Mikrobiologi Peternakan

MIKROBIOLOGI
❶ PENDAHULUAN & PENGANTAR
❷ PENGETAHUAN DASAR MIKROBIOLOGI
❸ PERANAN/APLIKASI MIKROBA PAKAN & TERNAK
❹ PERANAN/APLIKASI MIKROBA TANAH & TANAMAN
❺ PERANAN/APLIKASI MIKROBA PANGAN

MIKROBIOLOGI
❶ PENDAHULUAN & PENGANTAR (RM)
❷ PENGETAHUAN DASAR MIKROBIOLOGI (SAN)
2.1. DASAR-DASAR MIKROBIOLOGI
2.2. PERTUMBUHAN MIKROBA
2.3. METABOLISME MIKROBA
2.4. BUDIDAYA MIKROBA

DASAR-DASAR MIKROBIOLOGI
❶ RUANG LINGKUP MIKROBIOLOGI
❷ KEDUDUKAN MIKROBA DALAM DUNIA KEHIDUPAN
❸ KLASIFIKASI MIKROBA
❹ METODE DALAM MIKROBIOLOGI
❺ PEWARNAAN STRUKTUR SEL
❻ MEDIUM BIAKAN
❼ TEKNIK BIAKAN MURNI

ORIENTASI
TERHADAP:
DISIPLIN & KETERANGAN
TAKSONOMI 1. Virologi
2. Bakteorologi
3. Mikologi
4. Fikologi (Algologi)
5. Protozoologi
HABITAT 1. Mikrobiologi Air
2. Mikrobiologi Tanah & Tanaman
3. Mikrobiologi Udara
4. Mikrobiologi Rumen/Ternak/Pakan/Pangan
PROBLEMA (DASAR) 1. Ekologi Mikroba
2. Fisiologi Mikroba
3. Kimia/Biokimia Mikroba
4. Genetika Mikroba
PROBLEMA
(TERAPAN)
1. Mikrobiologi Kesehatan
2. Mikrobiologi Industri
3. Mikrobiologi Makanan (Pangan)
4. Mikrobiologi Lingkungan
5. Mikrobiologi Geologi/Tambang
6. Mikrobiologi Pertanian (Tanaman/Pakan/Ternak)
7. Mikrobiologi Kesenjataan
8. Mikrobiologi Analitik
❶RUANGLINGKUP
MIKROBIOLOGI

❷KEDUDUKANMIKROBA
DALAMDUNIAKEHIDUPAN
Prokarya Eukarya

❷KEDUDUKANMIKROBA
DALAMDUNIAKEHIDUPAN

Pengelompokan dunia kehidupan
1. Animalia (Hewan)
2. Plantae (Tumbuhan)
3. Protista (prokarya; eukarya)
4. Virus
Kingdom
Berdasarkan Struktur Sel dan Evolusi (SSE)
Tiga garis evolusi jasad hidup:
3 Domain:
• Archea : dunia Archaea ( 2 Phylum)
• Bacteria : dunia Bacteria (23 Phylum)
• Eukarya (sse maju) : 4 dunia
 Fungi : 4 Phylum
 Protista : (Protozoa, Algae, Slime molds,
Water molds)
 Plantae : Tumbuhan
 Animalia : Hewan
Prokarya (sse primitif)

Sel mikrobia tanpa organel:
Bakteria dan Arkhaea (Prokaryotic)
Struktur & fungsi penyusun sel:
• Membran sitoplasma
• Dinding sel
• Flagela dan silia
• Kapsul dan slime layer
• Nukleoid
• Khromosom (bakteri, arkhaea),
• Ribosom (70S)
• Endospora dan eksospora

Bahan genetik Bacteria & Archaea

Fungsi organela pada mikrobia eukaryotik:
Protozoa, Fungi dan Algae
Organela Keterangan
Nukleus Penyimpanan informasi genetik
Mitokondria Tempat pembentukan ATP secara respirasi aerobik
Kloroplas Tempat pembentukan ATP secara fotosintetsik
RE Tempat sisntesis protein
App. Golgi Pemaketan materi yang ditransfer ke luar sel
Vakuola Penyimpanan materi, alat pencernaan dan
pemompaan air
Lisosom Penyimpan enzim digestif
Mikrobodi Mengandung enzim degradatif

JENIS
MIKROBA
KATAGORI/DIVISI/KELOMPOK/KELAS
BAKTERI
-4 Katagori
-35 Group
1. Katagori I (Eubacteria Gram Negatif + Dinding Sel): 1-16
2. Katagori II (Eubacteria Gram Positif + Dinding Sel): 17-29
3. Katagori III (Eubacteria Tanpa Dinding Sel): 30
4. Katagori IV (Archeobacteria): 31-35
ALGA
-7 Divisi
1. Divisi I (Cyanophyta, alga hijau-biru)
2. Divisi II (Chlorophyta, alga hijau)
3. Divisi III (Euglenophyta)
4. Divisi IV (Pyrrophyta, alga api)
5. Divisi V (Chrysophyta, alga kemasan/persik)
6. Divisi VI (Phaeophyta)
7. Divisi VII (Rhodophyta, alga merah)
JAMUR
-2 Divisi
1. Divisi Myxomycophyta
2. Divisi Eumycophyta
PROTOZOA 1. Kelas Rhizopoda
2. Kelas Mastigophora
3. Kelas Ciliata
4. Kelas Sporozoa
VIRUS 1. Kelompok Virus ADN
2. Kelompok Virus ARN
❸KLASIFIKASI
MIKROBA

are classified into the kingdoms of
live in harsh
environments such as
include a variety of
lifestyles such as
Bacteria
Eubacteria Archaebacteria
Infecting
large
organisms
Thick mud
Living in
soil
Animal
digestive
tracts
Salty lakes Hot springs

1. Protista rendah (prokaryotik)
1.1. Bakteri
1.2. Rickettsia dan Chlamidia
1.3. Micoplasma
1.4. Arkhebakteri (metanogen, halofil,ekstrim, thermo asidofil)
2. Protista tinggi (eukaryotik)
2.1. Algae
2.2. Protozoa
2.3. Jamur
2.4. Jamur berlendir

 Protista tinggi (Eukaryot)
a. Inti sel diselubungi oleh membran nukleus,
nukleolus,nukleoplasma,kromosom, dan kromatin.
b. Retikulum endoplasma halus (Tempat sintesa lemak)
c. Retikulum endoplasma kasar(tempat sintesa protein)
d. Badan golgi (Tempat penyempurnaan protein)
e. Lysosom (Tempat menyimpan protein)
f. Mitokondria (Tempat respirasi sel/penyedia energi
ATP)
g. Sitoplasma
h. Uniselluler dan multiselluler
i. Sudah ada kompartemensasi

 Struktur sel lebih sederhana
 Inti sel tidak diselubungi oleh membran inti
 Inti sel terdiri dari kromosom tunggal yang
panjangnya kira-kira 1 mm dalam keadaan terbuka
 Sitoplasma di dalamnya tidak terdapat organella yang
lengkap seperti sel eukaryotik
 Uniselluler

 Bentuk dan susunan sel bakteri
 Ultra struktur bakteri
 Reaksi Pewarnaan Gram
 Dinding sel bakteri
 Pembentukan spora

 Termasuk prokaryot (tidak mempunyai inti sejati, karena
tidak adanya membran inti, inti sel hanya merupakan
daerah di dalam sitoplasma dengan kekentalan yang
berbeda
 Ukuran diameter 500-750 nm dan panjang 1000-6000nm
 Uniselluler (satu sel)
 Dinding sel tegar
 Memperbanyak diri dengan pembelahan biner (satu sel
menjadi dua, dua jadi empat, empat jadi delapan)
 Beberapa dapat bergerak dengan flagel

1. Kokus (bulat)
a) Bergerombol seperti buah anggur (stafilococcus)
contoh spesiesnya: Staphylococcus aureus
b) Berderet seperti rantai (Streptokokus), contoh
spesiesnya : Streptococcus pyogenes
c) Dua-dua seperti biji kopi, contoh spesiesnya; Neisseria
gonorhoeae
d) Dua-dua seperti lanset; contoh spesiesnya: Diplococcus
pneumoniae

2. Basil (batang)
a) Soliter, contoh spesiesnya Salmonella typhi (
menimbulkan typus)
b) Berderet, contoh spesiesnya Bacillus antraxis(
menimbulkan penyakit antraks)
c) Basil Tahan Asam, contoh spesiesnya : Mycobacterium
tuberculosis ( menimbulkan TBC) Mycobacterium leprae
(menimbulkan leprae)
3. Batang bengkok, contoh spesiesnya: Vibrio cholerae
(menimbulkan kolera), Campylobacter (menimbulkan
keracunan makanan)
4. Spirochaeta, sangat kecil, lentur dan berbentuk spiral,
contoh spesiesnya: Treponema pallidum (menyebabkan
penyakit sipilis)

 Bakteri bersifat prokaryotik
 Kromosom yang mengandung bahan genetik
terdapat di dalam sitoplasma, demikian juga
ribosom (tempat pembentukan protein) dan
granula penyimpan.
 Mesosom, suatu lipatan ke dalam dari
membran luar, tempat respirasi,analog dengan
mitokondria

 Pilli atau fimbriae: tonjolan-tonjolan mirip
rambut yang digunakan untuk alat perlekatan,
alt pertukaran bahan genetik pada proses
konjugasi. Konjugasi adalah perpindahan
bahan genetik (Plasmid) dari satu sel bakteri ke
sel bakteri yang lain melalui pilli
 Plasmid :
DNA ekstra kromosom yang bentuknya sirkuler
(melingkar) yang mengkode protein fungsional

 Dinding sel: merupakan penunjang dan
pelindung bagi isi, terdiri dari mukopeptida
yang kaku. Dinding sel semacam ini tidak
dijumpai pada sel Eukaryotik
 Kapsul mukosa : terdiri dari polisakarida,
tidak semua bakteri memiliki. Contoh spesie
berkapsul: Klebsiella
 Flagella: alat gerak tetapi tidak semua bakteri
mempunyai flagel

1. Dinding sel bakteri Gram positip
a. Peptidoglikan dan asam teikhoat
b. Peptidoglikan terdiri dari N-
asetilglukosamin dan N-asetil muramathe ,
serta beberapa asam amino(alanin, asam
glutamat dan lisin)a
c. 90% dari dinding selnya terdiri dari
peptidoglikan sedangkan lapisan tipis
lainnya adalah asam teikoat
d. Asam teikhoat mengandung unit gliserol
e. Asam teikhoat bermuatan negatip, yang akan
mempengaruhi muatan negatip pada
permukaan sel

 5-20% dari dinding
selnya terdiri dari
peptidoglikan
 Lapisan lainnya terdiri
dari
protein,
Lipo Polisakarida (LPS)
lipoprotein

METODE MACAM
STERILISASI 1. Sterilisasi Secara Fisik
1.1. Pemanasan Basah dgn: Otoklaf;
Tyndalisasi; Pasteurisasi.
1.2. Pemanasan Kering dgn: Oven,
Pembakaran
1.3. Penyinaran dgn Gelombang Pendek
2. Sterilisasi Secara Kimia (Antiseptik dgn:
alkohol dll.)
3. Sterilisasi Secara Mekanik (Penyaringan)
MIKROSKOPI 1. Mikroskop Cahaya (Pembesaran 1000-
2000x)
1.1. Mikroskop Medan Terang
1.2. Mikroskop Fase Kontras
1.3. Mikroskop Medan Gelap
1.4. Mikroskop Flouresensi
1. Mikroskop Elektron (Pembesaran 200.000-
1jutax)
❹METODEDALAM
MIKROBIOLOGI

METODE
PEWARNAAN
MACAM
SPORA Pewarnaan Berbasis Terbentuknya
Spora:
1. Tipe Endospora
2. Tipe Eksosporas
KAPSULA Pewarnaan Berbasis Adanya
Kapsula/Lap.Luar
1. Pewarnaan (Gram) Negatif
2. Pewarnaan (Gram) Positif
FLAGELLA Pewarnaan Berbasis Adanya
Flagella
BADAN INKLUSI Pewarnaan Berbasis Adanya
Sintesis Granula
❺PEWARNAAN
STRUKTURSEL

Pembentukan spora
• Di bawah keadaan yang tidak menguntungkan beberapa
bakteri membentuk spora
• Bakteri tersebut antara lain: Clostridium tetani, Bacillus
anthracis
• Sel menjadi terbungkus oleh kapsul tebal protektif dan
metabolismenya melambat
• Spora sangat resisten terhadap panas dan dapat hidup dalam
jangka lama.
• Dalam keadaan menguntungkan spora mengalami germinasi
dan membebaskan bakteri

 Selapis tipis spesimen diusapkan ke
permukaan kaca obyek yang telah dibersihkan
hingga bebas kotoran dan lemak, sediaan ini
disebut smear
 Smear dilewatkan di atas api spiritus 3-4 kali
untuk memfiksasi (mematikan)
mikroorganisme

 Smear digenangi dengan Gram A(kristal violet) selama
4 menit, kemudian cat dibuang.
 Sediaan dicuci air mengalir
 Sediaan digenangi dengan Gram B ( lugol) selama 1
menit, kemudian lugol dibuang
 Sediaan dicuci dengan Gram C (decoloriser)
alkoholasam selama 45 detik, kemudian Gram C
dibuang
 Sediaan digenangi dengan Gram D (Safranin) selama 4
menit, kemudian Gram D dibuang
 Sediaan dicuci air mengalir, dikering anginkan
 Ditetesi minyak imersi, dilihat dengan mikroskop
dengan perbesaran 1000 kali

Bakteri Gram Positip Bakteri Gram Negatip
Staphylococcus Escherichia coli
Streptococcus Salmonella
Bacillus Vibrio
Clostridium Klebsiella
Corynebacterium Proteus
Branhamella Shigella
Haemophillus

