Mikrobia di Lingkungan Ekstrem Laut Dala

(1)

Mikrobia di Lingkungan Ekstrem:

Ekstrem Laut Dalam dan

Ekstrem Tekanan Osmotik

Oleh: Kelompok 10

(2)

Outline

Kondisi Ekstrem Laut Dalam

Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem

Laut Dalam dan Karakteristik Umum

Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem Laut

Dalam dan Karakteristiknya

(3)

Outline

Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik

Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem

Tekanan Osmotik dan Karakteristik Umum

Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem

Tekanan Osmotik dan Karakteristiknya

(4)

KONDISI EKSTREM LAUT DALAM

Varah Oliviatie

(1511 100 084)

Laut dalam : Seluruh zona yg berada di bawah zona eufotik mencakup zona

batipelagik, abisal dan hadal. _Nontji,

2002

Afotik Disfotik Eufotik

Tekanan hidrostatik tinggi :

Setiap kedalaman 10 m, meningkat 1 atm

 Suhu :

Sumber nutrisi

 Organisme laut yg mati dan membusuk di dasar laut (Detritus)

(5)

Varah Oliviatie

(1511 100 084)

Piezotolerant

Mampu hidup dibawah tekanan hidrostatik yg tinggi

tapi tidak dapat tumbuh optimal

Piezophile

Mampu hidup dan tumbuh optimal dibawah tekanan

hidrostatik yg tinggi

Extreme piezophile Butuh lingkungan dg tekanan hidrostatik yg tinggi

untuk pertumbuhan

Moritella profunda

 gram negatif,

(6)

Varah Oliviatie

(1511 100 084)



Hydrothermal vents adalah area

kebulan asap gelap dari vulkanik yang

menyemburkan air panas suhu 400

o

_C

yang kaya mineral terdapat di dasar

laut dalam Samudra Pasifik, Atlantik,

dan India.



Pancaran asap hitam panas

250-400

º

C, suhu sekitar vents 8-35

º

C. 

Karbohidrat yang dihasilkan bakteri

berfungsi bagi hewan agar dapat hidup

di lingkungan yang ekstrim suhunya,

(7)



Chemolitotroph



Anaerob



Gamma Proteobacteria



Membran sel tersusun atas asam

lemak

tak

jenuh

(mekanisme

adaptasi

terhadap

suhu

lingkungan).



Memiliki

mekanisme

regulasi

tertentu:

-Mekanisme

regulasi

outer

membran protein OmpH

-ToxR/S protein memiliki peranan

dalam mengenali keadaan stres

lingkungan dan memiliki peranan

dalam pengaturan regulasi dari

ekspresi

gen

ompH:

Photobacterium profundum.

Ayu Sekartaji - 1511100078

Karakteristik Umum Mikroorganisme Ekstrem Laut Dalam

Bacteria:

(8)

(9)

Shewanella benthica a. Gram negatif, gamma-proteobacteria

b. Bentuk rod / batang

c. Tidak dapat menghasilkan spora

d. Barofilik obligat - tumbuh optimal pada tekanan 40 Mpa

e. Tumbuh optimal pada suhu 4 C, namun tidak dapat tumbuh pada suhu 20 C

f. Waktu pembelahan dapat berubah secara substansial seiring dengan meningkatnya tekanan

g. Bersifat halofil – dapat tumbuh optimal pada medium yang mengandung 0,2 – 2 M NaCl (Horikoshi, 1998)

h. Dapat memfermentasi glukosa

i. Menghasilkan EPA (eicosapentaenoic acid) – salah satu jenis PUFA (polyunsaturated fatty acid) (Lauro et al., 2013)

Adisya Prima - 1511100076

EPA merupakan salah satu properti umum pada bakteri laut dalam

yang berkaitan dengan pengaturan keseimbangan membran sel pada kondisi suhu yang sangat dingin atau tekanan yang sangat tinggi (Fang and Kato, 2007)

Contoh Mikroorganisme yang Hidup di Kondisi Ekstrem

Laut Dalam:

Shewanella benthica

(10)

Bakteri Piezophilic

pada Laut Dalam

Ekstrim

Piezophilic

Tidak dapat tumbuh < 50

Mpa

Dapat tumbuh hingga

100 MPa

Moderate

Piezophilic

Dapat tumbuh optimal

< 50 Mpa dan pada

tekanan atmosfer

Shewanella

Febrian Mayang - 1511100082

Mekanisme Pertahanan

(11)

(12)

(13)

Tekanan osmotik adalah

daya

dorong

air

yang

dihasilkan oleh

partikel-partikel zat terlarut

di dalam air.

Memiliki

kandungan

konsentrasi garam lebih

besar dari 35

‰

.

Kandungan nutrisinya rendah

Kadar oksigen rendah

Dian Fitriani - 1511100702

(14)

Membran Sel

sifat dinding semipermeable

Maka, air dapat berpindah melalui mekanisme osmosis

antara sitoplasma dan lingkungan luar

(15)

Tinggi konsentrasi zat terlarut = tekanan osmosis tinggi

Pengaruh Tekanan Osmotik Terhadap

Pertumbuhan Mikroorganisme

Andreas Wim - 1511100088

(16)

Larutan hipotonis

- tekanan osmotik diluar sel tinggi.

- Tekanan osmotik didalam sel rendah.

cairan sel

tertarik ke dalam

Kareolisis (pecahnya inti sel akibat sel mengembung)

menyebabkan

akibatnya

- tekanan osmotik diluar sel rendah.

-

Tekanan osmotik didalam sel tinggi

.

cairan sel tertarik keluar

Sel kehabisan

Cairan dan mati

menyebabkan

akibatnya

Plasmolisis

Plasmolisa

disebut

(17)

Mekanisme pertahanan diri mikroorganisme

Larutan hipotonis

Larutan hipertonis

Tetap mengeluarkan cairan dari dalam keluar

namun lebih banyak yang masuk

(18)

Mikroorganisme Osmofilik

Kapang dan khamir mempunyai

kemampuan osmotik yang lebih

besar dari bakteri

Bakteri bersifat osmotoleran,

yaitu dapat tumbuh dengan atau

tanpa konsentrasi gula tinggi

(19)

Kadar air bebas didalam lautan (aw) merupakan

nilai perbandingan antara tekanan uap air larutan

dengan tekanan uap air murni, atau 1/100 dari

kelembaban relatif.

(20)

Keragaman Mikroorganisme Ekstrem

Tekanan Osmotik

(21)

Berdasarkan tekanan osmosis yang

diperlukan dapat dikelompokkan menjadi:

• Mikroba

osmofil

, adalah mikroba yang dapat

tumbuh pada kadar gula tinggi

• Mikroba

halofil

, adalah mikroba yang dapat

tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi

• Mikroba

halodurik

, adalah kelompok mikroba

yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat

tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar

garamnya dapat mencapai 30%

(22)

(Sumber: Winarto,1980)

Bakteri Kapang

Leuconostoc Aspergillus versicolor Staphylococcus Penicillium sp.

Lactobacillus Rhizopus sp. Leuconostoc Aspergillus niger

sacharmyces

Wallemia sp.

Zygosaccharomyces nussbaumeri

(23)

Madigan et al., 2012

Laut Mati (Dead Sea) Kadar garam = 32%

Hosnul Hotimah - 1511100074

a.

Halobacterium salinarum

(24)

Struktur sel

• Halobacterium salinarum

merupakan

organisme model untuk archaea halophilic

• Berbentuk rod shape, motil, hidup pada

konsentrasi garam tinggi

• Gram negatif karena tidak memiliki dinding

sel

• Dapat hidup hanya dengan cahaya sebagai

sumber energi energi karena memiliki

bakteriodopsin.

(25)

• Berbentuk batang

• Dapat membentuk

endospora

• Bakteri Gram positif

• H. halophilus

tumbuh

secara optimal pada

konsentrasi NaCl antara

0.5- 2.0 M tetapi dapat

mentolerir sampai

dengan konsentrasi NaCl

3.0 M

Hanelt and Muller, 2013

(26)

Hanelt and Muller, 2013

Mekanisme dalam Adaptasi

Salinitas

Membatasi pertumbuhan ketika dia

dalam keadaan garam tinggi

Mengakumulasi khlorida (Cl) dalam

sitoplasma

(27)

Regulasi Chloride Pada

Halobacillus

halophilus

(28)

Daftar Pustaka

• Madigan M; Martinko J (editors). (2005). Brock Biology of Microorganisms, 11th ed., Prentice Hall

• Nyabakken, J.W. 1998. Biologi Laut. PT. Gramedia: Jakarta

• Whitman, W. B. 2009. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2nd Ed. The Firmicutes. Springer

• Horikoshi, Koki. 1998. Barophiles: Deep-Sea Microorganisms Adapted To An Extreme Environment. Current Opinion in Microbiology 1: 291-295

• Hanelt, I. and Muller V. 2013. Molecular Mechanisms of Adaptation of the Moderately Halophilic Bacterium Halobacillus halophilus to Its Environment. Diakses dari www.mdpi.com/journal/life pada Minggu, 2 November 2014 pukul 20.00 WIB

• Horikoshi, Koki. 1998. Barophiles: deep-sea microorganism adapted to an extreme environment. Japan Marine Science and Technology Center (1): 291-295

• Kato, C and H. Koki. __. Characteristics Of Deep Sea Environtments and Biodiversity Of Piezophilic Organism. EOLSS: Extremophiles Vol III.

(29)

• Ng, W.V., et al., Genome sequence of

Halobacterium

species NRC-1,

Proc Natl Acad Sci USA. 2000. 97(22):12176

–

12181.

• Mescher, M.F., Strominger, J.L.. Purification and characterization of

a prokaryotic glucoprotein from the cell envelope of

Halobacterium

salinarium.

J Biol Chem. 1976. 251(7):2005

–

2014.

• Sara, M., Sleytr, U.B. S-layer proteins. J Bacteriol. 2000. 182(4):859

–

68.

• Fang, J. and Kato, C. 2007. FAS or PKS, Lipid Biosynthetis and Stable

Carbon Isotope Fractionation In Deep-Sea Piezophilic Bacteria.

Communicating Current Research and Educational Topics and

Trends in Applied Microbiology: FORMATEX

• Lauro, F. M., Chastain, R. A., Ferriera, S., Johnson, J., Yayanos, A. A.,

and Bartlett, D. H. 2013. Draft Genome Sequence of the Deep-Sea

Bacterium

Shewanella benthica

. Genome Announcement Vol. 1(3)

(30)