Kuliah ke-2 AET 1203P
SISTEMATIKA Mikroorganisme
Sistematika adalah: ilmu yang mempelajari keragaman organisme dan hubungan antar organisme.
Sistematika berhubungan dengan pilogeni (ilmu yang mempelajari tentang sejarah evolusi suatu organisme) dan juga taksonomi.
Taksonomi Ilmu yang mempelajari klasifikasi mikroorganisme Untuk menunjukkan hubungan di antara mikroorganisme – seberapa persamaan antara mikroorganisem yang berkerabat dekat atau seberapa perbedaan antara mikroorganisme yang berhubungan jauh. Cara untuk memperoleh identifikasi universal dari satu organisme
Taksonomi terdiri dari : Klasifikasi Nomenklatur
Identifikasi
Taksonomi/Sistematika dapat dianalogikan seperti : Nomenklatur:
Klasifikasi: Organisasi menjadi kelompok: - Mobil - Truk - SUV - Van
- Memberi nama formal: - Genus & Spesies - Toyota Inova - Honda Civic - Nissan Livina
Identifikasi : Membedakan jenis-jenis: - Ukuran mesin - Jumlah penumpang - Jenis transmisi
Q&A Mengapa sangat penting
mengklasifikasikan suatu organisme? Pneumocystis jirovecii awalnya diidentifikasi sebagai protozoa hingga analisa DNA menunjukkannya sebagai jamur.
Dari lebih 2600 spesies yang telah diidentifikasi • Hanya lebih kurang 250 atau 10% yang merupakan patogen
KLASIFIKASI
Klasifikasi:
Pembagian sistematika dari suatu organisme menjadi taksa tertentu berdasarkan karakteristik yang sama
Klasifikasi secara konvensional Karakteristik utama yang digunakan adalah: • Bentuk
sel • Ukuran sel • Morfologi koloni • Karakteristik ultrastruktur • Kebiasaan pewarnaan • Mekanisme pergerakan • Isi sel • Sumber karbon & nitrogen • Karakteristik biokimia
Bahan penyusun dinding sel Sumber energi Hasil Fermentasi Suhu pertumbuhan optimum & kisarannya Toleransi osmosis Hubungan oksigen pH optimum & kisaran pertumbuhan Sensitivitas terhadap metabolic inhibitors & antibiotika
Contoh Bentuk Sel
Contoh Morfologi Koloni
Table 16.2 Some phenotypic characteristics of taxonomic value Category
Characteristics
Morphology
Colony morphology; Gram reaction; cell size and shape; pattern of flagellation; presence of spores, inclusion bodies (e.g., PHB,a glycogen, or polyphosphate granules, gas vesicles, magnetosomes); capsules, S-layers or slime layers; stalks or appendages; fruiting-body formation
Motility
Nonmotile; gliding motility; swimming (flagellar) motility; swarming; motile by gas vesicles
Metabolism
Mechanism of energy conservation (phototroph, chemoorganotroph, chemolithotroph); utilization of individual carbon, nitrogen, or sulfur compounds; fermentation of sugars; nitrogen fixation; growth factor requirements
Physiology
Temperature, pH, and salt ranges for growth; response to oxygen (aerobic, facultative, anaerobic); presence of catalase or oxidase; production of extracellular enzymes
Cell lipid chemistry Cell chemistry
Fatty acids; polar lipids; respiratory quinones
Other traits
wall
Presence or absence of peptidoglycan; amino acid composition of cross-links; presence or absence of cross-link interbridge
Pigments; luminescence; antibiotic sensitivity; serotype; production of unique compounds, for example, antibiotics
Madigan et al. (2012)
Klasifikasi Pilogeni Menunjukkan hubungan evolusioner dan sejarah di antara organisme. Beberapa diperoleh dari data fosil di masa lalu. Hanya mungkin dengan menggunakan teknik molekuler: - Genetic Homology: Base composition (GC ratio) Nucleic acid hybridisation. Ribosomal RNA (rRNA) sequence analysis Protein profiles and amino acid sequences
DNA sequence analysis
Contoh Pohon Pilogeni (Phylogenetic tree)
Hierarki • Merupakan hubungan revolusioner • Spesies adalah kelompok yang memiliki alat kelamin produktif
• • • • • • • • •
Species Genus Family Order Class Division Phylum Kingdom (1969) Domain (80’s)
Defenisi “Spesies” Spesies
Taksonomi dari unit dasar, yang mewakili jenis organisme yang spesifik dan dikenali Bagi organisme yang bereproduksi secara seksual, definisi dasar dari spesies adalah yang mampu bereproduksi secara sesuai.
Definisi ini banyak yang gagal bagi banyak spesies mikroba (termasuk bakteri), karena mereka tidak bereproduksi secara seksual.
Biakan Murni (Pure Culture) : Populasi individu yang berasal dari satu organisme yang sama Strain: Sekelompok biakan murni yang berasal dari sumber yang sama.
Spesies: Sekelompok strain yang mendekati kesamaan.
- Spesies diidentifikasi dengan membandingkan dengan “type strains” yang telah diketahui. “type strain” adalah biakan murni yang telah dikarakterisasi dengan baik sebagai referensi untuk identifikasi yang belum diketahui. - Ada beberapa koleksi dari type strain; Contoh.
American Type Culture Collection (ATCC), Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ), BCCM/LMG Bacterial Collection (Belgium)
The Three-Domain System
The Three-Domain System
Archaea
Bakteri
Prokaryota Memiliki dinding sel peptidoglycan Binary fission Menggunakan bahan kimia organik/inorganik atau fotosintesis untuk memperoleh energi
Prokayota Tidak memiliki peptidoglycan Hidup pada lingkungan yang ekstrim Termasuk: - Methanogens - Extreme halophiles - Extreme thermophiles
Jenis-Jenis Eukaryota Algae
Protozoa • • • •
Eukaryota bersel tunggal Menyerap bahan kimia organik Dapat pindah menggunakan pseudopods, cilia atau flagella Cth. Amoeba
• • • •
Eukaryote bersel tunggal/banyak Memiliki dinding sel bersellulosa Mendapatkan energi melalui fotosintesis Menghasilkan bahan molekuler and organik
Jamur Eukaryota Dinding sel mengandung chitin Menggunakan bahan kimia organik untuk menghasilkan energi Lumut dan jamur adalah multiselluler, mengandung miselia (yang terdiri dari benangbenang yang disebut hifa) Yeasts adalah bersel tunggal (unicellular)
Klasifikasi virus?
• Tidak ditempatkan di Domain atau Kingdom • Kenapa? • Spesies virus biasanya suatu populasi virus dengan karakteristik yang sama yang menempati suatu niche ekologi yang tertentu
Nomenklatur
Nomenklatur (Penamaan Ilmiah) Penamaan ilmiah dari suatu mikroorganisme diatur oleh Peraturan Internasional (The International Code of Nomenclature of Prokaryotes). Spesies/genus baru divalidasi dan dipublikasi di The International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
Nama Ilmiah Mungkin merupakan suatu penghargaan bagi seorang
ilmuwan Asal usul dalam bahasa Latin Contoh. Escherichia coli (E. coli) - penemu: Theodor Escherich - menjelaskan tempat hidupnya (habitat) (colon/intestine) Contoh. Staphylococcus aureus (S. aureus) - Clustered (staphylo), spherical (cocci) - Gold colored colonies (aureus) Contoh. Ralstonia solanacearum (R. solanacearum) - penemu : Ericka Ralston - menginfeksi tanaman famili Solanaceae
Nama Umum / Nama Deskriptif Nama-nama mikroorganisme mungkin umum digunakan, tapi bukan nama secara taksonomi Contoh: • Tubercle bacillus / disease = tuberculosis
(Mycobacterium tuberculosis) • Meningococcus/ disease = meningitis
(Neiserria meningitidis) • Group A streptococcus (Streptococcus pyogenes)
Identifikasi
Bergey's Manual - Metode untuk membedakan dan mengidentifikasi bakteri yang disusun dalam Bergey's Manual of Determinative Bacteriology - Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Menyediakan penjelasan mengenai karakteristik fisik dan kimia dan sistem identifikasi dari bakteri yang penting
Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology • • • • • •
Karakteristik Morfologi Kehadiran beberapa enzim Serological tests (using known antibodies) Phage typing Profil asam lemak (Fatty acid profiles) Uji Molekular (DNA finger printing, sequence of ribosomal RNA)
• Karakteristik Morfologi: Berguna untuk mengidentifika si prokaryota & eukaryota • Pewarnaan Differensial:
Metode Identifikasi
Gram staining, acid-fast staining
• Uji Biokimia: Menentukan kehadiran enzim bakteri A dichotomous key
Contoh Identifikasi Bakteri dengan Menggunakan Metode Klasik Mikrobiologi
Uji Biokimia Uji Enzim Tunggal: Uji Katalase Uji Koagulase Uji Oksidase Uji Indole Uji Dnase Uji Urease
Uji Katalase Prinsip : Enzim katalase mengkatalisa pelepasan air dan oksigen dari hidrogen peroksida
2H2O2 --------------- 2 H2O + O2 akan muncul gelembung
Contoh Tes Biokimia Lain untuk Identifikasi Bakteri
Starch hydrolysis test
API 20 NE test
Utilization of sugar test
Uji Molekuler
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Polymerase chain reaction (PCR) Hybridization assay Microarrays Southern blotting Northern blotting Fluorescence in situ hybridization (FISH) Sequencing
Uji Molekuler
Keuntungan menggunakan uji molekuler: Target lebih stabil Bersifat objektif Tidak membutuhkan syarat pertumbuhan tertentu Lebih mudah untuk dibuat menjadi standar
Terima Kasih