 Dalam keadaan alami bakteri tidak berwarna. Reaksi
pewarnaan gram digunakan sebagai langkah pertama
dalam identifikasi di dalam laboratorium, selain itu
dengan diketahuinya sifat dinding sel bakteri
berdasarkan pewarnaan Gram dapat untuk
menentukan jenis antibiotik untuk pengobatan.
 Bakteri Gram positip berwarna violet
 Bakteri Gram negatip berwarna pink

MEDIUM BIAKAN MACAM
MEDIA HIDUP Khusus untuk Virus
MEDIA MATI Selain Virus
1. Media Cair
2. Media Padat (Cair+Agar)
3. Media Setengah Padat
❻MEDIUM
BIAKAN

MEDIUM BIAKAN MACAM
MEDIA HIDUP Khusus untuk Virus
MEDIA MATI Selain Virus
1. Media Cair
2. Media Padat (Cair+Agar)
3. Media Setengah Padat
❼TEKNIKBIAKAN
MURNI

DASAR-DASAR
MIKROBIOLOGI
❶ RUANG LINGKUP MIKROBIOLOGI
❷ KEDUDUKAN MIKROBA DALAM DUNIA
KEHIDUPAN
❸ KLASIFIKASI MIKROBA
❹ METODE DALAM MIKROBIOLOGI
❺ PEWARNAAN
❻ MEDIUM BIAKAN
❼ TEKNIK BIAKAN MURNI

1. Pengertian Pertumbuhan
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi
pertumbuhan, dan kurva pertumbuhan
3. Perkembangbiakan

 Definisi Pertumbuhan
Pertumbuhan adalah pertambahan secara teratur
semua komponen di dalam sel hidup
1. Pada organisme multiselluler, pertumbuhan adalah:
peningkatan jumlah sel dan peningkatan ukuran
setiap sel
2. Pada organime uniseluler, pertumbuhan adalah
peningkatan ukuran setiap sel dan sekaligus terjadi
peningkatan jumlah sel yang berarti peningkatan
jumlah organisme

 Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
mikroorganisme adalah:
1. Tersedianya nutrien
2. Tersedianya air, suhu, pH
3. Tersedianya oksigen
4. Adanya zat penghambat
5. Adanya jasad renik yang lain

 Nutrien dibutuhkan sebagai: sumber carbon, sumber
nitrogen, sumber energi, sebagai faktor pertumbuhan
(vitamin dan mineral)
 Nutrien dibutuhkan untuk aktivitas metabolisme
2. Tersediaanya air
air merupakan bagian terbesar dari komponen sel,
selain itu air dibutuhkan sebagai reaktan dalam
berbagai reaksi biokimia

 Masing-masing jasad renik mempunyai suhu
optimum, minimum dan maksimum untuk
pertumbuhannya
 Berdasarkan kisaranan suhu untuk
pertumbuhannya jasad renik dapat
dikelompokkan sbb: kelompok psikrofil,
mesofil dan termofil

 Nilai pH medium sangat mempengaruhi pertumbuhan
jasad renik
 Kebanyakan bakteri membutuhkan pH medium untuk
pertumbuhannya adalah 6,5-7,5.
 tumbuh Pada pH dibawah 5 dan di atas 8,5 bakteri
tidak mampu dengan baik.
 Sebaliknya Jamur mampu tumbuh dengan baik pada
pH asam(4-5 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5-
8,5
 Pada orang hamil pH vagina cenderung asam oleh
karena itu orang hamil banyak yang mengalami
keputihan, karena melimpahnya jumlah Candida

 Aerob obligat : apabila dalam pertumbuhan bakteri
membutuh pasokan okigen dari lingkungan
Pseudomonas
 Anaerob obligat: apabila dalam pertumbuhannya
bakteri tidak dapat menoleransi adanya oksigen
Clostridium tetani
 Anaerob fakultatif: apabila dapat tumbuh dengan atau
tanpa oksigen
Salmonella typhi
 Mikroaerofilik

 Sel bakteri ditumbuhkan pada suatu media kemudian
diinkubasikan pada kaondisi optimum untuk
pertumbuhannya
 Pertumbuhan mikrobia di dalam kultur mempunyai
kurva dalam bentuk genta
 Sumbu X sebagai waktu inkubasi, dan sumbu Y
sebagai Jumlah sel

• A. Fase adaptasi
• B. Fase pertumbuhan awal
• C. Fase loaritmik
• D. Fase pertumbuhan diperlambat
• E. Fase pertumbuhan statis
• F. Fase kematian

I. PENDAHULUAN
II. EVOLUSI DAN KERAGAMAN MIKROBA
III. TINGKATAN TAKSONOMI
IV. SISTEM KLASIFIKASI
V. KARAKTERISTIK UTAMA YANG DIGUNAKAN DALAM
TAKSONOMI
VI. PENDUGAAN (ASSESSING) FILOGENI MIKROBA
VII. DIVISI UTAMA ORGANISME
VIII. BERGEY’S MANUAL OF SYSTEMATIC BACTERIOLOGY
IX. GARIS BESAR FILOGENI DAN KERAGAMAN PROKARIOT
X. MENGENAL LEBIH DEKAT ANGGOTA DUNIA MIKROBA
POKOK BAHASAN
02. PENGGOLONGAN MIKROORGANISME

A. ARCHAEA
B. BACTERIA
C. FUNGI
D. ALGAE
E. PROTOZOA
F. VIRUS
POKOK BAHASAN

A. ARCHAEA
1. PENDAHULUAN
The archaea are quite diverse, both in morphology and physiology
a. They may stain gram positive or gram negative
b. They may be spherical, rod-shaped, spiral, lobed, plate-shaped, irregularly shaped or
pleomorphic
c. They may exist as single cells, aggregates or filaments
d. They may multiply by binary fission, budding, fragmentation, or other mechanisms
e. They may be aerobic, facultatively anaerobic, or strictly anaerobic
f. Nutritionally, they range from chemilithoautotrophs to organotrophs
g. Some are mesophiles, while others are hyperthermophiles that can grow above 100°C
h. They are often found in extreme aquatic and terrestrial habitats; recently, archaea
have been found in cold environments and may constitute up to 34% of the
procaryotic biomass in Antarctic surface waters; a few are symbionts in animal
digestive systems

A. ARCHAEA
2. Archaeal Taxonomy-the new edition of Bergey’s Manual will divide the archaea
into two phyla:
a. Phylum: Crenarchaeota
b. Phylum: Euryarchaeota
Many are extremely thermophilic, acidophilic, and sulfur-dependent
1) Sulfur may be used as an electron acceptor in anaerobic respiration, or as an
electron source by lithotrophs
2) Almost all are strict anaerobes
3) They grow in geothermally heated water or soils (solfatara) that contain elemental
sulfur (sulfur-rich hot springs, waters surrounding submarine volcanic activity);
some (e.g., Pyrodictum spp.) can grow quite well above the boiling point of water
(optimum ± 105oC)
4) Some are organotrophic; others are lithotrophic
5) There are 69 genera; two of the better-studied genera are Sulfolobus and
Thermoproteus

A. ARCHAEA
2. Archaeal Taxonomy-the new edition of Bergey’s Manual will divide the archaea
into two phyla:
b. Phylum: Crenarchaeota
1) The Methanogens
2) The Halobacteria
3) The Thermoplasms
4) Extremely thermophilic S0 metabolizers
5) Sulfate-reducing archaea

B. BAKTERIA
 Most widely accepted taxonomic classification for
bacteria is Bergey’s Manual of Systematic
Bacteriology.
 5000 bacterial species identified, 3100 classified.
 Bacteria are divided into four divisions (phyla)
according to the characteristics of their cell walls.

 Each division is divided into sections according to:
– Gram stain reaction
– Cell shape
– Cell arrangements
– Oxygen requirements
– Motility
– Nutritional and metabolic properties
 Each section contains several genera.
B. BAKTERIA

B. BAKTERIA
1. Gram-Negative Bacteria (Divisi I)
2. Gram-Positive Bacteria (Divisi II)
3. Wall-Less Bacteria (Divisi III)
BEBERAPA KELOMPOK ANGGOTA BAKTERIA:

B. BAKTERIA
a. Spirochetes
– Helical shape. Flexible.
– Contain two or more axial filaments (endoflagella).
– Move in corkscrew pattern.
– Medically important members:
 Treponema pallidum: Syphilis
 Borrelia spp.: Lyme disease, relapsing fever
 Leptospira: Leptospirosis
Borrelia BurgdorferiTreponema pallidum Leptospira spp.

B. BAKTERIA
1. Gram-Negative Bacteria (Divisi I)-lanjutan
b. Aerobic, Motile, Helical/Vibroid Gram-Negative Bacteria
 Rigid helical shape or curved rods
 Lack axial filaments (endoflagella); have polar flagella
instead.
 Most are harmless aquatic organisms.
 Genus Azospirillum fixes nitrogen in soil.
 Genus Bdellovibrio attacks other bacteria.
 Important pathogens include:
–Campylobacter jejuni: Most common bacterial food-
borne intestinal disease in the United States (2 million
cases/year). Associated with undercooked chicken.
–Helicobacter pylori: Causes most gastric ulcers in
humans.
–Campylobacter fetus: Abortions in domestic animals.

B. BAKTERIA
c. Gram-Negative Aerobic Rods and Cocci
Contains many medically significant groups (Genera).
 Pseudomonas: Rods with polar flagella. Many secrete pigments in
media.
– Pseudomonas aeruginosa: Urinary tract infections (UTIs),
septicemia, abcesses, burns, pulmonary infections in cystic
fibrosis patients, and meningitis.
 Legionella: Rods that live in natural waters. Frequently found in air
conditioning systems, humidifiers, showers, spas, and fountains.
– Legionella pneumophila: Legionnaires’ disease (pneumonia,
1976) and Pontiac fever.
 Neisseria: Diplococci. Frequently found on human mucous
membranes. Only grow well around body temperature.
– Neisseria gonorrhea: Gonorrhea.
– Neisseria meningitidis: Meningitis.

B. BAKTERIA
 Genus Moraxella: Aerobic egg-shaped cocco-bacilli.
Moraxella lacunata: Conjunctivitis.
 Genus Brucella: Small nonmotile coccobacilli.
All species are obligate parasites of mammals.
Cause brucellosis. Can survive phagocytosis.
 Genus Bordetella: Nonmotile rods. Virulent forms have
capsules.
Bordetella pertussis: Whooping cough (P in DPT
vaccine).
 Genus Francisella: Small pleomorphic bacteria.
Francisella tularensis: Tularemia
 Genera Rhizobium and Bradyrhizobium: Form nodules on
legume roots and fix nitrogen in soil.

B. BAKTERIA
d. Facultative Anaerobic Gram-Negative Rods
Many cause diseases of gastrointestinal tract;
Contains three medically significant families.
1) Family Enterobacteriaceae (Enterics)
 Inhabit intestinal tracts of animals.
 Motile bacteria with peritrichous flagella or nonmotile.
 Many have fimbriae for attachment to mucous membranes and sex
pili for exchange of DNA (antibiotic resistance genes)
 Most ferment glucose and other sugars.
 Genus Escherichia: E. coli is common inhabitant of human
intestinal tract. Most strains are not pathogenic, but others can
cause UTIs (urinary tract infections), traveler’s diarrhea, and
food-borne disease.

B. BAKTERIA
1) Family Enterobacteriaceae (Enterics) Lanjutan
 Genus Salmonella: Almost all members are potential pathogens.
Common inhabitants of animal GI tract. Can contaminate food (eggs,
meat).
 Salmonella typhi: Typhoid fever, severe illness.
 S. enteritidis: Causes salmonellosis, the second most common bacterial
food-borne disease. Over 1.3 million cases/year in the U.S.
 Genus Shigella: Only found in humans. Second most common cause of
traveler’s diarrhea.
 Genus Klebsiella: Cause respiratory and UTIs.
 Klebsiella pneumoniae: Antibiotic resistant strains cause pneumonia and
nosocomial infections.
 Genus Serratia: Opportunistic respiratory and urinary tract infections.
 Serratia marcescens: Produces a red pigment. Important cause of
nosocomial infections.

B. BAKTERIA
1) Family Enterobacteriaceae (Enterics) Lanjutan
 Genus Proteus: Actively motile. Cause UTIs, wound infections,
and infant diarrhea (nosocomial).
 Genus Yersinia:
 Yersinia pestis: Causes bubonic plague (black death). Transmitted
by fleas, respiratory droplet, and contact with animals.
 Genus Erwinia: Important plant pathogens.
 Genus Enterobacter: Cause UTIs and nosocomial infections..

B. BAKTERIA
2) Family Vibrionaceae
Found in aquatic habitats.
Straight or slightly curved rods
 Genus Vibrio: Slightly curved rods.
 Vibrio cholerae: Cholera, profuse & watery diarrhea.
 Vibrio parahaemolyticus: Gastroenteritis. Shellfish.

B. BAKTERIA
3) Family Pasterellaceae
Found in aquatic habitats; Straight or slightly curved rods
 Genus Pasteurella: Pathogens of domestic
animals.
 Genus Hemophilus: Important pathogens that inhabit
mucous membranes of upper respiratory tract, mouth,
vagina, and intestinal tract. Require blood in culture.
 Hemophilus influenzae: Causes meningitis, ear
infections, bronchitis, arthritis, and pneumonia in
children.
 H. ducreyi: Cause of sexually transmitted chancroid.
 Genus Gardnerella: Not assigned to any family.
 G. vaginalis causes common form of vaginitis.

May be straight, helical, or curved.
– Genus Bacteroides: Nonmotile. Live in human
intestinal tract (1 billion/gram of feces) and gum
crevices. Cause peritonitis, abscesses, and deep
tissue infections.
– Genus Fusobacterium: Long slender rods with
pointed tips. Found in gingival crevices, cause
dental abscesses.
B. BAKTERIA
e. Anaerobic Gram-Negative Rods

 Obligate anaerobes that release H2S into the atmosphere.
 Found in soil and intestinal tract of animals.
 Ecologically important.
B. BAKTERIA
f. Sulfur-Reducing Bacteria

B. BAKTERIA
g. Anaerobic Gram-Negative Cocci
Nonmotile cocci typically found in pairs.
Genus Veillonella: Cause dental plaque

B. BAKTERIA
h. Rickettsias and Chlamydias
Gram negative bacteria; Obligate intracellular parasites.
Rickettsias: Rod shaped bacteria or coccobacilli, highly pleomorphic. Transmitted to
humans by insects and ticks (except for Coxiella burnetti which causes Q fever).
Genus Ehrlichiae: Live in white blood cells.
Genus Rickettsia: Cause spotted group fevers (Rocky mountain spotted fever,
endemic typhus).
Chlamydias: Cocci shaped bacteria. Transmitted to humans by interpersonal contact or by
airborne respiratory routes.
Unique life cycle: Form a reticulate and elementary bodies in infected cells.
Three species:
– Chlamydia trachomatis: Causes blindness in humans and nongonococcal
urethritis (most common STD in U.S.).
– C. psittaci: Parrot fever.
– C. pneumoniae: Mild pneumonia.

B. BAKTERIA
a. Gram-Positive Cocci
 Non-spore forming cocci.
 Aerobic to strictly anaerobic.
 Pyogenic (pus-forming)
– Genus Staphylococcus: Tend to form grape-like clusters. Grow well under high
osmotic pressure and low moisture.
Very common infections, because almost always found on skin and in nasal
mucous membranes.
 Staphylococcus aureus: (aureus = golden) Yellow pigmented colonies.
Produce several toxins. Cause pimples, sties, skin abscesses, toxic shock
syndrome, food poisoning, and nosocomial infections.
Antibiotic resistance is big problem.
Vancomycin is last line of defense against antibiotic resistant strains.

B. BAKTERIA
a. Gram-Positive Cocci (lanjutan)
 Genus Streptococcus:
Most are pathogens. Tend to appear in chains or pairs. Do not use
oxygen, but most are aerotolerant. Classified based on their effect on red
blood cells (hemolysis).
 Cause a wide range of diseases: Strep throat, respiratory infections,
abscesses, puerperal fever, and opportunistic infections.
 A flesh eating Streptococcus strain emerged in 1994 and 1998. After
initial infection, bacteria live on dead flesh, produce toxins, and are not
treatable by antibiotics.
– Streptococcus pneumoniae: Bacterial pneumonia, ear infections, meningitis,
and sinus infections.
– Streptococcus pyogenes: Strep throat, scarlet fever, rheumatic fever,
impetigo, skin infections, erysipelas, puerperal fever, glomerulonephritis.

B. BAKTERIA
b. Endospore-Forming Gram-Positive Rods and Cocci
Aerobic to strictly anaerobic; Motile and nonmotile; Survive harsh
environmental conditions.
 Genus Bacillus: Rod shaped bacteria.
 Bacillus anthracis: Causes anthrax a disease of cattle. Large (4-8 um)
nonmotile facultative anaerobe.
 Bacillus thuringiensis: Kills insects, used by gardeners.
 Genus Clostridium: Rod shaped bacteria, obligate anaerobes.
 Clostridium tetani: Causes tetanus (T in DPT vaccine).
 Clostridium botulinum: Causes botulism.
 Clostridium perfringens: Causes gas gangrene and foodborne diarrhea.

B. BAKTERIA
d. Irregular Nonsporing Gram-Positive Rods
Club shaped (Corynebacteria); Pleomorphic; May be anaerobic or aerobic.
Corynebacterium diphtheriae
Important pathogens; Cause diphtheria (D in DPT vaccine);
Propionibacterium acnes: Causes acne.

B. BAKTERIA
e. Mycobacteria
 Aerobic, non-spore-forming rods.
 Stain Gram-positive, but cell wall structure is more similar to Gram-
negative bacteria.
 Waxy cell wall with mycolic acids (instead of peptidoglycan).
 Acid-fast, drug resistant, resistant to drying, and pathogenic due to
waxy cell wall.
 Grow very slowly.
 Tend to cause chronic infections.
 Important pathogens:
 Mycobacterium tuberculosis: Causes tuberculosis.
 Mycobacterium leprae: Causes leprosy

B. BAKTERIA
f. Nocardioforms
 Gram-positive, filamentous, aerobic.
 Many are acid fast.
 Common in soil.
 Genus Nocardia: Form filaments which fragment into short rods to
reproduce.
 Nocardia asteroides: Pulmonary infections, mycetoma, abscesses

B. BAKTERIA
g. Actinomycetes
 Gram-positive, filamentous, resemble molds.
 Common in soil.
 Genus Streptomyces:
 Live in soil.
 Give soil its musty odor.
 Produce hundreds of antibiotics

B. BAKTERIA
3. Wall-Less Bacteria (Divisi III)
 Mycoplasmas
 Do not form cell walls.
 Most are aerobes or facultative anaerobes.
 Highly pleomorphic.
 Can produce filaments that resemble fungi.
 Produce very small colonies (1 nm in diameter).
 Very small cells: 0.1 to 0.25 mm in diameter.
 Can pass through bacterial filters.
 Most important human pathogen:
Mycoplasma pneumoniae: Walking pneumonia.

Chapter Web Links
The Tree of Life
(http://phylogeny.arizona.edu/tree/phylogeny.html)
The Tree of Life is a multi-authored, Internet project containing
information about the diversity of organisms on Earth, their
history, and characteristics. The information is linked together
in the form of the evolutionary tree that connects all organisms
to each other.
Bergey's Manual of Determinative Bacteriology
(http://server.mph.msu.edu/bergeys/)

PERTUMBUHAN MIKROBA
❶ Pertumbuhan dan Perbanyakan Mikroba
❷ Nutrien dan Pengaruhnya thd Pertumbuhan
❸ Faktor Lingkungan Pertumbuhan

❶ PERTUMBUHAN
Pertumbuhan adalah bertambahnya
tinggi atau berat suatu organisme (ukuran dan
atau jumlah sel).
Dalam dunia mikroba pertumbuhan diartikan
sebagai bertambahnya jumlah sel. Hal ini
karena mikroba sebagian besar adalah
organisme bersel tunggal. Sehingga difinisi
pertambahan tinggi maupun berat organisme
tidak berlaku lagi.

 Penambahan
jumlah sel, bukan
ukuran sel
 Satu sel menjadi
jutaan sel

 Pengendalian
pertumbuhan mikrobia
penting untuk:
◦ Pengendalian infeksi
◦ Pertumbuhan industri dan
bioteknologi organisme

❶ PERTUMBUHAN
Mikroba memperbanyak diri melalui
pembelahan sel maupun reproduksi
seksual.
Reproduksi seksual hanya dijumpai
pada mikroba bersel banyak seperti
jamur.

Perbanyakan Bakteri
• Bakteri membelah mengikuti pembelahan biner
• Pengertian lainnya:
– Budding
– Pembentukan Konidiospora (filamentous
bacteria)
– Fragmentasi
• Jamur memperbanyak diri secara seksual dan
aseksual
• Membentuk spora

Pembelahan Sel
Terdapat 2 jenis pembelahan sel yaitu
pembelahan biner dan pertunasan
(budding).
Pembelahan biner adalah pembelahan yang
menghasilkan 2 sel sama besar.
Pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan 2
sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut
induk dan sel yang kecil disebut anak).
Pembelahan filamentus adalah pembelahan biner paa
jamur.

Pembelahan Biner
 Pembelahan satu sel mikrobia menjadi dua
 Sel induk menggandakan DNAnya
 Pembentukan sekat membagi sel menjadi
dua individu yang berbeda
 Sel yang membelah secara sempurna
menghasil dua individu yang identik

Gambar Pembelahan biner sel
bakteri Staphylococcus
aureus
Pada bakteri Enterococcus hirae
pembelahan sel dimulai dari
pembelahan kromosom (replikasi).
Dua pita DNA pada kromosom
bakteri mengalami pemutusan
ikatan pada lokasi yang disebut
origin of replication.
Dengan putusnya ikatan antarbasa
mengakibatkan enzim polimerase
bekerja menyintesis pasangan baru
untuk masing-masing pita DNA.
Selama proses replikasi dinding sel
bakteri E. hirae mempersiapkan diri
untuk pembelahan dinding sel.
Pembelahan Biner Bakteri

• A. Fase adaptasi (Lag Phase)
• B. Fase pertumbuhan awal (Lag Phase)
• C. Fase logaritmik (Log Phase)
• D. Fase pertumb.diperlambat (Log Phase)
• E. Fase pertumbuhan statis (Stationary Phase)
• F. Fase kematian (Death Phase)
❶PERTUMBUHAN MIKROBA
Berdasarkan kurva pertumbuhan tersebut kita dapat memanipulasi
pertumbuhan mikroba untuk kepentingan manusia. Bentuk manipulasi
pertumbuhan dapat berupa mempercepat maupun menghambat
pertumbuhan.
Kurvapertumbuhanbakteri

Kurva Pertumbuhan
• Fase Lag (Lag phase)
• Fase Log (Log phase)
• Fase Stasioner (Stationary phase)
• Fase kematian (Death phase)

Fase Lag (Lag phase)
• Sel mulai mensintesis protein dan metabolit
penting
• Tidak terjadi penggandaan pada kecepatan
pertumbuhan yang maksimum

Fase Log (Log phase)
• Fase Pertumbuhan Logaritmik
• Kecepatan pertumbuhan eksponensial dari
pembelahan sel
• Memerlukan nutrisi
• Membutuhkan faktor lingkungan yang
sesuai

Fase Stasioner (Stationary phase)
• Model bertahan, bertahan dengan sisa nutrisi
yang minimum, hasil sekresinya dapat
menghambat pertumbuhan
• Jumlah sel yang berhenti membelah dan yang
terus membelah sama banyak

Fase Kematian (Death phase)
• Kebanyakan sel mulai mati (secara
eksponensial) karena ketersediaan nutrisi
mulai habis.
• Bahan kemostat (kemostatik) dapat
berperan sebagai suplai nutrisi tambahan
sehingga sehingga beberapa sel masih
belum mati.

Rapid Growth of Bacterial Population

Quantification of Bacteria
• Cell Numbers
• Total Mass of the Population
• Population Per Media
cells / ml or cells / gram
• Direct and Indirect Methods

Perhitungan Sel
• Kerapatan Sel
• Perhitungan sel secara langsung
• Penggunaan alat Otomatik
– Coulter counter
– Flow cytometer
– Real-time PCR

Direct Count
Spread or
Streak Plate

Perhitungan Diameter Koloni
• Perhitungan diameter koloni umumnya
dilakukan untuk jamur
• Perhitungan dilakukan tiap satuan waktu
• Pertumbuhan hifa/miselium dapat
diekspresikan dalam satuan tertentu.

❸ Faktor-faktor yang mempengaruhi
pertumbuhan
 Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
mikroorganisme adalah:
1. Tersedianya nutrien
2. Kondisi Lingkungan seperti:
1. Tersedianya air, suhu, pH
2. Tersedianya oksigen
3. Adanya zat penghambat
4. Adanya jasad renik yang lain
3. Waktu generasi

 Nutrien dibutuhkan sebagai: sumber carbon, sumber
nitrogen, sumber energi, sebagai faktor pertumbuhan
(vitamin dan mineral)
 Nutrien dibutuhkan untuk aktivitas metabolisme
2. Tersediaanya air
air merupakan bagian terbesar dari komponen sel,
selain itu air dibutuhkan sebagai reaktan dalam
berbagai reaksi biokimia

 Masing-masing jasad renik mempunyai suhu
optimum, minimum dan maksimum untuk
pertumbuhannya
 Berdasarkan kisaranan suhu untuk
pertumbuhannya jasad renik dapat
dikelompokkan sbb: kelompok psikrofil,
mesofil dan termofil

 Nilai pH medium sangat mempengaruhi pertumbuhan
jasad renik
 Kebanyakan bakteri membutuhkan pH medium untuk
pertumbuhannya adalah 6,5-7,5.
 tumbuh Pada pH dibawah 5 dan di atas 8,5 bakteri
tidak mampu dengan baik.
 Sebaliknya Jamur mampu tumbuh dengan baik pada
pH asam(4-5 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5-
8,5
 Pada orang hamil pH vagina cenderung asam oleh
karena itu orang hamil banyak yang mengalami
keputihan,karena melimpahnya jumlah Candida

 Aerob obligat : apabila dalam pertumbuhan bakteri
membutuh pasokan okigen dari lingkungan
Pseudomonas
 Anaerob obligat: apabila dalam pertumbuhannya
bakteri tidak dapat menoleransi adanya oksigen
Clostridium tetani
 Anaerob fakultatif: apabila dapat tumbuh dengan atau
tanpa oksigen
Salmonella typhi
 Mikroaerofilik

 Sel bakteri ditumbuhkan pada suatu media kemudian
diinkubasikan pada kaondisi optimum untuk
pertumbuhannya
 Pertumbuhan mikrobia di dalam kultur mempunyai
kurva dalam bentuk genta
 Sumbu X sebagai waktu inkubasi, dan sumbuY sebagai
Jumlah sel

Dasar
Metabolisme Mikroba
* Kebutuhan Nutrien Mikroba
* Transfer Nutrien dalam sel
* Proses Metabolisme

– Definisi Metabolisme, Katabolisme dan
Anabolisme
– Metabolisme sebagai proses produksi energi
untuk kehidupan sel
– Senyawa pembawa energi, ATP dan ADP
DEFINISI METABOLISME
Semua proses kimiawi yang dilakukan oleh
organisme atau semua reaksi yang melibatkan
transformasi energi kimia di dalam mahluk
hidup

Anabolisme: Pembentukan senyawa yang memerlukan energi
(Rekasi endergonik):
FOTOSINTESIS: MEMBENTUK C6G12O5 DARI CO2 DAN H2O
Katabolisme:
Penguraian senyawa yang menghasilkan energi (Reaksi
eksergonik):
RESPIRASI MENGURAIKAN KARBOHIDRAT MENJADI ASAM
PIRUVAT DAN ENERGI

Metabolisme
• Keseluruhan reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam
organisme hidup
• Terbagi dalam dua golongan:
Katabolisme: rangkaian reaksi-reaksi peruraian
Anabolisme: rangkaian reaksi-reaksi penyusunan
Katabolisme Anabolisme
1. Peruraian 1. Penyusunan
2. Berciri oksidasi 2. Berciri reduksi
3. Menghasilkan energi 3. Membutuhkan energi
4. Substrat aneka 4. Substrat khas
5. Produk akhir khas 5. Produk akhir aneka
Perbandingan ciri-ciri katabolisme dan anbolisme

MENGAPA MIKROBA MEMERLUKAN ENERGI ?
• Synthesa bagian sel
(dinding sel, membran
sel, dan substansi sel
lainnya)
• Synthesis Enzim, Asam
Nukleat, Polysakarida,
Phospholipids, atau
komponen sel lainnya
• Mempertahankan
kondisi sel (optimal) dan
memperbaiki bagian sel
yang rusak
• Pertumbuhan dan
Perbanyakan
• Penyerapan hara dan
ekskresi senyawa yang
tidak diperlukan atau
waste products
• Pergerakan (Motilitas)

TIPE METABOLISME MIKROBA
(berdasar nutrien mikroba (energi & carbon)
ENERGI
 Fototrof (Cahaya)
 Kemotrof (Kimia)
CARBON
 Heterotrof (Organik)
 Ototrof (Anorganik)
1. Kimia (Kemotrof) :
(a) ORGANIK (Kemoheterotrof) : Protozoa, Cendawan dan
Kebanyakan Bakteri
(b) INORGANIK (Kemoototrof) : Bakteri nitrifikasi danThiobacilli
2. Radiasi/cahaya (Fototrof) :
(a) ORGANIK (Fotoheterotrof) : Bakteri fotosintetik
(b) INORGANIK (Fotoototrof) : Ganggang hijau dan biru hijau serta
Bakteri fotosintetik
* Kebutuhan Nutrien Mikroba

Types of -trophs
Type Energy C source Example
Photoauto - Sun CO2 Purple &
Green sulfur
bacteria
Photohetero - Sun Organic
Compounds
Purple &
Green Non -
sulfur bacteria
Chemoauto - Chemical
bonds
CO2 H, S, Fe, N
bacteria
Chemohetero - Chemical
bonds
Organic
Compounds
Most bacteria,
fungi,
protozoa,
animals
Chapter 5
1. Osmotrof (menyerap nutrisi terlarut)
2. Phagotrof (mencerna partikel padat)
1. Biofag (makan organisme hidup)
2. Saprofag (makan organisme mati)
Kemo
heterof

Metabolisme Sumber
C
Sumber N Sumber energi Sumber
H+
Heterotrof/
Kemoorganotrof
Organik Organik
Atau
anorganik
Oksidasi
senyawa organik
-
Ototrof/
kemolitotrof
CO2 anorganik Oksidasi
Senyawa
anorganik
-
Fotosintesis
Fotolitotrof
Bakteri
Sianobakteri
Fotoorganotrof
Bakteri
CO2
CO2
CO2
Anorganik
Anorganik
Anorganik
Cahaya matahari
Cahaya matahari
Cahaya matahari
H2S atau
H2
Fotolisis
H2O
Bahan
organik
• Types of -trophs

METABOLISME HETEROTROF
• Jamur dan bakteri tertentu
• mendapatkan energi dari oksidasi senyawa
organik.
• Senyawa organik mengandung karbon dan
nitrogen yang digunakan secara aerob atau
anaerob untuk menghasilkan tenaga pereduksi
seperti nicotinamide adenine dinucleotide
tereduksi (NADH + H+), dan energi (ATP)

Respirasi (Oksidasi) aerob vs anaerob
• Respirasi aerob: Katabolisme bahan organik dengan akseptor
elektron terminal berupa O2; dan donor elektron berupa
bahan organik, misalnya katabolisme gula
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi
Efisiensi respirasi aerob 55 %
• Respirasi anaerob: Katabolisme dengan akseptor elektron
terminal berupa NO3, SO4, senyawa organik fumarate, dan
CO2; dan donor elektron berupa bahan organik, misalnya,
bakteri metanogen
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

• Bakteri yang tumbuh lambat dengan keberadaan
senyawa anorganik (ion mineral) tanpa menggunakan
sinar matahari sebagai sumber energi
• Sumber karbon: CO2
• Sumber N: NH3, NO3
-, atau N2
METABOLISME OTOTROF
(kemotrof, kemoototrof,kemolitotrof)

Tipe kemosintetis Oksidasi
senyawa anorganik
sebagai sumber energi
Famili, Genus, spesies
pewakil
Pengoksidasi NH3
(aerob)
NH3 dioksidasi menjadi NO2 Nitrobacteriaceae
(Nitrosomonas,
Nitrosococcus, Nitrospira)
Pengoksidasi NO2
(aerob)
NO2 dioksidasi menjadi NO3 Nitrobacteriaceae
(Nitrobacter, Nitrococcus)
Pengoksidasi sulfur
(aerob) dan besi
(aerob)
S2 dioksidasi menjadi SO4, dan
Fe2+ dioksidasi menjadi Fe3+.
Thiobacillus thiooxidans
Thiobacillus ferrooxidans
Ferrobacillus,
Leptothrix
Pengoksidasi
senyawa sulfur dan
pereduski NO3
(denitrifikasi)
S2O3 dioksidasi, NO3 direduksi Thiobacillus denitrificans
Bakteri Ototrof

• Mikroba prokaryotik: bakteri dan sianobakteri
(cyanobacteria)
• Memerlukan sinar matahari (foton) dan
pigmen
• Fototrof: membuat gula di dalam sel untuk
respirasi/energi
• Heterotrof: mengambil gula di luar sel untuk
respirasi/energi
METABOLISME FOTOSINTESIS
(Fotoototrof, Fotoorganotrof)

Fotosintesis bakteri ungu non belerang
CO2 + 2CH3CHOHCH3 → (CH2O) + H2O + 2CH3COCH3
Fotosintesis bakteri hijau belerang
CO2 + 2H2S → (CH2O) + H2O + 2S
Fotosintesis Anoksigenik: Tidak Menghasilkan O2
Fotosintesis Oksigenik: Menghasilkan O2
Fotosintesis Sianobakteri
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

15
Bahan Makanan sbg Sumber
Energi
4 jenis nutrien utama, yaitu:
1. Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid)
menyuplai energi bagi tubuh
2. Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan
mempertahankan jaringan tubuh.
3. Mineral mempertahankan homeostasis, dan
4. Air sbg pelarut dalam tubuh, dan sbg alat transport
untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan.

16
Struktur supramolekul
Protein asam nukleat polisakarida lipid
Asam amino nukleotida gula sederhana*) gliserol
asam lemak
- ketoacids ribosa pyruvat(C3) asetat (C2)
C3, C4, C5 nitrogen pyruvat (C3)
Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O)
Nitogen (N), fosfor (P), sulfur (S)

METABOLISME KARBOHIDRAT
• Glikolisis = glukosa menjadi piruvat
• Siklus Kreb (Siklus asam sitrat) = piruvat menjadi CO2
dan NAD pembawa H+
• Oksidasi Transport Elekteron = NAD dan H+ memasuki
seri reaksi reduksi oksidasi untuk menghasilkan
energi
• Fosforilasi Oksidatif = energi dari transport elektron
menghasilkan ATP dari ADP dan Pi

Glukosa Asam Piruvat
Acetyl-CoA
CO2
O2
H2O
[NADH]
Rantai Pernafasan e-
Elektron akseptor
TAHAPAN DALAM RESPIRASI
Tahap I= Glikolisis
Tahap II = Dekarbiksilasi as.
Pyrupat
Tahap III = Siklus Kreb TCA
Tahap IV = Rantai Pernafasan
EnergiATP
Fosforilasi
oksidatif

GLIKOLISIS: Degradasi glukosa menjadi piruvat
1. Lintasan Fructose Biphosphate Aldolase yang lebih
dikenal sebagai lintasan Embden-Meyerhof-Parnas
(EMP)
2. Lintasan hexose monophosphate (HMP)
3. Lintasan oxidative pentose phosphate (PP)
4. Lintasan Entner-Doudoroff (ED).
Lintasan EMP, HMP dan PP pada eukaryotik (jamur, alga, protozoa)
dan prokaryotik (bakteri)
Lintasn ED hanya pada beberapa bakteri aerob obligat

lintasan Embden-
Meyerhof-Parnas
(EMP) = EMP Pathway
Memecah glukosa
menjadi 2 piruvat, 2
NADH, dan 2 ATP

Lintasan Hexose
monophosphate (HMP)
Hasil akhir lintasan HMP
adalah 1 piruvat, 1 asetil
fosfat, 1 CO2, 1 ATP dan 3
NAD(P)H.
Lintasan ini juga
menghasilkan ribulosa 5-
fosfat (Gambar 8) yang
merupakan prekursor
nukleotida.

LIntasan Pentosa phosphate
(PP)
Hasil akhir dari pemecahan 1
molekul glukosa adalah 1
piruvat, 3 CO2, 1 ATP dan 3
NAD(P)H.

Lintasan Entner
Doudoroff (ED)
Hasil akhir pemecahan 1
molekul glukosa adalah 2
piruvat, 1 ATP dan 2
NAD(P)H

SIKLUS KREB = Piruvat diubah menjadi CO2 dan NAD
Transport elektron

TRANSPORT ELEKTRON = RANTAI PERNAFASAN
Oksidasi NADH dan reduksi senyawa kimia lain (pembawa elektron) untuk
menghasilkan energi yang membentuk ATP pada proses fosforilasi oksidatif
Terminal
akseptor e
Donor
e-

Perbedaan redox
menggambarkan
besarnya perolehan
energi.
Semakin negatif semakin
tereduksi dan sebaliknya
semakin teroksidasi
MENARA ENERGI
Perbedaan Redox menyebabkan terjadinya
pergerakan elektron

Siklus Glioksilat (Glyoxylate Cycle)
Siklus glioksilat dilakukan oleh prokaryotik yang mengoksidasi asam asetat.
Siklus ini mirip dengan siklus Kreb tetapi isositrat tidak diubah menjadi
oksalokuksinat, tapi dipecah menjadi glioksilat dan suksinat

Fermentasi: metabolisme heterotrof dengan senyawa organik sebagai akseptor
elektron (hidrogen) terminal. substrat dioksidasi tidak sempurna. Produk akhir disimilasi
glukosa adalah senyawa organik sederhana yang disekresikan ke dalam medium sebagai
waste product biasanya berupa alkohol dan asam

METABOLISME PROTEIN
Bakteri, ragi (yeast) dan kapang (molds) memerlukan senyawa nitrogen dalam
bentuk asam amino, serta asam nukleat purin dan pirimidin. Mikrorba lainnya dapat
menggunakan ammonia atau nitrat untuk mensintesis senyawa nitrogen organik.
Beberapa bakteri memfiksasi N2 menjadi amonia
Asimilasi ammonia
L-Glutamat + NH4
+ + ATP → L-glutamine + ADP + Pi
Selanjutnya glutamate synthase mentrasfer satu gugus amino dari
glutamine ke molekul γ-ketoglutarat sehingga terbentuk dua molekul L-
glutamat:
γ-ketoglutarat + L-glutamine + NADPH2 + H+ → L-Glutamat + NADP+

Biosintesis asam amino
Asimilasi ammonia menjadi asam amino glutamate adalah
langkah awal dari rangkaian pembentukan asam amino
lainnya.
Katabolisme asam amino
Asam amino dapat digunakan sebagai sumber energi. Secara
umum, 20 asam amino dapat didegradasi menjadi 6 senyawa
antara yang memasuki sistem metabolisme karbohidrat yaitu
piruvat, acetyl Co-A, Oxaloacetate, fumarat, Suksinil Ca-A, dan
γ-ketoglutarat.

Biosintesis nukleotida.
Biosintesis purin
Biosintesis pirimidin

METABOLISME LIPID
Bersama-sama karbohidrat dan protein, lemak adalah metabolit
primer yang harus tersedia agar mikroba dapat tumbuh,
berproliferasi dan beraktivitas.
Komponen lemak: membran sitoplasma, mesosom, dan membrane
inti pada mikroba eukaryotic. glycosydilglyserides dan lipoteichoic
acid ditemukan di bakteri gram positif saja sedangkan
lipopolisakarida terdapat di bakteri gram negatif.
Lipid juga didegradasi untuk mendapatkan energi. lipid lebih banyak
menghasilkan energi daripada glukosa. Total energi yang dihasilkan
dari pemcahan asam lemak dapat mencapai 49,3 ATP sedangkan dari
glukosa adalah maksimal 41 ATP.

