Selamat Datang dan Berkunjung diBlog Saya.....!! Terimakasih atas kunjungannya...!!

Minggu, 08 Januari 2012

ALAM SEBAGAI AGEN PENYEBARAN PENYAKIT DAN PERAN MIKROORGANISME DALAM BIDANG INDUSTRI FARMASI

Minggu, 08 Januari 2012
Mikroba terdapat dimana-mana di sekitar kita ada yang menghuni tanah, air, dan udara. Studi tentang mikroba yang ada di lingkungan alamiahnya disebut ekologi mikroba. Ekologi merupakan bagian biologi yang berkenaan dengan studi mengenai hubungan organism atau kelompok organisme dengan lingkungannya.
Ekologi mikroba sangat berperan membantu memperbaiki kualitas lingkungan. Bagian dari mikrobiologi yang mempelajari tentang peranan mikroorganisme di dalam lingkungan adalah mikrobiologi lingkungan. Lingkungan yang dimaksud terutama terdiri dari air, udara, dan tanah. Mikrobiologi air adalah mikrobiologi yang mempelajari kehidupan dan peranan mikroorganisme di dalam lingkungan air. Peranan mikroba dalam air dapat dipakai dalam bidang kesehatan, bidang pertanian, bidang peternakan, bidang industri, bidang pengairan, bidang pengolahan air. Mikrobiologi tanah adalah bagian disiplin mikrobiologi yang mempelajari kehidupan, aktivitas, dan peranan mikroorganisme di dalam tanah. Cabang dari mikrobiologi yang lain adalah mikrobiologi udara, cabang ilmu ini memmpelajari tentang kehidupan dan peranan mikroba di udara.
Udara bukan merupakan habitat asli dari mikroba, tetapi udara sekeliling kita sampai beberapa kilometer di atas permukaan bumi mengandung bermacam-macam jenis mikroorganisme dalam jumlah yang beragam. Peran udara dapat juga sebagai sarana infeksi nosokomial (infeksi rumah sakit). Bidang-bidang terapan dari mikrobiologi udara adalah pada bidang kesehatan, bidang industry, ruang angkasa, dan lain-lain. Dilihat dari hal diatas, jelaslah bahwa mikrobiologi lingkungan merupakan salah satu bidang mikrobiologi terapan. Sebagai ilmu terapan, maka secara langsung jasad-jasad yang terdapat di dalamnya berperan dalam lingkungan hidup, yang terutama terdiri dari tanah, air, dan udara. Bahkan perananan mikroba dalam lingkungan hidup pada saat sekarang adalah sebagai jasad yang secara langsung atau secara tidak langsung mempengaruhi lingkungan; dan juga baik jasad yang secara langsung maupun secara tidak langsung dipengaruhi oleh lingkungan.



A. Penyebaran Penyakit Melalui Udara
Selain gas, partikel debu dan uap air, udara juga mengandung mikroorganisme. Di udara terdapat sel vegetatif dan spora bakteri, jamur dan ganggang, virus dan kista protozoa. Selama udara terkena sinar matahari, udara tersebut akan bersuhu tinggi dan berkurang kelembabannya. Selain mikroba yang mempunyai mekanisme untuk dapat toleran pada kondisi ini, kebanyakan mikroba akan mati. Udara terutama merupakan media penyebaran bagi mikroorganisme. Mereka terdapat dalam jumlah yang relatif kecil bila dibandingkan dengan di air atau di tanah. Mikroba udara dapat dipelajari dalam dua bagian, yaitu mikroba di luar ruangan dan di dalam ruangan.

Jenis dan Distribusi Mikroba di Udara
Kelompok mikroba yang paling banyak berkeliaran di udara bebas adalah bakteri, jamur (termasuk di dalamnya ragi) dan juga mikroalge. Kehadiran jasad hidup tersebut di udara, ada yang dalam bentuk vegetatif (tubuh jasad) ataupun dalam bentuk generatif (umumnya spora).
Belum ada mikroba yang habitat aslinya di udara. Pada sub pokok bahasan sebelumnya mikrooganisme di udara dibagi menjadi 2, yaitu mikroorganisme udara di luar ruangan dan mikroorganisme udara di dalam ruangan. Mikroba paling banyak ditemukan di dalam ruangan.

1. Mikroba di Luar Ruangan
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 dan Clostridium, yeast, fragmen dari miselium, spora fungi, serbuk sari, kista protozoa, alga, Micrococcus, dan Corynebacterium, dan lain-lain.

2. Mikroba di dalam Ruangan
Dalam debu dan udara di sekolah dan bangsal 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.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyebaran Mikroba di Udara
Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi mikroba udara adalah suhu atmosfer, kelembaban, angin, ketinggian, dan lain-lain. Temperatur dan kelembaban relatif adalah dua faktor penting yang menentukan viabilitas dari mikroorganisme dalam aerosol. Studi dengan Serratia marcesens dan E. coli menunjukkan bahwa kelangsungan hidup udara terkait erat dengan suhu. Peningkatan suhu menyebabkan penurunan waktu bertahan. Ada peningkatan yang progresif di tingkat kematian dengan peningkatan suhu dari -18° C sampai 49o C. Virus dalam aerosol menunjukkan perilaku serupa. Partikel influenza, polio dan virus vaccinia lebih mampu bertahan hidup pada temperatur rendah, 7-24° C. tingkat kelembaban relatif (RH) optimum untuk kelangsungan hidup mikroorganisme adalah antara 40 sampai 80%. Kelembaban relatif yang lebih tinggi maupun lebih rendah menyebabkan kematian mikroorganisme. Pengaruh angin juga menentukan keberadaan mikroorganisme di udara. Pada udara yang tenang, partikel cenderung turun oleh gravitasi.
Contoh Penyakit Serta Cara Penyebarannya Melalui Udara
Tuberkulosis atau TBC
Tuberkulosis atau TBC adalah penyakit yang sangat mudah sekali dalam penularannya. Pada umumnya penularan TBC terjadi secara langsung ketika sedang berhadap-hadapan dengan si penderita, yaitu melalui ludah dan dahak yang keluar dari batuk dan hembusan nafas penderita. Secara tidak langsung dapat juga melalui debu, Lamanya dari terkumpulnya kuman sampai timbulnya gejala penyakit dari yang berbulan-bulan sampi tahunan membuat penyakit ini digolongkan penyakit kronis.

2. Meningitis
Meningitis adalah peradangan yang terjadi pada meninges, yaitu membrane atau selaput yang melapisi otak dan syaraf tunjang. Meningitis yang disebabkan oleh virus dapat ditularkan melalui batuk, bersin, ciuman, sharing makan 1 sendok, pemakaian sikat gigi bersama dan merokok bergantian dalam satu batangnya. Maka bagi anda yang mengetahui rekan atau disekeliling ada yang mengalami meningitis jenis ini haruslah berhati-hati. Mancuci tangan yang bersih sebelum makan dan setelah ketoilet umum, memegang hewan peliharaan.
3. Flu Burung
Avian Influenza atau flu burung adalah suatu penyakit menular yang disebabkan oleh virus influenza H5N1. Virus yang membawa penyakit ini terdapat pada unggas dan dapat menyerang manusia. Penularan virus flu burung berlangsung melalui saluran pernapasan. Unggas yang terinfeksi virus ini akan mengeluarkan virus dalam jumlah besar di kotorannya. Manusia dapat terjangkit virus ini bila kotoran unggas bervirus ini menjadi kering, terbang bersama debu, lalu terhirup oleh saluran napas manusia.
4. Pneumonia
Pneumonia atau yang dikenal dengan nama penyakit radang paru-paru ditandai dengan gejala yang mirip dengan penderita selesma atau radang tenggorokan biasa, antara lain batuk, panas, napas cepat, napas berbunyi hingga sesak napas, dan badan terasa lemas. Penyakit ini umumnya terjadi akibat bakteri Streptococus pneumoniae dan Hemopilus influenzae yang berterbangan di udara terhirup masuk ke dalam tubuh. Bakteri tersebut sering ditemukan pada saluran pernapasan, baik pada anak-anak maupun orang dewasa.

Pengendalian penyakit yang terbawa udara
1) Imunisasi
Dengan pemberian vaksin rubella pada anak-anak laki-laki dan perempuan sejak dini

2) Pengubahan kandungan jasad penyebab infeksi di udara dengan penyaringan, sterilisasi atau pengenceran. Penyaringan udara yang diputar ulang dengan mengalirkan jumlah udara melalui penyaring dengan memerlukan sistem ventilasi komplek ditambah penggunaan energi yang besar. Teknik pengendalian di udara dengan pengenceran dengan melakukan penggantian udara dalam dengan udara luar secara terus-menerus. Terdapat juga metode untuk mengendalikan penyakit yang disebarkan melalui udara, yaitu :
a) Metode sinar ultraviolet
Digunakan pada ruangan yang sesak dengan daya tembus jelek, merusak mata sehingga sinar harus diarahkan ke langit-langit
b) Metode aliran udara satu arah
Digunakan di laboratorium industri ruang angkasa dengan batasan mahal untuk pemanasan atau pengaturan udara
c) Metode sirkulasi ulang, udara tersaring
Digunakan di tempat apa saja dengan batasan penyaring harus sering diganti.
d) Metode pembakaran
Digunakan pada ventilasi udara dari cerobong yang didalamnya terdapat organisme yang menginfeksi sedang dipindahkan (Volk and Wheeler, 1989).
Upaya untuk membebaskan udara dalam ruangan dari mikroba
Saat ini telah banyak dijual penyejuk udara/ AC dengan kemampuan anti mikroba.

B. Penyebaran Penyakit Melalui Air
Jenis dan Distribusi Mikroba di Air
Kelompok kehidupan yang terdapat di air terdiri dari bakteri, jamur, mikroalga, protozoa, dan virus, disamping itu ada juga sekumpulan hewan atau tanaman air lainnya yang tidak termasuk mikroba.


Mikroba yang ada di perairan dalam dan sungai
Bakteri flora pada permukaan perairan lebih banyak daripada perairan subterania. Komposisinya tergantung dari suplai nutrien-nutrien dalam air. Jumlah bakteri tanha yang terikut air biasanya masih cukup tinggi misalnya, Azotobacter choroococum, dan bakteri pengurai nitrit, Nitrosomonas europeae dan Nitrobacter winogradskyi.
Suingai-sungai membawa lebih banyak atau lebih sedikit limbah yang membawa bakteri tergantung limpahan limbah yang terbuang. Contoh yang menarik adalah bakteri intestinal Escherichia coli, yang dinamakan strain Koliform dan Salmonella patogenik sebagai penyebab demam tifoid. Danau mata air masih mengandung banyak bakteri dari sumber mata air; penambahan bakteri tergantung dari faktor fisika dan faktor kimia. Determinasi jumlah total bakteri dengan cara hitungan langsung di sungai memberikan gambaran jumlah yang tidak tentu tergantung dari hidrografi. Misalnya, 352.000-9.800.000 per ml air, di sungai Rio Negro Brazilia berjumlah 200.000-300.000 per ml air, dan di sungai Dalvin Slovakia berjumalah 1.194.400 per ml air.

Distribusi pada danau dan laut
Mikroflora danau dipengaruhi oleh mikroflora sungai. Bakteri batang non spora mempunyai jumlah terkecil pada zona iklim temperate dan boreal; dan memiliki proporsi relatif terbesar pada danau eutrofik. Bakteri berspora memiliki jumlah lebih dari 10%. Pada danau mesotrofik, jumlah bakteri berspora lebih besar; dan kemungkinan terdiri 20-25% dari semua bekteri saprofitik. Bakteri pada danau-danau bergaram, mayoritas baklteri yang hidup di danau bergaram dengan kadar garam tinggi yang dinamakan bentuk halofilik. Kebanyakan organisme halofifilik ekstrem dapat berkembang secara optimal dengan kadar garam 20-30%. Misalnya: Halobakterium dan Halococcus. Bakteri laut, hampir semua bakteri laut adalah halofilik, yakni dengan memerlukan NaCl untuk perkembangannya yang optimal. Kebanyakan bakteri laut adalah motil, spora tidak pernah terbentuk pada bakteri laut. Contohnya: Bacillus dan Clostridium. Bagian besar dari laut adalah laut dalam. Pada daerah ini bakteri barofilik dan bakteri barotoleran berperan penting. Akan tetapi, kadang-kadang pada daerah permukaan bakteri barofilik juga ditemukan dengan kebiasaan hidup dengan tekanan di atas 100 atm.

