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
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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 :
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
3/10
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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.
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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.
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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.
7/31/2019 Mekanisme Mikroba Pada Kondisi Anaerob
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.
Top Related