metabolisme, perbanyakan dan ekologi mikroba

3 03 2010

Metabolisme Mikroba

  1. Definisikan  metabolisme, anabolisme dan katabolisme.
  2. Jelaskan karakteristik dan struktur enzim serta ketergantungannya terhadap ko-enzim dan kofaktor.
  3. Respirasi anaerob antara lain menggunakan elektron akseptor berupa NO3 (nitrat). Bakteri yang memiliki enzim nitrat reduktase dapat mereduksi nitrat menjadi N2 (gas nitrogen) melalui denitrifikasi.  Berikan proses fisiologis denitrifikasi disertai faktor yang mempengaruhinya melalui contoh suatu bakteri denitrifikasi

Jawab :

  1. Metabolisme adalah semua proses kimiawi yang dilakukan oleh organisme atau semua reaksi yang melibatkan transformasi energi kimia dalam mahluk hidup. metabolisme bakteri adalah oksidasi substrat dan reaksi disimilasi (reaksi yang menghancurkan molekul) agar bakteri menghasilkan energi.

Terdapat Dua tipe metabolisme yaitu :

  1. Anabolisme: Pembentukan senyawa  yang memerlukan (mengkonsumsi) energi  (Rekasi endergonik)
  2. b. Katabolisme: Penguraian senyawa yang menghasilkan (melepaskan) energi (Reaksi eksergonik).

Enzim adalah protein  dengan aktivitas katalitik yang berperan penting dalam setiap reaksi metabolisme. Enzim bekerja dalam urutan teratur untuk mengkatalisis ratusan reaksi bertahap baik yang menguraikan nutrisi, menyimpan dan mengubah energi kimia, maupun membuat makromolekul dari molekul sederhana.

  1. a. Aktivitas katalitik enzim bergantung pada integritas strukturnya sebagai protein. Berat molekul enzim 12.000 sampai 1 juta sehingga berukuran amat besar dibandingkan dengan substrat, reaktan, atau gugus fungsional targetnya suatu molekul anorganik seperti Fe2+, Mn2+, Cu2+, Na+ atau Zn2+,  atau
  • suatu molekul organik kecil  yang disebut koenzim seperti Vitamin B, B1 (tiamin). B2 (riboflavin) dan nikotinamid.

Koenzim yang terikat kuat secara kovalen pada protein enzim disebut gugus prostetik. Enzim yang aktif mengkatalisis, bersama-sama koenzim atau gugus logamnya disebut holoenzim. Koenzim dan ion logam bersifat stabil sewaktu pemanasan, sedangkan bagian protein enzim yang disebut apoenzim terdenaturasi oleh pemanasan.

  1. 2. Tabel Proses Fisiologis Bakteri Denitrifikasi
Tipe fisiologi nitrat reduktase Donor electron Organisme
Respirasi

NO3 → NO2

Format

NADH

Escherichia coli

Klebsiella acrogenes

Denitrifikasi

NO3 → N2

NADH

Piruvat

NADH, suksinat

Pseudomonas aeroginosa

Clostridium pertrigens

Paracoccus denitrificans

Asimilasi

NO3 → NH3

Laktat

H2, format

NADH, suksinat

NADH, laktat, gliserolfsofat

Staphylococcus aureus

Vibrio  succinogenes

Bacillus stearothermophilus

Escherichia coli

Faktor yang Berperan

  1. Drainase tanah buruk
  2. Tata udara jelek
  3. Di tempat tergenang

Ekologi Mikroba

(Analisis Ekologis Populasi mikroba)

Tabel 1. Kondisi populasi kelompok mikroorganisme tanah pada perakaran tanaman

Jagung dan Tomat.

Jenis tanaman Jumlah bakteri total (106/g tanah)

Indeks R/S

Rizosfir

(R)

Non rizosfir (S) Rizosfir

(R)

Non rizosfir (S)
Jenis Tanaman Tomat Jagung Tomat Jagung
Bacteria total 253, 23 338,5 22 253/23 = 11 338,5/22 =15,4
Azotobacter sp

54

9

67

8

54/9 = 6 67/8 = 8,375
Actinomycet 19, 2,5 11, 2,4 19/2,5 = 7,6 11/2,4 = 4,6
Fungi 2,4 0,8 1,5 0,8 2,4/0,8 = 3 1,5/0,8 = 1,875

Data diatas dianalisis dengan metode plat count media selektif. Analis eksudat akar dengan HPLC, terditeksi senyawa-senyawa antara lain di dominasi secara berturut-turut glukosa, fruktosa, amilum, serta  beberapa jenis asam amino. Sedangkan Azotobacter sp terdeteksi menghasilkan senyawa ektraseluler penghambat fungi.

