BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan terhadap energi listrik sebagai penggerak utama pembangunan terus

meningkat. Kebutuhan energi listrik Indonesia meningkat sebesar 18% rata-rata setiap

tahun. Namun, pasokan bahan bakar yang dapat menghasilkan energi listrik tidak sepadan

dengan peningkatan kebutuhan terhadap energi listrik saat ini. Banyak negara yang telah

memanfaatkan energi nuklir sebagai sumber pembangkit listrik. Berdasarkan penelitian,

energi nuklir dipercaya mampu menghasilkan energi sebesar 200 MeV sehingga nuklir

sangat efektif dalam menyelesaikan permasalahan krisis energi(Arthuria,2009).

Tetapi ada dampak negatif dari penggunaan nuklir yakni hasil pembuangannya

berupa limbah radioaktif. Munculnya efek radiasi nuklir yang membuat kepanikan bagi

negara-negara industri pengguna pembangkit listrik tenaga nuklir yang memberikan

dampak negatif untuk lngkungan (pencemaran lingkungan) baik unsur abiotik dan biotik

yang ada disekitar sumber nuklir. Pencemaran ini dinamakan pencemaran zat radioaktif.

Proses penyebaran partikel radioaktif terjadi bisa lewat udara, air dan tanah. Secara

umum jenis radiasi yang terpancar dari bahan radioaktif baik pada fasilitas PLTN atau

yang berhubungan dengan fasilitas nuklir lainnya dan keluar kelingkungan terdiri dua tipe,

paparan eksternal dan paparan internal. Tipe paparan radiasi yang pertama adalah paparan

luar (eksternal) atau paparan langsung yang terjadi melalui kontak dengan tubuh kita dari

luar tubuh. Tipe radiasi kedua adalah paparan dalam (internal) yaitu paparan yang terjadi

di dalam tubuh akibat zat atau partikel radioaktif terserap atau masuk kedalam tubuh baik

lewat aktifitas pernafasan, makan atau minum keluar dari reaktor(Mulhari,2011).

Peristiwa Chernobyl dan Fukushima yang menghasilkan radiasi radioaktif akibat

ledakan yang terjadi pada PLTN membuat keresahan yang terjadi di kalangan masyarakat

dunia. Melihat kondisi ini banyak peneliti dan ilmuwan yang mencari cara untuk

mengatasi radiasi radioaktif dari nuklir. Salah satunya melalui pemanfaatan agen biologis

seperti bakteri Deinococcus radiodurans yang resisten terhadap radiasi untuk

bioremediasi. Dengan pemanfaatan D.radiodurans negara pengguna PLTN sebagai

sumber listrik akan dibantu dalam penanganan pengurangan radiasi yang muncul. Selain

itu, lingkungan akan kembali sehat serta penyakit yang disebabkan radiasi nuklir akan

terminimalisir

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah dampak pencemaran lingkungan oleh radiasi radioaktif?

2. Bagaimanakah potensi bakteri Deinococcus radiodurans sebagai agen biologis dalam

upaya bioremediasi?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui dampak pencemaran lingkungan oleh radiasi radioaktif

2. Untuk mengetahui potensi bakteri Deinococcus radiodurans sebagai agen biologis

dalam upaya bioremediasi.

1.4 Manfaat

1. Dapat mengatahui dampak pencemaran lingkungan oleh radiasi radioaktif

2. Dapat mengetahui potensi bakteri Deinococcus radiodurans sebagai agen biologis

dalam upaya bioremediasi

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Radioaktif

Zat radio aktif adalah zat yang memancarkan radiasi pengion dengan aktivitas jenis

lebih besar daripada 70 kBq/kg atau 2 nCi/g (tujuh puluh kilobecquerel per kilogram atau

dua nanocurie per gram). Angka 70 kBq/kg (2 nCi/g) tersebut merupakan patokan dasar

untuk suatu zat dapat disebut zat radioaktif pada umum-nya yang ditetapkan berdasarkan

ketentuan dari Badan Tenaga Atom Internasional (International Atomic Energy Agency).

Pencemaran zat radioaktif adalah suatu pencemaran lingkungan yang disebabkan

oleh debu radioaktif akibat terjadinya ledakan reaktor-reaktor atom serta bom atom.

Limbah radioaktif adalah zat radioaktif dan bahan serta peralatan yang telah terkena zat

radioaktif atau menjadi radioaktif karena pengoperasian instalasi nuklir yang tidak dapat

digunakan lagi (Mulhari, 2011).

