Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob

7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob

1/10

MEKANISME MIKROBA PADA KONDISI ANAEROB

Mikroorganisme anaerob dibagi menjadi 2 golongan yaitu golongan anaerob obligat dan anerob

fakultatif. Golongan anaerob fakultatif merupakan Organisme yang dapat menggunakan oksigen

sebagai akseptor elektron atau sebagai penggantinya dapat diambil oksigen dari garam-garam

seperti NaNO3, Na

2SO

4atau karbonat. Sedangkan, golongan anaerob obligat adalah organisme

yang tidak membutuhkan oksigen bebas bahkan jika kontak dengan oksigen akan mengakibatkan

penghambatan atau mematikan organisme tersebut. Mikroba anaerob obligat tidak dapat bertahan

hidup jika kontak langsung dengan oksigen minimal selama 10 menit. Ketidaktahanan mikroba

anaerob obligat terhadap oksigen disebabkan tidak adanya enzim superoksida dismutase

dan katalase, yang akan mengubah superoksida yang terbentuk dalam sel mereka karena adanya

oksigen.. Mikroba anaerob obligat dapat hidup melalui proses fermentasi, respirasi anaerob, atau

proses methanogenesis. Mikroba anaerob obligat yang sensitif terhadap oksigen memperoleh

energi dan melakukan metabolisme dengan menggunakan beberapa alternatif akseptor elektron

untuk respirasi seluler seperti sulfat , nitrat , besi , mangan , merkuri , dan karbon monoksida. Ada

beberapa hipotesis mengenai anaerob obligat yang sensitif terhadap oksigen:

1. Oksigen terlarut akan meningkatkan potensial redoks dari larutan. Potensial redoks tinggi

menghambat pertumbuhan beberapa bakteri anaerob obligat Sebagai contoh, methanogen

tumbuh pada potensial redoks lebih rendah dari -0,3 V.

2. Sulfida merupakan komponen penting dari beberapa enzim. Molekul oksigen mengoksidasi

sulfida untuk membentuk disulfida, sehingga menonaktifkan enzim tertentu.

Mikrooorganisme ini tidak dapat tumbuh tanpa enzim yang dinonaktifkan tersebut.

3. Terhambatnya pertumbuhan mikroba anaerob obligat akibat kurangnya keseimbangan

dalam biosintesis, karena elektron yang akan digunakan untuk biosintesa habis untuk

mengurangi oksigen.

(Kim and Geoffrey, 2008)

Gambar 1. Kondisi Pertumbuhan Mikroba secara Aerob dan Anaerobik dalam Kultur Cair


2/10

Respon suatu organisme terhadap O2

di lingkungannya tergantung pada terjadinya distribusi

berbagai enzim yang bereaksi dengan radikal oksigen (O2-) yang selalu dihasilkan oleh sel-sel saat

dihadapkan dengan O2. Semua sel mengandung enzim yang mampu bereaksi dengan O

2. Misalnya,

oksidasi dari flavoprotein oleh O2

yang selalu menghasilkan pembentukan H2

02

(peroksida) sebagai

salah satu produk utama dan sejumlah kecil superoksida bebas yang bahkan lebih toksik berupa

radikal oksigen (O2-). Selain itu, pigmen klorofil dalam sel dapat bereaksi dengan O

2dengan

bantuan cahaya dan menghasilkansinglet oxygen, bentuk lain radikal oksigen yang merupakan

oksidator kuat.

Semua organisme yang dapat hidup di lingkungan O2, memiliki enzim superoksida dismutase yang

dihasilkan oleh sistem metabolisme. Selain itu, organisme ini juga mempunyai enzim katalase,

yang menguraikan H2O

2. Bakteri aerotolerant (seperti bakteri asam laktat) tidak memiliki enzim

katalase, sehingga mikroba ini menguraikan H2O

2menggunakan enzim peroksidase yang berasal

dari elektron NADH2

sehingga dapat mengubah peroksida menjadi H2O. Beberapa organisme

fotosintesis dilindungi dari reaksi oksidasi oleh radikal oksigen dengan adanya pigmen karotenoid.

Pigmen karotenoid secara fisik bereaksi dengan radikal oksigen sehingga dapat mengurangi tingkat

keracunan di dalam sel. Organisme anaerob obligat tidak memiliki enzim superoksida dismutase,

katalase atau peroksidase. Oleh karena itu, organisme ini mengalami oksidasi oleh radikal oksigen

sehingga dapat mematikannya saat berada di lingkungan dengan kandungan O2. Berikut ini

merupakan reaksi enzim superoksida dismutase, katalase dan peroksidase yang digunakan untuk

detoksifikasi radikal oksigen :


3/10


4/10

Hasil Pertumbuhan Mikroba pada Medium Thioglycollate

1.

