Biologi Protista Penulis : Tri Retnaningsih Soeprobowati Riche Hariyati ISBN : ......................................... Tata letak isi : Syarif Prasetyo Sarwo Edi Wibowo Penerbit : Kaloka Media Kalisidi RT 05/ RW 06 Ungaran
[email protected]
Cetakan Pertama, Mei 2016 @ Copyright Tri R. Soeprobowati, Riche Hariyati Dilarang memperbanyak buku ini tanpa seijin penulis atau penerbit.
Cover depan : Anabaena, Diatoma, Euglena, Ceratium, Peridinium, Tribonema, Globigerina, Synura dan Pterrocanium Cover belakang: penulis
DAFTAR ISI DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR Kata Pengantar I. PENDAHULUAN II. CYANOPHYTA III. CHRYSOPHYTA IV. XANTHOPHYTA V. BACILLARIOPHYTA VI. CHLOROPHYTA VII. EUGLENOPHYTA VIII. PYRROPHYTA PROTOZOA IX. RHIZOPODA/SARCODINA X. MASTIGOPHORA/FLAGELLATA XI. SPOROZOA XII. CILIATA/CILIOPHORA XIII. GYMNOMYCOTA/MYXOMYCOPHYTA DAFTAR PUSTAKA
halaman iii Iv v 1 9 18 23 31 47 49 59 65 69 79 89 99 115 129
DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 3.1. Gambar 4.1. Gambar 5.1. Gambar 5.2. Gambar 5.3. Gambar 5.4. Gambar 5.5. Gambar 6.1. Gambar 7.1. Gambar 7.2. Gambar 8.1. Gambar 8.2. Gambar 8.3. Gambar 9.1. Gambar 9.2. Gambar 9.3. Gambar 9.4. Gambar 10.1 Gambar 11.1 Gambar 11.2. Gambar 11.3. Gambar 12.1. Gambar 12.2. Gambar 12.3. Gambar 12.4. Gambar 12.5. Gambar 12.6.
Contoh Cyanobacteria koloni filamentous dan ono filamentous yang sering dijumpai Karakteristik keuggulan Cyanobacteria : heterocyst dan akinet Beberapa contoh Chrysophyta Beberapa contoh xanthophyta Pandangan dari sisi valva dan gidle diatom centris Pandangan dari sisi valva dan girdle diatom pennata Contoh diatom centric, simetri radial Ornamentasi striae diatom pennata Berbagai bntuk diatom pennata yang bersel tunggal atau koloni Chlamydomonas Chlorophyta uniseluler berflagella dan Volvox, Chlorophyta berkoloni Pembelahan pada Euglenophyta Yang membedakan Euglena dan Phacus: keel pada Phacus. Trachelomonas tubuhnya dalam lorika dan bagianCeratium, Gymnodinium, Peridinium bagiannya Struktur sel Gonyulax Gonyaulax, Glenodinium dan Noctiluca yang sering menimbulkan red tide Amoeba dan bagian tubuhnya Siklus hidup Discorbis Beberapa contoh Foraminifera Berbagai macam bentuk dan ornamentasi Radiolaria Beberapa contoh Flagellata parasit Giardia lamblia, Trichomonas dan Trypanosoma Siklus hidup Coccidian Siklus hidup Gregarin Siklus hidup Plasmodium Struktur sel Paramecium Pelikuler pada Ciliata Vorticella, Stentor dan Hatteria Reproduksi paramecium Pembelahan pada Paramecium Konjugasi pada Paramecium
16 17 22 29 32 32 39 39 40 48 52 56 63 64 64 70 76 77 78 88 90 92 97 101 101 105 110 111 111
Gambar 13.1. Gambar 13.2. Gambar 13.3. Gambar 13.4.
Siklus hidup Myxomycophyta Daur hidup Daur hidupCeratiomyxa fruticulosa Siklus hidup Dictyostelium discoideum Siklus hidup jamur air
117 119 127 127
KATA PENGANTAR Jarang sekali ada buku yang khusus membahas tentang Protista. tidak seprti buku-buku tentang tumbuhan maupun hewan, atau kajian lainnya yang lebih mengacu pada habitat. Oleh karena itu Buku Protista ini mengacu pada perkembangan klasifikasi baru, yang tetap memposisikan Protista sebagai Kingdom tersendiri. dan disusun berdasarkan silabi, mencakup pengertian protista, protista autotrof prokaritoik (Cyanobacteria); protista autotrof eukariotik (Pyrophyta, Euglenophyta, Bacillariphyta, Chrysophyta, Xanthophyta, Chlorophyta); protista heterotrof eukariotik protozoa (Rhizopoda, Flagellata, Sporozoa dan Ciliophora). Pada masing-masing kelompok dibahas struktur, karakteristik dan didukung dengan contoh-contoh jenis yang punya potensi untuk dikembangkan dalam pemenuhan kebutuhan hidup manusia dan aplikasinya untuk bidang lingkungan, khususnya dalam lingkup diversifikasi dan konservasi, serta potensi sifat parasitismenya sehingga menjadi landasan dalam penanggulangannya. Buku ini ditulis untuk mengantarkan mahasiswa pada dunia mikroskopis yang sangat indah dan menarik dalam setetes air yang ada di sekitar kita tapi seringkali malah terlupakan. Buku ini diharapkan dapat memperlancar perkuliahan dan mampu menimbulkan minat mahasiswa atas lingkungan sekitar yang masih kaya akan sumber daya hayati dan menanti untuk dieksploitasi.
I PENDAHULUAN APAKAH PROTISTA ITU?
Protista merupakan salah satu dari lima kingdom sistem klasifikasi, meliputi organisme bersel tunggal atau bersel banyak tetapi tanpa diferensiasi yang jelas, ukurannya sangat kecil, diameter antara 0,1 – 200 , kebanyakan uniseluler, beberapa hidup berkoloni, ada yang mampu mensintesis makanan sendiri (fotosintesis) dan banyak pula anggotanya yang mempunyai flagella sehingga mampu berpindah tempat.
Sebelum biokimia dan mikroskop elektron berkembang, protista memiliki sifat antara tumbuhan dan hewan sehingga sejak tahun 1866 HAECKEL memasukkan organisme intermediate antara tumbuhan dan hewan ke dalam dunia tersendiri yaitu PROTISTA. Protista juga berbeda dari Fungi (jamur), secara evolutif memiliki jalur perkembangan tersendiri. Hingga kini dalam pengklasifikasian organisme, Protista tetap sebagai Kingdom tersendiri. Seiring dengan perkembangan teknologi sekarang ini Protista dibedakan atas protista prokariotik, eukariotik dan non seluler. Protista prokariotik dicirikan oleh tidak adanya membran inti, mitokondria, plastida seperti bakteri sehingga Cyanophyta kemudian beralih nama menjadi Cyanobacteria. Protista eukariotik dicirikan oleh adanya membran inti yang jelas, DNA berasosiasi dengan protein histone, mitokondria dan kloroplast. Protista eukariotik berkembang dari ancestor protista prokariotik. Hal ini didasarkan pada teori simbiosis. Simbiosis merupakan bentuk hubungan antara dua organisme, sering salah satu hidup pada atau dalam organisme lainnya. Jika saling menguntungkan dikenal sebagai mutualisma, jika ada yang dirugikan, biasanya yang berukuran kecil (parasit) akan diuntungkan sedangkan yang berukuran besar (host) akan dirugikan, disebut simbiosis parasitisma. Komensalisma merupakan bentuk simbiosis dimana yang satu diuntungkan sedang yang lainnya tidak dirugikan. Bukti kuat teori simbiosis ini adalah struktur dan perilaku organella mitokondria dan kloroplas. Mitokondria merupakan organella sel eukariotik yang berfungsi menghasilkan energi, sedangkan kloroplas mengandung pigmen fotosintetik. Keduanya mempunyai DNA yang menyerupai DNA bakteri tetapi dikelilingi oleh membran ganda. Simbiosis mutualisma semula terjadi antara bakteri dan prokariotik yang lebih besar, sedemikian rupa sehingga kemudian bakteri mengalami degenerasi ke dalam organella yang tidak memungkinkan lagi terjadinya simbiosis. Bukti lainnya adalah adanya beberapa sel eukariotik yang tidak memiliki mitokondria, tetapi bersimbiosis dengan bakteri. Dalam perkembangan selanjutnya, secara evolutif protista merupakan simbiosis antara bakteria yang hidup di dalam bakteri yang lain, sehingga
menurunkan bentuk transisi antara prokariotik (3,5 juta tahun yang lalu) dengan protista eukariotik (1,5 juta tahun lalu). Seiring dengan perkembangan sain dan teknologi, saat ini telah diketahui bahwa kebanyakan protista modern mengikuti garis evolutif yang terpisah dengan tumbuhan dan hewan. Tanaman hijau berevolusi dari alga hijau dan hewan yang sekarang ada berevolusi dari bentuk yang lebih awal. Saat ini kurang lebih ada 60.000 spesies protista hidup. DIVERSITAS PROTISTA
Sekarang ini Protista lebih tepat disebut sebagai Protoctista, karena organisme prokariotik sekarang berdiri sebagai kingdom tersendiri, dan non single cell seaweeds (Phaeophyta) sekarang termasuk ke dalam Protoctista. Kedua istilah tersebut tidaklah menjadi masalah, karena yang lebih menjadi problem adalah masih adanya pertentangan dalam pengklasifikasiannya.
1. 2. 3.
Kingdom Protista meliputi bermacam-macam organisme : Alga bersel tunggal dan multiseluler seaweeds Organisme bersel tunggal yang semula dikategorikan sebagai hewan ( Protozoa) Jamur lendir dan beberapa organisme yang semula dimasukkan ke dalam Fungi.
Pengklasifikasian Kingdom Protista ke dalam filum berdasarkan pada kemampuan sintesis makanannya: ada yang autotrof, dan heterotrof. Protista Autotrof yang prokariotik terdiri dari : Cyanobacteria Protista Autotrof eukariotik alga dibedakan berdasarkan atas dinding sel, flagella, kloroplast dan cadangan makanan. Semua anggota kelompok ini lebih memiliki karakteristik tumbuhan karena memiliki klorofil, kebanyakan hidup di air (mensuplai 50% oksigen perairan dan penyusun utama plankton), lainnya di permukaan yang lembab. Yang termasuk Protista Autotrof eukariotik alga yaitu: Chrysophyta Xantophyta Bacillariophyta Pyrrophyta (Dinopflagellata) Euglenida Chlorophyta Phaeophyta Rhodophyta Protista Heterotrof , eukaritoik Protozoa, memiliki karakteristik hewan: umumnya mampu bergerak bebas, uniseluler atau syncytial; hidup bebas sebagai predator,
memangsa organisme lain atau menelan material organik, parasitik atau mutualistik. Yang termasuk Protista Heterotrof eukaritoik Protozoa yaitu Rhizopoda Granuloreticulosa (Foraminifera) Zoomastigina (Zooflagellata) Apicomplexa (Sporozoa) Ciliophora Oomycophyta (water molds) Acrasiomycota (slime mold celluler) Myxomycophyta (plasmodial slime mold) Dalam Columbia Encyclopedia Tahun 2001 klasifikasi Protista sebagai berikut: ALVEOLATES: Apicomplexa (Sporozoa) Ciliata Dinoflagellata Foraminifera CHROMISTA (Stramenopiles) Bacillariophyta Chrysophyta Xanthophyta Oomycota Haptophyta (Prymnesiophyta) Sagenista Silicoflagellata Phaeophyta CHLOROPHYTA Choanoflagellata Diplomonadida Euglenida Kinetoplastida
Myxomycophyta (slime molds) Parabasalia Pelobionta (Pelomyxa) Radiolaria Rhodophyta
Testaceafilosea
PEMANFAATAN
Begitu beragamnya organisme yang termasuk Protista, maka begitu luasnya pengembangan Protista, khususnya dalam pengembangan industri berwawasan lingkungan. Hal ini dapat dilakukan dengan pengembangan diversifikasi pemanfaatan Protista sebagai sumber pakan ikan dan sumber protein sel tunggal alternatif. Sebagai contoh yang sudah dikembangkan adalah protein sel tunggal dari Chlorella. Namun sebenarnya anggota Cyanobacteria mempunyai potensi yang lebih besar sebagai sumber protein karena satu-satunya alga yang memiliki biliprotein. Yang sudah dikembangkan adalah Spirulina. Kandungan zat besi Spirulina 58 kali lebih banyak daripada sayur bayam dan 18 kali lebih tinggi daripada daging. Kandungan beta karoten 25 kali lebih banyak daripada wortel, dan 100 kali lebih banyak daripada pepaya, di samping kandungan lain seperti vitamin, protein, mineral, lemak, dan karbohidrat. Spirulina memiliki kadar protein 50-70%, sementara daging/ikan hanya 15-25%, kedelai 355, kacangkacangan 25%, telur 12%, dan biji-bijian 8-14%. Mexico mengembangkan Spirulina maxima dan California mengembangkan Spirulina plantensis . Spirulina yang banyak di jual di Indonesia semuanya impor di antaranya dari China, Jepang, India, dan Amerika Serikat. Peluang sangat terbuka untuk membudidayakan Spirulina sebagai makanan kesehatan, mengingat peranannya yang sangat penting, seperti: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Meningkatkan imunitas Sebagai suplemen protein Mengatasi anemia Mengatasi alergi Mengatasi penyakit yang berhubungan dengan antibiotik Mengatasi infeksi Mengatasi kanker mulut Mengatasi kerusakan lever Mengurangi risiko kanker Mengurangi efek kemoterapi
Gambar 1. Spirulina (Beliinger & Sigee, 2010)
Tabel 1. Kandungan nutrisi Spirulina Peneliti satuan Belay Handayani (1997) (2003) protein
%
55-60
56,39
Rafiqul et al. ( 2005) 61,8
lemak
%
6-8
17,92
6,9
karbohidrat
%
15-25
8,03
18,2
mineral
%
7-13
12,7
serat
%
8010
5,56
kalium
mg/kg
kalsium
mg/kg
seng
mg/kg
magnesium
mg/kg
mangan
mg/kg
besi
mg/kg
Selenium
mg/kg
fosfor
mg/kg
kadar air kadar abu
Widianingsih dkk, 2008 50,05 0,51 15,48
15.400 1.315 38 1.915 25 580 0,40 8.942
%
4,78
%
14,45
Tanah diatomit dari Bacillariophyta dapat digunakan sebagai filter, pengkilap, penstabil TNT, dan materi penyerap. Diatom juga digunakan untuk
merekonstruksi kondisi lingkungan di masa lalu dan bioindikator kualitas perairan. Peranan yang terakhir ini membuka peluang yang besar pemanfaatannya pengelolaan lingkungan. (Lampiran 1)
Gambar 2. Diatom sebagai bioindikator kualitas perairan (dari kiri atas: Cyclotella stelligera, Cyclotella meneghiniana, Aulacoseira granulata ); dari kiri bawah: Eunotia & Achnanthes inflata, Gomhponema gracile, Hantzschia amphioxys (koleksi diatom Danau Rawapening, 2008 oleh Soeprobowati)
Numulithes (Foraminifera besar) merupakan penyusun utama batuan pyramid. Foraminifera benthik mempunyai peranan dalam menentukan umur batuan sehingga sangat bermanfaat dalam menentukan kandungan minyak bumi. Foraminifera planktonik dapat digunakan sebagai dasar dalam menentukan perubahan siklis iklim dunia. Foraminifora juga berpotensi sebagai bioindikator kualitas air. ( Lampiran 2) Di sisi lain, ada anggota Cyanophyta yang menghasilkan toksin dan menyebabkan problem pencemaran perairan. Sebagai contoh Microcystis aeruginosa, Nodularia spumigena.
Gambar 1. Blooming Cyanobacteria ( Gloeocapsa, Meresmopedia, Mycrocystis aeruginosa , dan Mycrocystis sp. di beberapa situ/danau Kawasan Jakarta-Depok-Bogor (Prihantini dkk, 2008).
Pertumbuhan tidak terkontrol dari mikroalga sebagai akibat dari proses eutrofikasi yaitu pengkayaan perairan dengan unsur hara terutama nitrogen dan fosfor. Apabila kondisi ini tidak dikendalikan, maka bisa jadi perairan Indonesia akan jenuh dengan alga, seperti yang terjadi di Danau Erie Canada atau Danau Taihu China.
Gambar 2. Kiri atas: Cyanobacterial blooms di Danau Juli 2007 (Courtesy of NASA and Coastwatch-Great Lakes). Kanan atas: Cyanobacterial ( Aphanizomenon
flos aquae)
bloom di Danau Dianchi, Yunan,China, July 2006 (Courtesy
of http://4.bp.blogspot.com/_KbJGiTtEtQ/SVGUNroO4aI/AAAAAAAAAyE/iGR9zvvSrPg/s400/Dianchi+Lake_China_Blue +Green+Algae+Bloom). Kiri bawah: Cyanobacterial ( Microcystis spp.) bloom di Danau Taihu, China (foto oleh H. Paerl Juli 2007). Kanan bawah: CyanoHAB bloom (Microcystis dan Anabaena spp.) di Sungai St. Johns, Florida selama musim panas 2005 (Courtesy of Bill Yates/CYPIX).
Problem red tides disebabkan oleh anggota Pyrrophyta (Dinoflagellata) antara lain Gymnodinium breve, Gonyaulax dan Noctiluca miliaris menyebabkan PSP ( paralytic shellfish poisoning) yang menimbulkan banyak kematian organisme laut. Beberapa anggota protista ada juga yang menyebabkan penyakit. Sebagai contoh Entamoeba hystolitica (Rhizopoda) mernyebabkan disentri amoeboid. Trichomonas vaginalis menyebabkan iritasi dan merusak saluran urinaria bahkan membran saluran reproduksi. Toxoplamsa gondii menyebabkan penyakit toxoplasmosis yang mengakibatkan retardasi mental, tuli bahkan kematian. Ibu hamil dan orang yang kekebalan tubuhnya menurun mempunyai resiko tinggi untuk terinfeksi. Begitu beragamnya peranan, manfaat dan dampak yang ditimbulkan oleh protista, sehingga hal ini merupakan tantangan yang dihadapi untuk pengembangan dan peningkatan optimasi dan diversifikasi perannya baik sebagai sumber makanan alternatif atau pemanfaatannya dalam konservasi lingkungan. Kajian yang lebih mendalam mengenai protista yang potensial menyebabkan penyakit merupakan tantangan lainnya yang perlu digali untuk pemecahan pengendaliannya.
LATIHAN SOAL 1. Mengapa protista dikelompokkan dalam kingdom tersendiri? Karena ada anggotanya yang mampu mensintesis makanannya sendiri dan ada yang mampu bergerak dan memiliki karakteristik menyerupai hewan. Halaman 1
2. Sebut dan terangkan anggota dari kingdom protista Alga bersel tunggal dan multiseluler seaweeds Organisme bersel tunggal yang semula dikategorikan sebagai hewan ( Protozoa) Jamur lendir dan beberapa organisme yang semula dimasukkan ke dalam Fungi. Halaman 3-5 3. Apakah beda antara protista prokariotik dan eukariotik? Prokariotik: protista yang tidak memiliki membran inti yang jelas Eukariotik: protista yang memiliki membran inti dengan jelas (Hal 1) 4. Terangkan bukti bahwa protista eukariotik berkembang dari protista prokariotik! Teori simbiosis ….. Halaman 3
5. Sebutkan contoh peluang pemanfaatan protista dalam pemenuhan kebutuhan hidup manusia Pengembangan protein sel tunggal dari protista khususnya dari anggota Cyanophyta karena satu-satunya alga yang mempunyai biliprotein. Halaman 6 6. Sebutkan contoh protista yang menyebabkan problem lingkungan Cyanophyta bloom, khususnya Microcystis aeruginosa, Nodularia spumigenia yang menghasilkan toksin Red tide yang menyebabkan PSP, oleh Gymnodinium breve, Gonyaulax dan Noctoluca miliaris . 7. Sebut dan terangkan protista yang mempunyai manfaat dalam bidang industri dan konservasi lingkungan Diatom, selain bermanfaatan dalam pengembangan bidang industri karena manfaat tanah diatomit sebagai bahan filter, pengkilap, penstabil TNT juga dapat digunakan untukl merekonstruksi perubahan lingkungan karena
terawetkan dengan baik dalam sedimen. Selain itu juga dapat dimanfaatkan sebagai bioindikator kualitas perairan. Fosil Foraminifera untuk menentukan umur batuan sehingga bermanfaat dalam penentuan kandungan minyak bumi. Foraminifera planktonik dapat digunakan untuk menentukan perubahan siklis iklim dunia. Hal 6.
8. Sebutkan contoh protista yang menyebabkan problem kesehatan bagi manusia Entamoeba hystolitica , penyebab disentri amoeboid Trichomonas vaginalis , penyebab infeksi saluran urinaria dan reproduksi Toxoplasma, penyebab toxoplasmosis. Halaman 6
