KERAGAMAN DAN POTENSI MIKROB Flashcards
Peran mikrob di antaranya
Siklus biogeokimia, kebugaran inang, patogen, dan degradasi polutan
Pendahuluan: Definisi Bioremediasi
Bioremediasi: - bio (hidup) dan remediasi (tindakan/proses penyembuhan)
- dapat diartikan secara luas (bergantung pustaka yang dirujuk)
Penggunaan organisme atau metabolitnya untuk memulihkan lokasi yang
terpapar polutan (limbah beracun)
Bioremediasi
Macam-macam Bioremediasi
Fitoremediasi
Zooremediasi
Mikroremediasi (Termasuk Fiko- dan mikoremediasi)
Mekanisme dalam bioremediasi:
mineralisasi, degradasi, transformasi polutan
Bioremediasi VS fisika-kimia:
➢ biaya lebih rendah
➢ tidak menghasilkan lebih banyak kontaminan
➢ waktu lebih lama
➢ perlu situs yang mendukung untuk perkembangan mikrob
Efisiensi bioremediasi dipengaruhi banyak faktor, seperti:
➢ jenis senyawa polutan
➢ tingkat awal toksisitas polutan (konsentrasi awal)
➢ karakteristik fisika-kimia lingkungan (pH, COD, TOC, nitrogen, fosfor, besi, dan logam
ko-faktor ataupun logam penghambat, tipe tanah, total padatan yang tersuspensi jika
berupa air)
➢ mikrob yang digunakan (tunggal, konsorsium)
Bioaugmentation: perlu … tanah
10^3 cfu/gram
Microbial Communities
Level of Intervention
Natural attenuation
Level 1
No Additions
Microbial Communities
Level of Intervention
Biostimulation
Level 2
Additions of water and nutrients to stimulate growth of organism
Microbial Communities
Level of Intervention
Bioaugmentation
Level 3
Additions of non-native organisms
Location
In situ
All processing occurs at contaminated site
Cheaper than conventional technical
Location Ex situ
Removal of contaminated materials for processing
More expensive
Parameter hasil biodegradasi, di antaranya:
pH, suhu, konsentrasi O2, dan nutrisi, serta
jumlah mikroba
Hasil dari penelitian
Bioremediasi Merkuri Menggunakan Bakteri Indigenous dari Limbah Penambangan Emas di Tumpang Pitu, Banyuwangi
Morganella morganii yang resisten terhadap merkuri dan mampu
melakukan bioremediasi merkuri hingga mencapai 92.46%
Bioremediasi oleh Bakteri
Pada Polutan
mineralisasi, inaktivasi/imobilisasi ke bentuk tidak berbahaya
mineralisasi minyak bumi sebagai sumber energi oleh
Bacillus cereus, Pseudomonas, Acinetobacter
2C12H26 + 37O2 –> 24CO2 + 26 H2O
Banyak senyawa polutan ditransformasi melalui
…, contoh pembentukan biosurfaktan
oleh …
ko-metabolisme, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorescens
Bioremediasi oleh Alga
akumulator logam berat (cadmium, zinc, chromium ) di permukaan sel dan vakuola
transformasi dan degradasi hidrokarbon (kelompok alkana), herbisida, and pestisida
karotenoid sangat terkait dengan kemampuan bertahan pada polutan konsentrasi
tinggi
Alga yang digunakan pada penelitian remediasi logam berat Cd dan Pb skala laboratorium
Chlorella vulgaris
Mikroalga pendegradasi fenol
Berbagai derivat fenol (konsentrasi … ppm) selama 10 hari :
➢ … dimetabolisme (tidak diakumulasi) oleh …
➢ … hari pertama bentuk sel normal
➢ Selanjutnya ukuran sel… dan
bentuk …, tampak tetesan
minyak dalam …
10^5
40 hingga>90%, Scenedesmus quadricauda
5
membesar, abnormal, sitoplasma
Cendawan ligninolitik:
Phanerochaete, Trametes, Pleurotus, Lentinus
(Paha Pele Letih dan kRam)
Berbagai enzim peroxidase
untuk biodegradai polutan
Lignolytic peroxidase
Lignin, Manganes, Versatile
(LiVer Mangan)
Berbagai enzim peroxidase
untuk biodegradai polutan
Non-Lignolytic peroxidase
Dye decolorizing, Aromatic, recombinant dye decolorizing
(Aroma Dede recomen dede)
Sel cendawan : Dinding sel dan Vakuola
Enzim ektraseluler (…) dan intraseluler
(… ) terlibat dalam degradasi polutan
peroxidase enzyme family, sitokrom P450
Contoh sel cendawan
Pertumbuhan miselium … pada tanah terkontaminasi minyak
Pleurotus ostreatus
hifa tidak aktif/mati dalam kondisi
basah ataupun kering dapat sebagai
… dan bersifat …
sorbent, reversibel
2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid (bahan fungisida dan herbisida, bersifat karsinogen dimineralisasi oleh …
Serta menggunakan 2 sistem enzim (ligninolitik dan non-ligninolitik), intra dan ekstraseluler
Enzim ligninolitik pada tahap…
Non-ligninolitik pada tahap..
