EKOLOGI MIKROBA

47
EKOLOGI MIKROBA EKOLOGI MIKROBA Oleh: Prof. Dr. Poniah Andayaningsih, MS. MATERI 2: boratorium Mikrobiologi , Jurusan Biologi F-MIPA, Universitas Padjad

description

EKOLOGI MIKROBA. MATERI 2:. Oleh : Prof. Dr. Poniah Andayaningsih , MS. Laboratorium Mikrobiologi , Jurusan Biologi F-MIPA, Universitas Padjadjaran. Microbial Ecology. - PowerPoint PPT Presentation

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

3

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.

8

EKOLOGI MIKROBA EKOLOGI MIKROBA EKSTREAMOFILIKEKSTREAMOFILIK

9

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

12

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

Zonasi pada Hot Springs Zonasi pada Hot Springs (sumber air panas)(sumber air panas)

14

15

16

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

20

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

BIOFILM - BIOFILM -

25

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

SEM (Scanning Microscope SEM (Scanning Microscope Electron) - PlaqueElectron) - Plaque

10 μm

31

Aquatic Alpine Aquatic Alpine BiofilmsBiofilms

Heterotrophic bacteria

Photosynthetic

algae

EPS matrix32

Water Pipe - Galvanized Water Pipe - Galvanized IronIron

33

Water Pipe - Enlarged Water Pipe - Enlarged ViewView

34

Biofilm Structure - Water Biofilm Structure - Water ChannelsChannels

35

Biofilm Structure - Water Biofilm Structure - Water ChannelsChannels

36

Lapisan Penyumbat Lapisan Penyumbat Septic SystemSeptic System

Biofilm yang terbentuk pada butir pasir

Menghilangkan bakteri pathogen

Mengurangi materi organik pada air limbah150 μm

37

Formasi BiofilmFormasi Biofilm

38

Pembentukan Matriks Pembentukan Matriks BiofilmBiofilm

39

Pematangan BiofilmPematangan Biofilm

40

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

Alat Medis Alat Medis

Alat-alat bedah implant, IUD, pipa kateter 47