Ekologi bakteri

24
Sub pokok bahasan Habitat dan ekosistim bakteri Populasi dan komunitas bakteri pada lingkungan normal dan ekstrim Interaksi bakteri dengan lingkungan EKOLOGI BAKTERI Oleh: Noverita ( 1April 2011)

Transcript of Ekologi bakteri

Page 1: Ekologi  bakteri

Sub pokok bahasanHabitat dan ekosistim bakteri

Populasi dan komunitas bakteri pada lingkungan normal dan ekstrim

Interaksi bakteri dengan lingkungan

EKOLOGI BAKTERI Oleh: Noverita ( 1April 2011)

Page 2: Ekologi  bakteri

Ekologi (bhs yunani; oikos & logos) Ilmu yang mengeksplorasi hub. Antar organisme

dan lingkungan (biotik dan abiotik)

Ekologi bakteri ilmu khusus menkaji hub. Bakteri dengan lingkungan (biotik dan abiotik)

Terminologi ekologi mikroba mulai banyak digunakan sejak awal tahun 1960-an

30 tahun kemudian sampai sekarang ekologi mikroba semakin berkembang seiring meningkatnya perhatian masyarakat terhadap lingkungan

Page 3: Ekologi  bakteri

Mikroba (bakteri) menduduki posisi kunci dialammenjaga keberadaan sumber daya alam dan energi

dlm ekosistim global melalui aktivitas metabolit. Berperan dalam transformasi bahan organik dan

anorganik mengatasi permasalahan lingkungan dan ekonomiContoh; mengatasi buangan limbah padat/cair mengatasi keterbatasan pupuk nitrogen penambangan logam pengendalian hayati hama dan penyakit produksi makanan dan pakaian produksi minyak bumi/energi pemanfaatan limbah

Page 4: Ekologi  bakteri

Ekologi umum (makroekologi) dgn ekologi mikro. memiliki perbedaan dalam metodelogi;

Ahli makroekologi; mengunakan oservasi lap. dan survei kualitatif u/ kajian keragaman hayati. Lab. hanya u/ analisa dan uji kimia.

Ahli ekologi mikrob.; hanya sedikit di lap. seperti mengoleksi sampel. Kerja yg sebenarnya dilakukan di lab. Mikrokosmos lebih disukai dari pada di lap.

- Alat yang canggih diperlukan sbg penganti oservasi visual

- Kemajuan teknologi memungkinkan penelitian ekologi pada lingkungan ektrim

Page 5: Ekologi  bakteri

Perkembangan teknik molekuler membuka kemungkinan2 baru dalam mempelajari ekologi mikroba;

Mengkaji keragaman komunitas mikroba melalui heterogenitas RNA dan DNAnya.

Mengkaji keragaman komunitas melalui ektraksi DNA lansung

Untuk mikroba yang unculturable dpt diamati dgn mengunakan teknik PCR dengan berbagai pelacak molekuler. Seperti domain archaea.

Page 6: Ekologi  bakteri

Habitat & EkosistimHabitat; tempat dimana terdapat organisme, faktor ling. yg

mempeng. pertum. Aktivitas, interaksi dan kemampuan hidup organisme

Keberadaan mikroba/bakteri dalam suatu habitat;Autoktonus ; indegenous pada habitat tertentu; mampu hidup,

tumbuhmetabolisme; adaptifsecara fisiologi; kompatibel dengan ling.fisik &kimiakemampuan berkompetisi

Aloktonusasing/baru

tidak menduduki relung ekologi secara fungsional pada ekosistim tersebutlama hidupnya bervariasipembentukan endospora terhindar dari predator dan tek. komposi

Page 7: Ekologi  bakteri

Ekosistim Bakteri

Bakteri seperti halnya makhluk hidup lain dapat dipelajari melalui enam tingkatan yang berbeda. Tingkatan tersebut adalah Individu, populasi, komunitas, ekosistem, bioma, dan biosfer.

