayang yang selalu memberikan semangat.
SANWACANA
Puji syukur penulis haturkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas penyertaan
dan kasih karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul
“Pengaruh Logam Berat terhadap Pertumbuhan dan Pola Spektra Bakteri
Fotosintetik Anoksigenik (BFA)”.
Dalam menyelesaikan skripsi ini, penulis tidak terlepas dari bantuan berbagai
pihak baik secara moril maupun materiil. Untuk itu dengan terselesaikannya
skripsi ini penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih kepada:
1. Bapak Drs. Suratman, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
2. Bapak Drs. M. Kanedi, M.Si. selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.
3. Bapak Dr. Sumardi, M.Si. selaku Dosen Pembimbing I dan Dosen
Pembimbing Akademik yang dengan sabar memberikan ilmu, bimbingan,
masukan, kritik, saran serta motivasi selama pembuatan skripsi ini.
4. Bapak Ir. Salman Farisi, M.Si. selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan ilmu, bimbingan, masukan, kritik, saran serta motivasi untuk
kesempurnaan skripsi ini.
5. Ibu Rochmah Agustrina, Ph.D. selaku Dosen Penguji Utama dan Sekretaris
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung yang senantiasa memberi masukan, arahan, nasihat yang
membangun serta ide dan motivasi untuk kesempurnaan skripsi ini.
6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Biologi FMIPA Unila terimakasih atas ilmu dan
bimbingan yang telah diberikan selama penulis melaksanakan studi di Jurusan
Biologi.
7. Karyawan dan staf serta laboran di Jurusan Biologi yang telah membantu
dalam penyelesaian skripsi ini.
8. Ibunda Liliana dan ayahanda Sarkawi Salim selaku orangtua penulis yang
selalu memberikan doa, mendukung, membimbing, memberi kasih sayang,
semangat dan motivasi tiada henti kepada penulis. Semoga Tuhan selalu
menyertai dan memberkati.
9. Adikku tercinta, Evan Stevanus dan Hansel Stevanus yang senantiasa
menghibur dan memberi dukungan. Semoga Tuhan selalu menyertai dan
memberkati.
10. Rekan seperjuangan selama penelitian, Micrew 15, Yunita, Anna, Sundari,
Eka, Cahya, Iqbal, Mbak Fika, Inten, Niken, Supi, Mbak Wuri, dan Nuril yang
selalu memberikan semangat dan canda tawa selama penelitian.
11. Sahabat terdekatku seperjuangan, Rima, Gagar, Elsa, Pina dan Jeng yang
selalu memberikan doa, semangat, canda tawa dan dukungan kepada penulis.
12. Sahabat terbaikku, Ira, Ine, Widya, Ci Reni, Ci Rena, Ci Meysin, Yohan, Bill
dan Evan yang selalu mendukung dan memotivasi penulis.
13. Ko Michael dan Ko Adit yang senantiasa membantu penulis ketika penulis
merasa kesulitan dalam pengeditan grafik dan gambar.
14. Teman-teman Biologi angkatan 2015 terimakasih atas kebersamaannya
selama ini.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan di dalam skripsi
ini dan jauh dari kesempurnaan, akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang
sederhana ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung, 24 Juni 2018
Penulis
Edelyn Stephani Salim
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK................................................................................................... i
HALAMAN JUDUL DALAM................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN.................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI.................................... iv
RIWAYAT HIDUP..................................................................................... v
MOTTO........................................................................................................ vi
HALAMAN PERSEMBAHAN................................................................. vii
SANWACANA............................................................................................ viii
DAFTAR ISI................................................................................................ ix
DAFTAR TABEL....................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR.................................................................................. xi
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang.......................................................................
