Mikrobiologi lingkungan

Sejarah dan Ruang Lingkup Mikrobiologi

Pentingnya mikroorganisme tidak bisa terlalu ditekankan. Dalam hal jumlah semata-mata dan massa-diperkirakan bahwa mikroba mengandung 50% dari karbon biologis dan 90% Nitrogen Hayati di bumi — mereka sangat melebihi setiap kelompok organisme di planet lain. Selain itu, mereka ditemukan di mana-mana: dari panas bumi ventilasi di dalam laut terdingin es kutub utara, setiap orang kulit. Mereka adalahkontributor terbesar untuk fungsi biosfer, indispens-bisa untuk sumber dari unsur-unsur yang penting bagi kehidupan. Mereka juga adalah sumber nutrisi di dasar dari semua makanan ekologis chainsand jaring. Paling penting, mikroorganisme tertentu membawa outphotosynthesis, menyaingi tanaman dalam peran mereka menangkap Karbonmonoksida dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Mi-crobes orang-orang yang mendiami manusia juga memainkan peran penting,menyehatkan tubuh mencerna makanan dan memproduksi vitamin B dan K. Selain itu, masyarakat pada umumnya manfaat dari mikroorganisme, sebagai mereka diperlukan untuk produksi roti, keju, bir, an tibiotics, vaksin, vitamin, enzim, dan banyak importantproducts lain. Memang, modern Bioteknologi didasarkan atas landasan microbio-logis. Meskipun sebagian besar dari mikroorganisme memainkan peran orbenign yang bermanfaat, beberapa melukai manusia dan mengganggu masyarakat selama ribuan tahun. Mikroba penyakit tidak diragukan lagi memainkan peran besar dalam peristiwa sejarah seperti penurunan Roman Empireand penaklukan dunia baru. Pada tahun 1347, plague atau black death, artropoda-penyakit yang bertalian, melanda Eropa dengan brutalforce, membunuh 1/3 dari penduduk (sekitar 25 juta orang) dalam waktu empat tahun. 80 tahun mendatang, penyakit melanda lagi dan lagi, akhirnya memusnahkan 75% dari Eropa men-tion. Malapetaka yang efek adalah begitu besar bahwa beberapa sejarawan believeit mengubah budaya Eropa dan mempersiapkan jalan bagi Re-naissance. Hari perjuangan oleh mikrobiologi dan melawan pembunuh seperti AIDS dan malaria terus. Dalam bab ini pengantar, kami memperkenalkan microbialworld untuk memberikan gambaran umum dari organisme dan agen yang belajar Mikrobiologi. Kemudian kami menjelaskan sejarah mengembangkan manajemen ilmu mikrobiologi dan hubungannya dengan obat dan daerah lain biologi. Akhirnya, kita membahas cakupan, relevansi, dan masa depan modern Mikrobiologi

1.1 Anggota dunia Mikrobiologi

Mikrobiologi sering telah ditetapkan sebagai studi agen organismsand terlalu kecil untuk dilihat dengan jelas oleh mata telanjang — thatis, studi mikroorganisme. diteliti dengan mikroskop, mikrobiologi adalah pri-marily prihatin dengan organisme dan agen ini kecil dan lebih kecil. Namun, beberapa mikroorganisme, terutama beberapa eucaryoticmicrobes, terlihat tanpa mikroskop. Sebagai contoh, breadmolds dan berserabut ganggang yang dipelajari oleh mikrobiologi, yetare terlihat dengan mata telanjang, karena bakteri dua Thiomargarita dan Epulopiscium. Mikroba keragaman & ekologi 3.1: Mengerikan mikroba kesulitan dalam menetapkan batas-batas hasled Mikrobiologi saran dari kriteria lainnya bidang. Untuk di-sikap, karakteristik penting dari mikroorganisme, bahkan thosethat besar dan multiseluler, adalah bahwa mereka relatif sederhana konstruksi intheir, kurang sangat dibedakan sel dan distincttissues. Saran lain, dibuat oleh Roger Stanier, adalah thefield yang juga dapat didefinisikan dalam hal teknik yang. Microbiologistsusually pertama mengisolasi mikroorganisme tertentu dari populationand kemudian budaya itu. Dengan demikian Mikrobiologi mempekerjakan teknik — sepertisebagai sterilisasi dan penggunaan budaya media — yang necessaryfor sukses isolasi dan pertumbuhan mikroorganisme. Mikroorganisme beragam, dan klasifikasi mereka memiliki al-cara menjadi tantangan untuk para taksonom mikroba.

Scriptions de mereka awal sebagai tanaman atau hewan yang terlalu sederhana. Forinstance, sebagian mikroba motil seperti hewan, tetapi juga havecell dinding dan fotosintetik seperti tanaman. Seperti mikroba dapat-tidak ditempatkan dengan mudah ke dalam satu kerajaan atau yang lain. Im-portant faktor lain dalam mengklasifikasikan mikroorganisme adalah bahwa beberapa arecomposed dari sel-sel procaryotic dan sel eucaryotic. Sel-sel procaryotic [Yunani pro, sebelumnya, dan karyon, kacang atau kernel; organisme dengan inti primordial] memiliki banyak sederhana mor-phology dari sel-sel eucaryotic dan kurangnya benar inti membran-delim-ited. Sebaliknya, sel-sel eucaryotic [Yunani, Uni Eropa, benar, dan karyon, kacang atau kernel] memiliki inti tertutup membran; theyare lebih kompleks dari segi morfologi dan biasanya lebih besar thanprocaryotes. Pengamatan ini akhirnya menyebabkan mengembangkan-ment skema klasifikasi yang dibagi organisme ke fivekingdoms: monera bersifat parafiletik, Protista, jamur, Animalia, dan Plantae. Mikroorganisme (kecuali untuk virus, yang seluler dan sistem klasifikasi mereka sendiri) ditempatkan dalam tiga kerajaan. Dalam beberapa dekade terakhir, besar kemajuan telah dibuat dalam tiga bidang yang secara mendasar mempengaruhi klasifikasi mikroba. Pertama, banyak telah belajar tentang struktur rinci mikroba cellsf rom menggunakan mikroskop elektron. Kedua, microbiologistshave ditentukan biokimia dan fisiologis characteris-tics banyak mikroorganisme yang berbeda. Ketiga, urutan asam nukleat dan protein dari berbagai organisme telah dibandingkan. Perbandingan RNA(rRNA) ribosomal, menjadi-gun oleh Carl Woesein tahun 1970an, ikut serta dalam demonstrat-ing bahwa ada dua kelompok yang sangat berbeda dari procaryoticorganisms: bakteri dan Archaea, yang telah diklasifikasikan untuk gether sebagai monera bersifat parafiletik dalam sistem lima kingdom. Kemudian, studiesbased di rRNAcomparisons menyarankan bahwa Protista tidak unit taksonomi co-hesive dan bahwa itu harus dibagi menjadi tiga kerajaan ormore. Studi ini dan lain-lain telah menyebabkan banyak taxono-kabut untuk menyimpulkan bahwa sistem lima kingdom terlalu sederhana. Anumber alternatif telah diusulkan, tetapi saat ini, kebanyakanKarena benda kurang dari sekitar satu milimeter dalam diameter Mikrobiologi percaya bahwa organisme harus dibagi amongthree domain: bakteri (benar bakteri atau eubacteria), Archaea, 1 dan Eucarya (semua organisme eucaryotic) (gambar 1.1). Sistem ini, yang kita akan menggunakan di sini, dan hasil yang mengarah ke itare yang dibahas dalam bab 19. Deskripsi Abrief tiga do-induk dan mikroorganisme ditempatkan di berikut mereka. Bakteri 2 adalah procaryotes yang biasanya bersel tunggal atau-ganisms. Sebagian besar memiliki dinding sel yang berisi moleculepeptidoglycan struktural. Mereka berlimpah di tanah, air dan udara dan arealso penduduk utama kami kulit, mulut dan usus. Somebacteria hidup di lingkungan yang memiliki suhu ekstrimtidak dapat dilihat dengan jelas dan harus pH, atau salinitas.

Meskipun beberapa bakteri penyebab penyakit, banyak memainkan peranan yang lebih menguntungkan seperti siklus elemen dalam biosfer, memecah tanaman mati dan bahan hewan, dan memproduksi vi-tamins. Cyanobacteria menghasilkan sejumlah besar oksigen melalui proses fotosintesis

Archaea adalah procaryotes yang dibedakan dari bakteri oleh banyak fitur, paling tidak urut, urutan ribosomalRNA unik mereka. Mereka juga kekurangan dapat peptidogly di dinding sel mereka dan memiliki unik membran lipid. Beberapa memiliki metaboliccharacteristics yang tidak biasa, seperti methanogens, whichgen-era teme daripada e gas. Archaea banyak terdapat di extremeenvi-ronments. Archaea patogen tidak belum telah diidentifikasi

Domain Eucarya termasuk mikroorganisme diklasifikasikan sebagai pro-tists atau jamur. Hewan dan tumbuhan juga ditempatkan dalam domain ini. Protista biasanya lebih besar dari procaryotes dan termasuk uni-seluler ganggang, protozoa, lendir cetakan, dan air cetakan. Alga adalah fotosintetik protista agar bersama-sama dengan cyanobacteriaproduce sekitar 75% oksigen planet. Mereka juga

thefoundation akuatik rantai makanan. Protozoa yang protista uniseluler, seperti binatang yang biasanya motil. Banyak fungsi bebas-livingprotozoa sebagai kepala pemburu dan pemakan rumput dunia mi-crobial. Mereka memperoleh nutrisi dengan menelan organik matterand mikroba lainnya. Mereka dapat ditemukan di banyak berbeda tentang konsep didaktik matematika-ronments dan beberapa penduduk normal hewan usus tractsof, dimana mereka membantu dalam pencernaan kompleks materialssuch sebagai selulosa. Afew menyebabkan penyakit pada manusia dan ani-mals lain. Jamur lendir yang protista yang seperti protozoa di satu stageof kehidupan mereka siklus, tetapi seperti jamur lain. Dalam protozoanphase, mereka berburu dan menelan partikel makanan, mengkonsumsi vegetasi de-caying dan mikroba lainnya. Cetakan air, sebagai theirname menyiratkan, ditemukan di permukaan air freshwatersources dan tanah yang lembab. Mereka makan di membusuk vegetasi seperti aslogs dan Mulsa. Beberapa cetakan air telah menghasilkan infeksi devastatingplant, termasuk kentang kelaparan besar pada tahun 1846 – 1847. Jamur adalah sekelompok mikroorganisme thatrange dari bentuk-bentuk uniseluler (ragi) cetakan dan jamur yang beragam. Cetakan dan jamur yang multiseluler jamur yang membentuk struktur tipis, threadlike yang disebut hyphae. Menyerap nutrisi fromtheir lingkungan, termasuk molekul organik yang mereka useas sumber karbon dan energi. Karena mereka metabolik ca-pabilities, banyak jamur memainkan peranan yang bermanfaat, termasuk makingbread meningkat, memproduksi antibiotik, dan membusuk organ-isme mati. Jamur lain menyebabkan penyakit dan penyakit tanaman dalam humansand hewan lain. Virus yang acellular entitas yang harus menyerang inorder sel inang untuk meniru. Mereka adalah yang terkecil dari semua mikroba (thesmallest 10.000 kali lebih kecil dari bakteri khas), ukuran kecil buttheir memungkiri kekuatan mereka-mereka menyebabkan banyak penyakit hewan andplant dan menyebabkan epidemi yang telah membentuk sejarah hu-orang. Penyakit mereka menyebabkan termasuk cacar, rabies, di fluenza, AIDS, pilek, dan beberapa jenis kanker.

PEnemuan mikroorganisme

1.2.1 Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723)Antony van Leeuwenhoek (1632 – 1723) sebenarnya bukan peneliti atauilmuwan yang profesional. Profesi sebenarnya adalah sebagai ‘wine terster’ dikota Delf, Belanda. Ia biasa menggunakan kaca pembesar untuk mengamatiserat-serat  pada  kain.  Sebenarnya  ia  bukan  orang  pertama  dalampenggunaan mikroskop, tetapi rasa ingin tahunya yang besar terhadap alamsemesta menjadikannya salah seorang penemu mikrobiologi. Mikroorganismeuntuk pertama kali diketahui oleh Leeuwenhoek dengan menggunakan karyaciptaannya yaitu mikroskop. Dengan sarana ini ia mengamati mikroorganismedalam air hujan, air laut, bahan pengorekan dari sela-sela gigi, campuranyang  sedang  berfermentasi  dan  berbagai  bahan  lainnya,  kemudian  iamenamakan hewan temuan pertamanya ini “hewan kecil” (animalcule).Sama pentingnya dengan Leeuwenhoek's pengamatan, bangunan devel ekonomi Mikrobiologi pada dasarnya merana untuk 200years berikutnya. Sedikit kemajuan dibuat terutama karena microscopicobservations mikroorganisme tidak menyediakan infor-Masi cukup untuk memahami biologi mereka. Untuk disiplin untuk mengembangkan, teknik untuk mengisolasi dan lingkungat mikroba dalam laboratorywere diperlukan. Banyak dari teknik ini mula dikembangkan asscientists bergulat dengan konflik atas teori spontan generasi. Konflik ini dan studieson berikutnya peran yang dimainkan oleh mikroorganisme dalam menyebabkan penyakit ulti-lebih mengarah ke apa yang sekarang disebut keemasan Mikrobiologi.

Konflik tentang  Generasi Spontan

A. Usulan konsep generasi spontan meyakini bahwa organisme hidup dapat berkembang dari materi tidak hidup atau dekomposisi.

B. Francesco Redi (1626-1697) membantah konsep generasi spontan dengan menunjukkan bahwa belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat yang meletakkan telur pada daging tersebut, bukan dari daging itu sendiri..

C. John Needham (1713-1781) mendukung teori generasi spontan dengan menunjukkan bahwa kaldu yang dipanaskan dalam labu dan kemudian ditutup masih dapat memunculkan mikroorganisme.

D. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) menunjukkan bahwa labu yang ditutup dan kemudian dididihkan tidak ada mikroorganisme yang tumbuh, dan menyatakan bahwa udara yang masuk ke labu medium membawa benih, dan udara mungkin diperlukan untuk mendukung pertumbuhan organisme yang sudah ada di medium.

E. Louis Pasteur (1822-1895) menjebak organisme yang terbawa udara dalam kapas, dia juga memanaskan leher labu angsa, mensteril meida, membiarkan labu terbuka; hasil percobaan menunjukkan tidak ada pertumbuhan organisme sebab partikel debu yang membawa organisme tidak mencapai medium; namun debu terjebak dalam leher labu; jika leher labu dipecah, debu akan mencapai medium dan organisme akan tumbuh; dengan cara ini, Pasteur telah mematahkan teori generasi spontan.

F. John Tyndall (1820-1893) menunjukkan bahwa debu membawa mikroba dan jika debu tidak ada, medium tetap steril, bahkan jika medium terdedah udara. Tydall juga memberikan bukti keberadaan bakteri yang resisten panas.

Masa emas mikrobiologi

Saat ditemukan penyebabk penyakit,nnckdsncl

Mikroorganisme sebagai agen penyakit

A. Pengenalan hubungan antara mikroorganisme dan penyakit 1. Agostino Bassi (1773-1856) menunjukkan bahwa penyakit ulat sutra

disebabkan jamur2. M. J. Berkeley (± 1845) menunjukkan bahwa penyakit kentang (the Great

Potato Blight) Irlandian disebabkan oleh jamur.3. Louis Pasteur menunjukkan bahwa penyakit (péine) ulat sutra disebabkan oleh

parasit protozoa.4. Joseph Lister (1872-1912) menunjukkan suatu sistem pembedahan yang

dirancang untuk mencegah mikroorganisme menginfeksi luka bedah, sehingga pasiensi jauh lebih sedikit yang terinfeksi pascaoperasi;  Lister memberikan bukti tidak langsung bahwa mikroorganisme adalah agen penyebab penyakit manusia.

5. Robert Koch (1843-1910), yang menggunakan kritetia yang dikembangkan oleh gurunya, Jacob Henle (1809-1895), dapat menjelaskan hubungan antara Bacillus anthracis and anthrax; kriterianya dikenal sebagai postulat Koch dan masih digunakan untuk menjelaskan hubungan antara mikroorganisme tertentu dengan penyakit tertentu.:

a. Mikroorganisme harus ada di setiap kasus penyakit tetapi tidak ada pada individu sehat

b. Mikroorganisme yang dicurigai (suspected) harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni

c. Penyakit yang sama harus timbul jika mikroorganisme hasil isolasi diinokulasi tersebut pada individu sehat.

d. Mikroorganisme yang sama harus ditemukan lagi dari individu yang sakit tersebut

6. Kerja Koch dikorfirmasi secara independen oleh Pasteur.

Khusus  mengenai  Robert  Kochyang sampai sekarang namanya tetap dikenang dan dihargai karena jasajasanya besarnya di bidang mikrobiologi kedokteran dan kemanusiaan.Berkat penelitian Koch ini maka ihwal dan penyebab penyakit TBC, tifus,difteri, kolera dan gonorhu serta antraks, dapat terungkap dan dipisahkansecara murni. Yang paling penting untuk diketahui adalah Postulat Kochyang menjadi dasar bagi seorang ahli untuk mencari, menemukan danmengetahui jasad penyebab suatu penyakit didalam suatu wabah yangsedang berkecamuk. Tahap-tahap kerja Postulat tersebut mempunyai 4dalil, yaitu :1)  Bahwa  mikroorganisme  yang  disangka  penyebab  harus  selalu

didapatkan pada semua penderita penyakit dan tidak didapatkan padabukan penderita atau yang masih sehat.2) Bahwa mikroorganisme penyebab harus dapat dibiakkan secara murnidi dalam media tanpa kehadiran bagian/jaringan jasad yang tadinyadikenai.3)  Bahwa  biakan  jasad  yang  sudah  dibiakkan,  bila  diinokulasikan(disuntikkan)  kepada  hewan  percobaan,  akan  menimbulkan  gejalapenyakit yang sama.4)  Bahwa  biakan  jasad  yang  sudah  diinokulasikan.  Dapatdiisolasi/dipisahkan  kembali  serta  kalau  kemudian  dibiakkan  akanmempunyai bentuk yang sama seperti asal.

C. Kajian Imunologis 1. Edward Jenner [±1798] menggunakan prosedur vaksinasi untuk melindungi

individu dari penyakit cacar (smallpox)2. Louis Pasteur mengembangkan vaksin lain untuk penyakit kolera ayam,

antraks, dan rabies.3. Emil von Behring (1854-1917) and Shibasaburo Kitasato (1852-1931)

menginduksi pembentuk antitoksin toksin diptera pada kelinci; antitoksin digunakan secara efektif untuk mengobati manusia dan memberikan bukti imunitas humoral.

4. Elie Metchnikoff (1845-1916) menunjukkan keberadaan sel fagositik dalam darah, yang menunjukkan imunitas dimediasi sel

Industrial Microbiology and Microbial Ecology

A. Louis Pasteur menunjukkan bahwa fermentasi adalah hasil aktivitas mikroba, pada beberapa organisme dapat menurunkan hasil alkohol, dan beberapa fermentasi adalah aerobik dan aerobik; Pasteur juga mengembangkan proses pasteurisasi untuk mengawetkan anggur selama penyimpanan.

B. Sergei Winogradsky (1856-1953) yang bekerja dengan bakteri tanah menemukan bahwa bakteri tanah dapat oksidasi besi, belerang, dan amonia untuk mendapatkan energi; Winogradsky juga mengkaji fiksasi nitrogen anaerobik dan dekomposisi selulosa.

C. Martinus Beijerinck (1851-1931) mengisolasi bakteri pengikat nitrogen aerobik, suatu bakteri bintil akar yang mampu menambat nitrogen, and bakteri pereduksi sulfat.

D. Beijerinck and Winogradsky memperkenalkan pertama kali penggunaan kultur yang diperkaya dan media selektif.

Anggota Dunia Mikroba

A. Prokariot mempunyai morfologi relatif sederhana dan tidak mempunyai membran nukleus

B. Eukariot mempunyai morfologi kompleks dan membran nukleusC. Pada skema klasifikasi digunakan yang secara umum, organisme dibagi menjadi lima

kingdom: Monera atau Prokarot, Protista, Fungi, Hewan dan Tumbuhan; Kajian ahli mikrobiologi terutama pada anggota tiga kingdom pertama dan juga virus, yang tidak diklasifikasi sebagai organisme hidup.

D. Sekarang ini, skema klasifikasi yang terdiri dari tiga domain (Bakteri, Archaea, dan Eukaria) telah diterima secara luas.

Cakupan dan Relevansi Mikrobiologi

A. Mikroorganisme adalah organisme hidup yang pertama kali di planet bumi, hidup di mana pun selama kehidupan memungkinkan, lebih banyak dibandingkan organisme lain, dan mungkin penyusun terbesar komponen biomasa bumi

B. Seluruh ekosistem tergantung pada aktivitas mikroorganisme, dan mikroorganisme mempengaruhi masyarakat manusia

C. Mikrobiologi mempunyai imbas terhadap banyak bidang di antaranya kedokteran, pertanian, ilmu pangan, ekologi, genetika, biokimia, dan biologi molekuler.

D. Mikrobiologiwan dapat mendalami tipe organisme spesifik: 1. Virologiwan-viruses2. Bacteriologiwan-bacteria3. Phycologiwan atau Algologiwan-algae4. Mykologiwan-Jamur5. Protozoologi-protozoa

E. Mikrobiologiwan mungkin tertarik pada berbagai karakter dan aktivitas mikroorganisme::

1. Morfologi Mikroba2. Sitologi Mikroba3. Fisiologi Mikroba4. Ekologi Mikroba5. Genetika dan Biologi Molekuler Mikroba6. Taksonomi Mikroba

F. Mikrobiologiwan dapat mengfokuskan pada aplikasi mikroorganisme:: 1. Mikrobiologi Kedokteran, termasuk imunologi2. Mikrobiologi Pangan3. Mikrobiologi Kesehatan Masyarakat4. Mikrobiologi Pertanian5. Mikrobiologi Industri

Mikrobiologi di Masa Depan

A. Mikrobiologi telah dan akan terus berpengaruh terhadap masyarakat.B. Ahli mikrobiologi di masa depan akan::

1. Mencoba untuk memahami secara lebih baik dan mengendalikan penyakit yang telah ada, yang muncul, dan muncul kembali.

2. Mengkaji ketekaitan antara agen infeksi dengan penyakit kronis.3. Mempelajari lebih mendalam tentang pertahanan inang dan interaksi inang-

patogen.4. Mengembangkan aplikasi baru mikroba dalam bidang industri, pertanian, dan

pengendalian lingkungan5. Masih mengungkap banyak mikroba yang belum dapat diidentifikasi dan

dikultivasi6. Mencoba memahami secara lebih baik bagaimana mikroba berinteraksi dan

berkomunikasi7. Menganalisis dan menafsirkan data yang terus meningkat dari kajian genom8. Melanjutkan penggunaan mikroba sebagai sistem model untuk menjawab

pernyataan fundamental dalam bidang biologi9. Memperkirakan dan mengkomunikasikan dampak potensial penemuan dan

teknologi baru terhadap masyarakat.