EKOLOGI MIKROBA
description
Transcript of EKOLOGI MIKROBA
EKOLOGI EKOLOGI MIKROBAMIKROBA
Oleh: Prof. Dr. Poniah Andayaningsih, MS.
MATERI 2:
Laboratorium Mikrobiologi , Jurusan Biologi F-MIPA, Universitas Padjadjaran
Microbial Ecology
Microbial ecology ≠ microbiology Lingkungan
Mikrobiologi Lingkungan terutama berhubungan dengan fungsi dan kontribusi mikroba pada lingkungannya, juga aplikasinya dalam hala pengelolaan dan bioremediasi.
Ekologi Mikroba adalah studi tentang hubungan antara mikroba dan lingkungannya, termasuk organisma lain dan lingkungan abiotis.
Istilah Mikrobial ekologi pada umumnya untuk menjelaskan mikroorganisma dan distribusinya pada lingkungan.
2
A. Dalam lingkungan yang miskin nutrien , memungkinkan terjadinya kompetisi antar m.o.
B. M.o dapat meningkatkan permukaan areal untuk menjadikan efisiensi dalam mendapatkan nutrien.
C. M.o dapat melekat pada permukaan yang mungkin mempunyai konsentrasi nutrisi yang lebih tinggi untuk membentuk biofilm
D. Senyawa kimia dapat menghambat pertumbuhan mikroba pada lingkunagan miskin nutrien.
Mikroba mempengaruhi Mikroba mempengaruhi EkosistemEkosistem
4
• Kemoautrotrof • Fotoautotrof• Kemoheterotrof
Peranan Mikroorganisma dalam Peranan Mikroorganisma dalam LingkunganLingkungan
Peranan m.o lainnya:
a. Sebagai penyedia sumber makanan bagi organisma lainnya.
b. Menghasilkan subtansi inhibitor yang dapat mengurangi aktivitas mikroba lainnya , dan dapat membantu meningkatkan fungsi tanaman atau hewan.
5
Classification of population Classification of population interactioninteraction
0, No effect; +, positive effect; -, negative effect.
EFFECT OF INTERACTION NAME OF INTERACTION
POPULATION A
POPULATION B
NeutralismCommensalismSynergismMutualismCompetitionAmensalismParasitismPredation
0 0 + + - 0 or + + +
0 + + + - - - -
6
MycorrhizaMycorrhizass
Mikoriza secara harfiah berarti "cendawan akar" dan mengacu pada asosiasi simbiotik bahwa ada interaksi antara akar tanaman dan jamur. Mungkin akar dari mayoritas tanaman terestrial adalah mycorrhizal. Ada dua kelas dari mycorrhizae:
•ectomycorrhizae, di mana sel-sel fungal membentuk satu sarung pelindung yang luas di sekitar bagian luar dari akar dan sedikit yang penetrasi ke dalam jaringan/tisu akar diri sendiri, dan
•endomycorrhizae, di mana miselium fungal menempel di dalam jaringan/tisu akar.
Mikroba Extremophiles: Mikroba Extremophiles: Mikroba yang dapat hidup dalam
kondisi ekstrim.- Thermophiles- Psychrophyle- Acidophyle, Alkaliphyle- Halophyle- Barophyle
Kondisi lingkungan yang ekstrim tersebut adalah kondisi yang dianggap steril untuk mikroba
10
ThermophilesThermophilesTumbuh pada temperature > 45oCMikroba termofil pertama ditemukan di
hot springs di Yellowstone (Thermus aquaticus: Taq is basis for
PCR)
Mikroba hyperthermophiles dapat tumbuh pada : 80oC - 100oC!
Mikroba hyperthermophile pertama ditemukan : Sulfolobus acidocaldarius, di hot acid spring.
11
Celah HydrothermalCelah Hydrothermal• Pyrolobus fumarii tumbuh pada daerah yang sangat panas/
Tumbuh baik pada 105oC, -113oCTidak dapat tumbuh pada 90oC!
Theoretical limit pertumbuhan sampai: ~150oC
13
PsychrophilesPsychrophilesTumbuh di bawah 20oCTumbuh optimal pada 20oCRata-rata suhu air laut 1-3oCLaut Antarctic terbentuk dari es
membekusepanjang tahun: dapat dihuni oleh eukariot fotosintetik seperti halnya prokariot bakteri.
Polaromonas vacuolata dapat tumbuh optimal pada 4oC , tidak dapat tumbuh di atas12oC!
17
AcidophilesAcidophilesLingkungan normal pada umumnya
netralAcidophiles adalah m.o yang hidup di
bawah pH 5Lingkungan asam dapat menghasilkan
aktivitas geokimia. ◦Pada Celah hydrothermal; Beberapa some
hot springs menghasilkan gas sulfur ;produce sulfurous gases; puing pertambangan batubara.
Aktivitas metabolisme bakteri acidofilik berkontribusi pada timbulnya keasaman pada lingkungan.
18
AcidophilesAcidophilespH asam dapat mendenaturasi DNASel dapat memelihara kenetralan
bagain dalam sel. ◦extremozymes bekerja pada pH
rendah◦Pembatasan masuknya senyawa pH
rendahExtremozymes telah diisolasi dari
dinding sel / membran yang berfungsi di bawah pH 1
19
AlkaliphilesAlkaliphiles Dapat hidup pada habitat di di atas
pH 9.Pada tanah kaya carbonate,
kandungan sodaBeberapa molekules, misal RNA,
rusak di atas pH 8alkaliphiles juga dapat memlihara
interior secara netral. ◦extremozymes berada dekat
dinding sel dan disekresikan21
HalophilesHalophilesSel di lingkungan hipertonik akan
dehidrasi. Halophiles menyimpan air dengan
mengakumulasikan di bagian dalam sel dengan cara active transport
• Halobacterium salinarum dapat mengkonsentratkan KCl◦cytoplasmic enzymes memerlukan
KCl untuk meningkan aktifitasnya.22
BarophilesBarophilesToleran dan memerlukan
tekanan yang tinggi ekstrim dan ditemukan di kedalaman tanah atau lautan.
Dapat tumbuh di bawah ribuan tekanan atmosfir. ◦Kedalaman sampai 7000 kaki di
bawah permukaan laut.
23
EstuariesEstuariesTitik di mana
sungai bertemu dengan laut.
Pertemuan antara air tawar dan air asin.
Kondisi lingkungan sangat berubah-ubah.
Sangat Variable pada pH, O2
24
BiofilmsBiofilmsKomunitas m.o yang melekat pada
permukaan suatu lingkungan.Sel yang berada di dalamnya men-
sekretkan matriks exopolysaccharides.
Dimanapun, kelembaban lingkungan cukup untuk pertumbuhan m.o. untuk membentuk biofilm
26
Mixed-Species BiofilmMixed-Species Biofilm
Pseudomonas aeruginosa, P. fluorescens, Klebsiella pneumoniae
27
Lapisan Mikroba pada Lapisan Mikroba pada BiofilmBiofilm
Komunitas mikroba khusus.
Terutama Terdiri dari prokariot photosynthetic
28
Biofilm SubstratesBiofilm SubstratesPermukaan yang padat yang
terkena kondisi lembab Permukaan jaringan lunak dari
organismaBatas anatar cairan dan udaraMarine biofilms terbentuk diatas
bebatuan dan permukaan baik air laut ataupun air tawar.
29
Karies Gigi sebagai bentuk Karies Gigi sebagai bentuk dari biofilmdari biofilmI, gigi Plaque terekspos sampai 5%
sukrosa selama 5 menit; kanan gigi seri diperlakukan dengan Gram's iodine
Noda coklat : á-1, 4 glucans (glikogen, amylose) - luas paparan asam laktat, yang menggerus enamel
30
Aquatic Alpine Aquatic Alpine BiofilmsBiofilms
Heterotrophic bacteria
Photosynthetic
algae
EPS matrix32
Lapisan Penyumbat Lapisan Penyumbat Septic SystemSeptic System
Biofilm yang terbentuk pada butir pasir
Menghilangkan bakteri pathogen
Mengurangi materi organik pada air limbah150 μm
37
Pita-pita Biofilm = Pita-pita Biofilm = StreamerStreamer
Pseudomonas aeruginosa PANO67
Hasil SEM-Streamer
41
Eradikasi= Pemusnahan Eradikasi= Pemusnahan BiofilmBiofilmbiofilm menunjukkan
peningkatan ketahanan/resistensi terhadap antibiotik dan biocides
biofilm tahan terhadap respon imun
terutama karena sifat protektif eps matriks
MBEC > MBC > MIC42
0 mins
30 mins
DAPI: stains DNA
Tetrazoleum chloride (TTC/CTC): stains respiring cells
Treatment: chloramine
43
60 mins
90 mins
DAPI: stains DNA
Tetrazoleum chloride (TTC/CTC): stains respiring cells
Treatment: chloramine
44
Biofilm berpengaruh pada Biofilm berpengaruh pada kesehatan dan Industrikesehatan dan IndustriMenyebabkan penyebab utama
kematian akibat cystic fibrosisInfeksi yang sulit di obati. Mengkontaminasi instalasi pengolah
air, sistem filtrasi . Menyebabkan korosi dan timbulnya
sumbatan minyak pada perpipaan , ladang minyak.
Biofouling dari penggilingan pulp kertas.
45
Kasus: Biofilm pada Lensa Kasus: Biofilm pada Lensa KontakKontak
mix of bacteria, fungi, amoebaecommon in up to 80% of contact lens wearers
46