STRUKTUR SEL DAN FUNGSINYA (PERTEMUAN 11)
Dosen Pengampu : Rizky Muliani Dwi Ujianti, S.Pi., MSi
MATA KULIAH MIKROBIOLOGI PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PGRI SEMARANG
Perbedaan antara Prokariotik & Eukariotik VS
Prokariotik Contoh organismenya
Eukariotik
Bakteri dan ganggang Protista, Fungi, hijau biru tumbuhan dan hewan
Ukuran sel
Antara 0,5 - 2 µm
antara 2-200 µm
Metabolisme
Anaerobik dan aerobik
Aerobik
Organela
Sedikit atau tidak ada
Nukleus, mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasma, dll.
DNA
Sirkular, dalam sitoplasma
Sangat panjang terdapat dalam inti sel
RNA dan Protein
Disintesis pada beberapa kompartemen
Sintesis RNA terjadi dalam nucleus, protein disintesis dalam sitoplasma
Sitoplasma
Tidak ada sitosekelaton
Sitosekelaton tersusun dari filament protein
Pembelahan sel
Kromosom memisahkan diri oleh adanya pemisahan membran plasma
Kromosom memisah melalui gelendong pembelahan
Umumnya uniseluler
Umumnya multiseluler, sel-sel dengan tugas yang berbeda-beda
Organisasi seluler
BAKTERI
KARAKTERISTIK BAKTERI •
Umumnya lebar 0,5 - 1 mikron, panjang 10 mikron
•
Dapat hidup di berbagai lingkungan, mis ; tubuh organisme, tanah, air tawar, air laut, dsb
•
Dinding sel tersusun atas polisakarida yang berikatan dengan protein, membentuk peptidoglikan
•
Bakteri ada yg memiliki flagellum (cambuk), yang dapat digunakan untuk bergerak
•
Jika kondisi lingkungan jelek, bakteri dapat membentuk spora.
Struktur Tubuh Bakteri 1. Kapsul : pertanahanan diri 2. Flagellum : Bergerak 3. Dinding sel : perlindungan, tersusun dari peptidoglikan 4. Membran sel : mengatur keluar masuknya zat 5. Mesosom : Pabrik energi 6. Lamela fotosintetik : berfotosintesis 7. Sitoplasma : tempat berlangsungnya reaksi metabolik 8. DNA : mengontrol sinstesis protein dan pembawa sifat 9. Plasmid : pembawa gen tertententu dapat ditransformasikan ke sel lain 10. Ribosom : tempat sintesis protein 11. Endospora : mempertahankan diri dari kondisi buruk
FLAGELLA Merupakan filamen tipis menyerupai rambut yang panjang berpangkal pada membran sitoplasma dan menembus dinding sel • Flagella terdiri dari 3 bagian • Basal body / bagian dasar • Struktur seperti kait yang pendek • Filamen heliks yang panjang yang terdiri dari molekul-molekul protein flagelin
Flagella Struktur sel bakteri yang terdapat di luar sel dan digunakan untuk : berenang / alat gerak dan sebagai alat untuk menempel pada permukaan objek (Pergerakan 3000 panjang tubuh / m [2xCheetah])
Diagrammatic representation of the general structure of a typical procaryotic (bacterial)
cell(see FIGURE 4.8c for more detail of flagellum attachment).
Cell wall
Cytoplasmic Cytoplasm Chromosome
membrane
Cell wall H
l_ Peptidoglycan Rod Basal ring Cytoplasmic membrane
KEBERADAAN FLAGELLA • Flagella umumnya beberapa kali ukuran sel (15-20 µm), tetapi diameternya sangat pendek (12-30 nm) • Tidak semua bakteri memiliki flagella. Bakteri berbentuk bulat jarang memiliki flagella. Flagella umumnya dijumpai pada bakteri berbentuk batang dan spiral
TIPE FLAGELLA • Monotrikus: flagella tunggal pada salah satu ujung bakteri (contoh Pseudomonas) • Lofotrikus : kluster flagella pada salah satu ujung sel (contoh beberapa Pseudomonas) • Amfitrikus : flagella tunggal atau kluster pada kedua ujung sel (contoh Spirilla) • Peritrikus : pada seluruh permukaan (contoh Escherichia)
Amphitrikus
Monotrikus
Lofotrikus
Peritrikus
PILI (FIMBRIAE) • Struktur pili dibentuk oleh satu sub unit protein pilin • Struktur pili ini lebih pendek dan kaku daripada flagella dan muncul dari “basal body”. • Morfologi pili sangat bervariasi dan jumlahnya berkisar antara satu sampai beberapa ribu per sel.
• Pili dapat dibedakan menjadi 2 macam berdasarkan fungsinya. - F pili (sex pili) : terlibat pada reproduksi seksual bakteri Konjugasi - Pili biasa : berfungsi untuk adhesi seluler ke permukaan atau ke sel inang. - Pada infeksi, pili membantu bakteri patogen menempel pada sel-sel yang terdapat pada saluran pernafasan, pencernaan. - Contoh : pili pada Neisseria gonorrhoeae.
BENTUK BAKTERI Bulat disebut coccus 1. Monokokus : berbentuk bola tunggal, mis Niseria gonorhoe, penyebab penyakit kencing nanah 2. Diplokokus : berbentuk bola yang bergandengan dua dua, mis : Diplococcus pneumoniae : penyebab penyakit radang paru – paru 3. Sarkina : berbentuk bola yang berkelompok empat – empat membentuk kubus 4. Streptococcus : berbentuk bola yang berkelompok memanjang membentuk rantai 5. Stafilococcus : berbentuk bola yang berkoloni seperti buah anggur.
Orientasi Pembelahan
Basil (Batang) Berasal dari kata bacillus yang berarti batang 1. Basil tunggal : berbentuk satu batang tunggal, misal Salmonella thypi, penyebab penyakit typus 2. Diplobasil : berbentuk basil bergandengan dua – dua. 3. Streptobasil : berbentuk basil yang bergandengan memanjang membentuk rantai. Mis : Bacillus antracis penyebab penyakit antraks
SPIRAL 1. Spiral : gol bakteri yang bentuknya seperti spiral, mis Spirillum 2. Vibrio : berbentuk koma, yg dianggap sbg bentuk spiral yg tak sempurna, mis : Vibrio cholerae (penyebab penyakit kolera) 3. Spiroseta : gol bakteri berbentuk spiral yg dapat bergerak
REPRODUKSI BAKTERI Aseksual : Pembelahan Biner
Selama pembelahan biner, salinan kromosom itu sendiri, membentuk dua salinan identik secara genetik. Kemudian, sel membesar dan terbagi menjadi dua sel anak baru. Dua sel anak yang identik dengan sel induk.
Seksual : Rekombinasi gen adalah peristiwa bercampurnya sebagian materi gen (DNA) dan dua sel bakteri yang berbeda sehingga terbentuklah DNA rekombinan. 1. Konjugasi : Dalam konjugasi, DNA melewati perpanjangan pada permukaan satu bakteri dan berjalan ke bakteri lai
2. Transformasi : adalah rekombinasi gen yang terjadi melalui pengambilan langsung sebagian materi gen dari bakteri lain, yang dilakukan oleh suatu sel bakteri. Bakteri yang mampu melakukan transfonmasi secara alamiah, yaitu bakteri-bakteri yang dapat memproduksi enzim khusus, antara lain Rhizobium, Streptococcus, Neisseria, Pneumococcus, dan Bacillus
Transduksi : virus yang menginfeksi bakteri membawa DNA dari satu bakteri ke bakteri lainnya.
Menguntungkan : 1. Escheria coli : membusukkan makanan dalam usus besar dan menghasilkan vitamin 2. Rhizobium : bersimbiosis dengan kacang – kacangan, dapat membentuk nodul aar, dapat menambat nitrogen dari udara, bakteri ini menyuburkan tanah. 3. Azotobacter : hidup bebas di tanah, menambat nitrogen dari udara, menyiburkan tanah. 4. Lactobacillus casei : proses pembuatan keju 5. Acetobactera xylinum : pembuatan nata de coco yang terbuat dari air kelapa 6. Acetobacter : mengubah alkohol menjadi asam cuka. 7. Streptoccocus griceus : menghasilkan antibiotik streptomisin 8. Streptococcus bulgaricus : pembuatan yogurt 9. Pseudomonas denitrificans : menghasilkan vitamin B12
Peranan Bakteri
Merugikan : 1. Mycrobacterium tuberculosis : menyebabkan penyakit TBC 2. Mycrobacterium leprae : menyebabkan penyakit lepra 3. dll
STERILISASI DARI BAKTERI 1. Sterilisasi alat : (lihat kembali materi pada pertemuan 5) • dioven pada suhu 170 – 180 oc , selama 2 jam, pada kondisi ini, semua bakteri dan spora bakteri akan mati. • ditanak (dimasukkan dalam uap air panas), selama 1 jam pada suhu 100 oc , selama 1 jam. Namun semua bakteri belum dapat mati, proses pemanasan perlu dilakukan dalam 3 x 24 jam. Selama 24 jam spora akan tumbuh, kemudian dipanaskan lagi hingga mati • Dimasukkan ke dalam alat pensteril (autoklaf), dapat mencapai suhu 121 oc , pada tekanan 2 pound / cm2 , selama 30 menit tanpa diulangi
2. Sterilisasi Bahan Makanan • selama 1 jam pada suhu 100 oc, diulang 3x • Disterilkan dengan autoklaf, 121oc • Dikalengkan • Dibungkus rapat dalam keemasan
3. Pengawetan Makanan Tujuan agar bakteri yang masuk ke dalam makanan tidak dapat tumbuh, karena makanan telah diberikan bahan – bahan tertentu. Contoh : Penambahan garam : ikan asin Penambahan gula : dodol Penambahan asam : acar Dikeringkan : kerupuk Didinginkan : ikan atau daging yang diamasukkan kedalam mesin pendingin Diberi asam benzoat
1. Eukariotik (memiliki inti sel) 2. Umumnya multiseluler, ada juga
yang uniseluler. 3. Reproduksi dengan pembentukkan spora 4. Tubuh disusun oleh benang – benang yang disebut hifa. Hifa –
hifa bersatu membentuk miselium. Ada pula yang miseliumnya berkembang membentuk tubuh buah. 5. Habitat di tempat yang lembab.
Badan Buah
Sel Penghasil Spora
Hifa
Miselium
Anggota Fungi mendapatkan nutrisi melalui 3 cara : 1. Saprofit. Menguraikan sisa bagian makhluk hidup yang sudah mati.
2. Parasit. Mengambil nutrisi dari makhluk yang masih hidup.
3. Simbiosis. Hidup bersama makhluk hidup lainnya. Cacing Nematoda Malang Hifa
Lichen, Simbiosis Jamur dengan Algae
Jamur Parasit
Diklasifikasikan berdasarkan cara reproduksi, dan struktur tubuhnya.
1. 2. 3. 4.
Zygomicotina Ascomicotina Basidiomicotina Deuteromicotina
Contohnya : Jamur tempe / Rhizopus orizae.