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Bakteri Fotosintetik Anoksigenik..........................................6
B. Logam Berat..........................................................................8
1. Logam Berat Mangan (Mn)........................................9
2. Logam Berat Nikel (Ni)...........................................10
3. Logam Berat Kobalt(Co)..........................................10
1
B. Tujuan Penelitian....................................................................3
C. Manfaat Penelitian..................................................................3
D. Kerangka Pikir....................................................................... 3
E. Hipotesis................................................................................ 5
4. Logam Berat Seng (Zn).............................................11
5. Logam Berat Merkuri (Hg).......................................11
C. Spektrofotometri...................................................................11
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat................................................................. 13
B. Alat dan Bahan
C. Prosedur Penelitian
1. Peremajaan Isolat BFA.............................................. 14
2. Seleksi Isolat BFA dengan Metode Titik................... 14
3. Uji Spektrofotometri.................................................. 15
4. Penghitungan Jumlah Sel BFA.................................. 16
D. Analisis Data.......................................................................... 16
E. Bagan Alir Penelitian............................................................. 17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian…………………………………………………18
1. Hasil Seleksi Isolat Pertumbuhan BFA.................................18
2. Pertumbuhan Isolat Terpilih...................................................23
3. Pola Spektra BFA..................................................................24
V. PENUTUP
A. Kesimpulan.................................................................................26
B. Saran...........................................................................................26
DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 27
LAMPIRAN..................................................................................................30
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Hasil Seleksi Pertumbuhan Isolat BFA terhadap Logam Berat
(HgCl2, NiCl2, CoCl2, MnCl2, dan ZnCl2)......................................... 20
Tabel 2. Data Perhitungan Jumlah Sel BFA.................................................... 31
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Rata-rata Pertumbuhan Isolat AM hasil hitung langsung di
bawah mikroskop (AM: akar mangrove)........................................23
Gambar 2. Pola Spektra BFA...........................................................................25
Gambar 3. Media Kontrol SWC + Logam........................................................36
Gambar 4. Sampling Isolat Uji Spektrofotometri.............................................37
Gambar 5. Hasil Isolasi Metode Titik...............................................................38
Gambar 6. Hasil Inkubasi Isolat pada Media Logam dan Kontrol...................39
Gambar 7. Perhitungan Sel Bakteri di Mikroskop............................................41
Gambar 8. Proses Pengecatan Bakteri..............................................................42
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dewasa ini, pencemaran lingkungan marak terjadi di Pesisir Teluk
Lampung. Perlu diketahui, aktivitas manusia misalnya seperti aktivitas
industri, pariwisata, pemukiman penduduk dan pelabuhan niaga menjadi
penyebab utama terjadinya pencemaran lingkungan yang mengakibatkan
terganggunya keseimbangan ekosistem. Aktivitas perekonomian
mengkonversi lahan pesisir menjadi kawasan industri, pariwisata, dan
pemukiman menyebabkan terjadinya proses abrasi, sedimentasi dan
pencemaran lingkungan yang cukup parah. Pencemaran lingkungan di
Pesisir Teluk Lampung didominasi oleh pencemaran logam berat yang
berasal dari limbah rumah tangga dan industri, pelabuhan, serta aktivitas
gunung berapi di laut dalam. Logam berat yang paling banyak ditemukan
di Pesisir Teluk Lampung yaitu kromium. Selain itu, ditemukan juga
logam berat seperti Fe, Mn, Ni, Co, Zn dan As (Tugiyono et al., 2015).
Logam berat bersifat toksik bagi mikroorganisme dan organisme di sekitar
lingkungan tercemar logam berat. Organisme seperti ikan, udang, kepiting
dan biota lainnya yang hidup di perairan Pesisir Teluk Lampung
mengandung logam toksik karena terkontaminasi logam berat. Logam
2
berat dapat masuk ke dalam tubuh melalui saluran pernafasan, pencernaan
dan penetrasi melalui kulit (Suyanto et al ., 2010).
Secara umum, logam-logam berat yang bersifat toksik masuk ke dalam
mikroorganisme menggunakan jalur transpor spesifik melintasi membran
secara difusi ke dalam sitoplasma (Roane dan Pepper, 2000). Kontaminasi
logam berat pada organisme dan mikroorganisme yang tidak toleran, dapat
menyebabkan kematian. Logam berat toksik dapat merusak sel dan
mengganggu metabolisme sel makhluk hidup. Di dalam sel, logam berat
dapat berkompetisi, mengganti, atau menempati ion logam esensial untuk
metabolisme sel mikroorganisme (Wong et al., 2002).
Upaya pemanfaatan mikroorganisme untuk mengatasi, memisahkan, atau
mengurangi kandungan logam berat pencemar lingkungan telah banyak
diteliti (Gadd, 2000). Umumnya, mikroorganisme yang dikaji sebagai
agen dekomposer memiliki kemampuan untuk mengakumulasi, mengikat,
dan mereduksi ion logam berat, salah satunya Bakteri Fotosintetik
Anoksigenik (BFA). Secara umum, pertumbuhan mikroorganisme
termasuk Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA) dipengaruhi oleh
keberadaan logam pada lingkungan tumbuhnya (Presscot et al., 2008).
