BAB
I
Peranan
Mikroorganisme di Lingkungan Laut
 |
| Plankton |
1. Pengantar.
Dalam
bab ini akan dibahas tentang peranan bakteri dalam lingkungan laut. Secara
terinci pembahasan tersebut akan mencakup :
1.
Peranan
mikroba di Lingkungan Laut.
2.
Bagaimana
mikroba bertahan pada salinitas tinggi.
Pemahaman
materi dalam modul ini bermanfaat untuk melengkapi pengetahuan anda peranan
mikroba di lingkungan laut, Bagaimana mikroba bisa bertahan pada salinitas yang
tinggi, dan pendapat para ahli mungkinkah ada mikroba benar-benar asli laut.
2.Tujuan Instruksional Umum
Setelah mempelajari modul ini mahasiswa diharapkan bisa
memahami mikroba di lingkungan laut.
3.Tujuan Instruksional khusus.
Setelah menyelesaikan modul ini mahasiswa diharapkan
mampu untuk :
-
Menjelaskan fungsi mikroba di lingkungan laut.
- Menjelaskan kenapa mikroba bisa bertahan hidup pada
salinitas tinggi.
4.Kegiatan Belajar 1
4.1 Uraian dan Contoh.
Peranan
Mikroorganisme di Lingkungan Laut
4.1.1 Pendahuluan.
Pada
ekosistem lalu selalu terjadi interaksi antara organisme laut sebagai komponen
biotik dengan lingkungan laut sebagai komponen abiotik. Mikroorganisme
merupakan salah satu komponen biotik yang sangat penting dalam ekosistem laut.
Peranan penting mikroorganisme laut secara umum adalah dalam proses-proses
biogeokimia, untuk bioteknologi, pencemaran dan penyakit.
Mikroorganisme mempunyai fungsi yang
sangat penting dalam suatu ekosistem terutama dengan adanya komponen yang tidak
dapat dicerna, ataupun yang sulit diuraikan, yang mana produk ini berbahaya
bagi organisme di lingkungan perairan, Mikroorganisme merupakan ujung tombak
organisme yang dapat memanfaatkannya.
Pada perkuliahan kali ini kita akan
dibawa untuk mengerti tentang Peranan mikroorganisme di lingkungan laut.
Definisi mikrobiologi laut adalah
suatu ilmu yang mempelajari jasad kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata
telanjang yang ada dilaut. Yakni bisa
berupa bakteri, fungi, ragi, protozoa, amoeba, alga, diatom, plankton,
copepoda. Dll.
Apa
perbedaan antara bakteri laut dan bakteri tawar/tanah.
Perbedaan utama adalah bakteri air laut bisa hidup pada
konsentrasi salinitas yang tinggi tanpa adanya komponen garam tersebut pada
media maka bakteri air laut tidak bisa tumbuh dan berkembang.
Peranan bakteri gram negatif heterotrof dari ocean dan laut terdiri dari
90% bakteri gram negatif (Bouman, 1981) yang mempunyai morfologi dan komposisi
kimia sama dengan sel bakteri lainnya. Sama dengan jaringan metabolisme ditulis
pada spesies tertentu tidak ada keistimewaan (Bertrand et al, 1976)
Pertanyaan besar yang menarik untuk dijawab adalah “Apakah peran yang dimainkan oleh mikrobia (khususnya bakteri heterotrofik) dalam laut?” Para ahli mikrobiologi kelautan modern umumnya sepakat untuk menjawab pertanyaan tersebut dengan pendekatan autekologi ala kotak hitam (black box) pada pesawat. Segala “informasi” yang keluar dan masuk ke dalam kotak hitam (baca: bakteri heterotrof dan mikrobia lainnya) telah dapat dipahami dengan baik. Namun, justru dinamika internal yang ada dalam tiap individu atau jenis bakteri heterotrof belum banyak diketahui. Hal ini terjadi karena kurangnya dasar pengetahuan dan pelatihan di bidang mikroorganisme kelautan. Di samping itu, sebagian besar peneliti daur biogeokimiawi laut tidak mempunyai latar belakang dan pengalaman di bidang mikrobiologi.
Menjawab pertanyaan Hobbie dan Williams (1984) tentang
kemajuan 20 tahun terakhir di bidang mikrobiologi kelautan, yang menyampaikan
empat (4) hal, yaitu: 1) kelimpahan bakteri heterotrof, dalam ukuran biomassa,
sesungguhnya dapat disejajarkan dengan biomassa fitoplankton laut.
Temuan ini mendukung hipotesis Pomeroy (1974) tentang pentingnya peran bakteri
heterotrof dalam jejaring makanan laut. Di samping itu, keragaman bakteri laut
memperlihatkan pentingnya pemanfaatan metode molekuler untuk identifikasi dan
taksonomi kecepatan proses heterotrofisme yang meliputi pertumbuhan, respirasi,
dan mineralisasi (khususnya N & P) telah mengarah kepada pemahaman akan
efisiensi pertumbuhan (dengan metode timidin) mikrobia ini, meskipun masih
terbatas di kawasan pantai. Bahkan, hal ini dapat memperlihatkan peran lebih
lanjut dari bakteri heterotrof sebagai tujuan-akhir (sink) daur C dan
sumber (source) dari amonium dan Fe, 3) Proses heterotrofisme tersebut
ternyata dipengaruhi oleh banyak faktor, seperti pemangsaan (grazing)
oleh protista dan juga membahas berbagai metodologi pemangsaan terhadap bakteri
heterotrof), lisis oleh virus, ketersediaan nutrien, dan faktor abiotik lainnya antara lain suhu
dan sinar ultra violet (uv). Faktor-faktor di atas dapat mengatur jumlah
bakteri agar tetap konstan, tapi dapat pula menguranginya. Dengan kata lain,
faktor-faktor tersebut sangat berperan dalam berlangsungnya proses
heterotrofisme oleh bakteri laut, dan 4) peran penting bakteri heterotrof laut
sesungguhnya meliputi modifikasi/mineralisasi senyawa organik atau dikenal juga
sebagai proses humifikasi serta daur N (nitrifikasi-denitrifikasi, termasuk
pengikatan gas N oleh sianobakteri laut; Selain itu struktur komunitas bakteri
ini juga sangat menentukan fungsi (peran) mereka dalam ekosistem laut termasuk
pergantian fungsi heterotrof dan autotrof .
Keempat hal pokok di atas sebenarnya telah dapat
menunjukkan bahwa selama 20 tahun terakhir ini sudah banyak kemajuan yang
dicapai oleh bidang mikrobiologi kelautan. Namun demikian, bahwa masih
diperlukan banyak buku sejenis (baca: buku- teks Ekologi Mikroorganisme Laut)
untuk dapat memberikan dasar pemahaman dan pengetahuan seluk-beluk mahluk renik
laut ini secara lebih mendalam. Hal ini sangat beralasan, mengingat masih
banyaknya peran ekologis dari mikroorganisme laut, yang tentunya tidak terbatas
pada bakteri hetrotrof saja, yang belum disingkap oleh buku ini. Selain itu,
berbagai penelitian mutakhir di bidang mikrobiologi kelautan seperti peran
bakteri laut dalam pembentukan toksin oleh alga beracun-berbahaya (harmful
algae), pemanfaatan metabolit sekunder bakteri laut untuk industri farmasi
dan kesehatan, dan peran bakteri laut dalam proses biodeteriorasi serta bioremediasi
lingkungan laut tidak diulas dalam buku ini.
Kemudian
dilaut juga terdapat bakteri yang memiliki aktifitas Mekanisme bioluminesens
dalam semua kelompok organisme tersebut umumnya sama dan sangat menarik.
Tampaknya bahwa aktivitas bioluminesens telah ada di sepanjang evolusi hidup
mereka. Bakteri yang memiliki aktivitas bioluminesens kebanyakan adalah
spesies-spesies dalam lingkungan laut (marine environments). Pemancaran
cahaya yang dilakukan sangat menguntungkan organisme tersebut karena berguna
untuk mencari makan, menghindari musuh, dan mengenal spesiesnya atau untuk
mencari mangsa, komunikasi, dan aktivitas kamuflase.
Di perairan Indonesia, tepatnya di perairan Jepara
terdapat hewan cumi jenis komersial yang dapat memancarkan cahaya. Cahaya yang
dipancarkan disebabkan adanya hubungan simbiosis antara cumi dan bakteri yang
hidup di dalamnya. Bakteri tersebut merupakan jenis Photobacterium
phosphoreum yang hidup di dalam organ cahaya cumi jenis Laligo
duvaucelli. Cumi jenis ini merupakan populasi yang sangat dominan di
perairan Indonesia sehingga dengan mudah dapat ditemukan.
Penelitian mengenai Photobacterium phosphoreum di
Indonesia masih kurang. Padahal, bakteri jenis ini merupakan bakteri yang
memancarkan cahaya paling terang dari semua bakteri luminesens. Spesies bakteri
ini memancarkan cahaya pada daerah visibel yang memungkinkan terlihat dengan
kasat mata karena berada di sekitar panjang gelombang 460-490 nm.
Dalam kerja laboratorium bakteri ini amat mudah diisolasi
dan ditumbuhkan, dan juga tidak menyebabkan penyakit sehingga dapat bekerja
dengan aman dan leluasa serta tidak membutuhkan ruangan dan peralatan khusus.
Selain itu, bakteri ini dapat tumbuh dengan subur pada ruangan bertemperatur
20-250C dan tidak membutuhkan banyak nutrisi serta hanya membutuhkan waktu
18-20 jam untuk membutuhkan sel mikrobiologi dalam media pertumbuhan.
Dari hasil penelitian yang dilakukan, bakteri Photobacterium
phosphoreum yang hidup dalam organ cahaya cumi jenis Laligo duvaucelli
akan memancarkan cahaya bila kerapatannya mencapai jumlah 4,6x109 CFU/ml.
Apabila kerapatannya kurang dari jumlah tersebut, bakteri tidak dapat
memancarkan cahaya. Dalam media agar, koloni bakteri memancarkan cahaya selama
3 hari secara kontinu dan setelah itu tidak memancarkan cahaya lagi. Namun,
bila dimurnikan kembali, akan memancarkan cahaya kembali. Sementara ini penulis
pertama tengah melakukan penelitian tentang bakteri ini yang dapat memancarkan
cahaya di ruang gelap (Gambar 1). Hal ini diduga karena enzim lusiferase sedah
mencapai kondisi tidak aktif yakni senyawa lusiferin dalam media sudah habis.
Reaksi yang terjadi pada bakteri yang tergolong luminesens
sehingga dapat memancarkan sinar dikatalisis oleh enzim lusiferase. Enzim
lusiferase ini terdiri atas dua subunit, yaitu subunit ? dan _ . Kedua subunit
ini dikode oleh gen luxA dan luxB. Substrat-substrat lusiferase memiliki rantai
aldehid yang panjang dan FMNH2. Reaksi awal untuk mengoksidasi FMNH2 menjadi
FMN dan oksidasi aldehid menjadi asam-asam lemak organik. Asam-asam lemak yang
dihasilkan ini dikatalisis oleh enzim lusiferase kemudian direduksi menjadi
aldehid oleh suatu reduktase spesifik. Pada reaksi yang sama, NADPH + H+ diubah
menjadi NADP+ dan ATP terhidrolisis menjadi ADP. FMNH2 sangat diperlukan dalam
reaksi luminesens yang dihasilkan dari FMN melalui NAD(P)H-FMN oksidoreduktase.
Selain bakteri Photobacterium phosphoreum, ada
beberapa contoh bakteri yang hidup di laut yang dapat memancarkan sinar adalah Vibrio
fischeri dan Vibrio harveyi. Berbeda dengan Photobacterium
phosphoreum yang hidup dalam tubuh cumi, V. fischeri merupakan suatu
bakteri yang hidup bersimbiosis dalam tubuh ikan dari family Monocentridae,
sedangkan V. harveyi adalah suatu jenis bakteri yang hidup bebas, yang
kadang-kadang terdapat pada permukaan tubuh hewan-hewan laut dan juga ada yang
terdapat dalam usus hewan laut tersebut.
Regulasi genetik dari gen-gen bakteri bioluminesens,
seperti yang ada pada V. fischeri dan V. harveyi, gen-gennya
terorganisasi dalam suatu operon bersama dengan gen-gen yang terlibat dalam
reaksi bioluminesens. Pada V. fischeri operon ini terdiri dari gen-gen
luxI, luxC, luxD, luxA, luxB, luxE, dan luxG. Sementara itu, pada V. harveyi,
lux operon terorganisasi dengan urutan yang sama dengan V. fischeri,
tetapi luxI tidak ada dan luxG setelah gen luxH. LuxC, luxD, dan luxE mengkode
protein-protein dalam suatu bentuk kompleks dari asam lemak reduktase. Produk
gen luxG dan luxH merupakan gen yang bertanggung jawab untuk mensintesis flavin
tereduksi.
Sistem regulasi lux pada V. harveyi tampaknya
lebih sulit dipahami daripada V. fischeri. Terpisah dari operon
luxCDABEGH, V. harveyi memiliki beberapa gen tambahan yang terlibat
dalam regulasi bioluminesens. Gen-gen regulasi tersebut adalah luxR, luxO, dan
luxU, gen-gen pengkode untuk 2 autoinducer sintetase (luxL, dan luxM
untuk mengkode sintetase dari suatu autoinducer yang disebut AI-1, luxS,
untuk mengkode sintetase dari autoinducer AI-2), dan gen-gen untuk
mengkode sensor-sensor autoinducer luxN (sensor AI-1), dan luxP dan luxQ
(sensor AI-2). Produk gen luxR adalah suatu aktivator dari operon luxCDABEGH
(protein ini menunjukkan tidak homology dengan luxR dari V. fischeri).
Yang bertindak sebagai regulator negatif dari operon ini adalah protein luxO.
Sebuah studi yang dilakukan oleh Czyz dan koleganya tahun
2000, memberi penjelasan mengenai misteri fungsi biologi dari bakteri
luminesen. Tahap permulaan dari studi ini dilakukan mutagenesis acak dari V.
harveyi dan isolasi beberapa mutan yang sensitif UV. Ternyata sangat
mengejutkan, secara umum mutan-mutan tersebut kehilangan kemampuan untuk
memancarkan sinar.
Penelitian yang dilakukan Nealson dan koleganya yang
dimuat pada jurnal ilmiah prestisius Microbial Review mengungkapkan
bahwa aktivitas bioluminesens merupakan suatu reaksi yang mengeluarkan energi.
Pada kenyataannya untuk suatu bakteri memancarkan cahaya bisa menggunakan lebih
dari 20% energinya dari keseluruhan energi seluler. Fenomena pemancaran cahaya
yang dilakukan bakteri ini amat menarik untuk diteliti karena pemancaran cahaya
merupakan suatu proses fisika yang berkaitan erat dengan elektron yang dalam
keadaan tereksitasi kembali ke tingkat dasarnya.
Spektrum radiasi yang diamati dalam bioluminesens adalah
sangat lebar dan berada pada daerah warna violet menjadi merah, dan biru/biru
hijau juga sangat umum. Dasar pendeteksian dan penentuan warna dalam
bioluminesens sangat bergantung pada struktur dari lusiferin itu sendiri.
Perbedaan lusiferin akan menghasilkan warna yang
berbeda-beda dalam aktivasi sebagai hasil dari struktur kimianya. Warna juga
dapat dipengaruhi oleh struktur 3 dimensi dan urutan asam amino dari protein
lusiferase. Gambar-gambar struktur 3 dimensi dari bakteri dan lusiferase dapat
dilihat atau diperoleh dari Protein Data Bank (http://www.rcsb.org/pdb)
dan dianalisis dengan RasMol.
Pemanfaatan bakteri yang memiliki sensitivitas yang
tinggi ini dapat dipakai dalam aplikasi bioteknologi. Penggunaan bakteri
luminesens dalam mendeteksi bahan-bahan kimia beracun yang dijadikan acuan
dalam penentuan kualitas air telah dilakukan dalam 20 tahun terakhir ini.
Dalam penelitian ini, sifat toksisitas dari bahan-bahan
kimia beracun yang berbeda ditentukan melalui metode yang relatif sederhana.
Metode tersebut didasarkan pada penurunan bioluminesens (cahaya yang terpancar
dari organisme) pada penambahan senyawa-senyawa toksik (beracun) tersebut.
Dalam bidang kedokteran bakteri ini dapat digunakan untuk
assay lipopolisakarida, dalam menentukan jumlah ikatan albumin,
memonitor substansi psikofarmakologi, dan mendiagnosis penyakit gigi. Selain
itu, manfaat yang telah diketahui dari bakteri Photobacterium phosphoreum
yang hidup dilaut Indonesia ini dapat dijadikan dasar dalam bidang-bidang
aplikasi, seperti biosensor dan pembuatan film tipis. Riset lain yang tengah
dikembangkan berkaitan dengan aktivitas dan sifat bioluminesens ini adalah
dalam bidang riset bioteknologi, riset pengujian lingkungan, aplikasi-aplikasi
pada Industri, dan riset dalam bidang kedokteran-farmasi.
Penemuan fungsi biologi pada gen-gen dari
organisme luminesens membawa manfaat signifikan bagi kita untuk memahami dengan
pasti tahap-tahap awal pada saat evolusi organisme bioluminesens dalam proses
ini, yang merupakan salah satu problem yang belum terjawab dalam teori Darwin.
Akhirnya, terlepas dari model-model penelitian dalam riset-riset dasar,
bakteri-bakteri laut yang dapat menunjukkan aktivitas luminesens memiliki
potensi dalam aplikasi-aplikasi bioteknologi, terutama dalam mendeteksi
senyawa-senyawa kimia yang bersifat beracun dan bisa membuat mutasi (mutagen)
pada lingkungan perairan.
4.1.2
Fungsi bakteri laut :
Proses dekomposisi materi organik . Jika tidak ada bakteri dapat
dibayangkan bangkai-bangkai hewan, tumbuhan maupun materiorganik lainnya akan
memenuhi perairan laut tersebut dalam waktu singkat.
1.
Fungsi bakteri ini akan menguraikan komponen-komponen yang komplek menjadi
komponen yang sederhana, yang mana
awalnya komponen ini tidak dapat digunakan oleh organisme di lingkungan, dengan
adanya bakteri, maka komponen tersebut dapat dimanfaatkan.
2.
Berperanan pada produksi primer sebagai mana diketahui bakteri ada yang
autotrof maupun heterotrof. Bakteri autotrof yaitu bakteri yang menggunakan CO2
dan H2O untuk membentuk materiorganik dengan bantuan energi yang
berasal dari matahari (photoautotrof) ataupun energi yang berasal dari
reaksikimia (Chemoautotrof).
3. Peranan bakteri pada
industrialisasi. Yang dibagi menjadi dua bagian sesuai dengan hasil metabolisme
bakteri tersebut yaitu :
3.a Metabolit primer merupakan
komponen yang dihasilkan oleh organisme yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan
reproduksi. Komponen yang mengandung berat jenis yang rendah seperti asam-asam
amino, nukleotida, asam-asam organik dan vitamin. Sebagai informasi American
Type Culture Collection’s telah mempunyai 1400 komponen organik yang diproduksi
oleh mikroba, mereka telah mempunyai hak paten pada tahun 1981. Pada table 1
dapat dilihat produksi dari bakteri yang sudah diproduksi secara industri.
Tabel 1 Produk mikroba yang sudah diproduksi secara industri
Jenis Asam Amino
|
Ton
|
Jenis
Asam Amino
|
Ton
|
|
DL-Alanin
|
700
|
Isoleucine
|
150
|
|
L-Alanin
|
130
|
L-Leucine
|
150
|
|
L-Asam
aspartik
|
4000
|
L-Lysin
|
70000
|
|
L-Asparagine
|
50
|
L-Methionin
|
150
|
|
L-Cystine
|
700
|
L-ornithine
|
50
|
|
L-Asam
glutamat
|
370000
|
L-Phenylalanin
|
3000
|
|
L-Glutamin
|
500
|
L-Prolin
|
100
|
|
Glysin
|
6000
|
L-serin
|
50
|
|
L-histidin
|
200
|
L-trithophan
|
200
|
|
L-tyrosin
|
100
|
L-valin
|
150
|
|
Lthreonin
|
160
|
|
|
Penggunaan asam amino ini terutama adalah untuk konsumsi manusia,
sebagai bahan makanan tambahan yaitu sebagai flavor.
Vitamin B2 (Riboflavin), B12
(cyanocobalamin) yang diproduksi oleh bakteri air tawar.
Produksi asam amino semakin banyak di sintesa dengan bioteknologi,
dengan rekombinasi genetik. Spesies baru yang hyperproduksi secara reguler
terbentuk. Sebagai contoh sintesa prolin dari glutamat (Pro A, Pro B dan Pro C)
yang disatukan (clone) pada plasmid pLC 7-19. Plasmid ditransformasikan tadi di
masukkan ke E Coli hyperproduksi glutamat yang memproduksi 27 g/l dicapai
selama 50 jam.
Selain
produksi diatas metabolit primer juga memproduksi vitamin, antara lain :
Vitamin B12, produk ini diperoleh melalui kultur propionibacterium
shemanii, dimana media inkubasi selama 24 jam pada suhu 30oC pH
6,5 tanpa aerasi. Komposisi media kulturnya adalah sebagai berikut : Corn steep liquor : 20 g, Glucose : 90 gr,
Aquades 1 L.
Dengan
menggunakan bakteri Pseudomonas denitrificans, media yang digunakan gula
(melasse berravette) 60 g, ekstrak levure = 1 gr, NZ amine : 1 g (NH4)HPO4
: 2 gr, Mg SO4 = 0.1 gr, MnSO4 : 0.2 Gr, Na2MoO4
: 0,0005 gr. Aquades 1 L. diinkubasi selama 72 jam pada suhu 28oC.
Vitamin B2, bisa diproduksi oleh Ahbya gossypii dan
Eromothereum ashbyyii dengan media kulturnya adalah : glucose : 4 g, urea 0,184
gr, K2HPO4: 0,05 g, biotin 1 ug, Zn : 140 ug , Bo, Mn Co,
Mo : 20 ug/l
Vitamin D diproduksi oleh Saccharomyces cerevisae dan Aspergillus
niger.
Asam
organik.
Produksi
tahunan di dunia dengan cara bioteknologi adalah:
Asam
Acetat : 300000 ton
Asam
laktat : 40 000 ton
Asam
citrat : 400 000 ton
Asam
glukonat : 45 000 ton.
3.b
Komponen metabolit skunder.
- Komponen yang mempunyai berat jenis rendah
- Tidak dibutuhkan pada pertumbuhan oleh
organisme tersebut.
-
Komponen ini diproduksi ketika organisme pada
kondisi phase stationer
- Maksimum dan pada phase pertumbuhan.
-
Memiliki struktur kimia
yang beraneka ragam dan khas.
- Berfungsi melindungi dirinya terhadap lingkungan.
- Komponen yang telah dipropduksi secara komersil adalah :
Antibiotika, obat-obatan, enzim, insektisida, herbisida, anti tumor, anti virus
dan anti toxin.
- Pigmen
B-carotenoid dihasilkan oleh bakteri blakeslea trispora dengan menggunakan
komposisi media yang berbeda juga bisa dihasilkan oleh Rhodotorulla
gracilis.
Komponen
Antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme, yang mempunyai konsentrasi yang
rendah bisa menghambat pertumbuhan atau membunuh organisme lainnya.
Beberapa
jenis antibiotik yang dihasilkan mikroorganisme : genus Bacillus memproduksi
antibiotik type peptida, Psudomonas menghasilkan antibiotik Phenazine,
derivat pyrol dan derivat indole.
Beberapa
produk antibiotik : Penicilin disintesa oleh penicillium chrysogenum,
Streptomysin, tetracycline.
4.
Fungsi selanjutnya adalah Produksi enzim
Walaupun semua makhluk hidup dapat
menghasilkan enzim, tetapi enzim yang berasal dari mikroba merupakan enzim yang
paling banyak dikomersilkan. Enzim berfungsi mempercepat reaksi kimia.
Enzim yang berasal dari tumbuh-tumbuhan mempunyai kekurangan :
- Tergantung kepada variasi musim
- Mempunyai konsentrasi yang rendah.
Enzim yang berasal dari hewan mempunyai kekurangan :
- Persediaan terbatas.
- Persaingan dengan pemanfaatan lainnya.