• Heterotrof saprofit, mis pd roti, nasi, kedelai, dan bahan makanan lain • Penyebab penyakit busuk pada ubi jalar dan murbei • Tubuh disusun oleh hifa dan miselium. • Hifa tidak bersekat. • Spora dihasilkan oleh sporangium. • Reproduksi menghasilkan spora dilakukan melalui 2 cara : 1. Aseksual : dilakukan saat kondisi lingkungan mendukung. 2. Seksual : dilakukan bila kondisi lingkungan kurang mendukung
Zygomycota Menguntungkan : No
Jamur
Peranan
1
Mikroriza
yaitu jamur yang hidup bersimbiosis mutualisme dengan akar tanaman tingkat tinggi.
2
Mucor javanicus
pembuatan ragi tape
3
Mucor mucedo
pembuatan ragi tape
4
Rhizopus oryzae
untuk membuat tempe
Menguntungkan : No 1
Jamur Phytophtora infestans
Penyebab parasit pada daun kentang
• Neurosopra : Jamur oncom / Neurospora crassa • Penicillium : P. notatum, P chrysogenum menghasilkan zat mematikan antibiotik penisilin, yg digunakan utk memberantas penyakit krn infeksi mikrobia. • Tricoderma : menghasilkan enzim selulosa . Ciri Umum Ascomicotina.
• Tubuh disusun oleh hifa dan miselium, dan ada yang memiliki tubuh buah. • Heterotrof saprofit • Ada yang uniseluler (mis : Saccharomyces) dan multiseluler. • Hifa bersekat. • Spora dihasilkan oleh konidiospora bila secara aseksual dan sel askus bila spora dihasilkan secara seksual. • Reproduksi menghasilkan spora dilakukan melalui 2 cara : 1. Aseksual : dilakukan saat kondisi lingkungan mendukung. 2. Seksual : dilakukan bila kondisi lingkungan kurang mendukung
No 1 2
Jamur
Perananan
Aspergillus niger Aspergillus oryzae
3 4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 No
untuk menjernihkan sari buah digunakan untuk melunakkan adonan roti Aspergillus sojae pembuatan kecap Aspergillus wentii digunakan untuk pembuatan kecap, tauco, sake, dan asam oksalat Neurospora crassa jamur oncom digunakan untuk membuat oncom. Neurospora sitophila pembuatan oncom Penicillium camemberti meningkatkan kualitas keju Penicillium chrysogenum penghasil zat antibiotic(penisilin) Penicillium notatum penghasil zat antibiotic(penisilin) Penicillium roqueforti meningkatkan kualitas keju Saccharomyces cerevisiae Ada dalam ragi, dimanfaatkan untuk membuat roti, tape, dan bir. Saccharomyces untuk memfermentasikan buah anggur ellipsoideus menjadi anggur minuman Saccharomyces tuac mengubah air nira menjadi tuak
Ascomycota
Jamur
1
Aspergillus nidulans
2
Penicillium digitatum
3
Penicillium expansum
4
Penicillium islandium
5
Penicillium italicum
Menguntungkan :
Penyebab parasit pada telinga menyebabkan automikosis perusak buah jeruk buah apel membusuk di tempat penyimpanan merusak beras sehingga berubah menjadi berwarna kuning perusak buah jeruk
Merugikan :
Jamur Ascomicotina.
(a) Ascomicotina dengan tubuh buah of Aleuria aurantia. (b) Tubuh buah Morchella esculenta, biasanya tumbuh dekat dengan anggrek. 10 m
(c) Tuber melanosporum
(d) Neurospora crassa atau jamur oncom (SEM).
Siklus Hidup Jamur Ascomicotina
Contohnya : Neurospora
Key Haploid (1n) Heterokaryotic (1n + 1n) Diploid (2n)
Hifa (-)
Reproduksi Aseksual
Konjugasi Hifa (+)
Sel Ascus
Inti melebur Reproduksi Seksual
Meiosis Sel Ascus menghasilkan spora
Ciri Umum Basidiomicotina.
