Phylum Proteobacteria The Largest and most metabolically diverse of all bacteria Reni Wijayanti 10407040 Venessa Alia 10407032 Annisa Kurnia Maulida 10407040

Phylogenetic Tree of Bacteria

Phylum Proteobacteria Proteobacteria termasuk salah satu divisi terbesar pada prokariot dan pada umumnya merupakan bakteri gram negatif. Komponen utama dinding selnya adalah Lipopisakarida, yang menyebabkan bakteri ini terrwarnai negatif. Fisiologi bakteri pada filum ini beragam yaitu hidup secara anaerobic, microaerophilic, dan facultatively aerobic Secara morfologi bentuk selnya : : straight, curved rods, cocci, spirilla, budding, dan appenges forms. Dalam mendapatkan energi juga sangat beragam yaitu dengan Kemolitotrof, Kemoorganotrof, dan secara fototrofik. Phylogenetic tree of proteobacteria based 16 S rRNA

Taxonomy Phylum Proteobacteria Gammaproteobacteria Deltaproteobacteria Alfaproteobacteria Betaproteobacteria Gammaproteobacteria Deltaproteobacteria Epsilonproteobacteria

Proteobacterial Class …Taxonomy Proteobacterial Class Alpha Beta Gamma Delta Epsilon Table : Beberapa genus terpilih, karakteristik umum, dan beberapa perbedaan antara kelima kelas dari proteobakteria

Alphaproteobacteria

Alphaproteobacteria Pada kelas ini diketahui terdapat 140 genus dan 425 spesies yang secara morfologi dan metabolismebya sangat beragam ( Extremely diverse) Pada umumnya spesies yang termasuk kelas ini berbentuk batang, namun terdapat juga yang berbentuk cocci dan curved, spiral, stalked, budding, dan prostheace. Beberapa merupakan bakteri Phototropic purple nonsulfur (PNS), misalnya Rhodospirillum dan Rhodobacter. Kemolitotrof, misalnya Nitrobacter atau juga Kemoorganotrof, misalnya Sphingomonas dan Brucella. Beberapa anggota kelas ini hidup berasosiasi dengan Eukariot, dan juga bersifat patogen pada manusia dan hewan , contohnya Brucella atau pada tumbuhan, misalnya Agrobacterium. Terdapat juga yang menguntungkan, misalnya yang bersimbiosis dengan akar tanaman Leguminous (Rhizobium dan Bradyrhizobium) atau yang berperan dalam fiksasi nitrogen dari atmosfer

Phylogenetic tree of Alphaproteobacteria

Important genus in Alphaproteobacteria Acetobacter Argobacterium Gluconobacter Rhodobacter Methylobacterium Rhodospirillum Rickettsia Brucella

Acetobacter Acetobacter Acetobacter Merupakan Famili dari Acetobacteraceae. Penghasil asam asetat, ditandai dengan kemampuannya mengubah etanol (alkohol) menjadi asam asetat (asam cuka) dengan bantuan udara. Acetobacter dikenali dengan mudah dengan pertumbuhan koloninya di medium yang mengandung 7% etanol, dan ditambahi kalsium karbonat secukupnya untuk medium sebagian memburamkan. Acetobacter

Rickettsia Karakteristik : Genus Rickettsia dibagi menjadi typhus and spotted fever groups. Merupakan anggota dari famili Rickettsiaceae, dimana tumbuh di sitoplasma atau nukleus host cell nya(Eukariot). Bersifat parasit intaseluler obligat Menyebabkan Typus dan Rocky Mountain spotted fever. Rickettsia rickettsii Menyebabkan “ Rocky Mountain spotted fever”. Mempunyai siklus hidup yang sangat kompleks yang melibatkan dua inang berbeda ( mamalia dan “tick”) Gram negatif, Non-motile, Berbentuk cocobacillus dengan ukuran 0.3 sampai 0.7 mcm. Sulit dilihat, kecuali dengan pewarnaan khusus, tetapi dapat divisualisasikan menggunakan pewarnaan Giemsa (Giemsa stainning) R.rickettsii mempunyai ribosom dan single circular chromosome yang berada pada sitosol amorphous yang dikelilingi oleh membran plasma. Mempunyai Microcapslular yang terdapat pada permukaan luar dinding selnya. Dr. Ricketts Rickettsia rickettsii

Methylobacterium Facultative methylotroph . Cell Structure and Metabolism Facultative methylotroph . Tumbuh pada methylamine, methanol, C2, C3, and C4 compounds, termasuk methanol yang dikeluarkan oleh stomata tumbuhan. Non-motile rod-shaped dan aerob obligat Disebut juga PPFMs - pink-pigmented facultative methylotrophs. Diketahui dapat menstimulasi perkecambahan biji dan perkembangan tumbuhan, dimungkinkan karena memproduksi Phytohormone. Electron micrograph of a colony of Methylobacterium strain FM4 on a methylamine agar medium showing a film covering the colony.

….Methylobacterium Ecology Beberapa strain Methylobacterium strains diketahui merupakan flora normal pada, contohnya Brevibacterium linens. Methylobacterium biasanya terdapat pada tanah dan permukaan daun dan bagian lain pada tumbuhan. Methylobacterium ditemukan juga terdapat didalam mulut (Isolated from , supra- and subgingival plaques ) Methylobacterium membentuk “strong cohesive mat “ pada permukaan bahan bakar atau air, Misalnya terjadi pada tanki-tangki penampung “distillate fuel-oils” Chemofilms menginisiasi pembentukan biofilm. Chemofilm ini sangat kaya nitrogen. Methylobacterium forming a cohesive mat at a fuel/water interface. Wetland rice being harvested

Species Methylobacterium podarium Methylobacterium thiocyanatum Membutuhkan substrat berupa Methanethiol dan dimethylsulphide. Natural human foot microflora. Methylobacterium thiocyanatum Tumbuh pada tounge, supra- and subgingival plaques Methylobacterium adhaesivum; M. aminovorans M. aquaticum M. chloromethanicum M. dichloromethanicum M. extorquens

Rhodospirillum Description and Significance Rhodospirillum rubrum merupakan “purple nonsulfur bacterium” yang dapat tumbuh secara aerobik dan anaerobik. Mempunyai kemampuan untuk hidup dengan respirasi selular, fermentasi, fotosintesis atau fotoautotrof. Cell Structure and Metabolism Gram-negative, motile, spiral-shaped bacteria. Anaerobically, bakteri ini menggunakan fermentation or photosynthesis untuk menghasilkan energi. In aerobic conditions menggunakan suksinat dan fruktosa secara spontan. Jika tidak tersedia fruktosa, bakteri ini hanya memproduksi 20% “photosynthetic membranes”

…Rhodospirillum Ecology Species: Secara umum dapat ditemukan pada lingkungan marine. Beberapa dapat ditemukan di tanah dan lumpur Tempat yang bercahaya Rhodospirillum centenum dapat membentuk “Swarm colonies” yang secara cepat menjauh atau mendekati cahaya dengan menggunakan lateral flagella, dan kemotaksis Species: Rhodospirillum centenum, R. photometricum, R. rubrum, Rhodospirillum centenum

Aplikasi dalam Industri dan Biteknologi Tabel : Beberapa Genus penting alphaproteobakteria yang dapat menghasilkan produk dalam industri

Betaproteobacteria Sangat beragam dari segi metabolisme, morfologi maupun ekologi Setidaknya terdapat 75 genus dan 220 spesies Termasuk beberapa purple nonsulfur phototroph, chemolitotroph, methylotroph, chemoorganotroph, pemfiksasi nitrogen, juga patogen penting bagi manusia, hewan dan tumbuhan Bentuk morfologinya beragam (batang, cocci, spiral,sel sheated) Aerob atau fakultatif Banyak ditemukan di lingkungan seperti air limbah atau tanah

