PERANAN MIKROORGANISME

Peranan Mikroorganisme Dalam Kehidupan

Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil

(Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk

melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat dapat mengalami pertumbuhan,

menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki

fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai

kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan

lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula.

Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan

enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan

disimpan dalam bentuk persediaan.enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk perngolahan

bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada. Mikroorganisme ini

juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan

tingkat pembiakannya relative cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut,

maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan

maupun yang menguntungkan.

Sekilas, makna praktis dari mikroorganisme disadari tertutama karena kerugian yang

ditimbulkannya pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang

mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen

yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Walaupun di bidang

lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang menguntungkan jauh lebih

menonjol. Menurut Schlegel ( 1994) beberapa bukti mengenai peranan mikrobiologi dapat

dikemukakan sebagai berikut:

Proses klasik menggunakan mikroorganisme

Di Jepang dan Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan

menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang

dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin. Asam laktat

dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri makanan, masing-masing

dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan cendawan Aspergillus niger.

Produk Antibiotika

Penemuan antibiotik telah menghantarkan pada terapi obat dan industri obat ke era baru.

Karena adanya penemuan penisilin dan produk-produk lain sekresi fungi, aktinomiset, dan

bakteri lain, maka kini telah tersedia obat-obat yang manjur untuk memerangi penyakit

infeksi bakteri.

Proses menggunakan mikroba

Fermentasi klasik telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan

mikroba. Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa

Corynebacterium glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan

garam amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang

memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawabiokimia lain

dalam jumlah besar. Mikroorganisme juga diikutsertakan oleh para ahli kimia pada katalisis

sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang; biokonversi oleh mikroba lebih

spesifik dengan rendemen lebih tinggi, mengungguli koversi secara kimia; amilase untuk

hidrolisis pati, proteinase pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan

enzim-enzim lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan mikroorganisme.

Posisi monopoli dari mikroorganisme

Beberapa bahan dasar yang terutama tersedia dalam jumlah besar, seperti minyak bumi, gas

bumi, dan selulosa hanya dapat diolah oleh mikroorganisme dan dapat mengubahnya kembali

menjadi bahan sel (biomassa) atau produk antara yang disekresi oleh sel.

Teknik genetika modern

Kejelasan mengenai mekanisme pemindahan gen pada bakteri dan peran dari unsur-unsur

ekstrakromosom, telah membuka kemungkinan untuk memindahkan DNA asing ke dalam

bakteri. Manipulasi genetik memungkinkan untuk memasukkan sepotong kecil pembawa

informasi genetik dari manusia ke dalam bakteri sehingga terjadi sintesis senyawa protein

yang bersangkutan. Kegiatan ini sering dilakukan dalam hal pembuatan hormon, antigen, dan

antibodi.

Berdasarkan penjelasan di atas, mikroorganisme memiliki peranan yang cukup besar dalam

kehidupan, baik peranan yang merugikan maupun yang menguntungkan. Beberapa peranan

yang dimiliki oleh mikroorganisme antara lain sebagai berikut:

1. Peranan yang Merugikan

Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan

Misalnya : Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan

Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.

Penyebab kebusukan makanan (spoilage)

Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri

yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat

mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan

mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang

menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses

pembusukan sayur dan buah, mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-

bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan,

1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat

menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur

atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe

aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya

seperti termofilik, halofilik, dll.

Penyebab keracunan makanan (food borne disease).

Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa bakteri penghasil racun (enterotoksin atau

eksotoksin) dapat mencemari badan air, misalnya spora Clostridium perfringens, C.

Botulinum, Bacillus cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora dapat masuk ke dalam

air melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau

minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang memungkinkan,

bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau minuman mengandung

racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan makanan. Bahkan menurut

Dwidjoseputro (2005) pada makanan yang telah dipasteurisasi pun juga dapat

mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah dipasteurisasi kemudian terus menerus

disimpan di dalam kaleng pada temperatur kamar, dapat mengandung racun yang berasal

dari Clostridium botulinum. Spora-spora dari bakteri ini tidak mati dalam proses

pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup (anaerob) dan suhu yang menguntungkan, maka

spora-spora tersebut dapat tumbuh menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun

yang dihasilkan tidak mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf

tepi.

Menimbulkan pencemaran

Materi fekal yang masuk ke dalam badan air, selain membawa bakteri patogen juga

akan membawa bakteri pencemar yang merupakan flora normal saluran pencernaan

manusia, misalnya E. coli. Kehadiran bakteri ini dapat digunakan sebagi indicator

pencemaran air oleh materi fekal.

2. Peranan yang Menguntungkan

Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan

bagi kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi

kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang

menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun demikian,

masih banyak manfaat yang dapat diambil dari mikroorganisme-mikroorganisme tersebut.

Penggunaan mikroorganisme dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, saperti

bidang pertanian, kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara

lain sebagai berikut:

Bidang pertanian

Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan

kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas

merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan

dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari

nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara

bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.

Dalam Dwidjoseputro (2005) dijelaskan bahwa ada beberapa genera bakteri yang

hidup dalam tanah (misalnya Azetobacter, Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk

mengikat molekul-molekul nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk tubuh

mereka, misalnya protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat hasil urai seperti CO2

dan NH3 (gas amoniak). Sebagian dari amoniak terlepas ke udara dan sebagian lain dapat

dipergunakan oleh beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas dan Nitrosococcus) untuk

membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan oleh genus bakteri yang lain untuk memperoleh

energi daripadanya. Oksidasi amoniak menjadi nitrit dan oksidasi nitrit menjadi nitrat

berlangsung di dalam lingkungan yang aerob. Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi.

Pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.

Proses nitrifikasi ini dapat ditulis sebagai berikut:

2NH3 + 3O2 Nitrosomonas, Nitrosococcus 2HNO2 + 2H2O + energi

2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3 + energi

Selain itu, mikroorganisme ini juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk alami, yang

akan mendekomposisi sampah-sampah organik menjadi materi inorganik sehingga dapat

mengurangi kuantitas sampah, menyuburkan tanah dan dapat menjadi sumber nutrisi bagi

tumbuhan (Anonim a, 2006). Seorang peneliti dari Amerika Serikat yaitu Waksman telah

menemukan mikroorganisme tanah yang menghasilkan streptomisin, yaitu bakteri

Streptomyces (Dwidjoseputro, 2005).

Peran lain mikroba dalam bidang pertanian antara lain dalam teknologi kompos

bioaktif dan dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer).

Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba lignoslulotik

unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali

penyakit tanaman. Teknologi kompos bioaktif ini menggunakan mikroba biodekomposer

yang mampu mempercepat proses pengomposan dari beberapa bulan menjadi beberapa

minggu saja. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos, dan ketika kompos

tersebut diberikan ke tanah, mikkroba akan berperan untuk mengendalikan organisme.

Dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer), aktivitas

mikroba diperlukan untuk menjaga ketersediaan tiga unsur hara yang penting bagi tanaman

antara lain, Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalim (K). Kurang lebih 74% kandungan udara

adalah N. Namun, N udara tersebut harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya

terlebih dahulu agar bisa langsung dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroba penambat N ada

yang hidup bebas dan ada pula yang bersimbiosis. Mikroba penambat N simbiotik antara

lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan ( leguminose ).

Mikroba penambat N non-simbiotik misalnya: Azospirillum sp dan Azotobacter sp. Mikroba

penambat N simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan

mikroba penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.

Mikroba tanah lain yang berperan dalam penyediaan unsur hara adalah mkroba pelarut

unsur fosfat (P) dan kalium (K). Kandungan P yang cukup tinggi (jenuh) pada tanah

pertanian kita, sedikit sekali yang dapat digunakan oleh tanaman karena terikat pada mineral

liat tanah. Di sinilah peran mikroba pelarut P yang melepaskan ikatan P dari mineral liat dan

menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara

lain: Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus megatherium. Mikroba

yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalam

melarutkan K.

Mikroba sebagai agen biokontrol. Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman

antara lain: Bacillus thurigiensis (BT), Bauveria bassiana , Paecilomyces fumosoroseus, dan

Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu menyerang dan membunuh berbagai serangga

hama. Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp yang

mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur

akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain:

Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago.

Bidang makanan dan industri

Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini dibuat dengan menggunakan

mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya, misalnya pembuatan bir dan minuman

anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan produk air susu dengan bantuana

bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan bantuan bakteri cuka.

Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang menggunakan bantuan

fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat. Bahkan asam laktat dan asam sitrat yang dalam

jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan masing-masing dibuat dengan bantuan

asam laktat dan Aspergillus niger (Darkuni, 2001). Beberqapa kelompok mikroorganisme

dapat digunakan sebagai indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan

kelompok bakteri yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu, yang

dapat menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat mengintroduksi organisme

hazardous (berbahaya) dan menyebabkan proliferasi spesies patogen ataupun toksigen.

Misalnya E. coli tipe I, coliform dan fekal streptococci digunakan sebagai indikator

penanganan pangan secara tidak higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu.

Mikroorganisme indikator ini sering digunakan sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada

pangan dan air.

