MIKROBIOLOGI MIKROBIOLOGI

Sanitary MicrobiologySanitary Microbiology- Mikrobiologi yang mempelajari Mikrobiologi yang mempelajari

mikroorganisme yang umumnya mikroorganisme yang umumnya ditemukan di dalam air dan tanahditemukan di dalam air dan tanah

- Ilmu terapan dalam penjernihan air Ilmu terapan dalam penjernihan air dan pengolahan limbahdan pengolahan limbah

Mikrobiologi saniter mencakup:Mikrobiologi saniter mencakup:- Tumbuhan : virus, riketsia, bakteria, Tumbuhan : virus, riketsia, bakteria,

fungi dan algafungi dan alga- Binatang : protozoa, rotifera dan Binatang : protozoa, rotifera dan

crustacea (rotifera dan crustace crustacea (rotifera dan crustace makroscopik)makroscopik)

BakteriBakteri Bakteri memegang peranan penting Bakteri memegang peranan penting

dalam pengelolaan limbah organikdalam pengelolaan limbah organik Hasil kegiatan bakteri sangat Hasil kegiatan bakteri sangat

bergantung pada kondisi lingkungan :bergantung pada kondisi lingkungan : - tidak terkontrol - tidak terkontrol bau busuk dan bau busuk dan

kondisikondisi tidak tidak

menyenagkanmenyenagkan

Kebutuhan nutrisi dan energi bakteriKebutuhan nutrisi dan energi bakteri- Ion inorganik, C, N, S untuk sintesis materi sel Ion inorganik, C, N, S untuk sintesis materi sel

dan memproduksi energidan memproduksi energi- Berdasarkan nutrisi dan energi tersebut, Berdasarkan nutrisi dan energi tersebut,

bakteri dikelompokkan ke dalam :bakteri dikelompokkan ke dalam : - - Bakteri autotrofBakteri autotrof : memiliki kemampuan : memiliki kemampuan

menggunakan CO2, air dan senyawa inorganik,menggunakan CO2, air dan senyawa inorganik,

Energi diperoleh dari cahaya atau oksidasi Energi diperoleh dari cahaya atau oksidasi satu atau satu atau beberapa senyawa inorganik.beberapa senyawa inorganik.

Semua bakteri autrotrop adalah Semua bakteri autrotrop adalah strict strict aerobsaerobs, , contohnya contohnya NitrobacterNitrobacter (nitrit (nitrit nitrat)nitrat)

- - Bakteri heterotrofBakteri heterotrof - - membutuhkan senyawa organik untuk membutuhkan senyawa organik untuk

memenuhi kebutuhan karbon dan memenuhi kebutuhan karbon dan energienergi - - bervariasi dari yang mengoksidasi bervariasi dari yang mengoksidasi

hidrokarbon sederhana (metana) hidrokarbon sederhana (metana) sampai sampai yang mendegradasi molekul yang mendegradasi molekul organik organik komplek seperti komplek seperti cholic acidcholic acid

- - 3 kelompok yaitu, aerob, anaerob , 3 kelompok yaitu, aerob, anaerob , fakultatiffakultatif

- Karakteristik lingkunganKarakteristik lingkungan - bervariasi bergantung sumber - bervariasi bergantung sumber

makananmakanan - sederhana - sederhana satu komunitas dgn satu komunitas dgn

1 sp 1 sp dominan dominan - kompleks - kompleks komunitas yang komunitas yang

komplekskompleks

FUNGIFUNGI- Tumbuhan nonfotosintetikTumbuhan nonfotosintetik- Single cell sd multicelluler filamentous Single cell sd multicelluler filamentous

colonycolony- Peranan penting dalam pembuatan Peranan penting dalam pembuatan

kompos dan pengolahan limbah industri kompos dan pengolahan limbah industri - menggunakan bahan organik sebagai - menggunakan bahan organik sebagai

sumber karbon dan enrgisumber karbon dan enrgi - mampu tumbuh pada kondisi - mampu tumbuh pada kondisi

kelembaban rendah dan pH rendahkelembaban rendah dan pH rendah

- Kebutuhan nutrien dan energiKebutuhan nutrien dan energi - sangat bergantung pada medium/ - sangat bergantung pada medium/

substrat untuk memenuhi semua substrat untuk memenuhi semua kebutuhan nutriennya, kecuali kebutuhan nutriennya, kecuali

oksigen oksigen dan COdan CO2 2 dari atmosfir dari atmosfir spesifik untuk spesifik untuk setiap jenis fungisetiap jenis fungi

- Bisa tumbuh pada kondisi minimal - Bisa tumbuh pada kondisi minimal sumber karbon organik dan sumber karbon organik dan

nitrogen nitrogen (amonia dan nitrat)(amonia dan nitrat)

- beberapa dapat hidup dalam - beberapa dapat hidup dalam media kaya media kaya akan akan garam atau garam atau asam asam

- - fungi dapat mendekomposisi fungi dapat mendekomposisi senyawa senyawa sangat komplek seperti sangat komplek seperti kayu, tulang, kayu, tulang, kulit kulit disamak, disamak, lilin bahkan plastiklilin bahkan plastik

- Karakteristik LingkunganKarakteristik Lingkungan - - fungi berkembang fungi berkembang spora yang spora yang

diselimuti diselimuti oleh polisakarida yang oleh polisakarida yang melindungi melindungi intinya dari kekeringan intinya dari kekeringan yang yang lama. Spora lama. Spora terdistribusi luas.terdistribusi luas.

- temperatur :- temperatur : < 0< 000C – sel survive tp jarang C – sel survive tp jarang

tumbuhtumbuh > 40> 4000C – hampir semua sel C – hampir semua sel

berhenti berhenti tumbuh, lalu matitumbuh, lalu mati

- banyak fungi dipengaruhi cahaya, - banyak fungi dipengaruhi cahaya, dibedakan dibedakan dalam :dalam :

- - morphogenetic effectmorphogenetic effect : cahaya : cahaya mendunkung atau menghambat mendunkung atau menghambat

pembentukan strukturpembentukan struktur - - non morphogenetic effectnon morphogenetic effect : :

cahaya cahaya mempengaruhi mempengaruhi pertumbuhan strukturpertumbuhan struktur

ALGAEALGAE- Organisme akuatik (tawar & asin), di tanah Organisme akuatik (tawar & asin), di tanah

atau permukaan tumbuhan tingkat tinggiatau permukaan tumbuhan tingkat tinggi- Total masa algae di laut jauh melebihi Total masa algae di laut jauh melebihi

populasi fotosintetik di daratanpopulasi fotosintetik di daratan- Menimbulkan gangguan : mengubah warna Menimbulkan gangguan : mengubah warna

air, menyumbat saringan pasir pada air, menyumbat saringan pasir pada instalasi pengolahan limbah, instalasi pengolahan limbah, supersaturation, menunrunkan DO yang supersaturation, menunrunkan DO yang mengakibatkan kematian ikan, menganggu mengakibatkan kematian ikan, menganggu pemandangan daerah wisata, menimbulkan pemandangan daerah wisata, menimbulkan gangguan lingkungan akuatik.gangguan lingkungan akuatik.

- Terlibat dalam rantai makanan Terlibat dalam rantai makanan menambah menambah oksigen kadalam air selama pertumbuhan oksigen kadalam air selama pertumbuhan (berkaitan dengan kebutuhan oksigen bakteri)(berkaitan dengan kebutuhan oksigen bakteri)

- Kebutuhan nutrien dan energiKebutuhan nutrien dan energi - energi - energi fotosintesisfotosintesis - nutrien - nutrien senyawa N dan P senyawa N dan P - Karakteristik LingkunganKarakteristik Lingkungan - CO2 : penting dan hanya perairan yang - CO2 : penting dan hanya perairan yang

kaya CO2 kaya CO2 yang menunjang pertumbuhan yang menunjang pertumbuhan algae yang cepat, algae yang cepat, CO2 CO2 di air dipengarhui di air dipengarhui oleh temperatur, CO2 dari oleh temperatur, CO2 dari respirasi, respirasi, kondisi kimiawi dasar perairan, overturn kondisi kimiawi dasar perairan, overturn bahan organik oleh bakteri, pola drainasi bahan organik oleh bakteri, pola drainasi sekitar sekitar perairanperairan

- Oksigen - Oksigen Siang hari – tidak bergantung pada Siang hari – tidak bergantung pada

oksigen oksigen Malam hari – dari air untuk respirasiMalam hari – dari air untuk respirasi - Cahaya – 2-3 m di bawah permukaan- Cahaya – 2-3 m di bawah permukaan - N dan P : - N dan P : - - bila N dan P rendah populasi bila N dan P rendah populasi

fitoplankton fitoplankton tinggi, nutrien yang tinggi, nutrien yang dikonsumsi disimpan dikonsumsi disimpan dalam organismedalam organisme

- - bila N dan P tinggi, mempercepat bila N dan P tinggi, mempercepat laju laju kematian kematian dan disinegrasi algae dan disinegrasi algae yang kemudian melepaskan N yang kemudian melepaskan N dan P dan P ke sekitarnyake sekitarnya

PROTOZOAPROTOZOA- Penting dalam penjernihan airPenting dalam penjernihan air- Kebutuhan nutrien dan energiKebutuhan nutrien dan energi - autrorof (menggunakan senyawa - autrorof (menggunakan senyawa

inorganik) dan inorganik) dan - heterotrof (menggunakan bahan organik)- heterotrof (menggunakan bahan organik)- Karakteristik ekosistemKarakteristik ekosistem - hidup bebas atau didalam organisme lain- hidup bebas atau didalam organisme lain - Temperatur, cahaya, makanan (tidak bisa - Temperatur, cahaya, makanan (tidak bisa

hidup tanpa bakteri)hidup tanpa bakteri)

Limbah Ternak

Inorganik Organik

SulfurousNitrogenous

Protein

Carbonaceous

Lipid

Peptida Gliserol

Karbohidrat

SeratGula

Asam amino

Sulfida

VA

Bak

teri

asam

Bak

teri

met

ana

H2SSelulosalignin

CO2CH4H2ON-NH4

Senyawa Cu, P, K, Zn, Mn, Ca, Co Fe, H, O

AlkoholAsam lemak

- Biolisis; perubahan pada komponen Biolisis; perubahan pada komponen organik limbah akibat metabolisme organik limbah akibat metabolisme bakteri bakteri

- Bakteria memecah senyawa organik Bakteria memecah senyawa organik kompleks (KH, protein dan lemak) kompleks (KH, protein dan lemak) menjadi senyawa organik sederhanamenjadi senyawa organik sederhana

- Pada kondisi aerob, bakteria melakukan Pada kondisi aerob, bakteria melakukan metabolisme respirasi untuk mereduksi metabolisme respirasi untuk mereduksi bahan organik menjadi CO2 dan air. Bila bahan organik menjadi CO2 dan air. Bila terdapat cukup banyak oksigen, proses terdapat cukup banyak oksigen, proses ini berlangsung cepat. Tidak timbul bau ini berlangsung cepat. Tidak timbul bau dan senyawa organik direduksi menjadi dan senyawa organik direduksi menjadi bentuk dasarnyabentuk dasarnya

- - Pada kondisi anaerob: bakteri Pada kondisi anaerob: bakteri memecah senyawa organik memecah senyawa organik kompleks menjadi asam kompleks menjadi asam organik sederhana, kemudian organik sederhana, kemudian difermentasi menjadi metana difermentasi menjadi metana dan CO2dan CO2

Tahap I pemecahan limbah ternakTahap I pemecahan limbah ternak- Ditandai dengan kehilangan Ditandai dengan kehilangan

oksigen yang cepatoksigen yang cepat- Urea, ammonia dan produk Urea, ammonia dan produk

dekomposisi sebagian di dekomposisi sebagian di oksidasi (oksigen yang tersedia oksidasi (oksigen yang tersedia dikonsumsi dengan cepat) dan dikonsumsi dengan cepat) dan mengakibatkan limbah jadi mengakibatkan limbah jadi anaerobanaerob

Tahap IITahap II- Protein dipecah menjadi urea dan - Protein dipecah menjadi urea dan

ammonia, merkaptan, H2S, asam ammonia, merkaptan, H2S, asam alifatik dan aromatik, amina dan alifatik dan aromatik, amina dan amida,; lemak dipecah menjadi asam amida,; lemak dipecah menjadi asam lamak, air, CO2m hidrogen, metana lamak, air, CO2m hidrogen, metana dan senyawa lain; karbohidrat dan senyawa lain; karbohidrat dipecah jadi hidrokarbon lalu jadi dipecah jadi hidrokarbon lalu jadi alkohol, aldehid, kemudian jadi alkohol, aldehid, kemudian jadi asam-asam, CO2. Hidrogen, metana asam-asam, CO2. Hidrogen, metana dan lain-laindan lain-lain

Tahap IIITahap III- Oksidasi atau nitrifikasi produk Oksidasi atau nitrifikasi produk

dekomposisi yang dihasilkan dari dekomposisi yang dihasilkan dari tahap putrefaksi menjadi nitrat dan tahap putrefaksi menjadi nitrat dan nitrit, yang bersifat stabil dan tidak nitrit, yang bersifat stabil dan tidak stabil.stabil.

KARBOHIDRATKARBOHIDRAT- Semua senyawa karbon, hidrogen dan Semua senyawa karbon, hidrogen dan

oksigen dimana nisbah H : O = 2 : 1oksigen dimana nisbah H : O = 2 : 1- 3 klasifikasi3 klasifikasi - monosakarida : glukosa (cepat - monosakarida : glukosa (cepat

dioksidasi dioksidasi oleh oleh bakteri aerob dan bakteri aerob dan cepat cepat difermentasi dalam difermentasi dalam kondisi kondisi anaerob, anaerob, keduanya menghasilkan keduanya menghasilkan asam asam

- disakarida- disakarida - polisakarida- polisakarida

- Dua polisakarida yang penting dalam Dua polisakarida yang penting dalam pengelolaan llimbah adalah pati dan pengelolaan llimbah adalah pati dan selulosa (selulosa (Tugas : struktur kimia pati Tugas : struktur kimia pati dan selulosa apa perbedaannyadan selulosa apa perbedaannya))

- Keduanya dihidrolisis menjadi glukosa Keduanya dihidrolisis menjadi glukosa lalu direduksi oleh aktivitas bakteri lalu direduksi oleh aktivitas bakteri menjadi alkohol, aldehid dan keton, menjadi alkohol, aldehid dan keton, asam organik, dan akhirnya menjadi asam organik, dan akhirnya menjadi CO2, metana dan airCO2, metana dan air

PROTEINPROTEIN- Struktur kompleks yang Struktur kompleks yang

mengandung C, H, O dan N, mengandung C, H, O dan N, sebagian kecil mengandung P dan Ssebagian kecil mengandung P dan S

- Protein terdiri atas gabungan Protein terdiri atas gabungan αα--asam amino.asam amino.

- Asam amino memiliki ikatan amino (-Asam amino memiliki ikatan amino (-NH2) yang terikat pada NH2) yang terikat pada αα-karbon -karbon atom dan radikal asam (-COOH) atom dan radikal asam (-COOH)

- Hidrolisis protein Hidrolisis protein ProteinProtein proteose proteosepeptonpeptonpolipeptidapolipeptida

dipeptidadipeptida asam amino asam amino- Di dalam sel terjadi deaminasi - Di dalam sel terjadi deaminasi

menghasilkan asam lemak dan asam menghasilkan asam lemak dan asam organik lainnya (bergantung pada kondisi : organik lainnya (bergantung pada kondisi : aerob atau anaerob)aerob atau anaerob)

- Aerob : dihasilkan asam jenuh yang hanya - Aerob : dihasilkan asam jenuh yang hanya kekurangan satu atom C atau asam kekurangan satu atom C atau asam hidroksi dalam jumlah atom yang sama. hidroksi dalam jumlah atom yang sama. Hal ini dilanjutkan dengan reduksi untuk Hal ini dilanjutkan dengan reduksi untuk membentuk asam jenuh atau tidak jenuh. membentuk asam jenuh atau tidak jenuh.

Deaminasi aerobikDeaminasi aerobik

Bakteri

Enzim

O2

H2O

R-COOH + CO2 + NH3

R-C-COOH + NH3

Asam

Asam hidroksi

NH2

COOHCR

H OH

H

Deaminasi anaerobikDeaminasi anaerobik

Bakteri

Enzim

H2R-CH2-CH2-COOH + NH3

R-CH=CH-COOH + NH3

Asam jenuh

Asam tidak jenuh

NH2

COOHCR-CH2

H

LEMAKLEMAK- Terdiri atas C, H, O dan ester dari trihidroksi Terdiri atas C, H, O dan ester dari trihidroksi

alkohol alkohol gliserolgliserol- Bakteri menggunakan lemak sebagai sumber Bakteri menggunakan lemak sebagai sumber

makanan yaitu dengan menghidrolisisnya makanan yaitu dengan menghidrolisisnya menjadi asam lemak dan alkoholmenjadi asam lemak dan alkohol

- Asam lemak tersebut (bersama-sama dengan Asam lemak tersebut (bersama-sama dengan hasil deaminasi asam amino) mengalami hasil deaminasi asam amino) mengalami penguraian selanjutnya mengikuti teori Knoop’s penguraian selanjutnya mengikuti teori Knoop’s beta-oksidasi, dimana asam asetat di bentuk beta-oksidasi, dimana asam asetat di bentuk dari asam lemak asalnya.dari asam lemak asalnya.

- Asam asetat kemudian dioksidasi jadi COAsam asetat kemudian dioksidasi jadi CO22 dan dan metanametana

ProteinProteinKHKHLemakLemak Intermediet Hasil akhir

Glukosa

Hidrokarbon jenuh

Hidrokarbon tidak jenuh

Alkohol

AsamHidrat+HOH

Aldehid

Etanol DPN+

Asetal dehidroksilase

Asetadehid

Tiamin-PO4

Pirufik dekarboksilase

Asam pirufatGlikolisis

-2H -2H

+

CH3

C=O

H

CO2

H+

+

DPNH

+

-2H

+

Glikolisis glukosa

- Bila awalnya etana, dihasilkan asam asetat Bila awalnya etana, dihasilkan asam asetat (intermediat dr seluruh metabolisme biologis)(intermediat dr seluruh metabolisme biologis)

- Bila awalnya memiliki 3 atau lebih atom Bila awalnya memiliki 3 atau lebih atom karbom, hasil yang diperoleh akan karbom, hasil yang diperoleh akan dimetabolisme lebih lanjutdimetabolisme lebih lanjut

- Intermediat lain : Intermediat lain : - ester (reaksi asam dan alkohol), - ester (reaksi asam dan alkohol), - amida (dari asam organik dan amonia), - amida (dari asam organik dan amonia), - amin (derivat derivat sulfur dari ammonia : - amin (derivat derivat sulfur dari ammonia :

R-NHR-NH22). ). Biasa ditemukan di industri beef dan Biasa ditemukan di industri beef dan ikan. Kalau ikan. Kalau ternak diberimakan tepung ikan, ternak diberimakan tepung ikan, maka dalam maka dalam limbahnya terdapat amina. Bisa limbahnya terdapat amina. Bisa juga karena juga karena dekarboksilasi asam amino dekarboksilasi asam amino ((Tugas : reaksi Tugas : reaksi dekarboksilasi asam dekarboksilasi asam amino menjadi aminamino menjadi amin))

- derivat sulfur (teradapat dalam - derivat sulfur (teradapat dalam asam amino asam amino cystein dan methionine. cystein dan methionine. Keduanya Keduanya dedegradasi melalui satu dedegradasi melalui satu atau dua reaksi : atau dua reaksi : a). apakah reaksi a). apakah reaksi yang menghasilkan yang menghasilkan

piruvat + Hpiruvat + H22S + amonia S + amonia

b). melalui reduksi menjadi cysteic b). melalui reduksi menjadi cysteic acid dan acid dan kemudian mengalami kemudian mengalami dekarboksilasi dan dekarboksilasi dan deaminasi deaminasi menghasilkan merkaptan menghasilkan merkaptan ( (Tugas : Tugas : reaksi Piruvat jadi reaksi Piruvat jadi merkaptan merkaptan))

- pada kondisi anaerob , ion sulfat - pada kondisi anaerob , ion sulfat direduksi direduksi jadi ion sulfida jadi ion sulfida sehingga dalam keseimbangan sehingga dalam keseimbangan dengan ion hidrogen membentuk dengan ion hidrogen membentuk H2S.H2S.SO4

= + Bahan organikBakteri

anaerobS= H2O+ + CO2

S= 2H+ H2S+