Tugas kuliah MK Toksikologi Akuatik mengenai Summary Ch. 7,8,9,10 Buku An Introduction to Aquatic Toxicology, M. Nikinmaa.

1. Summary dari Chapter 7, 8, 9, 10
Buku An Introduction to Aquatic Toxicology, Mikko Nikinmaa
Oleh
Kelompok 1
Restu Ayu Handayani (1110942004)
Dian Paramita (1210942005)
Rahmi Tri Ultari (1410941007)
Nyak Nisa Ul Khairani KF (1410942013)
Chapter 7: Proses Uptake Zat Kimia oleh Organisme
Efisiensi dari proses uptake tergantung lokasi terjadinya uptake. Penelitian
toksikologi akuatik sering menyamakan antara dosis (jumlah zat kimia yang
masuk) dan konsentrasi di air (jumlah zat kimia di lingkungan). Namun bisa jadi
berbeda jika zat kimia bukan diserap oleh hewan, dimana dosis dianggap tidak
berarti walaupun konsentrasinya tinggi.
Masuknya bahan kimia biasanya diukur berdasarkan petambahan senyawa
radioaktif. Pertambahan bahan kimia dari bahan organik biasanya diukur dengan
menggunakan C-14 atau H-3 karena senyawa tersebut sangat rentan terhadap
emisi radioaktif. Untuk senyawa logam, isotop radiaktif tersebut biasanya
digunakan untuk pengukuran penambahannya.

2. Grafik ini menujukkan pengukuran flux yang terjadi. Isotop radioaktif
ditambahkan ke air (ekstraselular kompartemen). Jadi, pada waktu 0 tidak ada
radioaktivitas di kompartemen intraselular, dan, akibatnya, ada ukuran
radioaktivitas menunjukkan ukuran kompartemen ekstraselular. Ukurannya
sebagai% dapat dihitung dari Nilai waktu radioaktivitas 0, namun biasanya
dinding ekstraselular yang kedap air seperti inulin atau poliglikol yang akan
digunakan. Serapan / masuknya kontaminan dapat diperkirakan dari munculnya
radioaktivitas dalam intraselular (organisme) kompartemen. Untuk perkiraan
masuknya, pertama, aktivitas spesifik isotop radioaktif di dalam air (ekstraselular
kompartemen) harus diketahui (becquerels per milimol yang terkandung dalam
satuan berat); Kedua, dibandingkan dengan
Kompartemen organisma, kompartemen air harus tak terbatas sehingga serapan
tidak menimbulkan signifikan penipisan radioaktivitas ekstraselular; Dan, ketiga,
minimal dua pengukuran (selain pengukuran 0 kali pengukuran) (Pengukuran
yang diberikan sebagai lingkaran merah) radioaktif intraselular harus tersedia
selama periode waktu tersebut dimana peningkatan radioaktivitas internal bersifat
linier. Dalam hal ini, fluks pada mol per satuan waktu dapat diperkirakan ari
bagian linier dari kurva waktu radioaktif. Tingkat steady-state (digambarkan
dengan garis biru) menunjukkan Bioakumulasi.
Uptake pada hewan biasanya tejadi pada jaringan epitel yang paling kecil seperti
insang dan usus. Jaringan ini penuh dengan rongga yang mempermudah
kontaminan untuk mengkontaminasi tokik ke organ target. Pada organisme yang
tidak memiliki insang dan usus uptake hanya terjadi pada permukaan saja. Jalur
uptake biasanya dipengaruhi oleh sifat dari komponen tersebut. Pada senyawa
lipofilik, air dan oktatanol dapat terpisah sehingga mudah untuk mengukur
konsentrasi masing masing komponen. Senyawa ini terserap dari makanan dan
terserap di usu sedang senyawa hydropilik seperti logam masuk melalui insang
dan usu namun juga tidak jarang hanya mengkontaminasi bagian luar saja.
Untuk senyawa hidrofilik, molekul mudah diangkut ke sekitar uptake, namun
pengangkutannya melalui membran lipid sangat lambat kecuali difasilitasi oleh
pembawaprotein atau pori-pori. Sebagai contoh, pengangkutan klorida melintasi
membran lamprey eritrosit, tanpa pembawa anion, memiliki waktu paruh sekitar

3. dua jam, pada eritrosit teleost hanya beberapa detik. Kecepatan serapan toksisitas
hidrofilik dengan demikian tergantung pada ketersediaan dan afinitas pengangkut
yang mengangkut racun tersebut hambatan lipid Toksik akan diangkut oleh
operator yang terutama ditujukan untuk mengangkut bahan kimia yang
dibutuhkan oleh organisme. Khususnya, serapan logam beracun telah dipelajari
secara rinci. Prinsip pengambilan logam oleh sel epitel insang adalah Diberikan
pada Gambar 7.2. Penyerapan logam dapat terjadi melalui pompa natrium dan
kalsium,oleh cotransporter sodium / potasium / klorida, atau dengan alat penukar
sodium / proton. Meskipun ini adalah transporter yang lebih umum, hadir di
kebanyakan sel, jumlahnya kecil pembawa untuk ion besi, dll, dapat ditemukan.
Skema masuknya logam dan air dalam uptake ke usu di air laut
Efek Salinitas dari Uptake Logam
Pembentukan kompleks logam beracun dengan, misalnya, asam humat
mengurangi probabilitasnya. Dari mereka yang diangkut ke insang dan
mengurangi transportasi melintasi membran lipida saat ion terikat ke carrier, tapi
meningkatkan transportasi langsung melintasi penghalang lipid, karena kelarutan
lipid kompleks lebih tinggi daripada ion ion saja. Pertanyaan mekanisme
ambilansangat relevan untuk logam yang mengandung Nanomaterials, karena
membedakan antara toksisitas ion logam yang terbebaskan dari mereka dan
kandungan nanomaterial itu sendiri merupakan masalah.

4. Formasi molekul dari lipid akibat penambahan asam
Biokonsentrasi dan lipilicity dari beberapa kontamina di lingkungan.
Senyawa lipofilik dapat melintasi penghalang dengan mudah namun tidak mudah
untukmecapai penghalang tersebut. Akibatnya senywa ini hampir tidak pernah
diambil dari air melalui insang sebaliknya diambil dari sedimen dan organisme
makanan di usus. Kemungkinan berkontaknya selaput lipid sel yang mealpisi usus
meningkat Tindakan deterjen asam empedu, yang mengubah tetesan lipid menjadi
mikro sel. Lipofilisitas senyawa juga mempengaruhi probabilitas bioakumulasi /
biokonsentrasi.Gambar di atas memberikan korelasi antara faktor biokonsentrasi
dan lipofilisitas dari beberapa kontaminan lingkungan. Ketika senyawa lipofilik
diangkat sebuah organisme, disimpan dalam lipidnya, dan tidak hilang pada media
berair. Karena itu, Senyawa lipofilik dapat di-bioakumulasi sehingga kadar
terukurnya pada hewan dalam beberapa kasus ribuan kali lebih tinggi dari pada
jumlah yang sama dengan air larutan. Bioakumulasi mengacu pada peningkatan
tingkat akumulasi dalam satu organisme.Biomagnasi mengacu pada peningkatan
jumlah zat kimia di seluruh tingkat trofik. Senyawa lipofilik lebih banyak,
semakin besar konsentrasinya semakin meningkat. Tingkat trofik dalam rantai
makanan dari fitoplankton ke predator puncak seperti anjing laut. Contoh senyawa

5. yang baik dengan biomagnifikasi yang diucapkan adalah organoklorin Insektisida
seperti DDT, yang bisa mencapai 100.000.000 kali lebih terkonsentrasi pada
burung pemakan ikan daripada di air. Cukup sering, bioakumulasi diperkirakan
akan menurun pada lipofilik sangat tinggi (pK> 5,8). Namun, cutoff bioakumulasi
ini bisa jadi hasilnya masalah dalam eksperimen dengan senyawa lipofilik sangat
tinggi. Penting untuk diperhatikan bahwa bioakumulasi senyawa lipofilik
bergantung pada suhu, kehadiran Asam humat, dan pH. Jika senyawa lipofilik
adalah asam lemah, pH mempengaruhi proporsi bentuk asam (tidak bermuatan)
dan dasar (terisi). Dari jumlah tersebut, bentuk asam jauh lebih permeabel.
Akibatnya, serapannya akan berkurang secara nyata dengan peningkatan pH.
Biomagnifikasi di Lingkungan Kontaminan Hidrifilik Dalam Rantai
Makanan
Chapter 8: Distribusi Zat Kimia dalam Organisme
Kontaminan yang telah diambil oleh organisme dimetabolisme atau disimpan.
Karena itu, total beban tubuh (termasuk metabolisme dan disimpan secara
kimiawi) bisa jauh lebih besar daripada beban tubuh yang beracun secara toksik.
Agar bisa mengaitkan keduanya, seseorang harus bisa memperkirakan sejauh
mana bahan kimia tersimpan, bahan tidak dapat bereaksi, dan sejauh mana bahan
kimia dibebaskan dari tempat penyimpanan. Metabolisme Mencakup efek toksik
dan detoksifikasi. Di satu sisi, menyimpan senyawa sebagai bahan tidak dapat
bereaksi juga bisa merupakan mekanisme detoksifikasi. Pergeseran dari senyawa
inert ke senyawa yang dapat dimetabolisme dapat menyebabkan toksisitas
tertunda

6. GAMBAR 8.1 Sebuah model kotak hitam dari nasib bahan kimia dalam suatu
organisme.
Keterangan:
1. Bahan kimia yang diambil oleh suatu organisme dapat dimetabolisme secara
langsung
2. disimpan dalam jaringan seperti jaringan lemak dan kerangka.
3. Toksisitas tertunda disebabkan saat bahan kimia terbebaskan dari tempat
penyimpanan.
4. Akhirnya bahan kimia diekskresikan (tidak berubah atau sebagai senyawa
biotransform).
FIGURE 8.2 Prinsip Toksisitas Tertunda.
Keterangan:
1. Karena Stresor (misalnya kelaparan, pengasaman)
2. Pembebasan toksisitas (lipid yang dapat larut dari jaringan lemak, dan
hidrofilik, misalnya dari exoskeleton) ke aliran darah dengan efek toksik
berurutan pada jaringan sensitif
Situs penyimpanan utama kontaminan dalam prokariota dan tanaman adalah
vakuola, dan di Indonesia Hewan, kerangka (baik exo- dan endoskeleton) dan
jaringan lemak / lemak. Lipidoluble Zat disimpan dalam jaringan lemak
sedangkan senyawa ionik sering disimpan baik pada exo- atau endoskeleton.
Rute serapan toksik pada hewan mempengaruhi metabolisme, distribusi, dan
penyimpanan bahan kimia misalnya, beberapa bahan kimia menunjukkan perilaku
yang sangat berbeda jika memang demikian diambil dari makanan di usus dari
jika mereka diambil dari air di insang. Ini adalah Karena toksisitas yang diambil

7. di usus awalnya masuk ke aliran darah dan Masuk ke pusat detoksifikasi utama,
hati (pada ikan) atau hepatopancreas (pada banyak invertebrata). Karena itu,
toksisitas (dan sebenarnya jumlah bahan kimia) menurun sebagai hasil
metabolisme.
GAMBAR 8.3 Sebuah skematik menjelaskan mengapa bahan kimia yang diambil
di insang memiliki nasib yang berbeda dari yang diambil di usus.
Keterangan:
1. Bahan kimia yang diambil di usus (panah hijau) masuk pertama ke pusat
detoksifikasi utama dari tubuh, hati, dan metabolisme first-pass yang efektif
terjadi.
2. Dalam kasus serapan pada insang (hijau Panah), metabolisme first-pass
efektif tersebut tidak terjadi. Kepala panah merah pada gambar menunjukkan
arahnya aliran darah.
Distribusi subsellular bahan kimia sering didefinisikan secara operasional.
Diferensiasi Antara bahan kimia yang terkandung dalam rongga sel, organel,
protein terlarut (dalam kasus Logam, protein seperti metallothionein dan lainnya),
fraksi protein yang peka terhadap panas, dan lain-lain, dapat di buat. Sifat
operasional dari pecahan yang berbeda ditunjukkan oleh "organel" Menjadi satu
kesatuan sebagai situs distribusi. Namun, organel termasuk produksi protein
Entitas (retikulum endoplasma kasar) dan di mana pemecahan protein Terjadi
(proteasomes). Distribusi zat seluler bisa sangat rumit, seperti yang dijelaskan
pada Gambar 8.4 untuk besi.

8. GAMBAR 8.4 • Contoh perilaku kompleks zat kimia dalam sel: nasib besi sel.
Keterangan:
1. Besi (Lingkaran abu-abu biru) diambil terutama di negara besi (Fe3 +) yang
terikat pada transferrin (hijau pucat), dan ditangkap dan Endocytosed dengan
reseptor transferrin (merah).
2. Vesikel endositikosis diasamkan dengan aksi pompa proton (Vesikel berlapis
clathrin), yang menghasilkan pembebasan besi.
3. Kompleks transferin reseptor-transferrin bebas-besi Didaur ulang ke
membran seluler.
4. Besi melintasi membran endosomal, mungkin di ferrous (Fe2 +) Negara, dan
membentuk kolam sitoplasma yang labil, dari mana ia
5. diangkut ke mitokondria untuk sintesis heme, Atau
6. terikat pada feritin. Feritin-bound iron adalah toko besi utama. Dalam hal
operasional subselular Distribusi, endosom dan mitokondria akan dimasukkan
ke dalam fraksi organel, dan besi terikat feritin Mungkin dalam butiran kaya
logam.
Chapter 9: Detoksifikasi
Toksikan bisa berkurang tingkat bahayanya dengan biotransformasi, menbuatnya
dalam senyawa tidak berbahaya, atau disimpan dalam bentuk inert. Setelahnya
toksikan akan dikeluarkan dari tubuh. Detoksifikasi terjadi sebelum ekskresi.
Biotransformasi merubah komponen molekul lipopilik (organik) menjadi polar
dan komponen hidrolpilik. Biotransformasi terdiri dari 2 fase proses enzimatik,
fase pertama meningkatkan polaritas dari senyawa (dengan cara oksidasi, resuksi,
atau hirolisis) dan fase kedua melibatkan konjugasi (menurunkan kemungkinan
senyawa diserap kembali oleh tubuh) yang menghasilkan senyawa untuk
dikeluarkan.