Jumlah total yang pernah di observasi dari Teluk Kiel bejumlah antara 682 juta sampai 2.300 juta per cm3 dengan kedalaman 12-14 meter yang kemudian diobservasi dengan mikroskop fluoresensi. Sebanyak 49-64% didapatkan dari permukaan dan 36-51% yang hidup bebas dalam interstitial air.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyebaran Mikroba di Air
Banayak faktor yang mempengaruhi penyebaran mikroba di dalam air. Diantaranya; a) faktor abiotik, seperti cahaya, temperatur, tekanan, turbiditas, konsentrasi ion hidrogen dan potensial redoks, salinitas, bahan-bahan anorganik dan organik, gas-gas terlarlarut; b) faktor biotik seperti kompetisi nutrien, bakteri dan fungi sebagai makanan organisme lainnya, vitamin, enzim dan antibiotika
Contoh penyakit serta cara penyebarannya melalui air
1. waterborne infection
Yaitu penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri patogen.penyakit infeki ini ditransmisikan melalui eksreta manusia dan binatang dan feses. Kontaminasi fekala pada sumber air menyebabkan beberapa mikroba tersebut hadior bersama air. Bila air yang telah terkontaminasi digunakan untuk minum, menyiapkan masakan maka kemungkinan akan menyebabakan infeksi.
2. Penyakit infeksi saluran pencernaan
Diare yang merupakan penyakit dimana penularanya bersifat fekal-oral. Penyakit ini dapat ditularkan melalui beberapa jalur, jalur melalui air dan jalur melalui alat-alat dapur yang dicuci dengan air.
3. penyakit infeksi kulit dan penyakit lendir
Penyakit ini sangat erat kaitannya dengan higien perorangan yang buruk. Angka kesakitan ini dapat ditekan dengen penyediaan air yang cukup bagi kebersihan seseorang
4. Water-based disease
Cara penyebaran penyakit ini terjadi bila sebagian siklus hidup penyebaba penyakit memerlukan hospes perantara seperti siput air.
5. Water related insect vector
Cara penyebaran penyakit ini melalui serangga sebagai vektor perantara.

C. Pentebaran Penyakit Melalui Tanah
Jenis dan Distribusi Mikroba di Tanah
Golongan-golongan utama yang menyusun populasi mikroba taanah terdiri atas prokariotik (bakteri dan actinomycetes, fungi, algae, mikrofauna (protozoa dan archezoa), mezofauna (nemathoda) makrofauna (semut, cacing tanah, dan lainnya), dan mikrobiota (mycoplasma, virus, viroid dan prion). Jumlah mikroba tanah sangat tinggi, yakni berkisar 320.000-200.000 setiap gram tanah pasir, 360.000-600.000 bakteri setiap gram tanah lempeng, dan 2.000.000-200.000.000 bakteri setiap gram tanah subur. Actinomycetes terdiri dari 10-50% total populasi mikroba di dalam tanah. Organisme ini ditemukan di dalam tanah, kompos, dan sedimen. Kelimpahan populai Actinomycetes di dalam tanah adalah terbesar kedua setelah bakteri, yakni rentang dari 500.000-100.000.000 propagul/gr tanah. Propagul adalah bagian dari suatu mikroorganisme yang dapat tumbuh dan berkembang biak. Sementara populasi alga sekitar 3-300 kg/hektar.

Jumlah total protozoa antara 100.000 – 300.000 per gram tanah pada lapisan di atas 15cm dari permukaan. Populasi ini dapat berubah setiap hari. Jumlah paling sedikit adalah cilliata hanya di bawah 1.000 per gram tanah. Jumlah flagellata merupakan protozoa yang dominan dalam tanah, termasuk tanah asam. Biomassa protozoa dapat mencapai 5-20 gram per meter persegi. Sementara lebih dari 10.000 total spesies nematoda hanya lebih kurang 1000 spesies yang dapat ditemukan di dalam tanah dan 90% nematoda di temukan pada lapisan tanah atas sekitar 15 cm. Populasi nematoda lebih banyak terdapat di dalam akar tanaman daripada di dalam tanah. biomassa arthropoda dalam tanah kurang dari 10%, sedangkan collembola di dapatkan lebih dari 10.000 individu per meter persegi tanah.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Penyebaran Mikroba di Tanah
seperti halnya pada penyebaran mikroorganisme pada air dan udara, penyebaran mikroba di tanah juga dipengaruhi oleh faktor pH dan suhu tanah. Tanah yang bersifat asam dengan pH kurang dari 5,8 % lebih sedikit 50% terhidar dari serangan penyakit akibat Streptomycetes patogen, hal ini karena Streptomycetes scabies dipengaruhi pertumbuhannya pada pH dibawah 6,3. Sedangkan pengaruh suhu juga dapat mempengaruhi pertumbuhan mokroorganisme seperti pada pertumbuhan Actinomycetes yang tumbuh sangat lambat pada suhu 5% dan dapat diisolasi lebih banyak dari tanah yang lebih panas. Pertumbhan optimum pada suhu antara 28 – 37 0C, tetapi beberapa Actinomycetes tumbuh 55 – 65 0C di dalam kompos.
Penyinaran (radiasi) dari matahari berpengaruh besar terhadap kehidupan mikroorganisme di dalam tanah, dalam partikel tanah terdapat komponen-komponen anorganik antara lain elemen-elemen, pH, udara, air, sinar, sedangkan adalah komponen-komponen organik mereka merupakan faktor-faktor alam. antara lain hancuran dari sisa-sisa makhluk hidup.
Contoh Penyakit Serta Cara Penyebarannya Melalui tanah
Salah satu penyakit yang penularannya melalui tanah adalah kaki pecah-pecah, hal ini disebabkan karena kaki terkena infeksi jamur. Infeksi jamur umumnya diawali dengan bercak merah gatal dan bersisik di kulit. Kemudian kulit dapat menebal dan retak. Penyebabnya bisa dikarenakan penderita tidak mengguanakan alas kaki, sehingga terjadi kontak langsung dengan tanah.

PERAN MIKROORGANISME DALAM BIDANG INDUSTRI FARMASI
PENADAHULUAN

Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil. Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan.enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk perngolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada.Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tembat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relative cepat.

Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.Sekilas, makna praktis dari mikroorganisme disadari tertutama karena kerugian yang ditimbulkannya pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Walaupun di bidang lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang menguntungkan jauh lebih menonjol.Mikrobilogi farmasi modern berkembang setelah perang dunia ke 2 dengan dimulainyaproduk antibiotik. Suplay produk farmasi dunia termasuk antibiotik, steroid, vitamin, vaksin, asam amino, dan hormon manusia diproduksi dalam jumlah beasr oleh mikroorganisme. Streptomyces hydroscopius memilik strain yang berbeda untuk membuata hampir 200 antibiotik yang berbeda. Antibiotik pada dasarnya dibuata dalam skala industri dengan cara menginokulasi spora dari kapang atau streptomycetes dalam suatu media pertumbuhan dan menginkubasinya dengan aerasi yang baik. Setelah mencapai konsentrasi yang cukup, larut diekstraksi, dipresitipasi dan diperlukan dengan prosedur standar industri lainnya.
Industri farmasi telah menggunakan bakteri untuk produksi vaksin dan antibiotik. Banyak antibiotik yang dibuat oleh bakteri yang hidup di tanah, seperti Tetracycline, erythromycin dan streptomycin. Vaksin yang diproduksi untuk melawan penyakit serius yang disebabkan oleh bakteri, dibuat dari bagian bakteri yang menyebabkan penyakit tersebut. Dipteri, tetanus dan pertusis telah hilang dari beberapa negara maju karena penggunaan vaksin yang disebarluaskan untuk mencegah penyakit-penyakit tersebut. Vaksin untuk demam thypoid dan kolera memiliki dampak yang sangat besar terhadap kualitas hidup di negara berkembang, karena mereka menghadirkan biaya yang relatif murah untuk mencegah penyakit tersebut. Dengan mikrobiologi para ahli farmasi dapat mengembangkan metode pembuatanobat baru dengan memanfaatkan mikroorganisme dan juga untuk menciptakan obatbaru yang lebih aman digunakan untuk memerangi mikroorganisme penyebab penyakit.

1.Produk Antibiotik
Pada awalnya, antibiotik diartikan sebagai senyawa hasil metabolisme mikro organisme biasanya yang dapat merusak atau menghambat pertumbuhan mikro organisme lainnya. Biasanya, antibiotik merupakan suatu metabolit sekunder yang dihasilkan dalam fase stationer siklus pertumbuhan mikro organisme. Namun pada perkembangannya, istilah antibiotik ditujukan untuk semua senyawa kimia yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba baik yang berasal dari proses metabolisme mikroba maupun hasil sintesis. Idealnya, antibiotik memiliki toksisitas selektif terhadap mikroba tertentu dengan tingkat toksisitas yang tinggi tetapi hanya menimbulkan toksisitas yang minimal terhadap inang (manusia, ternak, dll) serta dapat diberikan melalui jalur umum.
Menurut daya hambatnya terhadap mikroba, antibiotik digolongkan menjadi bakteriostatik dan bakterisida. Bakteriostatik merupakan antibiotik yang hanya mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme sedangkan bakteriosida merupakan antibiotik yang dapat menyebabkan kematian mikroorganisme.
Antibiotik dapat pula digolongkan berdasarkan organisme yang dilawan dan jenis infeksi. Berdasarkan keefektifannya dalam melawan jenis bakteri, dapat dibedakan antibiotik yang membidik bakteri gram positif atau gram negatif saja, dan antibiotik yang berspektrum luas, yaitu yang dapat membidik bakteri gram positif dan negatif .
Mikro organisme penghasil mikroba tersebar dalam berbagai golongan, meliputi bakteri, actinomycetes, dan fungi. Dari ketiga golongan tersebut, yang paling banyak menghasilkan antibiotik adalah golongan actinomycetes, terutama Streptomyces yang mencapai 70% dari seluruh antibiotik yang dihasilkan oleh mikro organisme. Disusul oleh fungi yang mencapai 20% dan bakteri yang mencapai 10%. Bahkan, menurut Okami & Hotta, hampir 95% dari 2000 antibiotik yang ada dihasilkan oleh Streptomyces.Meskipun saat ini telah dikenal cara untuk menghasilkan antibiotik secara sintetis kimiawi, tetapi pada pelaksanaannya hal tersebut masih cukup sulit dilakukan.Oleh karenanya, sintesis antibiotik melalui mikro organisme masih menarik untuk dilakukan. Hal ini juga mengakibatkan banyak penelitian yang difokuskan pada Actinomucetes.
Actinomycetes termasuk bakteri yang berbentuk batang, gram positif, bersifat anaerobik atau fakultatif. Struktur Actinomycetes berupa filament lembut yang sering disebut hifa atau miselia, sebagaimana yang terdapat pada fungi, memiliki konidia pada hifa yang menegak. Actinomycetes merupakan bakteri yang bereproduksi dengan pembelahan sel, rentan terhadap pinicilin tetapi tahan terhadap zat antifungi. Actinomycetes merupakan golongan mikroorganisme yang tersebar luas di alam terutama tanah, banyak dari golongan ini yang diketahui mampu memproduksi metabolit sekunder seperti enzim, herbisida, pestisida dan antibiotic.
Produksi antibiotik melalui pemanfaatan mikro organisme dilakukan melalui fermentasi. Adapun sistem fermentasi yang telah berkembang yaitu:


1. Sistem Continue
Pada sistem kontinyu, media selalu ditambahkan dari luar dan hasilnya dipanen secara berkala. Sistem ini cocok digunakan pada produksi besar (dalam skala industri) agar lebih efisien. Sistem ini tidak cocok digunakan untuk produksi kecil (skala laboratorium).

1. Sistem Batch
Pada sistem ini tidak ada penambahan media dan pemanenan hasil pada akhir periode fermentasi, sehingga hanya dapat bertahan selama beberapa jam atau hari. Sistem ini cocok untuk produksi skala kecil (skala laboratorium).
Perbedaan penggunaan kedua metode tersebut akan menyebabkan perbedaan recovery, kemurnian, kualitas, dan sterilisasi pengemasan produk akhir.

2.Produksi Vaksin
Vaksin berasal dari kata vaccinia, adalah bahan antigenik yang digunakan untuk menghasilkan kekebalan aktif terhadap suatu penyakit sehingga dapat mencegah atau mengurangi pengaruh infeksi oleh organisme alami atau “liar”.Vaksin dapat berupa galur virus atau bakteri yang telah dilemahkan sehingga tidak menimbulkan penyakit. Vaksin dapat juga berupa organisme mati atau hasil-hasil pemurniannya (protein, peptida, partikel serupa virus, dsb.). Vaksin akan mempersiapkan sistem kekebalan manusia atau hewan untuk bertahan terhadap serangan patogen tertentu, terutama bakteri, virus, atau toksin. Vaksin juga bisa membantu sistem kekebalan untuk melawan sel-sel degeneratif (kanker).
Vaksin merupakan senyawa yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain.Banyak ditemukan mikroorganisme yang mengandung substansi dengan aktivitas antibiotik.Vaksin diproduksi oleh strain mutan patogen virulen tanpa menghilangkan antigen yang diperlukan untuk menimbulkan respons imun. Perkembangan bidang bioteknologi memungkinkan produksi seluruh seluruh vaksin baru. Beberapa vaksin baru ini ditujukan bagi target baru, dan beberapa lagi lebih efektif dan memiliki efek samping lebih sedikit dibandingkan vaksin tradisional yang ada saat ini.

Untuk menghasilkan vaksin terhadap penyakit yang disebabkan oleh virus, strain virus ditumbuhkan dengan menggunakan telur ayam tertunas. Individu yang memiliki alergi terhadap telur ayam tidak dapat diberi vaksin yang dibuat dengan cara seperti ini. Vaksin virus juga dapat diproduksi melalui kultur jaringan. Misalnya, vaksin rabies tradisional diproduksi pada telur bebek tertunas dan memiliki efek samping yang sangat menyakitkan. Vaksin ini digantikan oleh produksi vaksin melalui kultur jaringan fibroblas manusia yang memiliki efek samping yang lebih sedikit. Produksi vaksin terhadapyang efektif dalam mencegah infeksioleh bakteri, fungi, dan protozoa melibatkan pertumbuhan strain mikroorganisme pada media artifisial yang meminimalkan gangguan beruparespons alergi.vaksin yng diproduksisecara komersial harus di uji dan distandardisasi terus sebelum digunakan, sehingga terjadi outbreak (wabah) penyakit akibat introduksi vaksin seperti yang pernah terjadi pada tahun 1976 akibat adanya vaksin swine influenza yang inadekuat dapat dihindari.
3.Produksi vitamin dan Asama A mino
Vitamin merupakan faktor nutrisi esensial bagi manusia. Beberapa vitamin dapat diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, dan digunakan sebagai suplemen makanan. Misalnya vitamin B12 dapat diproduksi sebagai produk samping pada fermentasi antibiotik oleh Streptomyces. Vitamn B12 juga diperoleh dari fermentasi Propionibacteriaum shermanii atau Paracoccus denitrificans.Riboflavin dapat dihasilkan dari fermentasi berbagai macam mikrooganisme, misalnya bakteri Clostridium dan fungi Eremothecium ashbyi atau Ashbya gossypii.
Masalah utama produksi asam amino komersial melalui fermentasi mikroorganisme adalah adanya mekanisme alam kontrol pengaturan mikroorganisme yang membatasi jumlah asam amino yang dihasilkan dan dilepaskan dari sel. Masalah ini dapat diatasi dengan strain mikroorganisme yang direkayasa secara genetis sehingga tidak memiliki mekanisme kontrol seperti strain asli (wild type). Manusia memerlukan berbagai macam asam amino, termasuk lisin. Konsentrasi lisin dalam padi-padian tidak cukup banyak untuk memenuhi kebutuhan nutrisi manusia. Lisin diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, sehingga dapat digunakan sebagai suplemen makanan bagi manusia dan sebagai bahan tamabahan pada sereal. Metionin juga diproduksi melalui sintesis kimia dan digunakan sebagai suplemen makanan.Produksi lisin dari karbohidrat menggunakan Corynebactrerium glutamicum, suatu auksotrof yang memerlukan homoserin. Cane molasses umumnya digunakan sebagai substrat, dan pH dijaga agar tetap netral dengan menambahakan amonia atau urea. Pada saat gula dimetabolisme, lisin akan tetap terakumulasi pada media dan sintesis homoserin dihambat pada tahap homoserin dihidrogenase.

4.Alkoloid
Alkaloid, beberapa diantaranya dapat dimanfaatkan dalam terapi, umumnya diperoleh dari tanaman, namun alkaloid ergot dihasilkan dari fungi. Alkaloid ergot pertama kali diperoleh dari sklerotium Ascomycetes, yaitu Claviceps purpurae. Istilah ergot digunakan untuk menunjukkan bahwa alkaloid jenis ini dihasilkan oleh fungi. Alkaloid ergot dibedakan menjadi 2 kelompok berdasarkan atas kandungan asam lisergat dan clavin. Alkaloid asam glisergat hanya diproduksi oleh genus Claviceps, sedangkan alkaloid clavin ditemukan pada genus Aspergillus, penicillium, dan Rhizobium. Alkaloid ergot digunakan untuk menstimulasi sistem syaraf simpatik. Beberapa alkaloid lisergat seperti halnya ergotamin dan ergobasin digunakan pada terapi kandungan yaitu untuk mengkontraksi uterus pada saat proses melahirkan untuk mengkontraksi uterus postpatu.
Kelas tropane alkaloid, ditemukan terutama di Solanaceae, berisi anticholinergic obat hiosiamin dan skopolamin. Solanaceous tanaman telah digunakan secara tradisional untuk mereka obat, halusinasi, dan beracun properti, yang berasal, di bagian, dari alkaloid tropane. Untuk mendapatkan perbaikan sumber obat-obatan, metabolik rekayasa tanaman yang berfungsi sebagai komersial sumber skopolamin bisa meningkatkan pemuliaan klasik dalam upaya mengembangkan tanaman dengan alkaloid yang optimal pola. Sumber komersial saat ini skopolamin adalah Duboisia, yang dibudidayakan 1284 Bab 24 Produk Alam (Metabolit Sekunder) di perkebunan di Australia, Indonesia, dan Brasil. Beberapa alkaloid tropane lain yang memproduksi spesies menumpuk hiosiamin bukan skopolamin sebagai alkaloid utama. Timbul pertanyaan apakah ekspresi transgen dalam tanaman obat akan mengubah pola alkaloid penghasil sehingga lebih dari alkaloid farmasi berguna, skopolamin, diperoleh. Untuk tujuan ini, 6β hiosiamin cDNA encoding-hidroksilase dari niger H. (semacam tumbuhan hitam) telah diperkenalkan ke Atropa belladonna (mematikan nightshade) dengan menggunakan Agrobacterium tumefaciens- dan A. Transformasi rhizogenes-mediated. Yang dihasilkan transgenik tanaman dan akar berambut masing-masing berisi lebih besar konsentrasi skopolamin daripada melakukan liar-jenis tanaman. Ini Atropa transgenik tanaman memberikan contoh pertama tentang bagaimana tanaman obat bisa berhasil diubah dengan menggunakan teknik genetika molekular untuk menghasilkan peningkatan jumlah dari medicinally penting alkaloid.
Merancang bermakna transformasi eksperimen membutuhkan pengetahuan menyeluruh dari jalur biosintesis alkaloid. Seperti studi juga dibatasi oleh kemampuan kita untuk mengubah dan regenerasi tanaman obat. Untuk tanggal, keahlian dalam bidang yang penting tertinggal jauh di belakang bahwa untuk tembakau, warna ungu tua, dan sereal tanaman. Sebagai contoh, di daerah tropane alkaloid, transformasi dan regenerasi dari Duboisia, tanaman yang perkebunan, panen, dan teknik pemurnian memiliki sudah ditetapkan secara komersial, akan harus dikembangkan sebelum potensi komersialisasi dapat dipertimbangkan. Genetik manipulasi kultur jaringan tanaman dapat meningkatkan konsentrasi tingkat-membatasi enzim atau dapat mengakibatkan ekspresi gen produk yang tidak normal induksi dalam kultur sel. Jika demikian, alkaloid produksi dalam sel tumbuhan atau kultur jaringan bisa menjadi layak industri Pendekatan.Contoh lain sukses tentang bagaimana metabolik rekayasa bisa mengubah produk alami sintesis telah disediakan olehBrassica napus transformasi (canola)dengan pengkodean cDNA C. roseus triptofan dekarboksilase digunakan dalam biosintesis alkaloid indol monoterpenoid. Kegunaan biji dari tanaman ini menghasilkan minyak sebagai pakan ternak telah dibatasi sebagian oleh kehadiran indola glucosinolate, belerang yang mengandung senyawa yang membuat makan kurang protein lezat. The dekarboksilase triptofan transgen di canola pengalihan tryptophan kolam jauh dari glukosinolat indole biosintesis dan masuk ke tryptamine. Benih dewasa dari canola transgenik tanaman mengandung kurang dari indol yang glucosinates dan tidak menumpuk tryptamine, sehingga lebih cocok untuk digunakan sebagai hewan pakan dan mencapai potensi ekonomi berguna produk.
Sampai saat ini, penjelasan enzimatik sintesis minimal delapan alkaloid adalah baiklengkap atau hampir lengkap: ajmaline, vindoline,berberin, corydaline, macarpine, morfin, berbamunine, dan skopolamin. Dari alkaloid ini, mereka yang saat ini industri digunakan, seperti morfin dan scoploamine, adalah masih terisolasi dari tanaman yang menghasilkan mereka daripada sintesis. Masa depan untuk penelitian tentang alkaloid ini terletak pada pengembangan sistem alternatif produksi, seperti sel tumbuhan atau mikroba budaya, dan dalam pengembangan tanaman dengan spektrum peningkatan alkaloid untuk produksi yang lebih efisien obat-obatan saat ini terisolasi dari lapangan-tumbuh tanaman. Desain sistem ini alternatif dan tanaman dioptimalkan membutuhkan molekul manipulasi, yang pada gilirannya memerlukan pengetahuan tentang jalur biosintesis alkaloid di tingkat enzim. Banyak kemajuan telah dibuat dengan alkaloid pilih, tetapi masih banyak ditemukan tentang enzimatik sintesis farmasi penting alkaloid seperti camptothecin, kina, dan emetine, untuk menyebutkan hanya beberapa contoh. cDNA sekarang telah terisolasi untuk sekitar 20 enzim alkaloid biosintesis, dan tingkat di mana baru klon diidentifikasi adalah tertentu untuk peningkatan kedatangan tahun. Sebagai gen terisolasi, kita dapat mengantisipasi bahwa ekspresi heterolog sistem yang akan dikembangkan di bakteri, ragi, dan sistem sel serangga budaya untuk memungkinkan produksi enzim tunggal, dan mungkin bahkan jalur pendek, untuk sintesis biomimetik alkaloid. Kita pemahaman tentang bagaimana ekspresi gen biosintesis alkaloid diatur oleh Elisitor atau pada jaringan tertentu juga akan meningkatkan sebagai promotor alkaloid gen biosintesis dianalisis. Masa depan akan hampir pasti membawa genetik rekayasa mikroorganisme dan eukariotik sel budaya yang menghasilkan alkaloid, metabolis rekayasa tanaman obat dengan disesuaikan alkaloid spektrum, farmasi penting alkaloid pada kultur sel, dan bahkan sintesis enzimatik belum diketahui alkaloid melalui biokimia kombinatorial.
5.Asam Glutamat
Asam glutamat merupakan asam amino yang banyak diproduksi (4 juta ton/tahun). Glutamatsendiri adalah salah satu jenis asam amino non-essensial yang merupakan substansi dasar penyusun protein dan bisa diproduksi sendiri oleh tubuh kita untuk keperluan metabolisme sertaditemukan hampir di dalam setiap makanan yang mengandung protein. Beberapa jenis makananyang mengandung glutamat dari alam adalah tomat, keju, saos soja, saos ikan, dan bahkan jugaterdapat di air susu ibu (ASI).
Asam glutamat biasanya digunakan pada produksi MSG.MSG pertama kali dipatenkan oleh perusahan yang berkedudukan di Jepang, Ajinomoto. Denganpasokannya yang sekitar 30% dari seluruh MSG di dunia, Ajinomoto telah mendominasi pasar sejak ditemukannya bahan aditif sintesis ini.Dalam bentuk aslinya MSG berupa serbuk putih yang mengkristal dan jika dilarutkan dalam air,akan terurai menjadi ion Sodium (dikenal juga dengan nama Natrium) serta ion Glutamat. MSGmenjadi semakin favorit karna tidak berwarna, berbentuk kristal, dan mudah dalam penggunaanserta dalam penyimpanannya. Satu-satunya yang dipengaruhi oleh MSG adalah rasa dalammakanan tersebut. MSG tidak membuat kualitas makanan jelek menjadi lebih baik atau tidak membuat makanan menjadi lebih awet, tapi MSG membuat makanan menjadi lebih enak.Pada Abad 21 teknik pembuatan MSG mulai beragam. Menurut The Encyclopedia of CommonNatural Ingredients´ MSG bisa diproduksi dengan menggunakan proses klasik (proses ekstraksi),teknik hidrolisis protein, sintesis kimia, dan fermentasi oleh mikroba. Dalam penjelasam ini hanya teknik fermentasi yang akan dibahas lebih lanjut.Fermentasi medium yang digunakan dapat berupa bahan mentah terutama yang mengandung karbon (C):glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, xilosa, dan asam asetat serta sumber nitrogen (N): garamammonium, ammonia (NH3). Selain sumber C dan N juga diperlukan biotin dalam medium yangmerupakan faktor pembatas, tergantung sumber C yang digunakan. Contoh medium yang seringdigunakan adalah molase atau tetes tebu.
Mikroba yang dapat melakukan fermentasi asam glutamate adalah bakteri gram positif nonmotileyang membutuhkan biotin untuk tumbuh dalam jumlah sedikit atau aktivitas-ketoglutaratedehydrogenase dan aktivitas glutamate dehydrogenase yang tinggi seperti Micrococcusglutamicus, Bacillus circulans, Bacillus megaterium, Corynebacterium, Brevibacterium,Microbacterium, Arthrobacter.Perubahan permeabilitas dapat meningkatkan produksi asam glutamat oleh Micrococcus,Corynebacterium, Brevibacterium, dan Microbacterium. Kunci dari over produksi glutamatadalah karena spesies tersebut tidak mempunyai enzim -ketoglutarat dehidrogenase yangmemecah-ketoglutarat menjadi suksinil-CoA, dan membutuhkan biotin (tidak dapatmensintesis biotin).
Jika ditumbuhkan pada glukosa, spesies ini dapat memproduksi glutamat, terkumpul di dalam selsampai 50 mg/g berat kering, dan karena adanya regulasi umpan balik, produksi glutamat dapatberhenti. Jika permeabilitas sel dinaikkan, glutamat menjadi lebih mudah dikeluarkan dari sel,mengakibatkan konsentrasi glutamat di dalam sel tetap rendah, dan produksi glutamat terus berlangsung
Pembentukan asam glutamat dari glukosa membutuhkan sekurang-kurangnya 16 tahap reaksienzimatis. Asam alpha-ketoglutarat diubah menjadi asam glutamat melalui reaksi reduktif aminasi (penambahan NH3). Enzim yang mengkatalisa reaksi tersebut adalah NADP-specificglutamic acid dehidrogenase. Untuk mengaktifkan enzim tersebut diperlukan NADPH2.Untuk mengubah glukosa menjadi senyawa dengan tiga atom dan dua atom karbon, disamping menggunakan jalur HMP (hexomonophosphat) juga menggunakan jalur EMP (embdenmeyerhoff-parnas). Lintasan HMP menghasilkan lebih banyak NADPH2 yang diperlukan untuk reaksi konversi asam -ketoglutarat menjadi asam glutamat.Fermentasi asam glutamat merupakan fermentasi aerobik, maka kekurangan oksigen selama proses fermentasi menyebabkan jalur EMP lebih dominan. Hasilnya adalah banyak dihasilkannya asam-asam organik lain, seperti asam laktat, akibatnya asam glutamat yang terakumulasi berkurang.Fermentasi berlangsung selama 35-45 jam kemudian hasil fermentasi tersebut disentrifus untuk menghilangkan biomassa yang terbentuk dan bahan-bahan padat organik lainnya. Asam glutamate yang ada dalam larutan induk dipisahkan dengan resin, di mana asam glutamat akan tertahan didalam resin.
Untuk mendapatkan MSG, resin yang sudah mengandung asam glutamat diregenerasi denganlarutan NaOH, dimana larutan yang telah digunakan untuk meregenerasi resin sudahmengandung MSG, selanjutnya untuk mendapatkan MSG yang putih, larutan ini didekolorisasidengan karbon aktif. Pembentukan MSG secara kimia dapat dilihat dari reakasi berikut:C5H9NO4 + NaOH C5H8NO4Na + H2O(asam glutamat) (monosodium glutamat)Larutan induk yang sudah didekolorisasi mengandung MSG dalam konsentrasi yang rendah,untuk menaikkan konsentrasi MSG dalam larutan, maka perlu dievaporasi, untuk mendapatkankristal MSG dilakukan dengan penurunan suhu larutan induk dengan proses kristalisasi.RegulasiMikroorganisme yang mampu menghasilkan asam glutamat langsung dari glukosa banyak tersebar di alam. Walaupun kapang, khamir dan Actinomyces dinyatakan mampu menghasilkanasam glutamat tapi hanya bakteri yang diketahui mampu menghasilkan asam glutamat lebih dari 40 persen dari glukosa, dengan konsentrasi glukosa dalam media lebih dari 10 persen.Laboratorium perusahaan penghasil MSG (Monosodium glutamat) mengisolasi dan menelitistrain-strain bakteri penghasil asam glutamat dari lingkungan alam maupun mutannya.

Interaksi Mikroorganisme dengan Manusia

Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relative cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Mikroorganisme memiliki peran penting dalam menjaga, memulihkan, dan meningkatkan kualitas di alam. Miroorganisme meliputi protozoa, algae, fungi, lichenes, bakteri, dan virus, keseluruhan mikroba tersebut memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia. Dalam suatu lingkungan tidak dapat dihindari bahwa mikroba akan selalu berinteraksi dengan organisme lain baik itu kelompoknya sendiri maupun kelompok lain. Kondisi lingkungan yang kompleks setelah membentuk suatu pola interaksi diantara organisme yang ada di dalamnya.
Interaksi diantara dua organisme secara umum disebut dengan simbiosis, yaitu suatu interaksi yang stabil antara dua organisme yang berbeda dimana terjadi kontak fisik yang erat tanpa memperhatikan pengaruhnya pada masing-masing pihak.Namun istilah ini kemudian berkembang untuk menggambarkan bentuk interaksi yang saling menguntungkan diantara dua organisme atau lebih. Salah satu bentuk interaksi mikroba adalah endosimbiosis, yaitu bentuk interaksi antara mikroba dengan organisme lain, dimana mikroba ini hidup dibagian dalam dari sel organisme lain tersebut. Endosimbiosis ini salah satunya dapat kita jumpai pada interaksi antara mikroba dengan manusia.
Makhluk yang berukuran sangat kecil ini atau yang sering disebut mikroskopik mmmemiliki banyak sekali manfaat bagi manusia namun interaksi mikroba dengan manusia ada yang menguntungkan dan ada juga yang merugikan.


Peranan yang Merugikan :
Ada dua hal yang membuat beberapa jenis mikroba merugikan manusia, baik secara langsung atau pun tidak.Berikut ini adalah jenis-jenis bakteri yang merugikan pada manusia :
• Bakteri penyebab penyakit.
1. Aeromonas
Aeromonas adalah jenis bakteri yang bersifat metropolitan, oksidasif, anaerobik fakultatif, dapat memfermentasi gula, gram negatif, tidak membentuk spora, bentuk akar, dan merupakan penghuni asli lingkungan perairan. Bakteri ini ditemukan di air payau, air tawar, muara, lautan, dan pada badan air yang terklorinasi maupun tidak terklorinasi, dengan jumlah terbanyak ditemukan pada musim hangat.
Bakteraemia (bakteria di darah) adalah wujud patogenik paling umum Aeromonas pada manusia. Gejala ringan berupa demam dan kedinginan, tapi pada pasien yang sudah terinfeksi berat (infeksi bakteri yang berlebihan) sering menampakkan gejala sakit perut, mual, muntah-muntah, dan diare.
Tidak seperti gastroenteritis, infeksi Aeromonas bisa bersifat fatal atau berakibat kelemahan yang serius, seperti amputasi. Luka akibat Aeromonas dibagi menjadi tiga kategori berdasarkan kerusakan yang disebabkan yaitu selulitis, mionekrosis, dan ecthyma gangrenosum. Selulitis, luka akibat infeksi Aeromonas yang paling sering ditemukan, merupakan radang akut jaringan subkutaneus yang dicirikan dengan kemerahan dan indurasi yang dapat timbul dari luka atau sebagai akibat sampingan dari sepsis. Mionekrosis dan ecthyma, jenis infeksi Aeromonas yang jarang terlihat, khas ditemukan pada pasien yang rentan terinfeksi. Mionekrosis atau luka yang mudah meningkat dicirikan dengan pencairan otot dengan penghitaman jaringan yang mungkin berkelemayuh dengan pembentukan gas. Pasien ini membutuhkan terapi antimikrobial dan pemulihan, pasien yang gagal merespon upaya tersebut dapat berakibat amputasi.

2. Staphylococcus aureus
Bakteri Staphylococcus aureus tersebar luas di dunia dan banyak menyebabkan kelainan-kelainan pada kulit dan membran mukosa hewan maupun manusia. Bakteri ini bersifat gram positif, fakultatif anaerob, katalase positif, koagulase positif dan menghasilkan asam laktat. Pada biakan agar padat membentuk koloni kuning keemasan. Staphylococcus aureus tidak membentuk spora, tidak ada flagela, tumbuh baik pada suhu 37° C dan mati apabila dipanaskan pada suhu 80° C selama setengah jam .
Bakteri ini bersifat patogen. Bakteri ini termasuk bakteri gram negative yang panjang, tipis, bergulung secara heliks dan berbentuk spiral langsing. Bakteri ini menyebabkan penyakit frambusia atau patek atau yaws. Frambusia atau patek atau yaws adalah suatu penyakit infeksi di dareah tropis. Penyakit ini menimbulkan gejala di kulit dengan luka seperti buah murbei.

3. Streptococcus mutans
Streptococcus mutans penyebab gigi berlubang di seluruh dunia dari semua streptococcus oral yang lain. Streptococcus mutans, bertahan hidup dari suatu kelompok karbohidrat yang berbeda. Saat gula yang dimetabolisme dan sumber energi lainnya, mikroba menghasilkan asam yang menyebabkan rongga pada gigi.
Penyakit yang disebabkan adalah karies gigi, beberapa hal yang menyebabkan karies gigi bertambah parah adalah gula, air liur, dan juga bakteri pembusuknya. Setelah memakan sesuatu yang mengandung gula, terutama adalah sukrosa, setelah beberapa menit penyikatan gigi dilakukan, glikoprotein yang lengket ( kombinasi molekul protein dan karbohidrat) bertahan pada gigi untuk mulai membentuk plak pada gigi. Pada waktu yang bersamaan berjuta-juta bakteri yang dikenal sebagai Streptococcus mutans juga bertahan pada glycoprotein itu.

4. Escherichia coli
Penyebab utama penyakit muntaber adalah peradangan usus oleh bakteri, virus, parasit lain (jamur, cacing, protozoa), keracunan makanan atau minuman yang disebabkan oleh bakteri maupun bahan kimia serta kurang gizi, misalnya kelaparan atau kekurangan protein. Penyakit yang dapat disebabkan oleh bakteri Escherichia coli ini dapat mewabah akibat lingkungan sekitar tempat tinggal yang kurang bersih serta makanan yang dikonsumsi terkontaminasi bakteri. Sistem sanitasi yang tidak terjaga dengan baik juga memudahkan kuman untuk berkembang biak. Hujan yang terus menerus sehingga menimbulkan banjir dan lingkungan yang kotor, sangat potensial menimbulkan wabah muntaber.

• Bakteri penyebab kebusukan makanan.
Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah, mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya seperti termofilik, halofilik, dll.


Peranan yang Menguntungkan
Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan bagi kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang patogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun demikian, masih banyak manfaat yang dapat diambil dari mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, seperti bidang pertanian, makanan dan industri, bioteknilogi, kesehatan, energi dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain sebagai berikut:
1. Bidang pertanian
Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar.


2. Bidang makanan dan industri
Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini dibuat dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya, misalnya pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan produk air susu dengan bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan bantuan bakteri cuka.
Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat. Bahkan asam laktat dan asam sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus niger (Darkuni, 2001).
3. Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi, aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur untuk memerangi infeksi oleh bakteri.
4. Bidang lingkungan dan energi
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu, mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus materi dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai pengurai (dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di dalam tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen, sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi tumbuhan.
5. Bidang bioteknologi
Kemajuan bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika mikroba sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain. Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor (plasmid) yang dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen organisme lainnya (Anonim b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan liver.

Rabu, 04 Januari 2012

Peran enzim dalam metabolisme dan pemanfaatannya di bidang diagnosis dan pengobatan dan Interaksi Mikroba dalam Tanah dan Pertumbuhan Tanaman yang Sehat

Peran enzim dalam metabolisme dan pemanfaatannya di bidang diagnosis dan pengobatan
Enzim merupakan biomolekul yang mengkatalis reaksi kimia, di mana hampir semua enzim adalah protein. Pada reaksi-reaksi enzimatik, molekul yang mengawali reaksi disebut substrat, sedangkan hasilnya disebut produk. Cara kerja enzim dalam mengkatalisis reaksi kimia substansi lain tidak merubah atau merusak reaksi ini.
Peran enzim dalam metabolisme
Metabolisme merupakan sekumpulan reaksi kimia yang terjadi pada makhluk hidup untuk menjaga kelangsungan hidup. Reaksi-reaksi ini meliputi sintesis molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil (anabolisme) dan penyusunan molekul besar dari molekul yang lebih kecil (katabolisme). Beberapa reaksi kimia tersebut antara lain respirasi, glikolisis, fotosintesis pada tumbuhan, dan protein sintesis. Dengan mengikuti ketentuan bahwa suatu reaksi kimia akan berjalan lebih cepat dengan adanya asupan energi dari luar (umumnya pemanasan), maka seyogyanya reaksi kimia yang terjadi pada di dalam tubuh manusia harus diikuti dengan pemberian panas dari luar. Sebagai contoh adalah pembentukan urea yang semestinya membutuhkan suhu ratusan derajat Celcius dengan katalisator logam, hal tersebut tidak mungkin terjadi di dalam suhu tubuh fisiologis manusia, sekitar 37° C. Adanya enzim yang merupakan katalisator biologis menyebabkan reaksi-reaksi tersebut berjalan dalam suhu fisiologis tubuh manusia, sebab enzim berperan dalam menurunkan energi aktivasi menjadi lebih rendah dari yang semestinya dicapai dengan pemberian panas dari luar. Kerja enzim dengan cara menurunkan energi aktivasi sama sekali tidak mengubah ΔG reaksi (selisih antara energi bebas produk dan reaktan), sehingga dengan demikian kerja enzim tidak berlawanan dengan Hukum Hess 1 mengenai kekekalan energi. Selain itu, enzim menimbulkan pengaruh yang besar pada kecepatan reaksi kimia yang berlangsung dalam organisme. Reaksi-reaksi yang berlangsung selama beberapa minggu atau bulan di bawah kondisi laboratorium normal dapat terjadi hanya dalam beberapa detik di bawah pengaruh enzim di dalam tubuh.

Pemanfaatan enzim sebagai alat diagnosis
Pemanfaatan enzim untuk alat diagnosis secara garis besar dibagi dalam tiga kelompok:
1. Enzim sebagai petanda (marker) dari kerusakan suatu jaringan atau organ akibat penyakit tertentu.
Penggunaan enzim sebagai petanda dari kerusakan suatu jaringan mengikuti prinsip bahwasanya secara teoritis enzim intrasel seharusnya tidak terlacak di cairan ekstrasel dalam jumlah yang signifikan. Pada kenyataannya selalu ada bagian kecil enzim yang berada di cairan ekstrasel. Keberadaan ini diakibatkan adanya sel yang mati dan pecah sehingga mengeluarkan isinya (enzim) ke lingkungan ekstrasel, namun jumlahnya sangat sedikir dan tetap. Apabila enzim intrasel terlacak di dalam cairan ekstrasel dalam jumlah lebih besar dari yang seharusnya, atau mengalami peningkatan yang bermakna/signifikan, maka dapat diperkirakan terjadi kematian (yang diikuti oleh kebocoran akibat pecahnya membran) sel secara besar-besaran. Kematian sel ini dapat diakibatkan oleh beberapa hal, seperti keracunan bahan kimia (yang merusak tatanan lipid bilayer), kerusakan akibat senyawa radikal bebas, infeksi (virus), berkurangnya aliran darah sehingga lisosom mengalami lisis dan mengeluarkan enzim-enzimnya, atau terjadi perubahan komponen membrane sehingga sel imun tidak mampu lagi mengenali sel-sel tubuh dan sel-sel asing, dan akhirnya menyerang sel tubuh (penyakit autoimun) dan mengakibatkan kebocoran membrane.
Contoh penggunaan enzim sebagai petanda adanya suatu kerusakan jaringan adalah sebagai berikut:
• Peningkatan aktivitas enzim renin menunjukkan adanya gangguan perfusi darah ke glomerulus ginjal, sehingga renin akan menghasilkan angiotensin II dari suatu protein serum yang berfungsi untuk menaikkan tekanan darah
• Peningkatan jumlah Alanin aminotransferase (ALT serum) hingga mencapai seratus kali lipat (normal 1-23 sampai 55U/L) menunjukkan adanya infeksi virus hepatitis, peningkatan sampai dua puluh kali dapat terjadi pada penyakit mononucleosis infeksiosa, sedangkan peningkatan pada kadar yang lebih rendah terjadi pada keadaan alkoholisme.
• Peningkatan jumlah tripsinogen I (salah satu isozim dari tripsin) hingga empat ratus kali menunjukkan adanya pankreasitis akut, dan lain-lain.
2. Enzim sebagai suatu reagensia diagnosis.
Sebagai reagensia diagnosis, enzim dimanfaatkan menjadi bahan untuk mencari petanda (marker) suatu senyawa. Dengan memanfaatkan enzim, keberadaan suatu senyawa petanda yang dicari dapat diketahui dan diukur berapa jumlahnya. Kelebihan penggunaan enzim sebagai suatu reagensia adalah pengukuran yang dihasilkan sangat khas dan lebih spesifik dibandingkan dengan pengukuran secara kimia, mampu digunakan untuk mengukur kadar senyawa yang jumlahnya sangat sedikit, serta praktis karena kemudahan dan ketepatannya dalam mengukur. Contoh penggunaan enzim sebagai reagen adalah sebagai berikut:
• Uricase yang berasal dari jamur Candida utilis dan bakteri Arthobacter globiformis dapat digunakan untuk mengukur asam urat.
• Pengukuran kolesterol dapat dilakukan dengan bantuan enzim kolesterol-oksidase yang dihasilkan bakteri Pseudomonas fluorescens.
• Pengukuran alcohol, terutama etanol pada penderita alkoholisme dan keracunan alcohol dapat dilakukan dengan menggunakan enzim alcohol dehidrogenase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisciae, dan lain-lain.
3. Enzim sebagai petanda pembantu dari reagensia.
Sebagai petanda pembantu dari reagensia, enzim bekerja dengan memperlihatkan reagensia lain dalam mengungkapkan senyawa yang dilacak. Senyawa yang dilacak dan diukur sama sekali bukan substrat yang khas bagi enzim yang digunakan. Selain itu, tidak semua senyawa memiliki enzimnya, terutama senyawa-senyawa sintetis. Oleh karena itu, pengenalan terhadap substrat dilakukan oleh antibodi. Adapun dalam hal ini enzim berfungsi dalam memperlihatkan keberadaan reaksi antara antibodi dan antigen. Contoh penggunaannya adalah sebagai berikut:
• Pada teknik imunoenzimatik ELISA (Enzim Linked Immuno Sorbent Assay), antibodi mengikat senyawa yang akan diukur, lalu antibodi kedua yang sudah ditandai dengan enzim akan mengikat senyawa yang sama. Kompleks antibodi-senyawa-antibodi ini lalu direaksikan dengan substrat enzim, hasilnya adalah zat berwarna yang tidak dapat diperoleh dengan cara imunosupresi biasa. Zat berwarna ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah senyawa yang direaksikan. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah peroksidase, fosfatase alkali, glukosa oksidase, amilase, galaktosidase, dan asetil kolin transferase.
• Pada teknik EMIT (Enzim Multiplied Immunochemistry Test), molekul kecil seperti obat atau hormon ditandai oleh enzim tepat di situs katalitiknya, menyebabkan antibodi tidak dapat berikatan dengan molekul (obat atau hormon) tersebut. Enzim yang lazim digunakan dalam teknik ini adalah lisozim, malat dehidrogenase, dan gluksa-6-fosfat dehidrogenase.
Pemanfaatan enzim di bidang pengobatan
Pemanfaatan enzim dalam pengobatan meliputi penggunaan enzim sebagai obat, pemberian senyawa kimia untuk memanipulasi kinerja suatu enzim dengan demikian suatu efek tertentu dapat dicapai (enzim sebagai sasaran pengobatan), serta manipulasi terhadap ikatan protein-ligan sebagai sasaran pengobatan.
1. Penggunaan enzim sebagai obat biasanya mengacu kepada pemberian enzim untuk mengatasi defisiensi enzim yang seyogyanya terdapat di dalam tubuh manusia untuk mengkatalis rekasi-reaksi tertentu. Berdasarkan lamanya pemberian enzim sebagai pengobatan, maka keadaan defisiensi enzim dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara dan bersifat menetap. Contoh keadaan defisiensi enzim yang bersifat sementara adalah defisiensi enzim-enzim pencernaan. Seperti yang diketahui, enzim-enzim pencernaan sangat beragam, beberapa di antaranya adalah protease dan peptidase yang mengubah protein menjadi asam amino, lipase yang mengubah lemak menjadi asam lemak, karbohidrase yang mengubah karbohidrat seperti amilum menjadi glukosa serta nuklease yang mengubah asam nukleat menjadi nukleotida. Adapun defisiensi enzim yang bersifat menetap menyebabkan banyak kelainan, yang biasanya juga disebut sebagai kelainan genetic mengingat enzim merupakan protein yang ditentukan oleh gen. Contoh kelainan akibat defisiensi enzim antara lain adalah hemofilia. Hemofilia adalah suatu keadaan di mana penderita mengalami kesulitan penggumpalan darah (cenderung untuk pendarahan) akibat defisiensi enzim-enzim terkait penggumpalan darah. Saat ini telah diketahui ada tiga belas faktor, sebagian besar adalah protease dalam bentuk proenzim, yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah. Pada penderita hemofilia, terdapat gangguan/defisiensi pada faktor VIII (Anti-Hemophilic Factor), faktor IX, dan faktor XI. Kelainan ini dapat diatasi dengan transfer gen yang mengkode faktor IX. Diharapkan gen tersebut dapat mengkode enzim-enzim protease yang diperlukan dalam proses penggumpalan darah.
2. Enzim sebagai sasaran pengobatan merupakan terapi di mana senyawa tertentu digunakan untuk memodifikasi kerja enzim, sehingga dengan demikian efek yang merugikan dapat dihambat dan efek yang menguntungkan dapat dibuat. Berdasarkan sasaran pengobatan, dapat dibagi menjadi terapi di mana enzim sel individu menjadi sasaran dan terapi di mana enzim bakteri patogen yang menjadi sasaran.
a) Pada terapi di mana enzim sel individu sebagai sasaran kinerja terapi, digunakan senyawa-senyawa untuk mempengaruhi kerja suatu enzim sebagai penghambat bersaing. Contoh penyakit yang dapat diobati dengan terapi ini adalah:
• Diabetes Melitus. Pada penyakit Diabetes Melitus, senyawa yang diinduksikan adalah akarbosa (acarbose), di mana akarbosa akan bersaing dengan amilum makanan untuk mendapatkan situs katalitik enzim amilase (pankreatik α-amilase) yang seyogyanya akan mengubah amilum menjadi glukosa sederhana. Akibatnya reaksi tersebut akan terganggu, sehingga kenaikan gula darah setelah makan dapat dikendalikan.
• Penumpukan cairan. Enzim anhidrase karbonat merupakan enzim yang mengatur pertukaran H dan Na di tubulus ginjal, di mana H akan terbuang keluar bersama urine, sedangkan Na akan diserap kembali ke dalam darah. Adalah senyawa turunan sulfonamida, yaitu azetolamida yang berfungsi menghambat kerja enzim tersebut secara kompetitif sehingga pertukaran kation di tubulus ginjal tidak akan terjadi. Ion Na akan dibuang keluar bersama dengan urine. Sifat ion Na yang higroskopis menyebabkan air akan ikut keluar bersamaan dengan ion Na; hal ini membawa keuntungan apabila terjadi penumpukan cairan bebas di ruang antar sel (udem). Dengan kata lain senyawa azetolamida turut berperan dalam menjaga kesetimbangan cairan tubuh.
• Pengendalian tekanan darah diatur oleh enzim renin-EKA dan angiosintase. Enzim renin-EKA berperan dalam menaikkan tekanan darah dengan menghasilkan produk angiotensin II, sedangkan angiosintase bekerja terbalik dengan mengurangi aktivitas angiotensin II. Untuk menghambat kenaikan tekanan darah, maka manipulasi terhadap kerja enzim khususnya EKA dapat dilakukan dengan pemberian obat penghambat EKA (ACE Inhibitor).
• Mediator radang prostaglandin yang dibentuk dari asam arakidonat melibatkan dua enzim, yaitu siklooksigenase I dan II (cox 1 dan cox II). Ada obat atau senyawa tertentu yang mempengaruhi kinerja cox 1 dan cox II sehingga dapat digunakan untuk mengurangi peradangan dan rasa sakit.
• Dengan menggunakan prinsip pengaruh senyawa terhadap enzim, maka enzim yang berfungsi untuk memecah AMP siklik (cAMP) yaitu fosfodiesterase (PD) dapat dihambat oleh berbagai senyawa, antara lain kafein (trimetilxantin), teofilin, pentoksifilin, dan sildenafil. Teofilin digunakan untuk mengobati sesak nafas karena asma, pentoksifilin digunakan untuk menambah kelenturan membran sel darah merah sehingga dapat memasuki relung kapiler, sedangkan sildenafil menyebabkan relaksasi kapiler di daerah penis sehingga aliran darah yang masuk akan bertambah dan tertahan untuk beberapa saat.
• Penyakit kanker merupakan penyakit sel ganas yang harus dicegah penyebarannya. Salah satu cara untuk mencegah penyebarannya adalah dengan menghambat mitosis sel ganas. Seperti yang diketahui, proses mitosis memerlukan pembentukan DNA baru (purin dan pirimidin). Pada pembentukan basa purin, terdapat dua langkah reaksi yang melibatkan formilasi (penambahan gugus formil) dari asam folat yang telah direduksi. Reduksi asam folat ini dapat dihambat oleh senyawa ametopterin sehingga sintesis DNA menjadi tidak berlangsung. Selain itu penggunaan azaserin dapat menghambat biosintesis purin yang membutuhkan asam glutamate. 6-aminomerkaptopurin juga dapat menghambat adenilosuksinase sehingga menghambat pembentukan AMP (salah satu bahan DNA).
• Pada penderita penyakit kejiwaan, pemberian obat anti-depresi (senyawa) inhibitor monoamina oksidase (MAO inhibitor) dapat menghambat enzim monoamina oksidase yang mengkatalisis oksidasi senyawa amina primer yang berasal dari hasil dekarboksilasi asam amino. Enzim monoamina oksidase sendiri merupakan enzim yang mengalami peningkatan jumlah ada sel susunan saraf penderita penyakit kejiwaan.
b) Pada terapi di mana enzim mikroorganisme yang menjadi sasaran kerja, digunakan prinsip bahwa enzim yang dibidik tidak boleh mengkatalisis reaksi yang sama atau menjadi bagian dari proses yang sama dengan yang terdapat pada sel pejamu. Hal ini bertujuan untuk melindungi sel pejamu, sekaligus meningkatkan spesifitas terapi ini. Karena yang dibidik adalah enzim mikroorganisme, maka penyakit yang dihadapi kebanyakan adalah penyakit-penyakit infeksi. Contoh terapi dengan menjadikan enzim mikroorganisme sebagai sasaran kerja antara lain:
• Pada penyakit tumor, sel tumor dapat dikendalikan perkembangannya dengan menghambat mitosisnya. Mitosis sel tumor membutuhkan DNA baru (purin dan pirimidin baru). Proses ini membutuhkan asam folat sebagai donor metil yang dapat dibuat oleh mikroorganisme sendiri dengan memanfaatkan bahan baku asam p-aminobenzoat (PABA), pteridin, dan asam glutamat. Suatu analog dari PABA, yaitu sulfonamida dan turunannya dapat dimanfaatkan untuk menghambat pemakaian PABA untuk membentuk asam folat.
• Penggunaan antibiotika, yaitu senyawa yang dikeluarkan oleh suatu mikroorganisme di alam bebas dalam rangka mempertahankan substrat dari kolonisasi oleh mikroorganisme lain dalam memperebutkan sumber daya, juga berperan dalam terapi. Contohnya adalah penisilin, suatu antibiotik yang menghambat enzim transpeptidase yang mengkatalisis dipeptida D-alanil D-alanin sehingga peptidoglikan di dinding sel bakteri tidak terbentuk dengan sempurna. Bakteri akan rentan terhadap perbedaan tekanan osmotik sehingga gampang pecah.
• Perbedaan mekanisme sintesis protein antara mikroorganisme dan sel pejamu juga dapat dimanfaatkan sebagai salah satu prinsip terapi. Penggunaan antibiotika tertentu dapat menghambat sintesis protein pada mikroorganisme. Contohnya antara lain:
Ø Tetrasiklin yang menghambat pengikatan asam amino-tRNA pada situs inisiator subunit 30S dari ribosom sehingga asam amino tidak dibawa oleh tRNA.
Ø Streptomisin yang berikatan langsung dengan subunit 50S dari ribosom sehingga laju sintesis protein berkurang dan terbentuk protein yang tidak semestinya akibat kesalahan baca kodon mRNA.
Ø Kloramfenikol yang menyaingi mRNA untuk duduk di ribosom
Ø Neomisin B yang mengubah pengikatan asam amino-tRNA ke kompleks mRNA ribosom.
3. Interaksi protein-ligan sebagai sasaran pengobatan. Pengobatan dengan sasaran interaksi protein-ligan mengacu kepada prinsip interaksi sistem mediator-reseptor, di mana apabila mediator disaingi oleh molekul analognya sehingga tidak dapat berikatan dengan reseptor, sehingga efek dari mediator tersebut tidak terjadi. Contoh pengobatan dengan menjadikan interaksi protein-ligan sebagai sasarannya antara lain:
a) Pengendalian tekanan darah yang diatur oleh hormon adrenalin. Reseptor yang terdapat pada hormon adrenalin, yaitu α-reseptor dan β-reseptor dapat dihambat oleh senyawa-senyawa yang berbeda. Penghambatan pada β-reseptor dapat menimbulkan efek pelemasan otot polos dan penurunan detak jantung. Obat-obatan yang bekerja dengan cara tersebut dikenal sebagai β-blocker.
b) Penggunaan antihistamin untuk tujuan tertentu. Histamin merupakan turunan asam amino histidin yang berperan sangat luas, mulai dari neuromediator, mediator radang pada kapiler, meningkatkan pembentukan dan pengeluaran asam lambung HCl, kontraksi otot polos di bronkus, dan lain-lain. Tidak jarang ketika misalnya terjadi peradangan yang memicu pengeluaran histamin, terjadi efek-efek lain seperti sakit perut dan lain-lain. Untuk itu dikembangkan senyawa spesifik yang mampu bekerja sebagai pesaing histamin, yaitu antihistamin. Dengan adanya antihistamin ini, maka respon yang ditimbulkan akibat kerja histamin dapat ditekan.



Interaksi Mikroba dalam Tanah dan Pertumbuhan Tanaman yang Sehat

Interaksi mikroba dalam tanah memegang peranan kunci dalam mengendalikan penyakit tanaman secara biologis, pembusukan bahan-bahan organik, dan daur bahan-bahan makanan pokok untuk tanaman. Jika kita memahami mekanisme ini dengan baik, maka kita dapat menemukan suatu metode yang lebih efisien untuk menanam tanaman, baik tanaman pangan maupun tanaman kebun.

Tetapi, sebelum kita membahas interaksi ini, pentinglah kita tegaskan kedudukan khas dari tanaman dalam ekosistem mana pun. Tanaman adalah satu-satu organisme hidup yang mampu secara langsung menggunakan tenaga matahari dan dalam proses ini tanaman mengubah tenaga matahari itu menjadi bentuk-bentuk (tenaga) lain yang bermanfaat untuk makhluk-makhluk hidup. Pigmen hijau atau klorofil yang terdapat pada daun tanaman menangkap tenaga cahaya matahari dan kemudian terjadi suatu interaksi di dalam daun dengan bantuan gas karbon dioksida yang terdapat dalam atmosfer yang menghasilkan senyawa-senyawa karbon yang dapat dimanfaatkan oleh makhluk-makhluk hidup yang lain, termasuk manusia, binatang, serangga dan jutaan mikro-organisme ketika makhluk-makhluk itu memakan tanaman atau sisa-sisa tanaman.

Meskipun tanaman memiliki kemampuan khas menangkap tenaga matahari dan mengubahnya menjadi tenaga kimiawi yang diperlukan untuk tumbuh, untuk bermetabolisme dan menghasilkan bunga serta buah, tanaman juga memerlukan materi-materi lain yang tidak dapat dihasilkan oleh tanaman itu sendiri. Misalnya, tanaman memerlukan berbagai anasir, termasuk nitrogen, fosfor, belerang, kalsium, magnesium, potassium dan anasir mikro lainnya. Tanah adalah ‘tempat penampungan’ dari semua anasir itu, tetapi untuk mendapatkan pasokan yang memadai, tanaman harus mengubah lingkungannya di sekitar perakarannya agar dapat memobilisirnya. Cara yang paling penting yang dilakukan oleh tanaman untuk mencapai kemampuannya ini adalah dengan merangsang kegiatan mikroorganisme di dalam tanah yang berada di sekitar akar-akar dan kemudian mikroba-mikroba itu meningkatkan pengangkutan sari-sari makanan. Tanaman merangsang kegiatan mikroba dalam tanah dengan memberikan tenaga kimiawi dalam bentuk cairan akar dan koran-kotoran yang dikeluarkan dari perakaran. Sayangnya, dalam banyak metode konvensional yang diterapkan dalam pertanian, hubungan-hubungan ini dirusak sehingga timbul masalah tak lancarnya pengangkutan sari-sari makanan ke dalam tubuh tanaman dan menimbulkan penyakit tanaman.

Penelitian muta’akhir menunjukkan bahwa selama suatu tanaman hidup dan berkembang sebanyak 25 persen tenaga kimia yang dihasilkan dari daun-daun dalam bentuk senyawa-senyawa karbon ternyata hilang masuk ke dalam tanah di sekitar perakaran. Materi ini hilang entah dalam bentuk cairan akar atau sel-sel tanaman yang layu lalu mati. Tanaman telah bersusah payah menangkap tenaga matahari dan mengubahnya menjadi tenaga kimiawi, tetapi kemudian seperempat tenaga itu hilang ke dalam tanah! Apakah bukan suatu kesia-siaan? Bagaimana memahami hal semacam ini? Salah satu pandangan menyatakan bahwa tak ada di dalam alam ini suatu ciptaan yang sepenuhnya sempurna, karenanya dapat dikatakan bahwa akar-akar tanaman itu bocor dan kebocoran itu tak terelakkan. Saya tak setuju dengan pemahaman ini. Sebab, jika suatu sistem makhluk hidup itu ternyata ‘bocor’ sampai memboroskan seperempat tenaga yang dihasilkan, maka masalahnya tentu terletak pada tingkat bagaimana tenaga itu dihasilkan atau diproduksikan. Tentunya ada suatu hal yang salah pada tingkat produksi. Padahal yang sesungguhnya terjadi tidaklah demikian. Konsekuensinya, tak dapat dikatakan lain bahwa tenaga (yang hilang) itu mestinya (telah) dimanfaatkan secara langsung oleh makhluk-makhluk lain yang ada di sekitar perakaran, yaitu mikroorganisme. Jika tidak, mestinya evolusi sudah akan menghasilkan suatu seleksi tanaman menuju ke jenis-jenis tanaman yang lebih mampu bertahan dalam keadaan kekurangan tenaga.

Bagaimana masalah hilangnya tenaga kimiawi tanaman ini dapat difahami? Bagaimana tanaman ternyata masih dapat mendapatkan manfaat dari situasi kehilangan tenaga ini? Yang paling penting dipegang di sini adalah bahwa senyawa-senyawa itu menjadi sumber energi bagi mikroorganisme yang banyak terdapat di sekitar daerah perakaran (rhizosphere). Mikroorganisme ini berkembang biak secara cepat sehingga menghabiskan banyak zat asam di dalam tanah dalam ukuran yang sangat banyak yang berada di sekitar rhizosphere. Di situ terbentuklah suatu mikro-situs anaerobik yang tak lagi mengandung zat asam. Terbentuknya mikrositus anaerobik ini memegang peranan penting sehingga tanaman dapat menjadi sehat dan kuat.

Selasa, 03 Januari 2012

Peranan Mikroorganisme Endofit sebagai Penghasil Antibiotik

Peranan Mikroorganisme Endofit sebagai Penghasil Antibiotik
Mikroorganisme yang hidup di alam ini tersebar luas, baik yang hidup dengan melakukan kontak langsung dengan lingkungan maupun yang hidup di dalam jaringan hidup manusia, hewan, dan tanaman. Salah satu kelompok mikroorganisme yang hidup bersimbiosis dengan tanaman adalah mikroorganisme endofit. Endofit merupakan mikroorganisme yang sebagian atau seluruh hidupnya berada di dalam jaringan hidup tanaman inang (Petrini dkk., 1992).


Mikrorganisme tersebut memiliki peranan penting di dalam jaringan tanaman inang yang memperlihatkan interaksi mutualistik, yaitu interaksi positif dengan tanaman inangnya dan interaksi negatif terhadap hama serangga dan penyakit tanaman (Azevedo dkk., 2000). Ketahanan patogen terhadap beberapa antimikroba telah memicu suatu usaha untuk menemukan antimikroba baru yang efektif. 
Produksi bahan antimikroba dapat dilakukan melalui sintesis kimiawi, kultur sel (tanaman atau mikroba), atau kombinasi sintesis kimiawi dan kultur sel. Pemakaian bahan-bahan antimikroba kimiawi ini selain dapat membahayakan bagi kesehatan para pekerja di area penanaman juga dapat mencemari lingkungan, misalnya dapat mempengaruhi terjadinya perubahan biologi dan sistem keseimbangan alam.
Iklim tropis yang dimiliki oleh Indonesia sangat menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme, khususnya mikroorganisme patogen yang dapat menyebabkan infeksi pada manusia dan tanaman. Tingkat penyebaran penyakit infeksi pada manusia di Indonesia masih sangat tinggi, sehingga dibutuhkan biaya penanggulangan yang cukup besar untuk pengadaan antibiotik.
Namun negara ini belum mampu memenuhi kebutuhan tersebut sehingga harus mengimpor bahan baku antibiotik dari negara lain. Dana yang dibutuhkan untuk keperluan tersebut berkisar antara Rp. 81,6 sampai Rp. 122,4 miliar per tahun (Dhanutirto, 1987). Untuk mengurangi ketergantungan tersebut dan untuk mengurangi penggunaan pestisida, dapat dilakukan suatu penelitian tentang bahan baku antibiotik dengan memanfaatkan kekayaan alam Indonesia, dan hal ini mulai terwujud dengan ditemukannya mikroorganisme-mikroorganisme endofit sebagai penghasil antibiotik. 
Mikroorganisme endofit mempunyai arti ekonomi yang penting di masa depan. Dari studi yang telah banyak dilakukan terhadap mikroba endofit dari jaringan tanaman yang kontak langsung dengan udara (daun, ranting, cabang, dan batang) memberikan indikasi bahwa endofit sangat prospektif sebagai sumber metabolit sekunder baru seperti enzim-enzim perombak, zat pengatur tumbuh tanaman, dan antibiotik (Wahyudi, 1997) yang bermanfaat di bidang bioteknologi dan pertanian, maupun farmasi (Bills dan Polyshook, 1992 dalam Suwahyono, 1999). 
MANFAAT ANTIBIOTIK YANG DIHASILKAN OLEH MIKROORGANISME ENDOFIT
Antibiotik yang digunakan untuk membasmi mikroba, khususnya penyebab infeksi pada manusia, harus memiliki sifat toksisitas selektif yang setinggi mungkin. Artinya, antibiotik tersebut haruslah bersifat sangat toksik untuk mikroba, tetapi relatif tidak toksik untuk inang/hospes (Gan dan Setiabudy, 1987). Usaha untuk mencari antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme endofit yang terdapat di dalam jaringan tanaman dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan antibiotik yang bersifat memiliki aktifitas tinggi terhadap mikroba patogen; toksisitas rendah terhadap hewan, manusia maupun tumbuhan; spektrum luas; stabilitas baik; dan karakteristik farmakokinetik memuaskan (Salhi, 1992 dan Vandamme, 1984). 
Usaha untuk mendapatkan senyawa antibiotik tersebut dilakukan dengan proses fermentasi. Dalam proses tersebut, mikrorganisme endofit akan mengeluarkan suatu metabolit sekunder yang merupakan senyawa antibiotik itu sendiri. Metabolit sekunder merupakan senyawa yang disintesis oleh suatu mikroba, tidak untuk memenuhi kebutuhan primernya (tumbuh dan berkembang) melainkan untuk mempertahankan eksistensinya dalam berinteraksi dengan lingkungannya (Hartmann, 1985). Metabolit sekunder yang dihasilkan oleh mikroorganisme endofit merupakan senyawa antibiotik yang mampu melindungi tanaman dari serangan hama insekta, mikroba patogen, atau hewan pemangsanya, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biokontrol (Wahyudi, 1997 dan Sumaryono, 1999). 
Senyawa ini juga dapat digunakan sebagai alat pemikat bagi serangga atau hewan lainnya guna membantu penyerbukan atau menyebarkan bijinya, dan sebagai alat pelindung terhadap kondisi lingkungan fisik yang ekstrim seperti intensitas ultraviolet yang tinggi dari sinar matahari, pencemaran lingkungan secara kimiawi, kekeringan yang berkepanjangan, atau berkurangnya zat makanan pada tempat tumbuhnya (Sumaryono, 1999). 
Koloni mikrorganisme endofit hidupnya bersifat mikrohabitat dan merupakan sumber metabolit sekunder yang berguna dalam bioteknologi, pertanian, dan farmasi (Bills dan Polyshook, 1992 dalam Petrini dkk., 1992). Menurut Petrini dkk. (1992), beberapa endofit memproduksi senyawa antibiotik dalam kultur yang aktif berpengaruh terhadap bakteri patogen pada manusia, hewan, dan tanaman. Mikroorganisme xylotropik merupakan kelompok jamur hidup berasosiasi dengan organ tanaman berkayu, yang juga merupakan produk yang baik dalam menghasilkan metabolit yang berguna. 
Dreyfuss dan Chapela (1992) dalam Petrini dkk. (1992) menghubungkan aktifitas spektrum dari mikroorganisme endofit xylotropik dengan strategi kehidupan yang spesialisasi dari organisme, sehingga berguna sebagai perlindungan tanaman inang mereka dalam melawan hama dan patogen berbahaya. MEKANISME MASUKNYA MIKROORGANISME ENDOFIT KE DALAM TANAMAN Proses terinfeksinya suatu tanaman oleh mikroorganisme endofit dapat dilihat dengan mekanisme masuknya mikroorganisme tersebut ke dalam biji. Biji yang terinfeksi mikroorganisme endofit berada pada kondisi yang lembab dengan suhu 4°C-20°C. 
Dalam kondisi tersebut, endofit dan biji memiliki viabilitas (ketahanan hidup) sampai 15 bulan pada gandum/ryegrass (Latch, 1983), 2 tahun pada kelompok rumput-rumputan yang tinggi/tall fescue (Bacon dan Siegel, 1988). Berdasarkan hal tersebut, siklus hidup mikroorganisme endofit dianggap mengikuti siklus hidup pembentukan biji baik secara langsung maupun tidak langsung (Labeda, 1990). Di bawah ini merupakan siklus hidup dari jamur endofit. 1. Siklus hidup pembentukkan biji secara langsung. Pada siklus ini, jamur endofit dimasukkan atau diinokulasikan secara langsung ke dalam biji tanaman inang. Miselium aktif menginfeksi atau masuk ke dalam pembibitan rumput, lalu masuk ke dalam jaringan tangkai daun dan daun. 
Setelah itu, miselium endofit masuk ke dalam tangkai bunga kemudian menuju ke dalam ovule, dan setelah pembentukkan biji selesai, miselium tersebut telah terdapat di dalam biji (Labeda, 1990). 2. Siklus hidup pembentukkan biji secara tidak langsung. Proses dari siklus ini berawal pada masuknya miselium aktif ke dalam pembibitan rumput, lalu masuk ke dalam jaringan tangkai daun dan daun. Kemudian terjadi pembentukkan spora pada tanaman inang, dan spora tersebut berkecambah pada bagian floret dari tanaman inang. Pragisme (germinasi) spora tersebut merupakan benih jamur yang selanjutnya masuk dan menginfeksi stigma, stylus, lalu menuju ovule. 
Kemudian setelah pembentukkan biji selesai, jamur endofit telah terdapat dan menginfeksi di dalam biji (Labeda, 1990). Latch dan Christensen (1985) dalam Labeda (1990) berhasil menginfeksi tanaman inang dan tanaman bukan inang dengan 5 jenis endofit yang terdiri dari 2 jenisAcremoniumEpichloe typhinaGliocladium, dan Phialophora). Keberhasilan infeksi tersebut dicapai sejalan dengan sifat alami tanaman seperti pembibitan/pembentukkan biji, misalnya dalam pembibitan rumput Stipa leucotricha, Danthonia spicata, biji Cyperus virens dan Cyperus rotundus, masing-masing diinfeksi dengan jamur endofit Atkinsonella hypoxylon dan Balansia cyperi. Infeksi dimulai dengan inokulasi jamur endofit dimana jaringan koleoptil baik dilukai maupun tidak dilukai dari pertumbuhan bibit pada agar cawan. 
Pembibitan yang di inokulasi tersebut di inkubasi selama 10-15 hari pada suhu 12°C-18°C dalam lingkungan yang gelap. Kemudian pembibitan tersebut diberikan cahaya selama 1-5 hari, lalu ditanam dalam tanah steril dalam keadaan lembab (Latch dan Christensen, 1985 dalam Labeda, 1990). Keberhasilan infeksi dengan menggunakan teknik ini dilakukan variasi dan tergantung pada umur pembibitan, jenis jamur, dan cara melukai koleoptil (Labeda, 1990). 
SIMPULAN 
1.     Mikroorganisme endofit memiliki hubungan mutualistik dengan tanaman inang, yaitu mikroorganisme tersebut memperoleh kebutuhan hidupnya pada tanaman inang yang di tempatinya dan berperan dalam melindungi tanaman inang terhadap hama serangga, patogen, dan hewan pemangsanya.
2.   Produksi enzim oleh mikroorganisme endofit dapat mendegradasi atau memecah peptin dan polygalacturonic yang berperan untuk degradasi pada lapisan tengah dinding sel selama penetrasi dan kolonisasi pada jaringan inang oleh simbion-simbion. 3. Metabolit sekunder yanhg dihasilkan oleh mikroorganisme endofit merupakan suatu zat aktif atau antibiotika atau produk toksin yang mampu melindungi tanaman dari serangan insekta, mikroba patogen atau hewan pemangsanya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biokontrol. 
3.   Proses terinfeksinya tanaman dengan jamur endofit dapat dilihat dengan mekanisme masuknya jamur tersebut ke dalam biji, sehingga siklus hidup jamur endofit dapat dianggap mengikuti siklus hidup pembentukkan biji baik secara langsung maupun tidak langsung. 

Peranan Mikro Organisme dalam Hidup

images3.jpg Mikroorganisme merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003). Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan.enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk perngolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada.

Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tembat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relative cepat (Darkuni, 2001). Oleh karena aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Sekilas, makna praktis dari mikroorganisme disadari tertutama karena kerugian yang ditimbulkannya pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Walaupun di bidang lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang menguntungkan jauh lebih menonjol. Menurut Schlegel ( 1994) beberapa bukti mengenai peranan mikrobiologi dapat dikemukakan sebagai berikut:
Proses klasik menggunakan mikroorganisme
Di Jepang dan Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin. Asam laktat dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri makanan, masing-masing dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan cendawan Aspergillus niger.
Produk Antibiotika
Penemuan antibiotik telah menghantarkan pada terapi obat dan industri obat ke era baru. Karena adanya penemuan penisilin dan produk-produk lain sekresi fungi, aktinomiset, dan bakteri lain, maka kini telah tersedia obat-obat yang manjur untuk memerangi penyakit infeksi bakteri.
Proses menggunakan mikroba
Fermentasi klasik telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan mikroba. Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa Corynebacterium glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan garam amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawabiokimia lain dalam jumlah besar. Mikroorganisme juga diikutsertakan oleh para ahli kimia pada katalisis sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang; biokonversi oleh mikroba lebih spesifik dengan rendemen lebih tinggi, mengungguli koversi secara kimia; amilase untuk hidrolisis pati, proteinase pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan enzim-enzim lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan mikroorganisme.
Posisi monopoli dari mikroorganisme
Beberapa bahan dasar yang terutama tersedia dalam jumlah besar, seperti minyak bumi, gas bumi, dan selulosa hanya dapat diolah oleh mikroorganisme dan dapat mengubahnya kembali menjadi bahan sel (biomassa) atau produk antara yang disekresi oleh sel.
Teknik genetika modern
Kejelasan mengenai mekanisme pemindahan gen pada bakteri dan peran dari unsur-unsur ekstrakromosom, telah membuka kemungkinan untuk memindahkan DNA asing ke dalam bakteri. Manipulasi genetik memungkinkan untuk memasukkan sepotong kecil pembawa informasi genetik dari manusia ke dalam bakteri sehingga terjadi sintesis senyawa protein yang bersangkutan. Kegiatan ini sering dilakukan dalam hal pembuatan hormon, antigen, dan antibodi.
Berdasarkan penjelasan di atas, mikroorganisme memiliki peranan yang cukup besar dalam kehidupan, baik peranan yang merugikan maupun yang menguntungkan.
Beberapa peranan yang dimiliki oleh mikroorganisme antara lain sebagai berikut:
Peranan yang Merugikan
  • Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan
Misalnya Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.
  • Penyebab kebusukan makanan (spoilage)
Adanya kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah, mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya seperti termofilik, halofilik, dll.
  • Penyebab keracunan makanan (food borne disease).
Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan air, misalnya spora Clostridium perfringens, C. Botulinum, Bacillus cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora dapat masuk ke dalam air melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) pada makanan yang telah dipasteurisasi pun juga dapat mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah dipasteurisasi kemudian terus menerus disimpan di dalam kaleng pada temperatur kamar, dapat mengandung racun yang berasal dari Clostridium botulinum. Spora-spora dari bakteri ini tidak mati dalam proses pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup (anaerob) dan suhu yang menguntungkan, maka spora-spora tersebut dapat tumbuh menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun yang dihasilkan tidak mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf tepi.
  • Menimbulkan pencemaran
Materi fekal yang masuk ke dalam badan air, selain membawa bakteri patogen juga akan membawa bakteri pencemar yang merupakan flora normal saluran pencernaan manusia, misalnya E. coli. Kehadiran bakteri ini dapat digunakan sebagi indicator pencemaran air oleh materi fekal.
Peranan yang Menguntungkan
Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan bagi kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun demikian, masih banyak manfaat yang dapat diambil dari mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, saperti bidang pertanian, kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain sebagai berikut:
Bidang pertanian
Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.
Dalam Dwidjoseputro (2005) dijelaskan bahwa ada beberapa genera bakteri yang hidup dalam tanah (misalnya Azetobacter, Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk mengikat molekul-molekul nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk tubuh mereka, misalnya protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat hasil urai seperti CO2 dan NH3 (gas amoniak). Sebagian dari amoniak terlepas ke udara dan sebagian lain dapat dipergunakan oleh beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas dan Nitrosococcus) untuk membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan oleh genus bakteri yang lain untuk memperoleh energi daripadanya. Oksidasi amoniak menjadi nitrit dan oksidasi nitrit menjadi nitrat berlangsung di dalam lingkungan yang aerob. Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi. Pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.
Proses nitrifikasi ini dapat ditulis sebagai berikut:
2NH3 + 3O2 ­­­­­­­­­­­­­­­­­ Nitrosomonas, Nitrosococcus 2HNO2 + 2H2O + energi
2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3 + energi
­ Selain itu, mikroorganisme ini juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk alami, yang akan mendekomposisi sampah-sampah organik menjadi materi inorganik sehingga dapat mengurangi kuantitas sampah, menyuburkan tanah dan dapat menjadi sumber nutrisi bagi tumbuhan (Anonim a, 2006). Seorang peneliti dari Amerika Serikat yaitu Waksman telah menemukan mikroorganisme tanah yang menghasilkan streptomisin, yaitu bakteri Streptomyces (Dwidjoseputro, 2005).
Peran lain mikroba dalam bidang pertanian antara lain dalam teknologi kompos bioaktif dan dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer). Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba lignoslulotik unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman. Teknologi kompos bioaktif ini menggunakan mikroba biodekomposer yang mampu mempercepat proses pengomposan dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu saja. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos, dan ketika kompos tersebut diberikan ke tanah, mikkroba akan berperan untuk mengendalikan organisme.
Dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer), aktivitas mikroba diperlukan untuk menjaga ketersediaan tiga unsur hara yang penting bagi tanaman antara lain, Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalim (K). Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tersebut harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya terlebih dahulu agar bisa langsung dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroba penambat N ada yang hidup bebas dan ada pula yang bersimbiosis. Mikroba penambat N simbiotik antara lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan ( leguminose ). Mikroba penambat N non-simbiotik misalnya: Azospirillum sp dan Azotobacter sp. Mikroba penambat N simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.
Mikroba tanah lain yang berperan dalam penyediaan unsur hara adalah mkroba pelarut unsur fosfat (P) dan kalium (K). Kandungan P yang cukup tinggi (jenuh) pada tanah pertanian kita, sedikit sekali yang dapat digunakan oleh tanaman karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peran mikroba pelarut P yang melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain: Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga berkemampuan tinggi dalam melarutkan K.
Mikroba sebagai agen biokontrol. Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis (BT), Bauveria bassiana , Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp yang mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago.
Gambar 1. Endomikoriza yang berperan melarutkan P
Gambar 2. Larva serangga yang mati diserang jamur biokontrol
Gambar 3. Bakteri yang unggul dalam melarutkan fosfat
Gambar 4. Jamur yang unggul dalam melarutkan fosfat
  1. Bidang makanan dan industri
Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini dibuat dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya, misalnya pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan produk air susu dengan bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan bantuan bakteri cuka.
Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat. Bahkan asam laktat dan asam sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus niger (Darkuni, 2001). Beberqapa kelompok mikroorganisme dapat digunakan sebagai indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan kelompok bakteri yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu, yang dapat menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat mengintroduksi organisme hazardous (berbahaya) dan menyebabkan proliferasi spesies patogen ataupun toksigen. Misalnya E. coli tipe I, coliform dan fekal streptococci digunakan sebagai indikator penanganan pangan secara tidak higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu. Mikroorganisme indikator ini sering digunakan sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada pangan dan air.
Tidak semua mikroba yang ada dapat digunakan dalam industri. Menurut Kusnadi, dkk (2003) mikroorganisme industri merupakan organisme yang dipilih secara hati-hati sehingga dapat membuat satu atau banyak produk khusus. Bahkan jika mikroorganisme industri merupakan salah satu yang sudah diisolasi dengan teknik tradisional, mikroorganisme tersebut menjadi organisme yang sangat termodifikasi sebelum memasuki industri berskala besar. Sebagian besar mikroorganisme industri merupakan spesialis metabolik yang secara spesifik mampu menghasilkan metabolit tertentu dalam jumlah yang sangat besar pula. Untuk mencapai spesialisasi metabolik tinggi tersebut, strain industri diubah secara genetika melalui mutasi dan rekombinasi.
Berbagai proses industri digunakan untuk menghasilkan produk mikrobiologi dan dipisahkan menjadi beberapa kategori berdasarkan kecenderungan penggunaan produk akhir sebagai berikut:
    • Produksi bahan kimia farmasi
Produk yang paling terkenal adalah antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan interferon yang dihasilkan melalui bakteri hasil rekayasa genetika.
    • Produksi bahan kimia bernilai komersial
Produk yang termasuk dalam kelompok ini adalah pelarut dan enzim serta berbagai senyawa yang digunakan untuk bahan pemula (starting) untuk industri sintesis senyawa lain.
    • Produksi makanan tambahan
Produksi massa ragi, bakteri dan alga dari media murah mengandung garam nitrogen anorganik , cepat saji, dan menyediakan sumber protein dan senyawa lain yang sering digunakan sebagai makanan tambahan untuk manusia dan hewan.
    • Produksi minuman alkohol
Pembuatan beer dan wine dan poduksi minuman alkohol lain yang merupakan proses bioteknologi berskala besar paling tua.
    • Produksi vaksin
Sel mikroorganisme maupun bagiannya atau produknya dihasilkan dalam jumlah besar dan digunakan untuk produksi vaksin.
    • Produksi mikroorganisme untuk digunakan sebagai insektisida (biosida)
Pengendalian hama tanaman dengan menggunakan mikroorganisme yang berperan sebagai insektisida. Khususnya untuk spesies tertentu, misalnya Bacillus (B. Larvae, B. Popilliae, dan B. Thurungiensis). Spesies tersebut menghasilkan protein kristalin yang mematikan larva lepidoptera (ngengat, kupu-kupu, kutu loncat), misalnya ulat kubis, ngengat gipsy, dan sarang ulat.
    • Penggunaanya dalam industri perminyakan dan pertambangan
Sejumlah prosedur mikrobiologi digunakan untuk meningkatkan perolehan kembali logam dari bijih berkadar rendah dan untuk perbaikan perolehan minyak dari sumur-sumur bor.
  1. Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi, aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur untuk memerangi infeksi oleh bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk mengendalikan berbagai penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium yang pertama kali ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis mikroba yang sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain untuk antibiotik, dalam bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk di dalam saluran pencernaan alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran pencernaan.
  1. Bidang lingkungan dan energi
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu, mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus materi dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai pengurai (dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di dalam tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen, sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan sebagai indikator baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun terestrial.
  1. Bidang bioteknologi
Kemajuan bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika mikroba sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain. Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor (plasmid) yang dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen organisme lainnya (Anonim b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan liver. Terapi ini dapat dilakukan secara ex-vivo maupun in-vivo.
Dalam terapi gen ex vivo, sel hati (misalnya) dari pasien yang hatinya telah mengalami kerusakan dipindahkan melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui terapi gen akan menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah secara genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien tanpa khawatir akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena sel-sel ini pada awalnya berasal dari pasien.
Strategi terapi gen in vivo meliputi pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di dalam tubuh tanpa diikuti oleh pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen in vivo adalah pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan tidak terdapat pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan sebagai vektor untuk pengiriman gen (Thieman, 2004).
Beberapa hasil perkembangan bioteknologi lain yang penting dan melibatkan mikroba adalah produksi insulin, tanaman transgenik serta antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal (MAbs) merupakan salah satu antibodi murni yang bersifat sangat spesifik dan menjadi peluru ajaib bagi dunia pengobatan.
PENUTUP
Kesimpulan
  • Berdasarkan pembahasan di atas, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain:
  1. Cakupan mikrobiologi dalam kehidupan sangatlah luas, dikarenakan hampir semua sektor kehidupan melibatkan mikrobia di dalamnya, misalnya sektor pertanian, medis, industri, biokimia dan banyak lagi yang lainnya.
  2. Mikrobiologi merupakan cabang dari biologi, mikrobiologi terbagi menjadi beberapa cabang lagi, berdasarkan konsentrasi pokok bahasannya. Pembagian mikrobiologi ini didasarkan pada orientasinya.
  3. Mikroorganisme memiliki banyak peranan dalam kehidupan, baik peranan yang menguntungkan maupun peranan yang merugikan. Salah satu peranannya yang merugikan adalah karena beberapa jenis mikroorganisme dapat menyebabkan penyakit dan menimbulkan pencemaran. Sedangkan peranan yang menguntungkan adalah peranannya dalam meningkatkan kesuburan tanah melalui fiksasi nitrogen, bioremediasi, produksi antibodi, dan lain-lain.
  1. Saran
Saran yang dapat kami berikan antara lain:
  1. Perlu perhatian yang lebih lagi untuk pengembangan ilmu mikrobiologi, mengingat begitu sentral dan pentingnya peranan mikroorganisme di dalam kehidupan.
  2. Perlunya penelitian-penelitian lebih lanjut tentang kehidupan mikroorganisme.

DAFTAR PUSTAKA
Anonim a. 2006. Pengantar Mikrobiologi, (Online),
(http://www.wanna_share.23s9887_apm.html, diakses tanggal 7 Februari 2008).
Anonim b. 2007. Dunia Mikroba
Darkuni, M. Noviar. 2001. Mikrobiologi (Bakteriologi, Virologi, dan Mikologi). Malang: Universitas Negeri Malang.
Dwidjoseputro, D. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Imagraph.
Kusnadi, dkk. 2003. Mikrobiologi. Malang: JICA.
Schlegel, Hans G, dan Karin Schmidt. 1994. Mikrobiologi Umum edisi keenam. Terjemahan Tedjo Baskoro: Allgemeine Mikrobiologie 6. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Tarigan, Jeneng. 1988. Pengantar Mikrobiologi. Jakarta: Departeman Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Proyek Pengembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan.
Thieman, William J, and Michael A. Palladino. 2004. Introduction to Biotechnology. New York: Benjamin Cummings.
Tim Perkamusan Ilmiah, 2005. Kamus Pintar Biologi. Surabaya: Citra Wacana