Hal ini dikarenakan logam berat memiliki daya oligodinamik yang mampu
membunuh bahkan menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Logam
dapat mengendapkan enzim atau protein esensial di dalam sel sehingga
hanya mikroorganisme yang toleran terhadap logam berat saja yang
mampu tumbuh pada lingkungan yang tercemar logam berat.
3
Bakteri fotosintetik secara khusus direkomendasikan sebagai agen
bioremediasi dan degradasi polutan di lingkungan yang tercemar (Giotta et
al., 2006). Hal ini dikarenakan bakteri fotosintetik mampu hidup pada
lingkungan tercemar logam berat dan mengubahnya dari senyawa toksik
menjadi senyawa non toksik. Untuk membuktikannya, maka dilakukan
penelitian ini.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui pengaruh konsentrasi beberapa logam berat terhadap
pertumbuhan BFA.
2. Mengetahui pengaruh beberapa logam berat terhadap pola spektra
BFA.
C. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang diperoleh melalui penelitian ini adalah memberikan
informasi mengenai pengaruh beberapa logam terhadap pertumbuhan dan
pola spektra Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA).
D. Kerangka Pikir
Logam berat memiliki daya oligodinamik yang dapat menghambat bahkan
menghentikan pertumbuhan sel mikroorganisme pada konsentrasi tertentu.
4
Kemampuan oligodinamik logam dapat berdampak pada pertumbuhan
mikroorganisme. Secara umum, logam-logam berat yang bersifat toksik
masuk ke dalam sitoplasma mikroorganisme secara difusi melalui jalur
transpor spesifik sistem membran. Akibatnya, logam berat dapat
memperkecil jumlah populasi dan mengubah morfologi sel. Hal ini
kemungkinan dikarenakan keberadaan logam berat mengganggu
metabolisme sel mikroorganisme karena dapat berkompetisi, mengganti
atau menempati ion logam esensial metabolisme sel mikroorganisme.
Selain itu, logam berat juga dapat mengubah pola spektra pertumbuhan.
Perubahan pola spektra terjadi diduga sebagai akibat terhambatnya
pertumbuhan sel mikroorganisme sehingga pola spektra BFA yang
terkontaminasi logam berat dengan yang tidak terkontaminasi menjadi
berbeda. Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA) diketahui memiliki sifat
toleransi terhadap logam berat sehingga mampu tumbuh pada lingkungan
yang tercemar logam berat. Resistensi BFA terhadap logam berat berbeda
antara logam berat satu dengan yang lainnya.
Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA) hanya mampu beradaptasi untuk
tumbuh sampai konsentrasi logam berat tertentu saja. Untuk mengetahui
konsentrasi hambat minimum logam berat terhadap BFA maka perlu
dilakukan penelitian mengenai pengaruh beberapa konsentrasi logam berat
terhadap pertumbuhan BFA.
5
E. Hipotesis
Adapun hipotesis dari penelitian ini yaitu:
1. Bakteri fotosintetik anoksigenik (BFA) memiliki daya resistensi
terhadap lingkungan tercemar logam berat.
2. Logam berat menghambat pertumbuhan dan mengubah pola spektra
BFA.
6
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Bakteri Fotosintetik Anoksigenik
Bakteri Fotosintetik Anoksigenik (BFA) merupakan bakteri yang mampu
melakukan fotosintesis tanpa membentuk oksigen. Bakteri ini
diidentifikasi pertama kali pada tahun 1901 dan dinamai sebagai spesies
Rhodospirillum oleh Hans Molisch pada tahun 1907 (Hanada, 2016).
BFA melakukan fotosintesis menggunakan H2S atau hidrogen sebagai
donor elektron. BFA tidak mampu mengoksidasi air (Madigan et al., 2011).
Selain itu, BFA dipengaruhi oleh keberadaan logam pada lingkungan
tumbuhnya (Presscot et al., 2008). Hal ini dikarenakan logam memiliki
daya oligodinamik yang mampu membunuh atau menghambat
pertumbuhan mikroorganisme.
Logam dapat mempresipitasikan enzim atau protein esensial di dalam sel
sehingga hanya mikroorganisme yang toleran terhadap logam saja yang
mampu tumbuh pada lingkungan yang tercemar logam. Selain itu, bakteri
fotosintetik secara khusus direkomendasikan untuk menangani proses
bioremediasi dan degradasi polutan dari lingkungan yang tercemar (Giotta
et al., 2006). Bakteri fotosintetik anoksigenik mampu menyerap logam
berat yang bersifat toksik kemudian mengubahnya menjadi senyawa non-
7
toksik sehingga menjadikan BFA berpotensi sebagai agen bioremediasi
yang ramah lingkungan (Puspitasari dan Khaeruddin, 2016).