No. Tabung 1 2 3 4

Golongan berdasarkan

toleransi oksigen

Obligat

AerobFakultatif anaerob

Aerotoleran

Anaerob

Obligat

Anaerob

Respirasi aerobik + + - -

Fermentasi - + + +

Kemampuan toleransi oksigen + + + -

Kemampuan tumbuh tanpa

oksigen- + + +

Reaksi katalase + + - -

Reaksi pada Glucose O/F

MediumO or - F

Respon untuk sodium azidadalam media pertumbuhan

Sensitif Sensitif (di bawahkondisi aerobik)

Resisten Resisten

(Lindquist, 2001)

Medium Pepton+Agar


5/10

1.

Keterangan :

Tabung 1: media yang mengandung pepton dan agar dan ditambah nutrisi lain yang biasa

digunakan bakteri untuk metabolisme dan replikasi kecuali bahan yang akan mendukung

pertumbuhan anaerobik seperti glukosa (atau sesuatu yang lain yang bisa difermentasi)

atau nitrat (atau akseptor elektron lain / akseptor pengganti oksigen yang dapat

digunakan dalam respirasi anaerob). Setelah inokulasi media ini dan inkubasi dalam gelap,

pertumbuhan apapun akan terjadi karena respirasi aerobik dengan pertumbuhan hanya di

bagian atas media.

Tabung 2: media yang sama seperti pada tabung 1, namun telah ditambahkan glukosa.

Setelah inkubasi (dalam gelap), setiap pertumbuhan anaerob akan terjadi fermentasi

glukosa. Dengan demikian media dapat digunakan untuk mendeteksi apakah

organismetersebut aerobik atau fermentasi.

Tabung 3 : media yang sama seperti pada tabung 1, namun telah ditambahkan kalium

nitrat. Setelah inkubasi (dalam gelap), setiap pertumbuhan anaerob terjadi respirasi

anaerob dimana organisme menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron. Kita dapat

melakukan pengujian dalam media broth pengurangan nitrat; dengan reagen dapat

dideteksi pembentukan nitrit, dan dengan tabung Durham kita dapat dideteksi

pembentukan gas N2.

Tabung 4 : media yang sama seperti pada tabung 1, namun tabung telah diinkubasi dengan

cahaya. Dengan cahaya sebagai sumber energi utama, pertumbuhan anaerob terjadi karena

phototrophy anoxygenic.


6/10

(Lindquist, 2001)

Media Anaerobic Brucella Blood Agar with Phenylethyl Alcohol (PEA)

Media PEA berisi phenylethylalcohol menghambat pertumbuhan gram negatif, bakteri

anaerob-fakultatif dan mencegah mikroba berkerumun. PEA akan mendukung

pertumbuhan bakteri anaerob obligat, baik gram positif dan gram negatif . Media ini

disiapkan, disimpan dan ditiadakan dalam kondisi oksigen bebas untuk mencegah

pembentukan produk teroksidasi sebelum digunakan.

Komposisi media

o Pankreas hasil perombakan Kasein 10,0 g

o Pepton Kedelai 3,0 g

o Animal Tissue 10,0 g

o Dekstrosa 1,0 g

o Ekstrak Yeast 2,0 g

o Natrium Klorida 5,0 g

o Natrium bisulfit 0,1 g

o Hemin (0,1 %) 5,0 ml

o Vitamin K(1 %) 1,0 ml

L -Sistin 0,4 g

Agar 15,0 g

Darah Domba 45,5 ml

Phenylethyl Alkohol 2,7 ml

Distilasi Air 1.000,0 ml


7/10

Penyimpanan: Setelah dibuat, simpan pada suhu kamar (13 C 27 C) dalam wadah

tertutup samapai digunakan. Hindari terlalu panas atau beku. Jangan gunakan media jika

ada tanda-tanda kerusakan (menyusut, retak atau perubahan warna) atau kontaminasi.

Metode : Inokulasi dilakukan pada kondisi anaerobik dan diinkubasi pada 35-37 o C selama

18-48 jam.

Contoh Mikroba Anaerob Obligat

Bacteroides

Banyak terdapat pada organ intestinal ikan segar yang ditumbuhkan pada EG-fildes agar dengan

buffer H2CO

3-CO

2dan disimpan pada suhu 4C. Saat diinokulasikan pada plate diinkubasi pada

suhu 30C selama 1-3 hari dengan kondisi lingkungan 100% CO2.

Kultur media yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba anaerob obligat adalah peptone-yeast-

fildes-glucose (PYFG) broth. Medium ini disterilisasi dalam autoclave 115C selama 20 menit.

Sebelum digunakan untuk tempat pertumbuhan mikroba anaerob obligat media yang telah cair

dimasukkan dalam wadah yang mengandung 90%N2-10%CO

2dan telah dibiarkan selama 10-14

hari.

Karakteristik Bacteroides antara lain non-motil, non-sporing, gram negative, berbentuk batang ,

obligat anaerob dan memproduksi asam asetat yang merupakan sebagian besar produk yang

dihasilkan pada media PYFG Broth. Dalam organ instestinal ikan segar terdapat 2 spesies

Bacteroides yang tumbuh yaitu:

B. hypermegas : positif terjadi aktivitas reduksi nitrat dan dekarboksilasi asam

glutamate, produksi hydrogen sulfide dan berbagai gas dari glukosa, dan dapat

memfermentasi arabinosa, xylosa, ribose, galaktosa, maltose, laktosa, amnnitol dan

sorbitol.