2.2 Dampak radiasi radioaktif

Ada beberapa dampak radioaktif terhadap kesehatan antara lain:

a. Rambut

Efek paparan radioaktif membuat rambut akan menghilang dengan cepat bila terkena

radiasi di 200 Rems atau lebih. Rems merupakan satuan dari kekuatan radioaktif.

b. Otak

Sel-sel otak tidak akan rusak secara langsung kecuali terkena radiasi berkekuatan 5000

Rems atau lebih. Seperti halnya jantung, radiasi membunuh sel-sel saraf dan pembuluh

darah dan dapat menyebabkan kejang dan kematian mendadak.

c. Kelenjar Gondok

Kelenjar tiroid sangat rentan terhadap yodium radioaktif. Dalam jumlah tertentu,

yodium radioaktif dapat menghancurkan sebagian atau seluruh bagian tiroid.

d. Sistim Peredaran Darah.

Ketika seseorang terkena radiasi sekitar 100 Rems, jumlah limfosit darah akan

berkurang, sehingga korban lebih rentan terhadap infeksi. Gejala awal mirip seperti

penyakit flu.enurut data saat terjadi ledakan Nagasaki dan Hiroshima, menunjukan

gejala dapat bertahan selama sepuluh tahun dan mungkin memiliki risiko jangka

panjang seperti leukimia dan limfoma.

e. Jantung

Jika seseorang terkena radiasi berkekuatan 1000 sampai 5000 Rems akan

mengakibatkan kerusakan langsung pada pembuluh darah dan dapat menyebabkan

gagal jantung dan kematian mendadak.

f. Saluran Pencernaan

Radiasi dengan kekuatan 200 Rems akan menyebabkan kerusakan pada lapisan

saluran usus dan dapat menyebabkan mual, muntah dan diare berdarah.

g. Saluran Reproduksi

Radiasi  akan merusak saluran reproduksi cukup dengan kekuatan di bawah 200 Rems.

Dalam jangka panjang, korban radiasi akan mengalami kemandulan.

2.3 Sejarah dan klasifikasi bakteri Deinococcus radiodurans

D. radiodurans pertama kali dideteksi oleh Anderson et al. pada tahun 1956 di

dalam daging kalengan yang disterilisasi dengan radiasi sinar X dan yang tidak diradiasi.

Akan tetapi, meski telah disterilisasi tetapi tetap terjadi pembusukan pada daging sehingga

disimpulkan ada aktivitas mikroorganisme di dalamnya. D. radiodurans sebelumnya

dimasukan ke dalam genus Micrococcus kemudian Brooks et al. pada tahun 1980 berhasil

menunjukkan adanya perbedaan dengan genus Micrococcus berdasarkan uji terhadap

sekuen gen penyandi 16S rRNA( gambar.1) spesies tersebut yaitu Deinococcus memiliki

ketahanan terhadap panas dan radiasi, maka dimasukkan ke dalam filum Deinococcus-

Thermus. Deinococcus merupakan satu-satunya genus dalam ordo Deinococcales. Semua

spesies dalam genus ini memilki ketahanan terhadap radiasi. Selain sekuen gen, bukti

diperkuat dengan hasil analisis terhadap homologi DNA, komposisi asam lemak, dan

dinding sel beserta komposisinya. Pada tahun 1981, Brooks dan Murray mengajukan

penggantian nama spesies yang Micrococcus radiodurans menjadi Deinococcus

radiodurans. Berdasarkan etimologinya nama spesies D. radiodurans berasal dari bahasa

Latin. Deinos: aneh atau tidak biasa, coccus: semacam biji gandum atau buah beri,

radioatio: radiasi, dan durans: pertahanan sehingga Deinococcus berarti kokus yang tidak

biasa dan radiodurans berarti menahan radiasi. Brooks dalam jurnal International Journal

of Systematic Bacteriology mempertahankan nama penunjuk spesies radiodurans karena

tahan terhadap radiasi tinggi.

Gambar 1

Klasifikasi

Domain:

Bacteria

Filum: Deinococci

Ordo: Deinococcales

Famili: Deinococcuceae

Genus: Deinococcus

Spesies: D. radiodurans

Deinococcus radioduransBrooks & Murray, 1981

Gambar 2. Penampang

mikroskopis dari Deinococcus radiodurans R1. Yang diamati secara mikroskopis menggunakan:

(a), mikroskop electron (Elstov, at al., 2005)

(b) microskop fluorescence(Englander, at al., 2004)

(c) X – ray dengan skla nanometer(Giewekemeyer, at al., 2009)

(d) gambar di akses di webpage:

http://www.google.com/search?

q=deinococcus+radiodurans+images&hl=en&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univyzwTpQd

6s7YBa6E_YEC&sqi=2&ved=0CCUQsAQ&biw=1226&bih=698

Gamabar 3. Dendogram dari bakteri Deinococcus radiodurans

Karena ketahanannya terhadap radiasi, baketeri Deinococcus radiodurans disebut

“Conan the Bacterium” seperti nama tokoh “Conan the Barbarian”. Bakteri ini juga tercatat

dalam Guinness Book of World Records sebagai “the world’s toughest bacterium” atau bakteri

terkuat di dunia.

2.4 Morfologi dan Fisiologi Deinococcus radiodurans 

Deinococcus radiodurans tergolong bakteri Gram positif berbentuk bulat dengan

diameter 1,5 sampai 3,5 µm dan umumya membentuk tetrad (lihat gambar.2). Bakteri ini

mudah berkembang dan tidak menimbulkan penyakit. Koloni berwarna merah bila

ditumbuhkan di media agar karena memiliki kandungan pigmen karotenoid. Koloni

berbentuk cembung dengan permukaan halus. D. radiodurans adalah bakteri aerob dengan

suhu optimum pertumbuhan 30 °C. Semua galur bakteri ini dapat tumbuh dengan

kadar garam 1% dan kebanyakan galur tumbuh pada kadar garam 5%. Berdasarkan

uji biokimia, D. radiodurans dapat memfermentasi glukosa dan fruktosa sehingga

menghasilkan asam, sedangkan gliserol dan manosa dapat digunakan akan tetapi tidak

menghasilkan asam (Elstov, 2005 ).

Deinococcus radiodurans tidak membentuk endospora dan nonmotil. Bakteri ini

adalah bakteri obligat aerobik kemoorganoheterotrof yang menggunakan energi dari zat

organic. Deinococcus radiodurans sangat resistan terhadap radiasi ion, sinar ultraviolet,

desikasi (pengawetan melalui proses pengeringan), oksidasi, dan agen elektrofilik.

Genomnya terdiri dari dua kromosom sirkuler; 2,65 juta pasang basa dan 412.000 pasang

basa yang disebut megaplasmid dari 177.000 pasang basa dan plasmid dari 46.000 pasang

basa. Bakteri ini memiliki 3.195 gen. Pada fase stasioner, tiap sel bakteri mengandung 4

duplikat genom yang akan berlipat ganda dengan cepat sehingga tiap bakteri nantinya

mengandung 8-10 duplikat genom (Misra, et al., 2013).

2.5 Struktur Genom

Bakteri D. radiodurans termasuk salah satu bakteri extremophiles dalam

kelompokThermus-Deinococcus. Genom D. radiodurans terdiri dari empat bagian utama.

Bakteri ini memiliki urutan lengkap dari strain R1 yang memiliki pasangan

basa 3.284.156 terdiri dari duakromosom melingkar (2.648.638 dan 412.348 pasang

basa) plasmid besar (177.466 pasang basa), dan sebuah plasmid kecil (45.704 pasang

basa). Beberapa salinan dari setiap gen yang ditemukan pada semua kromosom

dan plasmid, memberikan kontribusi dengan kemampuannya yang menakjubkan terhadap

resistensi radiasi (White, et al., 1999).

2.6 Struktur Sel dan Metabolisme Deinococcus radiodurans 

D. radiodurans adalah bakteri gram positif yang biasanya berbentuk bulat

atau tetrad (Obiero, 2006). Struktur selnya terdiri dari plasma dan membran luar yang

dipisahkan oleh 14-20 nm lapisan peptidoglikan. D. radiodurans memiliki sel yang terdiri

dari enam lapis yaitu: membran plasma, lapisan berikutnya adalah sebuah sel yang

mengandung dinding peptidoglikan dan berlubang, dinding-dinding sel yang banyak,

membran luar, zona electrolucan yang berbeda-beda, dan sub unit protein yang teratur dan

berbentuk heksagonal(Thompson, at al., 1986).

