BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perkembangan industri dewasa ini telah
memberikan sumbangan besar terhadap perekonomian Indonesia. Dilain
pihak hal tersebut juga memberi dampak pada lingkungan akibat
buangan limbah industri maupun eksploitasin sumber daya yang
semakin intensif dalam pengembangan industri. Salah satunya
industri kimia yang dihasilkan yaitu amonia dan pupuk nitrogen,
mengingat industri ini banyak mempunyai keterkaitan dengan
pengembangan industri lain seperti industri bahan peledak dan
agroindustri. Industri amonia dan pupuk nitrogen menghasilkan air
limbah dengan senyawa nitrogen yang cukup tinggi. Sering dijumpai
dalam bentuk ammonium (NH4+) maupun dalam bentuk nitrat. Sumber
utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) yang terdapat di atmosfer
yang takarannya mencapai 78 persen volume, dan sumber lainnya yang
ada di kulit bumi dan perairan. Nitrogen juga terdapat dalam bentuk
yang komplek, tetapi hal ini tidak begitu besar sebab sifatnya yang
mudah larut dalam air. Pada umumnya senyawa nitrogen sangat penting
bagi kebutuhan mahluk hidup sebagai nutrisi dan trace mineral,
tetapi apabila berlebihan dapat mencemari lingkungan. Kadar nitrat
yang tinggi memberikan efek negatif bagi kesehatan. Contoh pada
tanaman bayam yang mengandung zat besi yang berupa Fe2+ (ferro).
Jika terlalu lama kontak dengan O2 (oksigen dari udara), Fe2+ akan
teroksidasi menjadi Fe3+ (ferri). Meski sama-sama zat besi, yang
berguna bagi kita adalah ferro. Sedangkan ferri bersifat toxid pada
bayam. Jadi, jika bayam dipanasi, akan berlaku oksidasi tersebut.
Maka dari itu tidak diperbolehkan untuk memanaskan kembali sayur
bayam, dan mengkonsumsi bayam lebih dari 6 jam, karena bayam juga
mengandung zat nitrat (NO3). Kalau teroksidasi oleh udara, maka
akan menjadi NO2 (nitrit). Nitrit adalah senyawa yang tidak
berwarna, tidak berbau, dan bersifat racun bagi tubuh manusia.
Menurut John S Wishnok, bayam segar yang baru dicabut dari
persemaiannya telah mengandung senyawa nitrit kira-kira sebanyak 5
mg/kg. Bila bayam disimpan di lemari es selama 2 minggu,
kadar nitrit akan meningkat sampai 300 mg/kg. Dengan kata lain,
dalam 1 hari penyimpanan, senyawa nitrit akan meningkat 21 mg/kg
(7%). Efek toksik (meracuni tubuh) yang ditimbulkan oleh nitrit
bermula dari reaksi oksidasi nitrit dengan zat besi dalam sel darah
merah, tepatnya di dalam hemoglobin (Hb). Telah kita ketahui bahwa
salah satu tugas hemoglobin adalah mengikat oksigen untuk
disalurkan ke seluruh organ tubuh. Ikatan nitrit dengan hemoglobin,
disebut methemoglobin, mengakibatkan hemoglobin tidak mampu
mengikat oksigen. Sedangkan hemoglobin merupakan komponen penting
dalam kaitannya dengan pengangkutan oksigen ke seluruh tubuh untuk
menjalankan fungsi metabolisme. Oksigen dibutuhkan sebagai bahan
bakar untuk memecah zat-zat makanan menjadi bahan-bahan pembangun
tubuh dan energi. Jika jumlah methemoglobin mencapai lebih dari 15%
dari total hemoglobin, maka akan terjadi keadaan yang disebut
sianosis, yaitu suatu keadaan dimana seluruh jaringan tubuh manusia
kekurangan oksigen (Hassanudin, 2011)
1.2 Rumusan Masalah 1. 2. 3. Faktor-faktor apa saja yang dapat
menyebabkan terjadinya methemoglobin? Apa efek methemoglobin
terhadap tubuh? Bagaimana proses terjadinya methemoglobin?