B.fragilis : di dalam komponen bile memproduksi asam asetat dan sam suksinat, positif

ativitas reduksi nitrat, dapat memfermentasi karbohidrat, dan pH media PYFG/ akhir

5,5-6,0.


8/10

(Sakata, et.al. 1981)

Clostridia

Semua spesies golongan bakteri Clostridia asal rumen akan mati jika berada pada kondisi aerob.

Beberapa spesies Clostridia memiliki enzim katalase yang sangat sedikit bahkan ada yang tidak

punya sama sekali dan mikroorganisme ini tidak sedikitpun memiliki enzim superoksida

dismutase. Oleh karena itu, spesies golongan Clostridia termasuk mikroba anaerob obligat dimana

tidak memiliki perlindungan terhadap radikal oksigen bebas yang dapat mematikan sel itu sendiri.

(McCord, J.M, Bernard B.K, and Irwin Fridovich,1971).

Clostridium sp. sebagai mikroba anaerob obligat dapat dimanfaatkam untuk menghasilkan

biohydrogen. Mikroorganisme natural anaerobic ini dengan menggunakan metode heat-shocked

sehingga Clostridia yang bergermninasi dapat mengkonversi limbah padat dan cair organik

menjadi gas hydrogen. Produksi hidrogen berhenti ketika propionate di dalam kulur dikonsumsi

dan etanol, asetat serta butirat tersisa dalam reaktor. Fenomena ini diharapkan karena produksi

hidrogen diperlukan untuk produksi alkohol jika tekanan parsial hidrogen positif dipertahankan

(Lay et al, 1999.). Alkohol adalah pruduk utama dalam metabolisme fermentasi hidrogen

Clostridium sp yang memproduksi hidrogen serta akan terbentuk asam volatil

selama fase pertumbuhan eksponensial. Produksi hydrogen stabil pada substrat yang mengandung

sukrosa 4,0o,5 g/l dan pH 5,40,2 (Fan et.al., 2004).

Karakteristik bakteri Clostridium antara lain berbentuk batang, anaerob obligat, besar, gram positif,

dapat merusak protein atau membentuk toksin, spora klostridia biasanya lebih besar daripada

diameter batang tempat spora dibentuk dan sebagian besar bergerak karena mempunyai flagel

peritrikus. Habitat alamiah di tanah atau saluran usus hewan dan manusia sebagai saprofit. Koloni

besar dan meninggi dengan pinggir utuh dan sebagian besar menghasilkan hemolisis pada blood

agar. Spora sangat resisten terhadap panas dan tahan pada suhu 100C selama 3-5 jam, tetapi daya

tahan ini berkurang pada pH asam atau konsentrasi garam tinggi (Edward,2009).

Gambar Clostridium pada Blood Agar


9/10

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous.2009. Media Anaerobic Brucella Blood Agar with Phenylethyl Alcohol (PEA)

http://www.anaerobesystems.com. Concord Circle Morgan Hill. Diakses tanggal 11 November

2010.

Edward, Rob. 2009. Clostridium. http://www.textbookofbacteriology.net/clostridia.html. Diakses

13 November 2010.

Fan et.al. 2004. Optimization of Initial Substrate and pH Levels or Germination of Sporing

Hydrogen Producing Anaerobes in Cow Dung Compost.

http://umgapa.podzone.org/Taras/SciFair/2004-2005/pH55.pdf. Diakses tanggal 13 November

2010.

Kim, Byung Hong and Geoffrey Michael Gadd. 2008. Bacterial Physiology and Metabolism.

Cambridge University Press. Cambridge. UK.

Lay,J.J.,Lee,Y.J.,Noike,T.,1999.Feasibility of Biological Hydrogen Production from Organic

Fraction of Municipal Solid Waste.WateRes.33,25762586.

Lindquist, John. 2001. Differential Media : Oxygen Relationships and the Use ofThioglycollate Medium. http://www.jlindquist.net/generalmicro/dfthiognf.html. Department of

Bacteriology,University of Wisconsin Madison. Diakses tanggal 11 November 2010.

McCord, J.M, Bernard B.K, and Irwin Fridovich.1971. An Enzyme-Based Theory of Obligate

Anaerobiosis:The Physiological Function of Superoxide Dismutase.


10/10

http://www.pnas.org/content/68/5/1024.full.pdf. Diakases tanggal 13 November 2010

Sakata, et.al. 1981. Characteristics of Obligate Anaerobic Bacteria in the Intestines of Freshwater

Fish. http://rms1.agsearch.agropedia.affrc.go.jp/contents/JASI/pdf/society/22-4938.pdf.. Diakses

tanggal 11 November 2010

Todar, Kenneth. 2000. Phycial and Environmental Requirements for Growth. University of

Wisconins. Madison.

Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob

Documents

Transcript of Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob