PENDAHULUAN Pertemuan ke-1 Mikrobiologi Dasar
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Mikrobiologi • Apa defenisi? • Mengapa mempelajarinya? • Apa itu mikroba/mikroorganisme? • Apa manfaatnya? Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Organisme Hidup?
Menurut versi orang awam…..binatang atau tumbuhan! Mikroba atau mikroorganisme? Kadang sering dilupakan karena ukurannya kecil
MIKROBIOLOGI Mikro (kata mikros) = kecil; bio = hidup/kehidupan Logi (kata logos) = ilmu Mikrobiologi = ilmu yang mempelajari organisme yang berukuran kecil (morfologi, sifat, penyebaran Prof. Ir. kehidupan H. Usman Pato, dan MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau mikroba/mikroorganisme
The Big Bang • Kebanyakan ilmuwan percaya bahwa alam semesta tercipta lewat proses Big Bang yang terjadi pada 13,7 miliar tahun yang lalu • Bintang dan galaksi tercipta lebih kurang 300 tahun setelah Big Bang. • Matahari tercipta 3,7 miliar tahun yang lalu. • Bumi ada sekitar 4,5 milyar tahun lalu dan mikroba ada kira-kira 3,5 milyar tahun lalu Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Kontroversi??? • Namun dua ahli astronomi, yakni Roger Penrose dari Universitas Oxford dan Vahe Gurzadyan dari Yerevan State University di Armenia, mengemukakan teori baru alam semesta, yang pernah ditulis dalam artikel Kompas.com "Alam Semesta Sudah Ada Sebelum Big Bang". • Berdasarkan temuan adanya lingkaran konsentris kosmos, dalam teorinya kedua ilmuwan itu mengungkapkan bahwa alam semesta tercipta lewat sebuah siklus aeon. Setiap siklus diakhiri dengan sebuah big bang yang juga menjadi tanda berawalnya siklus baru. • Singkatnya, sebelum masa kita hidup sekarang, telah terdapat masa yang lalu. Masa lalu tersebut diakhiri oleh big bang yang dikenal sekarang, yang merupakan big bang terakhir sejauh ini. Nantinya, Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. masa kita akan berakhir juga dengan sebuah big Fakultas Pertanian Universitas Riau bang lagi.
Kapan Mikroba ada di dunia? Proses kejadian mikroba secara teoritis? -
-
Terjadi benturan keras antara udara/gas yang menyelimuti bumi dengan
sinar UV menghasilkan energi Energi mengkonversi seny. Anorganik menjadi seny. organik sederhana (gula & asam amino) Seny sederhana ini bereaksi membentuk seny. organik kompleks (protein, asam nukleat) yang merupakan komponen utama penyusun semua organisme hidup Protein dan asam nukleat membentuk protoplasma yang mengandung enzim dan unsur-unsur genetik untuk pembelahan diri Inilah merupakan organisme bersel tunggal primitif sebagai cikal bakal mikroba
Pada awal kejadiannya belum ada oksigen shg mikroba primitif ini melakukan Metabolisme secara anaerob untuk mendapatkan energi…….bertahan hidup Mikroba mengalami evolusiProf. untuk dapat lingkungan (sumber Ir. H. Usman Pato,menyesuaikan MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau energi dari senyawa organik/anorganik, ada tidaknya oksigen dll)
Sejarah Singkat Mikrobiologi • •
• • • •