Genus: Ralstonia Gram negatif Bakteri mengoksidasi hidrogen dan menggunakan CO2 sebagai sumber karbon (Chemolithoautotroph) Reaksi Knallgas: H2 + O2 H2O Fakultatif chemolithotroph dapat tumbuh secara chemoorganotroph, dengan bahan organik sebagai sumber energi Nama Genus Ralstonia muncul pada tahun 1995, dengan R. pickettii sebagai type spesies Contoh spesies: Ralstonia eutropha

Ralstonia eutropha Sekitar tahun 1970, R. eutropha diperhitungkan sebagai kandidat produksi single cell protein. Memproduksi Poly(3-hydroxybutyric acid) atau PHB. Polyester yang renewable ini digunakan sebagai bahan baku plastik biodegradable dan secara bioteknologi banyak diminati.

Gammaproteobacteria

Gammaproteobacteria Setidaknya terdapat 180 genus dan 750 spesies (grup proteobacteria yang terbesar) Terdiri dari kelompok bakteri yang penting secara medis dan science, seperti Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, dan Pseudomonadaceae. Sejumlah patogen penting, seperti Salmonella spp. (enteritis dan demam typhoid), Yersinia pestis (penyakit pes), Vibrio cholerae (cholera), Pseudomonas aeruginosa (infeksi paru-paru atau cystic fibrosis), dan Escherichia coli (meracuni makanan). Beberapa Gammaproteobacteria adalah pengoksidasi metana dan banyak diantara mereka bersimbiosis dengan hewan geothermic ocean vent.

Enteric bacteria  Enterobacteriaceae Famili dengan anggota genus terbanyak Fakultatif aerob Gram negatif Bentuk batang, dengan ukuran 0.3-1.0 x 1.0-6.0µm Nonsporulasi Beberapa nonmotil atau motil dengan peritrichous flagella Beberapa memiliki kapsul Oksidase negatif, catalase positif Mampu memfermentasi karbohidrat menjadi beragam produk akhir  mixed acid dan 2,3 butanediol Kebanyakan bakteri ini adalah patogen terhadap manusia, hewan maupun tumbuhan Beberapa genus yang penting: Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Yersinia Salmonella

Genus: Escherichia Hampir semua anggota dari genus ini hidup di usus manusia atau hewan berdarah panas lainnya. Berperan dalam pemberian nutrisi pada saluran usus melalui sintesis vitamin, terutama vitamin K Beberapa strain Escherichia bersifat patogen Contoh spesies: Escherichia coli Organisme model Bakteri yang predominan di usus Membentuk struktur K antigen (penempelan dan kolonisasi sel pada usus halus) dan enterotoxin Digunakan sebagai organisme indikator terhadap keberadaan fekal pada air dan makanan Escherichia coli

Genus: Vibrio Gram negatif, batang Habitat: air laut Fakultatif anaerob Aktivitas oksidase positif Motil dan memiliki polar flagella Beberapa spesies Vibrio adalah patogen penting bagi manusia, seperti Vibrio cholera, Vibrio parahaemolyticus, Vibrio vulnificus Ada pula yang bersifat zoonosis. Vibrio cholera

Vibrio fischeri Curved rod, 1-3µm Biasanya ditemukan di: air laut (1-100 sel per ml), bersimbiosis dengan hewan laut (Angler Fish, Flashlight Fish, Bobtail Squid) Bioluminecent bacteria: dapat memproduksi cahaya

Bioluminescence Terdapat 5 gen yang berperan dalam Bioluminescence V. fischeri, yaitu luxCDABE, yang diregulasi oleh luxR dan luxI. Dapat memproduksi cahaya saat berada dalam densitas sel yang tinggi → Quorum Sensing Emisi cahaya terjadi akibat oksidasi bahan organik yang dikatalis oleh enzim luciferase Dapat digunakan sebagai indikasi toksisitas air