  1. Hitung rasio R/S tiap kelompok mikroorganisme
    1. i.      Rasio Bakteri total
      1. Tomat berjumlah 11
      2. Jagung berjumlah 15,4
      3. ii.      Rasio Azotobacter
        1. Tomat berjumlah 6
        2. Jagung berjumlah 8,375
        3. iii.      Actinomycetes
          1. Tomat berjumlah 7,6
          2. Jagung berjumlah 4,6
          3. iv.      Fungi
            1. Tomat berjumlah 3
            2. Jagung berjumlah 1,875
            3. Bandingkan kemungkinan tipe interaksi yang dapat terjadi diantara keempat mikroba

pada dua tanaman yang berbeda.

Dari hasil perbandingan mikroba yang memberikan rasio tertinggi berasal dari jenis Bakteri total yaitu sebesar 11 untuk tomat dan 15,4 untuk jagung. Sedangkan rasio terkecil berasal dari golongan jamur sebesar 3 (tomat) dan 1, 875 (jagung). Kemungkingan tipe interaksi antara mikroba dengan kedua tanaman bersifat Komensalisme, Antagonisme (Kempetis Parasitisme) ,Simbiosis (mutualisme)

2. Cari  masing-masing satu contoh dari tipe2 interaksi Antibiosis, Kompetisi dan

simbiosis mutualisme  dan jelaskan mengapa kedua mikroba tersebut berinteraksi

demikian ?

  1. Antibiosis

Streptomyces menghasilkan streptomisin yang dapat membunuh bakteri infeksi.

  1. Kompetisi

Kompetesi berarti persaingan. Dalam hal ini, terjadi persaingan antarmakluk hidup dalamsuatu ekosistem karena adanya kebutuhan hidup yang sama. Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.

  1. Simbiosis mutualisme

Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip.

Contohnya adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.

Uji Kompetensi

1. Cari contoh mikroba filosfir dan endofitik yang berpengaruh positif terhadap   tanaman. Jelaskan apa efek positif yang dimiliki tiap-tiap mikroorganisme tersebut

  • Mikroba endofitik
    • Bakteri diazotrof endofitik, tanaman secara langsung menyediakan fotosintat sebagai nutrisi bagi pertumbuhan bakteriContoh simbiosis tanaman tebu dengan Gluconacetobacter diazotrophicus : obligate endophyte. Hingga 80% nitrogen pada berbagai varietas tebu berasal dari bakteri endo-simbiosis.
    • Mikroba filosfer
      • Bakteri pemfiksasi N yang mensuplai N tersedia untuk tanaman melalui daun.
  1. a. Bakteri       : Achromobacter, Azorobacter, Bacillus, Mycobacterium, Beijerinckia, Aerobacter dan Mycoplasma

Uji Kompetensi

1. Pada benih Serealia, sering ditemukan Aspergilus glaucus sekitar 80 %, cari efek

yang mungkin terjadi terhadap kualitas biji ?

Jawab :

Aspergillus akan menyebabkan benih menjadi berubah warna, biasanya menjadi warna cokelat gelap atau warna gelap (http://www.scribd.com/doc/16543833/HPT-benih-M6)

Bab

Pertumbuhan dan Perbanyakan Mikroba

Bagian A

  1. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba!
    1. i.      Elemen kimia  yang mutlak  diperlukan organisme untuk membentuk komponen sel maupun untuk menjalankan fungsi sel.
      1. Unsur hara makro (macro elements) adalah nutrisi yang diperlukan dalam jumlah yang relatif besar (% BK), meliputi  C, H, O, N, P,
      2. Unsur hara mikro (micro elements atau trace elements)  biasanya diperlukan dalam jumlah sedikit (ppm atau mg/kg atau µg/g), seperti Fe, Zn,
      3. Sumber energi dan elektron
    1. Nutrisi (hara makro dan hara mikro)
  • Sumber Karbon
  • Autotrof : menggunakan karbondioksida (CO2), CH4 (menggunakan C-1)
  • Heterotof: menggunakan karbon dari senyawa organik
  • Sumber Energi
    • Fototrof : menggunakan sinar matahari
    • Chemotrof : menggunakan senyawa organik
    • Elektron (Elektron donor dan elektron akseptor)
      • Lithotrof : menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
      • Organotrof : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor

Di samping kebutuhan energi dan elektron, mikroba juga dikelompokkan berdasarkan kebutuhan oksigennya sebagai berikut:

  • Aerob obligat: hanya dapat hidup jika terdapat oksigen
  • Anaerob: mikroba yang hidup tanpa oksigen
  • Anaerob fakultatif: dapat hidup dengan maupun tanpa oksigen
  • Mikroaerofilik: hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang lebih rendah daripada kadar oksigen di udara.
    1. Kondisi lingkungan (fisik dan kimia)

Suhu

Berdasarkan ketahanannya terhadap suhu, mikroba dapat dikategorikan menjadi beberapa yaitu: Psikrofil, mikroba yang tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0oC. Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40oC. Beberapa bakteri mesofil dapat tumbuh (tetapi tidak optimal)  pada suhu tinggi atau suhu yang lebih rendah. Termofil, mikroba ini tumbuh optimum pada suhu di atas 45oC, bahkan ada yang di atas 100 oC (ekstrim).

pH  (Kemasaman)

–        Neutrofil, mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9. Asidofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5. Contoh: fungi, bakteri Thiobacillus yang hidup pada pH 2-3.  Alkalofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9,

Tekanan Osmotik

Perbedaan tekanan osmotik dapat memecahkan sel mikroba. Beberapa arkhaeobakteri hanya dapat tumbuh pada konsentrasi elektrolit (biasanya NaCl), tinggi, Bakteri yang tahan pada kadar garam yang relatif tinggi disebut bakteri Halofil yang bersifat halotoleran.

Karbon Dioksida (CO2)

Kapnofil adalah mikroba yang memerlukan CO2 dalam konsentrasi yang tinggi, contohnya Neisseria gonorrhoeae.

  1. Pada suatu fase log dari kultur suatu bakteri, sampel pertama yang diambil pada pukul 8 pagi menunjukkan jumlah sel sebanyak 1000/ml. Sampel kedua diambil pada pukul 5.54 sore dan menunjukkan jumlah sel sebanyak 1.000.000 sel/ml. Berapakah waktu generasinya (dalam jam)?.
    1. Diketahui        (N0) = 1000sel/ml

(N1) = 1.000.000sel/ml

Selisih waktu = 9 jam 54 menit = 10 jam

Ditanya           waktu generasi (Wg)

Dijawab           Wg = (60 menit x 1 jam)/n

n = (log NI – log N0)/0,301

( log 106 – log 103) /0,301

3/0,301 = 9,97

Wg = (60 x 10 jam)/9,97 = 60,1 menit / generasi.

      1. Neutrofil
      2. Asidofil
      3. Alkalofil
      4. Halofil
      5. Kapnofil
      6. Fragmentasi
      7. Konyugasi
      8. Direct Microscopic Count
      9. Most Probable Number

    Jelaskan istilah-istilah berikut:

  1. Autotrof
  2. Heterotof
  3. Lithotrof
  4. Organotrof
  5. Aerob obligat
  6. Anaerob
  7. Mikroaerofilik
  8. Psikrofil
  9. Termofil
  1. Autotrof                      : menggunakan karbondioksida (CO2), CH4 (menggunakan C-1)
  2. Heterotof                    : menggunakan karbon dari senyawa organik
  3. Lithotrof                     :menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
  4. Organotrof                  : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor
  5. Aerob obligat              :bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana mengandung oksigen. Misal: Nitrobacter dan Hydrogenomonas.
  6. f. Anaerob                      :bakteri yang tidak menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Streptococcus lactis
  7. Mikroaerofilik             : mikroorganisme yang memerlukan sedikit oksigen.
  8. Psiktofil                       : mikroorganisme yang dapat tumbuh pada suhu 0 – 200C
  9. Termofil                      : mikroorganisme yang memerlukan suhu diatas 450C
  10. Netrofil                       : mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9
  11. Asidofil                       :   mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5
  12. Halofil                         : mikroorganisme yang dapat tumbuh pada konsentrasi garam tinggi
    1. Alkalofil                      : mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9, beberapa dapat hidup di atas pH 11
    1. Kapnofil                      : adalah mikroba yang memerlukan CO2 dalam konsentrasi yang tinggi, contohnya Neisseria gonorrhoeae.
    2. Fragmentasi                 : pemutusan menjadi bagian – bagian kecil
    3. Konjugasi                    : proses pelekatan dua sel.
    4. Direct Microscopic Count

Dilakukan seri pengenceran, dan suspensi diamati langsung di bawah mikroskop dengan menggunakan bilik hitung (counting chamber).

    1. Most Probable Number

Menghitung perkiraan jumlah mikroba yang hidup dengan mengencerkan kultur dan menumbuhkannya pada tabung kultur media tumbuh.

Menghitung tabung yang positif dan membandingkannya pada table statistik MPN.

SUMBER PUSTAKA

Sarwono Hardjowigeno. 2003. ILMU TANAH. Penerbit AKADEMIKA PRESSINDO. Jakarta

Purwoko, T. 2007. Fisiologi Mikroba. Bumi Aksara. Jakarta

Buckingham and Hansell, 2003: Buckingham SJ, Hansell DM Aspergillus in the lung: diverse and coincident forms. Eur Radiol. 2003; 13(8): 1786 – 1800. [PubMed: 12571042].

Cotty, 1988: Cotty P. Aflatoxin and sclerotial production by Aspergillus flavus: influence of pH. Phytopathology . 1988.; 78: 1250 – 1253. [PubMed: NA].

del Palacio et al., 2003 : delPalacio A, Cuetara MS, Ponton J. Laboratory diagnosis of invasive aspergillosis. Rev Iberoam Micol. 2003; 20(3): 90 – 98. [PubMed: 15456364].

Diener et al., 1987: Diener UL, Cole RJ, Sanders TH, Payne GA, Lee SL, Klich ML. Epidemiology of aflatoxin formation by Aspergillus flavus. Ann. Rev. Phytopathol. . 1987; 25: 249 – 270. [PubMed: ].


Actions

Information

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




%d bloggers like this: