TUGAS TERSTRUKTUR MIKROBIOLOGI HABITAT MIKROBA
Disusun Oleh : 1. Muhamad Zaki (H1A009037) 2. Defriandi Nanda P. (H1A009035)
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK JURUSAN MIPA PROGRAM STUDI KIMIA PURWOKERTO 2012
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Habitat berasal dari kata dalam bahasa Latin yang berarti menempati, adalah tempat suatu spesies tinggal dan berkembang. Pada dasarnya, habitat adalah lingkungan paling tidak lingkungan fisiknya di sekeliling populasi suatu spesies yang mempengaruhi dan dimanfaatkan oleh spesies tersebut. Menurut Clements dan Shelford (1939), habitat adalah lingkungan fisik yang ada di sekitar suatu spesies, atau populasi spesies, atau kelompok spesies, atau komunitas. Sehingga Habitat diartikan sebagai tempat suatu makhluk hidup. Semua makhluk hidup mempunyai tempat hidup. Semua organisme atau makhluk hidup mempunyai habitat atau tempat hidup sepertihalnya dengan mikroba. Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil dan hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop. Mikroorganisme terdapat dimana-mana, interaksinya dengan sesama mikroorganisme ataupun organisme lain dapat berlangsung dengan cara yang aman dan menguntungkan maupun merugikan. Mikroba dengan ukuran mikroskopis, jenis, dan sifat fisiologis yang bervariasi menempati habitat di alam tanpa batas ruang. Dengan kata lain mikroba dapat ditemukan dimana saja yakni seperti di lingkungan perairan, tanah, udara, permukaan daun, dan bahkan dapat ditemukan di dalam organisme hidup.Diperkirakan total jumlah sel 30
mikroorganisme yang mendiami muka bumi ini adalah 5x10 . Umumnya jumlah mikroba dalam tanah lebih banyak daripada dalam air ataupun udara. Hal ini karena bahan organik dan senyawa anorganik lebih tinggi dalam tanah sehingga cocok untuk untuk pertumbuhan pertumbuhan mikroba heterotrof maupun autotrof. Cara hidup bakteri ada yang dapat hidup bebas, parasitik, saprofitik, patogen pada manusia, hewan dan tumbuhan. Habitatnya tersebar luas di alam, dalam tanah, atmosfer (sampai 10 km diatas bumi), di dalam lumpur, dan di laut (Sumarsih, 2003). B. Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah mengetahui habitat atau lingkungan tempat mikroba hidup dan berkembang.
ISI
A. Tanah Sebagai Habitat Mikroba
Tanah merupakan tempat hidup yang paling ideal bagi bakteri karena mengandung bahan organic,anorganik organic,anorganik dan mineral yang berlimpah.Setiap elemen tanah memiliki jenis, populasi dan sifat genetic yang berbeda. Keanekaragaman mikroorganisme pada tanah : 1.Bakteri 2.Algae,Mold 3.Protozoa 4.Amuba 5.Actinomycetes 6.Flagellata 7.Cilliata Tanah subur mengandung lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah. Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba memiliki peranan yang menguntungkan bagi pertanian, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organic, recycling hara tanaman, fiksasi biologis nitrogen, pelarutan fosfat, meransang pertumbuhan, biokontrol pathogen dan membantu penyerapan unsur hara. Bioteknologi berbasis mikroba dikembangkan dengan memanfaatkan peran-peran penting mikroba tersebut. Pembagian mikroba : 1. Golongan aotohtonus : mikroba yang selalu ditemukan dan tidak dipengaruhi lingkungan. 2. Golongan Zimogenik : kehadirannya diakibatkan pengaruh luar yang baru. 3. Golongan Transien : kehadirannya bersamaan dengan adanya penambahan secara buatan. Contoh. Rhizobium, AzotobacteR. AzotobacteR. Pada umumnya biomassa kebanyakan kelompok mikroorganisme menurun jumlahnya dengan dengan meningkatnya meningkatnya kedalaman tanah, kecuali kecuali pada gambut. Tabel 1. Distribusi mikroorganisme dalam horison dari suatu propil tanah Kedalaman (cm)
Organisme/g tanah x 10 Bakteri Bakteri aerob anaerob
Actinomycetes
Fungi
Algae
– 8 3 – 8 20 – 20 – 25 25 35 – 35 – 40 40 65 – 65 – 75 75 135 – 135 – 145 145
7.800 1.800 472 10 1
1.950 379 98 1 0,4
2.080 245 49 5 -
119 50 14 6 3
25 5 0,5 0,1 -
Secara umum, aktivitas mikroorganisme dalam suatu profil tanah sangat ditentukan oleh ketersediaan substrat energi dan unsur hara anorganik. Selain itu pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme ditentukan oleh sifat fisik dan kimia tanah. Sifat fisik dan kimia tanah yang berpengaruh:
Fisik
: Temperatur, tekanan osmotik, tegangan tegangan permukaan, radiasi,
kekentalan (viscosity), (viscosity), tekstur (posisi lapisan), struktur, jenis tanah, perlakuan pada taah, dan fenomena adsorpsi.
Kimia
: Air, pH, kualitas dan kuantitas hara organik dan anorganik, udara,
senyawa pendorong dan penghambat pertumbuhan, oksidasi dan reduksi. Disamping sifat fisik dan kimia tanah, faktor biologi juga mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme, seperti interaksi antara mikroorganisme.
Netralisme: tidak terpengaruh satu dengan yang lain. Ex. Lactobacillus dan Streptococcus.
Kompetisi : 2 populasi saling berkompetisi untuk memperoleh sumber makanan yang serupa dalam wadah yang sama. Ex. Kompetisi antara inokulum Rhizobium dengan strain Rhizobium yang terdapat di dalam tanah.
Mutualisme: 2 populasi yang saling mempengaruhi dan menguntungkan satu dengan yang lain. Jika hidup terpisah keduanya kurang dapat atau tidak dapat mempertahankan diri. Ex. Simbiosis antara bakteri penambat N dengan bakteri fotosintetik (Lactobacillus arabinosus dan Streptococcus faecalis). Simbiosis antara jamur dan ganggang yang disebut Lichenes. Rhizobium dengan leguminose.
Komensalisme: Interaksi yang positif bagi salah satu populasi, dimana satu spesies mendapat keuntungan keuntungan sedangkan spesies lain tidak dirugikan. Spesies yang untung disebut komensal , spesies yang memberi keuntungan disebut hospes (inang). Komensal tidak dapat hidup tanpa hospes. Ex. Chlorella dapat
mendukung pertumbuhan Pseudomonas. Saccharomyces dengan Acetobacter, dimana Saccharomyce Saccharomycess menghasilkan alkohol yang mutlak bagi Acetobacter.
Amensalisme (antagonisme): Interaksi dimana salah satu populasi terhambat sedangkan populasi lain dalam asosiasi tersebut tidak terpengaruh. Ex. Antibiotik yang dihasilkan oleh suatu kultur menghambat kultur lain. Streptococcus lactis yang menghasilkan asam susu akan menghambat pertumbuhan Bacillus subtilis. Spesies yang terhambat pertumbuhannya disebut amensal dan yang menghambat disebut antagonis .
Sinergisme: 2 spesies hidup bersama dan saling menguntungkan. Ex. Ragi untuk membuat tape yang terdiri atas beberapa spesies (Aspergillus, Saccharomyces Candida, Hansenula, Acetobacter). Masing-masing spesies mempunyai kegiatan sendiri sehingga amilun berubah menjadi gula, menjadi asam organik, alkohol dll.
Parasitisme: Hanya menguntungkan satu pihak. Ex. Virus yang merupakan parasit pada bakteri. Virus tidak dapat hidup diluar bakteri atau sel hidup lain.
Predatorisme: Pemangsa. Ex. Amuba merupakan pemangsa (predator) bakteri. Predator tidak dapat hidup tanpa mangsa. Bakteri sangat banyak di tanah karena kemampuannya beradaptasi dan
berkembangbiaknya dengan membelah diri. Ketahanan mikroba tanah terhadap logam berat juga beragam, tergantung mekanisme yang dikandungnya untuk menyesuaikan menyesuaikan diri terhadap polusi dan tergantung pada kondisi lingkunga li ngkungan n tempat tinggal organisme tersebut tumbuh. Ketahanan mikroba terhadap logam berat bervariasi dalam kelompok mikroorganisme,genus maupun spesies. Pengaruh logam terhadap mikroba tersebut terlihat pada beberapa daur kehidupannya. Pada fungi pengaruh pengaruh tersebut terlihat dalam pembentukan miselium, maupun perkecambahan spora. Pada khamir berupa peningkatan kegiatan lipolitik, respirasi (penghambatan sistein). Pada bakteri terlihat pada penurunan dan perpanjangan laju. Pertumbuhan, penundaan perkembangbiakan dan sebagainya. Berikut kandungan bakteri pada tanah : Tanah pasir : 320 – 320 – 500 500 ribu sel bakteri/gr tanah Tanah lempung : 360 – 360 – 600 600 ribu sel bakteri/gr tanah Tanah subur : 2 – 2 – 200 200 juta sel bakteri/gr tanah
B. Udara Sebagai Habitat Mikroba
Atmosfer atau udara tersusun atas 2 lapisan utama yaitu troposfer dan stratosfer. Troposfer tersusun atas lapisan laminar, lapisan turbulen, lapisan friksi luar, dan lapisan konveksi. Atmosfer mengandung partikel-partikel yang disebut sebagai aerosol, salah satu komponen aerosol yaitu bioaerosol yang terdiri antara lain mikroba dan pollen (Sofa, 2008). Sebenarnya tidak benar-benar ada organisme yang hidup di udara, karena organisme tidak dapat hidup dan terapung begitu saja di udara. Mikroorganisme udara terdiri atas organisme yang terdapat sementara mengapung di udara atau terbawa pada partikel debu. Setiap kegiatan manusia agaknya menimbulkan bakteri di udara. Batuk dan bersin menimbulkan aerosol biologi (yaitu kumpulan partikel udara). Kebanyakan partikel dalam aerosol biologi terlalu besar untuk mencapai paru-paru, karena partikel-partikel ini tersaring pada daerah pernapasan atas. Sebaliknya, partikel-partikel yang sangat kecil mungkin mencapai tapak-tapak infektif yang berpotensi. Jadi, walaupun udara tidak mendukung kehidupan mikroorganisme, kehadirannya hampir selalu dapat ditunjukkan dalam cuplikan udara (Volk & Wheeler, 1989). Mikroba di udara bersifat sementara dan beragam. Udara bukanlah suatu medium tempat mikroorganisme tumbuh, tetapi merupakan pembawa bahan partikulat debu dan tetesan cairan, yang kesemuanya ini mungkin dimuati mikroba. Untuk mengetahui atau memperkirakan secara akurat berapa jauh pengotoran udara sangat sukar karena memang sulit untuk menghitung organisme dalam suatu volume udara. Namun ada satu teknik kualitatif sederhana, menurut Volk & Wheeler (1989), yaitu mendedahkan cawan hara atau medium di udara untuk beberapa saat. Selama waktu pendedahan ini, beberapa bakteri di udara akan menetap pada cawan yang terdedah. Semakin banyak bakteri maka bakteri yang menetap pada cawan semakin banyak. Kemudian cawan tersebut diinkubasi selama 24 jam hingga 48 jam maka akan tampak koloni-koloni bakteri, khamir dan jamur yang mampu tumbuh pada medium yang digunakan. Jumlah dan macam mikroorganisme dalam suatu volume udara bervariasi sesuai dengan lokasi, kondisi cuaca dan jumlah orang yang ada. Daerah yang berdebu hampir selalu mempunyai populasi mikroorganisme atmosfer yang tinggi. Sebaliknya hujan, salju atau hujan es akan cenderung mengurangi jumlah