Struktur kimia dari lapisan sel D. radiodurans yang telah diteliti menggunakan

spektrometri massa dimana diperoleh struktur dengan klasifikasi A3β. D.

radiodurans juga memiliki chemotype murein A3β dan peptidoglikan yang dibangun dari

sub unit monomer yang sama. Komposisi asam lemak D. radiodurans yang khas,

membran lipid terdiri dari 43% phosphoglycolipid berisi serangkaian akkylamin sebagai

komponen struktural yang berasal dari prekusor yang sama yakni

phosphatidylglycerolalkylamin dan terbentuk ketika prekusor dari galaktosa atau

glukosamin (Makarova, et al., 2001).

Aspek yang paling menarik tentang struktur sel D. radiodurans adalah bakteri ini

mampu membuat 4-10 salinan dari semua gennya tersebut pada waktu tertentu dari

pertumbuhannya. Hal ini dijadikan sebagai suatu alasan tentang kemampuan bakteri ini

tahan terhadap radiasi. Bila diamati dengan mikroskop elektron, dinding

sel ditemukan memiliki ketebalan yang tidak biasa sekitar 50-60 nm, dengan lapisan

bagian padat dari sekitar 14-20nm. Hal ini menciptakan dinding bagian

dalam berbentuk septa dan terkadang berbentuk lapisan fenestrated. Bentuk septum yang

tidak biasa, digambarkan sebagai sepasang gorden yang khas "iris-diaphram". Jalur

metabolisme dalam D.radiodurans terdiri dari beberapa bagian yakni:

a. Produksi dan konversi energy

Yang paling menarik dari bakteri D. radiodurans adalah tidak seperti kebanyakan

bakteri lainnya yang hidup bebas, bakteri ini menggunakan vacuolar ATP sintatse

proton. Vacuolar type H+-ATPase adalah ciri khas dari eukariota dan jenis archaea.

Semua archaea memiliki operon yang terdiri dari 8 gen encoding subunit ATPase.

Metabolisme karbohidrat

b. Gen D. radiodurans digunakan untuk mengkodekan jalur fungsional untuk glikolisis,

glukoneogenesis, pentosa fosphat shunt dan siklus asam trikarboksilat.

c. Metabolisme asam amino dan nukleotida

d. D. radiodurans tidak bisa menggunakan amonia sebagai sumber nitrogen. D

radiodurans dapat menggunakan asam amino secara efektif sebagai sumber nitrogen

namun tidak memerlukan lisin untuk pertumbuhannya. D radiodurans memiliki

sebagian besar gen untuk metabolisme nukleotida, diantaranya adalah adanya

nukleosida purin fosforilase.

e. Metabolisme lipid dan komponen dinding sel

Deinococcus radiodurans mampu mengkode beberapa salinan dari gen untuk

biosintesis asam lemak, struktur khusus yang dimiliki dari lapisan peptidoglikan

digunakan untuk metabolisme ornithine.

f. Metabolisme koenzim

Deinococcus radiodurans mampu untuk melakukan biosintesis de vivo dari semua

komponen koenzim kecuali asam nikotinat.

2.8 Habitat

Deinococcus radiodurans ini banyak ditemukan di berbagai macam lingkungan

hidup, sehingga sulit untuk menentukan dimana habitat aslinya. Para ilmuwan banyak

mengembangbiakkan bakteri ini di dalam laboratorium dengan media kotoran hewan,

contohnya kotoran gajah. Namun, para ilmuwan juga menemukan bakteri ini hidup

dengan baik di berbagai jenis tanah, termasuk di daerah batuan granite yang kering.

Karena banyak ditemukan di berbagai jenis tanah, para ilmuwan mengklasifikasikan

bakteri ini ke dalam bakteri tanah (Anderson, at al., 1956). Biasanya D.

radiodurans diisolasi secara selektif dari tanah, daging mentah, debu, dan udara yang

telah disaring. Teknik yang digunakan adalah dengan mengekspos sampel dengan radiasi

UV atau gamma lalu menumbuhkannya pada media yang kaya tripton dan ekstrak khamir

(Madigan, 2009).