Bakteri fotosintetik anoksigenik (BFA) secara umum ditandai dengan
morfologi koloni berwarna ungu, hijau, kuning, hingga kemerahan.
Bakteri ini mampu tumbuh dengan baik dalam keadaan anaerobik (tanpa
oksigen). Seringkali BFA dijumpai pada daerah sungai, tanah, laut, rawa,
danau dan air panas (Hanada, 2016). Berbagai jenis BFA dapat hidup
berdampingan pada suatu habitat yang sama tanpa menimbulkan
persaingan hidup. Hal ini dikarenakan masing-masing bakteri memiliki
pita penyerapan cahaya yang berbeda sehingga mereka saling berbagi
cahaya untuk memenuhi kebutuhan berfotosintesis (Hanada, 2016).
Seperti halnya tumbuhan yang memiliki pigmen fotosintesis, BFA juga
memiliki pigmen. Umumnya, pigmen utama yang dimiliki oleh BFA
berupa bakterioklorofil. Selain itu, pigmen lain yang dimiliki oleh BFA
yaitu pigmen karotenoid, dimana pigmen ini letaknya selalu berdekatan
dengan bakterioklorofil untuk membantu melindungi pigmen fotosintesis
bakteri tidak rusak terkena intensitas cahaya yang tinggi (Hanada, 2016).
Intensitas cahaya yang terlalu tinggi dapat menjadi toksik karena bersifat
merusak sel.
Fotosintesis pada bakteri dibedakan menjadi dua macam, yaitu fotosintesis
oksigenik dan fotosintesis anoksigenik. Fotosintesis anoksigenik
umumnya dilakukan bakteri menggunakan H2S sebagai donor elektron
8
tanpa menghasilkan oksigen. Bakteri yang melakukan fotosintesis
anoksigenik memiliki pigmen bakterioklorofil, bakteriopurpurin,
bakteriofeofitin dan karotenoid yang berperan sebagai penangkap cahaya
untuk fotosintesis. Oleh karena itu, kebanyakan bakteri ini menyerap
cahaya secara maksimal di daerah infra-red (Wiraatmaja, 2017). Berbeda
dengan fotosintesis anoksigenik, fotosintesis oksigenik dilakukan
menggunakan H2O sebagai donor elektron sehingga menghasilkan oksigen
(Yamori et al., 2013).
H2S digunakan oleh BFA sebagai bahan dasar fotosintesis membentuk
globula sulfur berwarna kuning sebagai zat buangan (Campbell et al.,
2012). Fotosintesis BFA dilakukan berdasarkan fotosistem I, tersusun
oleh kompleks pusat reaksi yang dikelilingi beberapa kompleks pemanen
cahaya. Kompleks pemanen cahaya bertindak sebagai antena penangkap
cahaya sesuai dengan pigmen yang dimiliki oleh kompleks pemanen
cahaya tersebut, kemudian mengirimnya pada kompleks pusat reaksi.
Pigmen warna yang dihasilkan oleh kompleks pusat reaksi menjadi warna
koloni isolat BFA (Heriyanto et al., 2009).
B. Logam Berat
Logam berat adalah logam yang cukup berbahaya apabila mencemari
lingkungan karena logam berat memiliki respon biokimia yang spesifik
pada makhluk hidup (Connell dan Miller, 1995). Logam berat bersifat
toksik bagi mikroorganisme dan organisme yang berada di sekitar
9
lingkungan tercemar logam berat. Organisme seperti ikan, udang, kepiting
dan biota lainnya yang hidup pada perairan Pesisir Teluk Lampung telah
terkontaminasi logam berat (Tugiyono et al., 2015). Apabila suatu
organisme tidak toleran terhadap logam berat maka tidak menutup
kemungkinan organisme dan mikroorganisme tersebut akan mengalami
kematian. Hal ini dikarenakan toksisitas logam berat dapat merusak sel
dan metabolisme sel makhluk hidup serta dapat berkompetisi, mengganti
atau menempati ion logam esensial metabolisme sel mikroorganisme
(Wong et al., 2002). Berikut ini merupakan beberapa logam berat yang
ditemukan telah mencemari perairan Pesisir Teluk Lampung:
1. Logam Berat Mangan (Mn)
Mangan merupakan logam berat yang tersebar luas di alam yang sulit
mencair namun mudah teroksidasi (Cotton dan Wilkinson, 2009).