organisme di udara dengan membasuh partikel yang lebih berat dan mengendapkan debu. Jumlah mikroorganisme menurun secara menyolok di atas samudera, dan jumlah ini semakin berkurang pada ketinggian (altitude) yang tinggi (Volk & Wheeler, 1989). Jumlah mikroorganisme yang mencemari udara juga ditentukan oleh sumber pencemaran di dalam lingkungan, misalnya dari saluran pernapasan manusia yang disemprotkan melalui batuk dan bersin, dan partikel-partikel debu, yang terkandung dalam tetes-tetes cairan berukuran besar dan tersuspensikan, dan dalam “inti tetesan” yang terbentuk bila bi la titik-titik cairan berukuran kecil menguap. Organisme yang memasuki udara dapat terangkut sejauh beberapa meter atau beberapa kilometer; sebagian segera mati dalam beberapa detik, sedangkan yang lain dapat bertahan hidup selama berminggu-minggu, berbulan-bulan, bahkan lebih lama lagi. Nasib akhir mikroorganisme yang berasal dari udara diatur oleh seperangkat rumit keadaan di sekelilingnya (termasuk keadaan atmosfer, kelembaban, cahaya matahari dan suhu), ukuran partikel yang membawa mikroorganisme itu, serta ciri-ciri mikroorganismenya terutama kerentanannya terhadap keadaan fisik di atmosfer. Permukaan bumi, yaitu daratan dan lautan merupakan sumber dari sebagian besar mikroorganisme yang ada dalam atmosfer. Angin menimbulkan debu dari tanah, kemudian partikel-partikel debu tersebut akan membawa mikroorganisme yang menghuni tanah. Sejumlah besar air dalam bentuk titik-titik air memasuki atmosfer dari permukaan laut, teluk, dan kumpulan air alamiah lainnya. Di samping itu, ada banyak fasilitas pengolahan industri, pertanian, baik lokal maupun regional mempunyai potensi menghasilkan aerosol berisikan mikroorganisme. Kelompok mikroba yang paling banyak berkeliaran di udara bebas adalah bakteri, jamur (termasuk di dalamnya ragi) dan juga mikroalge. Kehadiran jasad hidup tersebut di udara, ada yang dalam bentuk vegetatif (tubuh jasad) ataupun dalam bentuk generative (umumnya spora). Kelompok mikroba yang paling banyak ditemukan sebagai jasad hidup yang tidak diharapkan kehadirannya melalui udara, umumnya disebut jasad kontaminan (hal ini mengingat apabila suatu benda/substrat yang ditumbuhinya dinyatakan sebagai substrat yang
terkontaminasi). Adapun kelompok mikroba yang termasuk dalam jasad kontaminan antara lain adalah : a. Bakteri: Bacillus, Staphylococcus, Pseudomonas, Sarcina dan sebagainya. b. Jamur: Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Penicillium, Trichoderma, dan sebagainya. c. Ragi: Candida, Saccharomyces, Paecylomyces, dan sebagainya C. Perairan Sebagai Habitat Mikroba (Hidrosfer)
Hidrosfer merupakan habitat yang lebih sesuai untuk pertumbuhan mikroba daripada di atmosfir. Perairan alami mempunyai sifat yang dinamis dan aliran energi energi yang kontinu
selama sistem di dalamnya tidak mendapatkan mendapatkan
gangguan dan hambatan, antara lain dalam bentuk pencemaran. pencemaran. Kehadiran bendabenda asing yang terbawa bersama buangan, langsung ataupun tidak langsung akan menyebabkan terjadinya gejolak dan perubahan kehidupan di dalamnya. Gejolak dan perubahan tersebut akan terjadi sesuai dengan adanya interaksi dari dua prinsip, yaitu: prinsip batas-batas toleransi, yaitu terhadap jasad hidup yang berada di
dalamnya dan mempunyai toleransi tinggi, mereka tetap dapat hidup atau mempertahankan kehidupan sehingga akhirnya terbiasa. Tetapi bagi jasad yang mempunyai nilai toleransi rendah, kemungkinan besar akan tersisih atau musnah. Prinsip kompetisi, yaitu dengan adanya kehidupan baru yang diakibatkan
toleransi, akan timbul kompetisi di antara sesama jasad, yaitu bagi jasad yang kuat yang kemudian akan tumbuh dan berkembang di tempat tersebut. Sedang bagi jasad yang lemah akan berkurang atau musnah. Adapun jenis-jenis mikrobia yang tinggal di habitat perairan berdasarkan tingkat pencemarannya dapat dikelompokkan kedalam beberapa bagian sebagai berikut: 1)
Pada air yang kita anggap jernih, misal yang berasal dari sumur biasa,
sumur pompa, sumber mata air, dan sebagainya, di dalamnya terdiri dari bakteri, yaitu:
kelompok bakteri besi (Misal Crenothrix dan Sphaerotilus) yang mampu mengoksidasi senyawa ferro menjadi ferri. Akibat kehadirannya, air sering
berubah warna kalau disimpan lama, yaitu warna w arna klehitam-hitaman, kecoklatcoklatan, dan sebagainnya.