Dichomitus squalens (Basidiomycota)
Oksidatif
Non-oksidatif
- 2 domain prokariot: …
- …, beberapa spesies membentuk koloni
- Ukuran … (sel eukariot: 10–100 µm)
- Bentuk sel: …
- Pewarnaan Gram: …
Gram positif: …
Gram negatif: …
- Archaea dan Bakteria
- Uniseluler
- 1–5 µm
- kokus (cocci), batang (bacilli), dan spiral
- Gram negatif dan Gram positif
peptidoglikan lebih tebal
struktur lebih kompleks dan peptidoglikan lebih tipis serta lipopolisakarida tebal
Differences Between the Domain Bacteria, Archaea, and Eukarya
1. rRNA sequences
2. RNA polymerase
3. Introns
4. Histones associated with DNA
5. Peptidoglycan in cell wall
- rRNA sequences
Bacteria : Some unique to bacteria
Archaea : Some unique to archaea; some match eukaryotic sequences
Eukarya : Some unique to eukaryotes; some match archaeal sequences - RNA polymerase
Bacteria : One kind; relatively small and simple
Archaea : Several kinds; complex
Eukarya : Several kinds; complex - Introns
Bacteria : Rere
Archaea : In some genes
Eukarya : Present - Histones associated with DNA
Bacteria : Absent
Archaea : Present in some species
Eukarya : Present - Peptidoglycan in cell wall
Bacteria : Present
Archaea : Absent
Eukarya : Absent
- Beberapa Archaea hidup:
… - Metabolit archaea halofilik:
- ➢ ekstrim halofil
➢ ekstrim termofil
➢ menghasilkan metan
➢ anaerob obligat - protein, enzim hydrolase, biopolimer, dan
surfaktan
Keragaman Struktur Permukaan Sel Prokariot
1. Banyak yang memiliki … (lapisan …)
2. Beberapa memperlihatkan …, karena memiliki flagela yang struktur dan fungsinya berbeda dengan flagela eukariot
➢ struktur protein …
➢ pada bakteri patogen dapat berkontribusi sebagai …
3. Beberapa punya … untuk menempel, melekat pada substrat atau membentuk koloni
4. … lebih panjang dari fimbriae dan digunakan untuk pertukaran DNA
- kapsul, polisakarida atau protein
- taxis, tidak diselubungi membran, faktor virulensi
- Fimbriae atau pili
- Pili sex
Keragaman Reproduksi and Adaptasi Prokariot
1. Reproduksi cepat (setiap 1–3 jam) melalui …
2. Dapat … dengan cepat
3. Beberapa membentuk …, dapat bertahan pada lingkungan ekstrem dalam jangka waktu yang panjang
- pembelahan biner
- berevolusi
- endospora
Pembentuk endospora:
1. …: penyakit antrak pada sapi, domba, manusia
2. …:
➢ endospora dimatikan dengan suhu … bertekanan tinggi pada produksi makanan kaleng
➢penyakit …
3. Potensi agen senjata biologis … menyebabkan kematian
- Bacillus anthracis
- Clostridium botulinum, 110–150°C, botulism
- Eksotoksin
Keragaman Prokariot berdasarkan ketersediaan oksigen:
1. … : membutuhkan O2 untuk respirasi seluler
2. … : O2 merupakan racun, melakukan fermentasi atau respirasi anaerob
3. … : dapat hidup
dalam kondisi ada atau tidak ada
O2
- obligat aerob
- obligat anaerob
- anaerob fakultatif
Contoh prokariot
1. Fotoautotrof
