Nutrisi & Habitat Fungi By. Wiwit Artika

Pendahuluan Fungi sangat beragam dan terdapat hampir diseluruh tempat Fungi penting bagi kesejahteraan ekosistem darat paling karena mereka memecah bahan organik dan mendaur ulang nutrisi penting Fungi merupakan heterotrof sehingga memperoleh nutrisinya dengan pencernaan diluar tubuh (external digestion)

Melumpuhkan Nematoda kemudian memakannya Fungi mensekresikan enzim hidrolitik dan asam untuk mengurai molekul organik kompleks menjadi lebih sederhana yang dapat diserap. Beberapa fungi merupakan predator aktif Menjerat dan memerangkap mangsa Fig. 17.4 Jamur Tiram Melumpuhkan Nematoda kemudian memakannya

NUTRISI Fungi membutuhkan senyawa-senyawa organik sebagai sumber energinya dan juga untuk biosistesis senyawa-senyawa karbon. Berdasar hal tersebut fungi juga disebut sebagai kemoheterotrof, seperti hewan dan sebagian besar bakteri.

karakter dari fungi berkenaan dengan nutrisinya  bahwa fungi menyerap molekul-molekul organik sederhana terlarut (monosakarida, asam amino, dan senyawa-senyawa organik) melewati dinding dan membran sel. Pada beberapa kasus fungi memperoleh nutrien terlarutnya dari pemecahan senyawa polimer kompleks yang dilakukan oleh enzim ekstraselulernya  depolimerase.

Beberapa konsep dasar pengambilan nutrisi: Terjadi pencernaan luar (external digestion)  produknya bisa saja digunakan oleh organisme lain. Terdapat water films  dibutuhkan untuk difusi enzim dan nutrien (hanya berlaku untuk habitat yang relatif lembab, sensitif terhadap kekeringan sebab mereka harus tetap permeabel terhadap air).

3. Pada pencernaan ekstraseluler, enzim dilepas ke lingkungan dengan tanpa dapat dikontrol. Contoh: yang terdapat pada Sclerotium rolfsii  fungi ini mensekresi asam oksalik yang mengakibatkan turunnya pH lingkungan hingga 4.0  sementara pH 4.0 merupakan pH terbaik untuk melepas enzim pektik yang mampu mendegradasi lamela tengah dinding sel tanaman.

4. Akibat pengambilan nutrien yang terus menerus  timbul daerah substrat yang miskin (zones of substrat exhaustion atau zones of erotions) di sekitar hifa  merangsang pertumbuhan bagian ujung hifa dan juga mengarahkan gerakan sitoplasma menuju substrat segar. NB: Itulah yang menjadi sebab yeast tidak pernah menghasilkan enzim-enzim depolimerase (misal untuk pati dan selulose) karena mereka tidak akan mampu menghindar dari daerah miskin tersebut. Sebagai gantinya mereka lebih menyukai habitat yang kaya akan nutrien terlarut, misal pada daun, permukaan buah dan akar, atau pada membran bermukosa (Candida albicans).

Pertahanan Wilayah (Defence territory) 1. Sintesis/pembuatan enzim-enzim depolimerase diatur secara ketat dengan mekanisme kilas balik (feedback mechanisms), sehingga laju produksi enzim seimbang dengan pemecahan produk yang digunakan Organisme lain tak kebagian. 2. Pemecahan senyawa polimer dilakukan oleh enzim yang terikat dinding sel sehingga monomer yang tersedia tidak bisa digunakan oleh organisme lain. 3. Menghasilkan antibiotik sehingga menghambat pertumbuhan organisme lain.

Kebutuhan karbon dan energi. Hampir segala bentuk senyawa organik alami dapat digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh beberapa fungi. Hampir semua fungi menggunakan glukosa, sementara sebagian yang lain menggunakan maltosa, heksosa, pentosa dan derivat gula (asam dan alkohol). Sejumlah kecil spesies ( misalnya, Leptomitus lacteus)  tidak mampu menggunakan glukosa ataupun maltosa namun dapat menggunakan asam lemak, asam organik dan gliserol.

Penggunaan karbon berdasarkan kekompleks-annya.

Kayu (selulose, hemiselulose dan lignin)  digunakan oleh hanya sedikit fungi. Selulose merupakan bahan yang paling melimpah di alam + 40% dari bahan dinding sel tanaman, dan fungi mempunyai peran yang paling utama dalam proses pendekomposisiannya.

Namun demikian, untuk mendekomposisi selulose, fungi memerlukan aktivitas kerja tiga enzim yang sekaligus disebut selulase, yaitu: selobiohidrolase  suatu exo-acting enzime  memotong unit disakarida yang berurutan (selobiose) dari ujung non-reduksi rantainya. Endoglukanase  endo-acting enzime  bekerja pada bagian pusat rantai secara random dan akan memecah molekul menjadi potongan-potongan yang lebih kecil. -glukosidase  memecah selobiase menjadi glukose.

Material xenobiotics Fungi tidak berperan besar dalam proses degradasi materi xenobiotik (non natural, senyawa sintetik) seperti plastik dan pestisida. Bahan plastik merupakan bahan non-biodegradabel karena tersusun atas rantai panjang polimer seperti polietilen dan polivinil klorida, sehingga bahan ini tidak bisa masuk sel. Tetapi beberapa fungi mampu menggunakan komponen lain dari plastik komersial seperti plasticizers (ester glikol) sehingga plastik bisa didegradasi dengan dilibatkan dalam proses fotooksidasi. Pestisida  fungi tidak mampu mendegradasinya. Hidrokarbon dan bahan-bahan buatan manusia  walaupun tidak umum di alam tetapi mungkin didegradasi oleh fungi, misalnya Amophotheca resinae (ascomycota) mampu mendegradasi minyak mesin dan bahan bakar jet.

Kebutuhan fungi akan Nitrogen, Fosfor dan besi Nitrogen dibutuhkan oleh fungi dalam jumlah terbesar, sehingga nitrogen ini bisa menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan fungi di alam. Fungi tidak mampu menambat nitrogen dari udara sepertihalnya bakteri, tetapi mereka bisa memakai nitrogen dalam bentuk lain,biasanya amonium (NH4+) atau dalam bentuk nitrat (NO3 –). Semua fungi mampu menggunakan asam amino sebagai sumber nitrogennya. Sebagian besar fungi mampu menggunakan amonium sebagai sumber tunggal nitrogennya. Namun pengambilan amonium dapat menyebabkan terjadinya pertukaran H+ dengan substrat. Akibatnya pH substrat akan menurun dan ini mengakibatkan penghambatan pada pertumbuhan fungi. Beberapa fungi mampu menggunakan nitrat sebagai sumber tunggal nitrogennya, yaitu dengan cara mengubahnya menjadi amonium dengan bantuan enzim nitrat reduktase dan nitrit reduktase. Nitrat Reduktase Nitrit reduktase glutamat dehidrogenase glutamin sintetase NO-3 NO-2 NH+4 glutamat glutamin (nitrat) (nitrit) (amonium)

Fosfor Fosfor dibutuhkan untuk pembentukan gula fosfat, asam nukleat, ATP dan membran fosfolipid. Namun di alam, fosfor tersedia dalam jumlah yang sangat kecil (miskin) karena biasanya tersedia dalam bentuk fosfat organik tak larut ataupun fosfat anorganik (kalsium dan magnesium). Walaupun demikian fungi mampu beradaptasi dengan keadaan rendah fosfor dialam (ini berbeda dengan akar tanaman). Fungi mampu meningkatkan aktivitas sistem pengambilan fosfornya dengan cara: 1. melepas enzim-enzim fosfatase yang mampu memecah fosfat dari sumber-sumber organik. 2. Melarutkan fosfat anorganik dengan cara melepas asam-asam organik untuk menurunkan pH lingkungan. 3. Selalu mengarahkan pertumbuhan hifa ke daerah-daerah segar untuk memperoleh fosfor. 4. Melakukan banyak penyimpanan fosfat cadangan dalam bentuk polifosfat di vakuola. Beberapa kelebihan fungi dalam mengambil fosfor inilah yang menjadi dasar hubungan antara fungi mikorhiza dan perakaran tanaman.

Kebutuhan nutrien-nutrien lain: Vitamin  biasanya thiamin (B1)dan biotin. Vitamin mempunyai peran utama dalam metabolisme sel. Asam amino  asparagin, glutamin dan arginin, atau dikonversi dalam bentuk lain. Asam amino merupakan sumber nitrogen organik karena beberapa fungi tidak mampu menggunakan nitrat atau amonium. Sulfur  dalam bentuk sulfat SO4 2- Mineral  dibutuhkan dalam jumlah sedikit, misalnya Fe, Zn, Cu, Mg. Pengaturan penyerapan nutrien: Substrat dipecah menjadi molekul-molekul kecil yang kemudian diambil sel untuk metabolisme atau keperluan regulasi. Penyerapan ini melibatkan enzim permease yang terletak di membran yang biasanya spesifik untuk gula, asam amino dan lain-lain. Yang paling disukai, dari kelompok gula adalah glukosa dan dari kelompok nitrogen adalah NH4+

Lichen, Simbiosis Jamur dengan Algae Dari cara memperoleh nutrisi fungi terspesialisasi menjadi: Saprofit - Menguraikan sisa bagian makhluk hidup yang sudah mati. Fungi parasit - Mengambil nutrisi dari makhluk yang masih ditumpanginya ; bebrapa berupa patogen Fungi Simbiosis mutualisme– menyerap nutrisi dari inang, tetapi juga menguntungkan inangnya. Lichen, Simbiosis Jamur dengan Algae Jamur Parasit Hifa Cacing Nematoda Malang

1. Saprofit Fungi merupakan dekomposer utama dalam ekosistem decompose dead leaves, twigs, logs, and animals Mengembalikan nutrisi-nutrisi kedalam tanah Dapat menghancurkan struktur pohon buah dan pohon berkayu

(b) Tar spot fungus on maple leaves 2. Parasit : Obligat & Fakultatif Biasanya sebagai patogen pada manusia: kurap dan athelete’s foot pada tanaman: termasuk Dutch elm disease (a) Corn smut on corn (b) Tar spot fungus on maple leaves (c) Ergots on rye Jamur Parasit Hifa Cacing Nematoda Malang

3. Simbiosis Mutualisme Lichen: simbiosis antara fungi dan alga Mikoriza: simbiosis anatara fungi dan tanaman Hewan : membantu menghancurkan tanaman pada usus sapi dan hewan pemakan rumput lainnya (a) A fruticose (shrub-like) lichen (b) A foliose (leaf-like) lichen (c) Crustose (crust-like) lichens

Simbiosis antara fungi dan semut

KONDISI LINGKUNGAN UNTUK PERTUMBUHAN, DAN TOLERANSI TERHADAP KONDISI EKSTREM

Beberapa hal yang perlu diketahui: Perhatian difokuskan pada pertumbuhan dan bukan pada kemampuan bertahan (survival). Reproduksi pada umumnya memerlukan toleransi kondisi yang lebih sempit dibanding pertumbuhan. Sebagian besar fungi mampu tumbuh pada kondisi yang lebih luas dibanding kondisi persyaratan tumbuhnya. Penyedian kultur murni tidak selalu memberikan gambaran kondisi alamnya. Fungi dapat tumbuh pada satu kondisi suboptimal, namun jika sudah merupakan kombinasi kondisi suboptimal maka dapat menghambat pertumbuhan.

Temperatur Secara umum fungi dapat dikelompok ke dalam beberapa kelompok berkenaan dengan kebutuhan temperatur pertumbuhannya. Minimal (0C) Optimal (0C) Maksimal (0C) Termofilik 20 40 55 Termotoleran < 20 30 – 40 55 Mesofilik 10 25 – 35 40 Psikrotoleran 0 – 5 10 – 15 > 20 Psikrofilik 0 - 5 10 – 15 20 Catatan: Termofilik  sedikit; di kompos, sarang burung, tanah kering Termotoleran  sedikit; di kompos, tanah kering Mesofilik  paling banyak; habitat bervariasi Psikrotoleran  sedikit; fungi pada cold storage yang terkadang juga terdapat pada temperatur normal. Psikrofilik  sedikit; di salju

Proses fisiologis yang terjadi pada toleransi temperatur: 1. Makromolekul (terutama enzim) adalah bersifat tahan panas (heat-stable) dikarenakan adanya ikatan hidrogen tambahan. 2. Adanya termostabilitas ultra struktur sel yang mampu memelihara integritas membran. 3. Fungi psikrofilik mempunyai asam lemak tak jenuh pada membran selnya.

Konsentrasi ion H / pH Respon terhadap pH sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor lain. Pada kultur, banyak fungi mempunyai pH 4,5 – 8 dan optimalnya pada pH 5,5 – 7,5. Pengaruh pH terjadi pada permeabilitas membran dan kemampuan disosiasi molekul menjadi ion-ion. Beberapa kategori kelompok fungi berdasar kemampuan tumbuhnya pada pH tertentu: Asidofilik  sangat sedikit, tumbuh optimum pada pH 3.0; Acontium velatum dapat tumbuh pada 2,5 N H2SO4 dan 4% CuSO4. Asidotoleran  sedikit, mampu tumbuh pada pH mendekati 2 tetapi optimalnya 5,5 – 6. Basiotoleran  sangat sedikit; pH 10 –11 Basiofilik  tidak ada

Perubahan pH lingkungan oleh fungi disebabkan : Pengambilan selektif dan pertukaran ion. Fungi harus menjaga kesetimbangan ion di dalam tubuhnya. Mereka melepas ion H+ jika mengambil NH4+  pH turun, dan melepas OH- jika mengambil NO3-  pH naik. Produksi asam organik  menurunkan pH Produksi CO2 atau NH3  Implikasi pH lingkungan terhadap sel adalah mempengaruhi muatan total protein membran yang akhirnya akan berpengaruh pada pengambilan nutrien. Selain itu juga akan berpengaruh pada derajat kelarutan garam-garam mineral

Aerasi Sebagian besar fungi adalah bersifat aerob. Ada beberapa kategori kelompok fungi berdasarkan kebutuhannya akan oksigen. Aerob obligat  sebagian besar fungi; membutuhkan oksigen untuk tumbuh. Aerob fakultatif  mereka tumbuh pada kondisi aerob namun juga bisa tumbuh pada kondisi tidak ada oksigen namun dengan melakukan fermentasi gula. Fermentasi obligat  mereka tumbuh pada kondisi ada atau tidak ada oksigen, namun selalu dengan cara fermentasi. Hal ini disebabkan mereka tidak punya mitokondria dan sitokrom. Anaerob obligat  mereka justru akan mati jika terdapat oksigen. Misalnya kelompok chytridiomycota yang tumbuh pada rumen sapi.

Adanya kenyataan bahwa oksigen bisa bersifat toksik pada suatu organisme cukup mengherankan. Namun alasan yang sebenarnya adalah: oksigen bisa bereaksi dengan komponen-komponen seluler seperti flavoprotein yang akan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2 ) (biasanya untuk bahan desinfektan) dan superoksida radikal (O2-). Superoksida akan menyediakan satu elektron pada saat bereaksi dan ini akan mengakibatkan kerusakan sel. Oleh karena itu semua organisme aerob mempunyai mekanisme untuk mangatasi keadaan tersebut. Pertama, mereka mempunyai enzim superoksida dismutase yang mengubah superoksida menjadi hidrogen peroksida seperti berikut: 2 O2- + 2 H+  H2O2 + O2 Kemudian, enzim katalase akan mengubah H2O2 menjadi air: 2 H2O2  2 H2O + O2 Organisme anaerob obligat biasanya kekurangan salah satu atau kedua enzim tersebut.

Air Fungi memerlukan kehadiran air untuk keperluan: difusi nutrien ke dalam sel; melepas enzim-enzim ekstraseluler dan untuk memelihara sitoplasmanya. Walaupun air tersedia di alam namun tidak serta merta bisa digunakan karena air terikat oleh kekuatan eksternal yang disebut dengan potensial air (jumlah dari potensial osmotik, potensial matrik, turgor dan gravimetri). Agar fungi tetap mampu mempertahankan airnya maka harus mempunyai potensial yang sama dengan potensial eksternal.

Pengukuran keperluan air  batas terendah kesetimbangan kelembaban relatif (Relative Humidity = RH) untuk pertumbuhan fungi adalah 75 %. Potensial airnya (Mpa = megapascal = 9,87 atm). Banyak fungi mempunyai kemampuan toleransi yang tinggi terhadap kekurangan air, umumnya berkisar –2 Mpa (lebih rendah dari titik layu tanaman; air laut = -2,5 Mpa). Proses fisiologi fungi dalam menghadapi potensial air luar yang rendah adalah dengan menurunkan potensial osmotik internalnya hingga sama atau lebih rendah dari potensial osmotik bagian luar sel. Namun pada fungi yang toleran terhadap kekurangan air tetap tidak akan tumbuh pada kondisi air 14%. Contohnya pada fungi yang merusak biji-bijian.

Cahaya Untuk pertumbuhan  cahaya tampak (380 – 720 nm) memiliki efek yang kecil pada pertumbuhan fungi. Cahaya menghambat perpanjangan ujung hifa. Pembentukan tubuh buah Basidiomicota dipengaruhi oleh cahaya dan jumlah CO2 yang rendah. Kebalikannya cahaya dapat meningkatkan efek pada reproduksi atau diferensiasi fungi. Radiasi UV (200 – 300 nm)  mempengaruhi receptor yang mengandung flavin. Untuk sporulasi  banyak fungi tak terpengaruh oleh cahaya; beberapa bereaksi terhadap UV. Contoh: Alternaria spp. Mampu menginduksi sporulasi