Post on 17-Feb-2018
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 1/26
MAKALAH
“ PROSES BIODEGRADASI DI LINGKUNGAN PERAIRAN DENGAN
MENGGUNAKAN BIOFILM ”
Untuk Memenuhi Tugas Ter-struktur Ujian Akhir Semester Mata Kuliah Biokimia
Dengan Bimbingan Dosen Pengampu : Bpk. Andi Kurniawan
Oleh :
Reza Adhitama Nugraha Hasan 145080107111002
PROGRAM STUDI MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
JURUSAN MANAJEMEN SUMBERDAYA PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2016
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 2/26
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berbicara mengenai biofilm seharusnya tidak asing lagi bagi kita semua. Biofilm
terdapat di sekitar kita, baik dalam tubuh kita maupun di lingkungan sekitar kita. Biofilm
merupakan kumpulan mikro organisme yang terus tumbuh di sebuah permukaan. Contoh
sederhana adalah karang yang tumbuh pada gigi kita merupakan salah satu bentuk
biofilm. Biofilm adalah suatu istilah yang digunakan untuk menggambar kan suatu
lingkungan kehidupan yang khusus dari sekelompok mikro organisme, yang melekat ke
suatu permukaan padat dalam lingkungan perairan. Hal ini membentuk mikro lingkungan
di mana mikro organisme dalam biofilm berbeda secara struktural maupun fungsional
dengan yang hidup bebas (planktonik).
Biofilm memberi dampak kepada berbagai kehidupan sehari-hari, oleh sebab itu
penelitian mengenai biofilm menjadi penting. Biofilm dapat tumbuh di berbagai
permukaan, termasuk batu dan air, gigi, makanan, pipa, alat-alat medis dan jaringan
implant. Walaupun biofilm biasanya mengakibatkan kerugian seperti infeksi, adakalanya
biofilm juga menguntungkan. Contohnya, biofilm dapat untuk memurnikan air dengan
cara menguraikan senyawa-senyawa berbahaya dalam perairan. Sedangkan efek negatif
biofilm diantaranya adalah kontaminasi air, makanan, gangguan terhadap alat
pendistribusian panas, dan kontaminasi peralatan medis serta jaringan implant seperti
infeksi jantung buatan. Dampak ini sudah menjadi perhatian banyak peneliti dari
negara-negara maju seperti Amerika, Australia, Inggris terutama bidang-bidang terkait
dengan mikro biologi untuk menggali proses terjadinya biofilm, keanekaragaman spesies,
faktor-faktor pemacu, akibat dan pengendalian biofilm.
Masalahnya sekarang seberapa jauh para peneliti menyadari fakta tentang biofilm
sehingga akan dapat memfokuskan penelitian-penelitian terutama mikro biologi dengan
merujuk kepada fakta yang sudah ada tentang biofilm. Karena akan dapat dikacaukan
oleh banyak penelitian selama ini yang berdasarkan kepada sel mikro organisme yang
planktonik terutama yang bertujuan untuk pengendalian serta pemanfaatan. Sedangkan
bentuk kehidupan yang dominan dari mikroba di alam adalah dalam bentuk biofilm
(lebih dari 90%). Selain itu biofilm mempunyai keunggulan di bandingkan sel
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 3/26
planktonik di mana dia lebih tahan terhadap bahan antimikroba, temperatur, pH dan
lainnya sampai beberapa ribu kali. Maka akan sangat efektif bila pengendalian dan
pemanfaatan mikroba dilakukan terhadap mikro lingkungan biofilm ini. Dewasa ini,
dalam pemanfaatan nya untuk lingkungan biofilm ternyata secara alamiah telah mendukung terjadinya proses perombakan molekul (degradasi) di suatu lingkungan
perairan.
Berdasarkan latar belakang di atas, dalam makalah untuk memenuhi tugas ter
struktur Biokimia ini akan dibahas lebih jauh manfaat biofilm khususnya bagaimana
proses biodegredasi di alam yang terjadi dengan bantuan biofilm ini. Selain itu, pada
makalah ini juga akan dibahas proses pembentukan, peranan dan dampak adanya biofilm
dalam kehidupan manusia dan lingkungan.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat dikemukakan beberapa
masalah yang akan dikaji dalam tulisan ini, yaitu sebagai berikut.
1. Bagaimana proses biodegradasi dengan menggunakan biofilm?
2.
Bagaimanakah proses terbentuknya biofilm?
3.
Apakah penyusun dari biofilm?
4.
Apakah manfaat dan pengaplikasian biofilm bagi lingkungan perairan?
5. Apakah dampak yang ditimbulkan dari biofilm?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan tulisan ini adalah sebagai
berikut.
1. Untuk mengetahui proses biodegradasi dengan menggunakan biofilm.
2. Untuk mengetahui proses terbentuknya biofilm.
3. Untuk mengetahui penyusun dari biofilm.
4. Untuk mengetahui manfaat dari pengaplikasian biofilm di lingkungan perairan.
5. Untuk mengetahui dampak-dampak yang di timbulkan dari biofilm.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 4/26
2. PEMBAHASAN
2.1 Konsep Dasar Biofilm
Bakteri yang hidup bebas (planktonik) dalam perairan di alam akan cenderung
untuk melekat ( sesil ) ke berbagai macam permukaan baik abiotik maupun biotik.
Pelekatan ini didukung berbagai faktor
diantaranya oleh matrik ekstra selular. Di alam,
bakteri yang melekat ini jumlahnya jauh lebih
besar dari yang hidup bebas (Costerton, 1995).
Walaupun banyak bakteri dapat hidup dengan
bebas di alam, yang sering disebut dengan istilah
planktonik, tetapi terdapat pula bakteri melekat
pada suatu permukaan dengan memproduksi
substansi ekstraseluler polisakarida (Dearcon, 1997). Bakteri yang melekat ini akan
membentuk mikro koloni, yang akan mengatur perkembangan membentuk biofilm. Pada
awalnya mungkin hanya tersusun satu tipe bakteri saja, tetapi seiring perkembangannya akan tersusun beberapa tipe bakteri yang hidup dalam komunitas yang kompleks.
Faktanya hampir pada setiap permukaan yang terpapar cairan dan nutrien akan
ditumbuhi mikroorganisme. Contoh umum dari biofilm adalah pada gigi kita. yang
mengatur perkembangan lubang gigi (dental caries) ketika bakteri seperti Streptococcus
mutans
menguraikan senyawa gula menjadi asam-asam organik. Biofilm juga ditemukan
pada zat padat. Biofilm ditemukan pada permukaan tangki air, pipa, alat pembedahan,
dimana bakteri melekat kuat. Disinfektan tidak mampu dengan mudah menembus
matriks polisakarida (Dearcon, 1997).
Biofilm adalah lapisan yang merupakan koloni dari konsorsium mikroba yang
menempel dan menutupi suatu permukaan benda padat di lingkungan berair. Para ahli
mikrobiologi memperkirakan bahwa biofilm adalah cara hidup mikroorganisme yang
dominan dibandingkan dengan cara hidup melayang-layang di dalam cairan atau
planktonis (Helianti, 2007). Turner (2006) menjelaskan bahwa biofilm merupakan
sebuah struktur komunitas dari bakteri, algae atau jenis sel lainnya yang menghasilkan
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 5/26
matriks polimerik dan melekat pada permukaan. Bakteri kebanyakan hidup sesil (pada
suatu permukaan), membentuk komunitas kehidupan jika memungkinkan, yang dapat
memberikan keuntungan lebih dibanding hidup secara planktonik. Secara fisik,
keberadaan biofilm dapat dicirikan sebagai berikut (Bukhari, 2006)a) Jarak ketebalan dari beberapa mikron sampai lebih dari 1000 mikron.
b) Permukaan tidak rata (kasar)
c) Spesies heterogen
d) Tersusun dari dua bagian, yaitu dasar biofilm dan permukaan biofilm.
Jamilah (2003) menjelaskan bahwa biofilm merupakan sebuah kumpulan yang
kompleks dari mikroorganisme (bakteri) yang melekat pada substrat padat. Biofilm
biasanya ditandai dengan struktur yang beranekaragam, keberagaman genetik, interaksi
komunitas yang kompleks, dan matriks ektraselulernya berupa substansi polimerik.
Biofilm terdiri dari sel-sel mikroorganisme yang melekat erat ke suatu permukaan
sehingga berada dalam keadaan diam (sesil), tidah mudah lepas atau berpindah tempat
(irreversible
). Pelekatan ini seperti pada bakteri disertai oleh penumpukan bahan-bahan
organik yang diselubungi oleh matrik polimer ekstraseluller yang dihasilkan oleh bakteri
tersebut. Matrik ini berupa struktur benang-benang bersilang satu sama lain yang dapat
berupa perekat bagi biofilm.
Biofilm terbentuk khususnya secara cepat dalam sistem yang mengalir dimana
suplai nutrisi tersedia secara teratur bagi bakteri. Pertumbuhan bakteri secara ekstensif
disertai oleh sejumlah besar polimer ekstraseluller, menyebabkan pembentukan lapisan
berlendir (biofilm) yang dapat dilihat dengan kasat mata pada permukaan baik biotik
seperti daun dan batang tumbuhan air, kulit hewan-hewan air maupun abiotik seperti
batu-batuan, bagian bawah galangan kapal serta pada tempat lainnya.
Walaupun banyak bakteri dapat tumbuh pada keadaan bebas (
free
-living
) atau
planktonik, secara umum bakteri melekat ke suatu permukaan dengan menghasilkan
polisakarida ekstra seluller (EPS) atau pada beberapa kasus dengan menggunakan
holdfast . Pelekatan ini menghasilkan mikro koloni, sebagai awal perkembangan biofilm
yang dimulai dari satu sel tapi sering berkembang menjadi beberapa bakteri membentuk
multilayers dengan matrik yang hidup pada komunitas komplek. Dalam kenyataannya,
hampir semua permukaan berhubungan dengan cairan dan nutrisi akan dikoloni oleh
mikroorganisme.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 6/26
Contoh klasik dari biofilm adalah yang terdapat pada gigi, mengawali
pembentukan gigi berlubang (dental caries ) bilamana bakteri seperti Streptococcus
mutan memecah gula menjadi asam-asam organik. Untuk dapat melihat biofilm lebih
dekat dapat dilakukan dengan cara tidak membersihkan pipa kamar mandi seminggu atau pada bebatuan pada aliran sungai di pegunungan. Biofilm juga biasa ditemukan pada
badan kapal, peralatan medis, kontak lensa (contact lenses), pipa pada industri minyak,
serta saluran-saluran yang tersumbat. Selain itu, biofilm juga ditemukan di tempat-tempat
(lingkungan) yang ekstrim, seperti di daerah kutub, lingkungan dengan kadar garam yang
sangat tinggi, daerah beracun atau kotor, sumber air panas serta di daerah dengan kadar
asam yang tinggi.
2.2 Proses Terbentuknya Biofilm
Bakteri di habitat alamiah umumnya dapat hidup dalam dua lingkungan fisik yang
berbeda:
1. Keadaan planktonik, berfungsi secara individu dan
2. Keadaan diam (sesil) dimana dia melekat ke suatu permukaan membentuk
biofilm dan berfungsi sebagai komunitas yang bekerjasama dengan erat.Kepadatan populasi yang rendah adalah karakteristik umum dari komunitas
planktonik pada ekosistem mikroba di alam. Keadaan oligotropik dari ekosistem ini
mendapatkan ketidakcukupan masukan nutrisi untuk mendukung aktivitas mikroba. Jika
kepadatan populasi rendah, kompetisi antara bakteri secara individu untuk tempat,
oksigen, serta faktor-faktor pembatas lainnya hanya sedikit. Pada keadaan planktonik,
kesempatan bagi induvidu untuk terpisah dari komunitas, khususnya oleh arus dalam
medium berair, relatif lebih besar. Hal ini juga dialami oleh bakteri yang motil,
termasuk respon kemotatis yang sesuai dengan gradien nutrisi.
Pada medium air, bakteri oligotropik tumbuh secara aktif walaupun lambat,
diantaranya tidak dapat mengambil makanan yang cukup untuk mendukung
pertumbuhan lalu hanya bertahan pada keadaan kekurangan nutrisi. Keadaan ini
memberikan beberapa kesimpulan adanya kemampuan bakteri untuk bertahan (revert )
dalam keadaan diam ( sesil ). Seringkali kekurangan nutrisi disertai oleh mengecilnya
ukuran dan respirasi
endogenous
, peningkatan
hidrofobisitas permukaan sel dan
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 7/26
meningkatkan pelekatan. Faktor ini membuat bakteri cenderung melekat ke permukaan
padat, dimana kesempatan untuk mendapatkan nutrisi lebih tinggi.
Secara sederhana, siklus hidup bakteri biofilm dapat dijelaskan sebagai berikut.
Pertama-tama terjadi penyisipan dari bakteri plaktonik pada suatu permukaan atau dari perpindahan atau pembelahan sel untuk menutupi suatu permukaan yang kosong.
Selanjutnya bakteri ini akan memproduksi kelompok senyawa polisakarida yaitu
substansi polimerik ekstraseluler (EPS) untuk perlekatan sel pada permukaan. Tahap
selanjutnya adalah terjadi penambahan secara terus produksi substansi polimertik
estraseluler (EPS). Selanjutnya sel bakteri akan melakukan pembelahan (reproduksi)
guna memperbanyak jumlah dan mempertebal komposisi biofilm. Tahap terakhir adalah
beberapa bakteri akan melakukan perpindahan untuk membentuk biofilm yang baru,
sehingga lama-kelamaan jumlah biofilm akan semakan banyak dan membesar.
Proses terbentuknya biofilm dibagi menjadi 5 tahap (Maier,2009) :
1. Tahap pelekatan awal : pada tahap ini mikroba meleket pada permukaan benda
padat dengan perantara fili (rambut halus). Contoh bakteri yang dapat melekat dan
membentuk koloni adalah Pseudomonas aeruginosa,
bakteri gram negatif dengan
molekul sinyal utama homoserin lakton. Pelekatan awal ini disebabkan oleh
hydrophobik (tidak larut air,larut diminyak) dan elektrostatik(medan listrik statik).
2. Tahap pelekatan permanen : mikroba semakin menempel dengan diprakarsai oleh
matriks polimer ekstraseluler
dengan bantuan eksopolisakarida
(EPS). Contoh : pada tahap 2
P.aeruginosa
akan berubah
menjadi fase flagella.
3. Maturasi I : Terjadi penarikan
pada bakteri lain membentuk
polisakarida ekstraseluler dan sel bakteri terus tumbuh dan berkembang. Pada tahap
ini ketebalan biofilm lebih dari 10 µm. Contoh : pada bakteri P.aeruginosa
akan
berubah menjadi Type IV pili flagella.
4. Maturasi II : Pada tahap ini ketebalan biofilm mencapai 100 mm. Bakteri yang
terakumulasi membentuk beberapa lapisan. Bakteri yang ada dilapisan dalam akan
lebih terlebih terlindungi dari pada bakteri yang berada pada lapisan luar. Koloni ini
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 8/26
akan membentuk nutriennya sendiri, karena bakteri yang mati dapat menjadi nutrien
bagi yang hidup.
5. Dispersi : Pada tahap ini biofilm yang sudah terbentuk dapat mengalami pelepasan
sel secara erosi atau sloghing. Erosi terjadi secara berkala karena geseran dari cairan yang mengalir. Sloughing adalah pelepasan banyak sel yang terjadi secara acak
karena adanya perubahan dalam medium pertumbuhan.
Beberapa sel pada populasi yang berbeda dari bakteri planktonik menempel ke
berbagai macam permukaan. Pada medium cair yang mengalir, bakteri yang melekat
memperoleh akses ke sumber nutrien yang berkelanjutan yang dibawa oleh aliran
medium. Di laboratorium ditemukan bakteri yang kekurangan nutrien, setelah melekat ke
permukaan, tumbuh menjadi ukuran yang normal kemudian memulai reproduksi sel.
Pelekatan kontinyu dan pertumbuhan mendukung pembentukan biofilm.
Biofilm terbentuk ketika mikroba perintis mulai menempel pada suatu permukaan
benda padat (plastik, bebatuan dan lain-lain) di lingkungan berair. Mikroba ini dapat
berupa spesies tunggal atau bermacam spesies yang kemudian menghasilkan zat polimer
yang kental dan lengket-seperti lem- ke luar sel. Inilah yang membuat mereka dapat
menempel kuat pada permukaan benda padat dan saling merekatkan diri satu sama lain.
Polimer yang lengket ini biasanya terdiri dari kelompok senyawa polisakarida.
Polisakarida ini tidak hanya berguna untuk menempel pada suatu permukaan, tetapi juga
dapat menjerat sekaligus mengkonsentrasikan zat makanan yang terkandung dalam air
yang mengelilingi permukaan biofilm. Polisakarida ini juga melindungi sel mikroba dari
toksik yang dapat membunuh mikroba biofilm. Karena itu dengan membuat biofilm,
mikroba menjadi lebih bisa bertahan terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan
dari pada hidup secara planktonis. Kumpulan bakteri ini ibarat membangun masyarakat
sebuah kota yang tangguh dimana kebutuhan hidup mikroba tersebut seperti energi, zat
gizi, dan pertahanan tercukupi dengan saling tergantung satu sama lain. Mereka hidup
saling menempel dengan tingkat kepadatan yang tinggi dan mobilitas individu yang
hampir tidak ada.
Pertumbuhan biofilm ini bergantung pada substansi matriks bahan yang
digunakan. Matriks bahan yang digunakan ini akan menyediakan aseptor elektron bagi
mikroba untuk proses oksidasi dalam upaya menghasilkan energi. Selain itu,
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 9/26
pembentukan biofilm ini bergantung pada keragaman/variasi jenis mikroba yang tumbuh.
Biofilm dapat dibentuk dari satu jenis mikroba saja, namun secara alami hampir semua
jenis biofilm terdiri dari campuran berbagai jenis mikroba. Sebagai contoh fungi, algae,
yeast (ragi), amoeba, bakteri dan jenis mikroba lainnya. Semakin beragam mikroba yang tumbuh, maka biofilm yang terbentuk akan semakin cepat dan kompetitif. Bagi bakteri
yang bersifat aerob akan tumbuh di bagian luar, sedangkan bakteri yang bisa tumbuh
secara anaerob akan berada di lapisan bagian dalam. Semakin beragam bakteri, maka
interaksi antara bakteri semakin kompleks. Demikian halnya jenis mikroba yang lain.
Biofilm akan terbentuk pada permukaan yang lembab, hal ini disebabkan mikroba
dapat bertahan hidup jika mikroba tersebut mendapatkan kelembaban yang cukup. Pada
prosesnya biofilm mengekskresikan suatu bahan yang licin (berlendir) pada sebuah
permukaan, kemudian akan menempel dengan baik di permukaan tersebut jika keadaan
minimum bakteri tersebut terpenuhi. Beberapa lokasi yang dapat dijadikan tempat hidup
biofilm meliputi material alami di atas dan di bawah tanah, besi, plastik dan jaringan sel.
Selama kita dapat menemukan kombinasi nutrien, air dan sebuah permukaan yang tidak
mengandung senyawa beracun, disana sangat mungkin bisa temukan biofilm.
Biofilm menjaga kesatuan bentuknya dengan saling berikatan satu sama lain pada
rantai molekul gula yang disebut sebagai EPS atau
extracellular polymeri substance
,
yaitu terbentuknya polimer antar biofilm, sehingga kemungkinan untuk terlepas menjadi
sulit. Karena dengan mengekskresikan EPS ini, masing-masing biofilm sangat mungkin
saling mendukung untuk berkembang dalam dimensi yang kompleks dan sangat erat
(utuh). Matriks yang terbentuk dengan EPS ini akan melindungi sel dan memudahkan
komunikasi antar sel melalui pertukaran senyawa biokimia. Beberapa biofilm berada
dalam fase cair, dimana keadaan tersebut membantu sel dalam mendistribusikan zat yang
dibutuhkan dan memberi sinyal molekul pada sel. Matriks ini cukup kuat, oleh sebab itu
pada kondisi-kondisi tertentu, biofilm dapat berwujud padat. Masing-masing lapisan
dalam biofilm akan mempunyai ketebalan yang berbeda, hal ini sangat dipengaruhi oleh
keadaan lingkungan tumbuhnya.
Adapun faktor-faktor yang dapat mempengaruhi terbentuknya dan perkembangan
biofilm adalah terdapat empat faktor penting, yaitu:
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 10/26
a. Material pada permukaan
Material pada permukaan memiliki efek yang sedikit atau bahkan tidak ada
terhadap perkembangan biofilm. Mikroba akan dapat menempel pada suatu
permukaan yang mengandung nutrient. Mikroba dapat menempel pada
staenless steel atau pada permukaan plastik dengan daya yang hampir sama.
b. Areal Permukaan
Areal permukaan merupakan satu faktor utama yang mempengaruhi
perkembangan biofilm.
c. Permukaan yang licin
Walaupun permukaan yang licin dapat menghambat pertumbuhan awal dari
penyisipan bakteri, kelicinan tidak mempunyai efek yang sangat signifikan
terhadap jumlah total biofilm pada suatu permukaan setelah beberapa hari.
d. Kecepatan aliran
Aliran yang tinggi tidak akan dapat mencegah penyisipan bakteri, tidak akan
mampu menghilangkan biofilm secara keseluruhan, tetapi ketebalan biofilm akan
mengalami keterbatasan.
e. Ketersediaan nutrisi
Sama halnya dengan makhluk hidup yang lainnya, bakteri juga memerlukan
nutrisi untuk pertumbuhan dan reproduksi. Ketersediaan nutrisi merupakan faktor
pembatas dari pertumbuhan bakteri. Biofilm yang terdapat pada daerah yang
memiliki aliran (misalnya sungai atau sistem pipa), nutrisi akan diperoleh dari
aliran tersebut.
