MIKROBIOLOGI MIKROBIOLOGI LINGKUNGANLINGKUNGAN

KULIAH I:KULIAH I:

Interaksi Mikroorganisme dg Interaksi Mikroorganisme dg LingkunganLingkungan

By Fajri AnugrohoBy Fajri Anugroho

FTP - UBFTP - UB

Dosen PengajarDosen Pengajar

Dr. Ir. Nur Hidayat, MP.Dr. Ir. Nur Hidayat, MP. Fajri Anugroho, S.TP., M.Agr. PhDFajri Anugroho, S.TP., M.Agr. PhD Angga Dheta Shirajjudin Aji, S.Si, M.SiAngga Dheta Shirajjudin Aji, S.Si, M.Si

Catatan:Catatan: Untuk Materi Kuliah pada Pertemuan berikutnya mohon ditanyakan pada dosen Untuk Materi Kuliah pada Pertemuan berikutnya mohon ditanyakan pada dosen

ybs sebelum kuliah berakhirybs sebelum kuliah berakhir

PenilaianPenilaian

80% kehadiran80% kehadiran Persentase Penilaian:Persentase Penilaian:

Ujian Tengah Semester .... 35%Ujian Tengah Semester .... 35% Ujian Akhir Semester ....... 35%Ujian Akhir Semester ....... 35% Tugas (UTS dan UAS) ....... 30%Tugas (UTS dan UAS) ....... 30%

DISKRIPSIDISKRIPSI

Mikrobiologi Lingkungan merupakan Mikrobiologi Lingkungan merupakan salah satu matakuliah pilihan dalam salah satu matakuliah pilihan dalam lingkup Mikrobiologi yang memberi lingkup Mikrobiologi yang memberi dasar-dasar pemahaman akan konsep-dasar-dasar pemahaman akan konsep-konsep peran mikroba di lingkungan konsep peran mikroba di lingkungan terkait dengan dinamika yang terjadi di terkait dengan dinamika yang terjadi di biosfer dan pengaruhnya pada biosfer dan pengaruhnya pada kehidupan manusia.kehidupan manusia.

KompetensiKompetensi

Mahasiswa mengetahui peran Mahasiswa mengetahui peran mikroorganisma di lingkungan dan mikroorganisma di lingkungan dan hubungannya dengan kehidupan hubungannya dengan kehidupan manusia, dan terampil melakukan manusia, dan terampil melakukan teknik terkait mikrobiologi teknik terkait mikrobiologi lingkunganlingkungan

Out ComeOut Come

Mahasiswa dapat mengembangkan Mahasiswa dapat mengembangkan kemampuan berkomunikasi ilmiah, kemampuan berkomunikasi ilmiah, bekerja dalam kelompok dan bekerja dalam kelompok dan mengembangkan wawasan terkait mengembangkan wawasan terkait pemanfaatan mikroorganisme untuk pemanfaatan mikroorganisme untuk kemaslahatan manusiakemaslahatan manusia

2800 SM 2800 SM India, Kepulauan Orkney (Scotland), India, Kepulauan Orkney (Scotland), Pulau Pulau Crete dan Lembah Eufrat Crete dan Lembah Eufrat telah membuat telah membuat saluran pembuangan saluran pembuangan limbah cair rumah limbah cair rumah tangga.tangga.2500 -2500 - Pipa berbahan logam digunakan di Mesir Pipa berbahan logam digunakan di Mesir dan 2000 SM dan 2000 SM di istana Knossos Crete.di istana Knossos Crete.Awal Masehi Roma membangun tandon air bersih Awal Masehi Roma membangun tandon air bersih dengan dengan saluran dari pipa timah.saluran dari pipa timah.Abad 4 MAbad 4 M Roma telah didirikan jamban umum di Roma telah didirikan jamban umum di pusat-pusat- pusat aktivitas penduduk.pusat aktivitas penduduk.Abad 6 M Abad 6 M Kertas toilet (tisu) sudah digunakan di Kertas toilet (tisu) sudah digunakan di Cina. Cina.

SEJARAH

1665 1665 Robert HookeRobert Hooke menggunakan lensa menggunakan lensa sederhana untuk melihat sel mati dari tutup botol sederhana untuk melihat sel mati dari tutup botol (gabus). (gabus).

1676 1676 Anthony van LeuwenhoeckAnthony van Leuwenhoeck mampu mampu melihat benda menggunakan mikroskop melihat benda menggunakan mikroskop sederhana hingga perbesaran ~300-500.sederhana hingga perbesaran ~300-500.

1841 1841 Ignaz SemmelweisIgnaz Semmelweis (Austria) memulai karir (Austria) memulai karir untuk dokter rumah sakit bersalin, dan menyadari untuk dokter rumah sakit bersalin, dan menyadari kematian ibu dan anak setelah persalinan 18% kematian ibu dan anak setelah persalinan 18% berasal dari infeksi darah oleh streptococcus. ---berasal dari infeksi darah oleh streptococcus. ---pelopor sanitasi.pelopor sanitasi.

18591859 Louis Pasteur Louis Pasteur menggunakan tabung gelas menggunakan tabung gelas leher angsa yang menghubungkan udara luar leher angsa yang menghubungkan udara luar dengan bejana berisi kaldu yang sudah direbus.dengan bejana berisi kaldu yang sudah direbus.

Bejana dengan pipa leher angsaBejana dengan pipa leher angsa

Fanni Angelina EilshemiusFanni Angelina Eilshemius istri istri Walther HesseWalther Hesse (asisten Koch) mempelopori penggunaan agar. (asisten Koch) mempelopori penggunaan agar.

Agar memiliki beberapa nilai komparatif Agar memiliki beberapa nilai komparatif dibanding gelatin:dibanding gelatin:(a) tidak beracun (a) tidak beracun (b) meleleh pada suhu 100(b) meleleh pada suhu 100ooC, dan membeku C, dan membeku pada pada suhu sekitar 45suhu sekitar 45ooC C (c) tidak bersifat toksik pada organisma lain (c) tidak bersifat toksik pada organisma lain (d) stabil pada suhu sterilisasi. (d) stabil pada suhu sterilisasi. (e) secara fisiologis cukup tahan karena jarang (e) secara fisiologis cukup tahan karena jarang

ada mikroba mampu menghidrolisis agar.ada mikroba mampu menghidrolisis agar.

1970-an, dikenalkan mikrobiologi lingkungan 1970-an, dikenalkan mikrobiologi lingkungan dengan dengan pokok tinjauan pada kesehatan pokok tinjauan pada kesehatan masyarakat dan masyarakat dan lingkungan dan terus berkembang lingkungan dan terus berkembang hingga hingga mencakup bidang yang luas dan berkait mencakup bidang yang luas dan berkait dengan dengan bidang ilmu lainnya.bidang ilmu lainnya.

Hurst Hurst et alet al. (1997) mendefinisikan bahwa . (1997) mendefinisikan bahwa mikrobiologi lingkunganmikrobiologi lingkungan merupakan studi merupakan studi tentang keberadaan mikroba pada lingkungan alami tentang keberadaan mikroba pada lingkungan alami maupun buatan. maupun buatan.

Maier Maier et al.et al. (1999) mikrobiologi lingkungan (1999) mikrobiologi lingkungan didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari pengaruh penerapan mikroba pada lingkungan, pengaruh penerapan mikroba pada lingkungan, aktivitas, kesehatan dan kesejahteraan manusia. aktivitas, kesehatan dan kesejahteraan manusia.