Pemanfaatan mikroba oleh bangsa Mesir sejak 450 th SM….proses fermentasi roti tapi belum diketahui ada tidaknnya keterlibatan mikroba! Penemuan mikroba oleh Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), seniman/tukang pahat yang pandai, menggunakan mikroskop sederhana (terdiri dari lensa bikonveks tunggal & kecil yang diletakkan diantara 2 plat logam tipis Objek/sampel yang diamati oleh Leeuwenhoek: air liur, daun tanaman, darah, cairan sperma, air kemih, kotoran sapi, tahi gigi dll. Cara pengamatan…..lihat gambar! Mikroba yang aktif bergerak beliau sebut “animalcules” Hasil pengamatannya dikirim ke British Royal Society di London
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Kontroversi • • •
Penemuan mikroskop dan mikroba oleh Leeuwenhoek memicu pertentangan diantara ilmuwan tentang asal usul mikroba Sampai pertengahan abd ke-19 umumnya ilmuwan masih menganut paham bahwa mikroba berasal dari benda mati ….teori generasi spontan atau abiogenesis Dibantah oleh ilmuwan lain bahwa organisme hidup mestilah berasal dari organisme hidup pula….teori biogenesis
Penganut teori generasi spontan:
Penganut teori biogenesis: 1. Fransisco Redi (dokter, Italia) dgn 1. Aristoteles (ahli filsafat): belut melakukan percobaan: daging berasal dari lumpur dimasukkan ke dalam botol yang 2. Kirchers (ahli dongeng terkenal): ditutup kasa halus dan tidak ditutup; burung merpai berasal dari pohon ternyata dalam botol yang tidak 3. John Needham 1676 membantah ditutup terdapat ulat sedangkan percobaan F. Redi bahwa memang botol yang tertutup tidak ada tak ada ulat dalam botol tertutup kasa karena lalat tak bisa masuk dan ulat….artinya ulat tidak berasal dari bertelur tapi mikroba ada dalam daging (benda mati)! botol. Hal dibuktikan dengan 2. Lazzarro Spallanzani (ilmuwan Italia) percobaan: daging rebus melakukan percobaan: kaldu daging dimasukkan dalam gelas jar dan direbus dalam labu lalu ditutup ditutup rapat. Setelah beberapa hari rapat. Setelah beberapa hari ternyata daging jadi busuk…artinya Prof. adaIr. H. Usman Pato, MSc. PhD. kaldu mikroba yang berasal dari daging! Fakultas Pertanian Universitas tak Riau busuk…tak ada mikroba
Penganut teori generasi spontan:
Penganut teori biogenesis:
4. Louis pasteur (1822-1895) melakukan percobaan 4. Gay Lussac (ahli Kimia Perancis untuk mengakhiri polemik tersebut dan mengatakan bahwa mikroba tidak sekaligus menggugurkan teori generasi bisa “diproduksi” dalam labu yang spontan. Percobaan Pasteur: Kaldu dipanaskan dipanaskan dan ditutup karena udara dalam labu yang mempunyai leher berbentuk huruf U (leher angsa) dan dibiarkan beberapa (oksigen) untuk pertumbuhan hari. Udara dapat keluar masuk masuk melalui mikroba telah keluar selama tutup lalu, namun mikroba tertahan pada pemanasan
•
lekukan leher angsa shg kaldu tetap bebas dari mikroba (tidak busuk). Jika tabung berbentuk leher angsa dipatahkan, maka dalam jangka waktu tertentu kaldu akan menjadi busuk. Membuktikan bahwa organisme hidup hanya berasal dari organisme hidup…teori biogenesis..yang diterima sampai sekarang Penemuan lain Pasteur: vaksin antraks dan rabies, pasteriusisasi (susu, anggur dan bir)
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Periode Keemasan Mikrobiologi Periode keemasan: penemuan spektakuler dalam bidang mikrobiologi antara lain: 1. Penemuan metode isolasi, pembuatan preparat dan identifikasi mikroba/biakan murni oleh Robert Koch….Postulat Koch:
2. 3. 4.
5. 6.
a.Mikroba yang penyebab penyakit harus selalu dapat ditemukan pada semua penderita dan tidak ditemukan pada bukan penderita atau masih sehat b.Mikroba harus dpt diisolasi dan dibiakkan di laboratorium sebagai kultur murni c.Biakan murni tsb harus dapat menimbulkan penyakit yang sama bila disuntikkan pada hewan/orang sehat d.Dari hewan/orang yang dibuat sakit tersebut, mikroba tsb dapat diisolasi kembali dengan sifat-sifat yang sama seperti asalnya Penemuan cara Pewarnaan Gram oleh Christian Gram (1884)…untuk identifikasi bakteri (Gram positif atau Gram Negatif) Penemuan cawan petri oleh Petri (1887) Penemuan/identifikasi mikroba misalnya E. coli (Escherich, 1884); Clostridium tetani (Kitasato, 1889); Shigella dysentriae (Shiga, 1898); virus penyebab kanker (Stewart, 1959); prion = suatu komponen/agen yang mengandung protein yang dpt melakukan replikasi dan tidak mengandung asam nukleat (Prusiner, 1997) Penemuan antibiotik misalnya penecillin (Pleming, Chain dan Flory, 1928); antibodi (Edelman dan Potter, 1962) pigmen pada bakteri fotosintesis (Deisenhofer, Huber dan Michel, 1988) Penemuan materi penyusun (Avery, MacLeod dan McCarty, 1944) Prof. Ir.DNA H. Usman Pato, MSc. PhD. struktur DNA (Watson dan Crick, 1953) enzim restriksi (Nathans, Smith Fakultas Pertanian Universitas Riau dan Alber, 1971); rekayasa genetik (Berg, Boyer dan Cohen, 1973) dll
Penamaan Mikroba • Sistem penamaan (nomenclature) organisme yang digunakan sampai saat ini digagas oleh Carolus Linneaeus (1735) • Nama organisme ditulis dalam bahasa Latin…nama organisme terdiri dari 2 nama yaitu genus yang huruf awalnya saja ditulis huruf besar dan spesies yang semua hurufnya ditulis pakai huruf kecil dan dicetak miring atau digarisbawahi • Nama organisme menggambarkan organisme ybs, atau diambil dari nama penemu, tempat ditemukan atau habitatnya • Contoh: • Staphylococcus aureus ………staphylo = sel yang bergerombol; coccus = bentuknya bulat dan aureus = emas karena koloninya menyerupai emas • Escherichia coli…….Escherichia = diambil dari nama penemunya yaitu Theodor Escherich dan coli = habitatnya Ir. H. besar; Usman Pato, dll MSc. PhD. hidup di colon atau Prof. usus Fakultas Pertanian Universitas Riau
Penerima Nobel • Sejak tahun 1901 s/d 2014, ada 37 orang atau kelompok peneliti penerima hadiah nobel dalam bidang mikrobiologi • Penerima dari Asia adalah Har Gobind Khorma dkk (India, 1968) yang menemukan kode genetika untuk asam amino; dan Susumu Tonegawa (Jepang, 1987) tentang produksi antibiotika secara genetik • Kebanyakan penerima nobel berasal dari US, Rusia, Afrika Selatan dan negara-negara Eropa (Inggris, Jerman, Denmark, Perancis dan Swiss) • Orang Indonesia??? Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Penerima Hadiah Nobel • Barry J. Marshall dan Robin Warren (Inggris) th.2005: penemu bakteri Helicobacter pylori dan perannya di gastritis dan penyakit ulkus peptik • Harald zur Hausen (Jerman) dan Francoise BarreSinoussi, Luc Montagnier (Perancis) th. 2008: Penemu virus HIV yg menyebabkan kanker serviks • James E. Rothman, Randy W. Schekman (USA) dan Thomas C. Sudhof (Jerman) th. 2013: penemu misteri mekanisme sel mengatur sistem transportasinya dan mengirimkan muatan molekul ke tempat dan pada waktu yang tepat • O’Keefe (Swis), Edvard Moser, May Britt Moser (Denmark) th. 2014: Penemu sel yg berfungsi sebagai sistem pengendali/pengenal posisi tempat (mirip prinsip GPS) di dalam otak Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Cabang Mikrobiologi berdasarkan taksonominya • Bakteriologi: mempelajari bakteri • Mikologi: mempelajari fungi (khamir, kapang dan jamur) • Fikologi atau algologi: mempelajari alga • Protozoologi: mempelajari protozoa • Virologi: mempelajari virus Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Cabang mikrobiologi berdasarkan penerapannya • • • • • • • •
Mikrobiologi analitik: mempelajari bentuk, sifat dan peranan mikroba yang harus dianalisis dalam suatu bahan/habitat Mikrobiologi Kesehatan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang kesehatan Mikrobiologi Pangan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang pangan Mikrobiologi Industri: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang industri Mikrobiologi Persenjataan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam sistem kesenjataan Mikrobiologi Geologi dan Pertambangan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang geologi dan pertambangan Mikrobiologi Lingkungan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang lingkungan Mikrobiologi Kelautan: mempelajari bentuk, sifat dan peranan dalam bidang kelautan Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
Sekian
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau
