ANALISIS DAN VISUALISASI 3 DIMENSI DAMPAK LOGAM BERAT TIMBAL TERHADAP EFEK KERJA OBAT ANTI ANEMIA PADA
Mus musculus STRAIN BALB/C
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh:
DIANA PUTRI HAPSARI NIM. M0410018
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2014
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau kembali dan/atau dicabut.
Surakarta, 16 Juni 2014
DIANA PUTRI HAPSARI
ANALISIS DAN VISUALISASI 3 DIMENSI DAMPAK LOGAM BERAT TIMBAL TERHADAP EFEK KERJA OBAT ANTI ANEMIA PADA
Mus musculus STRAIN BALB/C
DIANA PUTRI HAPSARI
Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
ABSTRAK
Logam berat timbal (Pb) mampu menyebabkan anemia dengan cara mengganggu kerja enzim -amino levulinic acid dehidrase ( -ALAD) dan enzim
ferrochelatase yang berperan dalam proses sintesis hemoglobin. Obat anti anemia yang berada di pasaran banyak digunakan oleh masyarakat untuk mencegah maupun mengatasi anemia. Penggunaan obat anti anemia dengan pemaparan Pb diyakini mampu mengganggu kerja dari obat anti anemia tersebut. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui adanya interaksi timbal dengan obat anti anemia dalam darah yang mengalami anemia.
Dua puluh Mus musculus strain balb/C dikelompokkan menjadi 5 kelompok. Aklimasi dilakukan selama 7 hari. Hari ke-8 sampai ke-25 dilakukan pemberian dengan dosis NaNO2 3,75 mg/mencit/hari untuk menurunkan kadar
hemoglobin darah. Setelah itu, Hari ke-26 sampai ke-39, mencit diberi perlakuan sebagai berikut: pemberian timbal 12 ppm, timbal 50 ppm, timbal 12 ppm dan obat anti anemia 2,14 mg, timbal 50 ppm dan obat anti anemia 2,14 mg. Kadar hemoglobin diukur dengan alat pengukur hemoglobin digital dengan merek Easy Touch GCHb. Interaksi timbal dengan enzim -ALAD dan ferrochelatase
divisualkan dengan metode docking molekuler.
Paparan timbal dosis 50 ppm dengan obat anti anemia menurunkan kadar hemoglobin mencit lebih besar daripada dosis 12 ppm dan 50 ppm. Dosis 50 ppm dengan obat anti anemia dan dosis 12 ppm dengan obat anti anemia memberikan pengaruh yang sama pada penurunan kadar hemoglobin dalam darah mencit. Timbal menyebabkan anemia pada struktur -ALAD dengan menggantikan posisi zink. Timbal juga menjadi inhibitor pada struktur enzim ferrochelatase
dengan menempati posisi Fe2+ di pusat cincin heme.
Kata Kunci: Timbal (Pb), efek kerja obat anti anemia, enzim -amino levulinic acid dehidrase, enzim ferrochelatase, docking molekuler.
v
ANALYSIS AND THREE-DIMENTIONAL VISUALIZATION OF HEAVY METAL LEAD IMPACT ON ANTI-ANEMIA DRUG ACTION IN
Mus musculus BALB/C STRAIN
DIANA PUTRI HAPSARI
Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Science, Sebelas Maret University, Surakarta.
ABSTRACT
Heavy metal lead (Pb) in the body generates anemia by disrupting the actions of -amino levulinic acid dehydrase -ALAD) and ferrochelatase
enzymes. They act in the process of hemoglobin synthesis. Generally people use anti-anemia drugs to prevent and cure anemia. Exposure of lead is assumed impair to anti-anemia drug action. The aim of this research was to know the interaction of lead and anti-anemia drug in anemic blood.
Twenty mice (Mus musculus) Balb/C strain were divided into 5 groups. All of them had acclimated for 7 days before treatment. Each mice was treated sodium nitric dose 3.75 mg/mice/day since day 8th to 25th to decrease haemoglobin levels in blood. Afterward, mice were treated lead in dose 12 ppm, lead in dose 50 ppm, lead in dose 12 ppm along with anti-anemia drug dose 2,14 mg, and lead in dose 50 ppm along with anti-anemia drug dose 2,14 mg. Hemoglobin level was measured digitally using a portable hemoglobin meter is
Easy Touch GCHb. Interactions of lead -ALAD and ferrochelatase enzymes were visualized using molecular docking method.
Exposure of lead 50 ppm along with anti-anemia drug decreased hemoglobin levels more than exposure of lead 12 ppm and lead 50 ppm solely. Exposure of lead 50 ppm along with anti-anemia drug had similar effect on decreasing hemoglobin level on mice blood. Lead replaces zinc -ALAD enzyme. Lead also inhibits ferrochelatase enzymes action by replacing Fe2+ position at the center of heme ring.
Keywords: Lead (Pb), anti-anemia drugs action, -amino levulinic acid dehydrase enzyme, ferrochelatase enzyme, molecular docking.