Bidang yang erat terkait dan seringkali dipersepsikan Bidang yang erat terkait dan seringkali dipersepsikan sama dengan mikrobiologi lingkungan yaitu: EKOLOGI sama dengan mikrobiologi lingkungan yaitu: EKOLOGI MIKROBAMIKROBA Ekologi mikrobaEkologi mikroba yaitu ilmu yang mempelajari yaitu ilmu yang mempelajari interrelasi atau interaksi antara mikroba dengan interrelasi atau interaksi antara mikroba dengan lingkungannya baik lingkungan biotik maupun abiotik. lingkungannya baik lingkungan biotik maupun abiotik.

LingkupLingkup TopikTopik

Aeromikrobiologi Aeromikrobiologi (mikrobiologi (mikrobiologi udara)udara)

Agrikultur, Agrikultur, mikrobiologi tanahmikrobiologi tanahBiogeokimiaBiogeokimia

BioremediasiBioremediasi

BioteknologiBioteknologi

Kualitas panganKualitas pangan

Produksi bahanProduksi bahanPengambilan Pengambilan bahanbahan

Penanganan Penanganan limbahlimbahKualitas airKualitas air

Isolasi dan deteksi patogen atau mikroba lain di Isolasi dan deteksi patogen atau mikroba lain di udara, gerakan mikroba di udaraudara, gerakan mikroba di udara

Kontrol biologis, pengikatan nitrogen, siklus nutrisiKontrol biologis, pengikatan nitrogen, siklus nutrisi

Siklus karbon dan mineral, kontrol air limbah Siklus karbon dan mineral, kontrol air limbah pertambangan/pertambangan/acidacid mining drainagemining drainage, kontrol , kontrol pelepasan nitrogen terikatpelepasan nitrogen terikatDegradasi kontaminan organik, imobilisasi atau Degradasi kontaminan organik, imobilisasi atau pembuangan kontaminan anorganik pada tanah pembuangan kontaminan anorganik pada tanah maupun perairanmaupun perairanDeteksi patogen atau mikroba di lingkungan, Deteksi patogen atau mikroba di lingkungan, deteksi aktivitas mikroba di lingkungan, rekayasa deteksi aktivitas mikroba di lingkungan, rekayasa genetikagenetikaDeteksi patogen dan usaha pembebasan bahan Deteksi patogen dan usaha pembebasan bahan makanan dari patogenmakanan dari patogenProduksi alkohol, produksi protein sel tunggalProduksi alkohol, produksi protein sel tunggalPenambangan minyak dan mineral dengan Penambangan minyak dan mineral dengan bantuan mikrobabantuan mikrobaDegradasi limbah, reduksi patogenDegradasi limbah, reduksi patogenPenghilangan kontaminan organik dan anorganik, Penghilangan kontaminan organik dan anorganik, deteksi patogen, pengurangan jumlah patogen.deteksi patogen, pengurangan jumlah patogen.

Peranan MikroorganismePeranan Mikroorganisme

Peran PositifPeran Positif• Menguntungkan Menguntungkan

manusia, hewan, manusia, hewan, tumbuhantumbuhan

• Pengolahan PanganPengolahan Pangan• Pengendalian Pengendalian

penyakitpenyakit• Membantu Membantu

kesuburan tanah, kesuburan tanah, dlldll

Peran NegatifPeran Negatif• Mencemari bhn Mencemari bhn

panganpangan• Menyebabkan Menyebabkan

penyakitpenyakit

PERANAN POSITIFPERANAN POSITIF

Industri Pangan Industri Pangan

- Yogurt- Yogurt

Mikroorganisme :Mikroorganisme :

L. bulgaricus, L. bulgaricus,

S. thermophillusS. thermophillus

- Keju- Keju

Mikroorganisme : Mikroorganisme : L. bulgaricus,L. bulgaricus,L. lactis,L. lactis,S. thermophillus,S. thermophillus,L. casei, L. casei, L. helvenicus, L. helvenicus, P. skermanii, P. skermanii, P. petersoniiP. petersonii

