SISTEMATIKA Mikroorganisme Kuliah ke-2 AET 1203P SISTEMATIKA Mikroorganisme

Sistematika adalah: ilmu yang mempelajari keragaman organisme dan hubungan antar organisme. Sistematika berhubungan dengan pilogeni (ilmu yang mempelajari tentang sejarah evolusi suatu organisme) dan juga taksonomi.

Taksonomi Ilmu yang mempelajari klasifikasi mikroorganisme Untuk menunjukkan hubungan di antara mikroorganisme – seberapa persamaan antara mikroorganisem yang berkerabat dekat atau seberapa perbedaan antara mikroorganisme yang berhubungan jauh. Cara untuk memperoleh identifikasi universal dari satu organisme

Taksonomi terdiri dari : Klasifikasi Nomenklatur Identifikasi

Taksonomi/Sistematika dapat dianalogikan seperti : Klasifikasi: Organisasi menjadi kelompok: - Mobil - Truk - SUV - Van Nomenklatur: - Memberi nama formal: - Genus & Spesies - Toyota Inova - Honda Civic - Nissan Livina Identifikasi : Membedakan jenis-jenis: - Ukuran mesin - Jumlah penumpang - Jenis transmisi

Q & A Mengapa sangat penting mengklasifikasikan suatu organisme? Pneumocystis jirovecii awalnya diidentifikasi sebagai protozoa hingga analisa DNA menunjukkannya sebagai jamur.

Dari lebih 2600 spesies yang telah diidentifikasi Hanya lebih kurang 250 atau 10% yang merupakan patogen

KLASIFIKASI

Klasifikasi: Pembagian sistematika dari suatu organisme menjadi taksa tertentu berdasarkan karakteristik yang sama

Klasifikasi secara konvensional Karakteristik utama yang digunakan adalah: Bentuk sel Ukuran sel Morfologi koloni Karakteristik ultrastruktur Kebiasaan pewarnaan Mekanisme pergerakan Isi sel Sumber karbon & nitrogen Karakteristik biokimia Bahan penyusun dinding sel Sumber energi Hasil Fermentasi Suhu pertumbuhan optimum & kisarannya Toleransi osmosis Hubungan oksigen pH optimum & kisaran pertumbuhan Sensitivitas terhadap metabolic inhibitors & antibiotika

Contoh Bentuk Sel

Contoh Morfologi Koloni

Table 16.2 Some phenotypic characteristics of taxonomic value Category Characteristics Morphology Motility Metabolism Physiology Cell lipid chemistry Cell wall chemistry Other traits Colony morphology; Gram reaction; cell size and shape; pattern of flagellation; presence of spores, inclusion bodies (e.g., PHB,a glycogen, or polyphosphate granules, gas vesicles, magnetosomes); capsules, S-layers or slime layers; stalks or appendages; fruiting-body formation Nonmotile; gliding motility; swimming (flagellar) motility; swarming; motile by gas vesicles Mechanism of energy conservation (phototroph, chemoorganotroph, chemolithotroph); utilization of individual carbon, nitrogen, or sulfur compounds; fermentation of sugars; nitrogen fixation; growth factor requirements Temperature, pH, and salt ranges for growth; response to oxygen (aerobic, facultative, anaerobic); presence of catalase or oxidase; production of extracellular enzymes Fatty acidsb; polar lipids; respiratory quinones Presence or absence of peptidoglycan; amino acid composition of cross-links; presence or absence of cross-link interbridge Pigments; luminescence; antibiotic sensitivity; serotype; production of unique compounds, for example, antibiotics Madigan et al. (2012)

Klasifikasi Pilogeni Menunjukkan hubungan evolusioner dan sejarah di antara organisme. Beberapa diperoleh dari data fosil di masa lalu. Hanya mungkin dengan menggunakan teknik molekuler: - Genetic Homology: Base composition (GC ratio) Nucleic acid hybridisation. Ribosomal RNA (rRNA) sequence analysis Protein profiles and amino acid sequences

DNA sequence analysis

Contoh Pohon Pilogeni (Phylogenetic tree)

Hierarchy Merupakan hubungan revolusioner Spesies adalah kelompok yang memiliki alat kelamin produktif Species Genus Family Order Class Division Phylum Kingdom (1969) Domain (80’s)

Defenisi “Spesies” “Spesies” di dalam mikrobiologi: - Koleksi strain mikroba yang berbagi banyak properti dan berbeda secara nyata dari grup strain lainnya. - Spesies diidentifikasi dengan membandingkan dengan “type strains” yang telah diketahui. “type strain” adalah biakan murni yang telah dikarakterisasi dengan baik sebagai referensi untuk identifikasi yang belum diketahui.

Defenisi “Spesies” Spesies Taksonomi dari unit dasar, yang mewakili jenis organisme yang spesifik dan dikenali Bagi organisme yang bereproduksi secara seksual, definisi dasar dari spesies adalah yang mampu bereproduksi secara sesuai. Definisi ini banyak yang gagal bagi banyak spesies mikroba (termasuk bakteri), karena mereka tidak bereproduksi secara seksual.

Biakan Murni (Pure Culture) : Populasi individu yang berasal dari satu organisme yang sama Strain: Sekelompok biakan murni yang berasal dari sumber yang sama. Spesies: Sekelompok strain yang mendekati kesamaan.

Defenisi “Spesies” Contoh. Ada beberapa koleksi dari type strain; Contoh. American Type Culture Collection (ATCC), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ), BCCM/LMG Bacterial Collection (Belgium)

The Three-Domain System

The Three-Domain System

Bakteri Archaea Prokaryota Memiliki dinding sel peptidoglycan Binary fission Menggunakan bahan kimia organik/inorganik atau fotosintesis untuk memperoleh energi Prokayota Tidak memiliki peptidoglycan Hidup pada lingkungan yang ekstrim Termasuk: - Methanogens - Extreme halophiles - Extreme thermophiles

Jenis-Jenis Eukaryota Protozoa Algae Eukaryota bersel tunggal Menyerap bahan kimia organik Dapat pindah menggunakan pseudopods, cilia atau flagella Cth. Amoeba Eukaryote bersel tunggal/banyak Memiliki dinding sel bersellulosa Mendapatkan energi melalui fotosintesis Menghasilkan bahan molekuler and organik

Jamur Eukaryota Dinding sel mengandung chitin Menggunakan bahan kimia organik untuk menghasilkan energi Lumut dan jamur adalah multiselluler, mengandung miselia (yang terdiri dari benang-benang yang disebut hifa) Yeasts adalah bersel tunggal (unicellular)

Klasifikasi virus? Tidak ditempatkan di Domain atau Kingdom Kenapa? Spesies virus biasanya suatu populasi virus dengan karakteristik yang sama yang menempati suatu niche ekologi yang tertentu

Nomenklatur

Nomenklatur (Penamaan Ilmiah) Penamaan ilmiah dari suatu mikroorganisme diatur oleh Peraturan Internasional (The International Code of Nomenclature of Prokaryotes). Spesies/genus baru divalidasi dan dipublikasi di The International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (former: The International Journal of Bacteriology)

Nama Ilmiah Mungkin merupakan suatu penghargaan bagi seorang ilmuwan Asal usul dalam bahasa Latin Contoh. Escherichia coli (E. coli) - penemu: Theodor Escherich - menjelaskan tempat hidupnya (habitat) (colon/intestine) Contoh. Staphylococcus aureus (S. aureus) - Clustered (staphylo), spherical (cocci) - Gold colored colonies (aureus) Contoh. Ralstonia solanacearum (R. solanacearum) - penemu : Ericka Ralston - menginfeksi tanaman famili Solanaceae

Nama Umum / Nama Deskriptif : Nama-nama mikroorganisme mungkin umum digunakan, tapi bukan nama secara taksonomi Contoh: Tubercle bacillus / disease = tuberculosis  (Mycobacterium tuberculosis) Meningococcus/ disease = meningitis (Neiserria meningitidis) Group A streptococcus (Streptococcus pyogenes)

Identifikasi

Bergey's Manual - Metode untuk membedakan dan mengidentifikasi bakteri yang disusun dalam Bergey's Manual of Determinative Bacteriology - Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Menyediakan penjelasan mengenai karakteristik fisik dan kimia dan sistem identifikasi dari bakteri yang penting

Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Morphological characteristics Presence of various enzymes Serological tests (using known antibodies) Phage typing Fatty acid profiles Molecular tests (DNA finger printing, sequence of ribosomal RNA)

Metode Identification Morphological characteristics: Useful for identifying eukaryotes Differential staining: Gram staining, acid-fast staining Biochemical tests: Determines presence of bacterial enzymes A dichotomous key

Contoh Identifikasi Bakteri dengan Menggunakan Metode Klasik Mikrobiologi

Uji Biokimia Uji Enzim Tunggal: Catalase test Coagulase test Pyrase test Hyppurate hydrolysis test Oxidase test Indole test Dnase test Urease test

Catalase test Prinsip : Enzim katalase mengkatalisa pelepasan air dan oksigen dari hidrogen peroksida 2H2O2 --------------- 2 H2O + O2  akan muncul gelembung

Contoh Tes Biokimia Lain untuk Identifikasi Bakteri Starch hydrolysis test Utilization of sugar test API 20 NE test

Uji Molekuler Polymerase chain reaction (PCR) Hybridization assay Microarrays Southern blotting Northern blotting Fluorescence in situ hybridization (FISH) Sequencing

Uji Molekuler Keuntungan menggunakan uji molekuler: Target lebih stabil Bersifat objektif Tidak membutuhkan syarat pertumhuna tertentu Lebih mudah untuk dibuat menjadi standar