metabolisme, perbanyakan dan ekologi mikroba

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. SedangkanAzotobacter 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 bersifatKomensalisme, 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 denganParamaecium 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. 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. 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 20^oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0^oC. Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40^oC. 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 45^oC, 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. 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 Asidofil Alkalofil Halofil Kapnofil Fragmentasi Konyugasi Direct Microscopic Count 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. 1. Alkalofil : mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9, beberapa dapat hidup di atas pH 11

1. 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. 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: ].

sumber: http://coretanroodeetea.wordpress.com/2010/03/03/metabolisme-perbanyakan-dan-ekologi-mikroba/