kelompok bakteri belerang (misalnya Chromatium dan Thiobacillus) yang mampu mereduksi senyawa sulfat menjadi H2S. Akibatnya kalau air disimpan lama akan tercium bau busuk seperti bau telurbusuk. t elurbusuk.
kelompok mikroalge (misal yang termasuk mikroalge hijau, biru, dan kersik), sehingga kalau air disimpan lama di dalamnya akan nampak jasad-jasad yang berwarna hijau, biru, ataupun kekuning-kuningan, tergantung kepada dominasi jasad-jasad tersebut serta lingkungan yang mempengaruhinya. Lebih jauh lagi akibat kehadiran kelompok bakteri dan mikroalge tersebut di dalam air, dapat mendatangkan kerugian. Antara lain dengan terjadinya penurunan turbiditas dan hambatan aliran, karena kelompok bakteri besi dan belerang dapat membentuk serat atau lendir. Akibat lainnya adalah terjadinya proses korosi(pengkaratan) terhadap benda-benda logam yang berada di dalamnya, menjadi bau, berubah warna, dan sebagainya. 2)
Pada air yang kotor atau sudah tercemar, misal air selokan, air sungai atau
air buangan, di dalamnya akan didapati kelompok bakteri sepertipada air yang masih jerni, ditambah kelompok lainnya, antaralain:
kelompok patogen (penyebab penyakit) misal penyebab penyakit tifus, paratifus, kolera, diesentri dan sebagainnya.
kelompok penghasil racun, misal yang sering terjadi pada kasus keracunan bahan makanan (daging, ikan, dan sayuran), ataupun jenis-jenis keracunan lainnya yang sering terjadi di daerah pemukiman yang kurang atau tidak sehat.
kelompok bakteri pencemar, misal bakteri gologan Coli, yang kehadirannya di dalam badan air dikategorikan bahwa air tersebut terkena cemaran fekal (kotoran manusia), karena bakteri Coli berasal dari tinja atau kotoran khususnya manusia.
kelompok bakteri pengguna, yaitu kelompok lain dari bakteri yang mampu untuk mengurai senyawa-senyawa tertentu di dalam badan air. Dikenal kemudian adanya kelompok bakteri pengguna sresidu pestisida, pengguna residu minyak bumi, pengguna residu deterjen, dan lain sebagainya.
Habitat mikroba hidosfer dapat dapat dibagi menjadi 2 kelompok besar besar yaitu yaitu habitat air tawar dan habitat air laut. 1. Habitat Air Tawar Lapisan paling atas dari hidrosfir, merupakan daerah interfase antara atmosfir dan hidrosfir. Ditandai dengan tekanan permukaan tinggi. Dalam kondisi air diam, mikroba membentuk suatu film permukaan atau Neuston . lapisan Neuston merupakan habitat yang cocok untuk mikroba fotoautotrofik (produser – 100 kali lipat dari lapisan air primer). Jumlah mikroba di lapisan permukaan 10 – 100 di bawahnya. Mikroba neuston autochthonous yang berasal dari golongan algae, bakteri, fungi & protozoa diantaranya adalah sebagai berikut :
Bakteri
:
Pseudomonas,
Caulobacter,
Nevskia,
Hyphomicrobium,
Achromobacter, Achromobacter, Flavobacterium Flavobacterium,, Alcaligenes, Alcaligenes, Micrococcus Micrococcus
Cyanobacteria Cyanobacteria : Aphanizomenon, Aphanizomenon, Anabaena, Anabaena, Microcyztis Microcyztis
Fungi : Cladosporium
Alga : Chromulina,, Botrydiopsis, Navicula, Nautococcus
Protozoa : Difflugia, Difflugia, Vorticella, Vorticella, Arcella, Arcella, Acineta Komposisi mikroba dalam air tawar akan berbeda-beda. Populasi mikroba
di danau lebih banyak dipelajari daripada di sungai. Mikroba yang banyak Achromobacter, Flavobacterium, Brevibacterium, Brevibacterium, dijumpai, yaitu anggota genera Achromobacter, Micrococcus, Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas, Nocardia, Streptomyces, Streptomyces, Micromonospora, Micromonospora, Cytophaga, Spirillum, Vibrio . Bakteri autotrofik umumnya autochthonous dan
mempunyai peran penting dalam siklus nutrient. Mikroba kemolitotrofik Nitrobacter, Nitrosomonas, memainkan peran penting dalam siklus N, S, dan Fe ( Nitrobacter, Thiobacillus ).
Distribusi vertikal populasi bakteri tergantung : penetrasi cahaya, temperatur dan kandungan O2 terlarut. Autochthonous di daerah permukaan dan allochthonous di daerah bentik. Contoh Cyanobacteria banyak dijumpai di permukaan, Thiobacillus di daerah sedimen. Autochthonous fotoautotrofik spt. Chlorobiaceae, Chlorobiaceae, Chromatiaceae, Chromatiaceae,
menempati daerah yang yang lebih dalam karena karena
tekanan O2 berkurang, H2S ada dan penetrasi masih cukup. Populasi bakteri heterotrofik terdistribusi di seluruh badan air tetapi biasanya mencapai mencapai maksimum dekat termoklin dan dekat dasar, dimana konsentrasi bahan organik tinggi. Alga
mrpk anggota autochthonous penting di ekosistem air tawar sebagai fitoplankton. Protozoa
adalah
pemakan
fitoplankton
dan
bakteri.
Allochthonous
mikroorganisme umumnya berasal dari daratan yang terbawa lewat erosi dan banjir. Berdasarkan laju aliran airnya, habitat mikroba air tawar dibagi kembali kedalam habitat air tenang (danau, rawa, kolam) atau lentik dan habitat air mengalir (sungai) atau lotik. a. Habitat rawa Rawa merupakan lingkungan akuatik dangkal yang didominasi oleh tumbuhan.
Biasanya
terbentuk
dari
danau
yang
secara
perlahan-lahan
tersedimentasi oleh liat dan sisa-sisa tumbuhan. Produksi primer tinggi, kondisi anaerob di lapisan sedimen atas menghalangi laju dekomposisi bahan organik, sehingga ditemui banyak humus sebagai akumulasi material tumbuhan. Kondisi anaerob dan asam merupakan bagian dari rendahnya recycling. b. Habitat danau Terbagi menjadi 3 lapisan : zona litoral, zona limnetik, zona profundal. Dua zona pertama merupakan zona eufotik (aktivitas fotosintetik berlangsung). Zona litoral sebagian terendam air, didominasi tanaman air, merupakan tempat perlekatan alga berfilamen atau epifitik. Zona limnetik, didominasi produser primer dan alga planktonik. Kedalaman kompensasi yaitu kedalaman terendah dari penetrasi cahaya dimana aktivitas fotosintetik seimbang dengan aktivitas respirasi. Organisme zona profundal didominasi oleh produser sekunder.
Pembagian habitat danau berdasar produktivitas dan konsentrasi nutrien :
Oligotrofik (memiliki konsentrasi nutrien rendah).
Ciri : dalam, memiliki hipolimnion yang lebih luas dari epilimnion, produktivitas primer relatif rendah.
Eutrofik (memiliki konsentrasi nutrien tinggi).
Ciri: lebih dangkal daripada danau Oligotrofik, laju produktivitas primer tinggi. Konsentrasi O2 biasanya rendah daripada di oligotrofik karena dekomposisi aerobik nutrien organik yg ekstensif c. Habitat sungai Sungai ditandai dengan air yg mengalir, Memiliki zona air deras (dangkal) dan air tenang (dalam). Kebanyakan Kebanyakan mikroba menempel pada permukaan substrat (batuan). Sungai banyak menerima limpahan limbah industri, pertanian dan rumah tangga (senyawa organik, kimia) hal ini menyebabkan komposisi mikroba dekat pengeluaran limbah, daerah hulu dan hilir akan berbeda.
2. Habitat laut Lautan menempati 71% permukaan bumi, kedalaman rata-rata 4.000 m dan kedalaman maksimum 11.000 m. Daerah pertemuan antara air tawar dan air laut (Estuarin) memiliki produktivitas lebih tinggi daripada kedua lingkungan tersebut. Komposisi dan aktivitas komunitas mikroba laut. Daerah pelagik merupakan lingkungan yg unik buat makro dan mikroorganisme karena tanpa tumbuhan tingkat tinggi, semua produksi primer dilakukan oleh alga mikroskopis dan bakteri. Jumlah mikroba relatif tinggi di daerah dekat pantai, upwelling dan estuaria tetapi di daerah pelagik turun drastis (1-100/ml). Jumlah populasi mikroba cukup tinggi pd beberapa cm sedimen sedimen
7
8
laut (10 – 10 /g), karena
melimpahnya nutrien di daerah tersebut. Mikroba laut ditandai dengan kemampuan tumbuh pada salinitas 20 – 40 ppt, dan yang benar-benar asli laut mampu mentoleransi salinitas > 33 ppt. Bakteri laut tdk akan tumbuh tanpa adanya NaCl, krn memerlukan ion-ion utk menjaga fungsi membran. Na dan Cl diperlukan untuk transport aktif . Beberapa bakteri laut memiliki membran berlapis menyelubungi selnya. Apabila didedahkan pada air tawar akan merusak lapisan membran dan sel mati.
Di laut dalam, bakteri teradaptasi dengan temperatur rendah (psikrofilik) +
dan tekanan air tinggi (barotoleran). Kebanyakan bakteri laut adalah G dan motil, aerob atau fakultatif anaerob. Populasi bakteri proteolitik tinggi dibandingkan dangan yang di lingkungan air tawar atau tanah. Terutama dari generasi Pseudomonas, Vibrio, Flavobacterium. Bakteri kemolitotrofik yang terlibat dalam Nitrococcus, Nitrosomonas, Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrospira, Nitrococcus, Nitrococcus, Nitrobacter. Nitrobacter. siklus N adl Nitrococcus,
Fungi laut juga memerlukan NaCl untuk tumbuhnya dan toleran garam Labyrinthula) Yeast : Candida, Torulopsis, Cryptococcus, Trichosporon, ( Labyrinthula Saccharomyces, Rhodotorula. Alga laut memiliki peran penting dalam suplai
karbon,
terutama
anggota:
Chlorophycophyta,
Euglenophycophyta,
Phaeophycophyta, Chrysophycophyta, Cryptophycophyta, Pyrrophycophyta, Rhodophycophyta. Yang paling khas alga laut adalah Phaeophycophyta (alga coklat) Keberadaan mikroba dalam air mempunyai beberapa dampak positif bagi kehidupan diantaranya yaitu sebagai berikut : 1. Fitoplankton & zooplankton menyuburkan perairan, sebagai makanan utama ikan (Chlorella, Scenedesmus, Hydrodictyon, Pinnularia, Tabellaria, Synedra ) 2. Banyak fungi dan bakteri sebagai dekomposer/degrader dan pendetoksifikasi bahan beracun 3. Aerator perairan, menambah O2 melalui fotosintesis oleh mikroalga
4. Hasil perombakan bahan oleh mikroba dimanfaatkan oleh jasad lain Selain dampak positif yang dihasilkan, keberadaan mikroba di perairan juga mempunyai mempunyai dampak d ampak negatif diantaranya yaitu: 1. Mikroba penyebab penyakit : Salmonella (tifus/paratifus), Shigella (disentri), Vibrio (kolera), Entamoeba (disentri amuba), Ascaris (p. cacing) Clostridium, Pseudomonas, Pseudomonas, Salmonella, 2. Mikroba penghasil toksin berbahaya : Clostridium, Staphylococcus, Anabaena, Microcystis
3. Penyebab air berwarna. Bakteri besi Crenothrix, Sphaerotilus mengoksidasi senyawa ferro menjadi ferri 4. Penyebab
air
berbau,
karena
adanya
bakteri
belerang
Thiobacillus,
Chromatium yang mereduksi senyawa sulfat menjadi H2S
5. Badan dan warna air berwarna hijau, biru-hijau atau warna lain sesuai dengan warna mikroalga (blooming alga). Penyebab Anabaena, Microcystis Microcystis D. Mikroba Dalam Tubuh Manusia
Bakteri dapat ditemukan di dalam tubuh manusia, terutama di dalam saluran pencernaan. Jumlah total sel bakteri yang barada di dalam tubuh manusia bahkan lebih dari jumlah total sel tubuh manusia itu sendiri, yaitu lebih banyak sekitar 10 kali lipat. Oleh karena itu, kolonisasi bakteri sangatlah mempengaruhi kondisi tubuh manusia. Terdapat beragam jenis bakteri yang mampu menghabitasi daerah saluran pencernaan manusia, terutama pada usus besar. Kelompok bakteri yang mendominasi usus besar manusia pada umumnya adalah bakteri asam laktat yang merupakan bakteri gram positif dan kelompok enterobacter yang merupakan bakteri gram negatif. Mikroorganisme ini hidup secara anaerobik dan mampu melekat pada permukaan permukaan saluran pencernaan pencernaan manusia. Contoh bakteri yang biasa biasa ditemukan adalah Lactobacillus Lactobacillus acidophilus acidophilus . Beberapa jenis bakteri yang hidup di dalam saluran pencernaan ini tidak hanya menyerap nutrisi, tetapi juga berperan dalam menjaga kesehatan saluran pencernaan dan meningkatkan imunitas tubuh. Terdapat sekelompok bakteri menguntungkan yang mampu menunjang kesehatan dan bahkan mampu mencegah terbentuknya kanker usus besar. Kelompok bakteri ini termasuk dalam kelompok bakteri probiotik.
