Logam berat yang mencemari perairan dapat diatasi dengan bioremediasi menggunakan Mikroalga. Pertumbuhan Mikroalga pada kultur dapat ditandai dengan bertambah besarnya ukuran sel atau bertambah banyaknya jumlah sel yang bisa disebut dengan pertumbuhan Mikroalga. Pertumbuhan Mikroalga dalam kultur terdiri atas lima fase meliputi lag, eksponensial, penurunan pertumbuhan (deklinasi), stasioner, dan kematian. Lag merupakan fase dimana populasi pada awal pengulturan mengalami penurunan tingkat metabolisme karena terjadi proses adaptasi terhadap media kultur. Lag merupakan fase adaptasi metabolisme sel Mikroalgaterhadap lingkungan media tumbuhnya untuk peningkatan kandungan enzim dan metabolit yang diperlukan untuk proses fiksasi karbon dan pembelahan sel. Fase kedua adalah eksponensial (logaritmik) dimana percepatan pertumbuhan dan perbandingan konsentrasi komponen biokimia menjadi konstan. Laju pembelahan sel yang sangat tinggi dan pertumbuhan Mikroalga meningkat secara drastis terjadi pada fase ini. Kondisi kultur yang optimum akan mengoptimalkan nilai pertumbuhan Mikroalga. eksponensial Mikroalgayang dikultur pada skala laboratorium terjadi mulai hari kedua hingga keenam. deklinasi terjadi dengan berakhirnya log. Pembelahan sel fitoplankton tetap terjadi, namun tidak secepat pada log, sehingga pertumbuhan juga mengalami pelambatan. Pelambatan pertumbuhan disebabkan oleh adanya penambahan populasi sel yang tidak diikuti dengan penambahan nutrisi, sementara pemanfaatan nutrisi oleh mikroalga terus berlanjut sehingga terjadi persaingan sel untuk mendapatkan nutrisi yang semakin berkurang.
Fase selanjutnya adalah stasioner merupakan akhir dari pertumbuhan yang menjadi konstan karena keseimbangan anabolisme dan katabolisme dalam sel mikroalga. Jumlah populasi pada fase ini tidak terjadi peningkatan, dan pertumbuhan seimbang dengan kematian sehingga jumlah sel cenderung konstan. Fase ke empat adalah kematian ditandai dengan terjadinya penurunan pertumbuhan karena sel lisis. Fase ini terjadi ketika penurunan kemampuan metabolisme mikroalga dan penurunan kandungan nutrien dalam media kultur, dan terjadinya penurunan jumlah kelimpahan sel secara cepat. Fase ditandai dengan terjadinya perubahan warna air pada media kultur dan terbentuknya buih di permukaan media kultur, serta terdapat gumpalan mikroalga yang mengendap di dasar wadar media kultur.
Bioremediasi logam berat Logam berat oleh Mikroalgaterdiri dari dua proses yang berhubungan, yaitu passive uptake atau biosorpsi dan active uptake. Keduanya disebut proses bioakumulasi. Proses pertama adalah passive uptake yang terjadi secara non-metabolic, cepat, dan essentially reversible. Ion Logam berat yang bermuatan positif akan teradsorpsi oleh gugus fungsi bermuatan negatif yang ada di permukaan sel dan berinteraksi secara elektrostatik. Interaksi tersebut dapat terjadi dengan gugus hidroksil pada selulosa di dinding sel yang bermuatan negatif. Dinding sel Mikroalgamengandung protein organik, polisakarida, alginate acid, dan urinate acid yang dapat mengikat Logam berat. Polisakarida pada Mikroalgabermuatan negatif karena terdapat glucoronic acid dan gugus half ester sulfate yang bersifat ion-exchanger terhadap ion Logam berat bermuatan positif.
Proses kedua adalah active uptake yang terjadi di dalam sel dan termasuk proses yang bergantung pada proses metabolisme. Proses ini termasuk transport ion logam melewati membrane sel dan kemudian terakumulasi dalam sel yang melibatkan proses passive uptake. Active uptake terjadi secara lambat dan irreversible. Pengelatan termasuk dalam proses active uptake, dimana ion logam masuk kedalam sel secara endositosis dengan mekanisme pengikatan protein pengelat seperti methallothionein yang dapat terjadi pada Mikroalga. Peptida yang diproduksi Mikroalgamampu mengikat logam berat dengan molekul seperti kompleks organometalik yang akantersekat di vakuola untuk mengontrol konsentrasi ion logam berat pada cairan sitoplasma sehingga berperan pada proses detoksifikasi logam. Peptida tersebut adalah fitokelatin, yaitu polipeptida rantai pendek yang disintesis secara enzimatis dan termasuk metallothionein III.
Fitokelatin akan aktif saat disintesis oleh enzim phytochelatin syntase (PCS). Enzim tersebut akan diaktifkan oleh sistein yang merupakan bagian dari methallothionin III chelating core dan glutation sebagai substratnya. Logam berat yang berikatan dengan fitokelatin akan membentuk senyawa kompleks Logam berat. Selanjutnya, senyawa kompleks tersebut akan terakumulasi di vakuola. Kemampuan Mikroalgadalam memetabolisme Logam berat sebagai elemen mikro yang dibutuhkan sel dan kemampuannya mengakumulasi logam berat dapat menurunkan konsentrasi Logam berat di perairan. Terakumulasinya logam berat Logam berat dalam sel Mikroalgayang melebihi batas toleransi akan menyebabkan terganggunya metabolisme sel dan menghambat pertumbuhan di luar kemampuannya sebagai agen bioremediasi.
Penulis: Luthfiana Aprilianita Sari
Departemen Akuakultur, Fakultas Perikanan dan Kelautan , Universitas Airlangga