INDUSTRI KIMIAINDUSTRI KIMIA

Aseton, butanol, isopropanolAseton, butanol, isopropanolBakteri Bakteri Cl. AcetobutylicumCl. Acetobutylicum

GliserolGliserolKhamir, Khamir, B. subtillisB. subtillis

Manitol, Arabitol, Xilitol EritritolManitol, Arabitol, Xilitol EritritolCandida lypolitica, Pichia ohmeri, Candida lypolitica, Pichia ohmeri, Monilia, Hansenulla, Saccharomyces, Monilia, Hansenulla, Saccharomyces, Zygosacharomyces, Acetobacter Zygosacharomyces, Acetobacter suboxydanssuboxydans

Simbion mutualistik

Rhizobium dll

Saprophytic

Rhizobacteria& fungi

Seedlings GrowthPlant ProtectionNutrient Cycling

Fungi Mycoriza

N2 Fixation

Seedlings Growth Nutrient CyclingPlant ProtectionDecontaminationPlant ConservationPlant Succession

MicrobesMicrobes FunctionFunction

PERTANIANBeneficial Microbes in Soil-Plant

System

Specific Bacteria

Decontamination

RHIZOBIUM DAN LEGUMINOSERHIZOBIUM DAN LEGUMINOSE

CIRI : TERBENTUK BINTIL AKARCIRI : TERBENTUK BINTIL AKAR JUMLAH : 57 – 169 Kg N/Ha/ThJUMLAH : 57 – 169 Kg N/Ha/Th PROSES : INFEKSI, PENETRASI, PEMBENTUKAN BENANG PROSES : INFEKSI, PENETRASI, PEMBENTUKAN BENANG

INFEKSI, PEMBENTUKAN BAKTEROID, PEMBENTUKAN INFEKSI, PEMBENTUKAN BAKTEROID, PEMBENTUKAN BINTIL AKARBINTIL AKAR

Bintil akar efektif Bintil akar efektif : bagian dalam: bagian dalam berberwarna warna merah merah

Faktor pembentukan bintil dan penambatan NFaktor pembentukan bintil dan penambatan N22 : : pHpH, suhu, unsur hara, salinitas dan alkalinitas. , suhu, unsur hara, salinitas dan alkalinitas.

Interaksi bakteri-tumbuhan, infeksiAgrobacterium tumefaciens (kiri),pembentukan bintil akar akibat interaksi Rhizobium-tumbuhan(tengah dan kanan).

DAUR FOSFORDAUR FOSFOR

MINERALISASI DAN IMOBILISASI PMINERALISASI DAN IMOBILISASI P PELARUTAN P-ANORGANIKPELARUTAN P-ANORGANIK KETERSEDIAAN P-ORGANIKKETERSEDIAAN P-ORGANIK KELARUTAN P-ANORGANIKKELARUTAN P-ANORGANIK

MINERALISASI P-ORGANIKMINERALISASI P-ORGANIK

EEnzim nzim : : fosfatase fosfatase ((ekstraselulerekstraseluler)) Jenis :Jenis : fosfomonoesterase fosfomonoesterase, ,

fosfodiesterasefosfodiesterase,, phytase phytase Mineralisasi Mineralisasi vs vs rasio C/P rasio C/P < 200/1< 200/1 : mineralisasi : mineralisasi > 300/1 > 300/1 : : imobilisasi Pimobilisasi P 200 – 300/1 200 – 300/1 : : sedikit perubahan sedikit perubahan

ketersediaan P.ketersediaan P.

PELARUTAN P-ANORGANIKPELARUTAN P-ANORGANIK

Mekanisme :Mekanisme :

Melepaskan Melepaskan karbondioksida karbondioksida & & bahan organik bahan organik Asam karbonatAsam karbonat : : Ca-P dan Mg-PCa-P dan Mg-P Asam organik Asam organik : : pengkhelat pengkhelat, , Al-P, Fe-P, Ca-P, Mg-P Al-P, Fe-P, Ca-P, Mg-P Hasil :Hasil : orthofosfat orthofosfat

Jasad mikro :Jasad mikro :

bakteri (bakteri (BacillusBacillus, , PseudomonasPseudomonas, sp, , sp, NitrosomnasNitrosomnas sp,) sp,) jamur (jamur (AspergillusAspergillus sp, sp, PenicilliumPenicillium sp dan sp dan FusariumFusarium

sp).sp).

