Mikrobiologi KULIAH III

Mikroba prokariotik

PROKARYOTA

Ø Archaea

Ø Eubacteria

Pada mulanya Archaea dan Eubacteria dikelompokkan dalam satu Phylum oleh David Bergey dan kolega (1927) melalui Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology , masih didasarkan sifat fenetiknya (a.l. morfologi, fisiologi dan biokimiawi)

Pada Edisi II Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (2001) sudah mengakomodasi klasifikasi berdasar sifat filogenetiknya.

archaea

n Archaea terdiri dari 2 phyla :

Ø Crenarchaeota: archaea yang memetabolisasi sulfur dan bersifat mesofilik, termofilik dan hipertermofilik.

Ø Euryarchaeota: meliputi methanogenik, halofilik, termofilik dan pereduksi sulfur.

karakteristik

Ø struktur membran sel tanpa lemak dan mengandung gliserol

Ø dinding sel tanpa peptidoglikan

Ø relatif tahan terhadap beragam antibiotik.

Ø umum dijumpai pada lingkungan-lingkungan ekstrim: a.l. termofilik atau hipertermofilik (>60^oC), halofilik (salinitas 15-30%), basofilik (pH > 8), asidofilik (pH <>

BAKTERI

Bakteri terdiri dari 24 phyla, diantara yang penting dalam pertanian yaitu:

n Phylum Actinobacteria - sejumlah anggotanya membentuk filament, G+C tinggi, Gram positif, contoh: Bifidobacterium, Mycobacterium, Propionibacterium, Streptomyces

n Phylum Cyanobacteria

n Phylum Nitrospira: didalamnya termasuk bakteri pengoksidasi nitrit, pereduksi sulfat termofilik, pengoksidasi besi asidofilik

n Phylum Proteobacteria –Gram negative

n Alphaproteobacteria – bersifat oligotrofik, diantaranya bakteri fotosintesis ungu non sulfur, Rhodobacter (termofilik), Rickettsia, Rhodospirillum (termofilik), Agrobacterium, Anaplasma (tanpa dinding sel)

n Betaproteobacteria – secara metabolik mirip dengan alphaproteobacteria, contoh: Neisseria, Rhodocyclus (fotosintetik)

n Gammaproteobacteria – beragam dalam metabolisme energi, contoh: Beggiatoa (meluncur), Chromatium (fotosintetik), Escherichia, Haemophilus, Legionella, Pseudomonas, Salmonella, Vibrio, Yersinia

n Deltaproteobacteria – termasuk di dalamnya predator dan myxobacteria penghasil “buah” (fruiting myxobacteria), contoh: Myxococcus (meluncur)

n Epsilonproteobacteria – meliputi bakteria patogen

STRUKTUR BAKTERI

1. Membran sel/Membran Luar
2. Dinding sel
1. Dinding sel Gram-Positive
2. Dinding sel Gram-Negative
3. Dinding sel Acid-Fast
3. Membran sitoplasma
4. Glikokaliks

Selubung (envelope) sel bakteri

• Membran dalam (membran sitoplasma):

- berperan dalam homeostasis

- semipermeable terhadap nutrien

- menjaga kestabilan pH dalam sitoplasma

• ruang periplasmik:

- ruangan yang terisi materi semacam lendir yang

tersusun dari sekret protein dan protein yang

berperan dalam transport gula-gula dan nutrien

• Dinding sel:

- memberi bentuk yang tetap dan melindungi sel

dari lisis osmotik

- tersusun oleh polisakarida kompleks

(peptidoglikan)

• membran luar:

- melindungi sel dari senyawa toksik

- komponen proteinnya berperan dalam transport

nutrien

DINDING SEL GRAM +

n Mengandung berlapis-lapis peptidoglikan

n Mengandung asam teikhoat (teichoic acid) yang tersusun aa\ntara lain oleh gliserol dan fosfat

n Asam teikhoat bermuatan negatif, ada 2 tipe:

n asam lipoteikhoat merupakan transmembran yang berhubungan dengan membran

n Teikhoat dinding sel yang berhubungan dengan peptidoglikan

DINDING SEL -

n Memiliki 1-2 lapis peptidoglikan

n Memiliki membran luar

n Peptidoglikan berhubungan dengan lipoprotein pada membran luar

n Membran luar mengandung:

n lipopolisakarida

n Lipoprotein

n Fosfolipid

Dinding sel bakteri acid fast:

• sangat hidrofobik

• memiliki lapisan penghambat permeabilitas berupa asam-asam lemak rantai panjang (C60 - C90)(asam mikolat/mycolic acid), sehingga menjadi resisten terhadap beragam antibiotik

• Tipe asam mikolat digunakan untuk pembeda spesies

• Asam mikolat dan asam-asam lemak rantai pendek (lipid asil/ acyl lipid) menyusun membran luar palsu yang bertanggung jawab terhadap karakter pewarnaan sel (acid fast)

Molekul hidrofilik sebenarnya masih mampu masuk ke dalam sel melalui kanal yang terbentuk oleh protein porin. Pada mycobacteria (acid fast) jumlah kanal hanya 1/100 hingga 1/1000 jumlah porin bakteri Gram-negatif (Escherichia coli).

Fiksasi: proses membunuh sel secara cepat tanpa merusak strukturnya

n Pengawetan gambaran utuh eksternal dan internal sel

n Enszim seluler diinaktivasi

n Struktur sel dikuatkan

n Organisma mati dan menempel erat pada gelas benda

PARADIGMA KULTUR MURNI

– konsep yang sangat penting dalam mikrobiologi:

ü pisahkan mikroba dari campurannya

ü isolasi merupakan kunci proses-proses selanjutnya

ü diperoleh hasil yang dapat diulangi siapa saja

Sikap pada saat pertengahan abad 19:

“Bekerja dengan mikroba yang tidak murni tidak akan menghasilkan apapun kecuali kesia-siaan dan…….. Penicillium glaucum“ (Oscar Brefi

Dua tipe fiksasi:

n Pemanasan (untuk sel mikroba): memanaskan film bakteri pada slide, membunuh sel, mengawetkan morfologi luar tetapi tidak mengawetkan bagian internalnya

n Fiksasi kimia (umumnya untuk organ atau jaringan): senyawa kimia mampu penetrasi ke dalam sel, mengawetkan komponen internalnya, khemikalia tersebut:

n Aseton

n Ethanol

n Asam asetat

n Merkuri khlorida

n Formaldehyde

n Glutaraldehyde

Struktur di Dalam Sitoplasma

n a. Sitoplasma

n b. Nukleoid

n c. Plasmid dan Transposon

n d. Ribosoma

n e. Endospora (berdinding tebal, berisi khromosom, tahan lingkungan yang buruk, tahan lama)

n f. Inclusion Bodies dan Organela fotosintetik (spesies tertentu)

Struktur Luar Dinding Sel

n Kapsul/glikokaliks (Glycocalyx)

n Lapisan luar tersusun oleh polisakarida

n Melindungi dari kondisi yang kurang menguntungkan

n Pili

n penonjolan seperti rambut, berfungsi untuk pelekatan

n Flagella

n Untuk pergerakan

PLASMID

n Plasmid merupakan materi genetik ekstrakromosomal, dalam 1 sel dapat ditemui lebih dari 1 kopi plasmid.

