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)
Varah Oliviatie (1511 100 084)
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,
Varah Oliviatie (1511 100 084)
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
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
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
Andreas Wim - 1511100088
(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
Andreas Wim - 1511100088
Plasmolisis
Plasmolisa
disebut
disebut
Larutan hipertonis
Andreas Wim - 1511100088
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
Andreas Wim - 1511100088
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.
Andreas Wim - 1511100088
(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%
Andreas Wim - 1511100088
(Sumber: Winarto,1980)
Bakteri Kapang
Leuconostoc Aspergillus versicolor
Staphylococcus Penicillium sp.
Lactobacillus Rhizopus sp.
Leuconostoc Aspergillus niger sacharmyces
Wallemia sp. Zygosaccharomyces nussbaumeri
Andreas Wim - 1511100088
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
Hanelt and Muller, 2013
Mekanisme dalam Adaptasi Salinitas
Membatasi pertumbuhan ketika dia dalam keadaan garam tinggi
Mengakumulasi khlorida (Cl) dalam sitoplasma
M. Abdul Qorip - 1511100080
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.
• 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.
Top Related