2. Fotoheterotrof
3. Kemoautotrof
4. Kemoheterotrof
- Oscikkatoria
- Rhodopseudomonas
- Unidentified “rock-eating” bacteria
- Salmonella typhimurium
- Cyanobacterium, … : sel … dan sel pemfiksasi nitrogen yang disebut … bertukar produk metabolisme
➢ Beberapa prokariot mengubah nitrogen (N2) hasil fiksasi menjadi … - Pada beberapa spesies prokariotik kerjasama metabolik terjadi pada koloni yang melapisi permukaan yang disebut …
Sel dalam biofilm:
- bertahan hidup pada periode …
- dimanfaatkan dalam … dan … pada tingkat yang relatif tinggi
- Anabaena, fotosintetik, heterosit, amonia (NH3)
- biofilms, stress, imobilisasi, degradasi polutan
Keragaman Peranan Prokariot
1. Bila prokariot punah : kehidupan berbagai makhluk hidup lain …
2. Fungsi prokariot (3)…
3. Agen utama dalam bioremediasi
- Beberapa bakteri laut sbg … polutan dari lingkungannya
- Halomonas mampu menurunkan 90% … dan 50% …
4. Simbiosis mutualisme: contoh dengan ikan … dengan bakteri …
5. Melalui rekayasa genetik digunakan untuk …
6. Sekitar 50% jenis penyakit pada manusia disebabkan prokariot, contohnya …
- Akan terganggu
- Dekomposer, daur ulang elemen kimia dalam ekosistem, ekstraksi metal dari bijih logam
- bioakumulasi, timah, cadmium
- Photoblepharon palpebratus, bioluminescent
- sintesis vitamin, produksi antibiotik, hormon
- lyme disease
- Alga memiliki beberapa karotenoid …
- Dunaliella … dan D. … (alga
hijau) mampu mensintesis … dalam
kondisi buruk
- antioksidan (liposolubility) tahan pada radiasi tinggi
- Salina, bardawil, β-karoten
Protista: Stramenopiles
1. alga uniseluler, fotosintetik, dinding selnya seperti kaca dari silika, reproduksi
aseksual, kadang kadang seksual
2. biflagelata, fotosintetik, beberapa heterotrofik
3. disebut “seaweeds”, multiseluler, kebanyakan hidup di laut
- Diatom: Triceratium morlandii
- Golden alga: Dinobryon
- Brown alga: Seaweed: Postelsia (sea palm)
Protista: Alveolata
1. Ciri : memiliki
2. Fotosintetik hingga heterotrofik
3. Anggotanya (3): …
4. fotosintetik, mixotrof, heterotrof, akuatik. ledakannya mennyebabkan “red tides” yang beracun
5. memiliki makronuklei dan mikronuklei
6. genus Plasmodium (penyebab malaria)
- Alveoli
- Flagellata, cilliata, apicomplexan (parasit)
- Flagelata; Dinoflagellata flagella: Pfiesteria shumwayae
- Cilliata : Paramecium sp
- Apicomplexan
Protista: Amoebozoans
1. Protista ini berkerabat dekat dengan …
2. Sistematika molekular menempatkan … (mycetozoans) dalam kelompok amoebozoa
- cendawan
- kapang lendir
Protista: Alga merah dan Hijau
1. Alga merah mendapatkan warna merah
dari pigmen … yang menutupi warna hijau klorofil. Contoh : …
2. Alga hijau mendapatkan warna hijau dari …, merupakan leluhur tumbuhan, 2 group utamanya : …
Zygnema memiliki 2 kloroplas bentuk
… pada tiap sel
- fikoeritrin, Palmaria sp (edible) dan Porhyra