2.9 Ketahanan Terhadap Radiasi

Bakteri D. radiodurans mempunyai beberapa karakteristik yang unik seperti

resisten terhadap genotoksik kimia, kerusakan oksidatif, dehidrasi, ionisasi tingkat tinggi

dan radiasi ultraviolet (Fredrickson, 2000). D. radiodurans masih hidup setelah terkena

radiasi sebesar 15.000 Grays (Gy) (1 Gy=100 rad) bahkan dapat terus tumbuh pada

kondisi radiasi 69 Gy/jam. Sebagai perbandingan, dosis 10 Gy dari radiasi pengion

mampu membunuh manusia dan dosis 60 Gy mampu membunuh semua sel bakteri E.

coli. Organisme ini lebih tahan terhadap radiasi daripada spora bakteri. Organisme ini juga

tahan terhadap banyak agen yang dapat menyebabkan mutasi pada DNA, seperti radiasi

ion, sinar ultraviolet (UV), hidrogen peroksida, dan banyak lainnya. Satu-satunya senyawa

mutagenik yang dapat menyerang D. radiodurans adalah nitrosoguanidin yang dapat

menginduksi delesi, yaitu penghilangan suatu fragmen atau nukleotida DNA. Delesi lebih

berpengaruh pada bakteri ini dibandingkan mutasi titik, yaitu mutasi hanya pada satu atau

beberapa nukleotida DNA. Hal ini karena mekanisme perbaikan terhadap delesi tidak

seefisien terhadap mutasi titik.

Kemampuan pertahanan diri dari D. radiodurans disebabkan oleh kekebalan sel

tersebut dengan jumlah mangan (II) ion didalam sel. Mangan mencegah kerusakan akibat

oksidasi dalam memperbaiki protein dan membiarkannya untuk melanjutkan ketahap

selanjutnya setelah radiasi menghancurkannya. jadi seberapa hancur DNA mikroba ini

karena radiasi, ia akan kembali kebentuknya yang semula (lihat gambar.4) (Daly, at al.,

2004).

Gambar 4. Potential contributions to the recovery from radiation damage in Deinococcus radiodurans

2.11 Mekanisme ketahanan radioaktif bakteri Deinococcus radiodurans

Ada dua jenis radiasi pengion, baik yang dihasilkan oleh peluruhan unsur

radioaktif: elektromagnetik (radiasi X dan γ- yang membentuk bagian dari

spektrum elektro magnetik yang mencakup cahaya tampak dan gelombang radio)

dan partikulat partikel α dan β (Michael, et al., 2005) . 

Gambar 4. Synthesis-dependent strand annealing.

Deinococcus radiodurans dapat bertahan dalam 1,5 juta rads- ribuan kali lebih

kuat daripada semua makhluk hidup yang ada di bumi dan 300 kali lebih kuat daripada

ketahanan manusia. Bakteri ini memiliki ketahanan terhadap radiasi  karena memiliki

salinan ganda dari genomnya dan mekanisme perbaikan DNA yang cepat. Tidak seperti

organisme lain yang kehilangan DNA karena radiasi, mikroba ini tidak kehilangan

informasi genetik karena fragmen-fragmen DNA yang terputus disimpan di dalam cincin

plasmid yang terkunci rapat. Fragmen-fragmen ini tersusun rapat, pada akhirnya tersusun

bersama menjadi tataan yang original dan benar. Bakteri ini biasanya memperbaiki

kerusakan kromosom dalam 12-24 jam melalui proses dua tahap, yakni:

1. Bakteri D. radiodurans menyambungkan ulang fragmen-fragmen kromosom melalui

proses yang disebut penempelan untai-tunggal( lihat gambar 4 ). DNA memperbaiki

diri di dalam cincin plasmid yang terkunci rapat. Bakteri kemudian melakukan aksi

yang sangat tidak umum. Bakteri ini terdiri dari empat kompartmen, masing-masing

mengandung satu salinan DNA. Ada dua jalan kecil diantara kompartmen. Setelah

sekitar satu setengah jam perbaikan di dalam cincin, DNA membuka lipatan dan

bermigrasi ke kompartmen yang berdekatan dimana terjadi saling baur dengan DNA

yang telah ada disana.

2. Protein memperbaiki kerusakan untai-ganda melalui rekombinasi homolog. Proses ini

tidak melibatkan mutasi apapun dari replikasi normal yang biasa. Mesin perbaikan

reguler, umum di manusia dan juga bakteri, melaksanakan tugasnya memperbaiki

enzim diantara dua salinan DNA, memakai templete untuk memperbaiki yang lain.