Perlu diketahui, mangan merupakan salah satu logam berat yang
mencemari perairan Pesisir Teluk Lampung (Tugiyono et al., 2015).
Apabila mangan dikonsumsi dalam jumlah berlebih oleh makhluk
hidup baik secara langsung maupun tak langsung, maka dapat bersifat
toksik bagi makhluk hidup itu sendiri. Mangan dapat menyebabkan
kerusakan syaraf, penyakit Parkinson, mengganggu fungsi saluran
pernafasan seperti bronkitis dan kerusakan paru-paru. Selain itu,
akumulasi mangan berlebih juga menyebabkan gangguan fungsi otak
seperti halusinasi dan mudah lupa (Reimann dan de Caritat 1998).
10
2. Logam Berat Nikel (Ni)
Nikel merupakan logam berat berwarna putih perak mengkilat yang
tahan terhadap oksidasi dan mampu mempertahankan sifat aslinya di
bawah suhu yang ekstrim (Cotton dan Wilkinson, 2009). Keberadaan
nikel telah mencemari perairan Pesisir Teluk Lampung (Tugiyono et
al., 2015). Apabila nikel dikonsumsi dalam jumlah berlebih oleh
makhluk hidup baik secara langsung maupun tak langsung, maka dapat
bersifat toksik bagi makhluk hidup itu sendiri. Kadar nikel yang
terlampau tinggi dapat mengakibatkan penyakit asma, bronkitis kronis,
kanker paru-paru dan merusak fungsi ginjal (Mukono, 2009).
Konsentrasi nikel yang rendah meningkatkan aktivitas fotosintesis
karena pigmen fotosintesis meningkat pada konsentrasi nikel yang
rendah (Rohman et al., 2005).
3. Logam Berat Kobalt (Co)
Kobalt merupakan logam yang keberadaannya hanya sedikit di kerak
bumi namun tersebar luas di daerah pertambangan. Saat ini, kobalt
merupakan salah satu logam berat yang mencemari perairan Pesisir
Teluk Lampung (Tugiyono et al., 2015). Meskipun kobalt lebih
rendah dibandingkan logam berat lainnya, kobalt yang jumlahnya
terlalu tinggi dapat berbahaya bagi kesehatan makhluk hidup. Hal ini
dikarenakan kobalt dapat menyebabkan asma, radang paru-paru, reaksi
alergi pada kulit dan dapat mengganggu fertilitas (Roth, 2016).
11
4. Logam Berat Seng (Zn)
Seng merupakan salah satu logam berat yang umum dijumpai di alam
dan diketahui mencemari Perairan Pesisir Teluk Lampung (Tugiyono
et al., 2015). Umumnya, seng tersebar luas di air, udara dan makhluk
hidup. Logam ini larut dalam asam dan alkali serta berwarna putih
kebiruan (Herni, 2011). Perlu diketahui, akumulasi seng yang berlebih
dalam tubuh makhluk hidup dapat mengakibatkan demam, muntah,
kejang dan kerusakan pankreas (Tolcin, 2008).
5. Logam Berat Merkuri (Hg)
Merkuri merupakan polutan yang sangat berbahaya bagi lingkungan
dan sering ditemukan dalam bentuk terikat dengan bebatuan atau
karang (Ainuddin, 2017). Merkuri termasuk salah satu logam berat
yang sangat toksik. Salah satu contoh nyata bahaya merkuri adalah
tragedi minamata di Jepang yang telah menewaskan ribuan makhluk
hidup. Akumulasi merkuri yang berlebih dapat mengakibatkan
hilangnya kesadaran, koma, lumpuh, bahkan kematian (Krisno, 2017).
C. Spektrofotometri
Spektrofotometri digunakan untuk menentukan zat organik dan anorganik
secara kualitatif dan kuantitatif berdasarkan prinsip penyerapan cahaya
atau energi oleh larutan (Triyati, 1985). Berkas cahaya dengan panjang
12
gelombang berbeda diarahkan melalui larutan pigmen. Kemudian fraksi
cahaya yang diteruskan tiap panjang gelombang akan diukur oleh
spektrofotometri. Semakin pendek panjang gelombang yang diserap,
maka akan semakin besar energi foton (Campbell et al., 2012).
Umumnya, spektrofotometri melakukan pengukuran melalui energi cahaya
yang ditransmisikan, direfleksikan atau diemisikan sebagai fungsi dari
panjang gelombang (Hasibuan, 2015). Penyerapan cahaya oleh
spektrofotometri dapat terjadi jika cahaya jatuh pada medium homogen.
Cahaya yang ditangkap akan diserap oleh medium kemudian diteruskan
sehingga menunjukkan nilai absorbansi pada alat spektrofotometri
(Kopkar, 1990).
13
III. METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung pada bulan
Desember 2018 – Februari 2019.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain tabung reaksi, rak
tabung reaksi, jarum ose bulat, lampu 40 watt, beaker glass, hotplate
magnetic stirrer, spektrofotometri, microtube, rak microtube, mikropipet,
mikrotip, autoklaf, oven, laminar air flow, bunsen, gelas objek, pH meter
dan cawan petri.
Bahan yang digunakan antara lain isolat BFA yang diperoleh dari
beberapa sumber isolat yaitu: lumpur mangrove (L1 koloni merah dan L2
koloni kuning), jatuhan daun mangrove pada lumpur (D), akar mangrove
(AM), akar serabut mangrove (AS), jatuhan bunga mangrove pada lumpur
(B), dan isolat Bacillus koleksi lab mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA
Unila (B2DM). Logam berat seperti seng (Zn), kobalt (Co), nikel (Ni),
14
mangan (Mn), merkuri (Hg), kemudian bahan lainnya adalah: pepton,
yeast, gliceryn, air laut, alkohol 70%, spiritus, dan akuades.
C. Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan isolat BFA koleksi
Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Unila. Penelitian ini dilakukan dalam
4 tahap. Tahap I peremajaan isolat BFA. Tahap II yaitu isolasi dan
seleksi BFA dengan metode titik pada media Sea Water Complete (SWC)
yang ditambah dengan logam berat HgCl2 0,015 mM, 0,03 mM dan 0,06
mM; NiCl2 0,015 mM, 0,03 mM dan 0,06 mM; CoCl2 1,5 mM, 3 mM dan
6 mM; MnCl2 10 mM, 20 mM, dan 40 mM; ZnCl2 10 mM, 20 mM, dan 40
mM. Tahap III yaitu pengukuran spektrofotometri menggunakan larutan
aseton-alkohol dengan perbandingan 1:1. Tahap IV yaitu penghitungan
jumlah sel secara langsung di bawah mikroskop.
1. Peremajaan Isolat BFA
Peremajaan isolat BFA dilakukan secara aseptis dalam Laminar Air Flow
menggunakan metode streak pada tabung reaksi yang berisi media SWC
padat dan diinkubasi pada anaerobic jar kemudian diberi pencahayaan
menggunakan lampu 40 watt pada jarak 40 cm selama 7 hari.
2. Seleksi Isolat BFA dengan Metode Titik
Seleksi isolat BFA pada cawan petri dilakukan secara aseptis
menggunakan metode titik dengan 4 pengulangan. Media SWC padat
15
pada cawan petri yang sebelumnya telah diberi logam berat dengan
konsentrasi sesuai perlakuan. Ke dalam setiap cawan perlakuan logam
berat diinokulasikan 7 isolat BFA koleksi Laboratorium Mikrobiologi
Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Lampung. Perlakuan ini bertujuan untuk mengetahui
kemampuan isolat BFA yang paling resisten terhadap logam berat
sehingga menunjukkan pertumbuhan yang paling baik. Cawan di atas
kemudian diinkubasi pada anaerobic jar atau toples kaca yang dilapisi
plastisin. Di dalam toples tersebut juga berisi lilin yang menyala yang
dimasukkan bersamaan dengan memasukkan cawan isolat. Lilin di dalam
toples akan menyala selama ada oksigen.
3. Uji Spektrofotometri
Pengukuran spektrofotometri dilakukan dengan menginokulasikan isolat
BFA yang telah diseleksi pada tabung ulir berisi media SWC cair yang
mengandung logam berat dengan konsentrasi tertinggi. Isolat dalam
tabung ulir diinkubasi selama 7 hari dan diberi pencahayaan lampu
tungsten 40 watt dari jarak 40 cm. Setelah masa inkubasi selesai, 3 ml
isolat dimasukkan ke dalam tabung reaksi kecil dan ditambahkan larutan
campuran aseton alkohol dengan perbandingan aseton : alkohol = 1:1 lalu
dihomogenkan. Larutan campuran aseton alkohol berperan sebagai
pelarut dalam uji spektrofotometri. Pola spektra sampel isolat di atas
kemudian diukur dengan spektrofotometri pada panjang gelombang 300-
900 nm. Kemudian dilanjutkan dengan penghitungan sel.