Tidak semua mikroba yang ada dapat digunakan dalam industri. Menurut Kusnadi,

dkk (2003) mikroorganisme industri merupakan organisme yang dipilih secara hati-hati

sehingga dapat membuat satu atau banyak produk khusus. Bahkan jika mikroorganisme

industri merupakan salah satu yang sudah diisolasi dengan teknik tradisional,

mikroorganisme tersebut menjadi organisme yang sangat termodifikasi sebelum memasuki

industri berskala besar. Sebagian besar mikroorganisme industri merupakan spesialis

metabolik yang secara spesifik mampu menghasilkan metabolit tertentu dalam jumlah yang

sangat besar pula. Untuk mencapai spesialisasi metabolik tinggi tersebut, strain industri

diubah secara genetika melalui mutasi dan rekombinasi.

Berbagai proses industri digunakan untuk menghasilkan produk mikrobiologi dan

dipisahkan menjadi beberapa kategori berdasarkan kecenderungan penggunaan produk akhir

sebagai berikut:

a. Produksi bahan kimia farmasi

Produk yang paling terkenal adalah antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan

interferon yang dihasilkan melalui bakteri hasil rekayasa genetika.

Produksi bahan kimia bernilai komersial

Produk yang termasuk dalam kelompok ini adalah pelarut dan enzim serta berbagai

senyawa yang digunakan untuk bahan pemula (starting) untuk industri sintesis

senyawa lain.

Produksi makanan tambahan

Produksi massa ragi, bakteri dan alga dari media murah mengandung garam nitrogen

anorganik , cepat saji, dan menyediakan sumber protein dan senyawa lain yang sering

digunakan sebagai makanan tambahan untuk manusia dan hewan.

Produksi minuman alkohol

Pembuatan beer dan wine dan poduksi minuman alkohol lain yang merupakan proses

bioteknologi berskala besar paling tua.

Produksi vaksin

Sel mikroorganisme maupun bagiannya atau produknya dihasilkan dalam jumlah

besar dan digunakan untuk produksi vaksin.

Produksi mikroorganisme untuk digunakan sebagai insektisida (biosida)

Pengendalian hama tanaman dengan menggunakan mikroorganisme yang berperan

sebagai insektisida. Khususnya untuk spesies tertentu, misalnya Bacillus (B. Larvae,

B. Popilliae, dan B. Thurungiensis). Spesies tersebut menghasilkan protein kristalin

yang mematikan larva lepidoptera (ngengat, kupu-kupu, kutu loncat), misalnya ulat

kubis, ngengat gipsy, dan sarang ulat.

Penggunaanya dalam industri perminyakan dan pertambangan

Sejumlah prosedur mikrobiologi digunakan untuk meningkatkan perolehan kembali

logam dari bijih berkadar rendah dan untuk perbaikan perolehan minyak dari sumur-

sumur bor.

Bidang kesehatan

Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam

menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi, aktinomiset, dan

bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur untuk memerangi infeksi oleh

bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai

obat untuk mengendalikan berbagai penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium

yang pertama kali ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika

penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis mikroba yang

sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain untuk antibiotik, dalam

bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk di dalam

saluran pencernaan alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran

pencernaan.

1. Bidang lingkungan dan energi

Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan bakar hayati (metanol dan

etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu, mikroorganisme yang ada di lingkungan

berperan dalam perputaran/siklus materi dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan

berperan sebagai pengurai (dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa

kimia di dalam tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon,

nitrogen, sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi

tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan sebagai indikator

baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun terestrial.

2. Bidang bioteknologi

Kemajuan bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika

mikroba sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain.

Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor (plasmid) yang

dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen organisme lainnya (Anonim

b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan liver. Terapi ini dapat dilakukan

secara ex-vivo maupun in-vivo.

Dalam terapi gen ex vivo, sel hati (misalnya) dari pasien yang hatinya telah

mengalami kerusakan dipindahkan melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui

terapi gen akan menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah

secara genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien tanpa khawatir

akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena sel-sel ini pada awalnya

berasal dari pasien.

Strategi terapi gen in vivo meliputi pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di

dalam tubuh tanpa diikuti oleh pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen

in vivo adalah pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan tidak terdapat

pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan sebagai vektor untuk pengiriman

gen (Thieman, 2004).

Beberapa hasil perkembangan bioteknologi lain yang penting dan melibatkan mikroba

adalah produksi insulin, tanaman transgenik serta antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal

(MAbs) merupakan salah satu antibodi murni yang bersifat sangat spesifik dan menjadi

peluru ajaib bagi dunia pengobatan.

http://febrialdi.wordpress.com/2008/07/13/peran-mikroorganisme-dlm-kehidupan