Tabel
2 . Enzim dan organisme produktornya.
|
Nama Enzim
|
Organisme
produktor
|
Nama enzim
|
Organisme
produktor
|
|
Amylase
|
Bacillus subtilis
|
B-gluconase
|
Bacillus
subtilis
|
|
Iso Amylase
|
Bacillus
cereus
|
Aspergillus
Oryzae
|
|
|
Anthocyanase
|
Aspergilus
niger
|
Glucosa
oxydase
|
P Vitale
|
|
Catalase
|
Micrococcus
lysodeikitus
|
Inulase
|
Rhyzopus
Phoenicis
|
|
Cellulase
|
Aspergillus
wentii
|
Lipase
|
Mucor
Japanicus
|
|
Chitinase
|
Bacillus
chitinosporus
|
Nisinase
|
Bacillus
cereus
|
|
Dextranase
|
P.
funiculosum
|
Pectinase
|
Tricoderma
reesi
|
|
Fumarase
|
Brevibacerium
|
Protease
neutre
|
Bacillus
subtilis
|
|
B-galactolase
|
Aspergilus
nidulans
|
Xylanase
|
A.
Ochraceus
|
5. Peranan yang kelima dari mikroba adalah memproduksi energi.
Produksi methane
banyak digunakan sebagai pelengkap pada negara tertentu seperti pada negara
India dan China. Dari 15 Kg materi organik
dapat menghasilkan 3m3 biogas dengan konsentrasi 55%.
Ethanol sebanyak
80% yang diproduksi berasal dari proses fermentasi dan baru sisanya diproduksi
dari sintesa ethilen oleh industri. Ethanol semakin banyak berfungsi sebagai
sumber energi untuk menggantikan sumber energi dari minyak. Seperti di Brazil
yang telah memproduksi 10 juta ton ethanol dari proses fermentasi sebagai sumber
karbonnya adalah sacharosa. Ethanol bisa digunakan secara langsung dengan
problem ekologi yang bisa di perbaharui dan tersedia dalam jumlah yang banyak
seperti gula, tepung (kanji), cellulose dari sampah industri dan urbains.
6.
Peranan yang keenam adalah bakteri tersebut dapat melakukan penangan air
limbah. Karena Bakteri dapat digunakan untuk meguraikan senyawa-senyawa organik
dalam air limbah menjadi senyawa sederhana.
7.
Peranan yang ketujuh yaitu dapat digunakan dalam Penanganan polusi minyak bumi.
Bakteri dapat menggunakan komponen minyak sebagai sumber karbon. Jadi komponen
minyak yang berbahaya bagi lingkungan dapat digunakan oleh bakteri sebagai
bahan makanan. dan akhirnya dapat menghasilkan CO2 yang bisa di manfaatkan oleh
bakteri organisme autotrof.
4.1.3 Aspek Bioenergetik
Halophisme.
Adaptasi osmotiK Mikroorganisme
mempunyai 2 strategi.
Mikroorganisme
bisa hidup dan ditemukan pada range salinitas nol air tawar sampai kepada
salinitas tinggi di laut mati (mencapai 40 o/oo). Halophilik dan halotoleran
mikroorgansime di temukan pada 3 domain hidup yaitu Arhae, bacteria dan eukaryo, Mikroorganisme
ini bisa hidup pada lingkungan hypersalin seperti pada laut mati, makanan salin
sering dijumpai.
Jika
membran biologi permeable pada air, sel tidak bisa menjaga water activity dari
cytoplasma lebih tinggi dari kandungan garam lingkungan, sebab bisa menyebabkan
kehilangan kandungan air dari tubuhnya ke lingkungan, Jadi banyak
mikroorganisme yang hidup dilingkungan pada konsentrasi yang tinggi, diperkirakan
bahwa cytoplasma sekurang-kurangnya isoosmotik
dengan ekstra seluler lingkungan
Ada dua perbedaan dasar dalam
dunia mikroba yang menyebabkan mikroorganisme
dapat hidup pada tekanan osmotik yang tinggi :
1. Sel mungkin mempunyai komponen intraseluler yang mempunyai garam yang tinggi, dimana osmotiknya lebih kurang sama dengan konsentrasi eksternal (The salt-in Strategy), seluruh system intra seluler beradaptasi dengan konsentrasi garam yang tinggi.
2. Sel mungkin mempunyai komponen konsentrasi garam yang
rendah dalam cytoplasma mereka, yang
disebut dengan THE COMPATIBLE–SOLUTE STRATEGY. Tekanan osmotik media
diseimbangkan oleh Larutan organik kompatible. Tidak ada spesial adaptasi dari
sistem intraseluler yang dibutuhkan.
The
salt-in strategy digunakan oleh
phylogenetik unrelated groups: Aerobik ekstrmely halophylic archae dari ordo Halobacteriales
dan anaerobic halophibic bacteria dari
ordo Haloanaerobiales. Tidak ada larutan osmotik ditemukan pada group ini, dari laporan penelitian terbaru konsentrasi ion intraseluler sama dengan
media di sekelilingnya. Komposisi ion cytoplasma umumnya berbeda dari media, ini menyangkut
kasus yang mengandung NaCl sebagai garam utama. Intraseluler lingkungan
mempunyai ciri-ciri konsentrasi KCl.
Sel
yang menggunakan strategi ini untuk osmotik adaptasi, semua enzimnya dan struktur
komponen sel harus beradaptasi dengan tingginya konsentrasi garam menjamin
memastikan fungsi yang pantas dari mesin
enzymatic intraseluler. Enzim toleransi pada garam adalah aturan. Keduanya pada
aerobik archae, dan anaerobic bakteri pada ordo Haloanaerobiales.
Seperti
halophilic protein menunjukkan keunikan
adaptasi molekular. Ini termasuk adanya jumlah yang besar dari asam amino dan
sejumlah kecil hydrophobic asam amino. Rendahnya konsentrasiasam amino
hydrophobic serine dan threonin. Aspek dari evolusioner mungkin memegang
peranan penting beradaptasi pada salinitas tinggi dari protein tersebut.
Sebahagian protein halophilic archa tergantung
dengan adanya relativitas
konsentrasi tinggi dari garam untuk menjaga bentuk konformasi mereka dan
aktifitasnya. Mikroorganisme ini tergantung pada secara terus menerus konsentrasi salinitas tinggi dari lingkungan
mereka.
Halophilik
lainnya dan halotoleran mikroorganisme keseimbangan osmotiknya membutuh molekul
organik yang kecil yang dibuat oleh sel
atau yang diambil dari media yang tersedia. The compatible solute strategi tidak mempengaruhi kebutuhan spesial protein. Kompatible solutes
didefinisikan sebagai konsentrasi tinggi yang membuat enzim berfungsi
efisien. Enzim convetinal berfungsi baik
dengan adanya beberapa molar konsentrasi dari larutan ini. Sejumlah larutan ini
dijumpai banyak sekali. Compatible ini ditemukan pada pada halophilik dan
halotoleran mikroorganisme. Beberapa solute compatible ini antara lain :
polyols, glycerol, arabitol, gula, dan
derivatnya (sukrosa, trehalose, glucosylglycerol, asam amino dan derivatnya.
Pengetahuan
tentang osmotik, pada larutan organik, sedang berkembang saat ini. Larutan pada
konsentrasi yang tinggi di air juga tidak bermuatan listrik pada pH normal.
Kelautan zat lebih efisien dibandingkan
dibawah perlindungan enzim, pada
konsentrasi garam yang tinggi. Dasar interaksi larutan kompartible dengan
protein masih sedikit yang dapat di mengerti, sehingga sangat dimungkinkan
untuk memproduksi struktur molekul untuk
mempertahankan kestabilan osmotik.
Sebagai contoh mikroba non halophilik Halomonas
elongata yang kaya asam amino, kemungkinan adaptasi pada garam,
intraseluluer menggunakan larutan kompatible selama adapatasi osmotik.
Fisiologi
bakteri Halomonas halodenitrifians (lebih dikenal Micrococcus
halodenitrifians) oleh Baxter dan Gibbons memiliki adapatasi seluler,
mekanismenya memungkinkan ketergantungan energi garam intraseluler yang dapat diseimbangkan dengan lingkungan.
Halopilik memiliki proses energi yang spesifik, tidak perhitungan sistematik
dari sejumlah energi yang dibutuhkan oleh bakteri dan mikroorganisme lain untuk
mencapai konsentrasi garam pada lingkungan.
4.1.4
Latihan
1. Apa yang disebut dengan mikrobiologi Laut.
2.
Sebutkanlah fungsi mikroba dalam industri.
3. Bagaimana mikroorganisme bisa hidup pada salinitas tinggi.
Petunjuk
latihan.
1.
Untuk mengerjakan latihan ini anda dapat membaca dan mempelajari
kembali kegiatan belajar 1 point 4.1.1
2.
Untuk mengerjakan latihan ini anda dapat membaca dan mempelajari
kembali kegiatan belajar 1 point 4.1.2
3.
Untuk mengerjakan latihan ini anda dapt membaca dan mempelajari
kembali kegiatan belajar 1 point 4.1.3
4.1.5
Rangkuman.
1.
Definisi mirobiologi laut adalah suatu ilmu yang mempelajari jasad
kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang yang ada dilaut. Yakni
bisa berupa bakteri, fungi, ragi, protozoa, amoeba, alga, diatom, plankton,
copepoda. Dll.
2.
Fungsi mikroba di lingkungan laut dapat dibagi menjadi tujuh
bagian yaitu menguraikan komponen yang komplek menjadi komponen yang sederhana,
berperanan dalam proses produser primer, berperanan dalam industrialisasi yaitu
metabolit primer dan metabolit skunder, memperoduksi enzim, penanganan limbah
dan penanganan polusi minyak bumi.
3.
Mikroorganisme bisa hidup pada salinitas tinggi karena sel
mempunyai komponen intraseluler yang mempunyai garam yang tinggi (the salt in
–strategy) teori kedua sel mempunyai komponen organic compatible solutes
disebut dengan teori The compatible – solute strategy.
4.1.6
Tes Formatif.
Pilihlahlah
jawaban yang benar dari soal-soal dibawah ini.
1.Ilmu
yang mempelajari jasad kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang
yang ada di laut merupakan adalah. A. Mikrobiologi laut. B. Organisme Hidup. C.
Organisme mati, D Makroorganisme laut.
2.Komponen
yang dihasilkan oleh organisme yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan reproduksi
merupakan . A.Metabolit skunder. B Metabolit Primer. C. Produser Primer. D.
Komponen tertier.
3.Komponen
yang diproduksi pada phase stationer dan tidak dibutuhkan untuk pertumbuhan dan
reproduksi disebut. A. Metabolit skunder. B Metablit primer. C Produser primer.
D Komponen tertier.
4. Asam amino merupakan salah satu produksi dari
mikroba dari produk. A Metabolit Skunder. B. Metabolit Primer. C Produser
Primer. D. Komponen Tertier.
5.
Antibiotik merupakan salah satu produksi dari mikroba dari produk. A Metabolit
Skunder. B. Metabolit Primer. C Produser Primer. D. Komponen Tertier.
6.
Enzim yang dihasilkan mikroba merupakan enzim yang sudah banyak dikomersilkan.
Sedangkan enzim yang berasal dari tumbuhan mempunyai kelemahan : A. Persediaan
terbatas. B. Konsentrasi yang tinggi. C Bersaing dengan pemanfaatan lain. D.
Tergantung kepada musim.
7.Salah
satu fungsi mikroba adalah dapat
menguraikan produk minyak bumi. Produk akhir dari penguraian tersebut
adalah. A. O2. B O3. C. CO. D. CO2.
8.
Produk antibiotik merupakan salah satu produk yang dihasilkan olek mikroba.
Salah satunya adalah penicillin, antibiotik ini diproduksi oleh . A Bacillus. B Penicilin Chrysogenum. C. Pseudomonas.
D, Vibrio sp.
9.Mikroorganisme
bisa hidup pada salinitas tinggi karena komponen intraseluler tersebut
mempunyai garam yang tinggi sehingga osmotiknya sama dengan osmotik air laut,
disebut dengan : A The Compatible-Solute stategy. B The salt in-startegy. C.
Fermentative. D. Komponen organik.
10.
Mikroorganisme bisa hidup pada salinitas tinggi karena sel tersebut mempunyai
komponen organic untuk menyeimbangkan osmotiknya dengan air laut disebut : A The Compatible-Solute stategy. B The salt
in-startegy. C. Fermentative. D.
Komponen organic.
4.1.7.
Umpan Balik dan Tindak Lanjut.
Cocokkan jawaban
anda dengan kunci Jawaban Test formatif 1 yang terdapat di bagian akhir modul
ini dan hitunglah jumlah jawaban anda yang benar. Kemudian gunakan rumus di
bawah ini untuk mengetahui tingkat penguasaan anda dalam materi kegiatan
Belajar 1.
Rumus
:
Tingkat
Penguasaan = Jumlah Jawaban yang benar x
100%
10
Arti
tingkat penguasaan yang anda capai :
80-100% = Baik sekali
70-80 % = Baik
60 – 70% = Sedang
> 60 =
Kurang
Jika
anda mencapai tingkat penguasaan diatas 80%, anda dapt meneruskan dengan
kegiatan belajar 2. Tetapi kalau dibawah 80%, sebaiknya lakukan ulangan
kegiatan Belajar 1 terutama yang belum anda kuasai.
5. Kunci jawaban tes formatif
1.
A. Mikrobiologi Laut.
2.
B. Metabolit Primer.
3.
A. Metabolit skunder.
4.
B. Metabolit primer
5.
A. Metabolit Skunder
6.
D. Tergantung kepada musim
7.
D = CO2
8.
B. Penicilin Chrysogenum
9.
B. The salt in strategi
10.
A. The compatible-Solute Strategy.
DAFTAR
PUSTAKA
Alexander, M. 1977. Introduction to soil microbiology. John Willey
& Sons, New York.
Baumann, P. & Baumann, L. 1981. The marine gram negatif
Eubacteria: Genera
Bertrand,J.C;Bazin,H.& Azonlay, E. 1976. Isoloment et etude
d’une bacterie marine se development sur hydrocarbunes. H. etude de la
lyse et de la viabilite. Ann. Microbiol.(Ins. Pasteur) 127B;393-409.
Photobacterium, Beneckea, Alteromonas, Pseudomonas and Alcaligenes
1302-1331. In M.P. Star
Campbell, R. 1977. Microbiol ecology. Blackwell Scientifique
Publ. Oxford.
Efendi.I.
1999a. Ekologi Mikroba Unilak Press. 143 hal.
Effendi.I.
1999b. Pengantar Mikrobiologi Laut. Unilak Press 118. hal.
Gourgaud M.L. 1992.
Biotechnologies Principes et methodes. Doin editeurs. Paris. 668.
Ichikawa, K. 1973. Water pollution
and waste water treatment in Japan. Proc.
Unesco/Icro Unep Regional Course
microbiology. Bandung.
Pelmon J. 1993. Bacteries et
environment, Adapatations
Physiologiques. Presses Universitaires Grenobles. France. 899 hal.
Postingan
0 komentar "Mikroorganisme Laut :: Peranan Mikroorganisme di Lingkungan Laut", Baca atau Masukkan Komentar
Posting Komentar
Kita adalah penjelajah,,tinggalkanlah jejak anda dimanapun anda kunjungi.
semoga bermanfaat