16
4. Penghitungan Jumlah Sel BFA
Penghitungan sel dilakukan dengan teknik pengenceran 10-1
. Sebanyak
0,1 ml suspensi bakteri dimasukkan ke dalam mikrotube berisi 0,9 ml
akuades steril lalu dihomogenkan dengan vortex mixer. Kemudian
sebanyak 0,01 ml larutan dari mikrotube tersebut diletakkan pada area 1x1
cm di atas gelas objek. Isolat pada gelas objek kemudian dicat dengan
metode pengecatan gram. Penghitungan sel bakteri pada isolat di atas
gelas objek tersebut kemudian dilakukan secara langsung berdasarkan luas
pandang menggunakan mikroskop yang sudah terpasang mikrometer
objektif di dalamnya dengan skala 0,01 ml sehingga diperoleh nilai luas
lapang pandang. Rumus luas pandang mengikuti metode Oktavia (2018)
yaitu:
Luas Areal Pandang Mikroskop = 𝜋𝑟2 mm2
Keterangan:
r = Jari-jari areal pandang mikroskop (cm).
Perhitungan jumlah sel bakteri secara langsung ditentukan melalui rumus:
Konsentrasi Sel =
Luas lapang pandang mikroskop (mm2) x t (mm)
Keterangan:
x = Jumlah sel di 3 area mikroskop
t = volume lapang pandang
D. Analisis Data
Data dianalisis secara deskriptif dengan menampilkan dalam bentuk tabel
dan gambar.
x
17
E. Bagan Alir Penelitian
1. Peremajaan Isolat
Isolat BFA Streak Inkubasi selama 7 hari dan diamati
2. Seleksi Isolat BFA
Peremajaan isolat BFA
Media padat
SWC Kontrol Metode titik Inkubasi selama
SWC + Logam 4 ulangan 7 hari, diamati
(Ni,Hg,Co,Zn,Mn)
3. Uji Spektrofotometri
Seleksi isolat BFA
Media Cair
SWC Kontrol Inokulasi Inkubasi selama 3ml isolat
SWC + Logam 5 ulangan 7 hari, pada + 1ml aseton
(Ni,Hg,Co,Zn,Mn) suhu ruang alkohol
4. Penghitungan Jumlah BFA
Isolat BFA 0,1 ml Isolat 0,01 ml
SWC Cair Kontrol 0,9 ml Akuades
SWC Cair Logam dihomogenkan
(Ni,Hg,Co,Zn,Mn)
Spektro-
fotometri
pada 300-
900nm
Cat Gram
dan
dihitung di
mikroskop
Object Glass
26
V. PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai
berikut:
1. Isolat bakteri fotosintetik anoksigenik (BFA) AM memiliki resistensi
yang paling stabil terhadap lingkungan tercemar logam berat sehingga
berpotensi sebagai agen bioremediasi lingkungan.
2. Logam berat yang paling menghambat pertumbuhan BFA yaitu logam
berat CoCl2.
3. Pemberian semua logam berat yang diuji dalam penelitian
menyebabkan kemampuan isolat BFA untuk menyerap cahaya pada
panjang gelombang 800 nm menghilang.
B. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan yaitu sebaiknya Bakteri Fotosintetik
Anoksigenik (BFA) diaplikasikan secara langsung sebagai bioremediasi
pada lingkungan tercemar logam berat.
27
DAFTAR PUSTAKA
Ainuddin, W. 2017. Studi Pencemaran Logam Berat Merkuri (Hg) di Perairan
Sungai Tabobo Kecamatan Malifut Kabupaten Halmahera Utara. Jurnal
Ecosystem Vol. 17 No. 1. Maluku Utara.
Campbell, N.A., J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky,
dan R.B. Jackson. 2012. Biologi. Erlangga. Jakarta.
Chen, J., F. He, X. Zhang, X. Sun, J. Zheng, dan J. Zheng. 2012. Heavy Metal
Pollution Decreases Microbial Abundances, Diversity and Activity within
Particle-size Fractions of a Paddy Soil. Journal FEMS Microbiol Ecology
87:164-181.
Connel, D.W. dan G. J. Miller. 1995. Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran. UI Press.
Jakarta.
Cotton, A. dan G. Wilkinson. 2009. Kimia Anorganik Dasar. UI Press. Jakarta.
Gadd, G.M. 2000. Bioremedial Potensi Anisms Mech- mikroba Mobilisasi Logam dan
Imobilisasi. Opini Biotechnol saat ini. 11, 271-279.
Giotta, L., A.Agostiano, F.Italiano., F.Milano, dan M.Trotta. 2006. Heavy metal ion
influence on the photosynthetic growth of Rhodobacter sphaeroides.
Chemosphere 62 (2006) 1490–1499.
Hanada, S. 2016. Anoxygenic Photosynthesis - a Photochemical Reaction
That Does Not Contribute to Oxygen Reproduction. Journal of Microbes
Environ Vol. 31 No. 1. 1-3.
Hasibuan, E. 2015. Pengenalan Spektrofotometri pada Mahasiswa yang
Melakukan Penelitian di Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran
USU. USU. Medan.
Heriyanto, S., Trihandaru, dan L. Limantara. 2009. Keadaan Koordinasi dan
Proses Agregrasi pada Bakterioklorofil a serta Turunannya: Studi pada
Pelarut Aseton-Air dan Metanol-Air. Indo J. Chem 9 (1), 113-122.
Malang.
28
Herni,H. 2011. Analisis Cemaran Logam Berat Seng (Zn) dan Timbal (Pb) pada
Tiram Bakau (Crrassostrea cucullata) asal Kabupaten Takalar dengan
Metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA). Skripsi. UIN Allaudin.
Makassar.
Kopkar, S. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. UI. Jakarta.
Krisno, P. 2017. Kemajuan Industri dan Dampak Lingkungannya di
Jepang sebelum Tahun 1950. Unhas. Makassar.
Madigan, M.T., D. Buckley, K.S. Bender, J.Martinko, dan D.A. Stahl. 2011.
Brock Biology of Microorganisms. Prentice Hall Internationals. New York.
Mukono, H. 2009. Arsen, Dampak Logam Terhadap Kesehatan serta
Penanggulangannya. Universitas Airlangga. Surabaya.
Oktavia, R. 2018. Uji Tantang Bakteri Bacillus Kandidat Probiotik Secara
Invitro terhadap Bakteri Vibrio harveyi. SKRIPSI. Universitas Lampung.
Prescott, L.M., Harley, dan J.P Klein. 2008. Microbiology. William C. Brown Publishers,
Dubuque, IA, USA pp. 415-476.
Puspitasari, D., dan Khaeruddin. 2016. Kajian Bioremediasi pada Tanah Tercemar
Pestisida. Jurnal Untad Vol. 2 No. 3.
Reymann, C., dan Patrice de Caritat. 1998. Chemichal Elements in The Environments.
NGU-GTK-CKE special publication. ISBN 978-3-642-72016-1, 745 pp.
Roane, T.M., dan I.L Pepper. 2000. Microbial Responses to Enviromentally Toxic
Cadmium. Microbial Ecology 38 (4) : 358-364.
Rohman, H., S. Sabreen, S. Alam, dan S. Kawai. 2005. Effects of Nickel on Growth and
Composition of Metal Micronutrients in Barley Plants Grown in Nutrien Solution.
Journal of Plant Nutrition, 28:3, 393-404. France.
Roth, C. 2016. Lembar Data Keselamatan Kobalt (II) Asetat Tetrahidrat. Department
Health, Safety and Environment. Jerman.
Suyanto, A., dan S.K. Retnaningsih. 2010. Residu logam berat ikan dari perairan
tercemar di pantai utara jawa tengah. Jurnal Pangan dan Gizi Vol. 01 No.
02.
Tolcin, A.C. 2008. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. USGS.
USA.
Triyati, E. 1985. Spektrofotometer Ultra-Violet dan Sinar Tampak serta Aplikasinya
dalam Oseanologi. Jurnal Oseana Volume X Nomor 1:39-47. LIPI.
29
Tugiyono, R. Diantara, dan Efri. 2015. Kajian kualitas air pesisir teluk lampung water
quality study of lampung bay coastal area. Prosiding Semirata MIPA.
Universitas Tanjungpura Pontianak hal 292-299.
Wiraatmaja, I.W. 2017. Fotosintesis. Universitas Udayana. Bali.
Wong, P.T., dan Trevor, J.T. 2002. Kromium dalam Alam dan Lingkungan Manusia.
John Wiley and Sons. New York.
Yamori W., Hikosaka, dan W.Danielle. 2013. Temperature response of photosynthesis
in C3, C4, and CAM plants : Temperature acclimation and Temperature
Adaption. Tokyo. Japan.