- klorofil, chlorophytes dan charophyceans
bintang
Keragaman cendawan
1. Cendawan sejati berkerabat dekat dengan…
2. Cendawan sejati dan hewan berkembang
dari moyang … yang …
3. Awal cendawan mengkolonisasi daratan diduga melalui simbiosis dengan …
- hewan daripada tumbuhan ataupun
eukariot lain - unisel, berflagela
- tumbuhan awal yang berada di daratan
Keragaman Kingdom Fungi
1. Sel penyusun tubuh cendawan :
2. Dinding sel
3. Kromosom dalam sel
- Unise, hifa aseptat (sinosit), hifa septat
- khitin
- haploid
Keragaman Nutrisi dan Ekologi
1. Cendawan bersifat …
2. Cara hidupnya dengan …
3. Parasit obligant :…
Parasit fakultatif:…
Mutualis:..
- heterotrof
- Simbiosis dan dekomposer
- Parasit obligat: Ustilago maydis (penyakit gosong pada bulir jagung)
Parasit fakultatif: Septoria apii (penyakit bercak pada daun seledri)
Mutualis: cendawan pembentuk mikoriza dan liken
Reproduksi Seksual dan Aseksual pada Cendawan
1. Seksual : sinyal (…) untuk komunikasi antara tipe kawin
plasmogami 2 hifa tetua (haploid) –> … –> waktu (jam, hari, tahun) –> … –> meiosis –> …
2. Aseksual : … melalui mitosis
- feronom, miselium dikarion (n+n), kariogami (diploid), spora haploid
- spora-spora haploid (miselium kasat mata)
Keragaman Cendawan Patogen
1. Sekitar 30% spesies cendawan bersifat patogen pada…
2. Beberapa patogen tanaman pangan, menghasilkan senyawa yang toksik pada manusia, Contoh toksin deoxynivalenol/ nivalenol dari …
3. Busuk pangkal batang kelapa sawit disebabkan oleh …
4. Beberapa cendawan unik punya hifa khusus:
➢ … (hifa spesialis untuk penetrasi
jaringan inang tumbuhan)
➢ … (hifa perangkap nematoda)
- tumbuhan
- Fusarium graminearum
- Ganoderma boninense
- haustorium, hifa ikal
Keragaman Mutualisme antara cendawan dan akar tumbuhan
1. Asosiasi mutualisme antara cendawan dan akar tumbuhan: …
2. Asosiasi mutualisme ini sangat penting dalam ekosistem alami dan budidaya: tumbuhan memberikan …, dan cendawan menyediakan …
3. Hifa cendawan … membentuk mantel (hifa yang membungkus perakaran inang), dan tumbuh juga pada bagian ekstrasel korteks akar
4. Hifa cendawan … memperluas jangkauannya
melewati dinding sel akar dan membentuk kantung-kantung menjari melalui invaginasi membran sel akar
- Mikoriza
- hasil fotosintatnya, air dan mineral (P, NH4
, dan K ) - ektomikoriza
- mikoriza arbuskula
Keragaman Mutualisme antara cendawan dan alga
1. Asosiasi mutualisme antara cendawan dengan alga ataupun Cyanobacter
2. Cendawan (mikobion) pembentuk liken paling umum adalah anggota …
3. … di lapisan bawah bagian dalam dari permukaan liken
4. Fotobion memberikan … dan Cyanobacter juga memberikan …
5. Cendawan menyediakan … untuk pertumbuhan
- Liken
- Ascomycetes
- Alga atau Cyanobacter (fotobion)
- Hasil fotosintat, nitrogen organik
- kondisi lingkungan