Biosintesis asam lemak (fatty acids) jenuh dan tak jenuh

Lintasan anaerob LIntasan aerob
Eschericia coli Alkaligenes faecalis
Salmonella typhimurium Corynebacterium diphteriae
Serratia maecesens Mycoibacterium phlei
Azotobacter agilis Bacillus (beberapa spesies)
Lactobacillus plantarum Micrococcus luteus
Agrobacterium tumifaciens Beggiatoa
Clostridium pasteurianum Leptospira caicola
Staphylococcus haemolyticus Sachharomyces cerevisiae
Clostridium butyricum Neurospora crassa
Caulobacter crescentus Candida lipolytica
Propionibacterium Stigmatella aurantiaca
Chloroflexus auranticus
Clorobium limicola
Mikroba dengan biosintesis asam lemak tidak jenuh melalui lintasan anaerbob dan
aerob

Degradasi Lipid
Degradasi lemak menjadi asam lemak (fatty acid) dan
gliserol (glycerol) yang dikatalis oleh enzim lipase

• Karaktersitik enzim
• Faktor yang mempengaruhi kerja enzim
• Pengaturan sistem enzim
• Penamaan enzim
ENZIM

DEFINISI DAN KARAKTERISTIK KERJA ENZIM
Protein dengan aktivitas katalitik yang mempercepat reaksi
kimia tanpa ikut dalam reaksi tersebut
Teori Kunci-Anak
kunci
Penurunan energi
aktivasi
Ukuran molekul enzim >
substrat
Reaksi dipercepat
pada suhu alami

KOFAKTOR ENZIM
Ada enzim yang mengandung komponen kimia lain
selain protein. Komponen ini disebut kofaktor, suatu
komponen yang bukan protein
 Kofaktor berupa :
Molekul anorganik seperti Fe2+, Mn2+, Cu2+, Na+ atau
molekul organik kecil yang disebut koenzim misalnya
vitamin B, B1, dan B2
 Koenzim yang terikat kuat secara kovalen pada protein
enzim disebut gugus prostetik.
 Enzim yang strukturnya sempurna dan aktif
mengkatalisis, bersama-sama koenzim atau gugus
logamnya disebut holoenzim.

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM
pH dan suhu
Konsentrasi Substrat

PENGATURAN ENZIM
Penghambat kompetitif
(competitive inhibitor):
molekul inhibitor
berkompetisi dengan
substrat untuk menempati
sisi aktif enzim.
Penghambat non
kompetitif
(allosteric inhibition)
Molekul penghambat
bergabung dengan enzim di
luar sisi aktif,
menyebabkan konformasi
enzim berubah

Penghambatan umpan balik (Feedback Inhibition)
Penumpukan produk akhir menghambat kerja enzim pertama
dalam rangkaian reaksi tersebut sehingga produksi enzim
selanjutnya ditunda

PENAMAAN ENZIM
• Oxidoreductases (EC1)
• Transferases (EC2)
• Hydrolases (EC3)
• Lyases (EC4)
• Isomerases (EC5)
• Ligases (EC6)
EC1 sd EC6: subclass dalam penamaan enzim (enzyme nomenclature)

Budidaya Mikroba
* Isolasi & Seleksi Mikroba
* Pemeliharaan Kultur

ISOLASI
 Isolasi kultur : kegiatan pemisahan suatu kultur mikroba dari campuran
biakan mikroba di alam  sel individu terpisah
 Sebelum mengisolasi, harus diketahui mikroba apa yang akan diisolasi
dan habitatnya  menentukan sampel apa yang akan diambil dari
alam dan media apa yang akan digunakan
 Sampel biasanya segera dipakai atau disimpan pada suhu dingin
(kulkas)
 Teknik Isolasi Kultur Murni :
- 1. Penggoresan (Streak-plate) & Penyebaran (Spread-plate)
- 2. Penuangan (Pour-plate)
- 3. KulturYang Diperkaya
- 4. Pengenceran Berseri (Serial-dilution)
- 5. Isolasi SelTunggal

1. Teknik Penggoresan (Streak-plate) &
Penyebaran (Spread-plate)
- Paling sesuai untuk bakteri
- Menggunakan agar cawan
-Cara :
Pengenceran berseri dg larutan garam
fisiologis (0,85 %)
Penggoresan (jarum Ose) atau penyebaran (batang
gelas) pada media agar , sehingga koloni tumbuh
menyebar
Penggoresan dilakukan berulang, sehingga
Diperoleh kultur murni
1 sel  1 koloni
Sampel

 Teknik ini merupakan prosedur rutin untuk isolasi bakteri &
menggunakan peralatan yang sederhana
 Kelemahan : hanya sejumlah kecil contoh yang dapat
digunakan/disebarkan pada media
 Dua sel dapat bergabung manjadi membentuk satu koloni
Contoh : bakteri yang menghasilkan lendir & yang tidak 
pencegahan dengan menambahkan deterjen
2.Teknik Penuangan (Pour-plate)
 Prinsip : pengenceran contoh dengan media agar cair (+/- 450C)
dalam tabung reaksi, sehingga distribusi sampel merata
 dituang ke petri dish & dibiarkan mengeras pada
suhu ruang, lalu diinokulasi

Sampel +/- 1 g)
A
B
C
Suspensi
Bakteri
1 loop
Agar cair
Pengenceran
Penuangan
Dibiarkan mengeras
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. . . .
. .
. .
. .
Diperiksa
Koloni terisolasi
Media agar miring
Tahap I Tahap II Tahap III
Teknik Penuangan (Pour-plate)
A
B
C
Inkubasi

 Metode Penuangan  Pengamatan dapat dilakukan secara kualitatif
(morfologi) & kuantitatif (jumlah sel mikroba)
 Teknik penggoresan/penyebaran dan penuangan ini lebih efektif dengan
menggunakan media selektif/ diferensial atau dengan perlakuan khusus
sebelum penanaman pada agar cawan
Contoh : Isolasi bakteri pembentuk spora  contoh terlebih dulu
dipanaskan s.d 850C selama 5 menit
 Media Selektif :
- Media dg NaCl 7,5 % unt mengisolasi Staphylococcus dari
faeces
- Media BGLBB (brilliant green lactose bile broth) : Salmonellae
 Media Diferensial :
- Media agar EMB (eosin-methylene blue agar)  terbentuk
koloni berbeda & mudah dikenali
E. coli : hijau kehitaman/hijau metalik
Aerobacter aerogenes : tengah ungu tua/coklat, tepi ungu
muda

3. KulturYang Diperkaya
 Untuk mengisolasi bakteri yang mempunyai sifat fisiologis yang khusus
(jumlah kecil & tumbuh lambat)
 Prinsip : menggunakan komposisi media dan kondisi inkubasi
tertentu, sehingga yang tumbuh hanya bakteri tertentu
 Cara :
1 2 3 4
(+) (-)
Media cair dgn substrat khusus
Contoh : bakteri tanah : α-conidendrin
Verifikasi

4.Teknik Pengenceran Berseri (Serial-dilution)
 Digunakan jika mikroba dlm kultur campuran terdapat dalam jumlah
lebih besar dari pada mikroba lain.
Contoh : S. lactis dalam susu asam
 Dengan tingkat pengenceran tinggi, sampel hanya mengandung 1
galur mikroba
 Perlu dicek kemurnian kultur

5.Teknik Isolasi SelTunggal
 Menggunakan alat Mikromanipulator yang digabung
dengan mikroskop untuk mengambil suatu sel mikroba
tunggal dari preparat tetes bergantung
 Dengan Mikromanipulator, operator dapat mengontrol
gerakan mikropipet di bawah lensa obyek, sehingga
dapat diambil sel tunggal ke dalam tabung dan
selanjutnya dipindahkan ke media yang sesuai
 Lebih cepat, namun kelemahannya :
- alat mahal
- operator harus trampil

SELEKSI & IDENTIFIKASI
SELEKSI
Tujuan : mendapatkan galur dengan kinerja terbaik
 - rendemen lebih tinggi
- tidak menghasilkan produk sampingan yang tidak
dikehendaki
- peningkatan kemampuan penggunaan sumber C dan N
yang murah
- Perubahan morfologi sel menjadi bentuk yang lebih
mudah dipisahkan dari produk
 Pendekatan genetika untuk memperbaiki kualitas mikroba :
1. Mutasi
2. Rekombinasi

 Taksonomi (klasifikasi) :
penataan teratur unit-unit ke dalam kelompok satuan yang lebih besar
 hierarkhi klasifikasi :
spesies  genus  famili  orde  kelas  filum atau divisi
Spesies : satuan atau kelompok dasar dalam semua sistem
klasifikasi organisme
 Nomenklatur :
penamaan satuan-satuan yang dicirikan dan dibatasi oleh klasifikasi
 Identifikasi :
penggunaan kriteria yang ditetapkan untuk klasifikasi dan nomenklatur
untuk mengidentifikasi mikroba dengan membandingkan dengan ciri-ciri/
karakteristik yang ada
 Menggunakan kunci-kunci yang sesuai
Contoh : Bakteri : Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology
 Nama menggunakan kombinasi biner Latin, misalnya Rhizopus oryzae

 Contoh identifikasi bakteri :
- tidak terdapat bakteroklorofil
- sel tidak berbentuk filamen
- Gram positif
- berbentuk batang
- menghasilkan endospora
- Katalase positif
- Aerobik
- Nitrit negatif
-VP (Voges Proskauer) negatif
 Bacillus megaterium
Identifikasi Kapang :
 a.l. berdasarkan spora dan miselium
Identifikasi khamir :
 a.l. berdasarkan spora & kemampuan memfermentasi gula sebagai
sumber karbon

IDENTIFIKASI
 Setelah diperoleh kultur murni, dilakukan identifikasi
 Metode untuk identifikasi mikroba adalah dengan menggunakan
ciri/karakteristik :
1. Morfologis
Pengamatan ukuran, bentuk dan susunan sel, adanya flagela,
kapsul atau spora dengan bantuan mikroskop, baik dengan
pewarnaan maupun tidak
2. Nutrisional
Penentuan senyawa kimia dan kondisi fisik khusus (suhu,
cahaya, gas) yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba
3. Kultural
Penentuan tampilan pertumbuhan pada berbagai macam
media, baik cair maupun padat (bentuk koloni, permukaan
koloni, tepi koloni, warna dll)

4. Metabolik
Identifikasi & pengukuran perubahan kimiawi yang dilakukan
mikroba ( kemampuan mikroba untuk mengubah karbohidrat
menjadi asam organik; gula menjadi asam dan gas dll)
Contoh : E. coli dapat memfermentasi laktosa, sedangkan
Salmonella typhi tidak dapat
5. Susunan Kimiawi
Penentuan susunan kimiawi berbagai komponen sel (dinding sel,
nukleus, membran dll)
6. Susunan antigen
Penelaahan sifat antigen – antibodi yang khas
* Antigen : substansi (sel mikroba) yang menstimulasi produksi
antibodi saat diinjeksikan ke hewan
7. Patogenik
Penentuan potensi suatu mikroba untuk menimbulkan penyakit
8. Genetik
Kajian berdasarkan untaian DNA mikroba menggunakan DNA Probe

Contoh 1. Karakteristik Morfologis
(Pengamatan ukuran, bentuk dan susunan sel, adanya flagela,
kapsul atau spora dengan bantuan mikroskop, baik dengan
pewarnaan maupun tidak)
Aspergillus E. coli
Streptomyces Penicillium

Contoh 3. Karakteristik Kultural
Tampilan pertumbuhan pada media padat
(bentuk koloni, tepi koloni, permukaan koloni dll)

PEMELIHARAAN & PENGAWETAN KULTUR MURNI
 Tujuan :
menjaga sampai periode tertentu mikroba tetap dalam kondisi hidup (viable), mencegah
terjadinya perubahan genetik & tidak terkontaminasi  harus mampu melestarikan
karakteristik spesies mikroba selama
diawetkan
Cara :
1. Pemindahan Secara Periodik
- Kultur mikroba secara periodik dipindahkan ke media agar miring
baru/segar
- Komposisi media & suhu serta interval waktu pemindahan harus
tepat dan disimpan pada suhu dingin (50C)  tidak cocok untuk
penyimpanan jangka panjang
2. Pelapisan Kultur dgn Minyak Mineral
- Permukaan agar miring atau media cair dilapisi dengan minyak mineral
steril (+/- 0,5 inci)
- Keuntungan : dapat memindahkan sebagian mikroba di bawah minyak
mineral dg jarum Ose, lalu diinokulasi ke media segar dg tetap
mempertahankan kultur awal  tidak cocok untuk penyimpanan jangka
panjang

3. Liofilisasi
- Pengeringan beku (freeze-drying)
- Merupakan cara paling efektif untuk mengawetkan kultur bakteri
(dapat tetap hidup & tidak berubah lebih dari 20 tahun)
- Cara :
* media berisi senyawa pelindung : eg susu, serum, natrium glutamat
* suspensi mikroba (±0,2 ml) ditempatkan dalam ampul (vial) kaca
* Perendaman dalam es kering + alkohol (-780C)  beku
* Ampul dihubungkan dengan kondensor & pompa vakum 
kering
* Ampul ditutup dengan melelehkan ampul tsb dlm keadaan vakum
 penyimpanan pada susu lebih rendah dari -50C
- Keuntungan :
* Cocok untuk penyimpanan jangak panjang
* Kemungkinan perubahan kecil
* Wadah penyimpanan kecil

4. Penyimpanan pada Suhu Sangat Rendah
- Sel dibekukan dengan diberi bahan pelindung beku (gliserol 10 %
atau dimetil sulfoksida)
- Contoh beku disimpan dalam refrigerator nitrogen cair (suhu
sekitar -150 sampai-1960C)
- Cocok untuk kapang
- Kelebihan : hampir sama dgn liofilisasi & kultur yg tidak dapat
diawetkan dengan liofilisasi, dapat dengan cara ini
5. Penyimpanan padaTanah Steril
- Diterapkan untuk penyimpanan spora bakteri, actinomycetes
dan kapang
- Suspensi 5 ml dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi
5 g bubuk tanah steril (campuran pasir halus dan tanah liat 1:1)
- Dibiarkan pada suhu kamar selama 10 hari sampai kering
 disimpan pada lemari es

PEMANTAUANVIABILITAS DAN KESTABILAN MIKROBA
• Sebelum dan sesudah penyimpanan, sebaiknya viabilitas mikroba
diperiksa, sehingga mikroba yang mati selama penyimpanan dapat
diketahui
• Untuk industri fermentasi sebaiknya diperiksa pula morfologi dan
karakteristik biokimianya

Growth requirements
Physical
 Temperature
 pH
 Osmotic pressure
 Moisture & desiccation
Chemical
 Carbon source
 Nitrogen, sulfur phosphorus
 Oxygen
Rateofgrowth
Temperature in ºC
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110
Psychrophiles
Psychrotrophs
Mesophiles
Thermophiles
Hyperthermophiles

APLIKASI MIKROBA PADA
TANAMAN PAKAN
(PERTANIAN ORGANIK)

MIKROBIOLOGI TANAH DAN TANAMAN
A. PENGERTIAN
Mikrobiol/S1/SAN
(1). Mikrobiologi Tanah:
Cabang ilmu tanah yang mengkhususkan mempelajari
mikroorganisme yang berada dalam tanah, menyangkut
peran dan aktivitasnya (metabolisme, aliran energi dan siklus
materi) serta interaksinya dengan lingkungannya (mikroba
lain, tanaman serta lingkungan tanah)
(2). Pendekatan mempelajari Mikrobiologi Tanah:
 Fisiologi (pertumbuhan dan metabolisme)
Taksonomi (hubungan kekerabatan mikroorganisme)
Patologi (menyebabkan penyakit tan-hewan-man)
Simbiosis (interaksi kompleks dengan organisme)
Biogeokimia (efek ke lingkungan sec. kimia)
Siklus materi (berperan dalam siklus senyawa dlm
tanah)
Perubahan Global (pengaruh thd suhu dan tekanan
atm)
Ekologi (interaksi dengan lingk dan mikro lainnya)

EKOSISTEM TANAH DAN TANAMAN
Rantai Makanan Dalam Ekosistem
Mikrobiol/S1/SAN
Ekosistem
Tanah - TanamanCahaya Panas/E
Ekosistem Tanah
– Tanaman
Padat (mik+bo)
Cair (air tnh)
Gas (pori tnh)
Produsen &
Penghancur
Biotik Abiotik
Bahan Bahan
Lintasan Energi
Lintasan Substansi

Macam dan Klasifikasi Mikroba dalam
Tanah-Tanaman
1. Prokariotik :
o Bakteri
o Actinomyseta
3. Mesofauna :
 Nematoda
5. Mikrobiota :
 Mycoplasma
 Virus
 Viroid
Prion
Fungi
1. Penyebaran di dalam tanah
2. Ketahanan terhadap lingkungan
3. Variasi/Fluktuasi populasi
4. Sumber energi dan unsur hara
Mikrobiol/S1/SAN
Topik-topik
Pembahasan
2. Mikrofauna :
o Protozoa
o Archezoa
4. Makrofauna:
 Semut
Cacing tanah
Arthropoda kecil
 Springtail
 Algae

A. Penyebaran di dalam Tanah
1. Penyebaran dengan Pola Pertumbuhan
1. Pola Uniselluler (Tidak Mengembara) : Sebagai sel tunggal /koloni yang
terikat kuat partikel tanah. (Bakteri)
2. Pola Uniselluler (Mengembara) : Seperti no. 1, namun mengembara
melalui permukaan yang berkesinambungan (Rhizobium dan beberapa
Cendawan)
3. Pola Plasmodia : Sebagai massa protoplasma yang telanjang dan
bergerak (seperti amoeba) lalu berubah menjadi spora (Myxobakteria
dan Myxomyceta)
4. Pola Hyfa terbatas : Membentuk spora yang umumnya tidak bergerak
(Penicillium dan Actinomyceta)
5. Pola Hyfa Menyebar : Membentuk spora yang bergerak (Cendawan
Mucor, beberapa Mikoriza)
6. Pola Rhizomorf (Jaringan Mycelia) : Hyfa yang membentuk
rhizomorf/akar, sehingga membentuk jaringan yang kuat dan menyebar
(Basidiomyceta)
2. Penyebaran dengan Potongan Mikrobia
Memecah diri ke dalam potongan-potongan mycelia kecil, spora-spora atau unisel-
unisel yang tetap tinggal hidup di dalam tanah-tanaman
Semua komponen tanah-tanaman sangat menentukan penyebaran dan pertumbuhan
Mikrobia tipe ini

B. Ketahanan terhadap Lingkungan
Membentuk struktur khusus :
a. Struktur vegetatif : sel-sel vegetatif dan potongan-potongan hyfa &
mycelia menjadi dorman dan hidup dalam waktu lama,
membentuk kapsul yang dilindungi oleh senyawa-senyawa
polisakharida/polipeptida
b. Struktur spora : sel-sel mikrobia membentuk spora khusus yang
resisten terhadap lingkungan ekstrim, seperti : (1) Endospora
Bakteria (Bacillus dan Clostridium), (2) Spora-spora dari
Actinomyceta (Konidia dari Streptomyces yang bersifat hidrofobik
dan (3) Spora Cendawan
C. Variasi / Keragaman Populasi
Terdapat tiga cara :
• Transformasi = perpindahan material genetik dari satu
mikrobia ke mikrobia lainnya (harus ada media gen tra)
• Konjugasi = perbanyakan dengan cara menempel
• Transduksi (khusus virus)

D. Sumber Energi dan Unsur Hara/Cara Makan
SUMBER ENERGI
1. Kimia (Khemotrof) :
Meliputi : (a) ORGANIK (Khemoheterotrof) : Protozoa, Cendawan dan
Kebanyakan Bakteri dan (b) INORGANIK (Khemoautotrof) : Bakteri
nitrifikasi dan Thiobacilli
2. Radiasi/cahaya (Fototrof) :
Meliputi : (a) ORGANIK (Fotoheterotrof) : Bakteri fotosintetik dan (b)
INORGANIK (Fotoautotrof) : Ganggang hijau dan biru hijau serta Bakteri
fotosintetik
CARA MEMPEROLEH C dan ENERGI (Khemoheterotrof)
1. Osmotrof (menyerap nutrisi terlarut)
2. Phagotrof (mencerna partikel padat)
CARA MAKAN (Khemoheterotrof)
1. Biofag (makan organisme hidup)
2. Saprofag (makan organisme mati)

An Overview metabolism
metabolism：
the sum total of all chemical reactions occurring in the cell
Complex molecules
catabolism
anabolism
Simple molecules ATP [H]
 Metabolism:The processes of catabolism and anabolism
 Catabolism:The processes by which a living organism
obtains its energy and raw materials from nutrients
 Anabolism:The processes by which energy and raw
materials are used to build macromolecules and cellular
structures (biosynthesis)

Microbial Metabolism
A. Basic Concepts of Metabolism (redox, enzymatic
pathway, cofactor, hydrolitic, atp )
B. Glycolytic Pathways
C. Fermentation
D. Respiration
E. Photosynthesis
F. Chemolithotrophy

(MIKROBA) ~
(TANAH-TANAMAN-UDARA)

1. BIOCOMPOSTING_BIOCONVERTION, BIODEGRADATION
2. BIOFERTILIZER_BIOCONVERTION, ENZYMETRIC
3. BIOCONTROL AGENT_PATHOGENICS ENEMY
4. BIONUTRICONVERTION_BIOCONVERTION
5. BIOREMEDIATION_BIOCONVERTION

BIOCOMPOSTING
(KOMPOS HAYATI)
CONCEPT: BIOCONVERTION &
BIODEGRADATION

Mikrobiol/S1/SAN
A = Amoniasi dan Mineralisasi, B = Imobilisasi, C = Nitrifikasi, D = reduksi Nitrat dan
Imobilisasi, E = Denitrifikasi, F = Fiksasi N Simbiotik, G = Fiksasi N
Non Simbiotik, H = Pengeluaran N
NO3
-
NH3
Humus, Sel Mikrobia
Tanaman
H
G
B
E
F A
N2
Khewan
D
C
H
H
Siklus Nitrogen dalam Tanah
Peranan Mikroba dalam Siklus N

Mikrobiol/S1/SAN
Amoniasi = proses pembentukan amoniak
Mineralisasi = dekomposisi senyawa N-0rg menjadi senyawa N-
inorg
Nitrifikasi = proses okdisasi mikrobial NH4
+ dan N-org menjadi
NO2
- dan NO-
Mineralisasi = fiksasi N-inorg menjadi bahan mineral dan BO,
mis. Humus dll.
Denitrifikasi = pengubahan nitrat kembali menjadi bentuk inorg
Fiksasi N Simbiotik = fiksasi N2 langsung oleh mikroba
simbiotik
Fiksasi N Non Simbiotik = fiksasi N2 langsung oleh mikroba non
simbiotik
C.3. Peranan Mikroba dalam Siklus N

PENAMBATAN (FIKSASI) N SECARA BIOLOGI
(NONSIMBIOTIK DAN SIMBIOTIK)
INPUT – OUTPUT NITROGEN TANAH
Mikrobiol/S1/SAN
Pupuk
(Organik dan
Inorganik)
NITROGEN
TANAH
Hujan
(NO3
- dan NH4
+)
Diambil
Tanaman
Lucutan
Listrik
Fiksasi N
Sec.Biologi
INPUT
Pencucian Denitrifikasi
OUTPUT

1. Penambatan N Nonsimbiotik
SUMBER
ENERGI
KELOMPOK GENUS
Organotrof - Aerobik
-Aerobik Fakultatif
- Anaerobik
- Genetically E.
- Rhizosfer
- Azotobacter, Beijerinchia, Derxia, Rhizobium
- Bacillus, Klebsiella, Azospirillum,
Thiobacillus
- Clostridium, Desulfofibrio
-Salmonella, Escherichia, Serratia
- Azospirillum, Azotobacter, Bacillus
Fotosintetik
(Free Living)
-Ungu Nonsulfur
- Sulfur Ungu
- Sulfur Hijau
- Sianobakteria
-Rhodopsudomonas, Rhodomicrobium
- Chromatium, Ectothiorhospira
- Chlorobium
- Nostoc, Trichodesmium, Anabaena,
Gloeothece
Non Nodule -Phyllofer
- Legume
- Nonlegume
-Klebsiella, Beijerinchia
- Rhizobium
-Rhizobium, Frankia, Nostoc
Fotosintetik
(Berasosiasi)
-Lichens
- Liverworts
- Mosses
- Gymnosperm/Cucas
- Watersperm/Azolla
-Endocymoses/Oocystic
-Nostoc, Stignonema, Colotrix
- Nostoc
-Halosiphon
- Nostoc
- Anabaena
- Nostoc
Mikrobiol/S1/SAN

1. Penambatan N Nonsimbiotik (Reaksi Kimia)
Mikrobiol/S1/SAN
a. Amonifikasi = Proses pembentukan amonium oleh mikrobiota
b. Nitrifikasi = Proses pembentukan nitrat dan atau nitrit secara
hayati dari senyawa-senyawa yang mengandung N
tereduksi
NH4
+ + 1.5 O2 NO2
- + 2H+ + H2O + 66 kal
NO2
- + 1.5 O2 NO3
- + 17.5 kal
Nitrozomonas
Nitrobacter
Nitrosococcus, Nitrosocystis, Nitrospira,
dsb.
c. Denitrifikasi = Proses reduksi nitrat menjadi amonium atau N2
NO3
- NO2
- NO2
-
NO2
- NO N2O N2
Pseudomonas, Bacillus, Paracoccus,
Thiobacillus denitrificaus,
Chromobacterium, Serratia

Uji Aktivitas Mikrobiota by Ukur Produk N2 (C2H2)
Faktor yang mempengaruhi Fiksasi N2
Fisik & Kimia Tanah ~ Ketersediaan N2 dan Nutrien Anorganik (NH4 & NO3),
~ Sumber energi, pH, Kelembaban dan Suhu
a. Metode Kjeldahl (Penentuan kadar N media),
kelamahannya = tidak mampu mendeteksi kadar N rendah.
b. Metode Gasometrik (mengukur kadar gas N2 yang timbul)
c. Metode Radioisotop 15N (sangat sensitif, tetapi mahal)
d. Uji Reduksi Asetelena, dengan prinsip bahwa :
Mikroorganisme yang dapat mereduksi N2 (N=N, ikatan tiga)
juga dapat mereduksi asetelina (HC= CH), lalu dikuantifikasikan
dengan metode kromatografi gas.
N= N 2 NH3; HC = CH H2C = CH2
Reduksi Reduksi
Asetelina

2. Penambatan Nitrogen Simbiotik
Mikrobiol/S1/SAN
Fiksasi N2 Simbiotik = Penambatan nitrogen melalui simbiosis
antara tanaman dengan mikrobiota (enzim nitrogenase, biasanya
golongan bakteri Rhizobium dan Bradyrhizobium) dengan/tanpa
membentuk nodule/bintil akar (famili leguminoceae/non legum)
CIRI PEMBEDA Rhizobium Bradyrhizobium
1. Tanaman inang utama
yang diinokulasi
2. Kecepatan tumbuh pada
media agar-manitol-kamir
3. Reaksi metabolisme
dalam manitol-garam
4. % G-C dalam DNA-nya
-Pepolongan
subtropis
- Cepat
- Asam
-60
-Pepolongan
tropis
- Lambat
- Basa
-M
- 63

2. Penambatan Nitrogen Simbiotik (Proses Infeksi)
Mikrobiol/S1/SAN
1. Kemotaksis non spesifik Rhizobium ke arah risosfer, disebabkan oleh
eksudat akar, selanjutnya Rhizobium berkembang disini.
2. Melekatnya Rhizobium (attachment) pada akar pepolongan, melalui
situs-situs reseptor komplementor pada ujung akar tanaman-dengan-
heteropolisakarida homolog bakteri. Disinilah kunci kekhususan jenis
Rhizobium dengan inang, artinya setiap tanaman biasanya diinfeksi
oleh jenis Rhizobium tertentu pula.
3. Penyimpangan bentuk akar (pertumbuhan akar sedikit dihambat
dengan meblok proses mitosis, sehingga akar melengkung), dan pori-
pori akar membesar, dan Rhizobium siap menginfeksi.
4. Rhizobium menginfeksi pada lapisan cortex (ujung akar tumbuh
melengkung seperti tongkat gembala).
5. Rhizobium membentuk bakteroid, dan siap bersimbiosis dengan
tanaman inang dalam membantu fiksasi N2 secara langsung dari udara
(tanah).

Rhizobium Filled
Cells
>25,000 per cell Nodule Cross-Section
Sclerenchyma
Vascular Bundles
Nodule Cortex

Nodule Formation
1. Rhizobia attracted to root
2. Rhizobia attach to root
hairs
3. Root hair curling
4. Infection thread formation

Nodule Formation
5. Root cortical cell
division
6. Rhizobia invade
cortical cells
7. The nodule grows
8. Fully functional nodule

1. Rhizobia attracted to root
 Legume roots exude
flavonoids
(Soybean exudes the
isoflavone genistein)
 Rhizobia are attracted to
flavonoids
Petri dish
contains a
bacterial lawn
Bacteria turn
blue when a
reporter gene
is switched
on by plant
exudates
(flavonoids)

10 mm
2. Rhizobia attach to root hairs
Rhizobia
Root Hair

2. Rhizobia attach to root hairs
Deformed root
hairs
Curled root
hair
Vascular
bundle

4. Rhizobia infect root hair
Root Hair Root Hair Curling
Rhizobia
Infection Thread
Legume Root
Infection Pocket
Vascular Bundle

50 mm
4. Rhizobia infect root hair

100 mm
5. Root cortical cells divide

50 mm
6. Rhizobia invade cortical cells

Nodulation Timeline
Inoculation
(day 0)
Roots 1-2 days post
inoculation (dpi)
4 dpi
4-6 dpi 10 dpi 3 weeks pi

2. Penambatan Nitrogen Simbiotik (Reaksi Kimia)
Mikrobiol/S1/SAN
Infektifitas = kemampuan suatu bakteri bintil akar untuk menodulasi
suatu inang tertentu (diukur dengan banyaknya bintil
akar /nodul yang terbentuk).
Efektifitas = kemampuan relatif suatu asosiasi antara tumbuhan dan
bakteri untuk mengassimilasi N2 (diukur antara lain : (1)
kadar heme (pengikat O2 di bakteroid), (2) jumlah N2 yang
difiksasi, (3) rasio antara jumlah bintil akar dengan dengan
dengan N2 yang difiksasi dan (4) jumlah legH.
Reaksi kimia fiksasi (gabungan aktivitas (a) nitrogenase dan (b)
hidrogenase pada bakteroid)
(a). N2 + 6 e- + 12 ATP + 8 H + 2 NH4
+ + 12 ADP + 12 Pi
(b). 2 H + + 2 e - + 4 ATP H2 + 4 ADP + 4 Pi
N2 + 8 e - + 16 ATP + 10 H + 2 NH4 + H2 + 16 ADP +16 Pi
Mg+2
Mg+2
Mg+2

2. Penambatan N2 Selain Legum/Polong-polongan
(Membentuk Nodul Juga)
Mikrobiol/S1/SAN
ORDO FAMILI GENUS
-Corialiales
- Rosales
- Myricales
- Fagales
- Casuarinales
- Rhamales
-Coriariaceae
- Rasaceae
- Myricaceae
- Betulaceae
- Casuarinaceae
- Elaeagnaceae
- Rhmaceae
-Coriaria
- Cercocarpus, Dryas
dan Purshia
- Comptonia, Gale dan
Myrica
- Alnus
-Casuarina
- Elaeagnus, Hippophae
dan Sherpherdia
- Ceanothus dan Discaria
BEBERAPA TUMBUKAN BUKAN POLONG/LEGUM YANG MAMPU
MENAMBAT NITROGEN

Mikrobiol/S1/SAN
A = Pemanfaatan oleh mikrobia, B = Lisis/Enzimatik, C = Pelepasan dari Residu Tan-
Khewan, D = Transfer oleh mikoriza, E = transfer karena pencucian, F = Pengambilan
oleh Tan-Khewan, G = Pelarutan non biologik, H = Pengendapan nonbiologik
P dalam
Mikrobia, Organik,
Iorganik, Humus
P Tanaman dan khewan
(Organik atau Iorganik)
P Inorganik Padat
(Terjerap atau Mineral)
P Inorganik Larutan (H3PO4,
HPO4, H2PO4, PO4, Kompleks
Fe-P dan Al-P)
H
B E
A
F
D
C
G
Siklus Fosfor dalam Tanah
Peranan Mikroba dalam Siklus FOSFOR

Mikrobiol/S1/SAN
C.4. Peranan Mikroba dalam Siklus FOSFOR

MIKORIZA DAN PERANANNYA PADA TANAMAN
PAKAN
Mikoriza = bentuk hubungan simbiosis mutualisme
antara cendawan (mykes) dengan perakaran (rhiza)
tanaman
Mikrobiol/S1/SAN
MACAM CARA INFEKSI STRUKTUR
Ektomikoriza Menempel pada
permukaan dinding
sel akar sampai
intraselluler korteks
Hifa membentuk
jaring-jaring hartig,
kadang menonjol
sbg rhizomorphs
Endomikoriza Masuk ke dalam
protoplasma sel
jaringan korteks
inang
Struktur khusus:
Arbuskula dan
Vesikula (ukuran
lebih besar & sbg
tempat simpan)
Ektendomikoriza Gabungan
Endomikoriza dan
Ektomikoriza
Gabungan
Endomikoriza dan
Ektomikoriza

EKTOMIKORIZA DAN PERANANNYA PADA
TANAMAN PAKAN
 Terdiri dari golongan Basidiomiseta (Boletus & Lactarus) dan
golongan Hymenomiseta (Pisolithus, Rhizopogon dan
Scleroderma)
 Bukan simbion obligat (artinya dapat tumbuh tanpa adanya
inang), zat-zat yang dibutuhkan untuk hidupnya antara
lain berupa gula sederhana, Vit-B, Biotin dan senyawa
organik sederhana (as.sitrat, malat, fumarat dll.).
 Proses infeksi tergantung pada infeksifitas dan efektifitas serta
kondisi fisiologis akar: (1) terjadi karena adanya persaingan
antara akar yang bermikoriza dengan yang tidak dan (2)
terjadi pada anakan/semaian tanaman pada tanah yang
mengandung hifa/spora mikoriza.
Mikrobiol/S1/SAN

EKTOMIKORIZA DAN PERANANNYA PADA
TANAMAN PAKAN
1. Meningkatkan serapan unsur hara (makro dan mikro), khususnya P
karena: (a) hifa mikoriza meningkatkan permukaan absorpsi akar,
(b) meningkatkan konsumsi oksigen inang dan (c) mempunyai enzim
phosphatase yang dapat membantu serapan P.
2. Meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan, karena hifa mikoriza
meningkatkan luas permukaan basorpsi air
3. Meningkatkan inang terhadap serangan patogen, karena: (a) hifa
berfungsi sebagai pelindung fisik untuk masuknya patogen,
(b) hampir kelebihan/eksudasi akar dimanfaatkan oleh mikoriza
sehingga tidak cocok untuk hidupnya patogen, (c) Mikoriza
mampu melepas antibiotika yang dapat mematikan patogen.
4. Memproduksi hormon tumbuh (auksin, sitokinin dan gibberelin).
5. Penyeimbang lingkungan (rantai makanan terjamin)
Mikrobiol/S1/SAN

TEKNIK INOKULASI DAN APLIKASI EKTOMIKORIZA PADA
TANAMAN PAKAN
 Teknik Inokulum Tanah : (a) menggunakan tanah yang telah
terinfeksi mikoriza dengan perbandingan 1:4 sampai 1:10 terhadap
tanah yang tidak terinfeksi; (b) tanah harus dijaga kelembabannya
dan secepatnya digunakan.
 Teknik Inokulum Dari Anakan Yang Bermikoriza (mother trees
technique) dengan cara menumbuhkan anakan bermikoriza
berdampingan dengan anakan yang belum bermikoriza (1-2m).
 Teknik Inokulum Dari Akar Yang Bermikoriza (rhizos technique)
dengan cara mencampurkan 1 kg akar bermikoriza dengan 1 m3
tanah/media tanam.
 Teknik Inokulum dengan Biakan Murni (isolat-isolat mikoriza) melalui
: (a) suspensi spora mikoriza dan (b) kapsul mikoriza (spora
kering+tepung kayu diselimuti gelatin kapsul)
Mikrobiol/S1/SAN

ENDOMIKORIZA DAN PERANANNYA PADA
TANAMAN PAKAN
 Terdiri dari golongan hifa bersekat (Basidiomiseta atau
Ascomiseta) dan golongan tak bersekat (Zygomiseta,
golongan terbesar dan dikenal sebagai VAM).
 Bukan simbion obligat (artinya dapat tumbuh tanpa adanya
inang), zat-zat yang dibutuhkan untuk hidupnya antara
lain berupa gula sederhana, Vit-B, Biotin dan senyawa
organik sederhana (as.sitrat, malat, fumarat dll.).
 Proses infeksi tergantung pada infeksifitas dan efektifitas serta
kondisi fisiologis akar: (1) terjadi karena adanya persaingan
antara akar yang bermikoriza dengan yang tidak dan (2)
terjadi pada anakan/semaian tanaman pada tanah yang
mengandung hifa/spora mikoriza.
Mikrobiol/S1/SAN

Vesikula Arbuskula Mikoriza DAN SEBARANNYA PADA
TANAMAN PAKAN
 Golongan tumbuhan/tanaman Graminae (rumput pakan) dan
Legume (Centrocema, Stylosanthes, Trifolium, Leucaena dll.)
umumnya bermikoriza.
 Diklasifikasikan ke dalam 4 genus berdasarkan ciri-ciri
bentuk spora yang dibentuknya dan susunan spora
dalam sporokarpnya : (a) Glomus, (b) Gigaspora, (c)
Acaulospora dan (d) Sclerocystis.
 Diagram interaksi (tanah-tanaman-mikoriza) kontribusi
mikoriza terhadap pengambilan fosfor, sebagai bukti
simbiosis mutualisme antara mikoriza dengan tanaman
dan lingkungannya
Mikrobiol/S1/SAN

INTERAKSI MIKORIZA-TANAMAN-TANAH
Mikrobiol/S1/SAN
TANAMAN
CENDAWAN
TANAH
AB
D
C
F
E
A = Serasah dan eksudasi; B,C, E = Fosfor dan hara
lainnya, D = Agregasi tanah (fisik tanah), F = Gula
sederhana, Vit-B, Biotin dan senyawa organik sederhana (as.
Sitrat, malat, fumarat, fulfat dll.

Vesikula Arbuskula Mikoriza DAN PERANANNYA PADA
TANAMAN PAKAN
1. Meningkatkan serapan unsur hara (makro dan mikro), khususnya P
karena: (a) hifa mikoriza meningkatkan permukaan absorpsi akar,
(b) meningkatkan konsumsi oksigen inang dan (c) mempunyai enzim
phosphatase yang dapat membantu serapan P.
2. Meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan, karena hifa mikoriza
meningkatkan luas permukaan basorpsi air
3. Meningkatkan inang terhadap serangan patogen, karena: (a) hifa
berfungsi sebagai pelindung fisik untuk masuknya patogen,
(b) hampir kelebihan/eksudasi akar dimanfaatkan oleh mikoriza
sehingga tidak cocok untuk hidupnya patogen, (c) Mikoriza
mampu melepas antibiotika yang dapat mematikan patogen.
4. Memproduksi hormon tumbuh (auksin, sitokinin dan gibberelin).
5. Penyeimbang lingkungan (rantai makanan terjamin)
Mikrobiol/S1/SAN

BIOCONTROL
(BIOPESTICIDES/PESTISIDA HAYATI)

par pre par
par pre pat
pat par
pre
pat
prepat

BIONUTRICONVERSION
(KONVERSI HARA HAYATI)

PERANAN MIKROBA TANAH
DALAM SIKLUS MINERAL
Mikrobiol/S1/SAN
A. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus SULFUR
B. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus FOSFOR
C. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus BESI dan MANGAN
D. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus NITROGEN
E. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus KARBON
F. Pengaruh Mikroba Tanah yang ASOSIATIF dan ANTAGONISTIK
G. DETERIORASI dan KOROSI

Reaksi-Reaksi dalam Siklus S
Mikrobiol/S1/SAN
1. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus S
SO4
2- S2-
Anaerobik, Reduksi
Aerobik, Oksidasi
1. Transformasi Inorganik:
H2S + CO2 S + (CH2O)n3. Transformasi Fotosintetik:
* BENTUK SENYAWA ORGANIK S DALAM TANAH: Sulfat (SO4
2-); Sulfit (SO3
2-);
Thiosulfat (S2O3
2-); S (unsur sulfur) dan S2- (sulfida)
SO4
2- S-OS + R-SH2. Transformasi Organik:
4. Mineralisasi = pengubahan s.organik menjadi s.inorganik
5. Reduksi = Desulfuromonas acetoxidans, Desulfobacter curvatus, Desulfobacterium
thermoautotrophicum, D. vacuolatum, Desulfococcus multivorans, Desulfosarcina variabilis,
Desulfovibrio gigas, D. vulgaris dan Desulfomonas pigra
6. Oksidasi = Bakteri sulfur ungu (Rhodospirillum, Rhodopseudomonas), Bakteri sulfur
hijau (Chlorobium), Bakteri mesofil (Thiobacillus ferrooxidans, Leptospirillum ferrooxidans).

