EKOTOKSIKOLOGI ORGANISME

MINGGU III

PhysiologyIonic and osmotic regulation

Semua organisme harus mempertahankanlingkungan internalnya dengan caramempertahankan keseimbangan ionik danosmotiknya.Physiologi dan tingkah laku mempunyaiperanan penting dalam mejaga kondisioptimal ionik dan osmotik pada organismelaut, tawar maupun tanaman.Keduanya dapat dengan mudah dipengaruhioleh toksikan

Hampir semua organisme laut mempunyaikonsentrasi osmotik internal yang samadengan lingkungan sekitar, tetapi komposisiionik interseluler dan intraseluler berbedadengan air laut membuatnya melakukanosmoregulasi aktifKemampuan organisme laut mentoleransiperbedaan salinitas berbeda tiap individu

spider crab (Maiasquinado) as a narrow range osmoconformer, the mitten crab (Eriocheir sinensis) as an osmoregulator at both extremes, and the shore crab (Carcinus maenas) as an osmoregulator at the bottom of the osmotic range.

survival dari organisme pantai sangattergantung pada kemampuannyamentoleransi salinitas yang lebarTapi ada beberapa organisme yang mempunyai keterbatasan sehingga tidakdapat mendiami suatu habitatEchinodermata mempunyai keterbatasanosmoregulasi dasar, sehingga tidak ada yang ditemukan di air tawar

Beberapa organisme laut berosmoregulasiaktif, sehingga jika salinitas turun atau lebihdari level tertentu, mereka akanmengeluarkan energi untuk menjagakonsentrasi osmotik internalFor example, teleosts maintain internal osmotic concentrations ranging from 250 to 500 mOsmol/kg while existing in aqueous environments that might have osmotic concentrations of <0.01–1000 mOsmol/kg (Karnaky 1998)

Many toxicants influence these essential processes, leading to energy-dissipating deviations from homeostasis, damage, or even death.Cellular FAA pools can also reflect contaminant exposure or stress. Treatment of blue mussels (Mytilus edulis) with crude oil increased tissue FAA: ornithine and enzymes associated with its synthesis were particularly impacted (Soini and Rantamäki 1985).

ACID–BASE REGULATION

Menjaga pH internal dalam rentang yang optimal merupakan hal yang kritikal dalamphysiologiNumerous toxicants disrupt pH regulation.Acidosis, berkurangnya pH darah, dapatmengakibatkan toksikan merusak danmempengaruhi physiologi penting organismeseperti kemampuan mengikat oksigen

RESPIRATION AND GENERAL METABOLISM

Given the effects explored to this point, it should be no surprise to find that respiratory and metabolic processes are influenced by toxicants. Such effects are diverse, including changes in ventilation rate, metabolic rate, tissue energy charge, and carbohydrate metabolism.

Ventilation rate of bluegill sunfish (Lepomismachrochirus) as influenced by pulses of zinc introduced to water. Juvenile bluegill sunfish are placed into a ventilatory monitoring chamber fitted with electrodes that detect minute electrical pulses as branchial muscles contract, reflecting gill ventilation movement

Time courses of average ventilation rates for a control bluegill and a bluegill exposed to a sequence of eight zinc concentration pulses (↓) illustrate the increase in ventilation rate during exposures.

BIOENERGETICS

Untuk menjaga kesehatan optimalnya, organisme harus mengatur metabolismenyasecara efisien diantara fungsi-fungsi penting, seperti reproduksi, bergerak, dan menjagaserta menumbuhkan soma.Toksikan mempengaruhi kesehatan denganmengganggu fungsi-fungsi tersebut

where the left-hand side of the equation is the sum of somatic (Pg) and reproductive (Pr) production,the right-hand side is the difference between the product of energy consumption (C) and energy assimilation efficiency (AE), and the sum of the metabolic cost of maintaining the soma (Rm) and the cost of maintaining all other processes such as feeding, growth, and reproduction (Rr ).

Zone of tolerance relative to energy balance

PLANT-RELATED PROCESSES

PCB exposure of the diatom, Thalassiosirapseudonana, decreases photosynthesis and consequently cell growth rates

BioaccumulationDiagram of routes of chemical uptake into cells and the paracellular route.

Three routes of exposure

Measurement of toxicity

Toksisitas menandakan seberapabesarkah suatu subtans itu beracunatau seberapa besarkah dosis yang diperlukan untuk membunuh organismeSemakin toksik suatu bahan, semakinsedikit dosis yang diperlukan

Jika suatu sampel hewan di eksposedengan toksik, tidak semuanya kanmati dalam waktu yang bersamaan. Median lethal time adalah waktu untukmatinya 50% sampelMedian lethal time biasa ditulis LT50atau LTm.