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Darah Darah adalah cairan yang disuspensikan oleh
elemen-elemen
pembentuknya. Pembentuknya yaitu plasma dan selanjutnya yang
paling banyak adalah sel darah merah atau eritrosit. Volume darah
total terdapat sekitar 5-13% dari berat badan tergantung dari
spesies, umur, jenis kelamin, dan status fungsional. Darah pada
tubuh manusia mengandung 55% plasma darah (cairan darah) dan 45%
sel-sel darah (darah padat). Jumlah darah yang ada pada tubuh kita
yaitu sekitar sepertiga belas berat tubuh orang dewasa atau sekitar
4 atau 5 liter (Farner,1972). Darah dalam tubuh mempunyai
fungsi-fungsi sebagai sistem transport dari tubuh, mengantarkan
semua bahan kimia, oksigen dan zat makanan yang diperlukan untuk
tubuh supaya fungsi normalnya dapat dijalankan, dan menyingkirkan
karbondioksida dan hasil buangan yang lain. Sel darah merah
mengantarkan oksigen ke jaringan dan menyingkirkan sebagian
dari
karbondioksida. Sel darah putih menyediakan banyak bahan
pelindung dan karena fagisitosis dari beberapa sel maka melindungi
tubuh terhadap serangan bakteri. Plasma membagi protein yang
diperlukan untuk pembentukan jaringan: menyegarkan cairan jaringan
karena melalui cairan ini semua sel tubuh menerima makanannya.
Merupakan kendaraan untuk mengangkut bahan buangan ke berbagai
organ exkretorik untuk dibuang. Hormon dan enzim diantarkan dari
organ ke organ dengan perantaraan darah. Semua jaringan memerlukan
persediaan darah yang memadai, yang tergantung pada tekanan darah
arteri normal yang dipertahankan. Dalam keadaan duduk atau berdiri,
darah yang menuju ke otak harus dipompa ke atas, namun dalam
keadaan rebahan tekanan darah adalah normal. Bila otak tidak
menerima darah selama lebih dari 3 sampai 4 menit, maka akan
terjadi perubahan-perubahan yang tidak dapat pulih kembali dan
beberapa sel otak akan mati (Pratiwi, 2006).
Jika darah dilihat begitu saja maka ia merupakan zat cair yang
warnanya merah, tetapi apabila dilihat di bawah mikroskop maka
nyatalah bahwa dalam darah terdapat benda-benda kecil bundar yang
disebut sel-sel darah sedangkan cairan berwarna kekuning-kuningan
disebut plasma (Syaifuddin, 2006). Sel darah merah atau eritrosit
berupa cakram kecil bikonkaf, cekung pada kedua sisinya, sehingga
dilihat dari samping tampak seperti dua buah bulan sabit yang
saling bertolak belakang. Dalam setiap milimeter kubik darah
terdapat 5.000.000 sel darah. Kalau dilihat satu per satu warnanya
kuning tua pucat, tetapi dalam jumlah besar kelihatan merah dan
memberi warna pada darah. Strukturnya terdiri atas pembungkus luar
atau stroma berisi massa hemoglobin. Sel darah merah memerlukan
protein karena strukturnya terbentuk dari asam amino. Sel darah
merah juga memerlukan zat besi, sehingga untuk membentuk
penggantinya diperlukan diet seimbang yang berisi zat besi. Wanita
memerlukan lebih banyak zat besi karena beberapa diantaranya
dibuang sewaktu menstruasi. Sewaktu hamil diperlukan zat besi dalam
jumlah yang lebih banyak lagi untuk perkembangan janin dan
pembuatan susu. Sel darah dibentuk dalam sumsum tulang, terutama
dari tulang pendek, pipih, dan tak beraturan, dari jaringan
kanselus pada ujung tulang pipa, dari sumsum dalam batang iga-iga,
dan dari sternum. Perkembangan sel darah dalam sumsum tulang
melalui berbagai tahap: mula-mula besar dan berisi nukleus, tetapi
tidak ada hemoglobin; kemudian dimuati hemoglobin dan akhirnya
kehilangan nukleusnya, kemudian baru diedarkan ke dalam sirkulasi
darah. Rata-rata panjang hidup darah merah kira-kira 115 hari. Sel
menjadi usang dan dihancurkan dalam sistem retikulo-endotelia,
terutama dalam limpa dan hati. Globin dari hemoglobin dipecah
menjadi asam amino untuk digunakan sebagai protein dalam
jaringan-jaringan; zat besi dalam hem dari hemoglobin dikeluarkan
untuk digunakan dalam pembentukan sel darah merah lagi. Sisa hem
dari hemoglobin diubah menjadi bilirubin (pigmen kuning) dan
biliverdin yang berwarna kehijau-hijauan dan dapat dilihat pada
perubahan warna hemoglobin yang rusak pada luka memar.
