Mikrobia di Lingkungan Ekstrem Laut Dalam dan Tekanan Osmotik

Mikrobia di Lingkungan Ekstrem:

Ekstrem Laut Dalam dan

Ekstrem Tekanan Osmotik

Oleh: Kelompok 10

Hosnul Hotimah 1511100074

Adisya Prima 1511100076

Ayu Sekartaji 1511100078

M. Abdul Qorip 1511100080

Febrian Mayang 1511100082

Varah Oliviatie 1511100084

Andreas Wim 1511100088

Dian Fitriani 1511100702

Outline

Kondisi Ekstrem Laut Dalam

Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem Laut Dalam dan Karakteristik Umum

Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem Laut Dalam dan Karakteristiknya

Mekanisme Pertahanan Mikroorganisme Pada Kondisi Ekstrem Laut Dalam

Outline

Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik

Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik dan Karakteristik Umum

Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem Tekanan Osmotik dan Karakteristiknya

Mekanisme Pertahanan Mikroorganisme Pada Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik

KONDISI EKSTREM LAUT DALAM

Varah Oliviatie (1511 100 084)

Laut dalam : Seluruh zona yg berada di bawah zona eufotik mencakup zona batipelagik, abisal dan hadal. Nontji,

2002

Afotik

Disfotik

Eufotik

Tekanan hidrostatik tinggi :

Setiap kedalaman 10 m,

meningkat 1 atm

Suhu :

< 4oC

Cahaya :

Tidak ada / gelap

Unsur hara rendah /

Oligotrofik Sumber nutrisi

Organisme laut yg mati dan membusuk

di dasar laut (Detritus)

Senyawa anorganik ( H2S atau CH4 )

yang dihasilkan oleh hydrothermal

vents)


Piezotolerant Mampu hidup dibawah

tekanan hidrostatik yg tinggi tapi tidak dapat tumbuh

optimal

Piezophile Mampu hidup dan tumbuh optimal dibawah tekanan

hidrostatik yg tinggi

Extreme piezophile Butuh lingkungan dg

tekanan hidrostatik yg tinggi untuk pertumbuhan

Moritella profunda gram negatif,

curve,

lebar 0,9-1,2 μm,

panjang 1,5-5,0 μm,

motil,

psikrofil 2-12oC dengan suhu optimum 2oC,

fakultatif anaerob,

kemoorganotrof,


Hydrothermal vents adalah area

kebulan asap gelap dari vulkanik yang

menyemburkan air panas suhu 400oC

yang kaya mineral terdapat di dasar

laut dalam Samudra Pasifik, Atlantik,

dan India.

Pancaran asap hitam panas 250-

400ºC, suhu sekitar vents 8-35ºC.

Karbohidrat yang dihasilkan bakteri

berfungsi bagi hewan agar dapat hidup

di lingkungan yang ekstrim suhunya,

Kemosintesis yang dilakukan

memanfaatkan H2S yang tersedia

melimpah dari Vents dengan

Chemolitotroph

Anaerob

Gamma Proteobacteria

Membran sel tersusun atas asam

lemak tak jenuh (mekanisme

adaptasi terhadap suhu

lingkungan).

Memiliki mekanisme regulasi

tertentu:

-Mekanisme regulasi outer

membran protein OmpH

-ToxR/S protein memiliki peranan

dalam mengenali keadaan stres

lingkungan dan memiliki peranan

dalam pengaturan regulasi dari

ekspresi gen ompH:

Photobacterium profundum. Ayu Sekartaji - 1511100078

Karakteristik Umum Mikroorganisme Ekstrem Laut Dalam

Bacteria: Colwellia Shewanella Moritella Photobacterium Carnobacterium Desulfovibrio

Archaea: - Methanococcus - Desulfurococcus

Keanekaragaman Mikroorganisme Laut Dalam

Shewanella benthica a. Gram negatif, gamma-proteobacteria

b. Bentuk rod / batang

c. Tidak dapat menghasilkan spora

d. Barofilik obligat - tumbuh optimal pada

tekanan 40 Mpa

e. Tumbuh optimal pada suhu 4

C, namun

tidak dapat tumbuh pada suhu 20

C

f. Waktu pembelahan dapat berubah secara

substansial seiring dengan meningkatnya

tekanan

g. Bersifat halofil – dapat tumbuh optimal

pada medium yang mengandung 0,2 – 2

M NaCl (Horikoshi, 1998)

h. Dapat memfermentasi glukosa

i. Menghasilkan EPA (eicosapentaenoic

acid) – salah satu jenis PUFA

(polyunsaturated fatty acid) (Lauro et al.,

2013) Adisya Prima - 1511100076

EPA merupakan salah satu properti

umum pada bakteri laut dalam

yang berkaitan dengan pengaturan

keseimbangan membran sel pada

kondisi suhu yang sangat dingin

atau tekanan yang sangat tinggi

(Fang and Kato, 2007)

Contoh Mikroorganisme yang Hidup di Kondisi Ekstrem

Laut Dalam: Shewanella benthica

(Fang et al.,

2010)

Bakteri Piezophilic pada Laut Dalam

Ekstrim Piezophilic

Tidak dapat tumbuh < 50 Mpa

Dapat tumbuh hingga 100 MPa

Moderate Piezophilic

Dapat tumbuh optimal < 50 Mpa dan pada tekanan atmosfer

Shewanella Febrian Mayang - 1511100082

Mekanisme Pertahanan

Diri Mikroorganisme

Laut Dalam: Shewanella

RESPIRASI

Tekanan osmotik adalah

daya dorong air yang

dihasilkan oleh

partikel-partikel zat terlarut

di dalam air.

Memiliki kandungan

konsentrasi garam lebih

besar dari 35 ‰.

Kandungan nutrisinya rendah

Kadar oksigen rendah

Dian Fitriani - 1511100702

Tekanan Osmotik

Membran Sel

sifat dinding semipermeable

Maka, air dapat berpindah melalui mekanisme osmosis antara sitoplasma dan lingkungan luar

Andreas Wim - 1511100088

Tinggi konsentrasi zat terlarut = tekanan osmosis tinggi

Pengaruh Tekanan Osmotik Terhadap

Pertumbuhan Mikroorganisme


(Sumber: Dewangga,2011).

Larutan hipotonis

- tekanan osmotik diluar sel tinggi.

- Tekanan osmotik didalam sel rendah.

cairan sel

tertarik ke dalam

Kareolisis (pecahnya inti sel akibat sel

mengembung)

menyebabkan

akibatnya

- tekanan osmotik diluar sel rendah.

- Tekanan osmotik didalam sel tinggi.

cairan sel

tertarik keluar

Sel kehabisan

Cairan dan mati

menyebabkan

akibatnya


Plasmolisis

Plasmolisa

disebut

disebut

Larutan hipertonis


Mekanisme pertahanan diri mikroorganisme

Larutan hipotonis

Larutan hipertonis

Tetap mengeluarkan cairan dari dalam keluar,

namun lebih banyak yang masuk

Tetap memasukkan cairan dari luar ke dalam

namun lebih banyak yang keluar

Mikroorganisme Osmofilik

Kapang dan khamir mempunyai kemampuan osmotik yang lebih besar dari bakteri

Bakteri bersifat osmotoleran, yaitu dapat tumbuh dengan atau tanpa konsentrasi gula tinggi


Kadar air bebas didalam lautan (aw) merupakan

nilai perbandingan antara tekanan uap air larutan

dengan tekanan uap air murni, atau 1/100 dari

kelembaban relatif.


(Sumber: Pratiwi,2009).

Keragaman Mikroorganisme Ekstrem

Tekanan Osmotik


(Sumber: Pratiwi,2009).

Berdasarkan tekanan osmosis yang

diperlukan dapat dikelompokkan menjadi:

• Mikroba osmofil, adalah mikroba yang dapat

tumbuh pada kadar gula tinggi

• Mikroba halofil, adalah mikroba yang dapat

tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi

• Mikroba halodurik, adalah kelompok mikroba

yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat

tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar

garamnya dapat mencapai 30%


(Sumber: Winarto,1980)

Bakteri Kapang

Leuconostoc Aspergillus versicolor

Staphylococcus Penicillium sp.

Lactobacillus Rhizopus sp.

Leuconostoc Aspergillus niger sacharmyces

Wallemia sp. Zygosaccharomyces nussbaumeri


Madigan et al., 2012

Laut Mati (Dead Sea) Kadar garam = 32%

Hosnul Hotimah - 1511100074

a.Halobacterium salinarum

Contoh Mikroorganisme yang Hidup di Kondisi

Ekstrem Tekanan Osmotik:

Struktur sel

•Halobacterium salinarum merupakan

organisme model untuk archaea halophilic

•Berbentuk rod shape, motil, hidup pada

konsentrasi garam tinggi

•Gram negatif karena tidak memiliki dinding

sel

•Dapat hidup hanya dengan cahaya sebagai

sumber energi energi karena memiliki

bakteriodopsin.

