TUGAS ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN

PEMANFAATAN KARANG LUNAK DAN SPONGE SEBAGAI

ANTIBAKTERI

FAJAR SYUKRON1310247060

PROGRAM STUDI ILMU KELAUTANPROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS RIAUPEKANBARU

2014

Kesehatan memiliki peran penting agar kelangsungan hidup manusia berjalan dengan

baik. Masalah kesehatan yang sering terjadi umumnya akibat lingkungan yang kotor dan

makanan yang tercemar mikroorganisme, sehingga menyebabkan penyakit. Mikroorganisme

yang menimbulkan penyakit pada manusia umumnya berasal dari golongan bakteri. Bakteri

yang merugikan dan menimbulkan penyakit disebut sebagai bakteri patogen

(Pelczar dan Chan 2005).

Bakteri patogen dapat merugikan kesehatan manusia sehingga perlu diatasi dengan

menggunakan antibakteri yang tepat. Antibakteri merupakan senyawa kimia yang memiliki

fungsi menghambat pertumbuhan maupun membunuh sel bakteri (Madigan et al. 2009).

Antibakteri dapat berupa senyawa sintetik maupun senyawa yang berasal dari bahan alami

(natural product). Senyawa sintetik berpotensi menimbulkan efek negatif yang dapat

mengganggu kesehatan, misalnya kanker (Gold dan Slone 1999).

Senyawa antibakteri merupakan senyawa alami maupun kimia sintetik yang dapat

membunuh atau menghambat pertumbuhan bakteri. Senyawa yang dapat membunuh

organisme (bakteri) disebut bakterisidal. Bahan kimia yang tidak membunuh namun dapat

menghambat pertumbuhan organisme (bakteri) disebut bakteriostatik (Madigan et al. 2009).

Antibakteri dapat diklasifikasikan menjadi bakteriostatik, bakteriosidal, dan

bakteriolisis. Bakteriostatik secara berkala sebagai penghambat sintesis protein dan berfungsi

sebagai pengikat ribosom. Bakteriosidal mengikat kuat pada sel target dan tidak hilang

melalui pengenceran yang tetap akan membunuh sel. Sel yang mati tidak hancur dan tetap

memiliki jumlah sel yang konstan. Beberapa bakteriosidal merupakan bakteriolisis, yakni

membunuh sel dengan terjadi lisis pada sel dan mengeluarkan komponen sitoplasmanya.

Lisis dapat menurunkan jumlah sel dan juga kepadatan kultur. Senyawa bakteriolitik

termasuk dalam senyawa antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel, seperti penicillin,

dan senyawa kimia seperti detergen yang dapat menghancurkan membran sitoplasma

(Madigan et al. 2009). Cara kerja zat antimikroba secara umum, yaitu menyebabkan

kerusakan dinding sel, mengubah permeabilitas sel, mengubah molekul protein dan asam

nukleat, menghambat kerja enzim, serta menghambat sintesis asam nukleat dan protein

(Pelczar dan Chan 2005).

Setiap jenis antibakteri memiliki meknisme tersendiri dalam menghambat

pertumbuhan antibakteri. Mekanisme kerja antibakteri adalah sebagai berikut:

Merusak dinding sel

Bakteri memiliki lapisan luar  yang  kaku disebut  dinding  sel  yang  dapat

mempertahankan bentuk bakteri dan melindungi membran protoplasma di bawahnya.

Struktur dinding sel dapat dirusak dengan cara menghambat pembentukannya atau

mengubahnya setelah selesai terbentuk. Antibiotik yang bekerja dengan mekanisme ini di

antaranya adalah penisilin  (Pelczar dan Chan 2005).

Mengubah permeabilitas sel

Membran sitoplasma mempertahankan bahan tertentu di dalam sel serta mengatur

aliran keluar masuknya bahan lain. Membran memelihara integritas komponen seluler.

Kerusakan pada membran ini akan mengakibatkan terhambatnya pertumbuhan sel atau

matinya sel. Polimiksin bekerja dengan merusak struktur dinding sel dalam kemudian

antibiotic tersebut bergabung dengan membran sel sehingga menyebabkan disorientasi

komponen lipoprotein serta mencegah berfungsinya membran sebagai perintang osmotic

(Pelczar dan Chan 2005).

Mengubah molekul protein dan asam nukleat

Hidup suatu sel bergantung pada terpeliharanya molekul protein dan asam nukleat

dalam keadaan alamiahnya. Suatu antibakteri dapat mengubah keadaan ini dengan

mendenaturasikan protein dan asam nukleat  sehingga merusak sel tanpa dapat diperbaiki

lagi. Salah satu antibakteri yang bekerja dengan cara mendenaturasi protein dan merusak

membran sel adalah senyawa turunan fenolik (Pelczar dan Chan 2005).

Menghambat sintesis asam nukleat dan protein

DNA, RNA, dan protein memegang peranan sangat penting di dalam proses

kehidupan normal sel. Hal  ini berarti bahwa gangguan apapun  yang terjadi pada

pembentukan atau pada fungsi zat-zat tersebut dapat mengakibatkan kerusakan total pada sel.

Tetrasiklin merupakan salah satu antibiotik yang dapat menghambat sintesis protein dengan

cara menghalangi terikatnya RNA pada ribosom selama pemanjangan rantai peptide

(Pelczar dan Chan 2005).

Gambar 1 Target kerja senyawa antibakteri

Gambar 2 Mekanisme antibakteri dalam menghambat sintesis dinding sel bakteri

Respon tiap bakteri terhadap antibakteri berbeda-beda. Bakteri memiliki tingkat

sensitivitas yang berbeda dimana umumnya bakteri Gram-positif lebih rentan dibandingkan

dengan bakteri Gram-negatif yang secara alami lebih resisten. Target penting antibiotik

terhadap bakteri yaitu ribosom, dinding sel, membran sitoplasma, enzim biosintesis lemak,

serta replikasi, dan transkripsi DNA (Madigan et al. 2009). Suatu zat aktif dikatakan

memiliki potensi yang tinggi sebagai antibakteri jika pada konsentrasi rendah mempunyai

daya hambat yang besar. Kriteria kekuatan antibakteri menurut Nazri et al. (2011) adalah

sebagai berikut.

Diameter zona hambat 15-20 mm: Daya hambat kuat

Diameter zona hambat 10-14 mm: Daya hambat sedang

Diameter zona hambat 0-9 mm : Daya hambat lemah

Perkembangan screening sumber antibakteri sudah banyak dilakukan dan telah

banyak menghasilkan banyak senyawa antibakteri yang bersumber dari tanaman terrestrial.

Seiring dengan terbatasnya sumber senyawa antibakteri di darat, maka eksplorasi untuk

penapisan senyawa antibakteri pada tiga dekade terakhir diarahkan pada laut. Dengan

keanekaragaman hayati yang sangat tinggi, laut memiliki potensi yang sangat besar sebagai

sumber bahan obat untuk memenuhi kebutuhan manusia akan kesehatan, termasuk

ketersediaan senyawa antibakteri. Perkembangan penelitian menunjukkan bahwa senyawa-

senyawa antibakteri juga dapat ditemukan di laut, antara lain pada rumput laut, spons dan

karang lunak.

Karang lunak (soft coral) merupakan bagian dari ekosistem terumbu karang yang

penting dan termasuk komponen terbesar setelah karang batu. Diantara organisme yang hidup

di laut, karang lunak termasuk organisme penghasil komponen bioaktif yang terbesar Dalam

dekade terakhir, dilaporkan bahwa sebanyak 50% senyawa bioaktif yang ditemukan dalam

invertebrata laut ini bersifat toksik. Beberapa komponen bioaktif yang dihasilkan oleh karang

lunak meliputi sitotoksik senyawa antitumor, dan antikanker. Selain itu, diketahui juga

karang lunak sebagai penghasil senyawa inhibitor enzim salah satunya adalah inhibitor

protease (Rashid et al. 2000).

Spons merupakan biota laut yang termasuk dalam jenis Porifera yang kaya akan

kandungan metabolit sekunder (komponen bioaktif). Bahan metabolit sekunder yang

dihasilkan dapat berasal dari bakteri yang bersimbion di dalamnya maupun dari spons itu

sendiri. Bahan metabolit sekunder yang dihasilkan dapat pula dihasilkan karena adanya

“kerjasama” antara spons dengan simbiannya. Bahan metabolit ini berguna sebagai perisai

untuk melindungi diri dari predator, mengusir kehadiran mikroba pengganggu atau

menghambat pertumbuhan koloni lain (Wikanta 2005).

Penelitian Djajadisastra (2007) menunjukkan bahwa jenis spons Phyllospongia sp.

yang terdapat di perairan Taka Bonerate, Sulawesi Selatan, mampu menghasilkan senyawa

metabolit sekunder yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Antibakteri ini bersifat

bakteriostatik dengan daya hambat lemah (diameter zona hambat: 6 mm) dan mampu

menghambat pertumbuhan bakteri Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa dan

Staphylococcus aureus. Senyawa antibakteri ini memiliki LC50 sebesar 107460,8 ppm

sehingga tergolong aman untuk dikonsumsi oleh manusia karena memiliki nilai LC50 yang

lebih besar dari 1000 ppm. Penelitian lain dari Monks et al. (2002) menunjukkan bahwa

ekstrak spons laut spesies Haliclona tubifera memiliki aktivitas antibakteri yang mampu

menghambat pertumbuhan bakteri E. coli, Staphylococcus aureus, Staphylococcus

epidermidis, Bacillus subtilis dan Micrococcus luteus dengan daya hambat lemah dan sedang.

Penelitian Tadesse et al. (2008) menunjukkan bahwa koloni karang lunak Synoicum

pulmonaria mampu menghambat pertumbuhan bakteri pada konsentrasi 0,02 mg/ml.

Penelitian Nurhayati et al. (2010) menunjukkan bahwa ekstrak beberapa jenis karang

lunak seperti Sarcophyton sp., Sinularia sp., Nephthea, Xenia sp. dan Dendronephthya

mampu menjadi inhibitor protease untuk beberapa jenis bakteri seperti Escherichia coli,

Staphylococus aureus, Pseudomonas aeruginosa dan Aeromonas hydrophyla, bahkan

inhibitor protease dari Sarcophyton sp., Sinularia sp. mampu menghambat pertumbuhan

Staphylococus aureus hingga 100%. Konsentrasi minimal ekstrak karang lunak Sarcophyton

sp. Dan Sinularia sp. untuk dapat menghambat protease Staphylococus aureus adalah 0,04%

dan ekstrak karang lunak Xenia sp. membutuhkan konsentrasi minimal 0,08% untuk dapat

menghambat protease Staphylococus aureus. Inhibitor komersil EDTA untuk dapat

menghambat protease Staphylococus aureus dibutuhkan konsentrasi minimal 0,16%.

Berdasarkan hasil diatas ketiga ekstrak karang lunak tersebut memiliki konsentrasi lebih kecil

dibandingkan dengan EDTA. Hal ini menunjukkan bahwa ekstrak karang lunak jenis

Sarcophyton sp. dan Sinularia sp. potensial sebagai inhibitor terhadap protease Staphylococus

aureus dan lebih efektif dibandingkan dengan EDTA.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstrak karang lunak mampu menghambat sempurna

bakteri gram positif, seperti pada jenis Sinularia sp. dan Sarcophyton sp. yang memiliki daya hambat

sempurna terhadap protease bakteri Staphylococus aureus sebesar 100%, diikuti oleh ekstrak karang

lunak jenis Xenia sp. sebesar 62,41%. Hal ini karena bakteri Staphylococus aureus menghasilkan

protease jenis serin (Baehaki et al, 2004 dalam Nurhayati et al. 2010). Enzim ini disekresikan dalam

bentuk zimogen (tidak aktif) dan diaktifkan melalui mekanisme proteolisis terhadap substrat, diduga

ekstrak karang lunak mampu berikatan dengan substrat sehingga menghambat proteolisis dan

produksi enzim protease. Sementara itu karang lunak Nephthea mampu menghambat protease bakteri

gram negatif (Pseudomonas aeruginosa) yang memiliki beberapa lapisan sel berupa struktur

lipopolisakarida yang berikatan silang dengan protein dan mampu memproduksi beberapa jenis

protease seperti protease intraseluler golongan protease IV (Wilderman et al. 2001 dalam Nurhayati

et al. 2010), elastase (Branni et al., 2001; Braunn et al. dalam Nurhayati et al. 2010 2001), dan

alkalin protease (Baehaki et al. 2009; Feltzer et al. 2000 dalam Nurhayati et al. 2010) Hal ini

diduga karena komponen bioaktif yang terdapat pada ekstrak karang lunak Nephthea mampu

berkompetisi dengan substrat yang berupa protein (Coval et al. 1996 dalam Nurhayati et al. 2010),

sehingga membentuk kompleks enzim-inhibitor (EI). Dengan demikian terjadi persaingan antara

inhibitor dengan substrat terhadap bagian aktif enzim. Akibat dari kompleks enzim-inhibitor ini

menyebabkan terhambatnya produksi enzim ekstraseluler yang ditandai dengan mengecilnya zona

bening disekeliling koloni.

DAFTAR PUSTAKA

Djajadisastra AN. 2007. Penapisan komponen antibakteri dan uji toksisitas dari spons perairan Taka Bonerate Sulawesi Selatan [Skripsi]. Bogor: Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor.

Gold LS, Slone TH. 1999. Ranking possible toxic hazards of dietary supplements compared to other natural and synthetic substances. food and drug administration (FDA) on dietary supplements. http://potency.berkeley.edu [29 April 2014].

Madigan TD, Martinko JM, Parker J. 2009. Brock Biology of Microorganism. Ed ke-12. San Francisco: Pearson/Benjamin Cummings.

Monks NR, Lerner C, Henriques AT, Farias FM, Schapoval EES, Suyenaga ES, da Rocha AB, Schwartsmanna G, Mothes B. 2002. Anticancer, antichemotactic and antimicrobial activities of marine sponges collected off the coast of Santa Catarina, southern Brazil. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 281: 1-12.

Rashid, M., Gustafson, K.R., & Boyd, M.R. 2000. HIV Inhibitory cembrane derivatives from a Philiphines collection of the soft coral Lobophytum Species. Journal Natural Product 63: 531-533.

Nazri NAAM, Ahmat N, Adnan A, Mohamad SAS, Ruzaina SAS. 2011. In vitro antibacterial and radical scavenging activities of Malaysian table salad. African Journal of Biotechnology 10(30): 5728-5735.

Nurhayati T, Fikri M, Desniar. 2010. Aktivitas Inhibitor Protease dari Ekstrak Karang Lunak, Asal Perairan Pulau Panggang Kepulauan Seribu. Jurnal Ilmu Kelautan 15 (2): 59-65.

Pelczar MJ, Chan ECS. 2005. Dasar-dasar Mikrobiologi. Hadioetomo et al., penerjemah. Jakarta: UI-Press. Terjemahan dari: Elements of Micribiology.

Tadesse M, Gulliksen B, Strøm MB, Styrvold OB, Haug T. 2008. Screening for antibacterial and antifungal activities in marine benthic invertebrates from northern Norway. Journal of Invertebrate Pathology 99: 286–293.

Wikanta T. 2005. Riset ekstraksi senyawa bioaktif dari sponge dan soft coral Di dalam Makalah Ekpedisi Wallacea II Perairan Teluk Tomini. Jakarta: Pusat Riset Pengolahan Produk dan Sosial Ekonomi Kelautan dan Perikanan.