MOTTO
vii
PERSEMBAHAN
Skripsi ini
Kupersembahkan untuk ayah dan ibu
tercinta,
Yang senantiasa memberikan dukungan ,
.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH S.W.T yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan
Logam Berat Timbal terhadap Efek Kerja Obat Anti Anemia pada Mus musculus
mendapatkan gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Penulis menyadari akan ketidaksempurnaan tulisan ini dalam segi materi maupun teknis penulisan dikarenakan keterbatasan yang dimiliki oleh penulis. Maka dari itu penulis mengharapkan koreksi dan telaah yang bersifat konstruktif agar menjadi lebih baik lagi.
Dalam proses penelitian dan penulisan skripsi ini, penulis memperoleh banyak masukan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Maka dari itu penulis pada kesempatan ini menyampaikan ucapan terimakasih kepada:
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan,M.Sc(Hons).,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi.
2. Dr. Agung Budiharjo, M.Si, selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin dan saran-saran dalam penelitian.
ix
3. Dr. Prabang Setyono, M.Si, selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
4. Dr. Tetri Widiyani, M.Si, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
5. Siti Lusi Arum Sari, M.Biotech., selaku Dosen Penelaah I yang telah memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
6. Dra. Noor Soesanti Handajani, M.Si, selaku Dosen Penelaah II yang telah memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi.
7. Dian Aditama, S.Si, yang senantiasa membantu selama penelitian penulis berbulan-bulan sehingga sampai terselesaikannya penelitian dan penyusunan skripsi.
8. Staff Sub Laboratorium Biologi Jurusan Biologi, Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium.
9. Bapak Sukidi dari Fakultas Kedokteran, Universitas Sebelas Maret yang telah banyak membantu penulis selama penelitian dilakukan.
10.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah memberikan bantuannya.
Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan sangat membantu. Semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan pihak-pihak yang terkait.
Surakarta, 16 Juni 2014
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
MOTTO ... vi
PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
DAFTAR SINGKATAN ... xvi
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Perumusan Masalah ... 4
C. Tujuan Penelitian ... 4
D. Manfaat Penelitian ... 5
BAB II. LANDASAN TEORI ... 6
A. Tinjauan Pustaka ... 6
1. Logam Berat Timbal (Pb) ... 6
2. Anemia ... 8
3. Zat Besi dan Obat Anti Anemia ... 13
4. Visualisasi Interaksi ... 15
B. Kerangka Pemikiran ... 18
C. Hipotesis ... 18
1. Alat ... 19
2. Bahan ... 19
C. Prosedur Penelitian ... 20
1. Penentuan Dosis Natrium Nitrit (NaNO2) ... 20
2. Penentuan Dosis Pb(NO3)2 ... 20
3. Penentuan Dosis Obat Anti Anemia ... 22
4. Perlakuan ... 23
5. Pengukuran Kadar Hemoglobin ... 24
6. Pembuatan Visualisasi Interaksi ... 25
D. Analisis Data ... 26
BAB IV. HASIL PEMBAHASAN ... 27
A. Studi Bioinformatika ... 27
B. Kadar Hemoglobin (Hb) dalam Darah Mus musculus ... 33
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
A. Kesimpulan ... 43
B. Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... 44
LAMPIRAN ... 49
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Struktur dan kadar hemoglobin normal ... 10 Tabel 2. Batas jumlah hemoglobin dalam darah berdasarkan umur dan
jenis kelamin ... 11 Tabel 3. Persentase jumlah zat besi yang biasanya di dalam tablet Fe .... 14 Tabel 4. Distribusi besi dalam tubuh ... 15 Tabel 5. File data struktur hasil pencarian di RCSB ... 27 Tabel 6. Rerata kadar hemoglobin (Hb) Mus musculus sebelum dan sesudah
pemberian timbal+obat ... 34 Tabel 7. Penyebab kelebihan beban besi ... 40
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Bagan kerangka pemikiran ... 18 Gambar 2. Struktur enzim ferrochelatase ... 28 Gambar 3. Salah satu bagian struktur makromolekul dari enzim
ferrochelatase ... 28 Gambar 4. Struktur enzim ferrochelatase yang sudah terikat timbal(II) 29 Gambar 5. Struktur makromolekul ferrochelatase berikatan dengan
Pb2+ ... 29 Gambar 6. -aminolevulinate acid dehidrase
-ALAD) ... 31 Gambar 7. -ALAD ... 32
Gambar 8. -ALAD yang sudah
berikatan dengan Pb ... 32 Gambar 9. Sintesis dan degradasi hemoglobin normal ... 33 Gambar 10. Histogram kadar hemoglobin dalam darah Mus musculus
sebelum dan sesudah pemberian timbal serta obat anti
anemia... 36 Gambar 11. Siklus besi ... 40
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Data kadar hemoglobin dalam darah Mus musculus ... 50 Lampiran 2. Analisis data dengan uji analysis of variance (ANOVA)
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan
-ALAD -amino levulinic acid dehidrase
BML Baku Mutu Lingkungan
Hb Hemoglobin
ALA -aminolevulinat
FEP Free erythrosyt protoporphyrin
ZPP Zinc protoporphyrin
ALAS Aminolevulinic acid synthetase
bp basephere
UROD Uroporphyrinogen decarboxylase
COPROD Corprophyrinogen oxidase
WHO World Health Organization
PDB Protein DataBank
BNT Beda Nyata Terkecil
ANOVA Analysis of Variance