•Membran sel terdiri dari lipid bilayer yang

dikelilingi oleh S-layer [Surface layer], terbuat

dari glikoprotein.

• Berbentuk batang

• Dapat membentuk

endospora

• Bakteri Gram positif

• H. halophilus tumbuh

secara optimal pada

konsentrasi NaCl antara

0.5- 2.0 M tetapi dapat

mentolerir sampai

dengan konsentrasi NaCl

3.0 M

Hanelt and Muller, 2013

Whitman, 2009

b. Halobacillus halophilus


Mekanisme dalam Adaptasi Salinitas

Membatasi pertumbuhan ketika dia dalam keadaan garam tinggi

Mengakumulasi khlorida (Cl) dalam sitoplasma

M. Abdul Qorip - 1511100080

Regulasi Chloride Pada Halobacillus

halophilus


Daftar Pustaka • Madigan M; Martinko J (editors). (2005). Brock Biology of Microorganisms,

11th ed., Prentice Hall

• Nyabakken, J.W. 1998. Biologi Laut. PT. Gramedia: Jakarta

• Whitman, W. B. 2009. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2nd Ed. The Firmicutes. Springer

• Horikoshi, Koki. 1998. Barophiles: Deep-Sea Microorganisms Adapted To An Extreme Environment. Current Opinion in Microbiology 1: 291-295

• Hanelt, I. and Muller V. 2013. Molecular Mechanisms of Adaptation of the Moderately Halophilic Bacterium Halobacillus halophilus to Its Environment. Diakses dari www.mdpi.com/journal/life pada Minggu, 2 November 2014 pukul 20.00 WIB

• Horikoshi, Koki. 1998. Barophiles: deep-sea microorganism adapted to an extreme environment. Japan Marine Science and Technology Center (1): 291-295

• Kato, C and H. Koki. __. Characteristics Of Deep Sea Environtments and Biodiversity Of Piezophilic Organism. EOLSS: Extremophiles Vol III.

• Madigan, M. T., J. M. Martinko, D. A. Stahl, and D. P. Clark. 2012. Brock: Biology of Microorganisms 13th Edition. San Fransisco: Benjamin Cummings.

http://www.mdpi.com/journal/life

• Ng, W.V., et al., Genome sequence of Halobacterium species NRC-1, Proc Natl Acad Sci USA. 2000. 97(22):12176–12181.

• Mescher, M.F., Strominger, J.L.. Purification and characterization of a prokaryotic glucoprotein from the cell envelope of Halobacterium salinarium. J Biol Chem. 1976. 251(7):2005–2014.

• Sara, M., Sleytr, U.B. S-layer proteins. J Bacteriol. 2000. 182(4):859–68.

• Fang, J. and Kato, C. 2007. FAS or PKS, Lipid Biosynthetis and Stable Carbon Isotope Fractionation In Deep-Sea Piezophilic Bacteria. Communicating Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology: FORMATEX

• Lauro, F. M., Chastain, R. A., Ferriera, S., Johnson, J., Yayanos, A. A., and Bartlett, D. H. 2013. Draft Genome Sequence of the Deep-Sea Bacterium Shewanella benthica. Genome Announcement Vol. 1(3)

• Fang, J., Zhang, L., and Bazylinski, D. A. 2010. Deep-Sea Piezosphere and Piezophiles: Geomicrobiology and Biogeochemistry. Trends in Microbiology Vol. 18(9): 413-422

• Dwiari, S. R. 2008, Teknologi Pangan 1-2, Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta.

• Dwidjoseputro, D. 1992. Mikrobiologi Pangan I .

Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

• Van den Berg,C and S.Bruin, 1981. Water Activity and

Estimation in Food System. In : L.B.Rockland and G.

F.Stewart (ed). Water Activity : Influences on Food

Quality. Academic Press, New York.

• Weiser, H.H. 1962. Practical Food Microbiology and

Technology. Ohio: The Avi Publishing Co. Inc.

• Winarno, F. G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz. 1980.

Pengantar Teknologi Pangan I. Jakarta: Penerbit

Gramedia.

Mikrobia di Lingkungan Ekstrem Laut Dalam dan Tekanan Osmotik

Documents

Transcript of Mikrobia di Lingkungan Ekstrem Laut Dalam dan Tekanan Osmotik