Avian Influenza-A

Apakah Avian Influenza ?

      Avian Influenza atau selsema burung adalah sejenis penyakit menular pada unggas (ayam, itik dan burung-burung). Avian influenza disebabkan oleh virus Influenza tipe A. Virus ini memiliki banyak subtipe. H5N1 adalah tipe avian influenza yang banyak menyebabkan kematian saat ini. 

       Avian Influenza

       Virus avian Influenza termasuk dalam Virus influenza tipe A. Dua tipe lainnya adalah virus influenza tipe B dan virus influenza tipe C. Ketiga tipe virus ini termasuk dalam famili Orthomyxoviridae yang dapay dibedakan berdasarkan perbedaan sifat antigenik yang terdapat pada nukleoprotein (NP) dan matriks (M) (Horimoto & Kawaoka, 2001; Whittaker 2001). Virus influenza tipe A dapat menyebabkan epidemik dan pandemik pada unggas dan mamalia termasuk manusia (Clavijo et. al. 2001). Virus influenza tipe B dan C terutama dapat diisolasi dari manusia dan umumnya bersifat kurang patogen dibandingkan dengan virus influenza tipe A. Berdasarkan analisis filogenetik, virus influenza tipe A dan B mempunyai hubungan yang lebih dekat dibandingkan dengan virus influenza tipe C (Suzuki & Nei, 2002). Genom virus influenza tipe A berupa RNA untai tunggal, sense negatif, sepanjang kurang lebih 13.588 nukleotida yang tersusun dalam 8 segmen yang menyandi 10 macam protein. Kedelapan segmen tersebut adalah PB2, PB1, PA, HA, NP, NA, M (M1 dan M2) serta NS (NS1 dan NS2) (Harimoto & Kawaoka, 2001). Virus ini mempunyai envelop dengan lipid bilayer yang berasal dari hospes dan ditutupi dengan sekitar 500 tonjolan glikoprotein yang mempunyai aktivitas hemaglutinasi dan neuraminidase. Aktivitas ini diperankan oleh 2 glikoprotein utama pada permukaan virus yaitu hemaglutinin (HA) dan neuraminidase (NA) yang berada dalam bentuk homotrimer dan homotetramer.  Analisis serologis dan genetik pada VAI dapat diketahui adanya 16 macam HA dan 9 macam NA. Diantara VAI yang sering menimbulkan penyakit serius pada unggas terutama adalah yang mempunyai hemaglutanin H5, H7 dan kadang-kadang H9. Susunan asam amino protein HA, NA serta protein NS dan PB2 ikut berperan dalam sifat antigenik, virulensi dan spesifitas virus terhadap hospes. Kemampuan VAI untuk melakukan mutasi dan reasorsi genetik memungkinkan virus untuk berubah sifat antigeniknya, patogenitasnya serta spesifitas hospesnya. 

Variasi antigenik pada virus AI dapat ditemukan dengan frekwensi tinggi dan terjadi melalui dua cara yaitu shift dan drift. Shift antigenik dapat timbul akibat pertukaran atau pencampuran gen yang terjadi pada 2 atau lebih virus influenza tipe A sehingga terjadi penyusunan kembali suatu galur virus baru yang bermanifestasi sebagai subtipe virus AI baru. Shift antigenik terjadi oleh adanya perubahan struktur antigenik yang bersifat minor pada antigen permukaan H dan/atau N dan dapat ditemukan pada virus influenza tipe A dan B. Drift antigenik berlangsung lambat, tetapi progresif dan cenderung menimbulkan penyakit yang terbatas pada suatu kawasan. Mutasi pada materi genetik dapat menimbulkan perubahan polipeptida virus, yaitu sekitar 2 – 3 kali substitusi asam amino per tahun (Capua et. al. 2000).   

BIOLOGI MOLEKULER VIRUS INFLUENZA-A

Struktur dan Genom

      Influenza dibagi menjadi 3 yaitu :

– Influenza A (menginfeks unggas)

– Influenza B (menginfeksi manusia tetapi tidak berbahaya)

– Influenza C (masih kurang diteliti) Pembedaan ketiga jenis virus influenza tsb berdasarkan protein NP dan protein matriks (M). 

Virus influenza A dan B sangat mirip, memiliki genom berupa RNA yang terfragmentasi menjadi 8 (8 segmen RNA).

Delapan segmen RNA tsb menjadi 10 buah protein, diurutkan berdasarkan ukuran yaitu :

Delapan segmen RNA tsb menjadi 10 buah protein, diurutkan berdasarkan ukuran yaitu :

1. gen PB2 : menyandi polimerase B2 (PB2)

2. gen PB1 : menyandi protein polimerase B1 (PB1)

3. gen PA : menyandi polimerase A Ketiga protein diatas adalah sub unit dari RNA polimerase yang berperan dalam replikasi virus.

4. gen HA : menyandi protein yang disebut Haemaglutanin (mengumpalkan darah); fungsi protein ini adalah menempelkan virus pada sel inang.

5. gen NP : menyandi protein nukleokapsid

6. gen NA : menyandi protein dan enzim neuramidase, berperan dalam memotong residu asam sialat yang ada pada molekul haemoglobin. 

7. gen M : menyandi 2 buah protein matriks yang disebut M1 dan M2. M1 berikatan dengan ribonukleoprotein sedangkan M2 sebagai ion chanel.

8. gen NS : menyandi dua buah protein : NS1 dan NS2. NS1 berperan dalam membantu transport RNA ke nukleus dan translasi dari RNA. NS2 berperan dalam mentransport ribonukleoprotein yang baru terbentuk untuk memperlancar perkembangbiakan virus.

REPLIKASI

Virus masuk/menempel pada sel unggas melalui reseptor. Bagian yang menempel adalah bagian HA, Virus Influenza akan diinternalisasi melalui proses endositosis. Partikel virus akan diselubungi oleh membran sel inang.

Pada saat membentuk endosom, M2 dari virus akan menyerap H+ dari lumen endosom masuk dalam matriks sehingga pH di lumen turun, furin dari sel inang akan memecah HA.

Protein HA akan mengalami perubahan konformasi hingga endosom akan pecah dan virus akan dilepaskan disitoplasma sel inang. Lipid virus akan berfusi dengan lipid sel inang membentuk membran bilayer  Infeksi virus sangat dipengaruhi oleh adanya reseptor virus pada sel inang.  Pembagian subtipe virus influenza A didasarkan pada jenis H dan NA. H terdapat 16 jenis dan NA 9 jenis sehingga jumlah tipe total 16 x 9. Adanya tipe H1N1, H5N1 dll didasarkan pada jenis H da NA ini. Semua sutipe tersebut ditemui ada pada unggas. Semua subtipe tsb awalnya tidak menginfeksi manusia. Akibat mutasi pada virus hingga dapat menginfeksi manusia.  Pada saluran pernafasan unggas terdapat reseptor a-23 pada manusia a-26 (protein-galaktosa-sialat). Virus influenza A terikat pada reseptor a-26.

Virus dapat bersifat High pathogenic atau low pathogenic. Kejadian virus inf. A. unggas dapat menginfeksi dan tidak lagi efesien diberikan tamiflu dapat terjadi apabila virus mengalami : Reassorment : pencampuran dua genom virus. Pada babi terdapat a-23 dan a-26.pada babi juga reassorment dua tipe virus dapat terjadi. 

Virus yang telah masuk ke dalam sitoplasma sel inang; RNA – (tidak bisa membentuk protein) akan menuju inti dan di reverse transkriptase menjadi RNA +. Virus baru yang terbentuk akan ditempelkan pada bagian permukaan sel inang dan lepas oleh enzim neuromidase (NA); residu asam sialat yang memegang protein HA dipotong oleh NA.

Obat antivirus influenza A

     Obat antivirus influenza A didasarkan pada prinsip inhibisi pada protein NA2 dan M2. Oleh karena itu obat antivirus influenza A dibagi menjadi : 1. Inhibitor NA2 contoh : Oseltamifir (nama dagang Tamiflu) dan Zanamifir (Relenzar). 2. Inhibitor M2 contoh : amantadmil dan rimantadin. Berperan menjaga endosom tdak pecah (tidak terjadi virus uncounting).  Obat-obat tidak membunuh virus, hanya menghambat replikasi; dalam keadaan penghambatan ini memungkinkan tubuh membuat banyak antibodi. Hal ini mengindikasikan diagnoza awal pasien + atau – penting sekali. 

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd  sebagai dosen dan pemberi materi

Presented By : Raldo Rasuh

 

 

 

 

 

 

Peranan Mikrobiologi di Era Globalisasi

        Belum hilang diingatan kita tentang teror antraks (Bacillus anthracis) di Amerika Serikat, kemudian kita menyimak wabah Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) yang telah menyebabkan kelumpuhan ekonomi dan masalah sosial di sejumlah negara, kini kita menghadapi virus penyebab HIV AIDS atau pun Flu burung yang berdampak nyata secara global dan pengaruhnya masih kita rasakan sampai saat ini. Meskipun antraks, SARS, HIV AIDS dan Flu burung merupakan sisi “mengerikan” dari aktivitas mikroorganisme, sebagian besar mikroorganisme merupakan sahabat manusia yang paling akrab, dan tidak dapat dipisahkan. Keragaman mikroba sangat penting untuk kesehatan planet bumi, dan keragaman dunia mikroba juga jauh lebih luas daripada keragaman hewan dan tanaman. Oleh karena itu sangat diperlukan banyak penelitian untuk mengungkap berbagai fenomena yang berasosiasi dengan jasad tak kasat mata ini. Meskipun demikian, mungkin karena kurang gemerlap dan paparan yang cukup mengenai dunia mikroorganisme, kebanyakan para pakar i1mu pengetahuan alam kurang memberi perhatian atau bahkan tidak menyadari peranan luar biasa dari jasad yang tak kasat mata itu terhadap berbagai bidang kehidupan manusia. Daun-daunan yang tampak hijau dan bersih dapat mengandung sampai sepuluh milyar jasad renik per gram bobot basahnya. Jasad renik tersebut dapat terdiri dari berbagai macam bakteri, khamir, dan kapang atau cendawan. Sayur-sayuran yang telah dicuci dan siap disajikan sebagai lalapan juga masih membawa 100-100.000 jasad renik per gram bobot basah sayuran yang dimakan segar. Sampai sekarang masih sangat sedikit informasi mengenai jumlah keragaman dan peranan jasad renik yang secara alami ada di permukaan daun tumbuhan terhadap kebugaran tumbuhan itu sendiri.

      Besar peranannya Meskipun buah dan sayur seringkali dilaporkan dapat mencegah terjadinya kanker usus besar (antara lain karena kandungan serat alaminya), namun belum banyak penelitian yang dipublikasikan, mengenai peranan mikroorganisme sebagai bagian nutrisi dari buah atau sayuran segar terhadap kebugaran manusia. Pengaruh jasad renik tersebut dapat berupa senyawa bioaktif yang jumlahnya sekelumit dan tidak umum sehingga sampai saat ini orang belum mampu mendeteksinya, atau sel hidup mikroba itu sendiri yang mempengaruhi komposisi mikroorganisme lain di usus besar. Berbagai jenis jasad renik juga menjadi bagian normal tubuh manusia, mulai dari permukaan kulit, lubang hidung sampai paru-paru, dan dari mulut sampai anus. Lebih dari separoh berat kering feses manusia adalah jasad renik dan jumlah jasad renik penghuni usus besar ini jumlahnya sekitar sepuluh kali lebih banyak dari jumlah sel yang menyusun seorang individu manusia. Jasad renik tersebut menghasilkan berbagai bahan nutrisi yang tidak dapat dibuat sendiri oleh sel manusia, antara lain vitamin K dan vitamin B12. Namun yang paling penting adalah keragaman dan jumlah jasad renik tersebut sangat mempengaruhi kebugaran manusianya.  Keragaman, jumlah dan distribusi jasad renik juga sangat menentukan kebugaran dan efisiensi produksi hewan penghasil daging, susu, dan telur. Pemakaian pakan buatan yang tidak proporsional, terutama pada ruminansia dapat mengakibatkan perubahan komposisi jasad renik penghuni rumen sehingga mengakibatkan kematian akibat acidosis.

        Buangan gas hewan ruminansia bersama-sama dengan lahan sawah basah merupakan sumber gas metan biologi yang hanya dapat dihasilkan bakteri metanogen. Pembentukan gas metan selain dapat mempengaruhi pemanasan global atau efisiensi peruraian limbah secara anaerobik, juga menentukan efisiensi produksi ternak. Oleh karena itu pengetahuan yang baik mengenai ekologi metanogen (bakteri pembentuk metan) dan metanotrof (bakteri pemakai metan) menjadi semakin penting bagi pakar yang bergerak di bidang produksi ternak, pengolahan limbah secara biologis, dan pemanasan global. Perkiraan kasar menunjukkan bahwa massa mikroorganisme di planet bumi lebih besar dari massa makhluk hidup yang makroskopis. 

Kelompok Ekstrim

         Semua itu barulah sekelumit saja dari contoh keragaman jasad renik yang berasosiasi dengan hewan, tumbuhan, dan manusia. Lingkungan dengan kondisi ekstrim yang tidak memungkinkan kehidupan organisme lain ternyata juga dapat menjadi habitat alami berbagai jasad renik. Kelompok bakteri termofilik ekstrim hidup berbahagia pada suhu 100-110 0C, sehingga mata air panas, kawah gunung berapi yang masih aktif, tempat pembakaran batubara, dan sumur-sumur hidrotermal di dasar laut dalam menjadi habitat alami bakteri pecinta panas tersebut. Di kelompok ekstrim yang lain adalah berbagai jenis bakteri halofilik ekstrim yang justru hanya bisa hidup pada lingkungan dengan kadar garam jenuh atau pada permukaan kristal garam yang terdapat di ladang-ladang pembuatan garam. Sumur-sumur hidrotermal (hydrothermal vents) di dasar laut dalam juga menjadi oasis kehidupan yang unik, yaitu kehidupan yang dapat berlangsung tanpa keterlibatan energi matahari. Kelangsungan hidup oasis laut dalam tersebut dapat berlangsung karena aktifitas bakteri kemolitotrof yang dapat menggunakan hidrogen atau hidrogen sulfida, yang dihasilkan oleh sumur hidrotermal, sebagai sumber energinya. Sejauh ini pengetahuan tentang kehidupan di dasar laut dalam masih sangat sedikit, bahkan pendataan keragaman hayati pun hanya dilakukan oleh negara tertentu saja, antara lain oleh Amerika Serikat dan Jepang. Bagaimana dengan riset keragaman jasad renik laut dalam di negara kita yang maritim ini? Jangankan mendata mikroba laut dalam, studi mengenai ekologi mikroba di daerah tepi laut pun masih sangat sedikit, dan itupun seringkali tidak dipublikasikan. Padahal pengetahuan yang rinci mengenai keragaman, jumlah, dan distribusi jasad renik di lingkungan tersebut merupakan kunci utama untuk dapat memberikan rekomendasi yang andal terhadap penanggulangan penyakit, misainya di tambak udang atau pembenihan udang.  Sensus jasad renik Sebagaimana orang melakukan sensus untuk menentukan keragaman hewan atau tumbuhan, hal yang sama juga berlaku untuk jasad renik. Namun hampir semua mikroorganisme, hidup dan melakukan aktivitasnya di lingkungan alaminya, tetapi tidak dapat ditumbuhkan pada media buatan (viable but non-culturable). Faktor inilah yang justru merupakan kerepotan utama dalam menentukan keragaman mikroba. Dengan mikroskop, dapat ditentukan bahwa satu gram tanah yang subur dapat mengandung 1010_1012 sel bakteri. Tetapi kalau kita mencoba menumbuhkannya di laboratorium, paling banyak hanya 5 persen saja dari jumlah tersebut yang tumbuh. Studi mengenai keragaman bakteri dan ekologi mikroba mendapat gaya hidup baru mulai sekitar 15 tahun yang lalu, dengan memanfaatkan perkembangan dalam biologi molekular. Teknik biomolekular seperti hibridisasi asam nukleat, polymerase chain reaction (PCR), dan sequencing asam nukleat dapat membantu menentukan keragaman dan distribusi jasad renik di habitat alaminya dengan analisa in situ. Perkembangan ini begitu pesat sehingga pengetahuan mengenai keragaman bakteri, ekologi mikroba, dan evolusi molekuler semakin rutin dipakai untuk membantu menjelaskan masalah biologi yang kompleks seperti penyakit, kesuburan tanah, keseimbangan lingkungan, dan kebugaran manusia.

Mikrobiologi di era globalisasi

          Mikroba yang renik memang menjadi abstrak bagi kebanyakan orang awam. Oleh karena itu mungkin dirasa cukup untuk memberikan Puspa Bangsa dan Satwa Bangsa, tetapi tak terlalu perlu memberikan Mikroba Bangsa. Namun, kalau betul-betul menyadari bahwa jasad renik bukan hanya aset negara yang berharga tetapi juga sangat penting untuk kelestarian lingkungan bahkan kebugaran manusia, maka sudah selayaknya diberikan penghargaan yang pantas. Penghargaan yang lebih penting terutama dalam hal proporsi penyajian pengetahuan yang lebih besar mengenai jasad renik kepada masyarakat luas. Kalau kita simak buku-buku pelajaran IPA atau Biologi dari SD sampai perguruan tinggi misalnya, tampak sekali proporsi pengetahuan keragaman ekologi jasad renik masih relatif terlalu sedikit dibandingkan bagian untuk manusia, hewan, dan tumbuhan, bahkan seringkali mikroba hanya diidentikkan dengan kuman. Padahal hanya sebagian kecil saja dari seluruh keragaman jasad renik yang bersifat patogen (menyebabkan penyakit pada manusia, hewan, tumbuhan). Sebagian besar justru sangat berperanan dalam menjaga kebugaran manusia, hewan, tumbuhan, serta lingkungan hidup kita. Pengetahuan yang kurang memadai mengenai ekologi dan keragaman jasad renik menyebabkan pemberian antibiotik atau bahan-bahan antimikroba secara serampangan yang akhirnya menimbulkan resistensi penyakit.  Mikroorganisme juga merupakan penentu lahirnya Bioteknologi Molekuler. Pembuktian secara langsung bahwa DNA adalah bahan genetik diperoleh dari penelitian di bidang genetika bakteri dan bakteriofage (ingat percobaan Griffith dan Hershey-Chase). Di era bioteknologi modern ini mikroorganisme juga menjadi sumber bahan genetik unik untuk pengobatan, peningkatan mutu pertanian, industri, dan lingkungan. Oleh karena itu telah dikembangkan sejumlah strategi untuk dapat mengeksplorasi keragaman mikroorganisme secara sistematik dan berkelanjutan yang disebut Bioprospecting.

       Dengan bioprospecting diharapkan hasil pemanfaatan sumberdaya genetik dapat dinikmati untuk kesejahteraan bersama antara pelaku bioprospecting dengan masyarakat setempat atau negara pemilik sumberdaya hayati tersebut. Oleh karena itu di era globalisasi ini Mikrobiologi memegang peranan penting dalam hal perlindungan atau konservasi sumber daya genetik dan  memberikan pendidikan mengenai pentingnya asset jasad renik. Kalau pencurian atau pembajakan bahan-bahan hayati yang kasat mata saja masih menjadi masalah, maka biopiracy dalam bidang jasad renik malah lebih sulit lagi untuk melacaknya. Mungkin masih “mendingan” kalau masalahnya hanya dalam hal pelacakan, yang sering terjadi justru kita tidak merasa kehilangan jasad renik tersebut. Karena sifatnya yang mikroskopis, kita tidak hanya kecurian satu atau dua galur mikroba, tapi bisa ratusan atau ribuan jenis jasad renik ikut terbawa dalam sejumput tanah atau setetes air sungai. Baru-baru ini dilaporkan sekelompok peneliti menemukan bakteri yang ngat rakus memakan bahan polutan berbahaya seperti nitrobenzen atau klorobenzen, sehingga bakteri tersebut sangat potensial dipakai membersihkan lingkungan yang tercemar. Bakteri-bakteri tersebut terdapat secara alami dalam lambung sejenis ikan paus. lkan paus tersebut dapat hidup dengan diet yang tercemar bahan berbahaya karena bantuan bakteri-bakteri pengurai polutan itu. Oleh karena itu, hilangnya seekor ikan paus, seekor rayap atau sebatang rumput,tidak hanya melibatkan masalah kasat mata saja tetapi bersamaan dengan kejadian tersebut turut lenyap pula ribuan bahkan jutaan jenis jasad renik yang sampai saat ini pun belum sempat disensus. Oleh karena itu, peran mikrobiologi semakin nyata diperlukan, tidak saja untuk mempelajari struktur dan fungsi mikroorganisme di suatu habitat atau komunitas, tetapi juga untuk pemanfaatannya dalam inovasi global yang makin kompetitif.

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd sebagai dosen dan pemberi materi

Presented By : Raldo Rasuh

 

 

Ekspresi Gen Prokariotik

Baik organisme prokariotik maupun eukariotik memiliki materi genetik dan prinsip genetik pada dasarnya yang sama Asam nukelat disebut juga materi genetik  terdiri atas :DNA RNA  

REPLIKASI DNA DNA dibuktikan sebagai materi hereditas oleh Watson dan Crick, merekapun juga mengemukakan model struktur DNA double helix. Matthew Miselson dan Franklin W. Stahl medisain eksperimen untuk menentukan metode replikasi DNA.

Terdapat 3 model replikasi DNA yang dikemukakan :

1. Model Replikasi konservatif 

2. Model Semikonservatif 

3. Model Dispersif

Setiap organisme harus menduplikasikan DNA dengan ketelitian yang tinggi sebelum pembelahan sel dimulai. Duplikasi DNA terjadi pada kecepatan yang tinggi yaitu 1000 nukleotida tidap detik (Albert, 2002). Menurut Nelson & Cox, 2005 replikasi DNA berdasarkan pada beberapa aturan utama yaitu :

1. Replikasi DNA terjadi secara semikonservatif : tiap strand DNA berperan sebagai templete untuk sintesis strand DNA baru, menghasilkan 2 molekul DNA.

2. Replikasi DNA dimuali pada ORI

3. Sintesis DNA mulai pada arah 5’ ke 3′ Replikasi DNA terjadi selama proses siklus pembelahan sel secara normal.  Karena pasangan genetik dari resultant sel hasil belahan harus sama dengan sel induk, replikasi DNA harus terjadi dengan tingkat keakuratan tinggi. Proses replikasi DNA melibatkan aktivitas kompleks multienzim Mekanisme replikasi DNA awalnya dikarakterisasi pada bakteri E. coli dimana memiliki 3 enzim yang berbeda yang dapat mengkatalisis replikasi DNA. Ketiga enzim ini adalag DNA polimerase (pol) I, II dan III. DNA polimerase I melimpah dalam aktivitas replikasi E. coli tetapi memiliki aktivitas dan peran utama memastikan keakuratan relikasi melalui repair dari kerusakan dan mismatch DNA (ketidaksesuaian DNA). Replikasi dari genom E. coli adalah pekerjaan dari DNA polimerase III. Enzim ini lebih sedikit dari DNA polimerase I, aktivitasnya mendekati 100 kali dari DNA polimerase I. Pada tahun 1999 berhasil diketahui bahwa DNA polimerase IV dan V pada bakteri E.coli terlibat pada proses repair DNA.  Terdapat 5 DNA polimerase yang berbeda pada eukariotik.

kemampuaan dari DNA polimerase untuk mereplikasi DNA membutuhkan sejumlah protein tambahan. Kombinasi dari polimerase dengan beberapa protein menghasilkan aktivitas yaitu DNA polimerase holoenzim. Protein tambahan itu adalah enzim-enzim :

1. Primase

2. Processivity accessory protein

3. Single strand binding proteins

4. Helicase

5. DNA ligase : berperan dalam menyambung fragmen DNA

6. Topoisomerase : berperan dalam membentuk topologi DNA

7. urasil-DNA N-glycosylase

Mekanisme Replikasi DNA

Replikasi DNA dimulai pada titik khusus yang disebut ORI (original repilication). Dua strand DNA akan terbagi pada ORI dan replikasi dimulai dari arah ORI. Bentuk Y (garpu replikasi terbentuk dan dua garpu replikasi akan berangkat dari ORI pada masing-masing arah.Enzim yang mensintesis DNA baru pada garpu replikasi adalah DNA polimerase. DNA polimerase dapat mensintesis DNA dengan menggabungkan basa-basa yang berpasangan dengan basa pada strain templete pada arah 5’ ke 3′.

Secara Ringkas replikasi DNA adalah : Replikasi DNA terjadi pada bentuk Y dari untai DNA yang disebut garpu replikasi. DNA polimerase mengkatalisis reaksi polimerasi mulai dari arah 5’ ke 3’, pengkopian strand DNA tempelete dengan sangat akurat. Dua strand DNA Double helix bergerak antipararel, sintesis DNA dengan arah 5’ ke 3’ berlangsung kontinu hanya strand pada garfu replikasi (leading strand). Pada lagging strand, sintesis di mulai pada RNA primer yang bersifat semikontinu. Replikasi DNA membutuhkan banyak kerja enzim/protein. Termasuk didalamnya :

1) DNA polimerase dan DNA primase yang mengkatalisis polimerasi nukleosida trifosfat.

2)DNA helikase dan protein single strand DNA-binding (SSB) yang berperan membuka helix DNA sehingga dapat dikopi.

3) DNA ligase, enzim yang mendegradasu DNA primer dan menyambungkan sintesis langging strand DNA dan

4). DNA topoisomerase yang berperan membentuk relive lilitan helikal DNA. Kebanyakan protein ini bekerja sama satu dengan lainnya pada garfu replikasi membentuk mesin replikasi yang efesien.  

MENGAPA EKSPRESI GEN DIKONTROL

    DNA terdiri atas ribuan bahkan ratusan ribu gen tergantung pada jenis organisme apakah uniseluler atau multiseluler. Semua organisme lengkap langsung atau tidak langsung adalah produk dari gen. Tidak semua sel bekerja untuk karakter yang sama walaupun memiliki gen-gen yang sama karena tidak semua gen diekspresikan pada level yang sama pada tiap sel. Proses kontrol suatu gen terekspresi atau tidak pada waktu berbeda dan pada kondisi yang berbeda disebut regulasi ekspresi gen.

         Sel meregulasi gen-gen karena banyak alasan. Suatu sel mungkin hanya mengekspresikan gen yang yang dibutuhkan pada lingkungan tertentu, sel sangat efesien sehingga tidak membuang energi untuk membuat mRNA yang tidak dibutuhkan pada waktu tersebut. Atau sel dapat menginaktifkan gen yang menghasilkan produk yang bertentangan/menghambat proses lain yang berlangsung dalam sel pada waktu tersebut. Sel juga meregulasi gen-gen yang merupakan bagian dari proses perkembangan sepertii embriogenesis dan sporulasi. Ekspresi gen melalui banyak tahap, tiap gen memiliki kesempatan diregulasi. Pertama RNA ditranskripsi dari gen (segmen DNA tertentu). walaupun RNA adalah produk akhir dari gen, molekul RNA tersebut membutuhkan proses-proses untuk dapat menjadi aktif (pasca transkripsi dan paca translasi). mRNA akan ditranslasi menjadi protein. Protein kemudian membutuhkan proses atau transpor untuk dapat melakukan aktifitas biologis secara aktif. Walaupun setelah produk gen telah disintesis dalam bentuk final, aktivitasnya juga dimodulasi pada kondisi lingkungan  yang sesuai.    Regulasi yang berlangsung pada tahap transkripsi dari gen ke mRNA disebut regulasi transkripsional. Regulasi atau kontrol transkripsional adalah kontrol sintesis rantai polipeptida dari cetakan mRNA-nya. Kontrol transkripsional merupakan mekanisme utama dalam pengaturan ekspresi gen bakteri (Lehninnger, 1994). Bentuk regulasi ini ini lebih efesien; mRNA yang tidak ditranslasi akan tidak berguna. Tidak semua gen yang ditranskripsi diregulasi, tidak bersifat ekslusif. Tiap regulasi yang terjadi setelah transkripsi disebut regulasi postranskripsional. Terdapat banyak tipe regulasi postranskripsional, yang paling utama adalah regulasi posttranlasi, Jika gen diregulasi pada tahap translasional, mRNA mungkin dapat dilanjutkan pada tahap transkripsi , tapi translasinya memungkinkan untuk dihambat. 

        Kontrol ekspresi gen (kemampuan gen untuk menghasilkan protein biologis aktif) lebih kompleks pada eukariotik daripada prokariotik. Perbedaan utama dari kedua regulasi ini adalah adanya membran inti pada eukariotik, yang mencegah transkripsi dan translasi terjadi secara sumultan. Pada eukariotik kontrol inisasi transkripsi dalah titik utama regulasi sedangkan pada eukarioptik regulasi ekspresi gen dapat dikatakan ekuivalen dari banyak titik berbeda dari transkripsi sampai posttranslasi (King, M. 2006). Dapat disimpulkan regulasi ekspresi gen adalah kontrol seluler dari jumlah dan waktu daro penampilan dan fungsi dari produk gen. Regulasi gen memngkinkan sel untuk mengatur struktur dan fungsi yang menjadi dasar dari diferensiasi, morfogenesis dan kemampuan adaptif setiap organisme (Wikipedia, 2006) 

Ekspresi Gen Bakteri

        Bakteri tidak dapat membuat semua protein yang dapat dibuat pada semua pada satu waktu. Mereka dapat beradaptasi dengan lingkungan dan membuat hanya produk gen yang esensial untuk mereka bertahan hidup pada lingkungan tertentu. Sebagai contoh, bakteri tidak mensintesis enzim untuk membuat triptofan apabila melimpah suplai triptofan di lingkungan. Jika triptofan tidak ada dilingkungannya maka enzim akan dibuat. Sama dengan hal tersebut, bakteri memiliki gen yang resisten terhafap antibiotik tidak beraryi gen tersebut akan terus diiekspresi. Gen resistan hanya diekspresi ketika antibiotik ada di lingkungannya.  Bakteri mengontrol ekspresi gen dengan meregulasi pada tingkat transkripsi mRNA dengan fungsi yang berhubungan umumnya terletak bersebelahan satu dengan yang lain dan diregulasi koorniat (misalnya satu diekspresi, semua akan diekspresi). Regulasi koordinat dari kelompok gen bersamaan dengan regulasi produksi dari mRNA polisistronik (misalnya mRNA panjang yang mengandung beberapa informasi  untuk beberapa gen). jadi, bakteri dapat merasakan lingkungannya dan mengekspresi perangkat gen yang sesuai dan dibutuhkan sesuai keaadaan lingkungan dan diregulasi pada transkripsi dari gen-gen tersebut.

KONTROL EKSPRESI GEN PADA PROKARIOTIK

    Pada bakteria, gen dikat pada satu operon. Operon adalah kelompok gen yang mengkode protein penting dalam fungsi metabolisme tertentu yang terkoordinasi seperti biosintesis asam amino tertentu. RNA yang ditranskripsi dari operon prokariotik berisifat polisistrinik yaitu terdiri atas gen-gen struktural yang mengkode beberapa protein dalam satu kali transkripsi. Operon bakteri adalah wilayah pada DNA yang meliputi gen-gen cotranskripsi menjadi RNA yang sama ditambah semua cis-acting sequences yang dibutuhkan untuk mentranskripsi gen-gen ini, termasuk gen promotor sebagai operator dan sequen lain yang termasuk pada regulasi transkripsi gen-gen ini. Karena gen-gen dari satu operon semua telah ditranskripsi dari promotor yang sama dan menggunakan sekuen regulator yang sama, semua gen pada satu operon dapat diregulasi transkripsinya secara simultan.

  Represor dan Aktivator

Sebelum membahas conbtoh pengaturan transkripsi pada bakteri, perlu diketahui tipe-tipe regulasi terjadi dan istilah-istilah yang menjelaskan faktor-faktir regulasi transkripsi. Regulasi transkripsi bakteri  diregulasi oleh produk gen regulator, yang umumnya protein dan sibeut represor atau aktivator. Protein regulatur berikatan dengan operon promotor dan meregulasi transkripsi daru promotor. Kadang-kadang protein regulator dapat berperan rangkap dan dapat juga menunjukkan reaksi enzimatis pada jalur yang dikode oleh operon. Karena berikatan dengan DNA, represor dan aktivator sering memiliki helix-turn-helix motif shared oleh banyak ikatan DNA protein.  (Helix-turn-helix motif of DNA binding proteins : adalah protein yang berikatan pada DNA termasuk represor dan aktivator, sering membagi motif struktur yang sama ditentukan oleh interaksi antara protein dan DNA helix. Salah satu motif adalah helix-turn-helix motif).  Represor dan aktivator bekerja berlawanan arah seperti pada gambar 11.1. represor berikatan pada sisi yang disebut operator dan menginkatifkan promotor, bertujuan mencegah transkripsi dari gen-gen operon. Aktivator, sebaliknya berikatan pada sisi ikatan dan mengaktifkan promotor, untuk memfasilitasi proses transkripsi dari gen-gen pada operon.

 

 

 

Nutrisi dan Medium Mikroba

         Medium pertumbuhan (disingkat medium) adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba. Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi dan untuk bahan pembangun sel, untuk sintesa protoplasma dan bagian-bagian sel lain. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula. Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Dari hasil analisis kimia diketahui bahwa penyusun utama el adalah unsur kimia C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain (Tabel ). Apabila dilihat susunan senyawanya, maka air merupakan bagian terbesar dari sel, sebanyak 80-90 %, dan bagian lain sebanyak 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain. 

        Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Beberapa golongan mikroba misalnya diatomae dan alga tertentu memerlukan silika (Si) yang biasanya diberikan dalam bentuk silikat untuk menyusun dinding sel. Fungsi dan kebutuhan natrium (Na) untuk beberapa mikroba belum diketahui jumlahnya. Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, alga hijau biru, dan bakteri fotosintetik. Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain.  Mikroba hidup dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat maupun cair (larutan). Mikroba yang dapat menggunakan makanan dalam bentuk padat tergolong tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan dalam bentuk cair tergolong tipe holofitik. Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler. Pencernaan di luar sel ini dikenal sebagai extracorporeal digestion.  Bahan makanan yang digunakan oleh mikroba hidup dapat berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber  nitrogen. 

1. Air 

      Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Funsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme. 

2. Sumber energi 

      Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari.

3. Sumber karbon 

       Sumber karbon untuk mikroba dapat berbentuk senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak, protein, asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol, dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya karbonat dan gas CO2 yang merupakan sumber karbon utama terutama untuk tumbuhan tingkat tinggi. 

4. Sumber aseptor elektron 

      Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa organik, NO3 , NO2 -, N2O,SO4=, CO2, dan Fe3+. 

5. Sumber mineral

         Mineral merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N, H, dan P. unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca, Mg, Na, S, Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat sedikit ialah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu, dan sebagainya yang tidak diperlukan mikroba. Unsur yang digunakan dalam jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang unsur oligo, dan dalam jumlah sangat sedikit unsur mikro. Unsur mikro sering terdapat sebagai ikutan (impurities) pada garam unsur makro, dan dapat masuk ke dalam medium lewat kontaminasi gelas tempatnya atau lewat partikel debu. Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmosis, kadar ion H+ (kemasaman, pH), dan potensial oksidasireduksi (redox potential) medium. 

6. Faktor tumbuh 

      Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana. Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; base purin dan pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim. 

7. Sumber nitrogen 

      Mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk amonium, nitrat, asam amino, protein, dan sebagainya. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan tergantung pada jenis mikrobanya. Beberapa mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2 (zat lemas) udara. Mikroba ini disebut mikrobia penambat nitrogen.  

B. PENGGOLONGAN MIKROBA BERDASARKAN NUTRISI DAN OKSIGEN 

1. Berdasarkan sumber karbon 

       Berdasarkan atas kebutuhan karbon mikroba dibedakan menjadi mikroba autotrof dan heterotrof. Mikroba autotrof ialah mikroba yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat. Mikroba heterotrof ialah mikroba yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Mikroba heterotrof dibedakan lagi menjadi mikroba saprofit dan parasit. Mikroba saprofit ialah mikroba yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa mikroba hidup atau sisa mikroba yang telah mati. Mikroba parasit ialah mikroba yang hidup di dalam mikroba hidup lain dan menggunakan bahan dari mikroba inang (hospes)-nya. Mikroba parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut mikroba patogen.

2. Berdasarkan sumber energi 

     Berdasarkan atas sumber energi mikroba dibedakan menjadi mikroba fautotrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal mikroba fotoautotrof, fotoheterotrof, khemoautotrof dan khemoheterotrof. 

3. Berdasarkan sumber donor elektron 

    Berdasarkan atas sumber donor elektron mikroba digolongkan manjadi mikroba litotrof dan organotrof. Mikroba litotrof ialah mikroba yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S. mikroba organotrof ialah mikroba yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik. 

4. Berdasarkan sumber energi dan donor elektron 

Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron mikroba dapat digolongkan menjadi mikroba fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan khemoorganotrof. 

5. Berdasarkan kebutuhan oksigen 

      Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, mikroba dapat digolongkan dalam mikroba aerob,anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Mikroba aerob ialah mikroba yang menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satusatunya aseptor hidrogen yang terakhir dalam proses respirasinya. Jasa anaerob, sering disebut anaerob obligat atau anaerob 100% ialah mikroba yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya. Mikroba mikroaerob ialah mikroba yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit. Mikroba aerob fakultatif ialah mikroba yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Mikroba ini juga bersifat anaerob toleran. Mikroba kapnofil ialah mikroba yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi.  

C. INTERAKSI ANTAR MIKROBA DALAM MENGGUNAKAN NUTRIEN 

       Jika dua atau lebih mikroba yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing mikroba yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. Fenomena ini merupakan hasil interaksi metabolisme atau interaksi dalam penggunaan nutrisi yang dikenal sebagai sintropik atau sintropisme atau sinergitik.  Sebagai contoh ialah bakteri penghasil metan yang anaerob obligat tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa. Contoh lain ialah biakan campuran yang terdiri atas dua jenis mikroba atau lebih sering tidak memerlukan faktor tumbuh untuk pertumbuhannya. Mikroba yang dapat mensintesis bahan selnya dari senyawa organik sederhana dalam medium, akan mengekskresikan berbagai vitamin atau asam amino yang sangat penting untuk mikroba lainnya. Adanya ekskresi tersebut memungkinkan tumbuhnya mikroba lain. Kenyataan ini dapat menimbulkan koloni satelit yang dapat dilihat pada medium padat. Koloni satelit hanya dapat tumbuh kalau ada ekskresi dari mikroba lain yang menghasilkan faktor tumbuh esensiil bagi mikroba tersebut. 

Bentuk interaksi lain adalah cross feeding yang merupakan bentuk sederhana dari simbiosis mutualistik. Dalam interaksi ini pertumbuhan mikroba yang satu tergantung pada pertumbuhan mikroba lainnya, karena kedua mikroba tersebut saling memerlukan faktor tumbuh esensiil yang diekskresikan oleh masing-masing mikroba.  

D. MEDIUM PERTUMBUHAN MIKROBA 

        Susunan dan kadar nutrisi suatu medium untuk pertumbuhan mikroba harus seimbang agar mikroba dapat tumbuh optimal. Hal ini perlu dikemukakan mengingat banyak senyawa yang menjadi zat penghambat atau racun bagi mikroba jika kadarnya terlalu tinggi (misalnya garam dari asam lemak, gula, dan sebagainya). Banyak alga yang sangat peka terhadap fosfat anorganik. Disamping itu dalam medium yang terlalu pekat aktivitas metabolisme dan pertumbuhan mikroba dapat berubah. Perubahan faktor lingkungan menyebabkan aktivitas fisiologi mikroba dapat terganggu, bahkan mikroba dapat mati. Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis mikroba yang ditumbuhkan. Aktivitas metabolisme mikroba dapat mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai buffer. 

E. MACAM MEDIUM PERTUMBUHAN 

1. Medium dasar/ basal mineral 

       Medium dasar adalah medium yang mengandung campuran senyawa anorganik. Medium dasar ini selanjutnya ditambah zat lain apabila diperlukan, misalnya sumber karbon, sumber energi, sumber nitrogen, faktor tumbuh, dan faktor lingkungan yang penting seperti pH dan oksigen serta tekanan osmosis. 

2. Medium sintetik 

       Medium sintetik adalah medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya telah diketahui dengan pasti. Sebagai contoh adalah medium dasar yang ditambah NH4Cl (medium 1) dengan sumber karbon berupa gas CO2, apabila diinkubasikan dalam keadaan gelap dapat digunakan untuk menumbuhkan bakteri nitrifikasi khemoautotrof, misalnya bakteri Nitrosomonas. Bakteri ini memperoleh energi dari oksidasi amonium,selain itu amonium juga berfungsi sebagai sumber nitrogen. Contoh lain adalah medium dengan susunan sama dengan medium 1 tetapi ditambah glukosa (medium 2). Dalam keadaan aerob merupakan medium untuk perbanyakan jamur dan bakteri yang bersifat heterotrof. Glukosa berfungsi sebagai sumber karbon dan sumber energi. Dalam keadaan anaerob, medium ini dapat digunakan untuk menumbuhkan bakteri fakultatif anaerob maupun anaerob obligat. Energi diperoleh dari hasil fermentasi glukosa. Untuk menumbuhkan mikroba yang memerlukan faktor tumbuh dapat menggunakan medium yang komposisinya sama dengan medium 2 tetapi ditambah asam nikotinat (vitamin) sebagai faktor tumbuh (medium 3).

  3. Medium kompleks

         Medium kompleks adalah medium yang susunan kimianya belum diketahui dengan pasti. Sebagai contoh medium ini adalah medium dasar yang ditambah glukosa  dan ekstrak khamir (medium 4). Susunan kimia ekstrak khamir tidak diketahui secara  pasti, tetapi mengandung berbagai faktor tumbuh yang sering diperlukan oleh mikroba. Medium ini dapat untuk menumbuhkan mikroba khemoheterotrof aerob maupun anaerob baik yang memerlukan maupun yang tidak memerlukan faktor tumbuh. Medium yang juga termasuk medium kompleks adalah yang mengandung ekstrak tanah. 

4. Medium diperkaya  Medium Medium diperkaya adalah medium yang ditambah zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu. Medium ini digunakan untuk membuat kultur diperkaya (enrichment culture) dan untuk mengisolasi mikroba spesifik, dengan cara mengatur faktor lingkungan (suhu, pH, cahaya), kebutuhan nutrisi spesifik dan sifat fisiologinya. Dengan demikian dapat disusun medium diperkaya untuk bakteri yang bersifat khemoheterotrof, khemoautotrof, fotosintetik, dan untuk mikroba lain yang bersifat spesifik. 

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd  sebagai dosen dan pemberi materi

Ptresented By : Raldo Rasuh

 

 

 

Pertumbuhan Mikroba

       Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu mikroba. Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada mikroba bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu. Misalnya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri. Pada mikroba bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar mikrobanya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel atau pertumbuhan populasi.

A. Pertumbuhan Populasi 

        Pertumbuhan dapat diamati dari meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Pada umumnya bakteri dapat memperbanyak diri dengan pembelahan biner, yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru, maka pertumbuhan dapat diukur dari bertambahnya jumlah sel. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula disebut doubling time atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan tidak sama antara berbagai mikrobia, dari beberapa menit, beberapa jam sampai beberapa hari tergantung kecepatan pertumbuhannya. Kecepatan pertumbuhan merupakan perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu.

B. Pengukuran Pertumbuhan

        Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. Jumlah sel dapat dihitung dari jumlah sel total yang tidak membedakan jumlah sel hidup atau mati, dan jumlah sel hidup (viable count). Jumlah total sel mikrobia dapat ditetapkan secara langsung dengan pengamatan mikroskopis, dalam bentuk sampel kering yang diletakkan di permukaan gelas benda (slide) dan dalam sampel cairan yang diamati menggunakan metode counting chamber, misalnya dengan alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri atau dengan alat haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri.  Jumlah sel hidup dapat ditetapkan dengan metode plate count atau colony count, dengan cara ditaburkan pada medium agar sehingga satu sel hidup akan tumbuh membentuk satu koloni, jadi jumlah koloni dianggap setara dengan jumlah sel. Cara ini ada dua macam, yaitu metode taburan permukaan (spread plate method) dan metode taburan (pour plate method). Cara lain untuk menghitung jumlah sel hidup adalah dengan filter membran dan MPN (Most Probable Number) yang menggunakan medium cair. Sampel mikrobia yang dihitung biasanya dibuat seri pengenceran.  Pertumbuhan sel dapat diukur dari massa sel dan secara tidak langsung dengan mengukur turbiditas cairan medium tumbuh. Massa sel dapat dipisahkan dari cairan mediumnya menggunakan alat sentrifus (pemusing) sehingga dapat diukur volume massa selnya atau diukur berat keringnya (dikeringkan dahulu dengan pemanasan pada suhu 90-1100C semalam). Umumnya berat kering bakteri adalah 10-20 % dari berat basahnya.  Turbiditas dapat diukur menggunakan alat photometer (penerusan cahaya), semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit. Turbiditas juga dapat diukur menggunakan spektrofotometer (optical density/ OD), yang sebelumnya dibuat kurva standart berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel. Unit photometer atau OD proporsional dengan massa sel dan juga jumlah sel, sehingga cara ini dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah atau massa sel secara tidak langsung.

C. Pertumbuhan Populasi Mikroba 

      Suatu bakteri yang dimasukkan ke dalam medium baru yang sesuai akan tumbuh memperbanyak diri. Jika pada waktu-waktu tertentu jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu maka akan diperoleh suatu grafik atau kurva pertumbuhan. Pertumbuhan populasi mikrobia dibedakan menjadi dua yaitu biakan sistem tertutup (batch culture) dan biakan sistem terbuka (continous culture).  Pada biakan sistem tertutup, pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan kurva pertumbuhan bahwa terdapat fase-fase pertumbuhan. Fase pertumbuhan dimulai pada fase permulaan, fase pertumbuhan yang dipercepat, fase pertumbuhan logaritma (eksponensial), fase pertumbuhan yang mulai dihambat, fase stasioner maksimum, fase kematian dipercepat, dan fase kematian logaritma.  Pada fase permulaan, bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, sehingga sel belum membelah diri. Sel mikrobia mulai membelah diri pada fase pertumbuhan yang dipercepat, tetapi waktu generasinya masih panjang. Fase permulaan sampai fase pertumbuhan dipercepat sering disebut lag phase. Kecepatan sel membelah diri paling cepat terdapat pada fase pertumbuhan logaritma atau pertumbuhan eksponensial, dengan waktu generasi pendek dan konstan. Selama fase logaritma, metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis atau terjadinya penimbunan hasil metabolisme yang menyebabkan terhambatnya pertumbuhan. Selanjutnya pada fase pertumbuhan yang mulai terhambat, kecepatan pembelahan sel berkurang dan jumlah sel yang mati mulai bertambah.  Pada fase stasioner maksimum jumlah sel yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup hasil pembelahan sama dengan jumlah sel yang mati, sehingga jumlah sel hidup konstan, seolah-olah tidak terjadi pertumbuhan (pertumbuhan nol). Pada fase kematian yang dipercepat kecepatan kematian sel terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol, sampai pada fase kematian logaritma maka kecepatan kematian sel mencapai maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti deret ukur. Walaupun demikian penurunan jumlah sel hidup tidak mencapai nol, dalam jumlah minimum tertentu sel mikrobia akan tetap bertahan sangat lama dalam medium tersebut. 

D. Analisis Pertumbuhan Eksponensial 

Untuk menganalisis pertumbuhan eksponensial dapat menggunakan grafik pertumbuhan atau dengan perhitungan secara matematis.

Rumus matematika pertumbuhan menggunakan persamaan diferensial:  dX / dt = µX (1) X: jumlah sel / komponen sel spesifik (protein)  µ: konstanta kecepatan pertumbuhan   Dalam bentuk logaritma dengan bilangan dasar e, rumus yang menggambarkan aktivitas populasi mikrobia dalam biakan sistem tertutup adalah:  ln X = ln X0 + µ(t) (2) X0: jumlah sel pada waktu nol, X: jumlah sel pada waktu t, t: waktu pertumbuhan  diamati.   Dalam bentuk antilogaritma menjadi:  X = X0eµt (3)    Untuk memperkirakan kerapatan populasi pada waktu yang akan datang dengan µ sebagai konstante pertumbuhan yang berlaku. Parameter penting untuk konstante pertumbuhan populasi secara eksponensial adalah waktu generasi (waktu penggandaan). Penggandaan populasi terjadi saat X / X0 =2, sehingga rumus (3) menjadi:  2 = eµ (t generasi) (4)   Dalam bentuk logaritma dengan bilangan dasar e:  µ = ln 2 / t generasi = 0,693 / t generasi (5) 

Waktu generasi (t generasi) dapat digunakan untuk mengetahui parameter lain, seperti k( konstante kecepatan pertumbuhan) sebagai berikut:  k = 1 / t generasi (6)   Untuk biakan sistem tertutup, kombinasi persamaan 5 dan 6 menunjukkan bahwa 2  konstante kecepatan pertumbuhan µ dan k saling berhubungan:  µ = 0,693 k (7)   µ dan k, keduanya menggambarkan proses pertumbuhan yang sama dari peningkatan populasi secara eksponensial. Perbedaan diantaranya adalah, µ merupakan konstante kecepatan pertumbuhan yang berlaku, yang digunakan untuk memperkirakan kecepatan pertumbuhan populasi dari masing-masing aktivitas sel individual dan dapat digunakan untuk mengetahui dinamika pertumbuhan secara teoritis, sedang k adalah nilai rata-rata populasi pada periode waktu terbatas, yang menggambarkan asumsi rata-rata pertumbuhan populasi. 

E. Biakan Sistem Terbuka (Continuous culture) dalam Khemostat 

       Di dalam sistem ini, sel dapat dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial / fase pertumbuhan logaritma. Continuous culture mempunyai ciri ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat. Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas). Sebagai nutrien pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N atau faktor tumbuh.  Pada sistem ini , ada aliran keluar untuk mempertahankan volume biakan dalam khemostat sehingga tetap konstan (misal V ml). Jika aliran masuk ke dalam tabung biakan adalah W ml/jam, maka kecepatan pengenceran kultur adalah D = W/V per jam. D disebut sebagai kecepatan pengenceran (dilution rate). Populasi sel dalam tabung biakan dipengaruhi oleh peningkatan populasi sebagai hasil pertumbuhan dan pengenceran kadar sel sebagai akibat penambahan medium baru dan pelimpahan aliran keluar tabung biakan. Kecepatan pertumbuhannya dirumuskan sebagai berikut:  dX/dt = µ X – DX = (µ – D) X.  Pada keadaan mantap (steady state), maka µ = D, sehingga dX/dt = 0. Dengan sistem ini sel seolah-olah dibuat dalam keadaan setengah kelaparan, dengan nutreian pembatas. Kadar nutrien yang rendah menyebabkan kecepatan pertumbuhan berbandng lurus dengan kadar nutrien atau substrat tersebut, sehingga kecepatan pertumbuhan adalah sebagai fungsi konsentrasi nutrien, dengan persamaan:  µ = µmax S / (Ks + S) 

µmax: kecepatan pertumbuhan pada keadaan nutrien berlebihan 

S : konstante nutrien  Ks : konstante pada konsentrasi nutrien saat µ = ½ µmax.  

Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungannya. Perubahan lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan. Mikroba tersebut dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut. Faktor lingkungan meliputi faktor-faktor abiotik (fisika dan kimia), dan faktor biotik. 

FAKTOR ABIOTIK 

1.Suhu 

a. Suhu pertumbuhan

        Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu. Kisaran suhu pertumbuhan dibagi menjadi suhu minimum, suhu optimum, dan suhu maksimum. Suhu minimum adalah suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup. Suhu optimum adalah suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba.  Suhu maksimum adalah suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhannya, mikroba dapat dikelompokkan menjadi mikroba psikrofil (kriofil), mesofil, dan termofil. Psikrofil adalah kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-300C dengan suhu optimum sekitar 150C.  Mesofil adalah kelompok mikroba pada umumnya, mempunyai suhu minimum 150C suhu optimum 25-370C dan suhu maksimum 45-550C. Mikroba yang tahan hidup pada suhu tinggi dikelompokkan dalam mikroba termofil.  Mikroba ini mempunyai membran sel yang mengandung lipida jenuh, sehingga titik didihnya tinggi. Selain itu dapat memproduksi protein termasuk enzim yang tidak terdenaturasi pada suhu tinggi. Di dalam DNA-nya mengandung guanin dan sitosin dalam jumlah yang relatif besar, sehingga molekul DNA tetap stabil pada suhu tinggi. 

Kelompok ini mempunyai suhu minimum 40 0C, optimum pada suhu 55-60 0C dan suhu maksimum untuk pertumbuhannya 75 0C.  Untuk mikroba yang tidak tumbuh dibawah suhu 30 0C dan mempunyai suhu pertumbuhan optimum pada 60 0C, dikelompokkan kedalam mikroba termofil obligat. Untuk mikroba termofil yang dapat tumbuh dibawah suhu 30 0C, dimasukkan kelompok mikroba termofil fakultatif. Bakteri yang hidup di dalam tanah dan air, umumnya bersifat mesofil, tetapi ada juga yang dapat hidup diatas 50 0C (termotoleran). Contoh bakteri termotoleran adalah Methylococcus capsulatus. Contoh bakteri termofil adalah Bacillus, Clostridium, Sulfolobus, dan bakteri pereduksi sulfat/sulfur. Bakteri yang hidup di laut (fautotrof) dan bakteri besi (Gallionella) termasuk bakteri psikrofil.  

b. Suhu tinggi 

     Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan memberikan beberapa macam reaksi. 

(1) Titik kematian thermal, adalah suhu yang dapat memetikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu. 

(2) Waktu kematian thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap. Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian thermal ialah waktu, suhu, kelembaban, spora, umur mikroba, pH dan komposisi medium.

c. Suhu rendah 

        Apabila mikroba dihadapkan pada suhu rendah dapat menyebabkan gangguan metabolisme. Skibat-akibatnya adalah

(1) Cold shock, adalah penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri, terutama pada bakteri muda atau pada fase logaritmik,

(2) Pembekuan (freezing), adalah rusaknya sel dengan adanya kristal es di dalam air intraseluler,

(3) Lyofilisasi , adalah proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat. Proses ini dapat digunakan untuk mengawetkan mikroba karena air protoplasma langsung diuapkan tanpa melalui fase cair (sublimasi).  

2. Kandungan air (pengeringan).

Setiap mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya, biasanya diukur dengan parameter aw (water activity) atau kelembaban relatif. Mikroba umumnya dapat tumbuh pada aw 0,998-0,6. bakteri umumnya memerlukan aw 0,90-0,999. Mikroba yang osmotoleran dapat hidup pada aw terendah (0,6) misalnya khamir Saccharomyces rouxii. Aspergillus glaucus dan jamur benang lain dapat tumbuh pada aw 0,8. Bakteri umumnya memerlukan aw atau kelembaban tinggi lebih dari 0,98, tetapi bakteri halofil hanya memerlukan aw 0,75. Mikroba yang tahan kekeringan adalah yang dapat membentuk spora, konidia atau dapat membentuk kista.

3. Tekanan osmosis

       Tekanan osmosis sebenarnya sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma. Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah.  Berdasarkan tekanan osmosis yang diperlukan dapat dikelompokkan menjadi

(1) mikroba osmofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi,

(2) mikroba halofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi,

(3) mikroba halodurik, adalah kelompok mikroba yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 %. Contoh mikroba osmofil adalah beberapa jenis khamir. Khamir osmofil mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari 65 % wt/wt (aw = 0,94). Contoh mikroba halofil adalah bakteri yang termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium. Bakteri yang tahan pada adar garam inggi, umumnya mempunyai kandungan KCl ang tinggi dalam selnya. Selain itu bakteri ini memerlukan konsentrasi Kalium yang tinggi untuk stabilitas ribosomnya. Bakteri halofil ada yang mempunyai membran purple bilayer, dinding selnya terdiri dari murein, sehingga tahan terhadap ion Natrium.  

4. Ion-ion dan listrik 

a. Kadar ion hidrogen (pH). 

       Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7). Beberapa bakteri dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea. Hanya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap kemasaman, misalnya Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi. Bakteri yang bersifat asidofil misalnya Thiobacillus. Jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. 

Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu(a) mikroba asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0-5,0, (b) mikroba mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0, dan (c) mikroba alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5.

b. Buffer 

    Untuk menumbuhkan mikroba pada media memerlukan pH yang konstan, terutama pada mikroba yang dapat menghasilkan asam. Misalnya Enterobacteriaceae dan beberapa Pseudomonadaceae. Oleh karenanya ke dalam medium diberi tambahan buffer untuk menjaga agar pH nya konstan. Buffer merupakan campuran garam mono dan dibasik, maupun senyawa-senyawa organik amfoter. Sebagai contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2. Cara kerja buffe adalah garam dibasik akan mengadsorbsi ion H+ dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH  

c. Ion-ion lain Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada kadar rendah dapat bersifat meracun (toksis).

       Logam berat mempunyai daya oligodinamik, yaitu daya bunuh logam berat pada kadar rendah. Selain logam berat, ada ion-ion lain yang dapat mempengaruhi kegiatan fisiologi mikroba, yaitu ion sulfat, tartrat, klorida, nitrat, dan benzoat. Ion-ion tersebut dapat mengurangi pertumbuhan mikroba tertentu. Oleh karena itu sering digunakan untuk mengawetkan suatu bahan, misalnya digunakan dalam pengawetan makanan. Ada senyawa lain yang juga mempengaruhi fisiologi mikroba, misalnya asam benzoat, asam asetat, dan asam sorbat.  

d. Listrik 

     Listrik dapat mengakibatkan terjadinya elektrolisis bahan penyusun medium pertumbuhan. Selain itu arus listrik dapat menghasilkan panas yang dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Sel mikroba dalam suspensi akan mengalami elektroforesis apabila dilalui arus listrik. Arus listrik tegangan tinggi yang melalui suatu cairan akan menyebabkan terjadinya shock karena tekanan hidrolik listrik. Kematian mikroba akibat shock terutama disebabkan oleh oksidasi. Adanya radikal ion dari ionisasi radiasi dan terbentuknya ion logam dari elektroda juga menyebabkan kematian mikroba. 

e. Radiasi 

    Radiasi menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma. Cahaya umumnya dapat merusak mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis. Cahaya mempunyai pengaruh germisida, terutama cahaya bergelombang pendek dan bergelombang panjang. Pengaruh germisida dari sinar bergelombang panjang disebabkan oleh panas yang ditimbulkannya, misalnya sinar inframerah. Sinar x (0,005-1,0 Ao), sinar ultra violet (4000-2950 Ao), dan sinar radiasi lain dapat membunuh mikroba. Apabila tingkat iradiasi yang diterima sel mikroba rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada mikroba. 

f. Tegangan muka 

Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan tersebut menyerupai membran yang elastis. Seperti telah diketahui protoplasma mikroba terdapat di dalam sel yang dilindungi dinding sel, maka apabilaada perubahan tegangan muka dinding sel akan mempengaruhi pula permukaan protoplasma. Akibat selanjutnya dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan bentuk morfologinya. Zat-at seperti sabun, deterjen, dan zat-zat pembasah (surfaktan) seperti Tween80 dan Triton A20 dapat mengurangi tegangan muka cairan/larutan. Umumnya mikroba cocok pada tegangan muka yang relatif tinggi.  

g. Tekanan hidrostatik 

      Tekanan hidrostatik mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Umumnya tekanan 1-400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Tekanan hidrostatik yang lebih tinggi lagi dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan, oleh karena tekanan hidrostatik tinggi dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim.Tekanan diatas 100.000 pound/inchi2 menyebabkan denaturasi protein. Akan tetapi ada mikroba yang tahan hidup pada tekanan tinggi (mikroba barotoleran), dan ada mikroba yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai 16.000 pound/inchi2 (barofil). Mikroba yang hidup di laut dalam umumnya adalah barofilik atau barotoleran. Sebagai contoh adalah bakteri Spirillum.  

h. Getaran 

       Getaran mekanik dapat merusakkan dinding sel dan membran sel mikroba. Oleh karena itu getaran mekanik banyak dipakai untuk memperoleh ekstrak sel mikroba. Isi sel dapat diperoleh dengan cara menggerus sel-sel dengan menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali. Getaran suara 100-10.000 x/ detik juga dapat digunakan untuk memecah sel.  

FAKTOR BIOTIK 

Di alam jarang sekali ditemukan mikroba yang hidup sebagai biakan murni, tetapi selalu berada dalam asosiasi dengan mikroba-mikroba lain. Antar mikroba dalam satu populasi atau antar populasi mikroba yang satu dengan yang lain saling berinteraksi. 

1. Interaksi dalam satu populasi mikroba. Interaksi antar mikrba dalam satu populasi yang sama ada dua macam, yaitu interaksi positif maupun negatif. Interaksi positif menyebabkan meningkatnya kecepatan pertumbuhan sebagai efek sampingnya. Meningkatnya kepadatan populasi, secara teoritis meningkatkan kecepatan pertumbuhan. Interaksi positif disebut juga kooperasi. Sebagai contoh adalah pertumbuhan satu sel mikroba menjadi koloni atau pertumbuhan pada fase lag (fase adaptasi). Interaksi negatif menyebabkan turunnya kecepatan pertumbuhan dengan meningkatnya kepadatan populasi. Misalnya populasi mikroba yang ditumbuhkan dalam substrat terbatas, atau adanya produk metabolik yang meracun. Interaksi negatif disebut juga kompetisi. Sebagai contoh jamur Fusarium dan Verticillium pada tanah sawah, dapat menghasilkan asam lemak dan H2S yang bersifat meracun.  

2. Interaksi antar berbagai macam populasi mikroba.  Apabila dua populasi yang berbeda berasosiasi, maka akan timbul berbagai macam interaksi. Interaksi tersebut menimbulkan pengaruh positif, negatif, ataupun tidak ada pengaruh antar populasi mikroba yang satu dengan yang lain. Nama masing-masing interaksi adalah sebagai berikut: 

a. Netralisme 

       Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikroba nonindigenous di atmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah. Netralisme juga terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista). 

b. Komensalisme 

      Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contohnya adalah: – Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein dapat digunakan oleh Legionella pneumophila. – Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobik Methanobacterium. 

c. Sinergisme

       Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami. Contoh sinergisme: Streptococcus faecalis dan Escherichia coli E. coli Arginine Agmatine S. faecalis E. coli Putrescine Contoh sintropisme: Senyawa A Populasi mikroba 1 Senyawa B Populasi mikroba 2 Senyawa C Populasi mikroba 3 Energi dan hasil akhir 

d. Mutualisme (Simbiosis)

Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip. Contohnya adalah Bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tumbuhan kacang-kacangan. Contoh lain adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara alga sianobakteria dengan fungi. Alga (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk alga. OrnithineLichenes 

e. Kompetisi 

      Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam eadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.

   f. Amensalisme (Antagonisme) 

       Satu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contohnya adalah bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Thiobacillus thiooxidans menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain. Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter. 

 g. Parasitisme 

       Parasitisme terjadi antara dua populasi, opulasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contohnya adalah bakteri Bdellovibrio yang memparasit bakteri E. coli. Jamur Trichoderma sp. memparasit jamur Agaricus sp. 

h. Predasi 

       Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey). Protozoa Didinium nasutum (predator) dengan Paramaecium caudatum (prey). 

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd sebagai dosen da pemberi materi

Presented By : Raldo Rasuh

 

Bioenergetik mikroba

Pendahuluan 

       Bioenergetik mikroba mempelajari pembentukam dan penggunaan energi oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolisme yang merupakan serangkaian reaksi kimia yang luar biasa banyaknya. Proses ini terdiri atas katabolisme yang merupakan proses perombakkan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik), dan anabolisme yaitu merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik).

ATP sebagai molekul bernergi tinggi : energi seluler. Struktur ATP ATP dihasilkan dari nukleotida adenosin monofosfat (AMP) atau asam adenilik dengan penambahan 2 gugus fosfat terikat sebagai ikatan pirofosfat (~P). Dua Ikatan ini  kaya energi sehingga apabila dihidrolisis menghasilkan energi resonansi yang besar. ATP bekerja sebagai koenzim  dalam reaksi energetik (membutuhkan energi) dimana satu atau kedua gugus fosfat terminal dilepas dari molekul ATP dan energi ikatan yang dilepas digunakan memindahkan bagian dari molekul untuk mengaktifkan perannya dalam metabolisme. Sebagai contoh Glukoa + ATP  ð Glukosa-P + ADP atau Asam amino + ATP ð AMP-asamamino+PPi.

Struktur NAD  Nikotinamida adenin dinucleotida tersusun atas 2 molekul nukleotida : Adenosin monofosfat (Adenin + ribosa-fosfat) dan nikotidamida ribotida (nukotidamida +ribosa-fosfat). NADP memiliki struktur identik kecuali NADP mengandung tambahan gugus fosfat yang terikat pada satu residu ribosa. Bentuk Oksidasi dan reduksi dari nikotidamida NAD. Nikotidamida adalah bagian aktif dari molekul dimana reaksi reversibel oksidasi reduksi berlangsung dan memiliki muatan positif pada atom nitrogen yang memungkinkan menerima elektron kedua saat reduksi. Penulisan yang benar reaksi ini adalah : NAD+ + 2H ð NADH + H+. Atau juga dapat ditulis NAD dan NADH2.

A. Biooksidasi dan Pemindahan energi 

       Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik. Dalam sel, energi kimia terdapat dalam bentuk gugus organik berenergi tinggi. Gugus ini mengandung S atau P. Adenosin trifosfat (ATP) salah satu gugus berenergi tinggi yang terpenting. Bila kedua gugus fosfatnya dihidrolisis masing-masing menghasilkan 12000 kal/fosfat, sedang fosfat yang ketiga hanya menghasilkan 1500 kal. Energi yang dibebaskan ATP tergantung pada keadaan hidrolisisnya, terutama pH dan kadar reaktan. Meskipun ATP mengandung 2 fosfat berenergi tinggi, dalam reaksi umumnya hanya satu fosfat berenergi tinggi digunakan untuk aktivasi.  Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis penerima proton atau elektron dari substrat dan memberikannya kepada aseptor lewat perantara yang mempunyai potensial redoks (Eo’) lebih tinggi dari pada donornya. Pembawa elektron yang terpenting adalah NAD, FMN, dan sitokrom.  1. Nikotinamid adenin dinukleotid (NAD). NAD berfungsi menerima hidrogen dari substrat yang direduksi  2. Flavin adenin mononukleotida (FMN) dan flavin adenin dinukleotida (FAD). Senyawa ini menerima hidrogen dari NADH2 atau langsung dari substrat.  3. Sitokrom (Cyt a, b, c)  Setiap sitokrom mempunyai Eo’ yang berbeda-beda, tetapi semuanya mengandung haem sebagai gugus prostetisnya dengan Fe sebagai aseptor elektron. Oksigen bereaksi dengan elektron menjadi ion O- dan dengan ion H+ membentuk H2O.  Gambar berikut menunjukkan reaksi oksidasi substrat lewat sistem transpor elektron, dengan nilai Eo’ masing-masing pembawa dan tempat reaksi pembentukan ATP.  Hubungan antara perubahan energi bebas dengan perubahan perbedaan energi potensial yang terjadi bila elektron lewat suatu sistem sbb: 

Fo = -nFUEo Fo = perubahan energi bebas (kal/mol) pada keadaan standar 

n = jumlah elektron yang lewat 

Eo = perbedaan potensial (volt) 

F = konstanta Farady (23.063 kal/volt equvalen) 

Untuk sistem biologi, n biasanya 2 dan Fo diganti F’ karena tidak pada keadaan standar, sehingga:  F’ = -46.126 x UEo’  

       Bila beda potensial suatu sistem sebelum dan sesudah oksidasi diketahui, dari persamaan diatas dapat dihitung jumlah energi yang dibebaskan selama oksidasi. Misalnya bila elektron lewat NADH2 ke O2, UEo’ = 1,14 volt, maka UF’ = -52.000 kal. Teoritis reaksi ini menghasilkan 4 fosfat berenergi tinggi. Bila reaksi ini dipelajari dengan mitokondria yang diisolasi dari mamalia, khamir dan jamur, ternyata oksidasi tersebut hanya menghasilkan 3 ATP dari setiap atom oksigen yang digunakan. Jadi efisiensinya hanya 70%.  Tabel 3.1 menunjukkan Eo beberapa sistem oksidasi reduksi biologi yang terpenting. Disini ditunjukkan energi terhitung yang dibebaskan bila elektron dari substrat pada Eo’ dari ketoglutarat lewat NAD dan sistem sitokrom ke oksigen. Ditunjukkan pula jumlah P yang dibentuk dalam mitokondria selama oksidasi. Terlihat bahwa tidak semua energi yang dibebaskan diubah menjadi gugus fosfat berenergi tinggi. Sebagian energi diubah menjadi panas. Tidak semua mikrobia mempunyai enzim transpor elektron lengkap.  Lactobacillus dan Clostridium tidak mempunyai sitokrom meskipun mempunyai enzim dengan piridin nukleotida dan gugus prostetis flavo protein.

       Lactobacillus mempunyai flavoprotein-oksidase yang dapat menggunakan O2 sebagai aseptor elektron terakhir; tetapi dengan adanya O2, dibentuk H2O2 bukan H2O. Beberapa spesies Streptococcus, Acetobacter, dan khamir mempunyai enzim peroksidase (katalase) yang mereoksidasi substrat tereduksi (misalnya Cyt C tereduksi, atau NAD tereduksi) dengan adanya peroksidase dan ion H+. Hasil reaksinya substrat yang teroksidasi dan air. Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan disebut respirasi (respirasi aerob) apabila aseptor elektron terakhirnya oksigen. Pada respirasi anaerob sebagai aseptor elektronnya dapat digunakan zat anorganik seperti NO3 – yang direduksi menjadi NO2 -, N2O, N2; SO4 = menjadi H2S; CO2 menjadi CH4. Sebagai aseptor dapat pula digunakan zat organik, seperti asam fumarat yang direduksi manjadi asam suksinat.Mikroba anaerob dan anaerob fakultatif yang ditumbuhkan secara anaerob mempunyai cara lain mereoksidasi pembawa hidrogen yang tereduksi. Hal ini sering dilakukan dengan mengimbangi reaksi oksidasi substrat dengan reaksi reduksi lain, sehingga terakumulasi hasil akhir yang tereduksi. Misalnya Lactobacillus dalam glikolisis mereduksi asam piruvat menjadi asam laktat.

        Beberapa Clostridium secara anaerob memfermentasi glukosa mereoksidasi pembawa hidrogen yang tereduksi dengan reduksi aseto-asetat (sebagai kompleks koenzim A) menjadi asam butirat dan butanol.  Khamir mereduksi asetaldehid menjadi alkohol. Beberapa bakteri enterik mereduksi asam dikarboksilat, oksalat, malat, dan fumarat menjadi suksinat; sedang aseton direduksi menjadi 2,3 butylene-glycol agar dapat mengoksidasi flavin dan nikotinamid yang tereduksi. Beberapa spesies Pseudomonas dan Thiobacillus dapat menggunakan nitrat sebagai aseptor elektron; mereduksi nitrat menjadi gas N2. Banyak spesies bakteri dan jamur dapat mereduksi nitrat menjadi nitrit. Beberapa bakteri dapat mereduksi sulfat menjadi sulfit sebagai sarana untuk mereoksidasi pembawa hidrogen.  Jadi mikrobia terutama bakteri dapat mereoksidasi pembawa hidrogen tanpa adanya oksigen. Beberapa diantaranya telah dimanfaatkan secara komersial, misalnya untuk fermentasi asam laktat dan alkohol. Pembentukan ATP pada reaksi fosforilasi terhadap ADP pada prinsipnya ada tiga tingkat, yaitu:

(1) fosforilasi pada tingkat substrat (fermentatif),

(2) fosforilasi tingkat transpor elektron (oksidatif pada respirasi), dan

(3) fosforilasi fotosintetik.

B. Fermentasi 

          Glukosa dapat dimetabolisme oleh hampir semua mikroba untuk sumber karbon dan energi. Fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak mikroba yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu.

1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP) 

        Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan mikroba dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah. Reaksi glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor elektronnya, melainkan zat lain. Asam piruvat mempunyai kedudukan yang penting karena merupakan titik pusat dari berbagai reaksi pemecahan maupun pembentukan. Mikroba yang fakultatif anaerob misalnya Saccharomyces cerevisiae melakukan fermentasi gula secara anaerob menjadi alkohol dan CO2. Lactobacillus spp. yang homo fermentatif merombak gula secara anaerob menjadi asam laktat. Mikroba yang obligat anaerob seperti Clostridium spp. memecah gula menjadi aseton, butanol, butirat, dsb. Mikroba aerob melakukan proses glikolisis sebagai bagian pertama dari pemecahan karbohidrat secara anaerob, yang akan diteruskan pada bagian kedua yang aerob.  Pada otot manusia dan binatang yang kurang gerak akan tertimbun asam laktat, sebab glikolisis tidak diteruskan ke tingkat aerob melainkan ke asam laktat. Mikroba yang melakukan fermentasi lewat glikolisis hanya menghasilkan 2 mol ATP dari setiap glukosa yang dimetabolisme.  Substrat yang dioksidasi menjadi senyawa intermediet (antara); umumnya adalah pembawa NAD. Beberapa energi yang dilepaskan melalui oksidasi dikonversi menjadi ATP melalui fosforilasi tingkat substrat. Akhirnya oksidasi senyawa intermediet mereduksi produk akhir. Pada fermentasi asam laktat oleh Lactobacillus, substrat (glukosa) dioksidasi menjadi piruvat, dan piruvat direduksi menjadi asam laktat.

2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)

        Reaksi ini dilakukan oleh beberapa mikroba antara lain Pseudomonas spp. yang dapat membentuk alkohol dari gula lewat lintasan ini. Pada setiap pemecahan 1 mol glukosa dihasilkan juga 1 ATP, 1 NADH2 dan 1 NADPH2. Pada P. lindneri 2 asam piruvat dipecah menjadi 2 etanol dan 2 CO2; sedang pada Pseudomonas yang lain 2 asam piruvat diubah menjadi 1 etanol, 1 asam laktat dan 1 CO2.

3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP) 

Selain lewat EMP banyak mikroba yang dapat merombak gula lewat HMP. Reaksi ini berguna untuk membentuk gula pentosa dll, untuk keperluan biosintesis. Reaksi berlangsung lewat gula C5, ribulosa 5-fosfat, yang merupakan prekursor gula ribosa, deoksiribosa, komponen asam nukleat, asam amino aromatik, enzim, ATP, NAD, FAD dan sebagainya. HMP tidak langsung menghasilkan energi, tetapi terutama membentuk NADPH2.  

4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat 

      Kelompok bakteri asam laktat selain menghasilkan asam laktat secara homofermentatif (misalnya Lactobacillus spp.), juga secara heterofermentatif (misalnya Leuconostoc spp., Streptococcus spp., dsb). Pada fermentasi secara heterofermentatif selain asam laktat dihasilkan pula asam asetat, etanol dan CO2. 

  5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob 

     Banyak mikroba anaerob yang mempunyai enzim berbeda-beda yang digunakan dalam perombakan asam piruvat. Clostridium tergantung spesiesnya, dapat merubah asam piruvat menjadi asam butirat, asam asetat, aseton, butanol, etanol, CO2, dan H2. Bakteri enterik seperti Escherichia coli dan Aerobacter aerogenes dapat merubah asam piruvat menjadi asam suksinat, asetat, laktat, etanol, CO2, dan H2 (atau format). A. aerogenes juga menghasilkan 2,3-butilen-glikol. Salmonella sp. mempunyai pola metabolisme yang sama dengan E. coli, tetapi lebih banyak menghasilkan asam format, dari pada H2 dan CO2 seperti pada E. coli. 

C. RESPIRASI 

        Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Pada mikroba eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada mikroba prokariotik terjadi di bawah membran plasma atau pada mesosome. Proses ini adalah fase kedua yang aerob dari perombakan gula fase pertama yang anaerob (glikolisis). Pada respirasi dihasilkan banyak energi yang dapat digunakan untuk proses biosintesis. Reaksi ini lewat bagan terutama siklus Krebs, meskipun ada yang lewat terobosan asam glioksilat. 

1. Siklus Krebs (Siklus TCA) 

      Reaksi ini selain penting untuk pembentukan energi juga penting untuk biosintesis, sebab dapat menyediakan kerangka karbon untuk berbagai senyawa penting dalam sel. Pada kebanyakan bakteri, asam glutamat adalah asam amino kunci yang dibentuk dari sumber amonia dan karbon. Banyak pula bakteri yang dapat mereaksikan amonia dengan asam fumarat membentuk aspartat. Dengan transaminasi asam amino ini berfungsi sebagai donor amino terhadap asam alfa-keto seperti asam piruvat, oksalat, alfa-keto-isovalerat untuk membentuk asam amino. Titik penting lainnya ialah suksinil-ScoA yang bereaksi dengan asam pirol, membentuk cincin pirol. Siklus Krebs sering pula disebut siklus asam tribakboksilat (siklus TCA), atau siklus asam sitrat.   Jalur metabolisme utama  Pada siklus Krebs satu molekul asam piruvat yang dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 15 ATP. Satu molekul glukosa yang dimetabolisme lewat glikolisis dan siklus Krebs secara sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 38 ATP (lihat perhitungan). 

2. Siklus asam glioksilat 

      Penggunaan hasil antara untuk biosintesis Bakteri dan jamur tertentu dapat menggunakan substrat karbon C2. Mikroba ini mempunyai enzim lengkap dari siklus Krebs dengan tambahan enzim isositrase yang dapat memecah isositrat menjadi suksinat dan glioksilat, dan enzim malat sintetase yang menyebabkan kondensasi asam glioksilat dengan Ace-CoA menjadi malat.  Dengan kedua siklus ini sel dapat membentuk alfa-ketoglutarat yang diperlukan untuk biosintesis. Dan jika asam malat mengalami dekarboksilasi menjadi fosfo-enol-piruvat, dengan reaksi balik glikolisis dan HMP dapat dibentuk heksosa dan pentosa.

D. FOTOSINTESIS 

       Fosforilasi pada fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Berdasarkan absorpsi spektrumnya dibedakan klorofil a, b, c, d, e, dan klorofil bakteri. Disamping itu ada pigmen tambahan untuk menangkap energi dan melindungi klorofil, seperti karotinoid, biliprotein, fikoeritrin, dan fikobilin. 

Energi foton cahaya:                                                                                                                                                                                                                                       

 c 

E = h = h 

h = konstanta Plank = 6,555 x 10-23 

V = frekuensi cahaya 

c = kecepatan cahaya 

W = panjang gelombang cahaya  

jadi energi cahaya sebanding dengan frekuensinya dan berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Energi macam-macam cahaya dapat dilihat pada tabel.  Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif:  Kl + hV  Kl- + e- 

Aliran elektron siklik pada bakteri fotosintetik anoksigenik. Karatenoid dan klorodil sebagai pusat reaksi memanen foton. Molekul klorofil bakteri akan secara langsung dioksidasi oleh kehilangan elektron. Energi cahaya digunakan untuk mendorong elektron pada senyawa yang memiliki redoks intermediet yaitu feredoksin (atau ada yang berupa protein besi sulfur) yang dapat memasukkan elektron pada sistem transpor elektron fotosintetik pada membran.  Sitokrom terkakhir pada ETS mengembalikan elektron pada klorofil. Energi cahaya (Foton) menyebabkan elektron mengaktifkan siklus dimana ATP disintesis (Skema fotosistem I). Bakteri fotosintesis hanya menggunakan fotosistem I untuk mengkonversi energi cahaya menjadi energi kimia. Pada bakteri, fotofosforilasi terjadi secara siklis. Artinya tidak menggunakan elektron dari sumber lain. Cahaya yang digunakan adalah merah atau infra merah (lihat bagan). Pada tumbuhan dan ganggang fotofosforilasi terjadi secara non-siklis. Disini ada 2 pusat reaksi dan 2 sistem transpor elektron. Pusat reaksi 1 menggunakan cahaya infra merah dan pusat reaksi 2 cahaya biru. 

E. PENGGUNAAN ENERGI OLEH MIKROBA 

       Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik, dan juga reaksi eksergonik. Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi. Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju ke pertumbuhan dan pembiakan; penyerapan unsur makanan, gerak, dan sebagainya. 

F. KATABOLISME MAKROMOLEKUL 

1. Penguraian karbohidrat 

       Karbohidrat adalah polisakarida, suatu polimer dari sedehana (glukosa, galaktosa, fruktosa, dsb). Enzim pemecah polisakarida dibedakan menjadi eksohidrolase yang memutus rantaian gula secara teratur dari ujung, dan endohidrolase yang memutus rantaian gula secara random di tengah. Sebagai contoh misalnya alfa-amilase (eksohidrolase) memutus rantaian glukosa dari amilum dua-dua mulai dari ujung non reduksi, sedang betaamilase memutus rantaian glukosa di sembarang tempat di tengah-tengah. Kedua enzim ini memutus ikatan alfa-1,4-glikosida dari amilum. Enzim yang memutus rantai cabang glukosa dari amilo-pektin, komponen amilum yang bercabang, ialah glukoamilase yang memecah alfa-1,6-glikosoda.  

2. Penguraian lemak 

      Lemak adalah ester dari gliserol dan asam lemak (trigliserida). Lemak kadang-kadang mengandung zat lain seperti fosfat, protein, karbohidrat sebagai pengganti salah satu asam lemaknya. Enzim lipase memecah lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Gliserol dirombak lebih lanjut lewat glikolisis (EMP). Asam lemak mengalami betaoksidasi menjadi asam asetat, asetil KoA dimetabolisme lebih lanjut lewat siklus Krebs. 

3. Penguraian protein 

Protein adalah poli-peptida dengan struktur tertentu, suatu hetero-polimer dari asam amino. Enzim protease (poli-peptidase, oligo-peptidase, di-peptidase) merombak protein menjadi peptida yang lebih sederhana atau asam amino. Selanjutnya asam amino mengalami transaminasi, deaminasi, dekarboksilasi, atau dehidrogenasi menjadi  zat lain yang lebih sederhana yang selanjutnya dapat dimetabolisme antara lain lewat siklus Krebs.  

4. Penguraian asam nukleat 

Asam nukleat (DNA dan RNA) adalah heteropolimer dari nukleotida. Enzim nuklease, nukleotidase, nukleosida fosforilase, dan nukleosida hidrolase akan memecah asam nukleat menjadi oligo, di, atau mono nukleotida; dan selanjutnya menjadi gula ribosa atau deoksi-ribosa, asam fosfat, base purin dan base pirimidin.

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd sebagai dosen dan pemberi materi

Presented by : Raldo Rasuh

 

Enzim Mikroba

        Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel. Enzim berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap. Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.  

A. Mekanisme Kerja Enzim 

        Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain. Energi potensial hasil reaksi menjadi lebih rendah dari pada pereaksi, sehingga kesetimbangan reaksi menuju ke hasil reaksi. Adanya enzim menyebabkan energi aktivasi menjadi lebih rendah, tetapi enzim tidak mempengaruhi letak kesetimbangan reaksi.  Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan). Ikatan sementara ini bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama.  

E + S à    ES    à  E + P

     Keterangan: E : Enzim, S: Substrat (reaktan), ES: ikatan sementara, P: Hasil reaksi Sistem enzim-substrat untuk tiap-tiap reaksi enzimatik bersifat khusus. Kestabilan ikatan enzim-substrat ditentukan oleh konstanta Michaelis (Km).

B. Struktur Enzim 

       Pada umumnya enzim tersusun dari protein. Protein penyusun enzim dapat berupa protein sederhana atau protein yang terikat pada gugusan non-protein. Banyak enzim yang hanya terdiri protein saja, misal tripsin. Dialisis enzim dapat memisahkan bagian-bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian nonprotein yang berupa koenzim, gugus prostetis dan kofaktor ion logam. Masing-masing bagian tersebut apabila terpisah menjadi tidak aktif. Apoenzim apabila bergabung dengan bagian nonprotein disebut holoenzim yang bersifat aktif sebagai biokatalisator.  Koenzim dan gugus prostetik berfungsi sama. Koenzim adalah bagian yang terikat secara lemah pada apoenzim (protein). Gugus prostetik adalah bagian yang terikat dengan kuat pada apoenzim. Koenzim berfungsi menentukan jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim. Ion logam merupakan komponen yang sangat penting, diperlukan untuk memantapkan struktur protein dengan adanya interaksi antar muatan.  

C. Klasifikasi Enzim 

Enzim dapat digolongkan berdasarkan tempat bekerjanya, substrat yang dikatalisis, daya katalisisnya, dan cara terbentuknya. Umumnya pemberian nama enzim didasarkan atas nama substrat yang dikatalisis atau daya katalisisnya dengan penambahan kata –ase. Misal proteinase adalah enzim yang dapat mengkatalisis pemecahan protein. 

1. Penggolongan enzim berdasarkan tempat bekerjanya 

a. Endoenzim  Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Umumnya merupakan enzim yang digunakan untuk proses sintesis di dalam sel dan untuk pembentukan energi (ATP) yang berguna untuk proses kehidupan sel, misal dalam proses respirasi. 

b. Eksoenzim  Eksoenzim disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel. Umumnya berfungsi untuk “mencernakan” substrat secara hidrolisis, untuk dijadikan molekul yang lebih sederhana dengan BM lebih rendah sehingga dapat masuk melewati membran sel. Energi yang dibebaskan pada reaksi pemecahan substrat di luar sel tidak digunakan dalam proses kehidupan sel. 

2. Penggolongan enzim berdasarkan daya katalisis 

a. Oksidoreduktase.

Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan hidrogen peroksidase (katalase). Ada beberapa macam enzim elektron transfer oksidase, yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase.

Enzim- enzim tersebut mengkatalisis reaksi-reaksi sebagai berikut:

Oksidase mengkatalisis 2 macam reaksi:

• O2 + (4e- + 4 H+) 2 H2O 

• O2 + (2e- + 4 H+) H2O2  Oksigenase (transferase oksigen): O2 + 2 substrat 2 substrat-O 

• Hidroksilase : substrat + ½ O2 substrat-O  2 koenzim-H + ½ O2 2 koenzim + H2O 

• Dehidrogenase: NaNO3 + (e-+ H+) NaNO2  Na2SO4 + (e-+ H+) H2S  Na2CO3 + (e-+ H+) CH4 

• Hidrogen peroksidase: 2 H2O2 2 H2O + O2 

b. Transferase.

Transferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut:  – Transaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan amina.  – Transfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan fosfat.  – Transasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil. 

c. Hidrolase.

Enzim ini mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah:  – Karboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan ester karboksil. 

– Lipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida). 

– Peptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan polipeptida. 

d. Liase. Enzim ini berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah: 

– L-malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan air dari malat sehingga dihasilkan fumarat. 

– Dekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan gugus karboksil. 

e. Isomerase. Isomerase meliputi enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi, yaitu: 

– Rasemase, merubah l-alanin D-alanin 

– Epimerase, merubah D-ribulosa-5-fosfat D-xylulosa-5-fosfat 

– Cis-trans isomerase, merubah transmetinal cisrentolal 

– Intramolekul ketol isomerase, merubah D-gliseraldehid-3-fosfat dihidroksi aseton fosfat 

– Intramolekul transferase atau mutase, merubah metilmalonil-CoA suksinil-CoA  

f. Ligase. Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan

2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat, sebagai contoh adalah enzim asetat=CoA-SH  ligase yang mengkatalisis rekasi sebagai berikut:  Asetat + CoA-SH + ATP Asetil CoA + AMP + P-P .

g. Enzim lain dengan tatanama berbeda 

       Ada beberapa enzim yang penamaannya tidak menurut cara di atas, misalnya enzim pepsin, triosin, dan sebagainya serta enzim yang termasuk enzim permease. Permease adalah enzim yang berperan dalam menentukan sifat selektif permiabel dari membran sel.  

3. Penggolongan enzim berdasar cara terbentuknya 

a. Enzim konstitutif 

Di dalam sel terdapat enzim yang merupakan bagian dari susunan sel normal, sehingga enzim tersebut selalu ada umumnya dalam jumlah tetap pada sel hidup. Walaupun demikian ada enzim yang jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya enzim amilase. Sedangkan enzim-enzim yang berperan dalam proses respirasi jumlahnya tidak dipengaruhi oleh kadar substratnya. 

  b. Enzim adaptif 

Perubahan lingkungan mikroba dapat menginduksi terbentuknya enzim tertentu. Induksi menyebabkan kecepatan sintesis suatu enzim dapat dirangsang sampai beberapa ribu kali. Enzim adaptif adalah enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat. Sebagai contoh adalah enzim beta galaktosidase yang dihasilkan oleh bakteri E.coli yang ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa.  Mula-mula E. coli tidak dapat menggunakan laktosa sehingga awalnya tidak nampak adanya pertumbuhan (fase lag/fase adaptasi panjang) setelah beberapa waktu baru menampakkan pertumbuhan. Selama fase lag tersebut E. coli membentuk enzim beta galaktosidase yang digunakan untuk merombak laktosa.   

D. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik 

Protein adalah bagian utama enzim yang dihasilkan sel, maka semua hal yang dapat mempengaruhi protein dan sel akan berpengaruh terhadap reaksi enzimatik.

1. Substrat (reaktan) 

       Kecepatan reaksi enzimatik umumnya dipengaruhi kadar substrat. Penambahan kadar substrat sampai jumlah tertentu dengan jumlah enzim yang tetap, akan mempercepat reaksi enzimatik sampai mencapai maksimum. Penambahan substrat selanjutnya tidak akan menambah kecepatan reaksi. Kecepatan reaksi enzimatik juga dipengaruhi kadar enzim, jumlah enzim yang terikat substrat (ES) dan konstanta Michaelis (Km). Km menggambarkan mesetimbangan disosiasi kompleks ES menjadi enzim dan substrat. Nilai Km kecil berarti enzim mempunyai afinitas tinggi terhadap substrat maka kompleks ES sangat mantap, sehingga kesetimbangan reaksi kearah kompleks ES. Apabila nilai Km besar berarti enzim mempunyai afinitas rendah terhadap substrat, sehingga kesetimbangan reaksi kearah E + S. 

2. Suhu 

       Seperti reaksi kimia pada umumnya, maka reaksi enzimatik dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan kecepatan reaksi enzimatik. Kepekaan enzim terhadap suhu pada keadaan suhu melebihi optimum disebabkan terjadinya perubahan fisikokimia protein penyusun enzim. Umumnya enzim mengalami kerusakan (denaturasi) pada suhu diatas 50oC. Walaupun demikian ada beberapa enzim yang tahan terhadap suhu tinggi, misalnya taka-diastase dan tripsin. 

3. Keasaman (pH) 

       pH dapat mempengaruhi aktivitas enzim. Daya katalisis enzim menjadi rendah pada pH rendah maupun tinggi, karena terjadinya denaturasi protein enzim. Enzim mempunyai gugus aktif yang bermuatan positif (+) dan negatif (-). Aktivitas enzim akan optimum kalau terdapat keseimbangan antara kedua muatannya. Pada keadaan masam muatannya cenderung positif, dan pada keadaan basis muatannya cenderung negatif sehinggaaktivitas enzimnya menjadi berkurang atau bahkan menjadi tidak aktif. pH optimum untuk masing-masing enzim tidak selalu sama. Sebagai contoh amilase jamur mempunyai pH optimum 5,0, arginase mempunyai pH optimum 10. 

4. Penghambat enzim (inhibitor) 

Inhibitor enzim adalah zat atau senyawa yang dapat menghambat enzim dengan beberapa cara penghambatan sebagai berikut:

a. Penghambat bersaing (kompetitif) 

       Penghambatan disebabkan oleh senyawa tertentu yang mempunyai struktur mirip dengan substrat saat reaksi enzimatik akan terjadi. Misalnya asam malonat dapat menghambat enzim dehidrogenase suksinat pada pembentukan asam fumarat dari suksinat. Struktur asam suksinat mirip dengan asam malonat. Dalam reaksi ini asam malonat bersaing dengan asam suksinat (substrat) untuk dapat bergabung denganbagian aktif protein enzim dehidrogenase. Penghambatan oleh inhibitor dapat dikurangi dengan menambah jumlah substrat sampai berlebihan. Daya penghambatannya dipengaruhi oleh kadar penghambat, kadar substrat dan aktivitas relatif antara penghambat dan substrat. 

b. Penghambat tidak bersaing (non-kompetitif) 

     Zat-zat kimia tertentu mempunyai afinitas yang tinggi terhadap ion logam penyusun enzim. Senyawa-senyawa seperti sianida, sulfida, natrium azida, dan karbon monooksida adalah senyawa penghambat untuk enzim yang mengandung Fe, yaitu dengan terjadinya reaksi antara senyawa-senyawa tersebut dengan ion Fe yang menyebabkan enzim menjadi tidak aktif. Merkuri (Hg) dan perak (Ag) merupakan penghambat enzim yang mengandung gugusan sulfhidril (-SH).   Pada penghambatan nonkompetitif tidak terjadi persaingan antara zat penghambat dengan substrat. Misalnya enzim sitokrom oksidase dihambat oleh CO (karbon monooksida) dengan mengikat Fe yang merupakan gugusan aktif enzim tersebut. Penghambatan nonkompetitif tidak dapat dikurangi dengan penambahan jumlah substrat, oleh karena daya penghambatannya dipengaruhi oleh kadar penghambat dan afinitas penghambat terhadap enzim. 

c. Penghambat umpan balik (feed back inhibitor) 

     Penghambatan umpan balik disebabkan oleh hasil akhir suatu rangkaian reaksi enzimatik yang menghambat aktifitas enzim pada reaksi pertama. Hasil akhir reaksi juga mempengaruhi pembentukan enzim, yang dapat digambarkan sebagai berikut: Enzim a Enzim b Enzim c Enzim d  dan Enzim e.

d. Penghambat alosterik 

      Penghambat alosterik adalah penghambat yang dapat mempengaruhi enzim alosterik. Enzim alosterik adalah enzim yang mempunyai dua bagian aktif, yaitu bagian aktif yang menangkap substrat dan bagian yang menangkap penghambat.  Apabila ada X senyawa yang dapat memasuki bagian yang menangkap penghambat maka enzim menjadi tidak aktif, senyawa penghambat tersebut merupakan penghambat alosterik. Struktur senyawa penghambat alosterik tidak mirip dengan struktur substrat. Pengikatan penghambat alosterik pada enzim menyebabkan enzim tidak aktif, sehingga substrat tidak dapat dikatalisis dan tidak menghasilkan produk. Apabila enzim menangkap substrat maka penghambat tidak dapat terikat pada enzim, sehingga enzim dapat aktif mereaksikan substrat menjadi produk.

5. Aktivator (penggiat) atau kofaktor 

     Aktivator atau kofaktor adalah suatu zat yang dapat mengaktifkan enzim yang semula belum aktif. Enzim yang belum aktif disebut pre-enzim atau zymogen (simogen). Kofaktor dapat berbentuk ion-ion dari unsur H, Fe, Cu, Mg, Mo, Zn, Co, atau berupa koenzim, vitamin, dan enzim lain.  

6. Penginduksi (induktor)

       Induktor adalah suatu substrat yang dapat merangsang pembentukan enzim. Sebagai contoh adalah laktosa dapat menginduksi pembentukan enzim beta galaktosidase.  Lactose = glucose + galactose  biomass time  -galactosidase Galactose transporter

Special thank’s to : ermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd  sebagai dosen dan pemberi materi

Presented By Raldo Rasuh

 

 

Protozoa

Karakteristik Umum

         Protozoa Seperti alga, protozoa merupakan kelompok lain yang termasuk protista eukariotik. Walaupun kadang-kadang antara alga dan protozoa kurang jelas perbedaannya. Beberapa organisme mempunyai sifat antara alga dan protozoa. Sebagai contoh alga hijau Euglenophyta, selnya berflagela dan merupakan sel tunggal yang berklorofil, tetapi dapat mengalami kehilangan klorofil dan kemampuan untuk berfotosintesa. Semua spesies Euglenophyta yang mampu hidup pada nutrien komplek tanpa adanya cahaya, beberapa ilmuwan memasukkannya ke dalam filum protozoa. Misalnya strain mutan alga genus Chlamydomonas yang tidak berklorofil, dapat dikelaskan sebagai protozoa genus Polytoma. Hal ini sebagai contoh bagaimana sulitnya membedakan dengan tegas antara alga dan protozoa.  Protozoa dibedakan dari prokariot karena ukurannya yang lebih besar, dan selnya eukariotik. Protozoa dibedakan dari alga karena tidak berklorofil, dibedakan dari jamur karena dapat bergerak aktif dan tidak berdinding sel, serta dibedakan dari jamur lendir karena tidak dapat membentuk badan buah.

1. Habitat Protozoa 

        Protozoa umumnya hidup bebas dan terdapat di lautan, lingkungan air tawar, atau daratan. Beberapa spesies bersifat parasitik, hidup pada organisme inang. Inang protozoa yang bersifat parasit dapat berupa organisme sederhana seperti alga, sampai vertebrata yang kompleks, termasuk manusia. Beberapa spesies dapat tumbuh di dalam tanah atau pada permukaan tumbuh-tumbuhan. Semua protozoa memerlukan kelembaban yang tinggi pada habitat apapun.  Beberapa jenis protozoa laut merupakan bagian dari zooplankton. Protozoa laut yang lain hidup di dasar laut. Spesies yang hidup di air tawar dapat berada di danau, sungai, kolam, atau genangan air. Ada pula protozoa yang tidak bersifat parasit yang hidup di dalam usus termit atau di dalam rumen hewan ruminansia.  

2. Morfologi Protozoa 

       Protozoa tidak mempunyai dinding sel, dan tidak mengandung selulosa atau khitin seperti pada jamur dan alga. Kebanyakan protozoa mempunyai bentuk spesifik, yang ditandai dengan fleksibilitas ektoplasma yang ada dalam membran sel. Beberapa jenis protozoa seperti Foraminifera mempunyai kerangka luar sangat keras yang tersusun dari Si dan Ca. Beberapa protozoa seperti Difflugia, dapat mengikat partikel mineral untuk membentuk kerangka luar yang keras. Radiolarian dan Heliozoan dapat menghasilkan skeleton. Kerangka luar yang keras ini sering ditemukan dalam bentuk fosil. Kerangka luar Foraminifera tersusun dari CaO2 sehingga koloninya dalam waktu jutaan tahun dapat membentuk batuan kapur.

       Semua protozoa mempunyai vakuola kontraktil. Vakuola dapat berperan sebagai pompa untuk mengeluarkan kelebihan air dari sel, atau untuk mengatur tekanan osmosa. Jumlah dan letak vakuola kontraktil berbeda pada setiap spesies. Protozoa dapat berada dalam bentuk vegetatif (trophozoite), atau bentuk istirahat yang disebut kista. Protozoa pada keadaan yang tidak menguntungkan dapat membentuk kista untuk mempertahankan hidupnya. Saat kista berada pada keadaan yang menguntungkan, maka akan berkecambah menjadi sel vegetatifnya.  Protozoa merupakan sel tunggal, yang dapat bergerak secara khas menggunakan pseudopodia (kaki palsu), flagela atau silia, namun ada yang tidak dapat bergerak aktif. Berdasarkan alat gerak yang dipunyai dan mekanisme gerakan inilah protozoa dikelompokkan ke dalam 4 kelas. Protozoa yang bergerak secara amoeboid dikelompokkan ke dalam Sarcodina, yang bergerak dengan flagela dimasukkan ke dalam Mastigophora, yang bergerak dengan silia dikelompokkan ke dalam Ciliophora, dan yang tidak dapat bergerak serat merupakan parasit hewan maupun manusia dikelompokkan ke dalamSporozoa.  Mulai tahun 1980, oleh Commitee on Systematics and Evolution of the Society of Protozoologist, mengklasifikasikan protozoa menjadi 7 kelas baru, yaitu Sarcomastigophora, Ciliophora, Acetospora, Apicomplexa, Microspora, Myxospora, dan Labyrinthomorpha. Pada klasifikasi yang baru ini, Sarcodina dan Mastigophora digabung menjadi satu kelompok Sarcomastigophora, dan Sporozoa karena anggotanya sangat beragam, maka dipecah menjadi lima kelas.

     Contoh protozoa yang termasuk Sarcomastigophora adalah genera Monosiga, Bodo, Leishmania, Trypanosoma, Giardia, Opalina, Amoeba, Entamoeba, dan Difflugia. Anggota kelompok Ciliophora antara lain genera Didinium, Tetrahymena, Paramaecium, dan Stentor. Contoh protozoa kelompok Acetospora adalah genera Paramyxa. Apicomplexa beranggotakan genera Eimeria, Toxoplasma, Babesia, Theileria. Genera Metchnikovella termasuk kelompok Microspora. Genera Myxidium dan Kudoa adalah contoh anggota kelompok Myxospora.

3. Fisiologi Protozoa 

         Protozoa umumnya bersifat aerobik nonfotosintetik, tetapi beberapa protozoa dapat hidup pada lingkung ananaerobik (misal pada saluran pencernaan manusia atau ruminansia). Protozoa aerobik mempunyai mitokondria yang mengandung enzim untuk metabolisme aerobik, dan untuk menghasilkan ATP melalui proses transfer elektron dan atom hidrogen ke oksigen.  Protozoa umumnya mendapatkan makanan dengan memangsa organisme lain (bakteri) atau partikel organik, baik secara fagositosis maupun pinositosis. Protozoa yang hidup di lingkungan air, maka oksideng dan air maupun molekul-molekul kecil dapat berdifusi melalui membran sel. Senyawa makromolekul yang tidak dapat berdifusi melalui membran, dapat masuk sel secara pinositosis. Tetesan cairan masuk melalui saluran pada membran sel, saat saluran penuh kemudian masuk ke dalam membran yang berikatan denga vakuola. Vakuola kecil terbentuk, kemudian dibawa ke bagian dalam sel, selanjutnya molekul dalam vakuola dipindahkan ke sitoplasma.  Partikel makanan yang lebih besar dimakan secara fagositosis oleh sel yang bersifat amoeboid dan anggota lain dari kelompok Sarcodina. Partikel dikelilingi oleh bagian membran sel yang fleksibel untuk ditangkap kemudian dimasukkan ke dalam sel oleh vakuola besar (vakuola makanan). Ukuran vakuola mengecil kemudian mengalami pengasaman. Lisosom memberikan enzim ke dalam vakuola makanan tersebut untuk mencernakan makanan, kemudian vakuola membesar kembali. Hasil pencernaan makanan didispersikan ke dalam sitoplasma secara pinositosis, dan sisa yang tidak tercerna dikeluarkan dari sel. Cara inilah yang digunakan protozoa untuk memangsa bakteri.  Pada kelompok Ciliata, ada organ mirip mulut di permukaan sel yang disebut sitosom. Sitosom dapat digunakan menangkap makanan dengan dibantu silia. Setelah makanan masuk ke dalam vakuola makanan kemudian dicernakan, sisanya dikeluarkan dari sel melalui sitopig yang terletak disamping sitosom.

4. Perkembangbiakan Protozoa 

         Protozoa dapat berkembang biak secara seksual dan aseksual. Secara aseksual protozoa dapatmengadakan pembelahan diri menjadi 2 anak sel (biner), tetapi pada Flagelata pembelahan terjadi secara longitudinal dan pada Ciliata secara transversal. Beberapa jenis protozoa membelah diri menjadi banyak sel (schizogony). Pada pembelahan schizogony, inti membelah beberapa kali kemudian diikuti pembelahan sel menjadi banyak sel anakan. Perkembangbiakan secara seksual dapat melalui cara konjugasi, autogami, dan sitogami.  Protozoa yang mempunyai habitat atau inang lebih dari satu dapat mempunyai beberapa cara perkembangbiakan. Sebagai contoh spesies Plasmodium dapat melakukan schizogony secara aseksual di dalam sel inang manusia, tetapi dalam sel inang nyamuk dapat terjadi perkembangbiakan secara seksual. Protozoa umumnya berada dalam bentuk diploid.  Protozoa umumnya mempunyai kemampuan untuk memperbaiki selnya yang rusak atau terpotong. Beberapa Ciliata dapat memperbaiki selnya yang tinggal 10 % dari volume sel asli asalkan inti selnya tetap ada. 

Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd sebagai dosen dan pemberi materi

Presented By : Raldo Rasuh

 

 

 

Alga

Karakteristik umum Alga

          Di dunia mikrobia, alga termasuk eukariotik, umumnya bersifat fotosintetik dengan pigmen fotosintetik hijau (klorofil), coklat (fikosantin), biru kehijauan (fikobilin), dan merah (fikoeritrin). Morfologi alga ada yang berbentuk uniseluler, ada pula yang multiseluler tetapi belum ada pembagian tugas pada sel-sel komponennya. Alga dibedakan dari tumbuhan hanya karena hal tersebut.  

1. Habitat alga 

           Habitat alga dapat berada di permukaan atau dalam perairan (aquatik) maupun daratan (terestrial) yang terkena sinar matahari, tetapi kebanyakan di perairan. Alga terestrial dapat hidup di permukaan tanah, batang kayu, dan lain-lain. Alga darat dapat bersimbiosis dengan jamur dan membentuk lumut kerak (Lichenes).  Pada lichenes alga bertindak sebagai fikobion, sedangkan jamur sebagai mikobion. Alga yang dapat membentuk Lichenes adalah anggota dari Chlorophyta, Xanthophyta, dan alga hijau biru (Cyanobacteria) yang termasuk bakteri. Fikobion memanfaatkan sinar matahari untuk fotosintesa, sehingga dihasilkan bahan organik yang dapat dimanfaatkan oleh mikobion. Mikobion memberikan perlindungan dan berfungsi untuk menyerap mineral bagi fikobion.

         Pada beberapa kasus mikobion dapat menghasilkan faktor tumbuh yang dapat dimanfaatkan oleh fikobion. Lichenes sangat lambat pertumbuhannya, tetapi dapat hidup pada tempat ekstrem yang tidak bisa digunakan untuk tempat tumbuh mikroba hidup lain. Sebagai contoh Lichenes dapat tumbuh pada batuan dengan keadaan yang sangat kering, panas dan miskin unsur hara atau bahan organik. Lichenes menghasilkan asam-asam organik yang dapat melarutkan mineral batuan.  Alga laut mempunyai peranan yang sangat penting di dalam siklus unsur-unsur di bumi, mengingat jumlah massanya yang sangat banyak yang kemungkinan lebih besar dari jumlah tumbuhan di daratan. Beberapa alga laut bersel satu bersimbiosa dengan hewan invertebrata tertentu yang hidup di laut, misalnya spon, koral, cacing laut. Kandungan beberapa pigmen fotosintetik pada alga memberikan warna yang spesifik.  Beberapa divisi alga dinamakan berdasarkan warna tersebut, misalnya alga hijau, alga merah dan alga coklat.

2. Morfologi alga 

         Alga uniseluler (mikroskopik) dapat betul-betul berupa sel tunggal, atau tumbuh dalam bentuk rantaian atau filamen. Ada beberapa jenis alga yang sel-selnya membentuk koloni, misalnya pada Volvox, koloni terbentuk dari 500-60.000 sel. Kolonikoloni inilah yang dapat dilihat dengan mata biasa.

        Alga multiseluler (makroskopik) mempunyai ukuran besar, sehingga dapat dilihat dengan mata biasa. Pada alga makroskopik biasanya mempunyai berbagai macam struktur khusus. Beberapa jenis alga mempunyai struktur yang disebut hold fast, yang mirip dengan sistem perakaran pada tumbuhan, yang berfungsi untuk menempelnya alga pada batuan atau substrat tertentu, tetapi tidak dapat digunakan untuk menyerap air atau nutrien. Alga tidak memerlukan sistem transport nutrien dan air, karena nutrien dan air dapat dipenuhi dari seluruh sel alga. Struktur khusus yang lain adalah bladder atau pengapung, yang berguna untuk menempatkan alga pada posisi tepat untuk mendapatkan cahaya maksimum. Tangkai atau batang pada alga disebut stipe, yang berguna untuk mendukung blade, yaitu bagian utama alga yang berfungsi mengabsorbsi nutrien dan cahaya.  

3. Perkembangbiakan alga 

        Perkembangbiakan secara aseksual terjadi melalui proses yang disebut mitosis. Kebanyakan alga bersel tunggal berkembang biak dengan membelah diri, seperti pada bakteri (prokariot). Perbedaannya, pada pembelahan sel prokariot terjadi replikasi DNA, dan masing-masing sel hasil pembelahan mempunyai setengah DNA awal dan setengah DNA hasil replikasi. Sedangkan pada alga eukariot, terjadi penggandaan kromosom dengan proses yang lebih kompleks yang disebut mitosis. Masing-masing sel hasil pembelahan mempunyai kromosom turunannya.  Alga lain, khususnya yang berbentuk multiseluler, berkembang biak dengan berbagai cara. Beberapa jenis alga dapat mengadakan fragmentasi, yaitu pemotongan bagian filamen yang kemudian dapat tumbuh menjadi individu baru. Alga yang lain berkembang biak dengan menghasilkan spora. Spora alga mempunyai struktur yang berbeda dengan endospora pada bakteri. Spora ada yang dapat bergerak aktif, yang disebut zoospora, dan ada yang tidak dapat bergerak aktif (nonmotil) disebut autospora.  Perkembangbiakan secara aseksual pada alga seperti pada mikroba eukariotik lain, yaitu dengan terbentuknya dua jenis sel khusus yang disebut gamet yang bersifat haploid. Dua sel gamet tersebut melebur dan menghasilkan zygot yang bersifat diploid. Zygot mempunyai dua turunan masing-masing kromosom (2n). Gamet hanya mempunyai satu turunan kromosom (1n). Proses reduksi jumlah kromosom ini disebut meiosis. 

        Meiosis terjadi dalam masa-masa yang berbeda pada berbagai siklus hidup alga. Beberapa jenis alga selama siklus hidupnya terutama berada pada fase diploid, tetapi alga lain mempunyai fase zygot sampai meiosis yang sangat singkat, sehingga dalam siklus hidupnya terutama berada pada fase haploid. Pada alga yang berukuran besar (makroskopik) ada yang mempunyai 2 macam struktur reproduktif yang berbeda, yaitu gametofit (haploid) dan sporofit (diploid). Sebagai contoh adalah pada Ulva yang termasuk alga hijau.  

4. Fisiologi alga 

         Pada umumnya alga bersifat fotosintetik, menggunakan H2O sebagai donor elektron, pada keadaan tertentu beberapa alga dapat menggunakan H2 untuk proses fotosintesa tanpa menghasilkan O2. Sifat fotosintetik pada alga dapat bersifat mutlak (obligat fautotrof), jadi alga ini tumbuh di tempat-tempat yang terkena cahaya matahari. Beberapa alga bersifat khemoorganotrof, sehingga dapat mengkatabolisme gula-gula sederhana atau asam organik pada keadaan gelap. Senyawa organik yang banyak digunakan alga adalah asetat, yang dapat digunakan sebagai sumber C dan sumber energi. Alga tertentu dapat mengasimilasi senyawa organik sederhana dengan menggunakan sumber energi cahaya (fotoheterotrof). Pada alga tertentu dapat tidak terjadi proses fotosintesa sama sekali, dalam hal ini pemenuhan kebutuhan nutrisi didapatkan secara heterotrof.  Pada umumnya alga yang dapat melakukan fotosintesa normal, dapat tumbuh baik dengan cepat dalam keadaan gelap, dengan menghabiskan berbagai senyawa organik hasil fotosintesa. Pada keadaan gelap, proses fotosintesa berubah menjadi proses respirasi. Pada alga heterotrof, pemenuhan kebutuhan energi berasal dari bahan organik yang ada di sekitarnya. Alga yang tidak berdinding sel dapat memakan bakteri secara fagotrofik.  Alga leukofitik adalah alga yang kehilangan kloroplas. Hilangnya kloroplas tersebut bersifat tetap, atau tidak dapat kembali seperti semula. Hal ini banyak terjadi pada alga bersel tunggal seperti diatomae, flagelata, dan alga hijau nonmotil. Alga leukofitik dapat dibuat, misalnya Euglena yang diperlakukan dengan streptomisin atau sinar ultra violet.

5. Pengelompokan alga 

Berdasarkan tipe pigmen fotosintetik yang dihasilkan, bahan cadangan makanan di dalam sel, dan sifat morfologi sel, maka alga dikelompokkan menjadi 7 divisio utama, yaitu Chlorophyta, Euglenophyta, Chrysophyta, Pyrrophyta, Rhodophyta, Phaeophyta, dan Cryptophyta. 

a. Divisio Chlorophyta 

      Ciri-ciri alga ini adalah berwarna hijau, mempunyai pigmen fotosintetik yang terdiri dari klorofil a dan b seperi pada tumbuhan, karoten, dan beberapa xantofil. Cadangan makanan berupa pati, dinding sel terdiri dari selulosa, xylan, manan, beberapa tidak berdinding sel, dan mempunyai flagela 1sampai 8 buah. Alga hijau ini banyak terdapat di ekosistem perairan, dan diduga merupakan asal dari tumbuhan. Organisasi selnya dapat berbentuk uniseluler, multiseluler yang berbentuk koloni, dan multiseluler yang berbentuk filamen. Contoh alga hijau uniseluler yaitu order Volvocales, genera Chlamydomonas dan Volvox, yang bersifat motil karena berflagela, sedangkan alga yang berbentuk filamen adalah genera Ulothrix, Spirogyra dan Ulva.  Bentuk Spirogyra sangat khusus karena kloroplasnya yang berbentuk spiral. Anggota alga ini yang sering ditanam sebagai rumput laut yaitu Scenedesmus, dan yang sering digunakan sebagai makanan kesehatan adalah Chlorella.  Pada siklus hidup Chlamydomonas, alga ini mengadakan reproduksi secara seksual dengan peleburan sel yang menghasilkan zygot. Setelah periode dorman akan terjadi meiosis sehingga terbentuk 4 sel yang kemudian memperbanyak diri dengan pembelahan mitosis. Pada perkembangbiakan secara aseksual, sel akan kehilangan flagela dan kemudian terjadi pembelahan secara mitosis menjadi 4, 8 atau 16 sel. Masing-masing sel keluar dari dinding sel dan kemudian tumbuh flagela. 

      Perkembangbiakan alga yang berbentuk filamen terutama secara aseksual, yaitu dengan cara fragmentasi. Pada Spirogyra dapat berkembang secara seksual dengan membentuk tabung konjugasi, setelah isi sel melebur akan terbentuk zygot dan berkembang menjadi zygospora, dan pembelahan meiosis terjadi setelah zygospora berkecambah.

b. Divisio Euglenophyta 

       Alga ini berbentuk euglenoid, mempunyai pigmen fotosintetik yang terdiri klorofil a dan b sehingga tampak berwarna hijau dan mempunyai karoten serta xantofil. Perbedaan dengan alga hijau adalah cadangan makanannya yang berupa paramilon, yaitu polimer glukosa dengan ikatan B1,3. Semua anggota alga ini uniseluler, mempunyai 1-3 flagela dengan letak apical atau subapical, dan mempunyai membran plasma dengan struktur fleksibel yang disebut pelikel. Euglenophyta kebanyakan hidup di perairan atau tanah. Perkembangbiakannya dengan membelah diri, dan tidak dapat  berkembangbiak secara seksual.  Alga Euglena gracilis mempunyai 2 flagela yang tidak sama panjang, dan bintik mata yang berwarna merah karena berisi karotenoid. Bintik mata berfungsi sebagai penerima cahaya untuk mengatur gerak aktif, sebagai respon sel terhadap arah dan intensitas cahaya. Alga ini tidak berdinding sel sehingga lentur. Euglena 

  c. Divisio Pyrrophyta 

      Anggota alga ini juga sering disebut dinoflagelata, mempunyai pigmen fotosintetik berupa klorofil a dan c, karoten dan beberapa jenis mengandung xantofil. Cadangan makanan terdiri atas pati atau minyak, dinding sel tersusun dari selulosa dan ada yang sangat keras disebut teka, tetapi ada yang tidak berdinding sel. Alga ini umumnya mempunyai alat gerak yang berupa 2 flagela. Pyrrophyta umumnya berwarna merah atau coklat, karena adanya pigmen xantofil dan selnya berbentuk uniseluler. Alga ini terutama hidup di laut, beberapa anggotanya dapat mengeluarkan cahaya bioluminesen, maka sering disebut fire alga. Contoh alga ini Gonyaulax polyedra, yang menghasilkan toksin berwarna merah atau merah coklat yang dapat mematikan hewan-hewan laut. Dinoflagelata Dinoflagelata tertentu dapat tumbuh dengan memakan bakteri dan spesies alga lain. Beberapa spesies alga ini tidak mempunyai klorofil, dan bersifat heterotrof. Anggota alga ini ada yang bersifat miksotrofik, selain mampu mengadakan metabolisme sebagai heterotrof juga bersifat sebagai fotoautotrof.  

d. Divisio Chrysophyta 

       Alga ini mempunyai pigmen yang berbeda-beda sehingga ada yang disebut alga kuning hijau (Xanthophyceae), dan alga keemasan (Chrysophyceae). Diaotomae yang termasuk Bacillariophyceae juga termasuk anggota alga ini. Pigmen fotosintetik terdiri atas klorofil a dan c, karoten, fukoxantin, dan beberapa xantofil. Bahan cadangan makanan alga ini berupa krisolaminarin, yaitu polimer glukosa dengan ikatan B. Dinding selnya tersusun dari selulosa, silika, dan kalsium karbonat. Pada beberapa jenis alga ini mempunyai 1 atau 2 flagela. Dinding sel diatomae yang keras disebut frustule. Ada 2 macam bentuk frustule, yaitu centric dan pennate. Diatomae dengan bentuk pennate yang tidak berflagela, ada yang dapat bergerak diatas substrat padat karena adanya raphe. Raphe adalah celah memanjang dan sempit pada dinding sel sebagai tempat keluarnya sitoplasma. Gerakantimbul karena adanya arus protoplasma tersebut.  Diatomae  Dinding sel diatomae merupakan dua bagian yang saling menutupi. Dinding sel yang keras ini menjadi masalah saat mengadakan perkembangbiakan secara aseksual, yaitu dengan cara membelah diri secara longitudinal. Sel baru hasil pembelahan terdiri setengah bagian sel sebelum pembelahan yang ditutup dengan setengah bagian sel yang baru terbentuk. Akibatnya setelah beberapa kali membelah, maka sel hasil pembelahan semakin mengecil ukurannya, kurang lebih 30 % lebih kecil dibandingkan dengan sel hasil perkembangbiakan secara seksual.

e. Divisio Phaeophyta 

         Phaeophyta disebut juga alga coklat, warna ini disebabkan xantofil yang dihasilkan melebihi karoten dan klorofil. Alga ini mempunyai pigmen fotosintetik yang terdiri atas klorofil a dan c, karoten, fukoxantin dan xantofil. Cadangan makanan di dalam selnya berupa laminarin dan manitol, dengan dinding sel tersusun dari selulosa, asam alginat, dan mukopolisakarida sulfat. Alga ini berflagela dua yang tidak sama, dengan letak lateral. Anggota kelompok ini terdiri lebih dari 200 genera dan 1500 spesies, terutama hidup di permukaan laut yang dingin. Organisasi selnya multiseluler, dan dapat membentuk morfologi yang sangat besar dan kompleks seperti tumbuhan. Terdapat struktur seperti akar (hold fast), seperti daun (blade), seperti batang (stipe), dan pengapung (bladder), tetapi tidak ada sistem transport nutrien dan cadangan makanan.Di tengah stipe terdapat sel-sel memanjang seperti jaringan vaskuler pada tumbuhan.  Sel-sel tersebut berfungsi untuk membantu memindahkan karbohidrat hasil fotosintesa, dari blade ke tempat sel-sel yang kurang aktif fotosintesanya seperti stipe dan hold fast. Anggota alga ini yang banyak hidup di laut adalah genera Sargassum, Macrocystis, Nereocystis, dan Laminaria. Alga coklat ini dapat tumbuh dengan sangat cepat, misalnya Nereocystis dapat mencapai panjang 40 meter dalam satu musim. Kebanyakan cara perkembangbiakan alga coklat sama dengan alga hijau Ulva. Genera Fucus umumnya tumbuh di batu-batuan, dan dapat melapukkan batuan tersebut.  Jenis tertentu alga ini dapat digunakan untuk biosorpsi, atau penyerapan logam berat oleh biomassa. Hal ini disebabkan karena kandungan polisakarida pada dinding selnya dapat bersifat sebagai resin penukar ion (ion exchange). Alga ini juga dapat digunakan sebagai indikator adanya pencemaran logam berat seperti Cadmium, Cu, dan Pb, misalnya alga Fucus vesiculosus. Beberapa jenis alga coklat seperti Macrocystis, banyak mengandung bahan algin pada dinding selnya. Bahan algin ini mempunyai nilai ekonomis untuk bahan pembuat stabiliser dan emulsifier pada cat, tekstil, kertas, bahan makanan, dan bahan lain.

f. Divisio Rhodophyta 

        Sering disebut sebagai alga merah, karena pigmen fotosintetik didominasi oleh fikoeritrin. Pigmen lain terdiri atas klorofil a, dan pada beberapa jenis mempunyai klorofil d, fikosianin, karoten, dan beberapa xantofil. Bahan cadangan makanan di dalam selnya berupa pati floridean, yaitu polisakarida yang mirip amilopektin. Alga ini mempunyai dinding sel berupa selulosa, xylan, dan galaktan. Alat gerak yang berupa flagela tidakada.  Umumnya alga merah hidup di lautan, terutama di daerah tropis, beberapa spesies hidup di daerah dingin. Adanya klorofil a, fikoeritrin dan fikosianin atau fikobilinmerah, menyebabkan alga ini dapat mengabsorpsi dengan baik sinar hijau, violet dan biru yang dapat menembus air dalam. Jadi alga merahpun dapat tumbuh sampai kedalaman lebih dari 175 meter di perairan. Alga merah kebanyakan tumbuh menempel pada batuan dan substrat lain atau lagae lain, tetapi ada juga yang hidup mengapung dengan bebas. Anggota dari alga ini yang sering ditanam sebagai rumput laut adalah Navicula. 

       Dinding selnya terdiri dua lapis, lapisan bagian dalam kasar (rigid) dan menyerupai mikrofibril, sedangkan bagian luar berbentuk lapisan mucilaginous. Pada dinding selnya terdapat berbagai macam bahan selain selulosa, yaitu polisakarida sulfat, agar dan karagenin. Pada alga pembentuk koral, dapat mengumpulkan CaCO3 di dalam dinding selnya, oleh karenanya jenis alga ini berperan penting dalam proses  pembentukan karang.   g. Divisio Cryptophyta  Alga ini mempunyai pigmen fotosintetik klorofil a dan c, karoten, fikobilin dan xantofil yang terdiri dari aloxantin, krokoxantin, dan monadoxantin. Cadangan makanan terdiri pati, dinding selnya tidak mengandung selulosa, dan berflagela dua yang tidak sama dengan letak subapikal. Alga ini hidup di laut, dan anggotanya sangat sedikit apabila dibandingkan dengan alga lain. Cryptophyta berkembang biak secara aseksual, yaitu dengan pembelahan sel secara longitudinal. 

  Special thank’s to : Yermia S. Mokosuli, S.Si, M.Si & Drs.H.M. Sumampouw, M.Pd sebagai dosen dan pemberi materi

Presented By : Raldo Rasuh

 

 

Invertebrata

Invertebrata adalah hewan yang tidak mempunyai tulang punggung atau ruas-ruas tulang belakang. Invertebrata terdiri dari beberapa phyllum, yaitu :

–    Phyllum Protozoa

–    Phyllum Porifera

–    Phyllum Coelenterata

–    Phyllum Platyhelminthes

–    Phyllum Nemathelmintes

–    Phyllum Annelida

–    Phyllum Mollusca

–    Phyllum Arthropoda

–    Phyllum Echinodermata

 

1. Phyllum Protozoa    

Prtozoa berasal dari bahasa latin proto (pertama) dan zoon (hewan). Protozoa memeliki ciri-ciri sebagai berikut :

– Bersel satu

– Hidup di air laut, air tawar, tanah bahkan parasit pada hewan/tumbuhan dan manusia

– Pembiakan : 

seksual  :    – singami  : persatuan dua gamet yang sama

         atau berbeda ukurannya

                    – konyugasi : terjadinya pertukaran inti

aseksual : dengan pembelahan

– Protozoa memperoleh makanan dengan cara menelan secara utuh melalui permukaan sel.

Sejumlah protozoa dapat menimbulkan penyakit dan ada pula yang menyebabkan racun bagi ikan-ikan di laut jika terdapat dalam jumlah yang sangat besar (blooming).

Berdasarkan alat geraknya protozoa terdiri 4 kelas :

– Kelas Rhizopoda/ Sarcidina

– Kelas Flagellata/ Mastigophora

– Kelas Ciliata/ Ciliophora/ Infusoria

– Kelas Sporozoa

 

a. Kelas Rhizopoda (Sarcodina)

Bergerak dengan pseudopodia (kaki palsu) dalam bentuk lobodia (ujung tumpul), filopodia (halus dan ujung runcing), aksopodia (teratur dari satu pusat).

contoh :

– Entamoeba dysentriae  : penyebab penyakit disentri

– Entamoeba histolitica : hidup di jaringan usus, disentri

– Entamoeba giginvalis  : hidup di rongga mulut

– Emtamoeba coli        : hidup di colon

– Foraminifera     : sebagai indikator adanya minyak bumi

– Radiolaria         : sebagai alat penggosok

– Arcella

– Diffugia

 

b. Kelas Flagella (Mastigophora)

Bergerak dengan menggunakan bulu cambuk, hidup di laut, air tawar bahkan pada tubuh hewan/ manusia.

Berbiak dengan membelah diri.

contoh :

– Euglena      : juga dimasukan ke dalam algae (tumb.)

– Noctiluca miliaris : laut tampak bercahaya di malam hari

– Volvox globator :  berkloroplas, juga dimasukan dalam kelompok tumbuhan

– Trypanosoma gambiense  :  penyakit  tidur, terinfeksi dengan perantaraan  lalat tsetse

– Trypanosoma evansi : penyakit sura pada ternak

– Leishmania donovani: penyakit kala azar

 

c.   Kelas Ciliata (Ciliophora/ Infsoria)

Bergerak dengan silia (rambut getar, bulu getar, bulu halus). Banyak ditemukan pada perairan yang tercemar bahan organik dan juga di sekitar tumbuhan air.

contoh :

– Stentor       : bentuk seperti terompet  

– Vorticella   : bentuk seperti lonceng

– Didinium    : predator sebagai pemangsa paramicium

– Balantidium coli: hidup pada usus besar

– Paramecium

 

d. Kelas Sporozoa

Tidak memiliki alat gerak. Hidup parasit dalam saluran usus, darah atau jaringan lain.

contoh :

Plasmodium : penyebab penyakit malaria

Malaria ditularkan olen nyamuk Anopheles betina, yang kali pertama ditemukan oleh Dr. Laveran.

Ada 2 phase daur hidup Plasmodium, yaitu :

– Phase fegetatif : berlangsung dalam tubuh penderita

– Phase generatif :  berlangsung   dalam   tubuh    nyamuk

                              Anopheles 

Macam-macam malaria, yaitu : 

– Malaria tropicana : penyebabnya Plasmodium falcifarum

– Malaria tertiana  : penyebabnya Plasmodium vivax

– Malaria quartana  : penyebabnya Plasmodium malariae

 

Siklus hidup malaria :

Dimulai dengan gigitan nyamuk Anopheles betina, spora seksual masuk ke dalam tubuh manusia dan masuk ke dalam sel darah merah. Di dalam sel darah merah terjadi pertumbuhan dan pembelahan yang akan membentuk spora aseksual. Spora aseksual dapat membiak kembali pada sel darah merah atau masuk lagi ke dalam tubuh nyamuk. Spora akan berubah menjadi makrogamet dan mikrogamet. Jika keduanya bersatu terjadi pembuahan dan terbentuklah zigot. Zigot menjadi ookinet kemudian menjadi kista dan sporoblas. Sporoblas akan menghasilkan spora seksual.   

 

2. Phyllum Porifera

Disebut porifera karena tubuhnya banyak mempunyai lubang-lubang kecil (pori-pori), yang merupakan muara saluran menuju bagian rongga di tengah tubuhnya (oskulum).

Pada bagian luar mesenkim terdapat sel amoeboid dan rangka dari spikula atau spongia. Lapisan dalam mengandung sel-sel berleher yang disebut koanosid. Sel amoeboid dan koanosid berfungsi untuk menangkap makanan.

Perkembangbiakan berlangsung secara kawin dan dengan  pembentukan kuncup.

Hewan ini memiliki daya regenerasi yang tinggi.

Berdasarkan sirkulasi air yang terjadi dalam tubuh porifera, terdapat 3 type yaitu :

a.  Type ascon : jika air masuk melalui pori-pori diteruskan  menuju bagian tengah tubuh dan keluar melalui oskulum

b.  Type sycon : jika air masuk melalui pori-pori diteruskan ke saluran radial yang berdinding selsel leher terus masuk ke saluran bagian tengah tubuh dan keluar melalui oskulum

c. Type leucon/ ragon : jika air masuk melalui  pori-pori kemudian ke saluran radial yang bercabang-cabang kemudian masuk ke saluran bagian tengah tubuh dan keluar melalui oskulum. 

 

Atas susunan rangkanya porifera terbagi menjadi 3 kelas :                    

a.  Calcarea       : mempunyai spikula dari zat kapur  

                contoh : – Leucosolenia

                   – Grantia

                   – Spykula

b. Hexactinellida : mempunyai spikula dari silikat

                contoh : Euplectella

c.   Demospongiae : mempunyai spikula dari  silikat  bersama-sama spngin atau hanya spongin saja

     contoh : – Euspongia

                   – Spongilla

 

 

Peranan porifera dalam kehidupan :

Porifera selain berperan dalam ekosistem air juga dapat dipakai sebagai bahan pmbersih atau penggosok.

                     

3. Phyllum Coelenterata

Coelenterata merupakan hewan yang mempunyai rongga besar di tengah tubuhnya yang berfungsi seperti usus, rongga tersebut disebut dengan rongga gastrovascular. Rongga ini hanya mempunyai satu lobang yang berfungsi sebagai mulut juga sebagai lobang pengeluaran sisa pencernakan.

Coleenterata hidup di laut dan beberapa di air tawar.

Reeproduksi dilakukan secara seksual yaitu dengan pertemuannya sel kelamin jantan dan kelamin betina dan secara aseksual dengan pembentukan kuncup.

Dalam hidupnya coelenterata mempunyai pergiliran keturunan dan terdapat 2 type bentuk tubuh, yaitu :

– Polip      :   hidup tidak dapat bergerak bebas/ menempel,             bentuk seperti tabung

– Medusa  :   hidup dapat berenang bebas, bentuk seperti payung atau lonceng

Coelenterata mempunyai sel-sel  penyengat (nematokist) yang berfungsi untuk mempertahankan diri dan untuk  melumpuhkan mangsa.

 

Tubuh tesusun atas 3 lapisan :

–  Ektoderm  :     merupakan lapisan luar dan terdapat nematokist

–  Mesoglea   :    merupakan lapisan tengah

–  Endoderm  :    merupakan lapisan dalam dan terdapat rongga gastrovascular

Coelenterata terbagi menjadi 3 kelas, yaitu :

a. Hydrozoa

contoh :   – Hydra , hidup di air tawar dan hanya  dalam

        bentuk polip.

                – Obelia

                – Physalia

                – Gonionemus

 

b. Scyphozoa

     contoh : Aurelia aurita (ubur-ubur), hidup  di laut  mempunyai bentuk dominan medusa.         

 

c.   Anthozoa

     contoh : anemon laut dan hewan-hewan karang, di dapatkan hanya hanya dalam bentuk polip.     

 

Peranan Coelenterata dalam kehidupan :

–    memberi warna taman laut tampak indah

–    sebagai barier/ penghalang pantai terhadap ombak

–    sebagai bahan makanan

–    sebagai bahan obat-obatan

–    sebagai bahan kosmetik

 

4. Pyllum Platyhemnthes (cacing pipih)

Merupakan binatang triploblastik aselomata, tubuh pipih seperti pita, hidup di air tawar, laut, tanah yang lembab atau sebagai parasit pada hewan/ tumbuhan. Cacing yang hidup parasit mempunyai lapisan kuticula, alat penghisap atau alat kait yang digunakan untuk menempel pada dinding sel inangnya.

Saluran pencernakan belum sempurna, hanya mempunyai mulut tanpa anus, ususnya bercabang-cabang.                          

Bersifat hermaprodit.

Platyhelminthes dibedakan menjadi 3 kelas :

a. Turbellaria (cacing bulu getar)

      contoh : – Planaria, hidup di air  tawar  dan  mempunyai  daya  regenerasi yang tinggi.

b. Trematoda (cacing hisap)

      contoh : –  Fasciola hepatica (cacing hati)

    – Chlonorchis sinensis, hidup pada daging ikan air tawar (inang sementara)

    –  Schistosoma japonicom

    –  Schistosoma mansoni, hidup dalam darah

    –  Schistosoma haematobium 

    –  Fasciolopsis buski, hidup dalam usus

    – Paragonimus westermani, hidup dalam paru-paru

                                      

                   

      Daur hidup Fasciola hepatica

Cacing dewasa yang hidup di ternak bersifat hermaprodit, berkembangbiak secara seksual dengan pembuahan silang atau pembuahan sendiri. Embrio berkembang dalam uterus, satu cacing dewasa dapat menghasilkan sekitar 500.000 larva, embrio keluar bersama feses dan pada tempat yang basah akan tumbuh menjadi larva bersilia (mirasidium). Mirasidium masuk ke tubuh siput Lymnea dan terbentuklah sporokis. Sporokis secara partenogenesis menghasilkan redia. Redia secara partenogenesis menjadi serkaria. Serkaria meninggalkan tubuh siput menjadi metaserkaria. Metaserkaria menempel pada tanaman/ rumput yang selanjutnya termakan oleh ternak, ……………..dan seterusnya.

c.   Cestoda (cacing pita)

Tubuh tertutup kutikula, terdiri atas segmen-segmen (proglotid) dan sudah dibedakan antara kepala (skolek) dantubuh (strobilus). Skolek dilengkapi dengan alat penghisap/alat kait. Setiap segmen mengandung alat perkembangbiakan.

Cacing ini bersifat hermaprodit dan sebuah proglotid merupakan satu individu.

Cestoda hidupnya parasit pada alat pencernakan hewan.

contoh :

– Taenea solium, cacing pita pada babi

–         Taenea saginata, cacing pita pada sapi

–         Diphyllobothrium latum

–         Echinococcus granulosus, cacing pita pada anjing

–         Hymenolephis, cacing pita kerdil 

 

 

 

 

5. Phyllum Nemathelminthes (cacing gilig, benang,

tambang)

Merupakan hewan triploblastik pseudoselomata, tubuh tidak bersegmen dan tertutup kuticula. Saluran pencernakan mulai dari mulut sampai anus. Di temukan hidup di air, tanah, parasit pada akar, alat pencernaan hewan atau jaringan lain. Cacing betina lebih besar daripada cacing jantan.

Reproduksi denga seksual.

Contoh :

Ascaris lumbricoides, cacing perut manusia yang masuk melalui makanan.

Ascaris megalochephala, cacing perut pada kuda.

Ascaris suilae, cacing perut pada babi

Ancylostoma duodenale, cacing tambang pada manusia yang masuk ketubuh manusia melalui kulit telapak kaki

Necator americanus, cacing tambang di america

Oxyuris vermicularis/ Enterobius vermicularis, cacing kremi pada manusia yang masuk melalui makanan

Wuchereria branchrofti/ Filaria branchrofti, cacing penyebab penyakit kaki gajah (elefantiasis) yang ditularkan melalui gigitan nyamuk Culex vatican.

Trichinella spirallis, cacing cambuk

Loa, cacing mata

Onchorcerca, cacing pembuta

Heterodera radicicota, cacing akar

 

 

6.  Annelida (cacing gelang/ cincin)Anneleida

Annelida berasal dari kata Annulus = cincin kecil. Artinya tubuh menyerupai cincin kecil atau ruas. Berikut ini akan dijelaskan ciri-ciri umum, klasifikasi, dan peranan Annelida terhadap manusia.

 

A. Ciri-ciri Umum Annelida

Sistem saraf terdiri dari ganglion otak dihubungkan dengan tali saraf yang memanjang sehingga berupa tangga tali. Alat eksresi disebut nephridium. Alat pencernaan makanan sempurna mulai dari mulut, saluran pencernaan dan anus. Mulut dilengkapi gigi kitin yang berada di ujung depan sedangkan anus berada di ujung belakang. Respirasi dengan menggunakan epidermis pada seluruh permukaan tubuh dan berlangsung secara difusi.

• Sistem peredaran darah tertutup. Hewan ini bersifat hermafrodit dan memiliki klitelum sebagai alat kopulasi. Tempat hidup air tawar, air laut dan darat. Sebagian ada yang bersifat parasit (merugikan karena menempel pada inangnya).
• Simetri bilateral, berbentuk seperti gelang (‘anellus’ = cincin)
• Memiliki rongga badan  Triploblastik Selomata
• Ruas tubuhnya (segmen) disebut Metameri terdiri dari alat ekskresi
  (nefridium) lubang reproduksi, otot dan pembuluh darah
• Sistem pencernaan  lengkap/sempuna
• Sistem peredaran darah  tertutup

Annelida (dalam bahasa latin, annulus = cincin) atau cacing gelang adalah kelompok cacing dengan tubuh bersegmen. Berbeda dengan Platyhelminthes dan Nemathelminthes, Annelida merupakan hewan tripoblastik yang sudah memiliki rongga tubuh sejati (hewan selomata), namun Annelida merupakan hewan yang struktur tubuhnya paling sederhana.

Filum Annelida merupakan cacing selomata berbentuk gelang yang memiliki tubuh memanjang, simetri bilateral, bersegmen, dan permukaannya dilapisi kutikula, dinding tubuh dilengkapi otot, memiliki prostomium dan sistem sirkulasi, saluran pencernaan lengkap, sistem ekskresi sepasang nefridia di setiap segmen, sistem syaraf tangga tali, sistern respirasi terdapat puda epidermis, reproduksi monoesis atau diesis dan larvanya trokofor atau veliger. Kebanyakan cacing Annelida hidup akuatik di laut dan terestrial di air tawar atau darat.

Cacing-cacing anggota filum ini tubuhnya beruas-ruas, beberapa organ (misalnya pencernaan) membentang sepanjang tubuh, organ yang lain seperti saluran pembuangan, ada di setiap ruas.  Annelida mempunyai rongga tubuh atau coelem, rongga ini tidak saja berisi organ-organ yang terbentuk dari mesoderm tetapi juga dilapisi oleh lapisan mesoderm. Annelida merupakan hewan simetris bilateral, mempunyai sistem peredaran darah yang tertutup dan sistem syaraf yang tersusun seperti tangga tali. Pembuluh darah yang utam membujur sepanjang bagian dorsal sedangkan sistem syaraf terdapat pada bagian ventral.

Phylum Annelida dibagi menjadi kelas Polychaeta, Oligochaeta, Archiannelida, Echiroidea dan Hirudinea. pembagian ke dalam kelas terutama didasarkan pada segmentasi tubuh. seta, parapodium, sistem sirkulasi, ada tidaknya batil isap, dan sistem reproduksi. Telah diketemukan 12.000 species yang hidup di air tawar, laut dan tanah. Contoh spesies annelida yang terkenal adalah cacing tanah (Lumbricus sp.) cacing ini hidup di tanah, makanannya berupa sisa tumbuhan dan hewan. Charles Darwin ahli biologi yang termahsur adalah orang yang pertama kali menyatakan bahwa cacing tanah mempunyai peranan yang penting dalam menggemburkan tanah.  Karena hidup di dalam tanah, cacing ini membuat liang-liang sehingga tanah menjadi berpori dan mudah diolah.

Cacing tanah juga mencampur dedaunan dengan tanah, jadi menaikan kandungan humus tanah. Sebagian besar anelida hidup dilaut, yaitu diliang-liang atau dibawah karang yang dekat dengan pantai, misalnya neries. Golongan lain dari annelida yang banyak dikenal adalah lintah pengisap darah. Lintah mempunyai balik penghisap dikedua ujung badanya. Batil penghisap posterior dipergunakan untuk melekatkan diri pada inang, sedangkan batil penghisap anterior dipergunakan untuk menghisap darah.

Hewan filum Annelida berasal dari kata latin “annul/annelus = cincin, gelang” dalam bahasa Yunani “eidos = bentuk” yang dikenal sebagai cacing gelang. Tubuh anggota filum ini bersegmen tertutup kutikula yang merupakan hasil sekresi dari epidermis, sudah ada ronnga tubuh (coelom), dengan metamerisme sebagai ciri utamanya: pembagian rongga tubuh, sistem persyarafan, peredaran darah, dan sistem ekskresinya metamerik. Saluran pencernaan lengkap (mulut-usus-anus), berbentuk tubular, memanjang sumbu tubuh. Respirasi dengan epidermis ataupun insang (pada cacing tabung, misalnya) pada somit tertentu. Organ reproduksi hermafrodit (kelas olygochaeta dan hirudinea), dengan hewan langsung berbentuk hewan dewasa, atau berumah dua (kelas archiannelida dan polychaeta), dengan melalui fase larva trokofor. Hidup di dalam tanah yang lembab, dalam laut dan dalam air. Umumnya annelida hidup bebas, ada yang hidup dalam liang, beberapa bersifat komensal pada hewan akuatis, dan ada juga yang bersifat parasit pada vertebrata.

1.1 Ciri-ciri Umum

Ciri umum yang tergolong filum Annelida dapat diuraikan sebagai berikut:

• Tubuh bilateral simetris, bersegmen, berbentuk tubular, memanjang sumbu tubuh
• Triploblastis
• Tiap segmen dipisahkan oleh septa
• Tubuh ditutupi oleh kutikula fleksibel
• Punya seta, keras, seperti kitin (kec: Hirudinea)
• Punya parapodia
• Alat gerak: kontraksi otot tubuh dan setae (rambut kaku) pada tiap segmen (polygochaeta dan olygochaeta)
• Respirasi: epidermis permukaan kulit (difusi) dan insang (pada polychaeta)
• Saluran pencernaan lengkap (mulut-usus-anus)
• Reproduksi:     -seksual/genertif: konjugasi

-Aseksual/vegetatif: fragmentasi à regenerasi

• Ekskresi: nefridia (nephridios = ginjal)
• Saraf dan Indera: saraf tangga tali ( ganglion berderet berpasangan)

Statosidaà indra keseimbagan, peka terhadap cahaya.

• Sirkulasi: peredaran darah tertutup.
• Habitat: -tanah yang lembab

-air laut

-air tawar

1.2. Sruktur Tubuh

• Bilateral simetris: organ yang memiliki dua sisi
• Triboplastik,

Annelida merupakan hewan tripoblastik yang sudah memiliki rongga tubuh sejati (hewan selomata). Namun Annelida merupakan hewan yang struktur tubuhnya paling sederhana.

• Bersegmen, tubular dan memanjang

Annelida memiliki segmen di bagian luar dan dalam tubuhnya. Antara satu segmen dengan segmen lainya terdapat sekat yang disebut septa. Pembuluh darah, sistem ekskresi, dan sistem saraf di antara satu segmen dengan segmen lainnya saling berhubungan menembus septa. Ruas tubuhnya (segmen) disebut Metameri terdiri dari alat ekskresi (nefridium), lubang reproduksi, otot dan pembuluh darah.  Annelida memiliki panjang tubuh sekitar 1 mm hingga 3 m. Contoh annelida yang panjangnya 3 m adalah cacing tanah Australia. Tubuh terbagi menjadi ruas-ruas (segmen) yang sama, baik di bagian dalam dan di bagian luar tubuh, kecuali saluran pencernaan dan sepanjang sumbu anterior-posterior, keadaan demikian disebut metarisma dan masing-masing ruas disebut metamere.

• Tubuh ditutupi oleh kutikula fleksibel

Strukur tubuh annelida

1.3 Fisiologi

1.3.1 Alat gerak

Annelida bergerak dengan kontraksi otot tubuhnya. Rongga tubuh Annelida berisi cairan yang berperan dalam pergerakkan annelida dan sekaligus melibatkan kontraksi otot. Ototnya terdiri dari otot melingkar (sirkuler) dan otot memanjang (longitudinal).

• Punya seta, keras, seperti kitin (kec: Hirudinea)

→ Seta: bulu kasar/rambut pada invertebrate. Pada polychaeta mempunyai seta yang banyak, sedangkan pada olygochaeta mempunyai seta yang sedikit. Seta ini terdapat pada tonjolan di samping.

• Punya parapodia

• Tiap segmen terdapat parapodia; untuk lokomosi

• Parapodia terdiri dari sejumlah seta;

• Seta terdiri dari notopodium, neuropodium, acicula & otot yang bekerja untuk berjalan, merangkak, bersembunyi atau berenang.

1.3.2 Sistem Respirasi

Respirasi yang terjadi pada Annelida dengan cara aerob, O­₂ & CO₂ berdifusi via kulit menggunakan epidermis pada seluruh permukaan tubuh, namun ada juga yang menggunakan insang pada polychaeta. Hanya terjadi ketika kulit dalam kondisi lembab.

1.3.3 Sistem Pencernaan

Annelida sudah mempunyai alat pencernaan makanan, mereka mencerna makanannya secara ekstraseluler. Sistem pencernaan annelida sudah lengkap, terdiri dari mulut, faring, esofagus (kerongkongan), usus, dan anus. Mulut dilengkapi gigi kitin yang berada di ujung depan sedangkan anus berada di ujung belakang.

1.3.4 Sistem Reproduksi

Annelida umumnya bereproduksi secara seksual dengan pembantukan gamet, memiliki klitelum sebagai alat kopulasi. Klitelum = struktur reproduksi yang mengsekresi cairan & membentuk kokon tempat deposit telur. Namun ada juga yang bereproduksi secara fregmentasi, yang kemudian beregenerasi. Organ seksual Annelida ada yang menjadi satu dengan individu (hermafrodit) dan ada yang terpisah pada individu lain (gonokoris) melalui larva trochophore berenang bebas.

1.3.5 Sistem Eksresi

Ekskresi dilakukan oleh organ ekskresi yang terdiri dari nefridia, nefrostom, dan nefrotor. Nefridia (tunggal – nefridium) merupakan organ ekskresi yang terdiri dari saluran. Nefrostom merupakan corong bersilia dalam tubuh. Nefrotor merupakan pori permukaan tubuh tempat kotoran keluar. Terdapat sepasang organ ekskresi tiap segmen tubuhnya. Nefridia = organ dalam segmen yang mengumpulkan sisa-sisa cairan & keluar melalui nephridiofor.

1.3.6 Sistem Saraf dan Indera

Sistem saraf Annelida adalah sistem saraf tangga tali. Terdiri dari ganglion otak dihubungkan dengan tali saraf yang memanjang sehingga berupa tangga tali. Ganglia otak terletak di depan faring pada anterior. Susunan syaraf terdiri atas anterior, dorsal ganglionic mass, disebut otak. Atau sebuah benang syaraf yang panjang dengan ganglionic swelling dan syaraf lateral pada tiap ruas.

• Cincin ganglia dihubungkan oleh tali saraf ventral

• Ganglia = seperti kantong yang merupakan pembesaran dari jaringan saraf, membentuk “otak”

• Tali saraf = sel-sel yang memanjang tubuh & mengandung impuls-impuls saraf

1.3.7 Sistem Peredaran Darah / Sirkulasi

Cacing ini sudah memiliki pembuluh darah sehingga memiliki sistem peredaran darah tertutup. Darahnya mengandung hemoglobin, sehingga berwarna merah. Pembuluh darah yang melingkari esofagus berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh.

•Lengkung aorta: lima tabung seperti jantung yang memompa darah ke dalam dua tabung utama sepanjang tubuh.

•Darah: subtansi cair yang mengedarkan makanan & membawa sisa-sisa makanan.

1.4 Habitat dan Ekologi

Sebagian besar Annelida hidup dengan bebas dan ada sebagian yang parasit (merugikan karena menempel pada inangnya) dengan menempel pada vertebrata, termasuk manusia. Habitat Annelida umumnya berada di dasar laut dan perairan tawar, dan juga ada yang sebagian hidup di tanah atau tempat-tempat lembab. Annelida hidup di berbagai tempat dengan membuat liang sendiri.

 

1.5 Klasifikasi

Annelida dibagi menjadi lima kelas, yaitu:

1. Polychaeta (cacing berambut banyak)

Berdasarkan perkembangan anterior dan cara hidup dapat dibedakan menjadi:

–          Erratia

–          Sedentaria

1. Olygochaeta (cacing berambut sedikit)
2. Hirudinae (tidak punya rambut);

–          Bangsa Acanthobdellia

–          Bangsa Rhynchobdellida

–          Bangsa Gnathobdellia

–          Bangsa Pharyngobdellida

1. Archiannelida
2. Echiuoroidea

1. Kelas Polychaeta

Polychaeta, dalam bahasa Yunani “poly” = banyak, “chaetae” = rambut kaku, merupakan Annelida berambut banyak. Anggota kelas polychaeta dikenal dengan sebutan umum cacing laut, cacing sikat, cacing ruas. Umumnya hidup di air. Seluruh permukaan tubuh polychaeta mengandung rambut-rambut kaku atau setae yang dilapisi kutikula sehingga licin dan kaku. Tubuhnya berwarna menarik, seperti ungu kemerah-merahan. Setiap segmen tubuh polychaeta dilengkapi dengan sepasang alat gerak atau alat berenang yang disebut parapodia. Alat ini pun berperan sebagai alat pernafasan. Polychaeta memiliki kelamin terpisah. Perkembangbiakannya dilakukan dengan cara seksual. Pembuahannya dilakukan di luar tubuh. Telur yang telah dibuahi tumbuh menjadi larva yang disebut trakofora. Setae berupa berkas, biasanya ada dua berkas: notosetae (di bagian dorsal) dan neurosetae (di bagian ventral); parapodia menonjol, tipenya bernacam-macam (biramus, uniramus), kadang-kadang tereduksi; prostomium pada umumnya berkembang baik, mempunyai mata dan tentakel, namun sangat termodifikasi pada hewan sedentaria; organ reproduksi pada umumnya diosius; habitat lautan, ada juga yang hidup di lingkungan estuary, beberapa hidup di air tawar atau bahkan terrestrial (di wilayah tropic).

2.1 Ciri-ciri polychaeta

• Tubuh memanjang dan bersegmen
• Tiap segmen mempunyai parapodiaàsemacam kaki yang bentuknya seperti dayung
• Tiap parapodia mempunyai seta, kec.segmen terakhir
• Warna tubuh menarik
• Respirasi dengan insang
• Di bagian anterior terdapat kepala yang sempurna, disebut prostomium. Pada kepala  terdapat mata, antena, sepasang palpus dan mulut di bagian ventral.
• Ruas yang mengandung mulut disebut peristomium. Ruas terakhir atau pigidium mengandung anus.
• Habitat: bahari à di lautan, hidup dalam pasir atau menggali batu-batuan di daerah pasang surut air laut
• Perbedaan dengan Oligochaeta:

-Kepala dengan anggota, Tiap somit banyak seta & 1 pasang parapodia, Dioesious, Punya Stadium larva (trokofor), tidak punya klitelum.

-Tubuh terdiri tiga bagian: pra segmental, segmental & pascasegmental. Kepala di prasegmental, parapodia di segmental & pygidium di pascasegmental.

struktur tubuh polychaeta                                                    prostomium,peristomium

Appendages

• Kepala ada tentakel

• Punya faring yang dapat ditonjolkan dari kepala. Faring punya duri cengkram & bergigi.
faring di kepala                                                   macam parapodia

Parapodia

• Seta banyak & punya parapodium.

• Parapodia:     -biramus (noto+neuropodia)

-uniramus (hanya neuropodia).

Notopodia terdapat di bagian dorsal, neuropodia di bagian ventral.

• Seta: di betuk oleh sel ektoderm. Tiap seta terdiri atas sejumlah filamen & sel lateral. Tipe dasar seta yaitu ; Compound, Pseudocompound, Simple

• Anus dalam somit terakhir, terdapat sepasang anal cirri

2.2 Struktur Tubuh

Panjang tubuh umumnya kurang dari 10 cm dengan garis  tengah 2-10 mm; penghuni kedalaman laut umumnya hanya mencapai panjang 1 m, walau ada satu jenis yang panjangnya mencapai 3 m (Eunice sp). Warna tubuhnya banyak yang menarik (merah, merah muda, hijau ataupun kombinasi warna-warna). Metamerisme pada umumnya sempurna, dengan tiap segmen silindris identik, kecuali bagian kepala dan ekor.

2.3.1 Alat Gerak

• Pergerakan disebabkan oleh perpaduan gerak antar parapodia, otot dinding tubuh & cairan rongga tubuh.
• Gerak undulating mengakibatkan cacing dapat menjalar & berenang dengan cepat.
2.3.2 Sistem Respirasi
• Bernafas dengan insang
• Pertukaran gas via permukaan tubuh juga terjadi
• Beberapa jenis tiap ruas terdapat insang, kecuali ujung anterior & posterior
• Pada cacing yang mengalami modifikasi, jumlah & letak insang terbatas pada ruas tertentu.

Sistem Pencernaan
• Cara makan sesuai dengan kebiasaan hidup
• Raptorial feeder: avertebrata kecil ditangkap dengan pharink/probosis yang dijulurkan, terdapat rahang kitin
• Deposit feeder: menelan pasir & lumpur dalam lorong; bahan organik dicerna & partikel mineral dikeluarkan via anus, atau melalui tentakel cilia yang berlendir
• Filter feeder: tidak punya probosis tutup kepala dilengkapi radiola untuk menyaring detritus & plankton.

2.3.4 Sistem Reproduksi

Reproduksi Seksual
• Dioesious & monoesious
• Seksual via fertilisasi eksterna (ovum & sperma di lepas di air). Zigot → trokofor → juvenil
Reproduksi Aseksual
• Pada Cirratulidae, Sabellidae, Spionidae & Syllidae (Tunas/Budding) dari parapodia. bagian tubuh menjadi dua bagian.
• Epitoksi (pembentukan individu reproduktif) merupakan fenomena reproduksi khas polychaeta—hewan tampak jadi dua bagian.

2.3.5 Saraf dan Indera

• Sistem saraf tangga tali

• Alat indera utama: mata, “nuchal organ” & statocyst
• Mata berkembang baik (errantia), bintik mata/tidak ada (sedentaria)
• Fungsi mata: fotoreseptor
• Nuchal organ: kemoreseptor untuk mendeteksi makanan
• Sel peraba terdapat diseluruh tubuh, terutama parapodia & kepala

Sistem syaraf, indera & sirkulasi

2.3.6 Sistem Ekskresi

• Cacing yang tidak mempunyai pembuluh darah: protonefridia solenosit
• Cacing yang mempunyai pembuluh darah: metanefridia
– Nefrostom: corong bersilia
– Nefridial kanal: pembuluh ekskresi
– Nefridiophor: lubang ekskresi, bermuara pada neuropodium
• Nefridia juga berfungsi sebagai alat osmoregulasi

 

2.4 Habitat dan Ekologi

Habitatnya di lautan, Polychaeta hidup dalam pasir atau menggali batu-batuan di daerah pasang surut air laut ataupun membentuk tabung. Cara hidupnya yang bersembunyi menyebabkan mereka luput dari pengamatan biasa.

Contoh polychaeta yang terkenal:

1) Sabellastarte indica (cacing kipas)

2) Marphysa sanguinea

3) Eunice viridis (cacing wawo)

4) Lysidice oele (cacing palolo)

5) Nereis virens (kelabang laut)

Dua jenis terakhir sering dikonsumsi oleh orang-orang di Kepulauan Maluku. Sebagian besar waktu Polychaeta berada dalam bentuk atoke, yaitu hewan yang belum masak secara seksual (dewasa). Pada saat musim kawin, bagian tubuh tertentu membentuk gonad. Hewan yang sudah dewasa ini disebut epitoke. Epitoke mengandung gamet. Pembuahan terjadi di luar tubuh.

KLASIFIKASI

Kingdom : Animalia

Phylum : Annelida

Class : Polychaeta

Ordo : Eunicida

Familia : Eunicedae

Genus : Eunice

Species : Eunice viridis

2.5 Kelompok Polychaeta

Polychaeta dibagi dalam dua kelompok; polycaeta Erratia dan Sedentaria. Penggolongan itu di dasarkan perkrmbangan anterior dan cara hidup hewan dari masing-masing kelompok: polycaheta Erratia memiliki sumbu tubuh bersegmen banyak yang serupa (metameri), mempunyai kepala yang ditandai sejumlah palpus, antenna, dan siri tentakel. Hewan-hewan itu hidup bergerak bebas dan kuat dan acap kali bersusunan kompleks, yang dapat dijadikan ciri penentu jenis. Jumlah segmen tubuh  hewan Sedentaria relatif terbatas dibandingkan dengan Errantia. Anggota badan bagian anterior  dapat tidak  ada, tapi pun dapat ada, yang mirip dengan hewan Errantia. Pada umumnya bagian anterior termodifikasi menjadi lubang mulut yang dikelilingi insang, sedangkan bagian tengah membentuk bagian abdomen yang parapodianya pendek.

1.Subkelas Sedentaria
• Segmen tubuh & parapodium tidak sama. Faring tidak punya rahang
• Sedentari & bersembunyi dalam lumpur / hidup dalam tabung di lumpur
• Parapodia & organ saraf mereduksi
• Bentuk kepala mengalami berbagai modifikasi sesuai fungsinya sebagai ciliary feeder
• Contoh:
– Sabella (cacing kipas), struktur dikepala seperti bulu yang disebut radiola
– Chaetopterus ; hidup dalam tabung berbentuk huruf U, notopodium mengsekresi kantong lendir yang menjaring makanan dari air. Kantong secara periodik akan masuk ke dalam mulut ventral suckers
– Arenicola ; Hidup dalam tabung berbentuk huruf J

2. Subkelas Errantia
• Segmen tubuh sama dari kepala – ekor
• Parapodia sama dari depan – belakang
• Hidup bebas, pelagis, merayap, lubang
• Organ indera berkembang baik
• Contoh: Tomopteris: berenang bebas & bioluminescen

PERANAN POLYCHAETA
• Penting secara ekonomi (+,-):
1. Sumber protein
2. Bahan baku obat & industri farmasi
3. Parasit (cangkang kerang & tiram mutiara, usus ikan)
4. Budidaya (pakan ikan & komoditi ekspor)
5. Hiasan akuarium laut

• Penting secara ekologi:
1. Indikator polusi organik ekosistem akuatik
2. Mata rantai dalam ekosistem
3. Mendaur-ulang nutrien di alam
4. Membentuk ekosistem terumbu karang
5. Hama (penggerek & penempel) badan kapal

1. Kelas Oligochaeta

Oligochaeta (dalam bahasa Yunani, oligo = sedikit, chaetae = rambut kaku) yang merupakan annelida berambut sedikit. Oligochaeta tidak memiliki parapodia, namun memiliki seta pada tubuhnya yang bersegmen. Habitat cacing ini umumnya di air tawar dan tempat lembab. Namun, ada pula yang hidup di darat. Tubuhnya bersegmen-segmen dengan jumlah segmen mencapai 200 buah. Berikut merupakan gambar yang menerangkan struktur anatomi Oligochaeta

3.1 Ciri-ciri oligochaeta

• Memiliki sedikit setae pada tubuhnya
• Segmen pada tubuhnya mencapai 200 segmen
• Panjang tubuh mulai 1cm-3m
• Kulit dilapisi kutikula
• Tubuh mengandung hemoglobin
• Habitat di tempat lembab dan perairan
• Hermaprodit

3.2 Struktur Tubuh

Setae tidak membentuk berkas, tunggal dan membentuk rangkaian tertentu, tidak memiliki parapodia; jarang mempunyai insang (kecuali yang akuatik); prostomium kecil, berbentuk kerucut, tanpa mata atupun tentakel; organ reproduksi hermafrodit (pembuahan silang): susunan gonad dan saluran-saluran reproduksi khas, metamerisme terbatas; sejumlah segmen membentuk clitellum untuk menyekresikan cocoon; habitat pada umumnya air tawar ataupun terrestrial, beberapa hidup di lingkungan estuary.

3.3.1 Sistem Respirasi

Kelas Oligochaeta tidak memiliki parapodia seperti pada kelas polychaeta, pernapasannya dilakukan melalui seluruh permukaan tubuhnya. Itu sebabnya mengapa tubuh kelompok cacing ini berlendir. Tubuh cacing tanah tertutup oleh selaput bening dan tipis yang disebut kutikula. Kutikula ini selalu lembap dan basah. Melalui selaput inilah cacing bernapas. Kutikula menyebabkan udara di dalam tanah dapat masuk ke pembuluh darah cacing. Setelah masuk ke pembuluh darah, udara tersebut diedarkan ke seluruh tubuh. Tetapi ada juga Oligochaeta yang bernafas dengan menggunakan insang, yakni kelas oligochaeta yang hidup akuatik.

3.3.2 Sistem Pencernaan

Class Oligochaeta memiliki sistem pencernaan yang lengkap mulai dari mulut, faring, kerongkogan dan usus. Makanannya adalah sisa dedaunan. yang dikeluarkan oleh getah pencernaan secara ekstrasel. Cacing tanah dapat mencerna senyawa organik tersebut menjadi molekul yang sederhana yang dapat diserap oleh tubuhnya. Sisa pencernaan makanan dikeluarkan melalui anus.

System pencernaan oligochaeta

3.3.3 Sistem Reproduksi

Cacing tanah bersifat hermafrodit, tetapi tidak melakukan pembuahan sendiri. Hal itu karena, matangnya sel kelamin betina tidak sama waktunya dengan matangnya sel kelamin jantan. Organ reproduksi betina terdapat di segmen ke-9 sampai ke-14 dan organ reproduksi jantan terdapat di segmen ke-10 sampai ke-15. Di segmen ke-32 sampai ke-37 terdapat klitelum, yaitu penebalan epidermis sebagai penghasil lendir. Sewaktu sepasang cacing berkopulasi maka akan keluar lendir yang akan membungkus kedua cacing dan menjaga sperma dari kekeringan. Selubung (coccon) lendir tadi akan maju mundur di sepanjang kedua tubuh cacing. Setelah itu, sel telur dari masing-masing cacing keluar dan memasuki coccon. Jika melewati lubang kelamin jantan, telur-telur yang ada di dalam coccon akan dibuahi oleh sperma dari cacing yang berlainan. Setelah selesai pembuahan, coccon akan lepas ke arah depan. Sekarang di dalam coccon terdapat telur-telur yang akan dibuahi dan kemudian tekur-telur tersebut akan menetas menjadi cacing.

 

3.3.4 Sistem saraf

Sistem saraf Oligochaeta terdiri dari:

– ‘otak’ (ganglion cerebral)

– dua lobus di atas faring

– dua syaraf penghubung disekitar faring menuju ke ganglia sub paringeal

– tali syaraf ventral (sepanjang dasar selom ke arah somit anal).

– Beberapa syaraf menuju ke prostomium & daerah mulut

• Tali syaraf ventral dlm tiap somit mempunyai ganglion membesar & memberikan 3 pasang syaraf  lateral

• Tiap syaraf lateral membentang setengah somit terdiri dari serabut sensoris & motoris

3.3.5 Sistem Ekskresi

Anelida dan moluska mempunyai organ nefridium yang disebut metanefridium. Pada cacing tanah yang merupakan anggota anelida, setiap segmen dalam tubuhnya mengandung sepasang metanefridium, kecuali pada tiga segmen pertama dan terakhir.

Metanefridium memiliki dua lubang. Lubang yang pertama berupa corong, disebut nefrostom (di bagian anterior) dan terletak pada segmen yang lain. Nefrostom bersilia dan bermuara di rongga tubuh (pseudoselom). Rongga tubuh ini berfungsi sebagai sistem pencernaan. Corong (nefrostom) akan berlanjut pada saluran yang berliku-liku pada segmen berikutnya.

Bagian akhir dari saluran yang berliku-liku ini akan membesar seperti gelembung. Kemudian gelembung ini akan bermuara ke bagian luar tubuh melalui pori yang merupakan lubang (corong) yang kedua, disebut nefridiofor. Cairan tubuh ditarik ke corong nefrostom masuk ke nefridium oleh gerakan silia dan otot. Saat cairan tubuh mengalir lewat celah panjang nefridium, bahan-bahan yang berguna seperti air, molekul makanan, dan ion akan diambil oleh sel-sel tertentu dari tabung. Bahan-bahan ini lalu menembus sekitar kapiler dan disirkulasikan lagi. Sampah nitrogen dan sedikit air tersisa di nefridium dan kadang diekskresikan keluar.

Metanefridium berlaku seperti penyaring yang menggerakkan sampah dan mengembalikan substansi yang berguna ke sistem sirkulasi.

Cairan dalam rongga tubuh cacing tanah mengandung substansi dan zat sisa. Zat sisa ada dua bentuk, yaitu amonia dan zat lain yang kurang toksik, yaitu ureum. Oleh karena cacing tanah hidup di dalam tanah dalam lingkungan yang lembab, anelida mendifusikan sisa amonianya di dalam tanah tetapi ureum diekskresikan lewat sistem ekskresi.

Peranan
• Sumber pakan ikan (Tubifex)

• Perombak bahan organik & menyuburkan tanah (Lumbricus)

• Bioindikator (Tubifex, Limnodrillus)

• Inang perantara parasit pada ikan (Aulophorus furcatus & Dero limosa)

• Inang perantara cacing pita unggas (Amoebotaenia spenoides)

• Parasit pada anak ikan lele (Lytocestus parvulus)

• Pembawa virus+bakteri minyak flu pada ababi (Metastrongylus)

Ordo 1. Lumbriculida

– Gonopore jantan & testis terletak pada ruas yang sama

– Contoh: LumbriculusOrdo

2. Moniligastrida

– Gonopore jantan terletak di belakang ruas yang mengandung testis

– Contoh: Moniligaster

Ordo 3. Haplotaxida

– Gonopore jantan sedikit satu ruas di belakang ruas yang mengandung testis

– Contoh: Limnodrillus, Chaetogaster

KLASIFIKASI

Kingdom : Animalia

Phylum : Annelida

Class : Oligochaeta

Ordo : Opisthopora

Familia : Lumbricidae

Genus : Lumbricus

Species : Lumbricus sp.

1. Kelas Hirudinea

Hirudinea merupakan kelas annelida yang jenisnya sedikit. Anggota kelas hirudinea hidup di lingkungan akuatik dan terrestrial. Panjang Hirudinea bervariasi dari 1–30 cm. Sebagian besar Hirudinea adalah hewan ektoparasit pada permukaan tubuh inangnya. Inangnya adalah vertebrata dan termasuk manusia. Hirudinea parasit hidup dengan mengisap darah inangnya, sedangkan Hirudinea bebas hidup dengan memangsa invertebrata kecil seperti siput. Contoh Hirudinea parasit adalah Haemadipsa (pacet) dan Hirudo (lintah). Saat merobek atau membuat lubang, lintah mengeluarkan zat anestetik (penghilang sakit), sehingga korbannya tidak akan menyadari adanya gigitan. Setelah ada lubang, lintah akan mengeluarkan zat anti pembekuan darah yaitu hirudin. Dengan zat tersebut lintah dapat mengisap darah sebanyak mungkin.

4.1. Ciri-ciri hirudinea:

• Panjang tubuh mencapai 30 cm
• Tubuh dilindungi oleh lapisan kutikula
• Tubuh relatif pipih
• Tubuh terdiri dari 34 segmen
• Tidak mempunyai parapodia dan setae
• Mempunyai alat penghisap (sucker) di bagian anterior maupun posterior
• Bersifat hermafrodit
• Habitat: air tawar dan darat

4.2 Stuktur Tubuh

Hewan ini tidak memiliki parapodium maupun seta pada segmen tubuhnya. Sekalipun dikenal dengan nama umum lintah pengisap darah, bagian terbesar di antaranya tidak hidup sebagai ektoparasit. Tubuhnya pipih. Ukuran panjangnya dari 1-2cm atau 5cm, walau ada yang mencapai 12cm, bahkan 30cm (Haemanteria ghiliani dari daerah Amazon). Metamerisme sudah sangat tereduksi: segmen-segmen ujung anterior (biasanya kecil) dan posterior (lebih besar) termodifikasi manjadi alat penghisap yang digunakan untuk menempel dan bergerak. Jumlah segmen tetap, yaitu 34, walau lapisan cincin sekunder di luarnya (annuli) menyamarkan segmentasi primer tersebut. Clitteum dibentuk segmen-segmen IX,X atau XI.

Struktur tubuh lintah

4.3.1 Alat Gerak

• Sebagian aktif malam, juga siang.
• Bergerak dengan cara melekukkan badan, melekat dengan sucker
• Berenang dengan cara menggelombangkan badan.

4.3.2 Sistem Respirasi

• Menggunakan anyaman kapiler di bawah epidermis.

• Insang: Piscicolidae

4.3.3 Sistem Pencernaan

Sistem pencernaan terdiri dari mulut, faring, tembolok, lambung, rektum, anus. Anus terletak pada bagian dorsal. Proses pencernaan  penghisap anterior à mulut à faring à tembolok à usus à usus buntu à anus à penghisap posterior.

• faring otot yang dilengkapi rahang bergigi /probosis berotot

Di kerongkongan tempat isapannya terdapat tiga rahang yang berbentuk seperti setengah gergaji yang dihiasi sampai 100 gigi kecil. Dalam waktu 30 menit lintah bisa menyedot darah sebanyak 15 ml – kuota yang cukup untuk hidupnya selama setengah tahun. Air ludahnya pun mengandung zat aktif yang sekurang-kurangnya berisi 15 unsur. Contohnya, zat putih telur hirudin yang bermanfaat untuk mengencerkan darah, dan mengandung penisilin.

Makanan & Pencernaan

• Lintah hidup sebagai pemakan bangkai/predator, parasit. Predator makan larva, keong, serangga, cacing.

• 75% penghisap darah, melekat/nempel pada permukaan tubuh vertebrata (ikan-manusia).

• Darah dihisap oleh faring otot & menampung dalam tembolok.  Enzim saliva (hirudin) mencegah koagulasi darah. Dalam 1 x makan, lintah mengisap darah 10x berat tubuhnya.

4.3.4 Sistem Reproduksi

• Monoceous

•  jantan: 4-12 pasang testis. 1 pasang ductus spermaticus.

• betina: 2 ovarium & Oviduct yang berhubungan dengan kelenjar albumin & vagina di median yang bermuara di belakang porus genitalia jantan

• Tidak ada tingkat larva

• Lintah membentuk kokon yang mengandung telur yang telah dibuahi & kokon akan diletakkan dalam air/tanah.

4.3.5 Saraf dan Indera

• Ruas 5 & 6 terdapat lingkar saraf ganglia: “otak”

• Alat indera: mata & papilla

• Mata: fotoreseptor

• Papilla & sensila: tonjolan kecil pada epidermis. Fungsi: alat peraba & perasa

4.3.6 Sistem Ekskresi

4.4 Habitat dan Ekologi

Hewan berhabitat air tawar, hidup di rawa-rawa, kolam, ataupun sungai. Hirudinea adalah hewan ektoparasit pada permukaan tubuh inangnya. Inangnya adalah vertebrata dan termasuk manusia. Hirudinea parasit hidup dengan mengisap darah inangnya, sedangkan Hirudinea bebas hidup dengan memangsa invertebrata kecil seperti siput. Contoh Hirudinea parasit adalah Haemadipsa (pacet) dan hirudo (lintah).

Peranan
• Terapi medis (Hirudo medicinalis)

• Mengisap darah kerbau (Hirudo, Macrobdella, Philobdella)

• Parasit pada ikan (Piscicolidae)

KLASIFIKASI

Kingdom : Animalia

Phylum : Annelida

Class : Hirudinea

Ordo : Arhynchobdellida

Familia : Hirudinidae

Genus : Hirudo

Species : Hirudo medicinalis

ORDO 1. Acanthobdellia

• Mempunyai setae; hanya satu marga yang ada, ditemukan di Finlandia dan Rusia.

• Tidak punya alat isap pada anterior

• Pada segmen 2-4 terdapat dua pasang seta tiap ruas

• Contoh: Acanthobdella

ORDO 2. Gnathobdellia

• Punya alat isap anterior & posterior

Lintah bergigi tiga buah (walau kadang-kadang tereduksi); mulut lebar, hampir menyatu denga bibir batil isap oral; biasanya barmata 5 pasang.

• Punya 3 buah rahang, pharink tidak dapat dijulurkan

• Contoh: Hirudo medicinalis, Haemadipsa

ORDO 3. Rhynchobdellida

• Lintah degan proboscis yang eversible; mulut kecil, di tengah batil isap oral; kelompok glossiphoniid hidup di air tawar, kelompok piscicolid hidup sebagai parasit ikan, contoh: Galssiphonia.

• Punya anterior sucker/tidak

• Tidak punya rahang, tapi punya belalai

• Contoh: Piscicola, Helobdella

ORDO 4. Pharyngobdellida

Mirip dengan Gnathobbdellida, tetapi faring tidak bergigi; bermata 6-8 pasang; kebanyakan berhabitat air tawar, pemakan larva insekta dan moluska. Contoh: Erphobdella

• Pharink tidak dapat dijulurkan

• Tidak punya gigi, tapi punya 1-2 stylet

• Co: Erpobdella, Dina

1. Kelas Archiannelida

Merupakan cacing primitive, cacing kecil marga utama Polygordius, banyak terdapat di pantai. Ciri-ciri mirip larva polychaeta yang hidup di dasar pasir. Memiliki sepasang tentakel pada prostomiumnya, pada sisi prostomium terdapat celah berbulu getar sebagai alat pengindera. Tubuhnya bersekat dan tiap sekat memiliki rongga tubuh, otot longitudinal, sepasang nefridia, sepasang gonad, bagian saluran pencernaan dan bagian syaraf. Pertumbuhannya melalui perpanjangan anus.

5.1 Ciri archiannelida

• Memiliki cangkang kapur (shell), simetri bilateral, tidak beruas, sebagian besar berbulu getar dengan kelenjar lender
• Tidak mempunyai parapodia & seta
• Bagian kepala membesar (kec. Scaphopoda dan Pelecypoda)
• Kaki berotot sebagai alat merayap, meliang atau berenang

5.2 Struktur Tubuh dan Fisiologi

• Memiliki gigi dan saluran pencernaan lengkap
• Memiliki jantung dengan dua bagian, aorta dan pembuluh
• Respirasi dengan insang (ctenidium), paru pada rongga mantel, mantel atau oleh epidermis
• Ekskresi oleh ginjal (nefridia)
• Memiliki sistem syaraf (ganglia), bintik mata atau mata majemuk, statosista untuk keseimbangan.
• Kelamin terpisah atau hermaprodit (protandri)

• Tiap segmen mengandung sepasang nefridium, somit hanya di bagian posterior saat metamorfosis, larva trokofor.
• Contoh: Polygardius, panjang tubuh 30-100 mm, tubuh langsing, somit tidak jelas dari luar. Prostomium dengan dua tentakel sensori, Organ interna mirip polychaeta tapi lebih sederhana.
• Dinophilus, Chaetogordius

1. Kelas Euchiroidea

Ciri, Struktur dan Fisiologi:

• Kelompok yang mempunyai bekas peruasan pada hewan dewasa (cacing senduk)
• Berbentuk silindris, tidak beruas, dinding tubuh tipis dan penuh cairan dalam rongga tubuh, memiliki prestomium (belalai)
• Memiliki mulut, usus dan anus
• Habitat di dasar lumpur atau pasir di bawah garis pasang surut, membuat liang berbentuk ‘U’
• Hidup secara komensalisme dengan beberapa jenis hewan dalam lubang yang sama

Annelida merupakan hewan tripoblastik selomata, karena sudah memiliki coelom. Annelida hidup secara bebas, tetapi ada juga yang parasit pada hewan vertebrata seperti manusia. Anelida ada yang bersifat merugikan dan menguntungkan, namun sebagian besar Annelida bersifat menguntungkan bahkan ada yang dapat dijadikan sebagai bahan konsumsi di beberapa daerah, contohnya: cacing wawo (Lysidice oele), dan cacing palolo ( Eunice viridis). Kedua cacing tersebut biasa dikonsumsi oleh manusia di beberapa tempat di Indonesia. Selain itu, beberapa contoh spesies Annelida yang menguntungkan antara lain: Lumbricus rubella yang memegang peranan penting bagi agroekosistem, cacing tersebut memproses sampah tanaman dan mengubahnya menjadi permukaan tanah sehingga kaya nutrisi. Cacing tersebut juga berperan sebagai dekomposer dan menghasilkan senyawa-senyawa bioaktif dan enzim-enzim penghancur benda mati sehingga tidak mengherankan jika cacing dijadikan bahan pengobatan contohnya untuk typhus dan bahan pembuat kosmetik. Selain itu ada juga spesies yang biasa digunakan dalam ilmu kedokteran yaitu Hirudo medicinalis.

 

Merupakan binatang triploblastik selomata, tubuhnya bersegmen. Setiap segmen dibatasi oleh sekat (septum). Sudah memiliki sistem syaraf, pencernaan, ekskresi, reproduksi dan sistem pembuluh. Hidup di air tawar, laut darat atau parasit.

Annelida dibedakan menjadi 3 kelas, yaitu :

a.   Oligochaeta (cacing berambut sedikit)

contoh  :

– Lumbricus terestris (cacing tanah)

– Moniligaster houteni (cacing tanah di Sumatra)

– Pheretima sp (cacing tanah)

– Pherichaeta musica (cacing hutan)

– Tubifex sp (cacing air)   

b.  Polychaeta (cacing berambut banyak)

contoh  :

– Neanthes virens

– Arenicola marina

– Eunice viridis (cacing wawo)

– Lysidicol oele (cacing palolo) 

c.   Hirudinea (golongan lintah)

     contoh  :

– Hirudo medicinalis, lintah yang merupakan penghasil anti pembekuan darah (zat hirudin)

– Hirudinaria javanica, lintah kuning

– Haemadipsa zeylanice, pacet

Peranan Annelida dalam kehidupan  :

– Menyuburkan tanah, karena membantu menghancurkan tanah dan membantu aerasi tanah misal cacing palolo.

– Sebagai makanan, misal cacing palolo dan cacing wawo

– Menghasilkan zat hirudin atau  zat antikoagulan atau zat anti pembekuan darah, misal lintah

 

  

7.  Arthropoda (hewan beruas-ruas)

Merupakan binatang triploblastik selomata, tubuh beruas-ruas dan tiap ruas mempunyai kaki yang bersendi, rangka dari kitin atau zat tanduk, merupakan yang paling besar jumlahnya. Hidup di air tawar, laut, parasit pada hewan, tumbuhan dan manusia.

Tubuh terbagi menjadi 3, yaitu :

–  caput                    : kepala

–  torax                     :  dada

–  abdomen              :  perut

Sistem organ lengkap, meliputi  :  sistem peredaran darah, pencernaan, syaraf, pengeluran, pernafasan, indera dan perkembangbiakan.

Sistem peredaran darah terbuka dan tidak mengandung hemoglobin sehingga darah tidak berwarna merah, darah berfungsi mengangkut sari makanan dan zat sampah. Alat pernafasan yang hidup di air dengan insang dan yang hidup di darat dengan menggunakan paru-paru buku atau trakhea. Sistem syaraf dengan mengunakan sistem syaraf tangga tali. Perkembangbiakan generatif dan dalam perkembangannya ada yang mengalami metamorfosis yaitu perubahan bentuk tutbuh dari sederhana menjadi sempurna. Alat indera berupa antena sebagai alat peraba dan mata sebagai alat pengelihat. Alat gerak berupa kaki dan sayap.

Arthropoda terdiri dari 5 kelas, yaitu  :

                –  Crustacea

                –  Insecta

                –  Chilopoda

                –  Diplopoda

                –  Arachnida

 

a.  Crustacea

Hidup di air, bernafas dengan insang, kepala dan dada tidak dapat dipisahkan sehingga disebut cephalothorax (kepala dada), rangka luar dari kitin, antena 2 pasang, kaki 1 pasang pada setiap ruas tubuh dan pada udang atau kepiting terdapat 5 pasang kaki jalan.

Pada umumnya telur menetas menjadi larva dan setelah mengalami pengelupasan kulit maka larva tubuh menjadi hewan dewasa.

Contoh  :

– Cambarus sp (udang air tawar)

– Panulirus sp (udang laut)

– Pagurus sp (rajungan)

– Cancer sp (kepiting)

Peranan Crustacea dalam kehidupan manusia  :

– sebagai bahan makan untuk manusia

– sebagai zooplankton untuk makanan ikan di laut dan merupakan komponen penting dalam ekosistem

– beberapa Crustacea bersifat merusak atau parasit, yaitu membuat lobang pada katu bagian luar kapal

 

b.  Insecta (serangga)

Hidup di darat dan beberapa di air trawar. Tubuh dibedakan menjadi caput (kepala), thorax (dada) dan abdomen (perut).

Kepala didapatkan mata, antena dan alat mulut yang bertype :        –  menggigit

                                –  menusuk dan menggigit

                                –  menghisap

                                –  menjilat

Dada terdiri dari 3 segmen yang masing-masing mempunyai sepasang kakidan biasanya mempunyai 2 pasang sayap.

Perut terdiri dari sebelas segmen atau kurang, pada tiap segmen terdapat lobang nafas dan segmen terakhir berfungsi untuk reproduksi.

Dalam hidupnya insecta mengalami metamorfosis atau perubahan bentuk tubuh.

Metamorfosa dibedakan menjadi 2 yaitu  :

– Metamorfosa sempurna (holometabola)

tahapnya :

Telur à larva à pupa (kepompong) à imago (dewasa)

Contoh :         

–  kupu-kupu

        –  nyamuk

        –  lebah

– Metamorfosa tidak sempurna (hemimetabola)

tahapnya :

Telur  à  nimpha  à  imago (dewasa)

Contoh :         

–  belalang

        –  periplaneta

        –  jangkrik

Nimpha adalah serangga muda yang bentuknya seperti serangga dewasa tetapi sebagian organ tubuhnya belum tumbuh atau sempurna. 

 

Berdasarkan alat mulut dan bentuk sayap, insecta dibedakan menjadi 9 ordo, yaitu :

– Orthoptera

– Isoptera

– Hemiptera

– Homoptera

– Odonata

– Coleoptera

– Lepidoptera

– Diptera

– Hymenoptera

 

 

Ordo Orthotera (serangga bersayap lurus)

Merupakan serangga peloncat, alat mulut berfungsi untuk menggigit, sayap depan disebut tegmina (bentuknya lurus menyempit dan kuat), sedang sayap belakang tipis seperti membran, mengalami metamorfosa tidak sempurna.

Contoh :

                Disostura sp (belalang padang)

                Gryllus sp (jangkrik)

                Hierodula (belalang sembah)

                Phasma (belalang jambu)

                Kecoak

Ordo Isoptera (Archiptera)

Memiliki rahang besar dan menonjol, sayap 4 buah dan menyempit, bila sudah tua sayap akan lenyap, mengalami metamorfosa tidak sempurna.

Hidup menunjukan sifat polimorfisme, yaitu dalamsatu species terdapat bermacam-macam bentuk tubuh yang fungsi atau tugasnya berbeda.

Contoh :

           Rayap, yang terdiri dari :        –  rayap raja

                                                           –  rayap ratu

                                                           –  rayap prajurit

                                                           –  rayap pekerja

        Rayap raja dan ratu berfungsi seksual

Ordo Hemiptera (serangga bersayap tidak sama)

Merupakan serangga hama, alat mulut berfungsi untuk menusuk dan menghisap, bersayap atau tidak bersayap, mengalami metamorfosa tidak sempurna.

Contoh :

           Nilaparvata lugens (wereng)

           Leptocorsita acuta (walang sangit)

 

           Berbagai hama padi

           Kutu busuk

Ordo Homoptera (serangga bersayap sama)

Alat mulut untuk menghisap, sayap 4 buah atau tidak bersayap, mengalami metamorfosa tidak sempurna.

Contoh :

                Pediculus humanitis capitis (kutu manusia)

                Coccidae (kutu perisai)

                Phthirus pubis (kutu alat kelamin)

                Tonggeret padi

                Kutu anjing

Ordo Odonata

Bersifat predator, memiliki 2 pasang dan kepala dapat digerakan dengan bebas, mengalami metamorfosa sempurna, nimphanya bersifat aquatik.

Contoh :

                Capung

Ordo Coleoptera

Tubuh keras, mempunyai 2 pasang sayap. Sayap depan keras dan tebal dengan permukaan halus yang mengandung zat tanduk disebut elitra. Sayap belakang dapat dilipat waktu istirahat, mengalami metamorfosa sempurna.

Contoh :

           Sitophylus oryzae (kutu beras

           Coccinella sp (kepik emas

           Kumbang kayu

           Kumbang kulit

           Kumbang kapas   

Ordo Lepidoptera (golongan kupu-kupu)

Memiliki 2 pasang sayap, bersisik dan warna bermacam-macam, alat mulut untuk menghisap (dewasa) tetapi waktu masih larva mulut untuk mengunyah atau menggigit, mengalami metamorfosa sempurna.

Contoh :

                Kupu-kupu

Ordo Diptera (serangga bersayap dua)

Memiliki 1 pasang sayap karena sayap belakang mengalami penyusutan maka terbentuklah bulatan-bulatan kecil yang disebut halter. Mengalami metamorfosa sempurna.

Contoh :

                Anopheles sp (nyamuk malaria)

                Culex sp (nyamuk biasa)

                Musca domestica (lalat rumah)              

Ordo Hymenoptera (serangga bersayap empat)

Memiliki 2 pasang sayap. Pada serangga betina dilengkapi dengan alat bertelur (ovipositor) dan  alat penyengat. Alat mulut berfungsi untuk menjilat dan mengunyah, mengalami metamorfosa sempurna.

Contoh :

           Apis mellifera/ Apis indica (lebah madu)

           Vespula maculata (tawon endas)

           Semut hitam

           Lebah dengung

 

Peranan insecta dalam kehidupan  :

Menguntungkan :

–    sebagai serangga penyerbuk

–    sebagai predator, misal capung, kepik

–    sebagi penghasil bahan makanan dan industri

–    sebagai salah satu komponen dalam ekosistem

Merugikan  :

–    penyebab penyakit pada hewan dan manusia

–    hama pada tanaman pertanian

–    sebagi vektor atau pembawa berbagai penyakit, misal lalat dan nyamuk    

c.   Chilopoda

Dikelompokkan dalam Myriapoda. Tubuh gepeng beruas-ruas, setiap setiap ruas terdiri atas sepasang kaki, dan dibedakan antara kepala dan badan.

Kepala terdapat sepasang antena, mulut dan mata. Bernafas dengan trakhea, bersifat karnivora. Alat mulut ujungnya seperti cakar yang berperan sebagai taring berbisa.

Contoh :

                Scolapendra heros (kelabang atau lipan)

 

d.  Diplopoda

Dikelompokkan dalam Myriapoda. Tubuh bulat panjang, bersegmen, pada tiap ruas terdapat dua pasang kaki, dan dibedakan antara kepala dan badan.

Kepala terdapat sepasang antena pendek, mempunyai taring tidak berbisa. Bernafas dengan trakhea. Hidup di tempat yang lembab (darat).

Contoh :

                Julus virgatus (keluwing atau hewan kaki seribu)

 

e.  Arachnida

   Tubuh terdiri dari kepala-dada (cephalothorax) dan perut (abdomen).

Kepala memiliki dua alat mulut, yaitu :

Kelisera      :    bentuk seperti catut/ gunting yang digunakan untuk melindungi mangsanya

Pedipalpus :    bentuk seperti kaki yang digunakan untuk memegang mangsanya

Terdapat 4 pasang kaki, bernafas dengan paru-paru, trakhea atau keduanya, peredaran darah terbuka.

Arachida dibedakan menjadi 3, yaitu  :

–    Scorpionidae

Memiliki alat penyengat dibagian poterior kelisera, pedipalpus besar.

Contoh :

                Heterometrus cyaneus (kalajengking)

                Chelifer cancroides (kalabuku)

–    Arachnida (Aracneida)

Alat mulut di depan anus, dapat membuat jaring-jaring.

Contoh :

           Mygale javanicus (laba-laba burung)

           Nephila maculata (laba-laba raksasa)

           Heteropoda (laba-laba pemburu)

–    Acarina 

     Merupakan arthropoda  parasit

     Contoh :

                Sarcoptes scabei (kutu kudis)

                Rhipicephaluas sanguineus (caplak anjing)

                Ctenocephalides cannis (pinjal anjing)

                Ctenocephalides felis (pijal kucing)                        

Tungau

 

8.  Mollusca (hewan bertubuh lunak)

Tubuh lunak terbungkus oleh cangkang yang mengandung zat kapur atau tidak bercangkang. Bersifat triploblastik dan mempunyai matel yang berfungsi menutupi organ-organ viseral dan membuat rongga mantel.

Alat gerak berupa kaki yang berfungsi untuk merayap dan menangkap mangsanya. Sudah memiliki sistem pencernaan, syaraf, ekskresi, otot dan reproduksi.

Mollusca dibedakan menjadi 5 kelas, yaitu :

                –  Amphineura, paling primitif

                –  Gastropoda, kaki di perut

                –  Scaphopoda, kaki lancip

                –  Pelecypoda (Lamellibranchiata, Bivalvia), kaki

                   lancip insang berlapis-lapis

                –  Cephalopoda, kakai di depan

a.  Aphineura

Hidup di laut, kaki perutnya melekat pada batu-batuan,  pada rongga mantel terdapat insang. Permukaan dorsal ditutupi oleh spikula yan gberlendir dengan delapan keping yang mengandung zat kapur.

 Contoh :

                   Chiton, dalam daur hidupnya mengalami fase trokopor (larva bersilia dan dapat bergerak bebas

 

 

 

b.  Gastropoda

Hidup di aair tawar, laut dan darat. Umumnya mempunyai cangkok (rumah) berbentuk kerucut terpilin (spiral) sehingga bentuk tubuh menyesuaikan dengan bentuk cangkok, tetapi ada siput yang tidak mempunyai cangkang yang disebut siput telanjang.

Gerakan Gastropoda umumnya lambat karena kontraksi otot menyerupai gelombang yang dimulai dari belakang menjalar ke depan sehingga kaki dapat menjulur ke muka dan kaki bagian belakang terseret ke depan. Untuk memudahkan geseran kakinya dikeluarkan lendir.

Bersifat hermaprodit tetapi tidak pernah terjadi pembuahan sendiri dan pembuahan terjadi setelah adanya perkawinan. Ovovipar atau telur menetas di dalam tubuh/ uterus. Bernafas dengan paru-paru yang ada di darat dan dengan insang yang ada di air.

Peranan Gastropoda dalam kehidupan  :

Menguntungkan  :

– sebagai makanan yang mempunyai nilai ekonomi

– sebagi komponen penting dalam ekosistem, misal sebagai inang perantara dari kehidupan Fasciola hepatica

– sebagai bahan kolektor yang indah, misal cangkang       

Merugikan  :

– beberapa Gastropoda merusak pada tanaman pertanian, misal bekicot (Achatina fulica), keong, siput     

c.   Scaphopoda

Memiliki cangkok seperti gading gajah atau terompet. Hidup di laut (pantai berlumpur). Tubuh memanjang, kaki lancip yang berfungsi untuk menggali pasir atau lumpur.

Contoh  :

           Siput gading gajah 

d.  Pelecypoda

Mempunyai kaki pipih seperti kapak untuk membuat lobang, cangkok terdiri dari 2 bagian yang dihubungkan semacam engnsel (bivalvia), insang berupa lembaran yang berlapis-lapis (Lamellibranchiata).

Cangkok tersusun atas 3 lapisan, yaitu  :

–  Periostrakum :   merupakan lapisan luar yang tipis gelap dan tersusun dari zat tanduk

–  Prismatik       :   lapisan tengah yang tersusun atas kristal-kristal zat kapur yang berbentuk prisma

–  Nakreas         :   lapisan dalam yang tersusun atas kristal kalsium karbonat yang lebih halus. Lapisan ini disebut lapisan mutiara

 

 

Proses terjadinya mutiara  :

Diantara cangkok dan mantel kemasukkan benda asing misalnya pasir yang merupakan inti untuk butir-butir mutiara, kemudian inti butir mutiara ini dapat dimasukan diantara mantel dan lapisan nakreas sehingga terbentuklah mutiara.

Mutiara dapat terbentuk secara alami atau sengaja diproduksi secara besar-besaran dengan cara menyuntikan inti butir mutiara (karbon) pada beberapa kerang mutiara, misal Pinctada margaritifera dan Pinctada mertensi.

Contoh lain :

           Tiram (Mytelus sp, Ostrea sp)

           Ketam (Anodonta sp)

           Remis (Buccinus sp, Asaphis detlorata)

           Terredo navalis,  merupakan kerang pengebor kayu

             galangan kapal 

 

e.  Cephalopoda     

Kaki di kepala, kepala dapat terlihat jelas dan mata besar, kaki sekeliling otot dimidifikasi menjadi tangan, tentakel sekeliling mulut dan corong yang merupakan saluran keluar dari rongga mantel.

Kebanyakan Cephalopoda mempunyai kantong atau kelenjar tinta. Umumnya tidak bercangkok kecuali pada Nautilus.

Contoh :

                Nautilus

                Loligo indica (cumi-cumi)

                Octopus sp (gurita)

                Ikan sotong

 

9.  Echinodermata (hewan berkulit duri)

Merupakan binatang  triploblastik selopmata, tubuh simetris radial yang terbagi menjadi 5 bagian, umumnya mempunyai duri, saluran pencernaan sempurna meski anus pada sebagian Echinodermata tidak berfungsi, hidup di laut, gerakan lambat dengan kaki pembuluh (ambulakral) yang terjadi dengan mengubah tekanan air yang diatur oleh sistem pembuluh air yang berkembang dari selom.

Jenis kelamin terpisah, larva mempunyai bentuk simetris bilateral yang dapat berenang secara bebas disebut bipinnaria.

Struktur larva Echonodermata mempunyai persamaan dengan struktur Chordata rendah dan dalam perkembangan embrio tahap awal, kedua phyllum di atas mempunyai persamaan. Jadi jika dilihat secara embriologis Echonodermata lebih dekat dengan Chordata daripada ke Annelida, Mollusca atau Arthropoda.

Echinodermata dapat dibedakan menjadi 5 kelas, yaitu  :

 

–  Asteroidea

–  Echinoidea

–  Ophiouroidea

–  Crinoidea

–  Holothuroidea

a. Asteroidea

Bentuk seperti bintang laut atau segi lima, permukaan bawah (oral) terdapat mulut,permukaan atas (adoral) terdapat anus.

Kaki pembuluh terdapat pada permukaan oral, pada permukaan adoral selain terdapat anus juga terdapat madreporit yaitu lobang yang mempunyai saringan yang menghubungkan air laut dengan sistem pembuluh air dan lobang kelamin.

Contoh :

           Macam-macam bintang laut  

b.  Echinoidea

Bentuk hampir bulat atau gepeng, tidak mempunyai tangan, rangka tersusun dari keping-keping zat kapur dan umumnya berduri.

Contoh :

                Landak laut

c.   Opiuroidea

Tubuh mempunyai 5 tangan yang dapat digerakan. Mulut dan madreporit terdapat di daerah oral, tidak mempunyai anus.

Contoh :

           Bintang laiut atau bintang ular laut

d.  Crinoidea

Tubuh mempunyai 5 tangan yang bercabang , mulut dan anus di daerah oral, tidak mempunyai madreporit. 

Contoh :

                Lilia laut

e. Holothuroidea

Tubuh memanjang, sekitar mulut terdapat tentakel yang bercabang, bregerak dengan tiga garis kaki pembuluh.

Contoh :

           Teripang atau mentimun laut

 

Peranan Echinodermata dalam kehidupan  :

Menguntungkan  :

–    sebagai makanan, misal teripang dan telur bulu babi

–    sebagai pembersih karena memakan bangkai ataui sisa-sisa hewan yang terdapat di pantai

Merugikan  :

–    Bintang laut dapat merusak binatang karang (memakan)

–    Bintang laut juga dapat memakan janis-jenis tiram di antaranya kerang mutiara