m.K. Dasar Teknologi Mikrobial TIN 232 2(2-0) PEMBAHASAN MIKROBA SECARA UMUM (TINJAUAN DUNIA MIKROBA) Departemen Teknologi Industri Pertanian – FATETA IPB 2012

Klasifikasi Organisme Kingdoms Organisme Linnaeus Tumbuhan bakteri, fungi, alga (1753) tumbuhan Hewan protozoa, hewan Haeckel (1865) Tumbuhan alga multiseluler, tumbuhan Hewan hewan Protista mikroba (bakteri, protozoa, alga, kapang, khamir).

Whittaker Tumbuhan alga multiseluler, tumbuhan (1969) Hewan hewan Sistem Protista protozoa, alga bersel tunggal 5 dunia Fungi kapang, khamir Monera semua bakteri (prokariotik) Woese Archaeobacteria bakteri yang memproduksi (1977) gas metan, perlu garam tinggi, perlu suhu tinggi. Eubacteria semua bakteri (penyebab penyakit, bakteri tanah dan air, bakteri fotosintetik). Eukariotik protozoa, alga, fungi, tumbuhan, hewan.

Dunia Protista Dunia Monera Cara organisme mendapatkan nutrisi (makanan / energi): 1) Fotosintesis dasar pembagian 2) Absorpsi sistem 5 dunia (kingdoms) oleh 3) “ Ingestion” Whittaker (1969) Dunia Dunia Fungi Dunia Tumbuhan Hewan Absorpsi “Ingestion” Fotosintesis Dunia Protista Dunia Monera

Bakteri Mikroba ada pada dunia (kingdoms) : Monera : bakteri Protista : protozoa, alga Fungi : khamir, kapang Bakteri - terbagi 2 grup : eubakteria dan archaeobakteria - sel prokariotik khas : tidak mempunyai membran nukleus (Organel selnya terdiri dari : sitoplasma, bahan intisel, ribosom) & uniseluler - Struktur : diluar dinding sel berupa flagela, fili dan kapsul. - Berdasarkan beda komposisi & struktur dinding sel : Gram + = lipid lebih sedikit Gram - = lipid lebih banyak, dinding sel lebih tipis

Bakteri (lanjutan): - Sel berbentuk bola (coccus), batang (bacil), spiral - Diameter : 0,5 – 1 μm. panjang : 1,5 – 2,5 μm. Penataan sel : tunggal, berpasangan, rantai/filamen, gerombol - Reproduksi : pembelahan biner / aseksual - Tumbuh pada suhu 0 - > 90º C - Banyak yang menguntungkan dan merugikan Sianobakteria - Prokariotik fotosintetik - lebih besar dari bakteri - selain dg pembelahan biner, perkembangbiakan bisa melalui spora

Bentuk Sel Bakteri batang (bacil), bola (coccus) spiral Sumber : www.lamission.edu/lifesciences/lecturenote/.../Ch10Classification.ppt batang (bacil), bola (coccus) spiral Bentuk Sel Bakteri

Contoh Aplikasi Bakteri Penting dalam Industri Mikrobial 1. Acetobacte aceti : - mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat  industri cuka 2. Acetobacter xylinum : - mensintesis selulosa (nata de coco) dari substrat gula menjadi pelikel yang mengambang di permukaan substrat - fermentasi teh menjadi produk the Kombucha Nata de coco

Bakteri Penting dalam Industri Mikrobial 3. Lactobacillus sp : - produksi asam laktat  PLA (poly lactic acid, bahan bioderadable plastic) & pembuatan yoghurt, sauerkraut & probiotik L. bulgaricus Yoghurt sauerkraut

Bakteri Penting dalam industri (lanjutan) 4. Bacillus sp : - produksi enzim amilase, bioinsektisida (B. thuringiensisi), penanganan limbah (B. subtilis, B. megaterium) 5. Bifidobacterium sp : - sebagai probiotik Bifidobacterium

Fungi (Kapang & Khamir) - Sel eukariotik, tidak berkhlorofil, dinding sel kaku, uni atau multiseluler. - Ukuran : mikroskopik (uniseluler : khamir)  besar (kapang cendawan / jamur). - Kapang : sel mempunyai hifa (miselium)  spora - Selain beberapa yang merugikan, fungi banyak yang menguntungkan dalam kehidupan - Fisiologi : kapang  umumnya hanya dapat hidup dengan adanya oksigen (obligat aerob)

Klasifikasi FUNGI (Phila) Pengelompokan berdasarkan : (1). Habitat (2). Morfologi (3). Kompleksitas seksual 1. Zygomycota 2. Ascomycota 3. Basidiomycota 4. Deuteromycota

1). Zygomycota Terrestrial, terutama kapang Reproduksi secara aseksual dg cara memproduksi spora non-motil yang disebut sporangiospore Reproduksi secara seksual dg memproduksi zygospore berdinding tebal Rhizopus sp. – Non-septat

2). Ascomycota Terrestrial / khamir dan kapang Reproduksi aseksual dengan cara memproduksi spore non-motil yg disebut conidiospora (conidium) Reproduksi seksual dgn cara memproduksi spora seksual yang disebut ascospores yg terbentuk didalam kantung (ascus) Contoh : Penicillium sp.  Kapang berseptat

Aspergillus sp – Kapang berseptat Saccharomyces cerevisiae - Khamir :  Reproduksi aseksual dgn cara pertunasan (budding) atau pembelahan biner (binary fission)  Reproduksi seksual dgn cara memproduksi ascospora yg terbentuk di dlm kantung (ascus)  di bagian atas (overhead)

4. Deuteromycota 3. Basidiomycota - Kebanyakan jamur (mushrooms) Khamir dan kapang berseptat Terrestrial None exhibit a sexual cycle Khamir : reproduksi aseksual dgn cara pertunasan Kapang : reproduksi aseksual dgn memproduksi conidia

KAPANG - Diameter 4-20 µm - Hidup pada suhu 22-25 0C, suhu ruang Umumnya hanya dapat hidup dengan adanya oksigen (obligat aerob) Hifa berseptat, non-septat (coenocytic) Sel mempunyai hifa (miselium)  spora

Morfologi Seluler Kapang Sumber : Kanya Preechasuth, Course : CMB 508301June 9, 2005 Division of Clinical Microbiology Faculty of Associated Medical Science, CMU

Tipe Hifa Kapang Hyaline aseptate hyphae Dematiaceous septate hyphae Hyaline septate hyphae Sumber : Kanya Preechasuth, Course : CMB 508301June 9, 2005 Division of Clinical Microbiology Faculty of Associated Medical Science, CMU

Tipe Hifa Kapang Rhizoids Spiral hyphae Racquet hyphae Antler hyphae Sumber : Kanya Preechasuth, Course : CMB 508301June 9, 2005 Division of Clinical Microbiology Faculty of Associated Medical Science, CMU

Konidia Vesikel Sterigma Konidiofor Penicillium chrysogenum Aspergillus niger Spora kepala Sporangiofor Rhizoid Penicillium camemberti Rhizopus oryzae

Kapang Penting dalam Fermentasi Aspergillus niger - produksi asam sitrat (food, beverages, leavening of bread, metal treatment, detergent) 2. Rhizopus oryzae - pembuatan tempe 3. Neurospora sitophila - pembuatan oncom

Kapang Penting dalam Fermentasi 4. Monascus purpureus - pembuatan angkak (pewarna merah alami) 5. Penicillium sp - produksi antibiotika & keju tertentu

KHAMIR Uniseluler Bentuk sel : bulat, oval (seperti lemon/pir) atau silindris Reproduksi vegetatif dengan “budding”, pembelahan biner atau sporulasi Karakteristik kultur atau koloninya pada media agar khas Banyak digunakan pada industri alkohol dan asam organik pseudo miselium Candida albicans Candida krusei

APLIKASI KHAMIR Minuman Beralkohol Fermentasi khamir anaerob/fakultatif anaerob (wine, bir, atau “distilled spirits” ) top-fermenting (membentuk busa di permukaan, suhu lebih tinggi & konsentrasi alkohol lebih tinggi)  ale beer bottom-fermenting (suhu lebih rendah)  lager beer Baking  Baker’s Yeast Saccharomyces cerevisiae, digunakan dalam pemanggangan roti/kue (baking) sbg pengembang (leavening agent)  mengkonversi gula menjadi CO2.

ALGA (ganggang) - protista eukariotik yang berkhlorofil - ukuran : mikroskopik (uniseluler) sampai beberapa meter (multiseluler) - Reproduksi: seksual (bersatunya gamet inti berdifusi lalu terbentuk spesies baru) dan aseksual (pembelahan) - tumbuh pada air (tanah) terutama di laut. selain merugikan, banyak kegunaan dalam industri Suplemen protein untuk pakan ternak Lemak : gliserol Pigmen, enzim dan asam-asam amino Bio-energi : metana, hidrogen, hidrokarbon

- eukariotik bersel satu, tidak berkhlorofil, biasa hidup di air, Protozoa - eukariotik bersel satu, tidak berkhlorofil, biasa hidup di air, mempunyai cillia  flagella. - berperan sbg mata rantai makanan komunitas lingkungan akuatik Energi cahaya  fitoplankton  zooplankton  karnivora (produsen primer) (konsumen primer) (konsumen sekunder) - Ukuran & bentuk sangat beragam (bola, memanjang & ada yg polimorfik) - Reproduksi : aseksual (pembelahan sel) & seksual (konyugasi) - Aerob obligat atau anaerob fakultatif - Kelompok Utama : * Mastigophora (flagelata) * Ciliata * Sporozoa * Sarcodina (amoeba) - Pada umumnya merugikan

- ukuran sangat kecil, bentuk kubus atau heliks - penyebab penyakit Virus - aseluler, parasit obligat - terdiri dari sebuah inti asam nukleat dikelilingi oleh selubung protein (kapsid) - ukuran sangat kecil, bentuk kubus atau heliks - penyebab penyakit - Bakteriofage : virus yang menginfeksi bakteri (= pemakan bakteri)  kesatuan biologis yang paling sederhana & mampu mereplikasi, sehingga digunakan untuk penelitian genetika (patogenesitas virus), imunologi dll

Viral Reproduction 1. Viruses replicate only at the expense of their host cells 2. Viruses must become attached to a susceptible cell 3. Once inside the host cell, their DNA or RNA directs the synthesis of new viral particles 4. Some viruses mutate rapidly 5. Viruses may affect the metabolism of their host cells 6. Infected cells can produce interferon which protects uninfected cells

Human Relevance of Viruses e.g 1. Numerous diseases caused by viruses 2. AIDS, caused by a retrovirus called HIV 3. Production of vaccines