Deltaproteobacteria

Deltaproteobacteria terdiri dari 60 genera berbeda dan 160species yang dirangkum dalam tabel berikut:

Deltaproteobacteria Group utama dari deltaproteobacteria: Bdellovibrio bersifat sebagai predator prokariot lainprokariot yang merupakan predator bagi prokariot lain Myxobacteriamemiliki siklus hidup kompleks dan dapat menghasilkan struktur “fruiting body” Bakteri pereduksi sulfat (Nama genusnya biasanya diawali Desulfo- ) Bakteri yang memfermentasi propionat (Synthrophobacter) atau benzoat (Synthrophus) menjadi asetat, CO2 dan Hidrogen

Bdellovibrio Myxobacteria

Desulfufibrio Syntrophobacterales

Myxobacteria Aerob obligat, chemoorganotrophic,bergerak dengan cara gliding (meluncur),dapat membentuk sel vegetatif, berbentuk batang, gram negatif, cooperative motility (swarming) Kebanyakan mesofil, namun ada juga spesies yang psikrofil, alkalifil dan acidofil Memenuhi kebutuhan nutrisinya dengan melisiskan bakteri lain Terdapat di berbagai habitat: tanah sumber organik material seperti kayu dan tumbuhan yang telah mati

Keunikan Myxobacteria Memiliki genom yang sangat besar dibandingkan bakteri lain  Myxococcus xanthus memiliki kromosom tunggal 9,2 MBp (dua kali E.coli) Menghasilkan metabolit yang berpotensi digunakan sebagai antibiotik menghasilkan corallopyronins (dapat menghambat sintesis RNA bakteri), Sorangium cellulosum menghasilkan epothilones yang memiliki aktifitas antineoplastic. Sampai saat ini, Myxobacteria dinilai sebagai prokariot yang memiliki kebiasaan dan siklus hidup paling komples diantara prokariot-prokariot lainnya  sangat menarik untuk dipelajari

Siklus Hidup Myxobacteria Ketika nutrisi di lingkungan sedikit, sel-sel Myxobacteria beragregasi membentuk badan buah. Proses ini berkaitan dengan adanya gerakan kemotaksis dan sinyal-sinyal molekular. Selama menjadi badan buah, sel merupakan sel vegetatif yang berbentuk batang dan menghasilkan myxospores yang memiliki dinding sel yang tebal. Myxospores ini analog dengan spora-spora yang ada pada organisme lain. Fungsinya untuk mempertahankan diri pada saat kondisi nutrisi di lingkungan sedikit.

Bdellovibrio Merupakan predator bagi bakteri gram negatif (Bdello: penghisap atau lintah) Banyak terdapat di alam, telah berhasil diisolasi dari limbah, tanah, freshwater, dan lingkungan laut Berbentuk batang (sekitar 1 mikrometer), bergerak menggunakan flagel dengan kecepatan sekitar 160 mikrometer per detik atau lebih dari 100 kali panjang selnya Siklus hidupBiphasic Life Cycle (Fase penyerangan ekstraselular dengan flagel dan Fase reproduktif intraseluler tanpa flagel)

Kadouri dan O’Toole pada tahun 2005 menemukan bahwa Bdellovibrio dapat digunakan untuk menyerang biofilm Dari sekuen genom bakteri ini diketahui bahwa Bdellovibrio memiliki sekitar 200 gen yang mengodekan berbagai pprotein yang digunakan untuk memecah molekul berbagai senyawa organik penyusun membran atau dinding sel berbagai bakteri

Siklus hidup Bdellovibrio 1= Bdellovibrio pertama-tama akan menempel pada membran plasma bakteri mangsanya 2 = Masuk ke dalam ruang periplasma 3-5 = Membentuk struktur yang disebut bdelloplast dan memulai menggunakan nutrien dari sitoplasma bakteri mangsanya 6-7 = Setelah nutrien tersebut habis, bdelloplast akan terbagi – bagi menjadi beberapa Bdellovibrio baru yang kemudian mengalami maturasi 8 = Bdellovibrio baru memecah sel bakteri mangsanya untuk keluar dan mencari mangsa baru.

Epsilonproteobacteria

Epsilonproteobacteria Merupakan kelas Proteobacteria yang paling kecil (6 genus, 50 spesies) Ditemukan di berbagai habitat di alam (marine dan terestrial). Jumlah dan kemampuan metabolisme Epsilonproteobacteria (khususnya genus Sulfospirillum dan Thiovulvum) memiliki peranan penting dalam ekologimampu mentransformasi sulfur Kebanyakan spesiesnya bersifat mikroaerofilik, autotrof, menggunakan H2, format,sulfida atau thiosulfat sebagai elektron danor dengan nitrit, oksigen atau sulfur sebagai akseptor elektron (tergantung spesiesnya), motil (corkscrew-like motion), berbentuk spiral atau curved, memenuhi kebutuhan energinya dari asam amino atau tricarbocylic acid cycle intermediates

6 genus Epsilonproteobacteria: Campylobacter, Helicobacter, Arcobacter, Sulfurospirilum, Thiovulvum,dan Wolinella

Campylobacter dan Helicobacter Walaupun merupakan genus yang berbeda, namun memiliki banyak kemiripan karakteristik  gram negatif, motil dengan spirilla, kebanyakan spesiesnya patogen terhadap manusia dan hewan. Mikroaerofil kultur dari spesimen klinik diinkubasi pada O2 rendah (3-15%) dan tinggi CO2 (3-10%) Helicobacter Campylobacter

Salah satu spesies Helicobacter yang sangat terkenal adalah Helicobacter pylori Pada tahun 2005, Robin Waren memenangkan Nobel bidang Fisiologi dan Kedokteran karena menemukan bagaimana peranan Helicobacter pylori dalam menyebabkan gastritis dan peptic ulcer disease “Pylori” Pyloric Valve (katup yang terdapat pada rongga perut yang berhubungan dengan duodenum) Awalnya bernama Campylobacter pyloridis, namun pada 1989 setelah 16srRNA disekuens dan diteliti, bakteri ini tidak termasik genus Campylobacter, namun genus Helicobacter

References Anonim 1. 2008. PHAs:  Chemistry, History, and Biology. www.clt.astate.edu. Tanggal akses: 2 Desember 2009 Bowien, Botho Prof. 2004. Ralstonia eutropha. www.g2l.bio.uni-goettingen.de . Tanggal akses: 2 Desember 2009 Crowe, Allan Dr. 2009. E. coli. www.lakehuron.ca. Tanggal akses: 2 Desember 2009 Lidstrom ,Mary E. and Ludmila Chistoserdova. 2002. Plants in the Pink: Cytokinin Production by Methylobacterium. Journal of Bacteriology. Madigan MT, et. al. 2009. Brock’s Biology of Microorganisms. 12th edition. San Fransisco : Benjamin Cummings. Martin Dworkin,Stanley Falkow .2009.The prokaryotes: a handbook on the biology of bacteria, Jilid 5. http://books.google.co.id Popham, David L and Ann M. Stevens. 2005. Bacterial Quorum Sensing and Bioluminescence. Association for Biology Laboratory Education (ABLE) 2005 Proceedings, Vol. 27:201-215. Virginia Tech: Department of Biological Sciences Sexton, Daniel J.2009. Biology of Rickettsia rickettsii infection . http://www.uptodate.com/patients/content/topic.do Reinecke, Frank and Alexander Steinbüchel. 2008. Ralstonia eutropha Strain H16 as Model Organism for PHA Metabolism and for Biotechnological Production of Technically Interesting Biopolymers. J Mol Microbiol Biotechnol 2009;16:91–108. DOI: 10.1159/000142897. Germany : Institut für Molekulare Mikrobiologie und Biotechnologie