Dari empat salinan DNA, selalu ada dua atau tiga yang terkemas rapat di dalam

cincin sementara yang lain dapat bergerak bebas. Sehingga kapanpun, selalu ada salinan

DNA yang mengatur produksi produksi protein dan lain-lain yang tidak aktif namun

terlindungi terus menerus. Michael Daly mengusulkan bahwa bakteri ini menggunakan

mangan sebagai antioksidan untuk melindungi diri terhadap bahaya radiasi. Pada tahun

2004 timnya menunjukkan bahwa level mangan (II) intrasel yang tinggi pada D.

radiodurans melindungi protein dari oksidasi radiasi, dan mengemukakan ide bahwa

protein, bukan DNA, adalah target pelaku dari aksi biologis pada bakteri sensitif, dan

ketahanan ekstrim pada bakteri yang mengandung mangan didasar perlindungan

protein. Deinococcus radiodurans melindungi protein, bukan DNA, sehingga

memungkinkan untuk memperbaiki DNA yang rusak

2.12 Perbaikan DNA yang rusak oleh D. radiodurans

Hasil penelitian Michael et al (2005) mengungkapkan bahwa perbaikan substansial

kromosom terjadi selama 1,5 jam pertama setelah D. radiodurans mengalami

radiasi pengion dosis tinggi melalui proses perbaikan RecA-independen. D.

radiodurans memiliki mekanisme yang sangat efisien dalam memperbaiki DNA yang

rusak. Ada beberapa jenis enzim untuk perbaikan DNA di dalam sel organisme ini. Selain

enzim RecA, yang umum ada di organisme untuk perbaikan kerusakan DNA dalam

tingkat rendah, D. radiodurans juga memiliki beberapa RecA-independen sistem DNA

yang memungkinkan bakteri ini memperbaiki DNA, utas tunggal maupun utas ganda,

dengan sistem penghancuran DNA yang rusak disertai penggantian dengan DNA baru.

Sel D. radiodurans yang umumnya eksis dalam bentuk tetrad juga dianggap memberikan

kontribusi terhadap ketahannya terhadap radiasi dan senyawa mutagenik, karena DNA

yang rusak terkumpul rapi membentuk struktur cincin toroidal. Mekanisme perbaikan

kemudian difasilitasi oleh nukleoid dari bagian sel yang berdekatan, sehingga tetap

memungkinkan rekombinasi homolog. Rekombinasi homolog tersebut menyebabkan sel

yang kromosomnya sudah diperbaiki dapat kembali tumbuh dan membelah.

Gambar 5. RecA dan rekombinasi homolog

2.12 Aplikasi D. radiodurans Bakteri D. radiodurans digunakan untuk pengolahan limbah nuklir yang

mengandung senyawa radioaktif. Galur murni dari bakteri ini diketahui dapat

mengurangi uranium dengan adanya asam humat pada kondisi anaerob. D.

radiodurans R1 hasil rekayasa genetik telah digunakan untuk melaksanakan

aktivitas bioremediasi terhadap limbah radioaktif campuran, terutama untuk

detoksifikasi senyawa merkuri dan toluena di dalam limbah. Metode ini efektif dan

lebih murah untuk menangani limbah global akibat senjata nuklir (Apukuttan, 2006).

a. Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang

tercemar.Di masa yang akan datang, mikroorganisme rekombinan dapat

menyediakan cara yang efektif untuk mengurangi senyawa-senyawa kimiawi yang

berbahaya di lingkungan kita. Bagaimanapun, pendekatan itu membutuhkan

penelitian yang hati-hati berkaitan dengan mikroorganisme rekombinan tersebut,

apakah efektif dalam mengurangi polutan, dan apakah aman saat mikroorganisme

itu dilepaskan ke lingkungan.

Skema

Keterangan:

1. D. radiodurans dimodifikasi secara genetik: gen merA dari bakteri Escherichia coli jenis BL308 disisipkan ke dalam materi genetik bakteri D. radiodurans.

2. Gen merA ini mengode 6 protein pada E. coli yang memberi bakteri tersebut resistensi terhadap Hg(II).

3. Mereduksi Hg2+ yang sangat beracun menjadi Hg0 yang mudah menguap (volatile) dan tidak beracun.

4. Memutus ikatan antara atom raksa (Hg) dan atom karbon (C) di dalam senyawa berbahaya yang mengandung Hg seperti metilmerkuri klorida.