Peranan Mikroba dalam Siklus Sulfur
1. Peranan Mikroba Tanah dalam Siklus S
Mikrobiol/S1/SAN

Mikrobiol/S1/SAN
A = Pemanfaatan oleh mikrobia, B = Lisis/Enzimatik, C = Pelepasan dari Residu Tan-
Khewan, D = Transfer oleh mikoriza, E = transfer karena pencucian, F = Pengambilan
oleh Tan-Khewan, G = Pelarutan non biologik, H = Pengendapan nonbiologik
P dalam
Mikrobia, Organik,
Iorganik, Humus
P Tanaman dan khewan
(Organik atau Iorganik)
P Inorganik Padat
(Terjerap atau Mineral)
P Inorganik Larutan (H3PO4,
HPO4, H2PO4, PO4, Kompleks
Fe-P dan Al-P)
H
B E
A
F
D
C
G
2. Peranan Mikroba dalam Siklus FOSFOR

Mikrobiol/S1/SAN
2. Peranan Mikroba dalam Siklus FOSFOR

Reaksi Karbon dan Oksigen dalam Tanah
Mikrobiol/S1/SAN
3. Peranan Mikroba dalam Siklus C+O
C-Tanaman
(tereduksi)
C-Khewan
(Tereduksi)
CO2 Atmosfer (Teoksidasi)
C – Tanah (teroksidasi
Sebagian)
Sel Mikrobia, Residu
Terlapuk (Teroksidasi
Sebagian)
A
B
C
B
B
E
F
D
E
A = Fotosintetik, B = Respirasi, C = Fiksasi Mikroba Autotrof, D = Dicerna, E =
Dekomposisi Substansi Mati dan F = Transfer C oleh Mikrobia

Mikrobiol/S1/SAN
Peranan Mikroba dalam Siklus Karbon dan Oksigen
3. Peranan Mikroba dalam Siklus C+O

ENZIM SUMBER MIKROBIA
- Amilase Aspergillus niger, Bacillus substilis, Bacillus. Licheniformis
- Glukonase Aspergillus sp., Bacillus amyloliquefaciens
Selulase Aspergillus sp., Trichoderma reesei
Dekstranase Penicillin sp.
Glukoamilase Aspergillus niger, Rhizopus sp.
Hemiselulase Aspergillus niger
Laktase Aspergillus niger
Lipase Aspergillus sp., Candida cylindraceae, Mucor miechei,
Rhizopus sp.
Mutanase Trichoderma sp.
Pektinase Aspergillus sp., Rhizopus sp.
Protease Aspergilus niger, A. oryzae, Rhizopus sp., B. substilis, B.
alkalophilie
Pululanase Klebsiella aerogenes
Jenis Mikroba dalam Konversi Senyawa Organik (Enzimatis)
4. Peranan Mikroba Penghasil Enzim

Mikrobiol/S1/SAN
A = Amoniasi dan Mineralisasi, B = Imobilisasi, C = Nitrifikasi, D = reduksi Nitrat dan
Imobilisasi, E = Denitrifikasi, F = Fiksasi N Simbiotik, G = Fiksasi N
Non Simbiotik, H = Pengeluaran N
NO3
-
NH3
Humus, Sel Mikrobia
Tanaman
H
G
B
E
F A
N2
Khewan
D
C
H
H
5. Peranan Mikroba dalam Siklus N

5. Penambatan N Nonsimbiotik (Reaksi Kimia)
Mikrobiol/S1/SAN
a. Amonifikasi = Proses pembentukan amonium oleh mikrobiota
b. Nitrifikasi = Proses pembentukan nitrat dan atau nitrit secara
hayati dari senyawa-senyawa yang mengandung N
tereduksi
NH4
+ + 1.5 O2 NO2
- + 2H+ + H2O + 66 kal
NO2
- + 1.5 O2 NO3
- + 17.5 kal
Nitrozomonas
Nitrobacter
Nitrosococcus, Nitrosocystis, Nitrospira,
dsb.
c. Denitrifikasi = Proses reduksi nitrat menjadi amonium atau N2
NO3
- NO2
- NO2
-
NO2
- NO N2O N2
Pseudomonas, Bacillus, Paracoccus,
Thiobacillus denitrificaus,
Chromobacterium, Serratia

51. Penambatan N Nonsimbiotik
SUMBER
ENERGI
KELOMPOK GENUS
Organotrof - Aerobik
-Aerobik Fakultatif
- Anaerobik
- Genetically E.
- Rhizosfer
- Azotobacter, Beijerinchia, Derxia, Rhizobium
- Bacillus, Klebsiella, Azospirillum,
Thiobacillus
- Clostridium, Desulfofibrio
-Salmonella, Escherichia, Serratia
- Azospirillum, Azotobacter, Bacillus
Fotosintetik
(Free Living)
-Ungu Nonsulfur
- Sulfur Ungu
- Sulfur Hijau
- Sianobakteria
-Rhodopsudomonas, Rhodomicrobium
- Chromatium, Ectothiorhospira
- Chlorobium
- Nostoc, Trichodesmium, Anabaena,
Gloeothece
Non Nodule -Phyllofer
- Legume
- Nonlegume
-Klebsiella, Beijerinchia
- Rhizobium
-Rhizobium, Frankia, Nostoc
Fotosintetik
(Berasosiasi)
-Lichens
- Liverworts
- Mosses
- Gymnosperm/Cucas
- Watersperm/Azolla
-Endocymoses/Oocystic
-Nostoc, Stignonema, Colotrix
- Nostoc
-Halosiphon
- Nostoc
- Anabaena
- Nostoc
Mikrobiol/S1/SAN

BIOREMEDIATION
(PEMULIHAN HAYATI)

BIOREMIDIASI
SENYAWA HIDROKARBON
oleh
MIKROBIA

SENYAWA ORGANIK
 Senyawa bukan siklik (hidrokarbon
alifatik)
 Senyawa siklik
- hidrokarbon alisiklik
- hidrokarbon aromatik
Senyawa heterosiklik

KLASIFIKASI
SENYAWA HIDROKARBON (1)
 Hidrokarbon
 hidrokarbon alifatik, jenuh dan tak jenuh
 hidrokarbon alisiklik
 hidrokarbon aromatik
 hidrokarbon polisiklik aromatic (PAHs)
 Senyawa terhalogenasi
 senyawa alifatik terhalogenasi
 senyawa aromatik terhalogenasi
 eter terhalogenasi
 senyawa terhalogenasi lainnya

 Asam dan Ester
- asam-asam karboksilat
- ester dari asam-asam karboksilat
 Senyawa-senyawa lain yang mengandung
Oxygen
- keton
- aldehida
- eter
- alkohol
 Senyawa-senyawa lain
KLASIFIKASI
SENYAWA HIDROKARBON (2)

Alkana
Hidrokarbon aromatik
Hidrokarbon polisiklik
aromatik
Senyawa nitro
Organohalida
Cincin
benzenoid tipe
bifenil
CONTOH STRUKTUR
SENYAWA ORGANIK

KECEPATAN DEGRADASI SENYAWA ORGANIK
Senyawa
Kondisi
Aerobic Anaerobic
Acetone 1 1
BTEX 1 2 to 4
PAH’s 1 3 to 4
1. Cepat terdegradasi 2. Agak lambat terdegradasi
3. Lambat terdegradasi 4. Tidak terdegradasi

DEGRADASI HIDROKARBON
ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK JENUH) DAN ALISIKLIK (1)
 Senyawa alisiklik diubah menjadi senyawa alifatik
 Senyawa alifatik dioksidasi secara terminal maupun
subterminal
 Oksidasi secara terminal menghasilkan alkohol primer
(1-alkohol)
 Oksidasi secara subterminal menghasilkan alkohol
sekunder (2-alkohol)

DEGRADASI HIDROKARBON
ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK JENUH) DAN ALISIKLIK (2)
 Oksidasi selanjutnya mengubah alkohol primer
menjadi asam alkanoat (asam lemak)
 Asam alkanoat didegradasi melalui oksidasi  seperti
halnya asam lemak

BTEX
Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene
 Hidrokarbon monoaromatik volatil
 Sering ditemukan bersama-sama dalam minyak
bumi
 Penyebab utama pencemaran lingkungan

MIKROBIOLOGI DEGRADASI BTEX SECARA
AEROBIK
• Genera utama: Pseudomonas, Burkhoderia, dan
Xanthomonas
• Pseudomonas: kemoorganotrof, aerobik, bakteri
berbentuk batang
• Diisolasi dari lingkungan tercmar
• Beberapa bersifat patogen
• 1968: Telah diisolasi beberapa galur Pseudomonas
putida yang
• Tumbuh di etilbenzena, benzena, dan toluena
• Memiliki enzim toluena dioksigenase!

TOLUENE DIOXYGENASE
1. Senyawa aromatik monosiklik 2. Senyawa polisiklik aromatik
3. Senyawa aromatik terhubung
(bifenil)
4. Senyawa lainnya
Mengkatalisis lebih dari 108 macam reaksi, termasuk

MIKROBIOLOGI DEGRADASI BTEX SECARA
ANAEROBIK
• Mikroorganisme yang mampu mendegradasi
BTEX secara anaerobik
1. Pendenitrifikasi, misalnya Thauera aromatica
2. Pereduksi besi
3. Pereduksi sulfat, misalnya Desulfovibrio,
Desulfobacter
4. Penghasil metana
• Biasanya memerlukan kerjasama beberapa jenis
mikroorganisme

DEGRADASI BTEX SECARA
ANAEROBIK

MINYAK BUMI DAN HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK LAINNYA
 Karsinogen, mutagen
 Proses degradasi lambat karena
 Sifatnya hidrofobik, atau
kelarutannya dalam air
rendah
 Terjerap kuat pada partikel
tanah

acenaphthene
acenaphthenequinone
O
OO
1-acenaphthenone
acenaphthylene
OO O
COOH
1,8-naphthalene-
dicarboxylic acid
HOOC
OH
HOOC
COOHHO
3-hydroxy-o-phthalic acid
NADH
NAD+
*
*
*
*
1-acenaphthenol
abiotically
*
*
°
°
°
°
°
1,8-naphthalene-
dicarboxylic acid anhydride
(only in
extraction process)
fluoranthene
#
1)
*
acenaphthenol
dehydrogenase
?
PEMECAHAN
HIDROKARBON
POLISIKLIK
AROMATIK
SECARA
BERTAHAP
MELALUI
OXIDASI

MIKROBIOLOGI DEGRADASI HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK
 Bakteri
 Pseudomonas
 Achromobacter
 Arthrobacter
 Mycobacterium
 Flavobacterium
 Corneybacterium
 Aeromonas
 Anthrobacter
 Rhodoccus
 Acinetobacter
 Jamur
 Phanerochaete
 Cunninghamella
 Penicillium
 Candida
 Sporobolomyces
 Cladosporium

TIDAK SATUPUN MIKROORGANISME
MAMPU MENGATASI SEMUA
 Fenantrena
 Arthrobacter polychromogens, Mycobacterium sp.,
Phanerochaete chrysosporium dan Bacillus sp.
 Naftalena
 Bacillus sp., dan Phanerochaete chrysosporium
 Fluorantena dan pirena yang telah terdegradasi
secara parsial
 Mycobacterium sp.

PEMECAHAN BERTAHAP HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK
 Oksidasi parsial oleh
jamur busuk putih (white
rot fungi), mengubah
hidrokarbon polisiklik
aromatik menjadi lebih
larut air dan tersedia
bagi jasad hidup,
 bakteri kemudian
melanjutkan proses
degradasinya

JAMUR BUSUK PUTIH
(White Rot fungi, Basidiomycota)
 Merasmiellus troyanus, Pleurotus spp., Phanerochaete spp.,
Trametes versicolor
 Memiliki sistem ligninolitik
 Pembusukan dipercepat oleh
 adanya media tumbuh padat, misalnya seresah, yang
berfungsi sebagai sumber karbon
 Penambahan surfaktan (Tween 80)
Akan tetapi memunculkan masalah pembuangan
limbahnya

STUDI KASUS:
Phanerochaete chrysosporium
 Mampu mendegradasi berbagai senyawa hidrofobik pencemar
tanah yang persisten
 Kemampuan degradasi yang luas ditemukan di tahun 1980an
 Bukan mikroorganisme tanah sehingga tidak dikhawatirkan
akan merajai lingkungan tanah
 Membutuhkan tambahan sumber C, misalnya tongkol jagung,
gambut, cacahan kayu atau jerami
 Nisbah C:N=80:1 (jerami) hingg 350:1 (cacahan kayu)
 Peningkatan nisbah C:N di tanah kaya N mengubah
lingkungan yang menguntungkan bagi P. chryososporium

OKSIDASI DAN PELARUTAN HIDROKARBON POLISIKLIK
AROMATIK OLEH Phanerochaete chrysosporium :
 Peroksidase: lignin peroksidase (LiP), manganese-dependent
peroksidase (MnP) and laccase (L)
 Reaksi keseluruhan: oksidasi hidrokarbon polisiklik aromatik oleh
peroksidase menjadi quinon; dan dilanjutkan menjadi CO2
 Hasil metabolisme seperti quinon 1000- to 100,000 x lebih larut
daripada senyawa asalnya
 Antrasena dioksidasi menjadi 9,10-antraquinon kemudian
menjadi asam ftalat
 Fenantrena dioksidasi menjadi 9,10-fenantrena quinon kemudian
menjadi asam 1'1'-bifenil-2,2'-dikarboksilat (asam bifenit)
 Pirena dan benzo[α]pirena dioksidasi secara parsial menjadi
beberapa jenis isomer quinon

PERANAN JAMUR DALAM BIOREMEDIASI
 Senyawa terklorinasi atau termetilasi dapat
didegradasi oleh jamur – terutama jamur
pendegradasio lignin
 Dapat mendegradasi senyawa rekalsitran
 Mekanisme
demetilasi dan/atau reduktif deklorinasi
pemecahan cincin aromatic
CO2 dan/atau CH4 dan CO2 sebagai hasil oksidasi
akhir

JAMUR BUKAN PEMBUSUK PUTIH
 Deuteromycota
 Aspergillus niger, Penicillium glabrum, P. janthinellum,
zygomycete, Cunninghamella elegans
 Basidiomycete
 Crinipellis stipitaria

Mikrobiologi Peternakan

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Viewers also liked

Viewers also liked (7)

Similar to Mikrobiologi Peternakan

Similar to Mikrobiologi Peternakan (20)

More from Yusuf Ahmad

More from Yusuf Ahmad (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (12)

Mikrobiologi Peternakan