Mikrobiologi Lingkungan

Dosen Pengajar :

Dr. Hary Widjajanti, M. Si.

Dibuat oleh:

Wiwik Septiani (200126814005)

Semester III (Tiga)

PROGRAM STUDI BIOLOGI LINGKUNGAN

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2014/2015

1. a. Jelaskan mengenai keberadaan mikroba di udara ?

b. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi keberadaan

mikroorganisme di udara

(Nilai: 25)

a. Mikroba udara bersifat sementara dan beragam. Kelompok mikroba

yang paling banyak di udara adalah bakteri, jamur (termasuk di

dalamnya ragi) dan juga mikroalga. Kehadiran jasad hidup tersebut di

udara, ada yang dalam bentuk vegetatif (tubuh jasad) ataupun dalam

bentuk generatif (umumnya spora). Udara dibagi menjadi dua bagian

yaitu udara luar dan udara dalam ruangan. Mikroba paling

banyak ditemukan di dalam ruangan (Pudjiastuti, dkk. 1998).

- Udara dalam ruang atau indoor air adalah udara dalam ruang

gedung (rumah, sekolah, restoran, hotel, rumah sakit, perkantoran)

yang ditempati sekelompok orang dengan tingkat kesehatan yang

berbeda-beda selama minimal satu jam. Pada debu dan udara di

sekolah dan rumah sakit atau kamar orang menderita penyakit

menular, telah ditemukan mikroba seperti bakteri Tuberkulum,

Streptokokus, Pneumokokus, dan Staphylokokus.  Bakteri ini

tersebar di udara melalui batuk, bersin, berbicara, dan tertawa. Pada

proses tersebut ikut keluar cairan saliva dan mukus yang

mengandung mikroba. Virus dari saluran pernapasan dan beberapa

saluran usus juga ditularkan melalui debu dan udara. Patogen

dalam debu terutama berasal dari objek yang terkontaminasi cairan

yang mengandung patogen.  Tetesan cairan (aerosol) biasanya

dibentuk oleh bersin, batuk dan berbicara. Setiap tetesan terdiri dari

air liur dan lendir yang dapat berisi ribuan mikroba. Diperkirakan

bahwa jumlah bakteri dalam satu kali bersin berkisar antara 10.000

sampai 100.000.  Banyak patogen tanaman juga diangkut dari satu

tempat ke tempat lain melalui udara dan penyebaran penyakit

jamur pada tanaman dapat diprediksi dengan mengukur konsentrasi

spora jamur di udara. Cemaran dalam ruangan yang berasal dari

mikroorganisme dalam ruangan seperti serangga, jamur pada

ruangan yang lembab, bakteri. Mikroorganisme yang tersebar di

dalam ruangan dikenal dengan istilah bioaerosol (Pudjiastuti, dkk,

1998). Bioaerosol adalah partikel debu yang terdiri atas makhluk

hidup atau sisa yang berasal dari makhluk hidup. Makhluk hidup

terutama adalah jamur   dan bakteri. Penyebaran bakteri, jamur, dan

virus pada umumnya terjadi melalui  sistem ventilasi. 

- Sedangkan udara luar atau outdoor air adalah udara yang bergerak

bebas di atmosfer dan jumlahnya lebih banyak dari udara dalam

suatu ruangan Budiyanto, 2001). Mikroba yang ada di udara

berasal dari habitat perairan maupun terestrial. Mikroba di udara

pada ketinggian 300-1,000 kaki atau lebih dari permukaan bumi

adalah organisme tanah yang melekat pada fragmen daun kering,

jerami, atau partikel debu yang tertiup angin.  Mikroba tanah masih

dapat ditemukan di udara permukaan laut sampai sejauh 400 mil

dari pantai pada ketinggian sampai 10.000 kaki. Mikroba yang

paling banyak ditemukan yaitu spora jamur, terutama Alternaria,

Penicillium, dan Aspergillus. Mereka dapat ditemukan baik di

daerah kutub maupun tropis. Mikroba yang ditemukan di udara di

atas pemukiman penduduk di bawah ketinggian 500 kaki yaitu

spora Bacillus danClostridium, yeast, fragmen dari miselium, spora

fungi, serbuk sari, kista protozoa, alga, Micrococcus, dan

Corynebacterium, dan lain-lain (Budiyanto, 2001). Pencemaran

udara di luar ruangan biasanya terjadi akibat asap kendaraan

bermotor dan asap industri sedangkan pencemaran udara di dalam

ruangan akibat asap rokok, gangguan sirkulasi udara di gedung-

gedung dan asap dari dapur tradisional, pemakaian kompor gas

serta pemanas ruangan. Mikroorganisme yang berasal dari luar

misalnya serbuk sari, jamur dan spora, yang bisa juga berada di

dalam ruangan.

b. Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi mikroba udara adalah

suhu atmosfer, kelembaban, angin, ketinggian, dan lain-lain. Faktor

intrinsik dan lingkungan mempengaruhi dan distribusi jenis

mikroflora di udara meliputi sifat dan keadaan fisiologis

mikroorganisme, ukuran dan berat mikroorganisme, dan juga keadaan

suspensi. Tingkat pencemaran udara dalam ruangan oleh mikroba

dipengaruhi faktor: laju ventilasi, padatnya orang, sifat dan taraf

kegiatan orang yang menempati ruangan.

2. a. Jelaskan yang anda ketahui tentang bioremediasi!

b. Jelaskan dengan disertai contoh tentang penerapan teknik

bioremediasi menggunakan mikroorganisme untuk mengatasi

pencemaran lingkungan oleh logam berat!

(Nilai: 25)

a. Bioremediasi adalah proses penguraian limbah organik/anorganik

polutan secara biologi dengan memanfaatkan organisme dalam

kondisi terkendali dengan tujuan mengontrol,  mereduksi, memecah,

mendegradasi atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari

lingkungan menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun

(karbon dioksida dan air). Keunggulan bioremediasi; proses alami,

mengubah molekul senyawa pencemar organic bukan hanya

memindahkan, biaya paling murah dibandingkan cara yang lain, hasil

akhir degradasi adalah gas karbon dioksida, air, dan senyawa-senyawa

sederhana yang ramah lingkungan. Berdasarkan agen proses biologis

serta pelaksanaan rekayasa, bioremediasi dapat dibagi menjadi dalam

Empat kelompok, yaitu: a. Fitoremediasi; b. Bioremediasi in situ;c.

Bioremediasi ex situ; d. Bioagumentasi. Jenis-jenis bioremediasi

adalah sebagai berikut: 1. Biostimulasi; Nutrien dan oksigen, dalam

bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang

tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri

remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut., 2.

Bioaugmentasi; Mikroorganisme yang dapat membantu

membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau

tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam

menghilangkan kontaminasi di suatu tempat.

b. Interaksi mikroba dengan logam di alam adalah imobilisasi logam dari

fase larut menjadi tidak  atau sedikit larut sehingga mudah dipisahkan.

Bakteri pereduksi sulfat melakukan pengurangan pencemaran logam

berat dengan cara bioakumulasi, yang merupakan interaksi mikroba

dan ion-ion logam yang berhubungan dengan lintasan metabolisme,

contohnya Desulfotomaculum sp. dalam melakukan reduksi sulfat,

bakteri ini menggunakan sulfat sebagai sumber energi yaitu sebagai

akseptor elektron dan menggunakan bahan organik sebagai sumber

karbon. Karbon tersebut  selain berperan sebagai sumber donor

elektron dalam metabolismenya juga merupakan bahan penyusun

selnya.

3. a. Jelaskan yang anda ketahui tentang mikroorganisme yang hidup

pada lingkungan ekstrim (ekstremofil)

b. Berikan contoh mikroorganisme yang tahan terhadap salah satu

kondisi lingkungan yang ekstrim dan jelaskan bagaimana

mikroorganisme itu bisa hidup pada lingkungan tersebut!

c. Berikan contoh keuntungan yang diperoleh dan pemanfaatan

mikroba ekstremofil!

(Nilai: 30)

a. Mikroorganisme ekstremofil adalah kelompok mikroorganisme yang

mampu hidup di lingkungan yang tidak memungkinkan organisme

lain untuk hidup, kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut

adanya toleransi, mekanisme metabolisme, dan daya tahan sel yang

unik. Selain bakteri, mikroorganisme yang termasuk dalam domain

archaea juga cenderung memiliki ketahanan sel terhadap lingkungan

ekstrim. Kemampuan mikroorganisme untuk hidup pada kondisi

ekstrim dapat membawa nilai dan aplikasi di berbagai bidang industri,

seperti pangan, agrikultur, farmasi dan pengobatan, serta bioteknologi.

Lingkungan ekstrim dapat berupa; lingkungan yang kering,

lingkungan dengan temperatur tinggi atau rendah, radiasi yang tinggi,

lingkungan yang hipersalinitas, lingkungan yang asam atau basa,

lingkungan dengan tekanan yang tinggi, lingkungan tanpa oksigen,

lingkungan yang diubah manusia, biologi luar angkasa.

b. Thermus aquatiqus merupakan salah satu jenis bakteri yang hidup

pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60-80 oC. Organisme yang

mampu hidup di lingkungan dengan suhu tinggi ini termasuk dalam

golongan termofilik. Kemampuan bakteri ini untuk bertahan pada

suhu tinggi disebabkan oleh stabilitas enzim, membran sel, dan

makromolekul sel yang telah teradaptasi. Enzim yang dimiliki oleh

bakteri kelompok termofilik memiliki komposisi asam amino yang

berbeda dengan bakteri pada umumnya. Di samping itu, protein yang

terdapat sel memiliki ikatan hidrofobik dan ikatan ionik yang sangat

kuat. Komposisi membran selnya didominasi oleh asam lemak jenuh

sehingga bersifat lebih stabil dan fungsional pada suhu tinggi. Hal ini

disebabkan oleh kuatnya ikatan hidrofobik pada rantai asam lemak

jenuh bila dibandingan dengan asam lemak tak jenuh. Terdapat

beberapa jenis enzim yang banyak digunakan di industri yang

diperoleh dari kelompok organisme termofilik, seperti amilase,

pullulanase, selulase, xilanase, kitinase, proteinase, esterase, dan

alkohol dehidrogenase.

c. Kemampuan mikroorganisme untuk hidup pada kondisi ekstrim dapat

membawa nilai dan aplikasi di berbagai bidang industri, seperti

pangan, agrikultur, farmasi dan pengobatan, serta bioteknologi.

Sebagai contoh adalah industri pulp dan kertas. Sampai sekarang ini

proses pulping dan pemutihan kertas dilakukan secara kemo-mekanik

dengan produktivitas dan kualitas kertas yang tinggi. Namun, industri

pulp dan kertas memberi kontribusi terhadap pencemaran dan

kerusakan lingkungan yang makin parah. Ternyata proses kemo-

mekanik selama pulping dan bleaching telah menghasilkan limbah

yang sangat mencemari lingkungan. Industri pulp dan kertas mulai

beralih pada teknologi bersih dengan menggunakan enzim (biokatalis)

dalam pulping dan bleaching, seperti enzim selulase, mannanase, dan

xylanase. Proses pembuatan bubur kayu dan pembuatan kertas terjadi

pada suhu yang tinggi, sehingga enzim yang digunakan pada proses

tersebut harus tahan suhu tinggi. Bahkan tidak hanya tahan, melainkan

juga sebaiknya justru pada suhu tinggi tersebut biokatalis yang

digunakan mempunyai aktivitas yang paling optimal. Mikroorganisme

yang bersifat thermofil, seperti Bacillus stearothermophilus dan

Clostridium sp. yang tahan hidup pada lingkungan dengan kisaran

suhu 50–70 oC. Contoh enzim thermofil lain yang telah luas

pemakaiannya di bidang bioteknologi adalah enzim polimerase DNA

yang berasal dari bakteri Thermus aquaticus. Taq polimerase dikenal

sebagai enzim yang digunakan pada teknik PCR (Polymerase Chain

Reaction), sebuah metode untuk mengamplifikasi (melipatgandakan)

sekuen DNA yang dilakukan pada suhu tinggi antara 70–90 oC.

4. a. Jelaskan mengenai peran mikroorganisme terhadap kesehatan

masyarakat!

b. Berikan minimal 2 (dua) contoh peran mikroorganisme terhadap

kesehatan masyarakat!

(Nilai: 20)

a. Peran mikroorganisme terhadap kesehatan masyarakat ada yang

bersifat menguntungkan (mikroflora normal sebagai komensal

mikroflora normal patogen oportunistik) seperti penghasil antibiotik.

Antibiotik merupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan

mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain dan

senyawa ini banyak digunakan dalam menyembuhkan suatu penyakit

dan ada yang merugikan (agen kausatif berbagai penyakit

infeksi/penyakit) dapat digunakan vaksin yang merupakan preparasi

agen penyebab infeksi yang dimasukkan ke dalam tubuh.

b. Contoh Bakteri Yang Berperan Dalam Kesehatan:

1. Bakteri yang menghasilkan antibiotic :

- Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomycin.

- Streptomyces aureofaciens, menghasilkan antibiotik

tetracycline.

- Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotik

chloramphenicol.

- Penicillium, menghasilkan antibiotik penisilin.

- Bacillus polymyxa, menghasilkan antibiotik polymixin

2. Pada manusia, beberapa jenis bakteri yang sering kali menjadi agen

penyebab penyakit adalah:

- Salmonella enterica subspesies I serovar Typhi yang

menyebabkan penyakit tifus,

- Mycobacterium tuberculosis yang menyebabkan penyakit TBC,

- Clostridium tetani yang menyebabkan penyakit tetanus