2.3 Penyusun Biofilm
Secara kimia, biofilm tersusun atas polimerik ekstra seluler (EPS). EPS ini terdiri
dari sebagian besar hidroksil dan kelompok karboksilat (OH
-, COO
-). EPS sangat penting
bagi kehidupan biofilm. EPS dapat menyediakan makanan bagi biofilm, terlibat dalam
mekanisme pertahanan inang, dan membantu dalam agregasi dan pelekatan permukaan.
Perlindungan EPS menyebabkan biofilm untuk bertahan pada kondisi dimana sel
planktonik sudah tidak mampu bertahan hidup.
Biofilm tersusun atas mikroba dan EPS (extracellular polymer substance
) yang
terdiri atas 50 – 90% dari total karbon organik dari biofilm itu sendiri dan dapat
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 11/26
dinyatakan sebagai materi utama dari biofilm. EPS dapat berupa senyawa kimia
utamanya polisakarida. Polisakarida yang ada bersifat netral atau disebut polyanionik
khususnya EPS pada bakteri gram negatif. Kehadiran asam uronat (seperti D-Glukoronat,
D-Galaktonat, Asam Manuronat) atau keton yang terikat pada piruvat, membentuk bagian anionik. Bagian ini merupakan bagian yang penting karena merupakan jalur
asosiasi dari ion-ion seperti kalsium, magnesium, yang terlihat melintas berikatan dengan
polimer dan menyediakan ikatan yang kuat yang terbentuk pada biofilm. Pada bakteri
gram positif, seperti staphylococcus
, komposisi kimia dari EPS terlihat cukup berbeda
utamanya pada ion kation. Hal ini dilihat dari kondisi endapan koagulasi bakteri terdiri
dari asam teichioc yang tercampur pada protein dalam kadar yang rendah.
EPS memiliki daya hidrasi yang tinggi karena dapat mengabsorbsi air dalam
jumlah yang besar kedalam struktur ikatan hidrogen. EPS sebagian besar hidropobik,
meskipun banyak tipe EPS dapat berupa hidropobik dan hidrofilik. EPS juga tergantung
pada kondisi kelarutannya. Ada dua bagian penting dari EPS sebagai efek penanda pada
biofilm. Pertama, komposisi dan struktur dari polisakarida mengindikasikan konformasi
utama mereka. Sebagai contoh, beberapa bakteri EPS memiliki ikatan 1,3-β-heksosa atau
1,4-β-heksosa residu dan cenderung untuk lebih kaku, lebih sedikit deformabel, dan pada
kasus-kasus tertentu sulit terlarut atau tidak dapat larut. Molekul EPS lain mungkin lebih
mudah terlarut dalam air. Kedua, EPS dari biofilm secara umum tidak sama tergantung
kondisi dari bakteri itu sendiri. Ikatan khusus dari lektin pada gula sederhana digunakan
untuk menguji perkembangan bakteri biofilm pada organisme berbeda. Penelitian
menunjukan bahwa organisme berbeda menunjukan produksi EPS yang berbeda pula
serta jumlah EPS dapat meningkatkan umur biofilm itu sendiri. EPS dapat berasosiasi
dengan ion metal, kation divalent dan makro melekul yang lain (seperti protein, DNA,
dan lemak). Produksi EPS diketahui berasal dari kondisi nutrient pada medium
pertumbuhan; ditemukannya karbon, nitrogen, potasium atau pospat dapat menghambat
sintesis EPS. Perlambatan pertumbuhan bakteri juga mengubah produksi EPS. Karena
EPS sifatnya yang sangat hidraktif, maka kondisi kekeringan dapat dicegah pada biofilm
alami. EPS juga berkontribusi pada bagian resistensi antimikroba biofilm yang
merintangi tranportasi utama dari antibiotik pada biofilm, biasanya dengan ikatan
langsung pada agen pembawa.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 12/26
Gambar Matriks yang terbentuk dari bakteri dan Struktur Kimia EPS
Biofilm terbentuk karena adanya interaksi antara bakteri dan permukaan yang
ditempeli. Interaksi ini terjadi dengan adanya faktor-faktor yang meliputi kelembaban
permukaan, makanan yang tersedia, pembentukan matrik ekstraseluller (exopolimer
)
yang terdiri dari polisakarida, faktor-faktor fisikokimia seperti interaksi muatan
permukaan dan bakteri, ikatan ion, ikatan Van Der Waals, pH dan tegangan permukaan
serta pengkondisian permukaan. Artinya terbentuknya biofilm adalah karena adanya daya
tarik antara kedua permukaan (psikokimia) dan adanya alat yang menjembatani pelekatan
(matriks eksopolisakarida).
Biofilm adalah suatu bentuk mekanisme pertahanan sel. Berdasarkan studi
invitro, biofilm dapat menghindari serangan pertahanan inang. Sebagai contoh adalah sel
fagosit sulit untuk menelan bakteri dalam bentuk biofilm. Biofilm juga lebih resisten
dibandingkan dengan sel planktonik terhadap agen antibakteri. Contohnya khlorinasi
biofilm sering tidak berhasil sebab biosidal hanya membunuh bakteri pada lapisan luar
biofilm, sedangkan bakteri bagian dalam tetap hidup dan biofilm dapat berkembang.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 13/26
Penggunaan ulang agen antibakteri diantara biofilm meningkatkan resistensinya terhadap
biosida.
Sel bakteri pada permukaan biofilm berbeda dari sel dengan matrik biofilm. Sifat
sel yang terselubung dalam matrik dapat berubah sejalan dengan perubahan ketebalannya. Sel permukaan cenderung untuk sel permulaan biofilm muda yang aktif
secara metabolisme. Sel permukaan membelah dan meningkatkan ketebalan biofilm.
Oksigen yang tersedia bagi sel dalam matrik lebih sedikit oleh sebab itu mereka lebih
kecil dan tumbuh dengan lambat. Bakteri akan menjadi sedikit dorman, dan menjadi aktif
bila lapisan luarnya dibunuh.
Infeksi mikroba dapat terbentuk pada biomaterial yang secara total berada dalam
tubuh manusia atau sebagian terbuka ke luar. Spesies
E.coli, Staphylococci dan
Pseudomonas diantaranya adalah penginvansi yang umum. Banyak bagian
gastrointestinal (rongga pencernaan) manusia dan hewan dikoloni oleh kelompok
spesifik bakteri (mikrobiota normal) memberi kesempatan terhadap biofilm alami yang
memberikan sejumlah proteksi terhadap spesies patogenik. Penggunaan alat-alat prostetik
dengan memasukkan ke tubuh manusia sering menyebabkan pembentukan biofilm pada
permukaan alat-alat tersebut oleh Stahylococcus epidermidis , Stahylococci koagulase
negatif yang lain dan bakteri Gram negatif penghuni normal kulit ini memiliki derajat
pelekatan yang tinggi ke alat prostetik. Bakteri dalam biofilm terlindung dari antibiotik
yang memacu biofilm secara kontinyu menyebarkan sumber infeksi ke bagian lain tubuh
dengan terjadinya pelepasan (detachment ) sel.
Setelah biomaterial dicangkok, baik jaringan sel atau mikroorganisme akan
mengkoloninya. Jika sel jaringan mengkoloni pertama kali cangkokan kemungkinan
besar akan berhasil. Jika bakteri mengkoloni pertama kali, banyak mikroorganisme dapat
melekat ke permukaan cangkokan. Bakteri ini dapat mengkoloni dan memulai
pembentukan biofilm. Karena resisten terhadap agen antibakteri, biofilm sering tidak
dapat ditanggalkan dari peralatan medis, dengan demikian dibutuhkan operasi tambahan.
Komponen biomedis yang rentan terhadap kolonisasi biofilm termasuk jantung buatan,
pengganti sendi, kontak lensa, katup jantung, cangkokan gigi, intravascular catheter
.
Dengan kemajuan teknologi modern banyak manusia menjadi inang bagi biomaterial,
dan menjadi beresiko terhadap infeksi biofilm.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 14/26
2.4 Manfaat Biofilm dalam Lingkungan Perairan
Biofilm ternyata juga bisa memberi keuntungan bagi manusia dan dapat
dimanfaatkan sebagai solusi alternatif untuk stabilisasi bangunan yang berdiri di atas
tekstur tanah yang rentan terhadap bencana gempa bumi. Penelitian ini dilakukan oleh para peneliti dari Lafayette College, Amerika Serikat. Biofilm yang diaplikasikan ini
adalah koloni dari bakteri Flavobacterium johnsoniae yang secara alami terdapat di
tanah. Bakteri ini dipilih karena bersifat non-patogenik, terdapat secara alami pada aliran
(pembuangan) air tanah, tidak perlu zat nutrien tinggi, bahkan dapat menguraikan
molekul makro yang banyak terdapat dalam limbah seperti kitin, dan membentuk
biofilm. Penggunaan bakteri ini diharapkan dapat secara alami membentuk polimer
biofilm pada lapisan tanah yang rentan terhadap gempa tempat bangunan berdiri lewat
aliran air tanah.
Selain itu, manfaat dari biofilm juga dapat diaplikasikan dalam dunia industri,
seperti:
a. Biodegradasi
Biodegradasi merupakan pengembangan dari bidang bioteknologi lingkungan
dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran dengan cara
menghancurkan molekul-molekul pencemar di alam. Biodegradasi bukanlah konsep
baru dalam mikrobiologi terapan, karena mikroba telah banyak digunakan
selama bertahun-tahun dalam mengurangi senyawa organik dan bahan beracun baik
yang berasal dari limbah rumah tangga maupun dari industri.
Selama beberapa dekade terakhir, perhatian luas telah dibayarkan pada
pengelolaan pencemaran lingkungan disebabkan oleh polutan berbahaya seperti
logam berat dan berbagai senyawa xenobiotik. Biofilm terstruktur komunitas mikroba
di mana sel-sel mikroba ireversibel menempel pada permukaan atau antarmuka dan
menjadi tertanam dalam matriks polimer ekstraseluler zat yang diproduksi oleh
sel-sel ini.
Biofilm telah ditemukan untuk menjadi cocok untuk degradasi polutan karena
biomassa mikroba yang tinggi dan memiliki kemampuan untuk melumpuhkan
polutan. Penelitian biofilm dalam lingkungan alam tanah, pasir, sedimen dan vegetasi
lahan basah telah mengungkapkan potensi biofilm memiliki kemampuan untuk
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 15/26
mengobati air limbah bantalan beberapa polutan. Sistem biofilm sangat cocok untuk
pengobatan senyawa bandel karena biomassa mikroba yang tinggi dan kemampuan
untuk melumpuhkan senyawa polutan.
Lingkungan darat dan perairan yang terkontaminasi dengan berbagai jenis polutan . Di antaranya , Jumlah hidrokarbon minyak bumi ( TPHs ) , hidrokarbon
aromatik polisiklik ( PAH ) dan pestisida dari antropogenik sumber menimbulkan
risiko bagi kesehatan manusia. Ada contoh sukses dari penggunaan positif biofilm
yang disebut biofilm menguntungkan yang menawarkan sel anggota mereka beberapa
manfaat , di antaranya perlindungan lingkungan dari efek berbahaya dari polutan
beracun berdiri pertama. Reaktor biofilm berbasis umumnya digunakan untuk
pengobatan volume besar air limbah industri dan kota .
Bakteri seperti, Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter calcoaceticus,
Arthrobacter sp.,Streptomyces viridans, dan lain-lain menghasilkan senyawa
biosurfaktan / bioemulsi yangdapat menyerap berbagai jenis logam berat seperti Cd,
Cr, Pb, Cu dan Zn dari tanah yang terkontaminasi. Berbagai jenis Baccillus yang
membentuk biofilm pada permukaan perairan dapatmenyerap Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, dan
Zn dari dalam air. Mikroba yang membentuk film dalam ekosistem perairan juga
memiliki peranan yang penting dalam bioremediasi logam seperti Saccharomyces
cerevisiae dan Candida sp dapat mengakumulasi Pb dari dalam perairan, Citrobacter
san Rhizopus arrhizus memiliki memampuan menyerap uranium (Roane, et all.
1998).
Selain itu, biosorpsi kromium heksavalen menggunakan biofilm E. Coli
didukung pada pasir karbon aktif juga dapat menghilangkan ion Cr lingkungan
berair. Ilmuwan telah mengembangkan strain hasil rekayasa genetika, yaitu
Escherichia coli yang bermanfaat untuk pembersihan merkuri dan logam berat
lainnya. Beberapa bakteri hasil rekayasa genetika dapat mengabsorbsi merkuri secara
langsung, sementara yang mengikat merkuri dari suplai air dapat tumbuh pada
biofilm. Biofilm harus diganti secara periodik untuk menghilangkan bakteri yang
mengandung merkuri. Hal yang sama terjadi pada sel tunggal alga yang diubah secara
genetik yang mengandung gen metallothioniein dan bakteri yang disebut
Cyanobakteri, yang telah menunjukkan kemampuan untuk mengabsorbsi cadmium,
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 16/26
yaitu logam berat lain yang bersifat toksik yang dapat menyebabkan masalah
kesehatan yang serius pada manusia.
b
. Biofiltrasi
Biofiltrasi adalah sebuah cara pemurnian limbah dengan bantuan bahan
pengendali biologis yang sangat efektif dan tidak membahayakan perairan maupun
mencemari perairan. Teknik biofiltrasi merupakan salah satu alternatif yang tepat
untuk dikembangkan dalam upaya penyisihan polutan. Teknik ini memanfaatkan
kemampuan aktifitas mikroba dalam mendegradasi/ mengeliminasi senyawa polutan.
Pengembangan teknik biofiltrasi, memerlukan jenis media serta mikroba yang handal
sehingga pemilihan biofilm tepat untuk digunakan dalam proses biofiltrasi.
Contohnya: proses biofilter untuk menghilangkan senyawa amonia dengan
menggunakan biofilm sebagai media penyangga.
Secara sederhana proses tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Sumber : Said, 2006
Lapisan terluar dari media penyangga adalah lapisan tipis zona aerobik.
Senyawa amonia dioksidasi dan diubah ke dalam bentuk nitrit. Sebagian dari
senyawa nitrit yang ada diubah menjadi gas dinitrogen dioksida (N2O). Proses
tersebut disebut nitrifikasi. Semakin lama lapisan biofilm yang tumbuh dalam media
penyangga semakin tebal sehingga oksigen tidak dapat masuk sehingga terbentuk
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 17/26
zona anaerobik. Pada zona anaerobik senyawa nitrat yang diubah menjadi nitrit
kemudian dilepaskan menjadi gas Nitrogen (N2).
c. Bioreaktor
Bioreaktor atau dikenal juga dengan nama fermentor adalah sebuah peralatan
atau
sistem yang mampu menyediakan sebuah
lingkungan biologis yang dapat
menunjang terjadinya reaksi biokimia dari bahan mentah menjadi bahan yang
dikehendaki. Reaksi biokimia yang terjadi di dalam bioreaktor melibatkan
mikroorganisme atau komponen biokimia aktif ( enzim) yang berasal dari
mikro organisme tertentu, baik secara aerobik maupun anaerobik . Dengan kata lain,
sebuah bioreaktor adalah tempat berlangsungnya proses
kimia yang melibatkan
mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme.
Gambar Bioreaktor untuk skala lab (kiri) dan skala industri (tengah) dan Bagian
Bioreaktor (kanan)
Sumber :
Komponen utama bioreaktor terdiri atas
tangki
,
sparger ,
impeller ,
saringan halus
atau
baffle dan
sensor untuk mengontrol parameter. Tangki berfungsi untuk menampung
campuran substrat, sel mikroorganisme, serta produk. Volume tanki skala laboratorium
berkisar antara 1 – 30 L, sedangkan untuk skala industri dapat mencapai lebih dari 1 000
L. Sparger terletak di bagian bawah bioreaktor dan berperan untuk memompa udara , dan
mencegah pembentukan
gelembung oksigen.
Impeller berperan dalam
agitasi dengan
mengaduk campuran substrat dan sel. Impeller digerakkan oleh rotor . Baffle juga
berperan untuk mencegah terjadinya efek
pusaran air akibat agitasi yang dapat
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 18/26
mengganggu agitasi yang seharusnya. Sensor berperan untuk mengontrol lingkungan
dalam bioreaktor. Kontrol fisika meliputi sensor
suhu
,
tekanan
, agitasi,
foam, dan
kecepatan aliran. Sedangkan, kontrol kimia meliputi sensor pH , kadar oksigen, dan
perubahan komposisi medium.
2.5 Dampak Negatif Dari Biofilm
1. Industri Makanan
Biofilm dikhawatirkan dalam industri makanan, dalam hal ini biofilm dapat
muncul dari bahan mentah, permukaan, manusia, hewan, dan udara. Ketika makanan atau
permukaan pada pabrik pemprosesan makanan terkontaminasi, bakteri dapat membentuk
koloni, akhirnya membentuk biofilm. Sebagai contoh adalah papan iris yang digunakan
untuk memotong daging dapat terinfeksi dengan mikroorganisme. Mikroorganisme lain
dapat menempel pada mikroorganisme yang duluan melekat dan biofilm dapat terbentuk.
Pembersih yang digunakan untuk mengusap papan iris dapat membunuh planktonik,
bakteri yang hidup lepas, tapi terkadang tidak mampu menembus biofilm. Makanan
yang bersentuhan dengan papan iris dapat terkontaminasi.
Biofilm mikroba adalah suatu lapisan tipis yang terbentuk hasil enkapsulasi
mikroorganisme yang dipadatkan (agregat) dalam sebuah matrik cair yang terbentuk dari
campuran protein, asam nukleat dan polisakarida. Di dalam lapisan biofilm, mikroba
cenderung tumbuh dan berkembang dengan pesat hingga membentuk koloni terutama
pada permukaan bahan yang lembab dan kaya akan nutrisi (Tarver, 2009).
Dalam industri makanan, kehadiran biofilm juga menyebabkan masalah yang
potensial. Kekhawatiran terjadi bila bakteri patogen melekat pada alat pemerosesan
makanan. Kalau biofilm tidak dibersihkan, organisme yang melekat dalam
perkembangannya dapat terlepas dari permukaan dan mengkontaminasi produk sebelum
produksi. Masalah yang ditimbulkan oleh adanya kontaminasi ini adalah terjadinya
pembusukan makanan yang akan memperpendek masa simpan ( shelf-life) maupun
penyebaran penyakit melalui makanan ( foodbom desease).
Lebih dari 60 tahun sejak kasus pertama yang dilaporkan (Zobell, 1943), biofilm
menjadi masalah yang banyak mendapat perhatian industri pangan, lingkungan maupun
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 19/26
biomedis (Sihorkar and Vyas, 2001; Maukonen et al ., 2003). Hingga saat ini, biofilm
bahkan merupakan persoalan serius yang ditemukan pada beberapa sektor industri
pangan, seperti pada industri minuman bir, proses pengolahan susu, produk buah dan
sayuran segar, pengolahan produk unggas dan daging (Jessen and Lammert, 2003; Somers and Wong, 2004; Chen et al ., 2007). Beberapa laporan penelitian menyebutkan
biofilm berperan nyata pada munculnya resistensi terhadap produk anti mikroba
(Langsrud et al ., 2003; Simoes et al ., 2006; Simoes and Viera, 2009).
Bakteri yang berasal dari golongan Enterobacter, Lactobacillus, Listeria,
Micrococcus, Streptococcus, Bacillus serta Pseudomonas
umumnya banyak ditemukan
pada proses pengolahan susu (Wiedmann et al ., 2000; Waak et al ., 2002; Salo et al .
2006).
Wong (1998) melaporkan adanya mikroba kontaminan seperti:
Lactobacillus
curvatus and Lactobacillus fermentum yang tertinggal pada residu susu pada pabrik
pembuat keju meskipun telah dilakukan proses pencucian berulang.
Bacillus spp.
khususnya Bacillus cereus merupakan bakteri perusak pangan dan berkontribusi hingga
12% dari total komposisi bakteri penyusun biofilm (Sharma and Anand, 2002). B. cereus
dapat menyebar ke seluruh area selama proses pengolahan pangan. Oleh karenanya
kontaminasi B. Cereus seringkali tidak terlacak, terlebih spora bakteri tersebut juga tahan
terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim dan bersifat hidrofobik.
B. cereus umumnya
juga ditemukan pada peralatan pengolahan pangan (Lindsay et al ., 2006).
Golongan bakteri lainnya, yakni :
Escherichia colli O157:H7,
Salmonella spp.
Dan Listeria monocytogenes termasuk kelompok bakteri penyebab keracunan pangan
yang mampu membentuk biofilm pada produk unggas maupun ternak, serta buah dan
sayuran segar (Dewanti and Wong, 1995; Stepanovic et al
., 2003; Mahmoud et al ., 2008.
Salmonella
spp. khususnya Salmonella enterica ternyata bisa menyebabkan
terjadinya penyakit
Salmonellosis.
Gejala umum penyakit ini adalah terjadinya kram
pada dada, diare dan demam selama kurang lebih 4-7 hari (CDC, 2008a). Ternak dan
unggas biasanya mudah terinfeksi
S. enterica, namun beberapa binatang lainnya seperti
kucing dan tupai dapat pula menjadi media pembawa penyakit ini. Hal yang perlu
diwaspadai adalah bakteri ini dapat memicu terbentuknya biofilm pada melon ketika
disimpan pada 10-20 C selama 24 jam (Annous et al ., 2004; Annous et al ., 2005). Bahan
– bahan sanitasi juga tidak efektif ketika digunakan untuk mengeluarkan atau
menginaktivasi biofilm S. Enterica pada melon, khususnya ketika patogen tersebut telah
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 20/26
tersebar pada buah selama lebih dari 24 jam (Ukuku and Sapers 2001). Namun demikian,
pola pembentukan biofilm oleh
Salmonella spp. dipengaruhi interaksi dinamis antara
faktor pasokan nutrisi dan ketersediaan oksigen (Gerstel and Romling, 2001).
Gambar 2.4.
Tampilan fisik melon dipenuhi koloni bakteri E.colli (Mahmoud et all, 2008)
2. Sistem Perairan
Dalam suatu survei pada aliran sampah, populasi bakteri sesil (biofilm) melebihi
sel planktonik sebanyak 200 unit logaritma. Kandungan nutrisi yang tinggi tersedia
dalam sistem limbah, merangsang pertumbuhan biofilm. Biofilm yang melekat pada pipa
logam dapat menyebabkan korosi. Potensi korosi dibangun antara permukaan logam
yang tidak dikoloni dan permukaan logam yang dikoloni oleh biofilm. Perbedaan pH
sekitar 1,5 unit dapat terjadi pada zona yang lebih rendah dari biofilm yang tumbuh pada
permukaan metalik.
Di lingkungan laut, suksesi kerusakan secara ekologi pada permukaan
benda/substrat misalnya karet, pastik, kayu, dan besi, diinisiasi oleh perlekatan secara
permanen mikroba laut yang bersifat heterotrofik (Disalvo dan Daniels,
dalam
Atlas1975). Selanjutnya, akan diperparah oleh inveretebrata seperti cacing teredo,
molusca, bernacle, polycaheta, brachopoda, sponges,
dan bryozoa. Dibawah kondisi
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 21/26
euphotik, mikroalga dan makroalga juga berperan dalam kerusakan tersebut (Sieburth
dalam Atlas, 1993).
Biofilm dapat tumbuh dengan baik pada shower karena didukung oleh
lingkungan yang berubah lembab dan hangat dari air yang mengalir. Biofilm juga dapat terbentuk pada bagian dalam pipa sehingga mengakibatkan penyumbatan dan korosi.
Pada sistem pembuangan atau pengolahan limbah, terdapat berbagai macam
organisme termasuk bakteri, protozoa, dan rotifera. Biasanya sistem tersebut
dilengkapai oleh penyaring. Penyaring tersebut seringkali ditutupi oleh biofilm. Bakteri
yang terdapat dalam biofilm berperan dalam menangkap materi organik dan
menguraikannya, sedangkan protozoa dan rotifera berperan dalam menguraikan dan
membuang suspensi padat, termasuk patogen dan mikroba.
Gambar Berbagai dampak Biofilm bagi lingkungan perairan
3. Dampak Bagi Kesehatan
Dalam kehidupan sehari-hari biofilm banyak dijumpai di sekitar kita. Salah satu
contohnya adalah karang gigi. Karang gigi biasanya adalah lapisan biofilm dari bakteri
Streptococcus. Biofilm yang dapat terdiri dari multi lapisan ini menempel pada
permukaan gigi dan dapat menyebabkan caries gigi. Penelitian biofilm pada gigi ini berdampak luas pada ilmu kedokteran gigi dan kesehatan mulut. Biofilm juga terdapat
pada bagian tubuh manusia lainnya.
Biofilm dalam tubuh manusia biasanya menjadi masalah ketika terjadi
pencangkokan organ buatan. Koloni mikroorganisme patogen dalam bentuk biofilmlah
yang biasanya menyebabkan infeksi dan penolakan penanaman organ baru tersebut ke
tubuh pasien. Mikroba penghuni biofilm yang menutupi permukaan organ buatan itu sulit
dijangkau oleh antibiotik dan dapat menebarkan infeksi yang berujung pada penolakan
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 22/26
tubuh terhadap organ yang dicangkok. Dalam prespektif industri, biofilm juga dipandang
sebagai gangguan. Sebagai contoh, biofilm yang terdapat pada pipa-pipa minyak atau
saluran air dapat menyebabkan korosi pipa secara pelan tetapi pasti, sehingga
menyebabkan kebocoran pipa.Biofilm meningkat
resitance Antibiotik. Dengan mikroorganisme sangat resisten
terhadap pengobatan antimikroba dan gigih terikat ke permukaan. Bio film campur dalam
Terapi Antibiotik
Bakteri yang tumbuh dalam biofilm sangat resisten terhadap
antibiotik, hingga 1.000 kali lebih tahan daripada
bakteri yang sama tidak tumbuh dalam biofilm.
Dalam menangani Biofilm dibutuhkan
konsentrasi yang lebih tinggi dari Antibiotik.
Biofilm adalah sangat sulit untuk diobati dengan
antimikroba . Antimikroba mungkin mudah
dilemahkan atau gagal untuk menembus ke dalam
biofilm . Selain itu, bakteri dalam biofilm telah
meningkat ( hingga 1000 kali lipat lebih tinggi )
resistensi terhadap senyawa antimikroba.
Sekitar 80% dari semua penyakit infeksi mikrobial pada manusia diketahui
berhubungan dengan biofilm (http://grants.nih.gov.html ). Misalnya, infeksi saluran urin,
infeksi catheter, infeksi telinga tengah, pembentukan dental plaque dan gingivitis
(Karatan and Watnick, 2009), terbentuknya lapisan pada lensa kontak (Imamura et al ,
2008), endocarditis, infeksi cystic fibrosis, dan infeksi permanen pada sambungan
prostheses dan
heart valves (Lewis, 2001; Parsek and Singh, 2003). Pada hampir 80%
dari seluruh pasien pengidap sinusitis kronis, ditemukan biofilm pada jaringan sampel
operasinya yang ditandai dengan cilia dan sel goblet yang tidak normal (cenderung
seperti hilang/lebih pendek) (Sanclement et al , 2005).
Sejumlah besar orang yang terkena infeksi biofilm yang berkembang pada
perangkat medis implan dalam tubuh seperti kateter ( tabung yang digunakan untuk
melakukan cairan dalam atau keluar dari tubuh ), sendi buatan , dan katup jantung
mekanik.
Mikroorganisme dapat melampirkan dan mengembangkan biofilm pada
komponen katup jantung mekanis dan jaringan sekitar jantung , yang mengarah ke
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 23/26
kondisi yang dikenal sebagai katup prostetik endokarditis . Mikroorganisme yang
bertanggung jawab untuk kondisi ini adalah Sthaphylococcus epidermidis , S. aureus ,
Streptococcus spp . , Basil gram negatif , diphtheroid
, enterococci , dan Candida spp .
Organisme ini mungkin berasal dari kulit , peralatan seperti kateter, vena sentral,atau perawatan gigi .
Kateter urin adalah lateks atau silikon perangkat tubular , bila dimasukkan dapat
dengan mudah memperoleh biofilm pada permukaan dalam atau luar. Mikroorganisme
yang biasa mencemari perangkat ini dan mengembangkan biofilm adalah
Sthaphylococcus epidermidis , Enterococcus faecalis , E. coli , Proteus mirabilis , P.
aeruginosa , K. pneumoniae , dan organisme gram - negatif lainnya. Semakin lama
kateter kemih tetap di tempat , semakin besar kecenderungan organisme untuk
mengembangkan biofilm dan mengakibatkan infeksi saluran kemih.
Contoh yang paling sering mengemuka mengenai hubungan biofilm dengan
penyakit gigi adalah dental caries. Polimer air ludah dan produk ekstraseluler bakteri
biofilm akan membentuk dental plaque pada gigi semua jenis hewan. Gigi yang terkena
dental plaque dan tidak segera dibersihkan, akan cepat mengalami tooth decay
/ dental
caries/ cavity yaitu penyakit yang disebabkan oleh bakteri dengan cara merusak bagian
gigi yang keras seperti
enamel, dentin,
dan cementum sehingga terbentuk lubang pada
gigi. Streptococcus mutans dan Lactobacillus merupakan dua kelompok bakteri yang
berperan dalam inisiasi caries. Selain itu dental plaque akan berakibat pada gum disease
yaitu
g
ingivitis atau inflamasi pada gusi, dan
p
eriodontitis atau sakit pada jaringan
periodontium
yang mengelilingi dan memperkuat gigi.
Neisseria gonorrhoeae
merupakan patogen manusia yg sangat spesifik, dapat
membentuk biofilm pada permukaan gelas dan sel manusia. Bakteri ini. diketahui sebagai
penyebab
dermatitis-arthritis syndrome, penyakit
conjunctivitis
,
pharyngitis,
proctitis
atau
urethritis,
prostatitis
dan
orchitis
serta infeksi genital seperti
pelvic inflammatory.
Gejala infeksinya berbeda-beda tergantung dari bagian tubuh yang terinfeksi (Apicella et
al , 2010).
Legionellosis adalah penyakit yg disebabkan oleh Legionella
, biasa menginfeksi
pekerja pada tower pendingin, orang yang beraktivitas di ruangan ber-AC, dan pengguna
shower yang tidak didesain, dikonstruksi, dan dipelihara dengan baik sehingga tercemar
oleh
Legionella
(Murga et al , 2001).
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 24/26
Biofilm juga dapat terbentuk pada permukaan dan dalam jaringan tumbuhan dan
mengakibatkan penyakit tumbuhan (http://www.cs.montana. edu.htm). Contoh penyakit
tumbuhan yang berhubungan dengan biofilm antara lain Citrus Canker pada jeruk,
Pierce's Disease pada anggur, dan
Bacterial Spot
pada banyak tumbuhan termasuk tomat dan cabai (http://grants.nih.gov.html).
Gambar berbagai penyakit yang ditimbulkan oleh Biofilm
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 25/26
3. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan diatas, maka dapat penulis simpulkan sebagai berikut.
1. Biofilm merupakan sebuah struktur komunitas dari bakteri, algae atau jenis sel
lainnya yang menghasilkan matriks polimerik dan melekat pada permukaan.
2. Proses pembentukan biofilm dapat dibedakan menjadi tiga tahapan besar yaitu,
tahap invasi, tahap kolonisasi serta tahap pertumbuhan.
3. Penyusun utama biofilm adalah
ekstra polymeric substance
(EPS) yang
merupakan kelompk dari senyawa polisakarida. EPS ini di ekskresikan oleh sel
yang memiliki berbagai fungsi dalam kehidupan sel.
4. Biofilm memiliki beberapa manfaat dalam kehidupan manusia, seperti sebagai
biofiltrasi, biodegradasi, biobarrier, serta bioreaktor.
5. Selain memiliki manfaat, biofilm juga memiliki dampak negative terhadap
kehidupan manusia, seperti dapat merusak makanan, penyebab pipa korosi,
menganggu kesehatan manusia, serta dampak lainnya.
3.2 Saran
Pemanfaatan biofilm harus lebih di tingkatkan lagi terkhusus dalam bidang
penelitian yang berkaitan dengan aktifitas manusia. Pemanfaatan Biofilm dalam
mengontrol polutan di alam dapat sangat bermanfaat bagi manusia sendiri. Proses
Biodegradasi, Biofiltrasi dan Bioreaktor yang dijelaskan pada makalah ini adalah salah
satu contohnyata manfaat dari koloni mikroba di alam ini. Sebagai mahasiswa MSP,
hendaknya kita menjadikan studi ini sebuah tantangan yang dapat memakmurkan
kehidupan manusia kelak.
.
7/23/2019 Reza-Makalah_BIOKIM-BIOFILM.docx (1)
http://slidepdf.com/reader/full/reza-makalahbiokim-biofilmdocx-1 26/26
DAFTAR PUSTAKA
Barbara, V., Miao, C., Russell, J., Crawford, dan Elena, P. I..,2009,
Bacterial
Extracellular Polysaccharides Involved in Biofilm Formation
, Molecules
journal,
2535 – 2554; doi :10.3390 / molecules 14072535, www.mdpi.com,
diunduh pada tanggal 2 Januari 2016
Campbell, Neil A. 2004. Biologi Edisi Kelima Jilid III. Jakarta: Erlangga
Desouky, A.E.H., Usama, B., Abdu, O. A, Hassan, M. dan Sahar, Z., 2003, Effects of
mixed nitrogen sources on biodegradation of phenol by immobilized
Acinetobacter sp. strain W-17 , African Journal of Biotechnology
.
Joseph A. Moss, Andreas Nocker, Joe E. Lepo, and Richard A. Snyder*, 2006
,
Stability and Change in Estuarine Biofilm Bacterial
Community Diversity Center for
Environmental Diagnostics and Bioremediation,
APPLIED AND
ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, University of West Florida,
Pensacola, Florida 32514, Copyright © 2006, American Society for
Microbiology. All Rights Reserved.
Pelczar.1988. Microbiology an Introduction. Fourth Ed : The Benjamin Cummings
Publishing Company, Inc.
Ristiati, Ni Putu. 2008. Mikrobiologi Lingkungan . Denpasar : Bagian Ilmu Faal Fakultas
Kedokteran Udayana
Rheinhemer, 1991. Laboratory Experiments in Microbiology
. California :
Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.
Sanny, iqbal.
2010.
Peranan Bakteri dalam Kehidupan
. (Online)
(http://communityerosi.blogspot.com) diakses tanggal 2 Januari
2016
Suriawira U, 1995. Pangantar Mokrobiologi Umum
. Bandung: Angkasa
Tim Perkamusan Ilmiah, 2005. Kamus Pintar Biologi. Surabaya: Citra Wacana
Uherek, Elmar. 2008. Siklus Belerang
. http://www.atmosphere.mpg.de/ (diakses 2
Januari 2016)
Wirawan, Denny. 2011. Peran Mikroorganisme Dalam Kehidupan.
(Online)
(http://denny9f.blogspot.com) diakses tanggal 2 Januari
2016.