5. Bakteri D. radiodurans akan memiliki resistensi terhadap Hg(II) juga jika disisipkan gen merA dari E. coli.

Langkah Pemanfaatan Deinococcus radiodurans dengan Sistem Bioreaktor Basah In Situ dan RBC (Reaktor Biologis Putar)

Biorekator Basah In Situ

Pembangunan bioreaktor difungsikan sebagai bejana bioremediasi. Konteks

bioreaktor dalam hal penangan limbah di dalam tanah dan air berhubungan dengan

sebuah bejana raksasa sebagai tempat pendegradasian limbah Sr90 yang sudah disolasi

dan dikontrol. Bioreaktor dalam hal ini akan memisahkan kontaminan berbahaya di

dalam tanah untuk dimasukkan ke dalam tangki penampungan tahap dua yang keadaan

lingkungannya yang bisa diawasi dan dikontrol keadaanya. Mekanisme perlakuan

yang paling penting dalam bioreaktor ini adalah degradasi alami dari populasi bakteri

Deinococcus radiodurans. Bioreaktor ini telah terbukti sangat efektif dalam

meremediasi limbah di dalam tanah, dan juga beberapa kasus limbah di dalam air.

Selain itu bioreaktor ini juga telah mampu menyelesaikan permasalahan polusi oleh

bahan bakar hidrokarbon (minyak, bensin, dan diesel) (Fall, 1996 dalam

Arthuria,2011).

Bioreaktor untuk penangan limbah cair ini biasanya berupa lapisan atau sebuah

bentukan dari endapan reaktor teraktivasi. Endapan reaktor teraktivasi merupakan

sebuah bejana yang akan menjadi tempat bercampurnya mikroba dan nutriennya

dengan limbah Sr90. Bioreaktor ini dapat dioperasikan dalam pada tempat yang

menjadi aliran dari limbah tersebut. Sistem bioreaktor dapat diamati pada gambar di

bawah ini,

Gambar 6 Sistem Bioreaktor Basah

Langkah pengaplikasian:

1. Absorsi limbah (kontaminasi) menuju permukaan melalui interceptor wall

2. Pengaliran limbah ke bejana Metan dan Air

3. Penguraian limbah oleh fermentor (Deinococcus radiodurans) (Tempat dibiaknya

bakteri)

4. Pengeluaran berupa senyawa-senyawa yang ramah lingkungan

RBC (Reaktor Biologis Putar)

Reaktor biologis putar ( rotating biological contractor ) merupakan teknologi

pengolahan air limbah yang mengandung polutan organic secara biologis dengan

sistem biakan melekat ( attached culture ). Prinsip kerja pengolahannya yakni air

limbah yang mengandung polutan organik (radioaktif) dikontakkan dengan

mikroorganisme (microbial film) yakni Deinococcus radiodurans yang melekat pada

media didalam suatu reaktor. Media tempat melekat berupa piringan (disk) dari bahan

polimer atau plastik yang ringan dan disusun berjajar-jajar pada suatu poros sehingga

membentuk suatu modul, selanjutnya modul tersebut diputar secara pelan dalam

keadaan tercelup sebagian dalam kedalam air limbah yang mengalir kontinyu ke

dalam reaktor.

Pada saat biofilm melekat pada media berupa piringan yang tercelup kedalam

air limbah, Deinococcus radiodurans menyerap senyawa organik yang ada dalam air

limbah mengalir pada permukaan biofilm, dan pada saat biofilm berada diatas

permukaan air, bakteri tadi menyerap oksigen dari udara atau oksigen yang terlarut

dalam air untuk menguraikan senyawa organik. Energi hasil penguraian senyawa

organik digunakan bakteri untuk perkembangbiakan atau metabolisme.

Pertumbuhan bakteri tadi makin lama makin tebal, sampai akhirnya karena

gaya beratnya sebagian akan mengelupas dari mediumnya dan terbawa aliran air ke

lua. Selanjutnya mikroorganisme yang ada dimedium akan tumbuh lagi dengan

sendirinya hingga terjadi kesetimbangan sesuai dengan kandungan senyawa organik

pada limbah. Berikut gambar proses penguraian limbah oleh D.radiodurans di dalam

RBC.

Gambar 7. Mekanisme Proses Penguraian Senyawa Organik oleh D.radiodurans dalam RBC

Langkah pengaplikasian:

1. Biakan D.radiodurans di media piringan (disk) sehingga terbentuk lapisan biofilm

2. Posisikan aliran air limbah sesuai gambar diatas

3. Putaran poros akan mempengaruhi kinerja bakteri D.radiodurans

4. D.radiodurans akan menguraikan senyawa-senyawa yang ada dalam limbah

5. Hasil penguraian dapat berupa gas dan endapan yang ramah lingkungan

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

1 Radiasi radioaktif merusak lingkungan dan keseimbangan ekosistem didalamnya serta

sangat berbahaya bagi kesehatan karena dapat menyebabkan mutasi.

2 Bakteri deinococcus radiodurans memiliki potensi yang besar sebagai agen biologis

dalam proses bioremediasi yang disebabkan oleh limbah radio aktif karena bakteri ini

memeliki kemampuan yang resisten terhadap radiasi hingga 15.000 Grays (Gy) (1

Gy=100 rad) bahakn dapat terus tumbuh samapi 69Gy/jam dimana bakteri lain seperti

E.coli semua selnya mati pada paparan radiasi 60 Gy dan manusia akan mati jika

terpapar radiasi sebesar 10 Gy, dan memiliki kemampuan merepair DNA dengan cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Anderson, A. W., Nordan, H. C., Cain, R. F., Parrish, G. and Duggan, D., Studies on a radioresistant Micrococcus: isolation, morphology, cultural characteristics, and resistance to gamma radiation. Food Technol., 1956, 10, 575–577.

Arthuria,2009. Pemanfaatan bakteri Deinococcus radiodurans sebagai bioremediasi pencemaran limbah radioaktif Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir.[ serial online] http://senyumarthuria.multiply.com/journal/item/4/Pemanfaatan_bakteri_Deinococcus_radiodurans_sebagai_bioremediasi_pencemaran_limbah_radioaktif_Pembangkit_Listrik_Tenaga_Nuklir_The_summary?&show_interstitial=1&u=%2Fjournal%2Fitem

Brooks, B. W. and Murray, R. G. E., Nomenclature for Micrococcus radiodurans and other radiation-resistant cocci: Deinococcaceae fam. nov. and Deinococcus gen. nov., including five species. Int. J. Syst. Bacteriol., 1981, 31, 353–360.

Englander, J., Klein, E., Brumfeld, V., Sharma, A. K., Doherty, A. J. and Minsky, A., DNA toroids: framework for DNA repair in Deinococcus radiodurans and in germinating bacterial spores. J. Bacteriol., 2004, 186, 5973–5977.

Daly, M. J. et al., Accumulation of Mn(II) in Deinococcus radiodurans facilitates gamma-radiation resistance. Science, 2004, 306, 1025–1028.

Eltsov, M. and Dubochet, J., Fine structure of the Deinococcus radiodurans nucleoid revealed by cryoelectron microscopy of vitreous sections. J. Bacteriol., 2005, 187, 8047–8054.

Giewekemeyer, K., Thibault, P., Kalbfleisch, S., Beerlink, A., Kewish, C. M., Dierolf, M., Pfeiffer, F. and Salditt, T., Quantitative biological imaging by ptychographic X-ray diffraction microscopy. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2009, 107, 529–534.

Makarova, K. S., Aravind, L., Wolf, Y. I., Tatusov, R. L., Minton, K. W., Koonin, E. V. and Daly, M. J., Genome of the extremely radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans viewed from the perspective of comparative genomics. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 2001, 65, 44–79.

Mirsa, H. S., Y. S. Rajpurohit and Swathi Kota. Physiological and molecular basis of extremeradioresistance in Deinococcus radioduran. Current Science, vol. 104, no. 2, 25 January 2013, 196 – 197.

Mulhari, Abdul. 2011. Belajar Dari Bencana Jepang. Institute for Science and Technology Studies (ISTECS), AMSTEC-2011

Obiero J, Bonderoff SA, Goertzen MM, Sanders DA. Expression, purification, crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of Deinococcus radiodurans thioredoxin reductase. Acta Crystallographica, Section F Structural Biology Crystallization Communications. 2006 Aug 1;62(Pt 8):757-60.

Thompson, B. G. and Murray, R. G. E., The association of the surface array and the outer membrane of Deinococcus radiodurans. Can. J. Microbiol., 1982, 28, 1081–1088.

White, O. et al., Genome sequence of the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans R1. Science, 1999, 286, 1571–1577.