9. Penelitian biotransformasi senyawa organik yang paling sering dilakukan adalah
jalur Aryl hydrocarbon Receptor (AhR), contohnya jalur dioksin.
Keterangan:

10. 1. Reseptor (hijau) mengikat HSP90 (merah) yang berfungsi untuk mencegah
proteolisis dari protein
2. Ligan terikat, HSP90 terlepas dari AhR
3. AhR berligan translokasi menuju nukleus, membentuk dimer dengan ARNT
(abu-abu)
4. Dimer terikat dengan XRE (oren)
5. Menyebabkan induksi transkripsional dari gen responsif xenobiotik (CYP1)
6. Jika konsentrasi AhR berligan sangat tinggi menyebabkan efek toksik pada
tempat transkripsi, akumulasi mRNA (garis merah) mulai berkurang dan
konsentrasi zat kimia bertambah
7. Jika sensitivitas tempat translasi berbeda dengan tempat transkripsi, jumlah
protein yang dihasilkan akan berbeda
8. Enzim akan menghandel xenobiotik, toksisitas dari AhR berligan terhadap
aktivitas enzim bisa berbeda dari proses translasi atau transkripsi karena
pengaruh aktivitas enzim.

11. Ada beberapa kasus yang menyebabkan biotransformasi tidak berhasil menuju
detoksifikasi di fase 1 menuju fase 2.
Keterangan:
(A) Senyawa toksikan tidak cocok dengan reaksi detoksifikasi, komponen terlalu
besar untuk enzim lakukan biotransformasi
(B) Produk biotransformasi lebih toksik dari sebelumya
(C) Biotransformasi menghasilkan ROS (Reactive Oxygen Species)

12. Tumbuhan hijau, algae, fungi, dan sel prokariot detoksifikasi senyawa berbahaya
di vakuola dengan menjadikannya inert.
Detoksifikasi dengan kompartementalisasi (pembagian dalam bagian-bagian) juga
terjadi pada hewan dimana senyawa disimpan dalam jaringan inert. Senyawa yang
berpotensi berbahaya dikeluarkan ke cangkang, skeleton, bulu, rambut, tergantung
jenis hewannya.

13. Chapter 10: Ekskresi Senyawa dari Organisme
Ekskresi toksikan sering disebut fase 3 dari biotransformasi/detoksifikasi.
Ekskresi terdiri dari ekskresi selular dan ekskresi dari insang, ginjal, saluran
empedu melalui usus. Jalur ekskresi pada organisme dapat dilihat pada gamabar
berikut.
Ekskresi selular dari membran sel dihasilkan dari difusi senyawa netral lipopilik
melalui transporter ion yang berbeda untuk ion metal dan anion. Untuk ion
efisiensi dari ekskresinya tergantunng afinitas atau gaya tarik menarik dari
transporternya dengan ion toksik dan substrat normalnya. Hampir seluruh
senyawa organik termasuk anion dan kation organik cara ekskresinya via
pengikatan Transporter ABC (ATP Binding Casette Transporters).
Tumbuhan memiliki gen transporter ABC terbanyak, diikuti oleh invertebrata lalu
vertebrata. ABC transporter menggunakan ATP untuk memindahkan zat kimia
melawan gradien elektrokimianya. Hewan akuatik mengeluarkan senyawa
hidropilik melalui insang, ion organik mayoritas melalui ginjal, dan senyawa
organik umumnya sebagai hasil konjugasi di saluran empedu.

14. Tumbuhan dapat mengeluarkan zat kimia berbahaya dengan mengakumulasi zat
kimia ke bagian tertentu organisme yang akhirnya bagaian tersebut akan mati dan
terlepas dari organisme. Bagian lainnya dari tumbuhan tersebut akan terus hidup.
Namun hal ini hanya dapat dilakukan oleh tumbuhan hijau multiselular dan algae.
Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam proses ekskresi tumbuhan ini adalah
eksposur via sedimen dan air berbeda efeknya, tipe sel di akar, batang dan daun
juga berbeda, lalu umur sel juga akan mempengaruhi.