PERANAN NEGATIFPERANAN NEGATIF

Kerusakan Pada MakananKerusakan Pada Makanan

Makanan yang terkontaminasi m.o Makanan yang terkontaminasi m.o mengalami perubahan fisik dan kimia mengalami perubahan fisik dan kimia yang tidak diinginkan yang tidak diinginkan toksin toksin Keracunan (sakit perut, muntah-Keracunan (sakit perut, muntah-muntah, diare)muntah, diare)

Perantara penyakit Melalui MakananPerantara penyakit Melalui Makanan

Thypus, kolera, disentri, TBC, Thypus, kolera, disentri, TBC, polyomilitispolyomilitis

Infeksi Corynebacterium acne, koloni yang tumbuh dari kulit berjerawat(kanan atas), gambaran histologis (kiri)

Infeksi candidiosis pada tenggorokan

Koloni mikroba dari tanah pada perakarantumbuhan yang berbeda

Kerusakan buah strawberry akibat fungi

KLASIFIKASI ORGANISMA:KLASIFIKASI ORGANISMA:

17591759 Carl Linnaeus: Carl Linnaeus: Animalia dan Plantae. Animalia dan Plantae. 1866 1866 Ernst Heinrich Haeckel Ernst Heinrich Haeckel mengusulkan 3 mengusulkan 3

domain yaitu hewan, tumbuhan dan protistadomain yaitu hewan, tumbuhan dan protista1969 1969 Robert WhittakerRobert Whittaker mengusulkan 5 kingdom, mengusulkan 5 kingdom,

Monera (Prokaryote), Protista, Fungi, Monera (Prokaryote), Protista, Fungi, Plantae, Plantae, AnimaliaAnimalia1978 1978 Carl WoeseCarl Woese menyampaikan 3 kingdom yaitu menyampaikan 3 kingdom yaitu

Eucarya, Eubacteria dan Archaea : dasar Eucarya, Eubacteria dan Archaea : dasar filogeni filogeni

1. Komposisi dinding sel, 2. lipid membran, 1. Komposisi dinding sel, 2. lipid membran,

3. sequens RNA, 4. sintesa protein, 5. 3. sequens RNA, 4. sintesa protein, 5. Sensitivitas Sensitivitas terhadap antibiotik.terhadap antibiotik.

The Three-Domain SystemThe Three-Domain System

Acellular Particles: Viruses, Viroids & PrionsAlthough they may seem to behave like living things, acellular particles are not alive.

Acellular particles…- are not made of cells- cannot reproduce on their own- do not grow or undergo division- do not transform energy- lack machinery for protein synthesis- so small that they can only be seen with an electron microscope

What Is a Virus?Viruses infect living cells and once inside, transform the cell essentially into a factory for making more viruses. These acellular particles are composed of nucleic acid (genetic material), proteins and, in some cases, lipids as well.

What Is a Viroid?Viroids are smallest known agents of infectious disease. Whereas viruses are made up of nucleic acid encapsulated in protein (capsid), viroids are uniquely characterized by the absence of a capsid. Thus far, this type of acellular particle has only been identified as an infectious agent in plants.

What Is a Prion?Prions are an abnormal form of a normally harmless protein that cause various fatal neurodegenerative diseases called Transmissible Spongiform Encephalopathies. Once present in the brain, prions cause normal proteins to refold into abnormal shapes, destroying neurons and eventually causing the brain to become riddled with holes.

Terima kasih

&

Sampai jumpa pd pertemuan berikutnya