n Pada bakteri terdapat 2 tipe berdasar jumlah gen dan fungsi yang dibawanya, yaitu:

n plasmid besar yang tersusun oleh molekul DNA (~ 400kb) replikasinya dikoordinasi bersama dengan pembelahan sel

n Plasmid kecil (6–10 kb) memuat 6–10 gen

n Plasmid membawa sifat yang membantu survivalitas sel seperti tahan logam berat dan antibiotik atau membawa gen penyandi produksi antibiotik

n Berdasar fungsi fenotipnya ada 5 kelompok:

n plasmid R (R factor) menyandi resistensi terhadap antibiotik, contoh RP4 pada Pseudomonas menyandi ketahanan terhadap Kanamycin, Tetracyclin dan Ampicillin

n Plasmid Col menyandi kemampuan produksi polipeptida antibakteri/bakteriosin

n Plasmid F bertanggung jawab pada fertilitas dan berperan saat konjugasi

n Plasmid degradatif membantu mikroba mampu mendagradasi materi yang sulit didegradasi/ rekalsitran, misal TOL untuk gwn pwndwgradasi toluene pada Pseudomonas

n Plasmid virulens mengkode produksi toksin atau faktor virulensi lainnya

KEBUTUHAN NUTRIEN 1

n Sumber Energi

n Fototrof

n Menggunakan cahaya sebagai sumber energi

n Khemotrof

n Menggunakan energi dari oksidasi senyawa kimia tereduksi

NUTRIEN 2

n Sumber elektron (Potensial reduksi)

n Organotrof

n Menggunakan senyawa organik tereduksi sebagai sumber potensial reduksi

n Lithotrof

n Menggunakan senyawa anorganik tereduksi sebagai sumber potensial reduksi

NUTRIEN 3

n Sumber Karbon

n Autotrof

n Dapat menggunakan CO₂ sebagai satu-satunya sumber karbon (Carbon fixation)

n Heterotrof

n Membutuhkan sumber karbon organik

NUTRIEN4

n Sumber nitrogen

n Nitrogen Organik

n Utamanya dari metabolisme

n Nitrogen anorganik teroksigenasi

n Nitrat (NO₃^2-) dan nitrit (NO₂^2-)

n Nitrogen anorganik tereduksi

n Ammonium (NH₄⁺)

n Gas nitrogen terlarut (N₂) (Fiksasi Nitrogen)

NUTRIEN 5

n Sumber fosfat

n P organik

n P anorganik (H₂PO₄^- dan HPO₄^2-)

n Sumber sulfur

n S organik

n S anorganik teroksidasi

n Sulfate (SO₄^2-)

n S anorganik tereduksi

n Sulfide (S^2- or H₂S)

n Elemental sulfur (S_o)

NUTRIEN 6

n Khusus

n Asam-asam amino

n Basa nukleotida

n Kofaktor

MEDIA PERTUMBUHAN MIKROBA

n Cair

n Semi Solid

n Solid

1. Media sintetik
2. Media kompleks
3. Selektif
4. Diferensial

FAKTOR2 YG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN

n Temperatur

Kebanyakan tumbuh pada kisaran 20ºC

n Psikrofil: ~0 – 20ºC

n Mesofil: ~20 – 45ºC

n Termofil moderat: ~45 – 70 ºC

n Ekstrim termofil: ~70 – 100 ºC

n pH umumnya mendekati netral atau agak basa

n Acidofil:

n Tumbuh di bawah ~pH 6.0;
umumnya pH 2 – 6

n Neutrofil

n Tumbuh sekitar pH 6 – 8

n Alkalofil

n Tumbuh di atas pH 8;
umumnya antara pH 8 – 9.5

n Konsentrasi oksigen

n Strict aerob: membutuhkan oksigen untuk pertumbuhan (~20%)

n Strict anaerob: tumbuh pada ketiadaan oksigen

n Anaerob fakultatif

n Anaerob aerotoleran : dapat tumbuh baik pada keberadaan atau tanpa oksigen

n Mikroaerofil: membutuhkan konsentrasi oksigen rendah (~2 – 10%) untuk tumbuh

SIANOBACTERIA

n ~ digolongkan ke dalam bakteria.

n memiliki pigmen fotosintesis berupa khlorofil a, phycocyanin dan phycoerythrin

n mampu memfiksasi nitrogen serta menghasilkan oksigen

n dapat menggunakan sinar matahari pada kisaran panjang gelombang yang luas