1. IndividuIndividu merupakan organisme tunggal. Contoh individu adalah satu sel bakteri vibrio colera, satu sel bakteri Salmonella typhymurim, dll

2. Populasi bakteri sekelompok bakteri dari spesies yg sama, secara kolektif menempati ruang atau tempat tertentu dlm waktu tertentu. Contoh; koloni Salmonella typhymurim

Page 8: Ekologi  bakteri

Hal-hal yg penting diperhatikan 1)Kerapatan populasi:jumlah individu/satuan ruang (luas) atau jumlah individu/volume (liter).2)Dinamika populasi:perubahan-perubahan kepadatan populasi

Faktor-faktor penyebab perubahan populasi mikroba:Mikroba bereproduksiMikroba yang matiMikroba masukmikroba keluar

Fluktuasi

Page 9: Ekologi  bakteri

Komunitas Suatu kesatuan hidup populasi-populasi mikroba

disuatu wilayah/kawasan membentuk komunitas.

Pada prinsipnya komunitas terbentuk dari berbagai hasil interaksi di antara populasi-populasai yang ada

Komunitas mikroba di alam dibagi dalam dua:

1) komunitas akuatik (lautan, danau, sungai dan kolam)

2) komunitas terestrial (hutan, padang rumput, padang pasir, dll.).

Dalam tingkatan komunitas ciri, sifat dan kemampuannya lebih tinggi dari populasi misalnya; dalam hal interaksi, sehingga akan terjadi interaksi antar populasi.

Page 10: Ekologi  bakteri

Hubungan antar populasi ini menggambarkan keadaan :

Saling menguntungkan sehingga terwujud sutau hubungan timbal balik yg positif bagi kedua pihak (mutualisme).

Atau sebaliknya, salah satu pihak dirugikan (parasitisme).Bila suatu komunitas sudah terbentuk, maka populasi-populasi yang ada haruslah hidup berdampingan atau bertetangga satu sama lainnya.

Ekosistem suatu sistem ekologi yang terbentuk oleh hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya.

Page 11: Ekologi  bakteri

Populasi dan komunitas bakteri pada lingkungan normal dan ekstrim

Pertumbuhan bakteri dipengaruhi oleh berbagai faktor, dan setiap mikroba membutuhkan kondisi pertumbuhan yang berbeda.

Kondisi lingkungan yang mendukung dapat memacu pertumbuhan dan reproduksi bakteri.

Faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan reproduksi bakteri adalah;

suhu Kelembaban CahayaJika ketiga faktor ini berada dalam kondisi yang normal

maka bakteri dapat tumbuh dengan baik. Namun jika faktor-faktor pertumbuhan tersebut dalam kondisi yang tidak normal maka pertumbuhan bakteri pun akan terhambat.

Hal inilah yang disebut sebagai keadaan atau kondisi ekstrim yang dihadapi oleh berbagai mikroorganisme.

Page 12: Ekologi  bakteri

Suhu Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri

dibagi menjadi 3 golongan:1) Bakteri psikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada

daerah suhu antara 0°– 30°C, dengan suhu optimum 15°C.

2) Bakteri mesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55°C, dengan suhu optimum 25° – 40°C.

3) Bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75°C, dengan suhu optimum 50 - 65°C

Pada tahun 1967 di Yellow stone park ditemukan bakteri yang hidup dalam sumber air panas bersuhu 93° – 500°C.

Page 13: Ekologi  bakteri

KelembabanPada umumnya bakteri memerlukan kelembapan yang cukup tinggi, kira-kira 85%. Pengurangan kadar air dari protoplasma menyebabkan kegiatan metabolisme terhenti, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan.

Cahaya sangat berpengaruh pada proses pertumbuhan bakteri. Umumnya cahaya merusak sel mikroorganisme yang tidak berberklorofil. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan terjadinya ionisasi komponen sel yang berakibat menghambat pertumbuhan atau menyebabkan kematian.

Page 14: Ekologi  bakteri

Interaksi Populasi Mikroba

Seperti organisme lain, bakteri juga berintegrasi dengan bakteri lain sejenis/berbeda jenis bahkan dengan organisme lain yang lebih besar, dalam hal;

bermetabolisme bergerak berperilaku dll.

Interaksi ini terjadi karena bakteri mempunyai bahasa tersendiri yang memungkinkan mereka berinteraksi satu sama lain yang dinamakan quorum sensing.

Page 15: Ekologi  bakteri

Interaksi pada bakteri terkait dengan senyawa yang dikeluarkan dari sel pada saat bermetabolisme.

Senyawa inilah yang dijadikan sinyal oleh bakteri lain untuk berinteraksi dan mengambil keputusan bagaimana mereka beraktifitas di lingkungan tersebut.

Senyawa tersebut dikenal dengan istilah autoinducer atau pheromone.

Konsentrasi autoinducer akan bertambah ketika populasi bakteri semakin banyak, pertambahan konsentrasi autoinducer, pada ambang tertentu bisa membuat bakteri merubah ekspresi gen sehingga pada akhirnya merubah perilaku hidup bakteri tersebut.

Page 16: Ekologi  bakteri

Perubahan pola hidup yang terjadi akibat sinyal dari autoinducer itu sangat beragam, yang dapat membuat bakteri merubah aktifitas fisiologisnya, seperti;

bersifat simbiosis kompetisi virulensi memproduksi antibiotik sporulasi pembentukan biofilm melakukan konjugasi perubahan tingkat motilitas Proses interaksi ini sangat diperlukan oleh bakteri

untuk tetap bertahan hidup di lingkungannya.

Page 17: Ekologi  bakteri
Page 18: Ekologi  bakteri

Autoinducer bakteri Gram positif dan negatif berbeda.

Bakteri Gram positif berupa senyawa oligo peptida

Bakteri Gram negatif acylated homoserine lactones

Bagi bakteri patogen, quorum sensing membahayakan sel / tubuh inangnya.

Ketika populasi bakteri patogen berkembang sampai level tertentu, konsentrasi autoinducer juga akan bertambah, sehingga merubah regulasi genetik bakteri patogen dari tahap laten menjadi sangat virulen.

Page 19: Ekologi  bakteri

Beberapa contoh quorum sensing Vibrio harveyi

(N-(3-hydroxy)-butanoyl-L-homoserine lactone)

Photobacterium (Vibrio) fischeri

(N-(3-oxo)-hexanoyl-L-homoserine lactone)

P.aeruginosa. bakteri Gram negative Opportunistic pathogen

membentuk formasi biofilm

bioluminescens yang mengakibatkan fenomena kerlap-kerlip pada benur di malam hari.

Vibrio fischeri ber bioluminescens

Page 20: Ekologi  bakteri
Page 21: Ekologi  bakteri

Bentuk Bentuk Interaksi Populasi Bakteri 1. Interaksi positif atau kooperatif , terdiri atas:

a) Mutualis atau simbiosis (_+ +) dua spesies yang berinteraksi memperoleh keuntungan

contoh: E.coli dalam usus, Lactobacillus dalam usus b) Komensalisme (+ 0); salah satu spesies memperoleh

keuntungan.contoh; Staphylococcus epidermidis pada kulit

2. Interaksi tanpa dampak simbios.(0 0)(Netralisme). 3. Interaksi negatifa) Amensalisme (- 0); salah satu spesies memproduksi dan

mengeluarkan sejenis bahan yang merugikan spesies kedua misalnya semacam antibiotik contoh; Streptococcus mutans patogen mulut, penyebab plak, gingivitis dan caries

b) Predasi (pemangsaan) (- +); suatu spesies memakan spesies yang lainnya Misalnya protozoa dalam rumen .

c) Kompetisi (persaingan) (- -); kedua spesies yang berinteraksi menderita (dirugikan)

d) Parasitisme (+ -)

Page 22: Ekologi  bakteri

Parasitisme (+ -)

Page 23: Ekologi  bakteri

Parasitisme (+ -)

Page 24: Ekologi  bakteri

Simbiosis antara koloni semut Apterostigma dentigerum dengan bakteri Pseudonocardia sp.

Bakteri menghasilkan senyawa antibiotik depsipeptida, dentigerumycin sebagai bentuk pertahanan bagi semut terhadap fungi parasit (Escovopsis sp.)