-Hafsan -
Pendahuluan
• Pengantar Mikrobiologi Industri;
• Mikroorganisme Prokariot & Eukariot;
• Bentuk dan Struktur Bakteri.
2
Pengantar Mikrobiologi Industri
Tujuan Pembelajaran:
• Mahasiswa memahami konsep dasar dan pentingnya mikrobiologi dalam industri.
3
Pengenalan mikrobiologi industri
• Cabang mikrobiologi yang berfokus pada
penggunaan mikroorganisme dalam proses industri untuk pembuatan produk atau pengolahan bahan;
• Melibatkan pemanfaatan mikroorganisme, baik secara alami maupun melalui rekayasa genetik, untuk menghasilkan produk-produk seperti antibiotik, asam organik, vitamin, enzim, dan biofuel;
• Mikrobiologi industri memainkan peran kritis dalam bioteknologi dan bioinjineri, menggabungkan ilmu biologi dengan proses teknik untuk
mengoptimalkan produksi dan efisiensi.
1. Produksi Antibiotik
• Mikroorganisme, khususnya bakteri dan jamur, telah digunakan untuk memproduksi antibiotik seperti penicilin dan streptomisin. Proses ini melibatkan fermentasi, di mana mikroorganisme tumbuh dalam kondisi yang dikendalikan untuk menghasilkan metabolit sekunder yang memiliki aktivitas antimikroba.
2. Produksi Asam Organik dan Alkohol
• Mikroorganisme seperti Aspergillus niger digunakan untuk memproduksi asam sitrat, yang luas digunakan dalam industri makanan dan minuman. Bakteri fermentasi juga digunakan untuk memproduksi asam laktat, yang penting dalam pembuatan produk susu fermentasi. Yeast, terutama Saccharomyces cerevisiae,
digunakan dalam produksi alkohol melalui fermentasi glukosa menjadi etanol.
Peran dan Aplikasi Mikroorganisme dalam Industri
3. Bioteknologi dan Rekayasa Genetik
• Mikroorganisme rekayasa genetik digunakan untuk memproduksi protein terapeutik, seperti insulin manusia dan hormon pertumbuhan manusia. Teknik rekayasa genetik memungkinkan pengenalan gen-gen yang mengkodekan protein-protein ini ke dalam mikroorganisme, yang kemudian dapat memproduksi protein dalam jumlah besar.
4. Pengolahan Limbah
• Mikroorganisme memainkan peran penting dalam pengolahan limbah, baik limbah domestik maupun industri, melalui proses bioremediasi. Proses ini melibatkan degradasi kontaminan organik menjadi produk yang kurang berbahaya oleh mikroorganisme, sehingga mengurangi dampak lingkungan dari limbah.
5. Produksi Enzim Industri
• Enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme digunakan dalam berbagai aplikasi industri, seperti dalam pembuatan deterjen, pengolahan kulit, dan industri kertas.
Enzim ini dipilih karena spesifisitasnya yang tinggi dan kemampuannya untuk berfungsi dalam kondisi industri.
6
6. Pangan dan Minuman Fermentasi
• Mikroorganisme digunakan dalam produksi pangan dan minuman fermentasi, seperti yoghurt, keju, roti, bir, dan anggur.
Fermentasi tidak hanya menghasilkan produk dengan rasa dan tekstur yang diinginkan tetapi juga dapat meningkatkan
kandungan nutrisi dan kelangsungan simpan produk.
7. Biofuel
• Mikroorganisme digunakan dalam produksi biofuel, seperti bioetanol dan biodiesel, yang merupakan alternatif ramah lingkungan terhadap bahan bakar fosil. Proses produksi melibatkan fermentasi biomassa oleh mikroorganisme untuk menghasilkan bahan bakar.
7
Mikroorganisme Prokariot & Eukariot
Tujuan Pembelajaran:
• Mahasiswa mampu membedakan MO prokariotik dan eukariotik
Mikroorganisme
Kingdom Monera
Arkea lebih mirip dengan Eukariota daripada dengan Prokariota, walaupun Arkea lebih mirip
dengan Prokariota secara struktur
Arkea memiliki gen-gen dan beberapa jalur metabolik yang lebih serupa dengan eukariota, terutama enzim yang terlibat
dalam transkripsi dan translasi.
10
Sel Eukariot & Prokariot
11
Sel sebagai unit struktural karena sel merupakan komponen penyusun jaringan tubuh
semua makhluk hidup, baik uniseluler maupun multiseluer.
Sel sebagai unit fungsional karena didalam setiap sel berlangsung berbagai reaksi kimia dan proses hidup.
Dengan adanya suatu sistem koordinasi, beberapa fungsi tertentu akan melakukan berbagai proses kehidupan.
Sel: Unit struktural fungsional terkecil
Ada yg unisel (protozoa) & multisel (fungi, alga, Lumut, paku, tum. Tinggi, manusia & hewan)
Sel Eukariot
Eu = true = jelas, benar & karyon=
nucleus=inti
Sel yg memiliki i nti sel yg jelas (nukleus), dibungkus membran sel. kompartementasi intraselular o/ sistem membran internal yg membentuk sistem endomembran
(organel), yi. inti, retikulum endoplasma, alat Golgi, lisosom dan badan-badan mikro fungsi membran
internal (membran sitoplasma):
5
Sel tanpa membran inti ( pro=
before belum; karyon=
nucleus=inti)
Material DNA membentuk struktur nukleoid
Pada umumnya membran plasma dilengkapi dengan dinding sel/kapsul
Mikroorganisme Prokariot
14
Archaea “ Arkea” (bhs Yunani=yang tua)
= arkeobakteria
Arkeobakteria merupakan kelompok bakteri yang pertama muncul di bumi. Shg disebut juga bakteri purba
Cirinya : Hidup dlm kondisi lingkungan yang cukup ekstrim, Misal : Kondisi panas
(termofil) dan asam (asidofil)
15
18
Bentuk dan Struktur Bakteri
Tujuan Pembelajaran:
• Mahasiswa mampu memahami morfologi
& Sitologi Bakteri (bentuk, penataan dan struktur sel bakteri)
19
Bakteri merupakan Mo prokariot dgn struktur sel yang materi genetiknya tidak dikelilingi oleh membran inti. Komponen genetisnya berupa DNA sirkuler yang letaknya
bebas di dalam sitoplasma • Uniselluler
• Prokariotik
• Transparan
• Mikroskopik
Karakteristik bakteri
Ukuran :
- Renik, mikroskopik à mikron mikroorganisme
Pengamatan à mikroskop -Ukuran Beragam
(umunya 0,5 – 1,0 x 2,0 – 5 μm) Bakteri terbesar: Thiomargarita
(lebar: 750 μm)
22 23
By
-Hafsan -
Bentuk dasar bakter:i
Coccus (Bulat);
Bacil (Batang);
Spirillum (Spiral).
26 27
Penataan Sel Bakteri
30
Neisseria
31
Streptococcus sp (9605X)
Merisopedia sp
34 35
Sarcinia lutea
Staphylococcus
38
Bacillus megaterum
39
Struktur Sel Bakteri Materi Genetik (Nukleoid)
Tidak diselubungi oleh membran, hanya memiliki satu kromosom berupa DNA sirkuler (berbentuk lingkaran) tunggal yang berada dalam suatu daerah yang disebut nucleoid
Ribosom
Organel yang mempunyai bentuk sangat kecil
dan tersusun dari senyawa protein, jumlahnya
mencapai ribuan lebih. Fungsinya: mensintesis
protein.
Merupakan cairan koloid yang memiliki kandungan molekul organic berupa protein, lemak, garam mineral,
dan enzim. Fungsinya sebagai tempat untuk reaksi metabolisme sel.
Sitoplasma
42
Membran Sitoplasma
• Ketebalan : 7,7 nm (0,0077 mikron), selektif
• Posfolipid (20 -30%)
• Protein (50 -70%).
• Lipid membentuk lapisan ganda yang terdiri atas molekul yang bersifat amphifatik, yaitu mengandung komponen yang bersifat hidrofobik dan komponen hidrofilik.
• Protein integral tertanam pd matriks (menembus lap.
lipid)
• Protein protein periferal terikat pada permukaan polar lapisan lipida.
43
Fungsi Membran
• Sebagai Barrier, Transpor pasif cairan (mengatur pertukaran zat yang ada di dalam sel).
• Sebagai tempat respirasi
• Pada Gram positif terdapat invaginasi pd m.sitoplasma (mesosom)
• Fungsi mesosom, sintesis d.sel dan pembelahan nukleus
Dinding Sel Fungsi:
• Memberi bentuk dan kekuatan sel.
• Memelihara tekanan osmosis cairan intraseluler.
• Pembelahan sel dan pertumbuhan
• Komunikasi antar sel.
Umumnya sel bakteri mempunyai komponen utama yang sama yang disebut:
Peptidoglikan (murein)
Komposisi à dasar karakterisasi umum Peptidoglikan à Kaku à Bentuk sel Gram positif Gram negatif
46
Figure 24-4b,c Molecular Biology of the Cell(© Garland Science 2008)
47
à Differensiasi
Pewarnaan Gram Gram positif & Gram negatif
Perbedaan Relatif
CIRI GRAM POSITIF GRAM NEGATIF Struktur
d.Sel Komposisi d.Sel
Syarat nutrisi Resistensi
Tebal (15-80 nm) 1 lapis (mono) Lipid (1-4%)
Peptidoglikan 50-90 % bobot kering dan
memiliki Asam teikoat Lebih rumit
Lebih resisten
Tipis (10-15 nm) 3 lapis (multi).
Lipid (11-22%).
Peptidoglikan 10% dr bobot kering,
Tidak ada asam teikoat.
Relatif sederhana
Kurang resisten
Flagel
a. Atrik , jika sel bakteri tidak mempunyai flagella b. Monotrik , yaitu jika flagella hanya satu dan melekat
pada salah satu ujung sel (polar).
c. Lopotrik , jika flagella yang melekat pada salah satu ujung, terdiri dari dua atau lebih flagella.
d. Peritrik , jika mempunyai banyak flagella yang menyebar pada permukaan sel.
e. Kopotrik , yaitu jika banyak flagella yang melekat pada kedua ujung sel.
f. Amphitrik , yaitu jika satu flagella yang melekat pada kedua ujung sel.
a c
e
b
c
f
50
Monotrik; Pseudomonas sp
Ampitrik; Spirillum sp
51
Lopotrik;
Peritrik; Salmonella sp
Fimbria dan pili
• Penjuluran sitoplasma tp tidak berperan untuk pergerakan
• Lebih pendek & tipis drpd flagela, jumlahnya banyak
• Perlekatan : fimbriae (alat pelekat pada
permukaan) untuk membantu melekatkan diri pada jaringan hewan atau tumbuhan yang merupakan sumber nutriennya
• Konjugasi : pili sex/Pili F (pilus fertility) berfungsi dalam pemindahan DNA sewaktu terjadi konjugasi bakteri
54
Flagela Fimbria
Pili sex
55
Endospora
• DNA yang diselubungi beberpa lapis protein dan peptidoglikan (berdinding tebal)
• Terbentuk pd kondisi lingkungan yg tdk optimum (panas/kering, radiasi UV, snyw kimia), dorman
• Genus Bacillus, Clostridium
• Spora sentral
• Spora terminal
• Spora lateral
58 59
Glikokaliks
• Kapsula : Polisakarida, lapisan lendir yg teratur & tidak mudah tercuci
• Slime: Polisakarida, lapisan lendir tidak teratur & mudah lepas
• Fungsi : Untuk Proteksi, membantu mencegah
kekeringan sel, penghalang ion-ion logam toksik masuk ke dlm sel, mencegah infeksi oleh bakteriofage
membantu perlekatan, misalnya pada bakteri pembentuk plaque gigi dan membantu sel terhadap pagositosis, Meningkatkan daya virulensi.
Struktur luar yang berbeda-beda pada setiap spesies dan mengelilingi dinding sel bakteri secara keseluruhan.
”kita diingatkan akan keajaiban dunia mikro, yang meskipun kecil, memiliki dampak besar. Sebagai penjelajah mikrobiologi, kita memiliki kekuatan untuk membuka pintu menuju pemahaman yang lebih dalam tentang kehidupan. Mari terus jaga semangat penasaran dan keberanian untuk menjelajahi yang belum terungkap. Mikrobiologi bukan hanya tentang masa lalu, tetapi juga tentang menciptakan masa depan yang lebih cerah."