Lethal time tergantung padakonsentrasi dari toksin yang dipakai.LT50 sehingga tidak cukup bergunasecara statistik.Biasanya secara statistik lebih bergunamenggunakan 50% organisme matidalam waktu yang spesifik

Waktu yang digunakan biasanya 48 atau 96 jamToksisitas dicatat sebagai median lethal concentration atau biasa ditulis sebagai96 LC50

Median lethal concentration diukurdengan melihat median lethal time dariberbagai konsentrasi

Antagonism and synergyDi alam, toksin sangat jarang berada sendirian danmereka biasanya berinteraksi dengan bahan lainCombinasi efek dari beberapa toksin mungkin:

1. Penambahan kematian dari yang lain2. Kematian yang disebabkan oleh salah satu yang

mati karena bahan lain3. Salah satu menambah kematian karena yang lain

(synergy)4. Salah satu menurunkan kematian karena yang lain

(antagonism)

Analisis/ Uji ToksisitasDalam Peraturan Pemerintah No. 85 tahun 1999 pasal 6 disebutkanbahwa limbah B-3 dapat diidentifikasi menurut sumber atau ujikarakterisasi atau uji toksisitas. Uji toksisitas adalah untuk menentukan sifat akut atau khronik limbah. Pada dasarnya pengujian toksisitas bertujuan untuk menilai efek racunterhadap organisme, menganalisis secara obyektif resiko yang dihadapiakibat adanya racun di lingkungan. Toksisitas akut terjadi pada dosis tinggi, waktu pemaparan pendekdengan efek parah dan mendadak, dimana organ absorpsi dan eksresiyant terkena. Sedangkan toksisitas khronis terjadi pada dosis tidak tinggi pemaparanmenahun, gejala tidak mendadak atau gradual, intensitas efek dapatparah/ tidak. Jenis uji yang digunakan tergantung pada penggunaan zat kimia danmanusia yang terpapar. Ada beberapa tingkatan dalam uji toksisitas.

Tingkat 1 Uji pemaparan akuta. Menggambar kurva dosis dan respon

untuk kematian dan kemungkinan cacattubuh

b. Uji iritasi mata dan kulitc. membuat saringan pertama untuk

mutagenik aktivitas

Tingkat 2. Uji pemaparan sub khronisa. Menggambar kurva dosis dan respon (pajanan 90 hari) dalam 2

spesies, sebaiknya uji ini menggunakan rute pajanan padamanusia

b. Uji toksisitas pada organ, catat kematian, penurunan beratbadan, hematologi, dan kimia klinis, membuat sayatan darijaringan secara mikroskopis.

c. Menyiapkan saringan kedua untuk aktifitas mutagenikd. Uji reproduktif dan cacat lahir (teratologi)e. Uji pharmakokinetik dari hewan uji : absorbsi, distribusi,

metabolisme dan eliminasi dari zat dalam tubuh f. melakukan uji perilakug. Uji sinergisme, potensiasi, dan antagonisme

Tingkat 3 Uji pajanan khronisMelakukan uji mutagenicity pada hewan mamaliaMelakukan uji karsinogenisisi pada hewan pengeratMenguji farmakokinetik pada manusiaMelakukan uji coba klinis pada manusiaBandingkan dengan data epidemiologi dari pajanan akut dan kronis

Uji toksisitas kuantitatifUji toksisitas kuantitatif misalnya dilihat dari segi organ yang terkena racun, misalnya hati, ginjal, sistem saraf dll. Uji toksisitas kuantitatif dapat juga dilihat dari gejala yang timbul mekanisme racun terhadap organ mulai pada tingkat selluler, ke tingkat jaringan, dan sampai pada tingkat organ, serta menimbulkan gejala –gejala fibrosis, granuloma, karsinogenik, teratogenik dll. Dan banyak lagi zat kimia dalam betuk logam dan non logam yang juga dapat menyebabkan efek seperti disebut di atas.

Uji toksisitas secara kuantitatifUji toksisitas secara kuantitatif dapat ditinjau dari lamanya waktu, yang dapat diklasifikasikan menjadi toksisitas akut, sub-akut, khronis. Toksisitas akut adalah efek total yang didapat pada dosis tunggal/multipel dalam 24 jam pemaparan. Toksisitas akut sifatnya mendadak, waktu singkat, biasanya reversibel. Toksisitas khronis sifatnya permanen, lama, konstan, kontinu, irreversibel

Mortality and LC50 values for several stages of the marine copepod Tigriopusbrevicornis (Müller) exposed to the metals arsenic and cadmium and the pesticides atrazine, carbofuran, dichlorvos, and malathion

Pengaruh sublethal tembaga dankadmium pada perkembangan embrio-larva kerang hijau (Perna viridis)