Mikrobia di Lingkungan Ekstrem Laut Dala

Mikrobia di Lingkungan Ekstrem:
Ekstrem Laut Dalam dan
Ekstrem Tekanan Osmotik
Oleh: Kelompok 10
Hosnul Hotimah
Adisya Prima
Ayu Sekartaji
M. Abdul Qorip
Febrian Mayang
Varah Oliviatie
Andreas Wim
Dian Fitriani

1511100074
1511100076
1511100078
1511100080
1511100082
1511100084
1511100088
1511100702


Outline
Kondisi Ekstrem Laut Dalam
Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem
Laut Dalam dan Karakteristik Umum
Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem Laut
Dalam dan Karakteristiknya

Mekanisme Pertahanan Mikroorganisme Pada
Kondisi Ekstrem Laut Dalam

Outline
Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik
Biodiversitas Mikroorganisme di Kondisi Ekstrem
Tekanan Osmotik dan Karakteristik Umum
Salah Satu Contoh Mikroorganisme Ekstrem
Tekanan Osmotik dan Karakteristiknya

Mekanisme Pertahanan Mikroorganisme Pada
Kondisi Ekstrem Tekanan Osmotik


KONDISI EKSTREM LAUT DALAM
Laut dalam : Seluruh zona yg berada di bawah zona eufotik mencakup zona
batipelagik, abisal dan hadal.
Eufotik
Disfotik

Afotik

Sumber nutrisi
 Organisme laut yg mati dan membusuk
di dasar laut (Detritus)
 Senyawa anorganik ( H2S atau CH4 )
yang dihasilkan oleh hydrothermal
vents)

Nontji,
2002

Tekanan hidrostatik tinggi :

Setiap kedalaman 10 m,
meningkat 1 atm
 Suhu :
< 4oC
 Cahaya :
Tidak ada / gelap
 Unsur hara rendah /
Oligotrofik

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,
 curve,
 lebar 0,9-1,2 μm,
 panjang 1,5-5,0 μm,
 motil,
 psikrofil 2-12oC dengan suhu optimum 2oC,
 fakultatif anaerob,
 kemoorganotrof,

Varah Oliviatie

(1511 100 084)

 Hydrothermal vents adalah area
kebulan asap gelap dari vulkanik yang
menyemburkan air panas suhu 400oC
yang kaya mineral terdapat di dasar
laut dalam Samudra Pasifik, Atlantik,
dan India.
 Pancaran asap hitam panas 250400ºC, suhu sekitar vents 8-35ºC.
 Karbohidrat yang dihasilkan bakteri
berfungsi bagi hewan agar dapat hidup
di lingkungan yang ekstrim suhunya,
 Kemosintesis yang dilakukan
memanfaatkan H2S yang tersedia
melimpah dari Vents dengan
Varah Oliviatie
(1511 100 084)

Karakteristik Umum Mikroorganisme Ekstrem Laut Dalam
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.

Bacteria:
Colwellia
Shewanella
Moritella
Photobacterium
Carnobacterium
Desulfovibrio

Archaea:
- Methanococcus
- Desulfurococcus

Ayu Sekartaji - 1511100078

Keanekaragaman Mikroorganisme Laut Dalam

Contoh Mikroorganisme yang Hidup di Kondisi Ekstrem

Laut Dalam: Shewanella benthica
Shewanella benthica

a.
b.
c.
d.
e.

(Fang et al.,
2010)
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)

Adisya Prima - 1511100076


f.

g.

h.
i.

Gram negatif, gamma-proteobacteria
Bentuk rod / batang
Tidak dapat menghasilkan spora
Barofilik obligat - tumbuh optimal pada
tekanan 40 Mpa
Tumbuh optimal pada suhu 4 C, namun
tidak dapat tumbuh pada suhu 20 C
Waktu pembelahan dapat berubah secara
substansial seiring dengan meningkatnya
tekanan
Bersifat halofil – dapat tumbuh optimal
pada medium yang mengandung 0,2 – 2

M NaCl (Horikoshi, 1998)
Dapat memfermentasi glukosa
Menghasilkan EPA (eicosapentaenoic
acid)

salah
satu
jenis
PUFA
(polyunsaturated fatty acid) (Lauro et al.,
2013)

Mekanisme Pertahanan
Diri Mikroorganisme
Laut Dalam: Shewanella

Bakteri Piezophilic
pada Laut Dalam

Ekstrim

Piezophilic

Moderate
Piezophilic

Tidak dapat tumbuh < 50
Mpa
Dapat tumbuh hingga
100 MPa

Dapat tumbuh optimal
< 50 Mpa dan pada
tekanan atmosfer

Febrian Mayang - 1511100082

Shewanella

RESPIRASI

RESPIRASI

Tekanan Osmotik
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

Membran Sel

Andreas Wim - 1511100088

sifat dinding semipermeable
Maka, air dapat berpindah melalui mekanisme osmosis
antara sitoplasma dan lingkungan luar

Andreas Wim - 1511100088

Pengaruh Tekanan Osmotik Terhadap
Pertumbuhan Mikroorganisme
Tinggi konsentrasi zat terlarut = tekanan osmosis tinggi

(Sumber: Dewangga,2011).

Andreas Wim - 1511100088

Larutan hipotonis
menyebabkan
- tekanan osmotik diluar sel tinggi.

cairan sel
tertarik ke dalam

- Tekanan osmotik didalam sel rendah.

Plasmolisis

akibatnya

disebut

Kareolisis
(pecahnya inti sel akibat sel
mengembung)

Larutan hipertonis
menyebabkan
- tekanan osmotik diluar sel rendah.

cairan sel
tertarik keluar

- Tekanan osmotik didalam sel tinggi.

Plasmolisa

akibatnya

disebut

Sel kehabisan
Cairan dan mati

Andreas Wim - 1511100088

Mekanisme pertahanan diri mikroorganisme

Larutan hipotonis

Tetap mengeluarkan cairan dari dalam kelu
namun lebih banyak yang masuk

Larutan hipertonis

Tetap memasukkan cairan dari luar ke dal
namun lebih banyak yang keluar

Andreas Wim - 1511100088

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

Andreas Wim - 1511100088

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.

(Sumber: Pratiwi,2009).

Andreas Wim - 1511100088

Keragaman Mikroorganisme Ekstrem
Tekanan Osmotik

(Sumber: Pratiwi,2009).

Andreas Wim - 1511100088

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%

Andreas Wim - 1511100088

Bakteri

Kapang

Leuconostoc

Aspergillus versicolor

Staphylococcus

Penicillium sp.

Lactobacillus

Rhizopus sp.

Leuconostoc

Aspergillus niger
sacharmyces
Wallemia sp.
Zygosaccharomyces nussbaumeri

(Sumber: Winarto,1980)

Contoh Mikroorganisme yang Hidup di Kondisi
Ekstrem Tekanan Osmotik:
a.Halobacterium salinarum

Madigan et al., 2012

Hosnul Hotimah - 1511100074

Laut Mati (Dead Sea)
Kadar garam = 32%

•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.
•Membran sel terdiri dari lipid bilayer yang
dikelilingi oleh S-layer [Surface layer], terbuat
dari glikoprotein.

Struktur sel

b. Halobacillus halophilus

• 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

Whitman, 2009

Mekanisme dalam Adaptasi
Salinitas
Membatasi pertumbuhan ketika dia
dalam keadaan garam tinggi
Mengakumulasi khlorida (Cl) dalam
sitoplasma

M. Abdul Qorip - 1511100080

Hanelt and Muller, 2013

Regulasi Chloride Pada Halobacillus
halophilus

Hanelt and Muller, 2013

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.
Madigan, M. T., J. M. Martinko, D. A. Stahl, and D. P. Clark. 2012. Brock: Biology of
Microorganisms 13th Edition. San Fransisco: Benjamin Cummings.

• 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)
• Fang, J., Zhang, L., and Bazylinski, D. A. 2010. Deep-Sea Piezosphere
and Piezophiles: Geomicrobiology and Biogeochemistry. Trends in
Microbiology Vol. 18(9): 413-422

• Dwiari, S. R. 2008, Teknologi Pangan 1-2, Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Jakarta.
• Dwidjoseputro, D. 1992. Mikrobiologi Pangan I .
Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
• Van den Berg,C and S.Bruin, 1981. Water Activity and
Estimation in Food System. In : L.B.Rockland and G.
F.Stewart (ed). Water Activity : Influences on Food
Quality. Academic Press, New York.
• Weiser, H.H. 1962. Practical Food Microbiology and
Technology. Ohio: The Avi Publishing Co. Inc.
• Winarno, F. G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz. 1980.
Pengantar Teknologi Pangan I. Jakarta: Penerbit
Gramedia.