Pokok Bahasan Mikrobiologi Pertanian (1)

(1)

Rencana Pembelajaran Semester (RPS)

Genap 2024/2025

Mingg

ke u Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan

Teknik Penyampa

ian

1. Pendahuluan  Pengertian

Mikrobiologi

 Sejarah Mikrobiologi

 Klasiifkasi Mikroba

 Ruang Lingkup Mikrobilogi Pertanian

LCD

Presentasi Tugas searching materi / belajar mandiri

2 - 4 Pengenalan Mikroba  Bakteriologi

 Mikologi

 Virologi

 Nematologi

LCD

1. Bakteriologi Pertanian

 Pengantar Bakteriologi Pertanian

o Definisi dan ruang lingkup bakteriologi

o Peran bakteri dalam tanah dan tanaman

 Klasifikasi dan Identifikasi Bakteri

(2)

o Morfologi dan struktur sel bakteri

o Sistem klasifikasi bakteri pertanian

 Bakteri Rhizosfer dan Rizobakteri Pemacu Pertumbuhan (PGPR)

o Interaksi bakteri dengan akar tanaman

o Mekanisme promosi pertumbuhan tanaman

 Bakteri Patogen Tanaman

o Penyakit tanaman yang disebabkan oleh bakteri

o Mekanisme patogenesis bakteri

 Bakteri dalam Bioremediasi dan Pengelolaan Limbah

o Peran bakteri dalam degradasi polutan

o Bioremediasi lahan terkontaminasi

 Teknologi Mikrobiologi dalam Pertanian

o Produksi biofertilizer dan biopestisida

o Teknik kultur bakteri dan aplikasinya

(3)

2. Mikologi Pertanian

 Pengenalan Mikologi Pertanian

o Struktur dan klasifikasi jamur

o Peran jamur dalam agroekosistem

 Jamur sebagai Patogen Tanaman

o Mekanisme infeksi jamur pada tanaman

o Contoh penyakit tanaman akibat jamur

 Jamur Mikoriza dan

Peranannya dalam Pertanian

o Jenis-jenis mikoriza (AMF dan Ektomikoriza)

o Peran mikoriza dalam efisiensi penyerapan nutrisi

 Jamur Penghasil Metabolit Sekunder

o Produksi antibiotik dan senyawa bioaktif

o Aplikasi dalam pertanian dan kesehatan tanaman

 Jamur dalam Bioteknologi Pertanian

o Produksi enzim, biofertilizer, dan

(4)

biopestisida

o Pemanfaatan jamur dalam bioremediasi

3. Virologi Pertanian

 Pengantar Virologi Pertanian

o Struktur dan klasifikasi virus tanaman

o Siklus hidup dan replikasi virus

 Virus sebagai Patogen Tanaman

o Penyakit tanaman yang disebabkan oleh virus

o Cara penularan dan penyebaran virus tanaman

 Interaksi Virus-Tanaman

o Mekanisme infeksi dan respons tanaman terhadap virus

o Strategi pertahanan tanaman terhadap virus

 Diagnostik dan Pengendalian Penyakit Virus

o Metode deteksi virus pada tanaman

o Teknologi rekayasa genetika untuk ketahanan virus

 Aplikasi Virologi dalam

(5)

Pertanian

o Penggunaan virus sebagai agen biokontrol

o Teknologi RNA

interference (RNAi) dalam perlindungan tanaman

4. Nematologi Pertanian

 Pengenalan Nematologi Pertanian

o Struktur dan klasifikasi nematoda

o Peran nematoda dalam agroekosistem

 Nematoda Patogen Tanaman

o Jenis-jenis nematoda parasit tanaman

o Gejala serangan dan mekanisme patogenesis

 Nematoda Menguntungkan dalam Pertanian

o Peran nematoda pemangsa dan nematoda

entomopatogen

o Interaksi nematoda dengan mikroorganisme lain

 Teknik Deteksi dan Pengendalian Nematoda

o Metode identifikasi

(6)

nematoda dalam tanah dan tanaman

o Pengendalian hayati, kimiawi, dan kultur teknis

 Pemanfaatan Nematoda dalam Bioteknologi Pertanian

o Peran nematoda dalam siklus nutrisi tanah

o Nematoda sebagai indikator kesehatan tanah Materi ini bisa dikembangkan lebih lanjut sesuai dengan kebutuhan perkuliahan.

Jika perlu dibuat dalam format RPS atau slide presentasi, saya juga bisa membantu.

5 - 6

Nutrisi dan Pertumbuh an Mikroba

 Kebutuhan Nutrisi

 Kurva

Pertumbuhan

 Kinetika Pertumbuhan

 Faktor tumbuh mikroba

 Metabolisme

LCD

1. Kebutuhan Nutrisi Mikroba

 Makronutrien dan Mikronutrien

o Peran unsur hara utama (C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg)

o Unsur hara mikro dan fungsinya dalam pertumbuhan mikroba

 Sumber Karbon dan Energi

o Mikroba autotrof dan heterotrof

o Mikroba fototrof dan

(7)

kemotrof

 Sumber Nitrogen dan Faktor Pertumbuhan

o Amonium, nitrat, dan fiksasi nitrogen

o Vitamin dan kofaktor esensial

 Media Pertumbuhan Mikroba

o Media sintetis, kompleks, selektif, dan diferensial

o Peran media dalam studi metabolisme mikroba

2. Kurva Pertumbuhan Mikroba

 Tahapan Pertumbuhan Mikroba dalam Kultur Cair

o Fase lag: adaptasi mikroba terhadap lingkungan baru

o Fase log: pertumbuhan eksponensial dan produksi biomassa

o Fase stasioner:

keseimbangan antara pertumbuhan dan kematian

o Fase kematian: penurunan populasi akibat kehabisan nutrisi

(8)

 Faktor yang Memengaruhi Bentuk Kurva Pertumbuhan

o Jenis mikroba dan kondisi lingkungan

o Sumber nutrisi dan kompetisi antar mikroba

 Aplikasi Kurva Pertumbuhan dalam Pertanian

o Optimasi produksi biofertilizer dan biopestisida

o Pengendalian mikroba patogen pada tanaman

3. Kinetika Pertumbuhan Mikroba

 Model Pertumbuhan Mikroba

o Persamaan Monod untuk pertumbuhan mikroba

o Konsep waktu generasi dan konstanta pertumbuhan spesifik (µ)

 Pengaruh Konsentrasi Nutrien terhadap Laju Pertumbuhan

o Mekanisme pengambilan nutrisi (difusi, transport aktif)

o Batasan pertumbuhan

(9)

akibat faktor lingkungan

 Sistem Kultur Mikroba

o Kultur batch vs. kultur kontinu (chemostat dan turbidostat)

o Pengaruh laju pencairan dalam sistem kultur kontinu

 Aplikasi Kinetika Pertumbuhan dalam Industri dan Pertanian

o Optimasi fermentasi mikroba untuk produksi biofertilizer

o Manajemen pertumbuhan mikroba di tanah dan kompos

4. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba

 Faktor Fisik

o Suhu: mikroba psikrofil, mesofil, dan termofil

o pH: mikroba asidofilik, netrofil, dan alkalofilik

o Kelembaban dan aktivitas air dalam lingkungan mikroba

(10)

 Faktor Kimiawi

o Konsentrasi oksigen:

aerob, anaerob fakultatif, anaerob obligat

o Ketersediaan nutrisi dan zat penghambat

pertumbuhan

 Interaksi Mikroba dengan Lingkungan

o Simbiosis, antagonisme, dan kompetisi antar mikroba

o Peran mikroba dalam siklus biogeokimia

 Pengaruh Faktor Lingkungan terhadap Mikroba Tanah dan Tanaman

o Peran mikroba dalam dekomposisi bahan organik

o Adaptasi mikroba terhadap kondisi ekstrem di

lingkungan pertanian

5. Metabolisme Mikroba

 Konsep Dasar Metabolisme Mikroba

o Katabolisme: jalur

(11)

degradasi nutrien untuk menghasilkan energi

o Anabolisme: biosintesis biomolekul untuk pertumbuhan mikroba

 Metabolisme Energi Mikroba

o Respirasi aerob dan anaerob

o Fermentasi dan aplikasinya dalam pertanian

 Metabolisme Karbon dan Nitrogen

o Fiksasi karbon oleh mikroba autotrof

o Siklus nitrogen dan peran mikroba dalam fiksasi nitrogen

 Bioteknologi Berbasis Metabolisme Mikroba

o Produksi biofertilizer dan biopestisida

o Pemanfaatan mikroba dalam bioremediasi dan pertanian berkelanjutan

 7 Genetika Mikroba  Genetikan

Mikroba Struktur DNA, Replikasi,

LCD

Presentasi Tugas searching

1. Struktur DNA dan Organisasi Genetik Mikroba

 Komponen Dasar DNA

(12)

Transkripsi, dan Translasi

 Ekspresi dan Regulasi Gen

materi / belajar mandiri

o Struktur nukleotida (basa nitrogen, gula deoksiribosa, fosfat)

o Ikatan fosfodiester dan heliks ganda

 Organisasi Genetik pada Mikroba o Perbedaan DNA prokariotik

dan eukariotik

o Kromosom bakteri vs.

plasmid (peran dalam genetika mikroba)

 Struktur Gen pada Mikroba

o Gen struktural, gen regulator, dan elemen kontrol

(promotor, operator) o Peran transposon dan

elemen genetik mobile

2. Replikasi DNA pada Mikroba

 Prinsip Dasar Replikasi DNA o Replikasi semikonservatif o Enzim utama: DNA

polimerase, helikase, ligase, primase

 Mekanisme Replikasi pada Bakteri o Replikasi unidirectional dan

bidirectional

o Replikasi plasmid (rolling circle dan theta replication)

(13)

 Mutasi dalam Replikasi DNA o Jenis mutasi: substitusi,

insersi, delesi

o Perbaikan kesalahan replikasi (mismatch repair,

photoreactivation)

3. Transkripsi: Sintesis RNA pada Mikroba

 Struktur RNA dan Perannya dalam Ekspresi Gen

o Jenis RNA: mRNA, tRNA, rRNA

o Perbedaan transkripsi pada prokariot dan eukariot

 Proses Transkripsi pada Mikroba o Peran RNA polimerase dalam

transkripsi

o Promotor dan faktor sigma pada bakteri

 Regulasi Transkripsi dalam Mikroba o Operon dan regulasi

transkripsi (contoh: operon lac dan operon trp)

o Faktor lingkungan yang mempengaruhi transkripsi gen

(14)

4. Translasi: Sintesis Protein dalam Mikroba

 Kode Genetik dan Dogma Sentral o Triplet kodon dan degenerasi

kode genetik

o Start dan stop kodon dalam translasi

 Proses Translasi pada Bakteri

o Ribosom prokariotik (subunit 30S dan 50S)

o Tahapan translasi: inisiasi, elongasi, terminasi

 Perbedaan Translasi pada Mikroba Prokariotik dan Eukariotik

o Poliribosom dalam bakteri o Modifikasi pasca-translasi

pada eukariot

5. Ekspresi dan Regulasi Gen pada Mikroba

 Mekanisme Ekspresi Gen dalam Mikroba

o Konstituitif vs. regulatif o Regulasi pada tingkat

transkripsi dan translasi

 Regulasi Gen melalui Operon

(15)

o Operon lac: regulasi oleh induksi laktosa

o Operon trp: regulasi oleh atenuasi triptofan

 Regulasi Positif dan Negatif dalam Mikroba

o Aktivator transkripsi (contoh:

CAP dalam operon lac) o Repressor transkripsi

(contoh: represor dalam operon trp)

 Regulasi Post-Transkripsi dan Post- Translasi

o RNA silencing dan riboswitch o Modifikasi protein pasca-

translasi

6. Transfer Gen Horizontal pada Mikroba

 Transformasi Bakteri

o Mekanisme pengambilan DNA asing

o Aplikasi dalam rekayasa genetika

 Transduksi oleh Bakteriofag o Peran virus dalam transfer

gen

o Transduksi umum vs.

(16)

transduksi spesifik

 Konjugasi Bakteri

o Peran plasmid F dalam transfer gen

o Signifikansi konjugasi dalam resistensi antibiotik

7. Mutasi dan Rekombinasi Genetik pada Mikroba

 Jenis Mutasi dalam Mikroba

o Mutasi titik, frameshift, dan mutasi nonsense

o Efek mutasi terhadap ekspresi gen

 Mekanisme Perbaikan DNA o Proofreading oleh DNA

polimerase

o Perbaikan eksisi dan rekombinasi homolog

 Rekombinasi Genetik pada Mikroba o Crossing over dan peran

enzim RecA

o Aplikasi rekombinasi dalam bioteknologi

o

(17)

8

Metode

penghitungan mikroba

 Metode langsung

 Metode tidak langsung

LCD

1. Pendahuluan Metode Penghitungan Mikroba

 Pentingnya Penghitungan Mikroba dalam Mikrobiologi Pertanian

o Estimasi populasi mikroba di tanah, air, dan bahan organik o Peran dalam studi ekologi

mikroba dan kualitas pangan

 Perbedaan Metode Langsung dan Tidak Langsung

o Kriteria pemilihan metode berdasarkan akurasi dan aplikasi

o Kelebihan dan kekurangan masing-masing metode

2. Metode Langsung dalam Penghitungan Mikroba

A. Penghitungan dengan Mikroskop (Total Count)

 Metode Hitungan Mikroskopik o Pewarnaan langsung

(contoh: pewarnaan Gram, DAPI, Acridine Orange)

(18)

o Penggunaan hemocytometer atau counting chamber (Petroff-Hausser)

 Kelebihan dan Kekurangan o Keunggulan: cepat, dapat

digunakan untuk sampel lingkungan

o Kelemahan: tidak

membedakan sel hidup dan mati

B. Penghitungan dengan Flow Cytometry

 Prinsip Flow Cytometry dalam Analisis Sel Mikroba

o Pendeteksian berbasis laser dan fluoresensi

o Pemisahan sel hidup dan mati menggunakan pewarna

 Keunggulan dan Tantangan o Keunggulan: analisis cepat

dan akurat

o Tantangan: biaya mahal dan membutuhkan keahlian

C. Metode Plate Count (Colony Forming Unit, CFU)

 Teknik Pengenceran dan Inokulasi

(19)

o Metode pour plate, spread plate, dan drop plate o Penggunaan media selektif

dan diferensial

 Keunggulan dan Kekurangan o Keunggulan: hanya

menghitung sel hidup o Kelemahan: membutuhkan

waktu inkubasi lama

D. Most Probable Number (MPN)

 Konsep Perhitungan Probabilitas Mikroba

o Metode tabung serial dilusi dalam medium cair

o Interpretasi data berdasarkan tabel probabilitas

 Keunggulan dan Kelemahan o Keunggulan: efektif untuk

sampel dengan mikroba rendah

o Kelemahan: kurang akurat dibandingkan CFU

3. Metode Tidak Langsung dalam Penghitungan Mikroba

(20)

A. Pengukuran Biomassa Mikroba

 Metode Berat Kering (Dry Weight Measurement)

o Pengumpulan sel, pengeringan, dan penimbangan biomassa o Aplikasi dalam fermentasi

mikroba

 Pengukuran Protein atau DNA Mikroba

o Korelasi antara jumlah mikroba dengan kadar protein/DNA

o Penggunaan

spektrofotometer dan uji biokimia

B. Pengukuran Kekeruhan (Turbidimetri)

 Prinsip Spektrofotometri dalam Penghitungan Mikroba

o Pengukuran absorbansi cahaya oleh sel mikroba o Hubungan antara OD (Optical

Density) dan jumlah sel

 Kelebihan dan Kelemahan

o Keunggulan: cepat dan tidak

(21)

memerlukan inkubasi o Kelemahan: tidak

membedakan sel hidup dan mati

C. Pengukuran Aktivitas Metabolik

 Pengukuran Konsumsi Nutrien o Analisis pengurangan glukosa

atau nitrogen dalam medium o Hubungan antara laju

konsumsi nutrien dan pertumbuhan mikroba

 Pengukuran Produk Metabolit o Produksi CO₂ sebagai

indikator pertumbuhan mikroba

o Deteksi enzim atau senyawa spesifik sebagai marker aktivitas

4. Aplikasi Metode Penghitungan Mikroba dalam Pertanian

 Monitoring Mikroba dalam Tanah dan Air

o Evaluasi populasi mikroba bermanfaat seperti PGPR dan

(22)

mikoriza

o Penghitungan mikroba patogen dalam sistem pertanian

 Penghitungan Mikroba dalam Produk Pangan

o Uji keamanan pangan dengan metode CFU dan MPN o Deteksi kontaminasi mikroba

dalam produk fermentasi

 Analisis Efektivitas Biofertilizer dan Biopestisida

o Penentuan viabilitas mikroba dalam produk komersial o Korelasi antara kepadatan

mikroba dan efektivitas aplikasi

 UJIAN TENGAH

SEMESTER / SISIPAN

9 Biodegradasi cemaran,  Dekomposisi materi LCD

(23)

revitalisasi dan bioremediasi

lahan organik

 Pengkomposan

 Biodegradasi pestisida dan herbisida

 Bioremediasi lahan

Presentasi

Tugas searching materi / belajar mandiri

10 Biofertilizer  Ragam nikroba yang

digunakan sebagai inokulan biofertilize

 Proses produksi inokulan

 Blue-green algae sebagai biofertilizer

LCD

Presentasi

Tugas searching materi / belajar mandiri

11 - 12 Penyakit tanaman budidaya,

dan kerusakan pasca panen  Penyakit jamur, bakteri, dan virus pada tanaman budidaya

 Faktor-faktor penyebab timbulnya penyakit

 Mikroba penyebab kerusakan Pasca Panen

 Faktor-faktor penyebab kerusakan pasca panen

LCD

Presentasi

Diskusi dan Tanya Jawab

13 - 14 Peran mikroba di bidang

pertanian  Agen Pengendali Hayati

 (PGPR, senyawa

antimikroba / antibiotik)

 Biokompos

 Ragam pengolahan produk pertanian menggunakan mikroba UJIAN AKHIR SEMESTER

(24)

(25)

Berikut adalah materi berbasis Case Method dan Project-Based Learning (PBL) untuk Bakteriologi, Mikologi, Virologi, dan Nematologi dalam Mikrobiologi Pertanian:

BAKTERIOLOGI PERTANIAN

Case Method

Kasus: "Efektivitas PGPR dalam Meningkatkan Ketahanan Tanaman terhadap Stres Abiotik"

 Deskripsi: Suatu lahan pertanian mengalami penurunan hasil panen akibat kekeringan. Seorang petani mencoba menggunakan PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kekeringan.

 Tugas Mahasiswa:

1. Analisis peran PGPR dalam mitigasi stres abiotik.

2. Identifikasi spesies bakteri yang dapat digunakan.

3. Evaluasi metode aplikasi terbaik.

4. Diskusikan faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan PGPR.

Project-Based Learning

Proyek: "Isolasi dan Aplikasi PGPR dari Rhizosfer Tanaman Lokal"

 Tujuan: Mahasiswa mengisolasi, mengkarakterisasi, dan menguji efektivitas PGPR dari tanah di sekitar tanaman lokal.

 Langkah-Langkah:

1. Mengambil sampel tanah dari tanaman sehat.

2. Mengisolasi bakteri PGPR menggunakan media selektif.

3. Mengkarakterisasi bakteri (morfologi, uji biokimia, PCR jika memungkinkan).

4. Menguji efektivitasnya terhadap pertumbuhan tanaman di pot.

5. Membuat laporan hasil penelitian dan diskusi temuan.

(26)

MIKOLOGI PERTANIAN

Case Method

Kasus: "Epidemi Penyakit Jamur pada Tanaman Hortikultura"

 Deskripsi: Suatu daerah mengalami wabah penyakit antraknosa pada cabai yang mengakibatkan kerugian panen besar.

1. Identifikasi patogen penyebab antraknosa.

2. Menganalisis faktor lingkungan yang mempengaruhi penyebaran penyakit.

3. Menyusun strategi pengendalian berbasis hayati dan kimiawi.

4. Mengevaluasi dampak penggunaan fungisida terhadap lingkungan.

Project-Based Learning

Proyek: "Produksi dan Uji Efektivitas Biofungisida Berbasis Jamur Antagonis"

 Tujuan: Mahasiswa membuat dan menguji biofungisida berbasis jamur Trichoderma spp.

1. Mengisolasi Trichoderma dari tanah pertanian.

2. Menguji antagonisme terhadap patogen tanaman menggunakan metode dual culture.

3. Menganalisis efektivitas biofungisida pada bibit tanaman.

4. Mengembangkan rekomendasi aplikasi biofungisida.

5. Membuat laporan dan presentasi hasil proyek.

(27)

VIROLOGI PERTANIAN

Case Method

Kasus: "Wabah Penyakit Virus pada Tanaman Tomat"

 Deskripsi: Seorang petani mengalami kerugian akibat serangan Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV).

1. Mengidentifikasi gejala infeksi TYLCV.

2. Menganalisis mekanisme penyebaran virus melalui vektor serangga.

3. Merancang strategi pengendalian berbasis IPM (Integrated Pest Management).

4. Mengevaluasi efektivitas penggunaan varietas tahan virus.

Project-Based Learning

Proyek: "Deteksi dan Pencegahan Penyakit Virus pada Tanaman Hortikultura"

 Tujuan: Mahasiswa mengidentifikasi keberadaan virus pada tanaman menggunakan metode serologi atau molekuler.

1. Mengumpulkan sampel daun dari tanaman yang menunjukkan gejala penyakit.

2. Melakukan uji deteksi menggunakan rapid test ELISA atau PCR (jika tersedia).

3. Menganalisis hasil deteksi dan membuat rekomendasi pengendalian.

4. Menyusun strategi mitigasi penyebaran virus di lahan pertanian.

5. Menyampaikan hasil dalam bentuk laporan dan presentasi.

NEMATOLOGI PERTANIAN

Case Method

(28)

Kasus: "Serangan Nematoda pada Tanaman Pisang"

 Deskripsi: Seorang petani pisang melaporkan tanaman mengalami layu mendadak. Hasil analisis menunjukkan keberadaan Radopholus similis (nematoda perusak akar).

1. Mengidentifikasi gejala serangan nematoda pada tanaman pisang.

2. Menganalisis siklus hidup nematoda dan faktor lingkungan yang mendukung penyebarannya.

3. Mengevaluasi metode pengendalian hayati dan kimiawi yang dapat diterapkan.

4. Merancang strategi IPM yang berkelanjutan untuk pengendalian nematoda.

Project-Based Learning

Proyek: "Eksplorasi Agen Hayati untuk Pengendalian Nematoda"

 Tujuan: Mahasiswa meneliti efektivitas agen hayati seperti nematoda entomopatogen dan jamur nematofag dalam mengendalikan nematoda parasit.

1. Mengisolasi dan mengidentifikasi nematoda dari tanah pertanian.

2. Meneliti interaksi nematoda dengan agen hayati (misalnya, Paecilomyces lilacinus atau Heterorhabditis spp.).

3. Menguji efektivitas agen hayati dalam kondisi laboratorium dan rumah kaca.

4. Menyusun rekomendasi penerapan agen hayati di lapangan.

5. Menyampaikan hasil dalam bentuk laporan ilmiah dan diskusi kelompok.

Berikut adalah soal metode pembelajaran berbasis Case Method dan Project-Based Learning (PBL) untuk Kebutuhan Nutrisi, Kurva Pertumbuhan, Kinetika Pertumbuhan, Faktor Tumbuh Mikroba, dan Metabolisme Mikroba dalam Mikrobiologi Pertanian.

(29)

A. Case Method

Kasus 1: Optimalisasi Media Pertumbuhan untuk Mikroba Bermanfaat

Kasus:

Seorang petani mengalami penurunan produksi sayuran organik karena rendahnya kandungan mikroba bermanfaat di tanahnya.

Dia ingin meningkatkan jumlah bakteri pelarut fosfat dan jamur mikoriza di lahannya. Namun, petani tersebut bingung dalam memilih media yang tepat untuk mengembangbiakkan mikroba tersebut sebelum diaplikasikan ke lahan.

Tugas Mahasiswa:

1. Identifikasi jenis nutrisi yang dibutuhkan oleh bakteri pelarut fosfat dan jamur mikoriza untuk tumbuh optimal.

2. Rancang media pertumbuhan yang sesuai untuk masing-masing mikroba tersebut.

3. Prediksi bagaimana faktor lingkungan (pH, suhu, aerasi) akan memengaruhi pertumbuhan mikroba di media tersebut.

4. Berikan rekomendasi aplikasi mikroba bermanfaat ini di lahan pertanian organik.

Kasus 2: Gangguan Pertumbuhan Mikroba dalam Fermentasi Biofertilizer

Kasus:

Sebuah kelompok tani mencoba membuat biofertilizer cair berbasis bakteri Azospirillum sp. dan jamur Trichoderma sp. Namun, setelah beberapa hari fermentasi, pertumbuhan mikroba tidak optimal, dan produk yang dihasilkan berbau tidak sedap. Analisis menunjukkan bahwa terjadi kompetisi antara mikroba yang ditanam dengan mikroba kontaminan.

1. Analisis faktor pertumbuhan mikroba yang mungkin menyebabkan gangguan dalam fermentasi biofertilizer.

2. Identifikasi langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk mengendalikan kontaminasi mikroba lain dalam fermentasi.

3. Rancang sistem fermentasi yang lebih efektif dengan mempertimbangkan kinetika pertumbuhan mikroba.

(30)

4. Presentasikan solusi yang dapat diterapkan oleh kelompok tani untuk mengatasi masalah ini.

Kasus 3: Perubahan Kurva Pertumbuhan Mikroba di Tanah yang Terpapar Logam Berat

Kasus:

Di sebuah kawasan pertanian dekat industri tambang, terjadi pencemaran logam berat seperti nikel dan kadmium. Petani setempat mengeluhkan bahwa pertumbuhan tanaman menurun drastis. Analisis laboratorium menunjukkan bahwa jumlah mikroba tanah seperti bakteri fiksasi nitrogen dan jamur dekomposer mengalami penurunan signifikan.

1. Jelaskan bagaimana logam berat dapat memengaruhi kurva pertumbuhan mikroba tanah.

2. Identifikasi mekanisme adaptasi yang mungkin dilakukan mikroba untuk bertahan di lingkungan yang terkontaminasi.

3. Rancang strategi untuk meningkatkan kembali populasi mikroba tanah dengan pendekatan bioremediasi.

4. Diskusikan dampak jangka panjang dari pencemaran logam berat terhadap metabolisme mikroba tanah.

B. Project-Based Learning (PBL)

Proyek 1: Optimasi Media Pertumbuhan Mikroba dari Bahan Alami

Tujuan: Mahasiswa melakukan eksperimen untuk membuat media pertumbuhan mikroba dari bahan alami yang tersedia di lingkungan sekitar, seperti ekstrak tanaman, limbah organik, atau tanah humus.

Langkah-Langkah:

1. Mengidentifikasi mikroba target yang akan dikultur (misalnya, PGPR, Trichoderma, atau bakteri fiksasi nitrogen).

2. Meneliti kebutuhan nutrisi mikroba yang dikultur.

(31)

3. Menyiapkan beberapa variasi media dari bahan alami dan membandingkan efektivitasnya terhadap pertumbuhan mikroba.

4. Mengukur laju pertumbuhan menggunakan metode kurva pertumbuhan mikroba.

5. Menganalisis hasil dan menyusun rekomendasi aplikasi media ini untuk petani.

Output:

 Laporan eksperimen dan hasil uji media pertumbuhan.

 Presentasi temuan dalam bentuk poster atau video dokumentasi eksperimen.

Proyek 2: Studi Kinetika Pertumbuhan Mikroba dalam Produksi Biopestisida

Tujuan: Mahasiswa meneliti kinetika pertumbuhan mikroba antagonis (Bacillus subtilis atau Beauveria bassiana) dalam fermentasi biopestisida.

1. Memilih mikroba yang memiliki potensi sebagai biopestisida.

2. Menentukan faktor pertumbuhan yang dapat mempengaruhi efektivitasnya.

3. Melakukan kultur mikroba dalam kondisi yang berbeda (pH, suhu, sumber karbon).

4. Menghitung laju pertumbuhan menggunakan kurva pertumbuhan dan model Monod.

5. Menilai efektivitas biopestisida yang dihasilkan terhadap hama atau patogen tanaman.

Output:

 Laporan penelitian tentang kinetika pertumbuhan dan efektivitas biopestisida.

 Proposal implementasi produk biopestisida untuk petani lokal.

(32)

Proyek 3: Pemanfaatan Limbah Organik untuk Meningkatkan Pertumbuhan Mikroba Tanah

Tujuan: Mahasiswa merancang strategi pemanfaatan limbah organik (jerami, sekam, pupuk kandang) untuk meningkatkan populasi mikroba tanah yang berperan dalam kesuburan tanah.

1. Meneliti mikroba tanah yang berperan dalam siklus nutrisi (bakteri fiksasi nitrogen, jamur dekomposer).

2. Mengidentifikasi jenis limbah organik yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber nutrisi.

3. Mengaplikasikan limbah organik di media tanah dan memonitor populasi mikroba.

4. Menganalisis dampak aplikasi limbah organik terhadap pertumbuhan tanaman.

5. Menyusun laporan dan strategi implementasi dalam skala pertanian.

Output:

 Hasil uji laboratorium mengenai perubahan populasi mikroba tanah setelah aplikasi limbah organik.

 Panduan penggunaan limbah organik untuk petani.

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

Berikut adalah perbedaan utama antara bakteri, fungi, dan virus berdasarkan berbagai aspek biologis:

Aspek

Bakteri Fungi Virus

Struktur Sel Prokariotik (tidak memiliki inti sel)

Eukariotik (memiliki inti

sel) Tidak memiliki sel (asetuler)

Ukuran 0,1 – 5 µm (Mikrometer (µm) adalah satuan ukuran yang setara dengan 1/1.000 milimeter.

2 – 200 µm (bervariasi).

20 – 300 nm Nanometer (nm) adalah satuan ukuran yang setara dengan 1/1.000.000 milimeter atau 1/1.000 mikrometer

Dinding Sel Terdiri dari peptidoglikan (pada

bakteri Gram positif dan negatif) Terdiri dari kitin atau glukan

Tidak memiliki dinding sel, tetapi memiliki kapsid protein Kapsid adalah lapisan protein yang

mengelilingi dan melindungi materi genetik virus (DNA atau RNA).

Materi Genetik

DNA atau RNA dalam nukleoid (tidak memiliki membran inti)

DNA dalam inti sel yang

memiliki membran DNA atau RNA saja (tidak keduanya) Reproduksi Pembelahan biner (aseksual) Spora (aseksual/seksual) Hanya berkembang biak dalam sel inang Metabolisme Menghasilkan energi sendiri

(autotrof atau heterotrof) Heterotrof (menguraikan

bahan organik) Tidak memiliki metabolisme sendiri, bergantung pada sel inang

Contoh Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus

Aspergillus spp.,

Penicillium spp., Candida

spp. DSE Influenza virus, HIV, COVID-19 (SARS-CoV-2)

Secara umum:

 Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik yang dapat hidup secara bebas dan memiliki metabolisme sendiri.

 Fungi adalah organisme eukariotik yang dapat berupa uniseluler (seperti khamir) atau multiseluler (seperti kapang).

 Virus bukan organisme hidup secara mandiri, hanya dapat berkembang biak di dalam sel inang, dan tidak memiliki metabolisme sendiri.

(47)

(48)

Berikut dampak dan konsekuensi dari tidak memiliki inti sel:

1. Organisasi Materi Genetik:

o Pada Prokariotik:

Materi genetik (DNA) tidak terbungkus dalam membran inti, melainkan berada dalam area yang disebut nukleoid.

Hal ini membuat DNA langsung berada dalam sitoplasma.

o Dampak:

 Proses transkripsi (sintesis RNA) dan translasi (sintesis protein) dapat terjadi secara bersamaan, karena tidak ada pembatas ruang yang memisahkan kedua proses tersebut.

 Pengaturan ekspresi gen menjadi lebih sederhana, meskipun mungkin kurang terisolasi dari pengaruh faktor sitoplasma.

2. Kecepatan Replikasi dan Pertumbuhan:

o Sel prokariotik, tanpa struktur inti yang kompleks, cenderung memiliki proses pembelahan sel yang lebih sederhana (pembelahan biner).

o Dampak:

Mereka dapat berkembang biak dengan sangat cepat, yang memberikan keuntungan dalam menyesuaikan diri dengan perubahan lingkungan.

3. Kompleksitas dan Regulasi Seluler:

o Pada Sel Eukariotik:

Inti sel menyediakan lingkungan yang terisolasi untuk DNA, memungkinkan regulasi genetik yang lebih kompleks dan terstruktur.

Ketiadaan inti berarti regulasi genetik dilakukan dalam ruang sitoplasma yang lebih homogen.

o Dampak:

 Meskipun ini memungkinkan respon yang cepat terhadap perubahan lingkungan, sel prokariotik umumnya memiliki kemampuan diferensiasi dan pengaturan yang lebih sederhana dibandingkan sel eukariotik.

4. Perlindungan DNA:

o Pada Eukariotik:

Membran inti membantu melindungi DNA dari kerusakan mekanis dan beberapa faktor eksternal.

(49)

Tanpa membran inti, DNA lebih langsung terpapar di sitoplasma.

o Dampak:

Sel prokariotik telah mengembangkan mekanisme perbaikan DNA yang efisien untuk mengatasi potensi kerusakan ini.

5. Virus:

o Virus tidak memiliki inti sel (dan bahkan tidak memiliki sel), sehingga DNA atau RNA mereka hanya dilindungi oleh kapsid protein (dan envelope pada beberapa virus).

o Dampak:

Mereka tidak dapat menjalankan fungsi metabolisme secara mandiri dan sepenuhnya bergantung pada sel inang untuk replikasi.

Kesimpulan:

Ketiadaan inti sel memungkinkan organisme prokariotik untuk memiliki struktur yang sederhana, yang mendukung replikasi cepat dan adaptasi dalam berbagai kondisi lingkungan. Namun, kekurangan dari sistem ini adalah tingkat regulasi genetik yang tidak sekompleks pada sel eukariotik dan perlindungan DNA yang lebih minim. Meskipun demikian, evolusi telah menghasilkan mekanisme kompensasi yang efektif bagi prokariotik untuk bertahan dan berkembang di banyak habitat.

o3-mini



(50)

Memiliki inti sel adalah salah satu ciri khas sel eukariotik, yang memberikan berbagai keuntungan dibandingkan sel prokariotik yang tidak memiliki inti sel. Berikut adalah beberapa kelebihan memiliki inti sel:

1. Perlindungan Materi Genetik (DNA)

 Inti sel dikelilingi oleh membran inti yang melindungi DNA dari enzim-enzim perusak di dalam sitoplasma.

 Struktur ini juga membantu menjaga stabilitas DNA, mengurangi kemungkinan mutasi yang disebabkan oleh paparan langsung terhadap faktor eksternal.

2. Regulasi Genetik yang Lebih Kompleks

 Karena DNA tersimpan dalam inti, transkripsi (pembuatan RNA dari DNA) dan translasi (pembuatan protein dari RNA) terjadi di lokasi yang berbeda.

 Hal ini memungkinkan kontrol yang lebih ketat terhadap ekspresi gen, sehingga sel dapat merespons lingkungan dengan lebih fleksibel dan efisien.

3. Efisiensi dalam Pengorganisasian DNA

 DNA dalam inti sel disusun dalam kromosom yang teratur dengan bantuan protein histon.

 Ini memungkinkan sel untuk lebih mudah menggandakan dan mendistribusikan materi genetik saat pembelahan sel.

4. Kemampuan Diferensiasi Seluler

 Eukariota (seperti hewan, tumbuhan, dan jamur) memiliki sel yang dapat mengalami diferensiasi, yaitu berkembang menjadi berbagai jenis sel dengan fungsi spesifik (misalnya, sel otot, sel saraf, sel darah merah).

 Regulasi genetik yang kompleks dalam inti memungkinkan proses ini terjadi dengan lebih baik.

5. Adaptasi yang Lebih Baik dalam Lingkungan yang Kompleks

(51)

 Karena memiliki kontrol genetik yang lebih canggih, sel eukariotik lebih mampu beradaptasi dengan perubahan lingkungan dibandingkan sel prokariotik.

 Sel eukariotik dapat berkomunikasi lebih baik melalui berbagai sinyal biokimia untuk mendukung fungsi jaringan dan organ.

6. Memungkinkan Organisme Multiseluler yang Lebih Kompleks

 Keberadaan inti sel memungkinkan evolusi organisme multiseluler dengan jaringan dan organ yang berbeda-beda.

 Ini memungkinkan fungsi kehidupan yang lebih kompleks dibandingkan organisme bersel tunggal.

Kesimpulan

Memiliki inti sel memberikan perlindungan, regulasi, dan efisiensi yang lebih tinggi dalam pengelolaan informasi genetik. Ini membuat sel eukariotik lebih kompleks, adaptif, dan mampu membentuk organisme multiseluler dengan fungsi yang lebih maju dibandingkan sel prokariotik.

4o

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)