Selain di dalam saluran pencernaan, bakteri juga dapat ditemukan di permukaan kulit, mata, mulut, dan kaki manusia. Pada permukaan kulit saja, diperkirakan terdapat 500 jenis bakteri yang hidup disana. Di dalam mulut dan kaki manusia terdapat kelompok bakteri yang dikenal dengan nama metilotrof. Kelompok bakteri ini mampu menggunakan senyawa berkarbon be rkarbon tunggal, seperti metanol dan metilamin, untuk menyokong pertumbuhannya. Di dalam rongga mulut, bakteri ini menggunakan senyawa dimetil sulfida yang berperan dalam menyebabkan bau pada mulut manusia. Contoh bakteri yang termasuk dalam Methylobacterium extorquens extorquens. golongan ini adalah Methylobacterium E. Mikroba Dalam Bahan Makanan
Suatu kelompok mikrobia yang terdapat di dalam suatu makanan dapat tumbuh subur, tetap dominan, atau mati sangatlah bergantung kepada beberapa faktor penyebab. Suatu mikrobia dikatakan dominan, apabila keadaan mikrobia tersebut tidak mati dan juga tidak dapat tumbuh karena tidak melakukan metabolisme. Adapun beberapa faktor penyebab tersebut dapat dibedakan atas beberapa kelompok, yaitu: faktor intrinsik, faktor pengolahan, faktor ekstrinsik, faktor implisit, dan faktor makanan. 1. faktor intrinsik (sifat bahan pangan). Faktor ini merupakan semua faktor yang mempemgaruhi populasi mikrobia yang berasal dari bahan makanan. Faktor ini dapat meliputi sifat kimia atau komposisi, sifat fisik, dan struktur makanan. Diantara faktor teresebut meliputi komposisi nutrien, pH, potensial redoks, adanya bahan pengawet alami atau tambahan, dan lain sebagainya. Dalam hal ini misalnya adanya suatu mikrobia yang dominan terdapat di dalam bahan makanan berupa daging akan berbeda dengan jenis mikrobia yang dominan terdapat pada bahan makanan dari sayuran dan buah-buahan, karena kedua kelompok bahan makanan tersebut mempunyai mempunyai nilai pH, potensial redoks dan sifat-sifat yang berbeda. 2. faktor pengolahan Pada bahan makanan olahan, jumlah dan jenis mikrobia yang dominan selain dipengaruhi oleh proses pengolahan atau pengawetan yang diterapkan terhadap makanan tersebut. Proses pemanasan dan iradiasi dapat membunuh mikroba, terutama pada mikroba yang tidak tahan panas. Sedangkan perlakuan
pengolahan lainnya mungkin hanya memperlambat kecepatan pertumbuhan mikrobia. Bahan pangan yang telah diawetkan dengan garam cenderung tercemar oleh bakteri halofilik dan khamir, sedangkan bahan pangan dengan kadar gula tinggi umumnya tercemar oleh mikroorganisme osmofilik toleran seperti khamir khususnya. Bahan pangan yang diawetkan dengan menggunakan bahan-bahan kimia pengawet seperti sulforoksida, benzoae, dan sorbat akan mengalami kerusakan oleh pertumbuhan organisme yang tahan terhadap bahan-bahan kimia tersebut. Khamir Sacharomyces bacilii dan Candida krusei tercatat sebagai jenis khamir yang tahan terhadap kadar benzoat dan sorbat yang cukup tinggi. 3. Faktor ekstrinsik (lingkunga (li ngkungan) n) Bahan pangan segar atau produk makanan olahan yang tidak langsung dikonsumsi memerlukan tahap penyimpanan atau transpor. Faktor-faktor yang mempengaruhi panyimpanan dan transpor seperti suhu, kelembaban dan susunan gas, merupakan faktor ekstrinsik (lingkungan) yang mempengaruhi populasi mikrobia yang terdapat pada makanan. Sebagai contoh, daging yang disimpan dengan cara pendinginan di dalam wadah biasa (tanpa vakum), maka mikroba yang akan tumbuh dominan selama penyimpanan adalah bakteri gram negatif yang bersifat psikotrofik dan aerobik. Berdasarkan hubungan antara suhu dan pertumbuhan, mikrobia dapat dikelompokkansebagai psikrofilik, psikrotrofik, msofilik thermofilik atau thermofilik. Bahan pangan yang disimpan dalam suhu almari es akan dirusak oleh spesies dari kelompok psikotrofilik dan psikotropik. Sebagai contoh, pada daging yang disimpan pada suhu lemari es, organisme psikofilik dan psikrotropik seperti Pseudomonas dan Proteus, menurunkan keasaman produk melalui aktivitas proteolitiknya. 4. Faktor implicit Barbagai mikrobia yang terdapat pada bahan makanankadang-kadang mengakibatkan dua atau lebih jenis mikroorganisme hidup bersama saling menguntungkan (sinergisme) atau sebaliknya yang satu merugikan pertumbuhan jenis mikroorganisme lain (antagonisme). Misalnya, adanya suatu bakteri patogen atau pembusuk pada makanan mungkin tidak mengakibatkan keracunan pada orang yang menelannya atau menyebabkan kebusukan makanan tersebut, karena metabolisme dan pertumbuhan bakteri patogen atau pembusuk tersebut diatur atau
dihambat
oleh
adanya
mikroorganisme
lain.
Sebagai
contoh,
bakteri
Staphylococcus aureus yang terdapat pada suatu makanan akan dihambat pertumbuhannya jika di dalam makanan tersebut terdapat kelompok bakteri lain yang tergolong Lactobacillaceae. Lactobacillaceae. 5. Faktor makanan Faktor ini mempengaruhi jumlah dan jenis mikrobia yang terdapat pada makanan, terutama pada aktivitas air, pH, dan senyawa anti mikrobia yang terdapat pada makanan ke dalam tiga kelompok besar sebagai berikut:
makanan yang mudah rusak, yaitu golongan makanan yang mempunyai aktivitas air dan pH relatif tinggi (pH lebih dari 5,3). Misalnya daging, daging ayam, ikan, dan susu.
Makanan yang agak awet, yaitu golongan makanan yang mempunyai pH pertengahan (antara 4,5-5,3), atau mengalami proses pengawetan sehingga nilai aktivitas airnya menjadi agak rendah (jem, jeli, susu kental manis, acar, dan sosis fermentasi).
Bahan pangan yang awet (tahan lama penyimpanan), yaitu bmakanan yang telah diawetkan dengan proses pengeringan sehingga nilai aktivitas airnya rendah. Misalnya: dendeng, abon, ikan asin, dan sebagainya. sebagainya. F. Mikroba Dalam Lingkungan Ekstrim
Bakteri merupakan kelompok organisme yang sangat beragam, baik dari segi metabolisme maupun morfologi tubuh. Beberapa kelompok mikroorganisme ini mampu hidup di lingkungan yang tidak memungkinkan organisme lain untuk hidup. Kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut adanya toleransi, mekanisme metabolisme, dan daya tahan sel yang unik. Selain bakteri, mikroorganisme yang termasuk dalam domain archaea juga cenderung memiliki ketahanan sel terhadap lingkungan ekstrim. Kemampuan mikroorganisme untuk hidup pada kondisi ekstrim dapat membawa nilai dan aplikasi di berbagai bidang industri, seperti pangan, agrikultur, farmasi dan pengobatan, pengobatan, serta bioteknologi. Sebagai contoh, Thermus aquatiqus merupakan salah satu jenis bakteri o
yang hidup pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60-80 C.
Thermus aquatiqus , bakteri termofilik yang banyak diaplikasikan dalam
bioteknologi. Organisme yang mampu hidup di lingkungan dengan suhu tinggi ini termasuk dalam golongan termofilik. Kemampuan bakteri ini untuk bertahan pada suhu tinggi disebabkan oleh stabilitas enzim, membran sel, dan makromolekul sel yang telah teradaptasi. Enzim yang dimiliki oleh bakteri kelompok termofilik memiliki komposisi asam amino yang berbeda dengan bakteri pada umumnya. Di samping itu, protein yang terdapat sel memiliki ikatan hidrofobik dan ikatan ionik yang sangat kuat. Komposisi membran selnya didominasi oleh asam lemak jenuh sehingga bersifat lebih stabil dan fungsional pada suhu tinggi. Hal ini disebabkan oleh kuatnya ikatan hidrofobik pada rantai asam lemak jenuh bila dibandingan dengan asam lemak tak jenuh. Terdapat beberapa jenis enzim yang banyak digunakan di industri yang diperoleh dari kelompok organisme termofilik, seperti amilase, pullulanase, selulase, xilanase, kitinase, proteinase, esterase, dan alkohol dehidrogenase. Tidak hanya di lingkungan bersuhu tinggi, bakteri juga dapat ditemukan pada lingkungan dengan suhu yang sangat dingin. Pseudomonas extremaustralis o
ditemukan pada Antartika dengan suhu di bawah 0 C. Bakteri ini bersifat motil dan hidup membentuk struktur biofilm yang membantunya dalam menghadapi kondisi ekstrim. Contoh bakteri lainnya yang dapat hidup di suhu rendah adalah Carnobacterium .
Kelompok
bakteri
yang
mampu
hidup
di
lingkungan
bertemperatur rendah termasuk dalam golongan psikrofilik. Kemampuan bakteri ini untuk bertahan pada kondisi temperatur rendah cukup bertolak belakang αdengan kelompok bakteri termofilik. Enzim yang disintesis disintesis memiliki struktur αheliks yang lebih banyak bila dibandingkan dengan struktur β -sheet. Struktur αα-
heliks yang lebih fleksibel menyebabkan enzim tetap dapat bekerja walaupun pada suhu yang rendah. Di samping itu, enzim bakteri psikrofilik harus lebih bersifat polar dan hanya mengandung sedikit asam amino yang bersifat hidrofobik. Selain enzim dan protein yang teradaptasi, membran sitoplasma kelompok bakteri ini juga telah mengalami penyesuaian dengan mengandung lebih banyak asam amino tidak jenuh. Di samping pengaruh ekstrim temperatur, bakteri juga dapat hidup pada berbagai lingkungan lain yang hampir tidak memungkinkan adanya kehidupan Halobacterium salinarum dan Halococcus sp. adalah contoh (lingkungan steril). Halobacterium
dari bakteri yang dapat hidup pada kondisi garam (NaCl) yang sangat tinggi (1530%). Kelompok bakteri yang hidup optimal pada kisaran kadar garam tersebut termasuk dalam golongan ekstrim halofil. Tedapat pula beberapa jenis bakteri yang mampu hidup pada kadar gula tinggi (kelompok osmofil), osmofil), kadar air rendah (kelompok xerofil) (kelompok xerofil),, derajat keasaman pH sangat tinggi, dan rendah.
