III. PROKARYOTA
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS:1. Dapat mendifinisikan mikroba
prokaryotik 2. Dapat menyebutkan karakter dasar bakteri, arkhaea
dan bluegreen-algae.3. Dapat menyebutkan bentuk dasar, struktur dan
fungsi komponen utama sel bakteri
PENGANTAR
Prokaryota meliputi ragam mikroorganisma yang sangat besar,
yaitu Archaea dan bakteria (termasuk di dalamnya sianobakteria atau
blue green algae). Pada umumnya klasifikasi prokaryota di dasarkan
pada beberapa sifat terutama sifat fenetiknya, antara lain: 1. ciri
morfologi2. cara reproduksi3. pengecatan Gram untuk melihat
struktur dinding sel4. persen mol G+C dalam genom5. susunan sel6.
kisaran faktor lingkungan untuk pertumbuhan (pH, suhu, oksigen)7.
akseptor elektron untuk respirasi (jika ada)8. karakteristik
biokimiawi9. sifat serologinyaPengelompokan mikroorganisma terutama
dari kelompok Prokaryota berdasarkan karakter di atas relatif lebih
mudah dibandingkan klasifikasi secara filogenetis. Oleh sebab itu
hingga saat ini klasifikasi berdasarkan sifat-sifat yang telah
disebutkan di atas, terutama ciri morfologi dan metabolik yang khas
masih populer.Klasifikasi berdasar sifat fenetik terhadap archaea
dan bakteria telah dilakukan oleh David Bergey dan kolega (1927)
dengan menerbitkan Bergeys Manual of Determinative Bacteriology
yang terus diperbaharui dan pada 1984 diterbitkan Bergeys Manual of
Systematic Bacteriology yang masih didasari sifat fenetik. Pada
tahun 2001 Bergeys Manual of Systematic Bacteriology edisi ke-dua
diterbitkan dengan mengakomodasi klasifikasi berdasar sifat
filogenetiknya.Dari buku edisi ke-2 tersebut Archaea dibagi menjadi
2 phyla yaitu Crenarchaeota dan Euryarchaeota. Crenarchaeota semula
terdiri dari archaea yang memetabolisasi sulfur dan bersifat
termofilik serta hipertermofilik, tetapi kenyataan saat ini
termasuk pula yang tumbuh pada suhu mesofilik. Adapun Euryarchaeota
umumnya archaea methanogenik, halofilik, termofilik dan pereduksi
sulfur.Adapun bakteria sendiri dikelompokkan dalam 24 phyla
yaitu:I. Phylum Aquificiae: kelompok bakteri yang menggunakan
hidrogen untuk memproduksi energi, Aquificae (Hydrogen oxydizier) :
Aquifex (termofilik, pereduksi oksigen) II. Phylum Thermotogae:
meliputi kelompok bakteri anaerobik, termofilik, dan fermentatif,
Gram negatif. Contoh: Thermotoga(termofilik), Fervidobacterium
(termofilik)III. Phylum Thermodesulfobacteria, contoh:
Thermodesulfobacterium (termofilik)IV. Phylum Chloroflexi -
bakteria non sulfur hijau (Green non-sulfur) yang melangsungkan
fotosintetik anoksigenik, contoh: Chloroflexus (fotosintetik,
meluncur), Herpetosiphon, Thermomicrobium (termofilik)V. Phylum
Deinococcus Thermus: meliputi bacteria tahan radiasi, contoh
Deinococcus, Thermus (termofilik)VI. Phylum Thermomicrobia,
kelompok bakteri seperti Thermodesulfovibrio (termofilik)VII.
Phylum Firmicutes- merupakan kelompok bakteri dengan G+C rendah,
Gram positif, contoh: Bacillus, Clostridium, Eubacterium,
Heliobacterium(fotosintetik), Lactobacillus, Mycoplasma (tidak
berdinding sel), Spiroplasma (tidak berdinding sel)VIII. Phylum
Actinobacteria- sejumlah anggotanya membentuk filament, G+C tinggi,
Gram positif, contoh: Bifidobacterium, Mycobacterium,
Propionibacterium, StreptomycesIX. Phylum Cyanobacteria kelompok
bakteri fotosintetik oksigenik, contoh: Oscillatoria (fotosintetik,
meluncur), Prochlorococcus (fotosintetik), Synechococcus
(fotosintetik)X. Phylum Planctomycetes sejumlah anggotanya memiliki
nucleus bermembran, contoh: PlanctomycesXI. Phylum Chlamydiae
kelompok bakteri parasit intraseluler obligat, penyebab penyakit,
contoh: ChlamydiaXII. Phylum Chlorobi bakteri sulfur hijau yang
melangsungkan fotosintesis anoksigenik, contoh: Chlorobium
(fotosintetik)XIII. Phylum Bacteroidetes merupakan kelompok
bacteria yang secara ekologis pentinge, contoh: Bacteriodes,
Cytophaga (meluncur), Flexibacter (meluncur), Flavobacterium,
Rhodothermus (termofilik)XIV. Phylum Fibrobacteres, salah satu
contoh: FibrobacterXV. Phylum Spirochaeta (Spirochete)- kelompok
bakteri berbentuk heliks, Gram-negatif, motil (menggunakan filament
aksial). Contoh: Borrelia, Leptonema, Spirochaeta (tanpa dinding
sel), TreponemaXVI. Phylum Gemmatimonadetes: bakteri Gram negative
tanpa DAP (diaminopimelic acid) pada dinding selnyaXVII. Phylum
Chrysiogenetes kelompok bakteri khemolithoototrofikXVIII. Phylum
Nitrospira: didalamnya termasuk bakteri pengoksidasi nitrit,
pereduksi sulfat termofilik, pengoksidasi besi asidofilikXIX.
Phylum Deferribacteres: kelompok bakteri akuatik, anaerobikXX.
Phylum Fusobacteria: bakteri anaerobik heterotrofik, sering
menyebabkan infeksi pada manusiaXXI. Phylum Verrucomicrobia:
bakteri akuatik atau terrestrial, sering memiliki inang
eukaryotikXXII. Phylum Acidobacteria: bakteri asidofilik yang umum
dijumpai di tanahXXIII. Phylum Dictyoglomi: bakteri thermofilik
khemoorganotrofXXIV. Phylum Proteobacteria Gram negativea.
Alphaproteobacteria bersifat oligotrofik, diantaranya bakteri
fotosintesis ungu non sulfur, Rhodobacter (termofilik), Rickettsia,
Rhodospirillum (termofilik), Agrobacterium, Anaplasma (tanpa
dinding sel)b. Betaproteobacteria secara metabolic mirip dengan
alphaproteobacteria, contoh: Neisseria, Rhodocyclus
(fotosintetik)c. Gammaproteobacteria beragam dalam metabolisme
energi, contoh: Beggiatoa (meluncur), Chromatium (fotosintetik),
Escherichia, Haemophilus, Legionella, Pseudomonas, Salmonella,
Vibrio, Yersiniad. Deltaproteobacteria termasuk di dalamnya
predator dan myxobacteria penghasil buah (fruiting myxobacteria),
contoh: Myxococcus (meluncur)e. Epsilonproteobacteria meliputi
bakteria patogenMeskipun secara filogenetik klasifikasi bakteri
sudah dapat diterima secara luas, namun pengelompokan berdasar
sifat fenetiknya masih umum digunakan, misalnya pengenalan
berdasarkan bentuk dan susunan sel, sifat struktur dinding sel.
ARCHAEASecara umum Archaea dicirikan oleh struktur membrane sel
tanpa lemak dan mengandung gliserol, dinding sel tanpa
peptidoglikan, dan relatif tahan terhadap beragam antibiotik.
Karakter spesifik yaitu umum dijumpai pada lingkungan-lingkungan
ekstrim seperti termofilik atau hipertermofilik (>60oC),
halofilik (salinitas 15-30%), basofilik (pH > 8), asidofilik (pH
< 5).
Tabel 3.1. Tipe nutrisi dalam metabolisma Archaea
Tipe nutrisiSumber energiSumber CContoh Archaea
FototrofCahaya matahariSenyawa organik Halobacteria
LithotrofSenyawa anorganik Senyawa organik atau fiksasi
karbonFerroglobus, Methanobacteria, Pyrolobus
OrganotrofSenyawa organikSenyawa organik atau fiksasi
karbonPyrococcus, Sulfolobus atau Methanosarcinales
BAKTERIABakteria merupakan kelompok organisma yang paling
melimpah dengan tingkat keragaman yang tinggi baik secara
morfologi, ekologi serta fisiologisnya. Bakteria dijumpai pada
rentang lingkungan yang luas. Di alam bakteria dapat hidup bebas,
saprofitik, fotosintetik, parasitik atau patogenik pada organisma
lain, dengan sifatnya tersebut beberapa bakteria dapat berperan
antara lain dalam daur unsur dan interaksi dengan organisma lain.
Secara umum bakteria berkembang biak dengan pembelahan transfersal
atau biner. Berdasarkan morfologinya bakteria dibedakan dalam 3
bentuk dasar yaitu:1. bulat atau kokus (coccus) atau sferik dengan
variannya tersusun tunggal, dua-dua (diplococci), empat-empat
(tetracocci), tersusun sebagai rantai (strepto-cocci), tersusun
delapan-delapan (sarcina) dan seperti buah anggur (staphylococci)2.
batang (bacillus) atau silindris, dengan variannya seperti
diplobacilli, streptobaccili atau roset3. bentuk lengkung dan
variannya yaitu koma (vibrio) dan spiral Ragam bentuk dasar sel
bakteri ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.2. Ragam bentuk sel bakteri
Keragaman morfologi selsangat tinggi begitu pula keragaman
makromorfologinya dalam wujud koloni yang tumbuh pada media padat.
Satu koloni diasumsikan berasal dari satu sel bakteri yang
mengalami pembelahan diri terus menerus membentuk suatu koloni yang
tampak dengan mata biasa, oleh sebab itu umumnya satu bercak atau
koloni satuannya adalah CFU (colony forming unit) (Gambar 3.3).
Gambar 3.3. Beragam koloni bakteri pada media padat
Adapun jika ditinjau dari struktur dinding selnya, bakteri dapat
dibedakan menjadi Gram negatif dan Gram positif, meskipun sering
dijumpai bakteri bersifat Gram variable. Sifat tersebut
ditunjukkanmelalui pengecatan diferensial yang dikenal dengan
pengecatan Gram yang terdiri atas 2 zat warna. Sebelum pengecatan
Gram dimulai didahului dengan mengulaskan sel bakteri pada
permukaan gelas benda dan di-fiksasi yaitu mematikan sel secara
cepat tanpa merubah struktur sel, fiksasi juga akan melekatkan
sel-sel bakteri secara kuat pada permukaan gelas benda. Selanjutnya
dilakukan pengecatan Gram dalam. 4 tahapan, dimulai dengan
pewarnaan pertama menggunakan kristal violet, dilanjutkan dengan
pemberian mordant berupa iodine supaya zat warna menempel kuat,
selanjutnya dilakukan peluruhan zat warna (decolorization)
menggunakan alkohol, dilanjutkan dengan pewarnaan ke-dua
menggunakan safranin (lihat Gambar 3.4).
1 menit1 menit20 detik3 menit
Gambar 3.4. Tahapan pewarnaan Gram
Dari hasil pengecatan Gram akan diketahui komposisi dinding
selnya. Bakteri Gram negatif menunjukkan bahwa dinding sel tersusun
oleh lipopolisakarida (LPS) sehingga ketika dilakukan dekolorisasi
dengan alkohol lipid akan larut beserta zat warna yang terkandung
di dalamnya. Sebagai akibatnya, zat warna ke-dua yang akan mewarnai
sel. Sebaliknya pada bakteri Gram positif, dinding sel tersusun
oleh peptidoglikan (peptidoglycan), ketika direaksikan dengan
mordant, maka zat warna akan terikat lebih kuat pada dinding sel
dan tidak terpengaruh saat dekolorisasi.Bentuk bakteria selain
karena sifat genetis juga dipengaruhi oleh umur dan faktor
lingkungan sehingga pada beberapa jenis tertentu bakteria dapat
bersifat pleomorfi (tampil dengan bentuk morfologi yang
bermacam-macam). Dikenal pula adanya bentuk involusi yaitu
penyimpangan morfologi sel dari morfologi normalnya karena keadaan
lingkungan sekitar yang tidak menguntungkan seperti ketersediaan
makanan, suhu, pH, dan kadar garam. Adapun ukuran bakteria sangat
bervariasi dalam bilangan mikro meter (m)Beberapa sifat terkait
genetis yang relatif sering berubah pada bakteria yaitu: bentuk
sel, aerobiosis, kemampuan menggunakan berbagai donor dan akseptor
elektron, kemampuan fotosintetis yang didasarkan pada keberadaan
khlorofil, motilitas, kandungan G+C. Sejumlah spesies bakteri
diketahui memiliki kapsul yang tersusun atas polisakarida dan
berfungsi untuk proteksi terhadap keadaan sekeliling yang tidak
menguntungkan. Sel bakteri juga memiliki pili yang berfungsi untuk
pelekatan. Diantara spesies bakteri seperti dari genus Bacillus dan
Clostridium diketahui pula menghasilkan endospora yang akan
bertahan pada kondisi yang buruk. Bakteria dapat pula dikelompokkan
berdasarkan sumber energi dan karbon yang dibutuhkan (Lihat Bab V
dari buku ini). Secara umum pengenalan bakteri dapat dilakukan
melalui metoda berikut:
Pengamatan mikroskopis mengandalkan pengamatan bentuk, ukuran
sel, ada tidak spora, hasil pengecatan atau sifat Gram (Gram
positif dan negatif), atau sifat acid fast (mycobacterium dan
Nocardia), ada tidaknya granula dan kapsul. Adapun pengamatan
makroskopis antara lain pengamatan karakter koloni seperti warna,
ukuran, bentuk tepi koloni, bentuk permukaan koloni. Pengamatan
biokimiawi antara lain kemampuan memproduksi enzim-enzim tertentu,
kemampuan menggunakan beragam sumber gula dan sebagainya.
Meskipun pengelompokan atau klasifikasi berbasis filogenetik
sudah diperkenalkan tetapi pencirian atau pengenalan secara
konvensional masih tetap relevan. Selain bentuk sel, sifat Gram,
maka uji-uji biokimiawi dan enzimatik masih dilakukan. Secara
komersial pengujian semacam untuk keperluan identifikasi bakteri
tersedia misalnya produk dari bioMrieux API 20E untuk bakteri
enterik Gram-negatif dan API 20NE untuk bakteri Gram negative
non-enterik, serta API 50CH untuk bakteri Gram positif. Contoh API
20E kit ditunjukkan Gambar 3.5. berikut:
Gambar 3.5. Hasil pengujian biokimiawi dan enzimatik terhadap
bakteri enterik Gram negative dengan API 20E
CYANOBACTERIACyanobacteria atau sianobakteria digolongkan ke
dalam bakteria. Pada naskah ini ditulis tersendiri karena sifat
khas sianobakteria. Beberapa spesies sianobakteria juga mampu
mensekresi karbonat (travertine). Sianobakteria tersebar luas di
air tawar dan asin, memiliki pigmen fotosintesis berupa khlorofil
a, phycocyanin dan phycoerythrin dan mampu memfiksasi nitrogen
serta menghasilkan oksigen. Karena pigmen fotosintesis yang
dimiliki, sianobakteria dapat menggunakan kisaran panjang gelombang
yang luas (Gambar 3.6).
Gambar 3.6. Spektra absorpsi berbagai pigmen algae dan
sianobakteria
Sianobakteria memiliki variasi bentuk morfologinya (Gambar
3.7.). Sel-sel dapat tersusun sebagai rantai atau filamen seperti
rambut atau membentuk koloni. Adapun warnanya bervariasi tergantung
pigmen yang dimiliki. Sianobakteria melakukan fotosintesa, cadangan
makanan dihimpun sebagai karbohidrat, lipid an senyawa nitrogenous
cyanophycin. Sianobakteria membentuk sel baru secara pembelahan,
koloni baru dapat terbentuk melalui fragmentasi pada bagian
hetrosista (sel-sel pengikat nitrogen) dan akinet.
Gambar 3.7. Ragam sianobakteria
Sianobakteria merupakan organisma pertama endosimbion
makroorganisma sebagaimana dibuktikan oleh hasil penelitian terhada
rRNA khloroplast pada tumbuhan tingkat tinggi yang ternyata
menunjukkan kesamaan dengan rRNA bakteria. Oleh karena itu pada
klasifikasi menurut Carl Woese (1990-an), khloroplas ditempatkan
dalam satu domain dengan bakteri dan
sianobakteri.Sianobakteriamerupakan produsen utama lingkungan
perairan, sehingga berada pada ujung jejaring makanan. Sejumlah
spesies dapat meledak populasinya dan menyebabkan algae bloom.
Beberapa sianobakteria juga diketahui menghasilkan toksin, misalnya
Microcystis., akan tetapi sejumlah sianobakteria telah pula
dikembangkan sebagai suplemen makanan atau pakan, misalnya
Spirulina spp., atau dikembangkan sebagai pupuk biologis karena
kemampuannya dalam mengikat nitrogen. Dalam kaitannya dengan
masalah lingkungan, diketahui bahwa sianobakteria memberi
perlindungan terhadap koral merah (rose coral) dari sifat merusak
UV matahari.
IV. MIKROBA EUKARYOTIK
TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS:1. Dapat mendifinisikan mikroba
eukaryotik 2. Dapat menyebutkan karakter dasar fungi, protozoa dan
algae.3. Dapat menyebutkan struktur dan fungsi komponen utama sel
eukaryotik
PENGANTARSel eukarryotik dicirikan dengan adanya membran inti
yang sebenarnya sehingga inti memiliki bentuk yang tetap. Mikroba
eukaryotik memiliki keragaman yang tinggi. Di dalamnya meliputi
fungi, algae dan protozoa.Mikroba eukaryotik ada yang merugikan
karena menimbulkan penyakit infeksi tanaman Fusarium pada berbagai
tumbuhan, ataupun parasiter misalnya malaria.oleh Plasmodium
falciparum tetapi sebagian yang lain menguntungkan karena berbagai
manfaat seperti meningkatkan kualitas pertumbuhan tanaman oleh ekto
dan endo mikoriza, pengikatan nitrogen simbiotik oleh Rhizobium,
atau untuk obet-obatan misalnya lumut kerak Usnea.Satu hal yang
tidak bisa diabaikan adalah peran mikroba eukaryotik dalam jejaring
makanan dan siklus unsur. Algae merupakan ujung dari jejaring
makanan dan pabrik makromolekul karbohidrat perairan melalui
fotosintesa, di ujung yang lain, fungi akan berperan dalam
dekomposisi materi-organik (dekomposer).
FUNGIFungi memiliki sejarah panjang, setidaknya fosil fungi
ditemukan dari sekitar 400 juta tahun lalu. Saat ini baru sekitar
5% yang sudah diketahui atau dipelajari. Fungi pada awalnya pernah
dikelompokkan sebagai tumbuhan dalam Species Plantarum oleh Carolus
Linnaeus (1753). Fungi merupakan organisma berfilamen,
non-fotosintetik, merupakan organisma heterotrofik, eukaryotik.
Struktur satuan selulernya berupa hifa yang merupakan bentukan
seperti benang tubular, tunggal. Hifae (jamak dari hifa) memiliki
dinding sel yang mengandung khitin dan selnya memiliki inti yang
sebenarnya (umumnya jamak, nuclei) dan organela seperti:
mitokondria, ribosoma dan badan Golgi. Adapun struktur
sub-selulernya didukung dan diorganisasi oleh mikrotubuli dan
retikulum endoplasma. Pada umumnya organela dan materi sel lainnya
terkonsentrasi dekat ujung hifa, bagian hifa lainnya terisi oleh
vakuola yang besar, dan pada beberapa kelompok fungi bagian
tersebut dipisahkan dari bagian hifa muda oleh adanya septa. Hifa
meluas dengan pertumbuhan ujung (apical) dan memperbanyak diri
dengan membentuk cabang yang berjalin menyusun miselium (Gambar
4.1a). Beberapa kelompok fungi tidak membentuk hifa, jika ada
bentukan seperti hifa, hal itu merupakan pseudohifa, kelompok ini
merupakan fungi bersel tunggal yang dikenal sebagai yeast atau
khamir (Gambar 4.1b). Yeast umumnya berkembang biak dengan
pembelahan biner dan pembentukan tunas. Yeast memiliki kisaran
ukuran yang bervariasi yaitu 1-5m x 5-30m, umumnya berbentuk telur.
Beberapa fungi mampu membentuk badan buah yang besar (makroskopis)
yang muncul ke permukaan tanah atau kayu, meskipun demikian
sebagian besar massanya berupa miselium. Fungi berbadan buah ini
merupakan kelompok Basidiomycota, sebagai contoh antara lain
Pleurotus ostreatus, Volvariella volvacea, Auricula dan
Amanita.
(a.)(b)
Gambar 4.1. Hifa bersepta dan senositik (coenocytic) (a) dan
yeast (b)
Dinding sel fungi tersusun oleh khitin mikrofibril semikristalin
yang terpadu dengan matriks amorf -glukan, beberapa protein mungkin
ikut menyusun dinding selnya. Pada fungi tingkat tinggi hifae
tumbuh melalui pertumbuhan ujung hifa diikuti pembentukan septa.
Sedangkan pada fungi tingkat rendah tanpa diikuti pembentukan
septa.Pertumbuhan koloni fungi dicirikan oleh perkembangan radial
miselium pada substrat membentuk koloni sferik atau bundar (Gambar
4.2). Pertumbuhan fungi dapat diukur dengan mengukur perubahan
massa miselial setiap satuan waktu pada medium yang cukup nutrien.
Setelah fase lag, suatu periode eksponensial pendek ditunjukkan
oleh pertumbuhan awal ujung hifa, dan begitu hifa baru tumbuh,
pertumbuhan yang terjadi mengikuti laju pertumbuhan yang linear
hingga nutrien habis, diikuti oleh fase stasioner.
miselia
Gambar 4.2. Miselia yang membentuk koloni jamur diantara
koloni-koloni bakteri (kiri), kanan Aspergillus tumbuh pada media
dalam petridish yang dipenuhi miselium, lingkaran hijau di tengah
menunjukkan sporangia
Pertumbuhan hifa juga dapat diukur secara mikroskopi atau dengan
menghitung total jumlah ujung hifa, dan membagi jumlah tersebut
dengan total panjang miselium pada koloni, dengan cara ini
rata-rata panjang hifa yang diperlukan untuk bertunasnya ujung hifa
dapat dihitung. Hasil ini disebut sebagai unit pertumbuhan hifa.
Daerah pertumbuhan perifer merupakan area miselium dibelakang ujung
tunas hifa, yang memungkinkan pertumbuhan radial pada tingkat
pertumbuhan spesifik yang sama. Bagian ini berperan dalam mendukung
pertumbuhan ujung hifa yang optimal.Fungi membutuhkan air untuk
menyerap nutrien sehingga sebagian besar fungi kehadirannya
terbatas pada lingkungan yang lembab, beberapa bahkan merupakan
fungi perairan baik yang dijumpai di perairan masin maupun perairan
tawar.Secara umum fungi cenderung pada lingkungan yang bersifat
asam dengan pertumbuhan optimal umumnya pada pH 4-6. Adapun kisaran
suhu pertumbuhan antara 5-40C, tetapi beberapa diantaranya
psikrofilik yang tumbuh optimum pada suhu di bawah 5C dan lainnya
termofilik yang mampu tumbuh hingga suhu 50C atau lebih.Secara umum
talus fungi terdiri dari 2 bagian yaitu miselium dan spora.
Sebagaimana diutarakan di atas bahwa miselium tersusun oleh jalinan
hifa. Terdapat 3 morfologi dasar hifa yaitu: 1. hifa aseptat atau
senositik yaitu hifa yang tidak memiliki septa2. hifa bersepta
dengan sel-sel berinti tunggal dan memiliki pori pada septatnya
sehingga memungkinkan perpindahan sitoplasma maupun nukleus dari
satu ruang ke ruang lainnya3. hifa berseptat dengan inti lebih dari
satu (multi nukleat) .Fungi tersebar luas di alam meskipun tidak
seluas sebaran bakteria. Fungi mudah dijumpai seperti pada bahan
makanan yang kedaluwarsa, buah-buahan, nektar bunga, daun, tubuh
serangga, tanah dan air. Fungi dapat bereproduksi dengan tunas,
pembelahan sel atau fragmentasi talus, pembentukan spora seksual
dan aseksual, dan konyugasi. Fungi bersifat monofiletik, artinya
bahwa semua spesiesnya berasal dari common ancestor yang sama, dan
hal ini telah berulang kali diuji secara filogenetik-molekuker.
Beberapa sifat umum yang menunjukkan sifat monofiletik antara lain:
dinding sel mengandung khitin, heterotrof dengan cara absorpsi.
Dengan adanya penelitian-penelitian molekuler yang dilakukan,
klasifikasi fungi mungkin akan berubah dengan cepat, dan hingga
saat ini tidak ada satu klasifikasi yang diterima sepenuhnya
sebagai satu-satunya klasifikasi fungi. Oleh sebab itu, sejumlah
ahli umumnya mencoba mengelompokkan fungi dan organism mirip fungi
yang terdiri dari 3 kingdom yaitu Eumycota (fungi sebenarnya),
Staminipilia dan Myxomycota (slime mold, jamur lendir) (Gambar
4.3.). Dalam kaitan tersebut, maka pada buku ini pembicaraan
tentang fungi hanya dibatasi pada Eumycota. Terutama berdasarkan
struktur reproduksi seksualnya, maka secara umum fungi dibedakan
menjadi 5 fila yaitu:: 1. Chytridiomycota, memproduksi zoospor
sehingga mampu bergerak bebas pada media cairan dengan flagella
sederhana. 2. Zygomycota memproduksi spora seksual dengan meiospora
yang disebut zigospoa dan secara aseksual dengan sporangiospora. 3.
Glomeromycota dikenal pula sebagai fungi mikoriza arbuskular
(arbuscular mycorrhizal fungi). Umumnya anggota-anggotanya hanya
melakukan reproduksi aseksual. 4. Ascomycota, membentuk spora
meiotik yang berada dalam suatu struktur seperti kantung. 5.
Basidiomycota, menghasilkan meiospora yang disebut sebagai
basidiospora yang terbentuk pada tangkai (basidia). 6.
Deuteromycota (mitosporic fungi), merupakan kelompok fungi yang
reproduksi seksualnya belum diketahui, meskipun sebagian anggotanya
mungkin memiliki karakter yang mirip dengan Ascomycota maupun
Glomeromycota
Dikutip dari: Deacon (2006)
fungi dibagi menjadi 4 phyla yaitu Cytridiomycota, Zygomycota,
Ascomycota, Basidiomycota (Alexopoulos et al. , 1996).
Phylum CytridiomycotaMerupakan kelompok fungi dengan sekitar
1000 spesies yang sudah diketahui. Termasuk kelompok fungi akuatik,
berflagella. Memiliki gamet berflagella. Sp[orofit bersifat diploid
dan berkembang dengan baik. Contoh anggotanya yaitu AllomycesPhylum
ZygomycotaMerupakan kelompok paling sederhana dengan sekitar 1100
spesies yang sudah diidentifikasi. Diantara spesiesnya bersifat
saprofitik. Reproduksi seksual dan aseksual umum terjadi. Hifa
tidak bersepta kecuali untuk pembentukan struktur reproduktif. Fase
diploidnya berlangsung pendek (zygosporangium), secara umum proses
reproduksinya dicontohkan dengan Rhizopus sp. pada Gambar 4.3.
Phylum ini meliputi: a. Klas Mucorales yang bersifat saprofitik
dengan cara membebaskan enzim ekstraseluler untuk mengurai substrat
materi organik, selanjutnya mengabsorbsi hasil penguraian ke dalam
sel, hifa senositik dan membentuk zigospora (zygospore) yaitu spora
seksual yang berasal dari fusi gametangia. Reproduksi aseksualnya
dengan sporangiospora. Dapat bersifat parasitik atau saprofitik.
Contoh spesiesnya antara lain: Rhizopus stolonifer, Phycomyces
sp.dan Pilobolus sp.b. Entomophthorales, sebagian besar anggotanya
merupakan parasit pada hrewan, terutama pada insekta. Contoh
spesiesnya Basidiobolus sp. yang tumbuh pada kotoran katak dan
berkembang dengan mudah di air.c. Zoopagales terdiri dari sejumlah
spesies yang umumnya parasit terhadap hewan kecil.d. Glomales
merupakan contoh yang spesies anggotanya tersebar luas di alam.
Memiliki lebih dari 100 spesies, sebagian membentuk hubungan
simbiotik dengan tumbuhan sebagai endomikoriza. Contoh spesiesnya:
Glomus sp.
. Gambar 4.3. Meiosis zigotik (b) yang berlangsung pada Rhizopus
sp. (a)
Phylum BasidiomycotaMerupakan kelompok fungi dengan anggota yang
besar, sekitar 22.000 spesies diantaranya adalah jamur pembentuk
fruting body (jamur besar). Diantara spesiesnya dapat dimakan,
sebagian lain sangat beracun. Spesies anggota phylum Basidiomycota
tahapan dikaryotiknya berkembang baik. Fungi mikroskopisnya
menghasilkan basidiofor. Adapun jamur besar pada di bagian bawah
payung terdapat ribuan basidia masing-masing dengan 4 spora
(dikenal sebagai basidiospora). Diantara spesiesnya dikenal sebagai
ektomikoriza, hifanya tumbuh menyelimuti perakaran tanaman.
Mikoriza berperan menguntungkan bagi tanaman inang karena antara
lain memberikan perlindungan terhadap infeksi, mencegah kekeringan,
memperluas permukaan untuk penyerapan nutrien, menghasilkan zat
perangsang tumbuh.Basidiomycota memiliki 2 klas yaitu
Heterobasidiomycetae dan Homobasidiomycetae. Heterobasidiomycetae
meliputi jamur-jamur mikroskopis parasit beragam tanaman. Beberapa
spesies memiliki siklus hidup yang kompleks terkait dengan musim,
kondisi iklim setempat, dan tingkat perkembangan tanaman inang.
Ustilago maydis yang menyerang jagung, sering menyebabkan kegagalan
panen. Adapun Homobasidiomycetae meliputi kelompok-kelompok jamur
besar.Homobasidiomycetae jarang dijumpai membentuk spora aseksual,
adapun spora seksualnya diproduksi pada basidia yang terdapat pada
tubuh buah yang kompleks. Hidup secara saprofitik, simbiotik atau
parasitik, sel-selnya uniselular atau berupa miselium bersepta,
contoh spesies misalnya Amanita phalloides, Pleurotus sp.,Agaricus
sp.Phylum Ascomycota mencakup ribuan spesies diantaranya yeast atau
ragi dan mycobiont penyusun lumut kerak (lichens). Ascomycota
memiliki anggota yang bersifat saprofitik, simbiotik maupun
parasitik. Fungi saprofitik berperan sebagai dekomposer karena
kemampuannya dalam mencerna beragam molekul kompleks seperti
selulosa, lignin dan kolagen. Pada umumnya anggota Ascomycota
merupakan jasad uniseluler atau multi sel dengan miselium bersepta
dan berpori, memproduksi spora seksual berupa askospora yang
dibentuk di askus (aski = jamak) adapun spora aseksualnya berupa
konidiospora. Beberapa contoh spesiesnya yaitu: Endothia
parasitica, Ceratocystis ulmi, Saccharomyces cerevisiae, Neurospora
crassa.Diantara anggota Ascomycota yaitu Klas Hemiascomycetae yang
memiliki strukturnya yang paling sederhana dari semua fungi,
dikenal sebagai yeast atau khamir. Pada umumnya tidak membentuk
hifae, tetapi jikapun ada bentukan seperti hifae sebenarnya
merupakan pesudo-hifae. Yeast sejak lama digunakan manusia untuk
pembuatan makanan atau minuman, misalnya Saccharomyces cerevisiae.
Klas Euascomycetae merupakan kelompok besar yang meliputi jamur
besar atau umum dikenal sebagai mushroom, misalnya morel (Morchella
species) dan mycosymbiont pada lumut kerak.Klas Loculoascomycetae,
pada umumnya bersifat saprofitik dengan melakukan dekomposisi
materi organik sehingga berperan dalam proses biogeokimiawi atau
daur ulang nutrient dalam biosfer. Meskipun demikian ada pula yang
bersifat patogen atau merugikan. Klas Laboulbeniomycetae, seluruh
angotanya merupakan parasit spesifik pada insekta.Klas
Deuteromycotae dikenal pula sebagai fungi imperfecti, meliputi
sekitar 15.000 spesies pada umumnya uniseluler atau multisel dengan
miselium bersepta, reproduksi seksualnya belum diketahui jelas,
reproduksi aseksual dengan membentuk konidisospora yang yang muncul
pada sel-sel khusus. Atau dilakukan degan cara reproduksi
paraseksual yang belum jelas prosesnya. Diantara contoh anngotanya
yaitu Botrytis cinerea, Candida albicans, Pneumocystis carini,
Geotrichum candidum, Penicillium chrysogenum dan Trichoderma
reesei.Kelompok spesifik dalam mikroorganisma yaitu Lichens atau
lumut kerak yang sebenarnya merupakan bentuk simbiosis antara
phycobiont (komponen alga) dan mycobiont (komponen fungus) Lumut
kerak meliputi sekitar 20.000 spesies jamur yang berasosiasi dengan
sekurangnya 40 genera agae dan bakteria fotosintetik
(sianobacteria) yang membentuk simbiosa mutualistik. Spesies fungi
yang terlibat sebagai mycobiont dapat berasal dari ascomycota,
basidiomycota Lumut kerak memiliki beragam manfaat bagi kehidupan
manusia seperti: bahan obat, bahan parfum, biomonitoring pencemaran
udara. Secara khusus ada 2 bentuk morfologi dasar lumut kerak yaitu
seperti daun (foliose) dan kerak yang menutup substrat (crustose)
(Gambar 4.4.).fungialgae(a)(c)
(b)Gambar 4.4. Irisan lintang lumut kerak (a), lumut kerak
foliose (b) dan crustose (c)
ALGAEAlgae tersusun oleh dua kelompok yaitu algae prokaryota
(blue-green algae) yang selanjutnya dikelompokkan dalam bakteria
serta algae eukaryota. Algae eukaryota selanjutnya disebut sebagai
algae (tunggal: alga) diantaranya dapat bersel tunggal atau
multiseluler, bersifat motil oleh adanya flagelum atau flagella,
dapat pula bersifat non-motil. Beberapa spesies memproduksi sel
anakan yang tetap menyatu dengan induk dan membentuk koloni,
misalnya Volvox. Spesies yang lain membentuk filamen seperti pada
Spirogyra atau lembaran talus (makroalgae) misalnya Palmaria, Ulva
dan Sargassum. Algae sebagian besar memiliki dinding sel dari
selulosa, beberapa diantaranya mengandung silika atau kalsium
karbonat. Dinding sel mungkin bersifat fibril seperti dijumpai pada
fungi, atau mungkin tersusun oleh lempeng-lempeng yang disekresikan
dari badan Golgi atau suatu pelikel protein. Pada umumnya memiliki
khloroplas meskipun struktur dan kandungan pigmennya beragam.
Sel-sel algae mengandung nuklei, mitokondria, ribosom, badan Golgi
dan khloroplas. Struktur sel internal didukung oleh mikrotubuli dan
retikulum endoplasma. Khloroplas sangat beragam, dapat besar dan
tunggal, banyak, seperti pita atau bentuk lainnya. Bentuk dan
kandungan pigmen menentukan gambaran taksonominya. Algae bersifat
polifiletik, artinya bahwa asal-usul nenek moyangnya tidak dari
satu jalur. Pengelompokan algae didasarkan pada struktur khloroplas
dan pigmentasi, struktur dinding sel dan siklus hidupnya.Ragam
spesies algae ditunjukkan pada Gambar 4.5.Pertumbuhan algae
uniseluler sinonim dengan pembelahan biner. Pada banyak algae
unisel, nuklei dapat bersifat haploid atau diploid, mengalami
mitosis, dan sel kemudian membelah longitudinal membentuk 2 sel
anak. Pada kebanyakan spesies dijumpai dua pembelahan haploid dalam
sel induk diikuti dengan pembentukan 4 sel anakan yang motil.
Adapun algae berfilamen senositik melakukan pertumbuhan
miripseperti yang terjadi pada pertumbuhan hifa. Pertumbuhan
lainnya terjadi melalui pembelahan sel vegetatif dalam filamen atau
lembaran talus.
(a)(b)(c)
(d)(e)(f)
Gambar 4.5. Ragam algae eukaryotic (a) Chlamydomonas
reinhardtii,(b) Ceratium sp., (c) Micrasterias sp. , (d) Volvox
globator, (e) Glenodinium pulvisculus dan (f) Spirogyra sp.
Perkiraan laju pertumbuhan alga dapat dilakukan dengan
penghitungan sel atau kandungan khlorofil pada kultur. Kinetika
pertumbuhannya serupa dengan fungi, tetapi karena algae merupakan
jasad fotosintetik, kekurangan nutrien selain karbon dapat
menyebabkan pertumbuhan melambat, dan masuk fase stasioner atau
fase kematian. Nitrogen, fosfat dan silikon seringkali menjadi
faktor pembatas. Pada kondisi optimum, pembelahan biner berlangsung
cepat dan menyebabkan ledakan populasi. Ledakan populasi algae
dapat bersifat merugikan misalnya pada kasus yang dikenal sebagai
pasang merah (red tides).Algae merupakan jasad yang hidup di
perairan, tempat lembab atau berair yang dijangkau oleh sinar
matahari. Algae merupakan jasad fotosintetik dan mendapatkan sumber
karbon dan energi yang dibutuhkan dengan fiksasi CO2 melalui
fotosintesa. Adapun nitrogen harus didapat dalam bentuk nitrat,
amonia atau asam-asam amino.Berdasarkan perbedaan bentuk, pigmen
dan habitatnya, Algae dibedakan dalam 7 phyla yaitu:1. Chlorophyta:
khromatofornya berwarna hijau yang mengandung khlorofil a dan
sedikit khlorofil b, beberapa jenis xanthofil, alfa karoten dan
beta karoten. Makanan cadangan disimpan dalam bentuk pati dan
minyak. Dinding selnya berupa selulosa, xilan, mannan, beberapa
spesies mengalami kalsifikasi dan beberapa tidak memiliki dinding
sel. Jika flagela ada, maka jumlahnya 1, 2 hingga 8 atau banyak,
sama panjang dan terletak apikal, contoh anggotanya adalah: Volvox
globator, Clamydomonas, Ulothrix dan Spirogyra.2. Euglenophyta:
khromatofornya mengandung pigmen seperti pada chlorophyta, makanan
cadangan disimpan dalam bentuk paramilon (paramylon) dan minyak,
tidak memiliki dinding sel, kebanyakan anggotanya berflagela 1
hingga 3, terletak apikal atau sub-apikal. Contoh anggotanya yaitu:
Euglena sp.3. Chrysophyta: khromatofornya berwarna hijau kekuningan
hingga coklat keemasan karena kandungan xanthofil dan karoten.
Khromatofornya mengandung chlorofil a dan khlorofil c, alfa
karoten, fukoxanthin dan satu jenis atau lebih xanthofil. Makanan
cadangannya berupa chrysolaminarin dan minyak. Dinding sel berupa
selulosa, silika dan kalsium karbonat. Jika flagela ada maka
jumlahnya 1-2, sama atau tidak sama panjang, terletak apikal.
Beberapa contoh antara lain: Vaucheria dan diatomae.4. Pyrrophyta:
khromatofornya berwarna hijau kekuningan hingga coklat tua, pigmen
utamanya berupa khlorofil a dan khlorofil c, xanthofil dan beta
karoten. Makanan cadangan disimpan dalam bentuk pati dan minyak.
Dinding sel berupa selulosa atau tanpa dinding sel. Memiliki
flagela 2 yang berbeda fungsi. Contohnya antara lain Gonyaulax
polyedra. Beberapa diantara anggotanya bersimbiosis pada
invertebrata perairan laut sebagai simbion (zooxanthellae).5.
Phaeophyta: khromatofornya berwarna coklat keemasan, mengandung
khlorofil a, khlorofil c, beberapa xanthofil (terutama fukoxanthin
dan beta karoten). Makanan cadangan dalam bentuk laminarin,
mannitol dan minyak. Hampir semuanya merupakan jasad yang hidup di
laut terutama perairan pantai dan dapat berukuran besar hingga
beberapa puluh meter, beberapa contoh antara lain Fucus dan
Sargassum.6. Cyanophyta: khromatofor utamanya berupa khlorofil a,
beta karoten, xanthofil, fikobilin dan fikoerithrin yang tersebar
merata dibagian tepi sitoplasmanya, bukan pada plastida-plastida.
Makanan cadangan berupa karbohidrat spesifik Cyanophyceae dan
minyak. Tidak memiliki dinding sel, memiliki 2 flagela, tidak sama
dan terletak sub-apikal.7. Rhodophyta: kromatofornya mengandung
khlorofil a, karoten, xanthofil, fikoerithrin, dan fikosianin.
Khromatofornya berwarna merah karena fikoerithrin paling dominan.
Dinding sel terdiri dua lapisan, bagian dalam berupa mikrofibril
yang kaku sedang lapisan luar lunak. Makanan cadangannya berupa
sejenis pati yang dikenal sebagai floridean starch yaitu
polisakarida mirip amilopektin pada tumbuhan tinggi dan minyak dan
terutama hidup di laut.Algae merupakan fitoplankton dan merupakan
jasad yang menentukan produktivitas primer perairan. Secara umum
algae memiliki nilai manfaat tinggi karena merupakan ujung rantai
makanan, merupakan sumber pangan bagi hewan perairan. Adapun pada
tanah lembab, algae dapat berperan sebagai penstabil dan
memperbaiki kualitas fisik tanah. Algae, khususnya makroalgae juga
menjadi sumber bahan berharga seperti agar, karagenan, asam
alginat. Agar dan karagenan merupakan polimer galaktosa atau
senyawa yang mengandung galaktosa. Karagenan dihasilkan dari
beberapa alga merah seperti Gigartina, Eucheuma dan Chondrus,
banyak digunakan sebagai penstabil dan pengemulsi produk makanan,
bahan pasta gigi dan produk farmasi lain serta senyawa penyempurna
tekstil dan kertas. Agar umumnya dihasilkan dari Gelidium dan
Gracilaria, biasa digunakan untuk industri farmasi dan makanan.
Adapun asam alginat dan alginat merupakan produk dari algae seperti
Macrocystis, Laminaria, Fucus dan Ascophyllum banyak digunakan
sebagai bahan tambahan pada industri makanan, pemekat cat dan
industri tekstil. Adapun kelompok diatom, cangkang silikanya
merupakan penyusun tanah diatoma yang dapat dimanfaatkan sebagai
filter, dan pada beberapa spesies dapat dikonsumsi sebagai pangan
misalnya algae Porphyra tenera, P. yezoensis, Chondrus,
Acanthopeltis, Gracilaria. Beberapa algae juga dapat merugikan
misalnya Prototheca yang dijumpai pada infeksi sistemik dan
subkutan pada manusia, Cephaleuros yaitu anggota Chlorophyta yang
merupakan patogen daun tanaman hortikultur seperti teh, kopi,
merica. Beberapa algae mampu menghasilkan toksin dan menimbulkan
red tide sehingga banyak ikan mati, diantara penyebabnya adalah
Gymnodinium dan Gonyaulax.
PROTOZOAProtozoa merupakan kelompok mikroba yang memiliki
keragaman yang tinggi baik dari segi morfologi maupun ukuran
(Gambar 4.6.). Secara keseluruhan protozoa merupakan organisma
eukaryotik, uniseluler, beberapa spesies membentuk koloni, hidup
bebas atau bersimbiosis mutualistik dengan bakteria, algae atau
organisma tingkat tinggi. Protozoa juga ada yang bersifat parasitik
dan predatori. Beberapa protozoa pada kondisi lingkungan yang tidak
menguntungkan mampu membentuk kista yaitu suatu kondisi dorman.
Protozoa dapat dibedakan dalam 7 phyla yaitu Sarcomastigophora,
Labyrinthomorpha, Ciliophora, Apicomplexa, Microspora, Myxospora,
dan Acetospora.
(a)(b)(c)
(d)(e)(f)
Gambar 4.6. Ragam protozoa (a) Eimeria (b) Amoeba, (c)
Euplotes,(d) Trichodina, (e) Vorticella, (f) Trypanosoma
A. SarcomastigophoraSarcomastigophora bergerak dengan flagela,
pseudopodia, atau keduanya. Reproduksi umumnya secara seksual
terutama dengan singami (syngamy) Sarcomastigophora terdiri dari 3
sub-phyla yaitu:1. Mastigophora yang ditandai oleh adanya flagelum,
meskipun tidak memiliki flagela pada seluruh bagian siklus
hidupnya. Reproduksi biasanya secara pembelahan biner. Beberapa
diantaranya mampu pula membentuk pseudopodia. Klas utama adalah
Phytoflagellata yang memiliki organela berpigmen atau tidak
berwarna yang disebut plastida dan dapat melakukan metabolisma baik
secara fototrofik maupun heterotrofik. Pada umumnya Phytoflagellata
digolongkan sebagai algae dan hal ini sudah di bicarakan
sebelumnya. Adapun klas Zooflagellata bersifat obligat
heterotrofik. Beberapa spesies mampu melakukan gerak amoeboid dan
beberapa membentuk koloni, jenis lainnya memiliki cangkang luar
berbahan silika. Sebagai contoh spesiesnya antara lain:
Chlamydomonas, Paranema dan Euglena.2. Opalinata merupakan kelompok
organisma yang berflagela banyak pada permukaan tubuhnya. Sebagai
contoh genus antara lain: Opalina dan Trichonympha.3. Sarcodina
merupakan kelompok organisma yang bergerak dengan pseudopodia.
Flagela mungkin dijumpai pada beberapa fase perkembangan awal
siklus hidupnya. Reproduksi biasanya secara pembelahan, jenis
lainnya seperti Mycetozoa yang memiliki siklus seksual. Organisma
ini membentuk agregat atau koloni, menghasilkan bentuk
multiselular. Sebagai contoh adalah Arcella, Amoeba, Entamoba,
Difflugia.
B. Labyrinthomorpha Labyrinthomorpha merupakan kelompok
organisma yang bergerak secara amoeboid dan memiliki organella
dipermukaan sel (sagenostosoma) yang berhubungan dengan jaringan
sitoplasma. Kelompok organisma ini melakukan reproduksi seksual dan
menghasilkan spora berflagela. Umumnya bersifat parasitik pada
tumbuhan perairan laut. Salah satu contoh genusnya yaitu:
Labyrinthula.
C. Apicomplexa Apicomplexa merupakan parasit yang ditandai oleh
hadirnya organela khusus yang dikenal sebagai kompleks apikal yang
berlokasi di salah satu ujung selnya antara lain berupa cincin
polar, mikronema dan rhoptri (rhoptry) yaitu organela sekretoris
yang berperan dalam melakukan penetrasi ke dalam sel inang.
Apicomplexa dikatakan pula sebagai sporozoa karena memiliki fase
spora pada siklus hidupnya. Kelompok organisma ini melakukan
reproduksi secara seksual secara singami maupun aseksual. Sebagai
contoh adalah Plasmodium, Toxoplasma dan Babesia.
D. MicrosporaMicrospora merupakan kelompok organisma yang
bersifat parasit intrasel pada hewan avertebrata terutama
arthropoda. Selama perkembangan dalam sel inang, spora terbentuk
dan dikeluarkan. Spora berdinding tebal mengandung sporoplasma
infektif dan filamen polar yang merupakan media infeksi sporoplasma
ke dalam sel inang. Reproduksinya secara pembelahan biner. Salah
satu contohnya yaitu Nosema.
E. MyxozoaMyxozoa merupakan kelompok organisma yang bersifat
parasit pada hewan berdarah dingin dan annelida. Memiliki spora
multiseluler, dengan kapsul polar satu atau lebih dan sporoplasma,
kista terbentuk di dalam organ dalam inangnya. Salah satu contohnya
yaitu Ceratomyxa.
F. CiliophoraCiliophora merupakan kelompok organisma yang
memiliki cilia setidaknya pada salah satu fase hidupnya. Susunan
cilia merupakan dasar pembedaan anggota-anggota dari sub-phylum
ini. Memiliki dua macam nuklei, reproduksi seksual dengan konjugasi
sedangkan aseksualnya secara pembelahan biner. Anggotanya dapat
hidup bebas seperti Paramaecium, Stentor dan Vorticella. Sebagian
yang lain bersifat komensalisma, dan sebagian yang lain bersifat
parasitik seperti Balantidium coli yang merupakan penyebab sejenis
disentri.
G. AcetosporaAcetospora memiliki spora multiceluler dengan satu
atau lebih sporoplasma, tanpa kapsul polar maupun filamen polar,
keseluruhan anggotanya parasitik Contoh anggotanya yaitu Paramyxa
dan Haplosporidium.