Bila terjadi pendarahan, sel merah dengan hemoglobinnya sebagai
pembawa oksigen hilang. Pada pendarahan sedang, sel-sel itu diganti
dalam waktu beberapa minggu berikutnya. Tetapi bila kadar
hemoglobinnya turun sampai 40% atau di bawahnya, diperlukan
transfuse darah (Pearce, 2009).
2.2 Hemoglobin Hemoglobin adalah suatu molekul yang berbentuk
bulat yang terdiri dari empat subunit. Setiap subunit mengandung
satu bagian heme yang berkonjugasi dengan suatu polipeptida. Heme
adalah suatu derivat porfirin yang mengandung besi. Polipeptida itu
secara koletif disebut globin dari molekul hemoglobin (Wijayanti,
2005). Sintesis hemoglobin dimulai dalam proeritroblas dan kemudian
dilanjutkan sedikit dalam stadium retikulosit dalam sumsum tulang.
Tahap dasar kimiawi pembentukan hemoglobin adalah sebagai berikut:
pertama, suksinil KoA yang dibentuk dalam siklus krebs berkaitan
dengan glisin untuk membentuk molekul pirol. Empat pirol bergabung
untuk membentuk protoprofirin satu kali kemudian bergabung dengan
besi untuk membentuk molekum heme. Setiap molekul heme bergabung
dengan rantai polipeptida panjang (globin) membentuk suatu sub unit
hemoglobin yang disebut rantai hemoglobin. Produksi hemoglobin
dipengaruhi oleh kadar besi (Fe) dalam tubuh karena besi merupakan
komponen penting dalam pembentukan molekul heme. Besi diangkut oleh
transferin ke mitokondria, tempat dimana heme disintesis. Jika
tidak terdapat transferin dalam jumlah cukup, maka kegagalan
pengangkutan besi menuju eritroblas dapat menyebabkan anemia
hipokromik yang berat yaitu penurunan jumlah eritrosit yang
mengandung lebih sedikit hemoglobin (Guyton, 1997). Komponen utama
sel darah merah adalah protein hemoglobin yang mengangkut O2 dan
CO2 dan mempertahankan pH normal melalui serangkaian dapar
intraseluler. Molekul-molekul hemoglobin terdiri dari dua pasang
rantai polipeptida dan empat gugus hem, masing-masing mengandung
sebuah atom besi. Hemoglobin merupakan senyawa pembawa oksigen pada
sel darah merah. Sel-sel darah merah mampu mengkonsentrasikan
hemoglobin dalam cairan sel
sampai sekitar 34 gram/dl sel. Konsentrasi ini tidak pernah
lebih dari nilai tersebut, karena ini merupakan batas metabolik
dari mekanisme pembentukan hemoglobin sel. Selanjutnya pada orang
normal, presentase hemoglobin hampir sealu mendekati maksimum dalam
setiap sel. Akan tetapi, apabila pembentukan hemoglobin dalam
sumsum tulang berkurang, maka presentase hemoglobin dalam darah
juga menurun karena hemoglobin untuk mengisi sel kurang (Wijayanti,
2005). Hemoglobin adalah protein pengangkut oksigen yang terdapat
pada eritrosit. Struktur hemoglobin terdiri dari satu globin yang
tersusun atas empat rantai polipeptida. Masing-masing rantai
polipeptida terikat dengan satu gugus heme. Setiap gugus heme
mengandung besi ferro (Fe2+). Setiap ferro dapat mengikat satu atom
oksigen. Dengan demikian, satu hemoglobin dapat mengikat empat atom
oksigen (Sherwood, 2001).
2.3 Methemoglobin Methemoglobin merupakan bentuk hemoglobin yang
teroksidasi, dimana ferro yang sangat rentan teroksidasi oleh
zat-zat oksidator akan berubah menjadi ferri (Fe3+). Besi dalam
bentuk ferri tidak dapat berikatan dengan oksigen sehingga
methemoglobin tidak mampu untuk melaksanakan fungsi utama
hemoglobin yaitu mengangkut oksigen dari paru ke jaringan.
Kadar
methemoglobin dalam darah sangat sedikit. Hal ini disebabkan
oleh adanya sistem NADH-sitokrom b5 methemoglobin reduktase yang
dapat mengembalikan ferri yang sudah terbentuk menjadi ferro
sehingga methemoglobin akan berubah kembali menjadi hemoglobin yang
fungsional (Murray, 2003). Methemoglobin terbentuk ketika besi
dalam hemoglobin teroksidasi dari bentuk ferro (Fe2+) menjadi
bentuk ferri (Fe3+). Ketika ferro hemoglobin teroksidasi menjadi
Fe3+, hemoglobin tersebut kehilangan kemampuannya untuk membawa
oksigen. Pada orang dewasa yang sehat jumlah methemoglobin dalam
darahnya kurang dari 2% dari total hemoglobin. Tingkat ini
dipertahankan terutama oleh transfer elektron dari dinukleotida
nicotinamide adenin (NADH) menjadi NADH-sitokrom b5 methemoglobin
reduktase (Kwok, 2008).
Pada sistem ini terdapat dua enzim yang berfungsi untuk
mereduksi methemoglobin dalam eritrosit. Kedua enzim ini adalah
NADH-sitokrom b5 methemoglobin reduktase dan NADPH-flavin
reduktase. Mekanisme kerja enzim ini dalam mereduksi methemoglobin
dapat dijelaskan dengan reaksi sebagai berikut : Hb-Fe3++ Cyt b5
red sebagai berikut: Cyt b5 oks + NADH Cyt b5 red + NAD (Murray,
2003). Hb-Fe2++ Cyt b5 oks
Lalu, untuk mendapatkan kembali sitokrom b5 yang tereduksi,
terjadi reaksi
Methemoglobin (MetHb) dapat terbentuk karena berbagai macam zat,
salah satu contohnya adalah senyawa nitrit. Senyawa nitrit dapat
masuk ke tubuh melalui berbagai jalur, misalnya ingesti. Salah satu
contoh makanan yang bisa menjadi sumber nitrit adalah bayam. Nitrat
(NO3) pada bayam jika dibiarkan dalam waktu lama atau dipanaskan
akan teroksidasi menjadi nitrit (NO2). Nitrit bersifat toksik bagi
tubuh manusia. Jika nitrit berikatan dengan hemoglobin dalam
eritrosit, akan terjadi reaksi oksidasi yang membentuk
methemoglobin. Jika kadar methemoglobin yang terbentuk sudah
berlebihan, bisa menimbulkan berbagai macam penyakit (Kwok,
2008).
BAB III TUJUAN PERCOBAAN
3.1 Tujuan Percobaan 1. Untuk mengetahui faktor-faktor apa saja
yang dapat menyebabkan terjadinya methemoglobin, 2. 3. Untuk
mengetahui efek methemoglobin terhadap tubuh, Untuk mengetahui
proses terjadinya methemoglobin.
3.2 Manfaat percobaan 1. Untuk memberi informasi kepada
masyarakat pengertian tentang
methemoglobin yang sebenarnya rentan sekali terjadi pada tubuh.
2. Untuk memberi informasi kepada masyarakat akibat terjadinya
methemoglobin. 3. Untuk memberi informasi cara menghindari
terbentuknya methemoglobin di dalam tubuh.
BAB IV METODE KERJA
4.1 Alat dan Bahan 4.1.1 Alat a. Penangas air b. Penjepit tabung
c. Pipet tetes d. Rak tabung reaksi e. Spoid 1mL f. Tabung reaksi
4.1.2 Bahan a. Alumunium foil b. Aquades c. Darah segar d.
Label/etiket e. Pereaksi K3Fe(CN)6 33% f. Pereaksi stokes g. NH4OH
10%
4.2 Prosedur Kerja a. Diencerkan 1 mL darah dengan 4 mL aquades
dalam tabung reaksi, b. Ditambahkan beberapa tetes K3Fe(CN)6 33% ke
dalam tabung (no 1) dikocok kuat-kuat, diperhatikan dan dicatat
perubahan warna yang terjadi, c. Dilanjutkan dengan menambahkan
pereaksi stokes pada tabung (no 2) dan dikocok kuat-kuat. Dicatat
perubahan yang terjadi, d. Diencerkan 3 mL darah dengan 3 mL
aquades dan dipanaskan sebentar (1 menit) dalam penangas air,
kemudian ditambahkan 6 mL K3Fe(CN)6 33%. Dicampur dengan
membolak-balikan tabung. Diperhatikan gelembunggelembung oksigen
yang terbentuk.
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Pengamatan Tabel Pengamatan Pengujian Methemoglobin
Tabung 1 Ditambah K3Fe(CN)6 33% Pengocokan kuat Ditambah stokes
Pengocokan kuat Warna Tabung 1 Coklat kehitaman Ada buih Merah
kehitaman Ada buih Tabung 2 Ditambah K3Fe(CN)6 33% Gelembung udara
Warna Tabung 2
Coklat keruh
Ada
5.2 Pembahasan Hemoglobin adalah protein pengangkut oksigen yang
terdapat pada eritrosit. Struktur hemoglobin terdiri dari satu
globin yang tersusun atas empat rantai polipeptida. Masing-masing
rantai polipeptida terikat dengan satu gugus heme. Setiap gugus
heme mengandung besi ferro (Fe2+). Setiap ferro dapat mengikat satu
atom oksigen. Dengan demikian, satu hemoglobin dapat mengikat empat
atom oksigen (Sherwood, 2001). Methemoglobin merupakan bentuk
hemoglobin yang teroksidasi, di mana ferro yang sangat rentan
teroksidasi oleh zat-zat oksidator akan berubah menjadi ferri
(Fe3+). Besi dalam bentuk ferri tidak dapat berikatan dengan
oksigen sehingga methemoglobin tidak mampu untuk melaksanakan
fungsi utama hemoglobin yaitu mengangkut oksigen dari paru ke
jaringan. Kadar
methemoglobin dalam darah sangat sedikit. Hal ini disebabkan
oleh adanya sistem NADH-sitokrom b5 methemoglobin reduktase yang
dapat mengembalikan ferri yang sudah terbentuk menjadi ferro
sehingga methemoglobin akan berubah kembali menjadi hemoglobin yang
fungsional (Murray, 2003). Percobaan yang dilakukan kali ini
mengenai pengujian methemoglobin dengan menggunakan K3Fe(CN)6
sebagai pereaksinya dengan konsentrasi 33%. Percobaan kali ini
bertujuan untuk memperlihatkan bahwa ion besi Fe2+ dalam
molekul hemoglobin jika teroksidasi menjadi ion besi Fe3+ maka
akan terbentuk methemoglobin. Prinsip percobaan kali ini yaitu
sebagai bukti bahwa ion Fe2+ dalam hemoglobin dapat dioksidasi
menjadi ion Fe3+ yang menyebabkan hemoglobin tidak dapat mengikat
oksigen kembali. Sampel yang digunakan berupa darah segar manusia,
sedangkan pereaksi yang digunakan adalah pereaksi stokes dan
pereaksi K3Fe(CN)6 33%. Untuk percobaan ini digunakan darah segar
sebagai sampel, yang diencerkan. Pengenceran bertujuan untuk
mengurangi konsentrasi atau kepekatan dari darah. Darah diencerkan
menggunakan aquades karena aquades merupakan pelarut yang
universal, aquades merupakan pelarut yang stabil dan mempunyai
gugus H2O yang dapat mengikat hemoglobin. Tahap pertama dalam
percobaan ini adalah terlebih dahulu darah diencerkan dengan dengan
menggunakan aquades dengan volume 0,5 mL darah dengan 1 mL aquades.
Kemudian dilakukan penambahan 3 tetes pereaksi K3Fe(CN)6 33% ke
dalam tabung. Penambahan ini dilakukan agar Hb Fe2+ yang ada dalam
darah teroksidasi menjadi Hb Fe3+. Setelah ditambahkan K3Fe(CN)6
33%, kemudian dilakukan pengocokan kuat. Pengocokan dilakukan
bertujuan agar reaksi yang ditimbulkan lebih cepat. Selain itu
pengocokan bertujuan agar larutan menjadi homogen. Pereaksi
K3Fe(CN)6 merupakan oksidator kuat. Oksidator adalah bahan yang
dapat menghasilkan oksigen dalam penguraian atas reaksinya dengan
senyawa lain. Setelah ditambahkan K3Fe(CN)6 33% dan pengocokan kuat
terbentuk warna coklat kehitaman, hal ini berarti terjadi perubahan
Fe2+ menjadi Fe3+. Selain itu terbentuk buih karena oksigen dalam
hemoglobin terlepas yang disebabkan oleh pembentukan methemoglobin.
K3Fe(CN)6 digunakan 33% karena kelarutannya dalam air dingin yakni
330gr/L yang berarti 33%, sehingga dalam 100 bagian air dapat
melarutkan 33 bagian K3Fe(CN)6. Pada tahap selanjutnya cairan darah
ditambahkan pereaksi stokes. Setelah ditambahkan pereaksi stokes
cairan darah berwarna merah kecoklatan dan berbuih. Stokes dapat
mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+ jika didalam tubuh. Dalam percobaan ini
stokes tidak dapat mereduksi Fe3+ menjadi Fe2+ . Hal ini
dimungkinkan oleh beberapa faktor yang diantaranya karena
kurangnya enzim tertentu yang ada di dalam tubuh yang bekerja
membantu kerja stokes yaitu enzim NADH-sitokrom b5 methemoglobin
reduktase. Terbentuk buih pada dinding tabung karena stokes
memutuskan oksigen yang ada pada hemoglobin. Kemudian dilakukan
pengocokan kuat yang bertujuan menghomogenkan pereaksi stokes
dengan darah. Pereaksi stokes terbuat dari asam tartrat sebanyak 2
gram dan FeSO4 sebanyak 3 gram yang dilarutkan dalam dalam 100 mL
aquades. Larutan ini bersifat reduktor lemah. Reduktor adalah
senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa
lain, melepaskan elektron ke senyawa lain yang menyebabkan senyawa
tersebut mengalami oksidasi. Pada tabung kedua dimasukkan darah
sebanyak 1 mL dan diencerkan dengan dengan aquades sebanyak 1 mL.
Kemudian dipanaskan dengan menggunakan penangas air selama 1 menit
dan setelah itu warna cairan darah menjadi coklat keruh karena
protein dalam darah terpisah dari hemoglobin. Fungsi pemanasan
disini untuk melonggarkan ikatan-ikatan oksigen dengan protein
hemoglobin agar mudah terlepas ketika ditambahkan perekasi
K3Fe(CN)6. Kemudian dilakukan penambahan dengan pereaksi K3Fe(CN)6
warna pada cairan darah coklat keruh karena terbentuk
methemoglobin. Setelah itu dihomogenkan dengan cara
membolak-balikkan tabung reaksi dan terlihat gelembung udara pada
tabung reaksi, akibat protein yang terlepas dari pemanasan saling
berikatan dan oksigen yang terlepas dari ikatan Hb. Kadar
methemoglobin pada orang dewasa normalnya adalah