• • • • •
Heterotrof saprofit Multiseluler. Tubuh disusun oleh hifa dan miselium dan tubuh buah. Hifa bersekat. Spora dihasilkan oleh sel basidium melalui reproduksi secara seksual. • Reproduksi menghasilkan spora dilakukan melalui 2 cara : 1. Aseksual : dilakukan saat kondisi lingkungan mendukung. 2. Seksual : dilakukan bila kondisi lingkungan kurang • mendukung
Contoh Anggota Jamur Basidiomicotina.
b. Dictyphora sp
a. Amanita muscaria), jamur yang sangat beracun
c. Jamur kayu, tumbuh pada kayu Yang sudah mati
d. Puffballs memancarkan sporanya
Basidiomycota Menguntungkan : No
Jamur
Peranan
1
Auricularia polytricha
jamur kuping, enak dimakan
2
Ganoderma aplanatum
3 4
Lentinus edodes dan Shitake
digunakan untuk Ganoterapi untuk di konsumsi untuk di konsumsi
5
Pleurotes
jamur kayu, enak dimakan
6
Volvariella volvacea
jamur merang , untuk dikonsumsi
obat-obatan
atau
Merugikan : No
Jamur
Penyebab
1
Amanita muscaria
menghasilkan toksin muskarin yang dapat membunuh lalat
2
Amanita phalloides
3
Puccinia graminis
bersifat beracun , menyebabkan gangguan hati, ginjal dan jantung menyebabkan bercak-bercak pada daun
Jamur Merang Volvariella volvacea • Dibudidayakan utk masakan • Ditanam pada media yg mengandung selulosa dan kelembapan tinggi
Jamur Kuping Auricularia polytrica • Berwarna coklat kehitaman • Hidup saprofit pada kayu lapuk • Sering digunakan utk sup
Siklus Hidup Jamur Basidiomicotina Konjugasi
Basidiocarp Hifa (-)
Hifa (+)
Reproduksi Seksual Sel Basidium dgn basidiospora Peleburan Inti
Sel Basidium, penghasil spora
Meiosis
Key Haploid (1n) Heterokaryotic (1n + 1n) Diploid (2n)
• • • • • • •
Multiseluler hifanya yang bersekat bereproduksi vegetatif dengan konidiospora. saprofit atau parasit. Mikroskopis Hidup didaratan dan tempat lembab Jamur yang blm diketahui cr reproduksinya dimasukkan dlm Deuteromycotina
• Jamur Deuteromycota juga menyebabkan penyakit pada manusia , yaitu dermatokinosis (kurap dan panu) • menimbulkan pelapukan pada kayu.
Deuteromycota Menguntungkan : No
Jamur
Peranan
1
Aspergillus oryzae
digunakan untuk melunakkan adonan roti
2
Aspergillus wentii
3
Tolypocladium inflatum
digunakan untuk pembuatan kecap, tauco, sake, dan asam oksalat obat untuk menekan reaksi kekebalan
Merugikan : No
Jamur
Penyebab
1 2
Aspergillus flavus Aspergillus fumigatus
3
Culvularia
penyebab penyakit kanker hati penyebab infeksi saluran pernapasan pada manusia saprofit atau parasit pada tumbuhan
4 5
Epidermophyton Epidermophyton floocossum
penyakit kurap penyebab penyakit kaki atlet
6
Fusarium oxysporum
7 8
Microsporum Tinea versicolor
menyebabkan penyakit layu pada tanaman kentang, tomat dan cabai penyakit kurap
9
Trichophyton
penyakit kurap
10
Trichophyton
saprofit atau parasit pada tumbuhan
penyebab panu
Simbiosis Fungi dengan Algae (Lichen)
• Fungi jenis tertentu dapat bersimbiosis dengan algae uniseluler membentuk lichen (lumut kerak). • Simbiosis ini bersifat menguntungkan. 1. Bagi algae : mendapatkan suplai air dan mineral. 2. Bagi Fungi : mendapatkan hasil fotosintesis berupa nutrisi.
Simbiosis Fungi dengan Akar Tanaman (Mikoriza)
• Mikoriza merupakan simbiosis antara fungi dengan akar tanaman. • Simbiosis ini menguntungkan bagi keduanya. 1. Bagi tanaman : meningkatkan penyerapan air dan mineral. 2. Bagi fungi : mendapatkan nutrisi dari tanaman.
Peranan Menguntungkan Peran Merugikan 1. Sebagai Bahan Makanan 1. Menyebabkan penyakit 2. Sebagai pengurai. pada manusia. 3. Dapat dikonsumsi. 2. Menyebabkan kerusakan 4. Menghasilkan obat-obatan. pada tanaman. 5. Dapat meningkatkan kesuburan tanaman.
Resto Jejamuran Jogja
KHAMIR/ YEAST/RAGI
Saccaromyches • fungi uniseluler dari Ascomycotina • Nama lain ragi (ragi roti, ragi tape) • Digunakan utk pembuatan : Tape, alkohol, apem, bir. • Cth : Saccaromyces cerevisae : utk mengembangkan roti ragi ini mengubah gula mjd alkohol dan karbondioksida. Karbondioksida yg terbentuk itu menyebabkan terjadinya pengembangan pd adonan kue. • Bentuk Sel Khamir : bulat, oval, silindris, ogival (bulat panjang dengan salah satu ujung runcing), segitiga melengkung (triangular), berbentuk botol, apikulat atau lemon • Ukuran panjang 1 – 5 mm sampai 20 – 50 mm dan Lebar 1 – 10 mm.
Sistem Reproduksi Khamir 1. 2. 3. 4.
Pembelahan Budding (tunas) Pembelahan tunas Sporuilasi : a. spora aseksual b. spora seksual
Sifat Fisiologi Khamir Faktor yg mempengaruhi pertumbuhan khamir : 1. Kandungan nutrisi dalam substrat 2. pH 4 – 4,5, tidak baik pada kondisi alkali 3. Suhu optimum (25 – 30oC) maksimum (35 – 47oC) 4. Oksigen (aerob), dapat tumbuh anaerob tetapi lambat. 5. Komponen penghambat
Media ragi : buah-buahan, sayur-sayuran, yang mengandung gula, biji-bijian, tumbuh subur pada media asam. Suhu : inkubasi 0 – 47oC optimum 20 – 30oC patogen 30 – 37oC pH : 2,2 – 8 Aerobik Hasil fermentasi : CO2 dan alkohol
Beberapa contoh produk yang dihasilkan oleh Khamir Susu dan produk olahannya Produk
Yeast spesies
Susu segar, pasteurisasi
Rhodotorula spp., Candida famata, C. diffluens, C. curvata, Kluyveromyces marxianus, Cryptococcus flavus.
Mentega
Rhodotorula rubra, R. glutinis, Candida famata, C. diffluens, C. lipolytica, Cryptococcus laurentii.
Yogurt
Kluyveromyces marxianus, Candida famata, Debaryomyces hansenii, Saccharomyces cerevisiae, Hansenula anomala
Keju Cottage dan segar
Kluyveromyces marxianus, C. lipolytica, Candida famata dan Candida yang lain, Debaryomyces hansenii, Cryptococcus laurentii, Sporobolmyces roseus.
Keju lunak Kluyveromyces marxianus, Candida famata, Candida dimatangkan dengan jamur lipolytica, Pichia membranafaciens, P. fermentans, (mold) Debaryomyces hansenii, Saccharomyces cerevisiae, Zigosaccharomyces rouxii.
Daging dan produk olahannya Produk
Yeast spesies
Daging segar merah dan Candida spp., Rhodotorula spp., Debaryomyces spp., unggas Trichosporon (jarang diteliti).
Daging Domba beku
Cryptococcus laurentii, Candida zeylanoides, Trichosporon pullulans.
Daging kalkun beku
Cryptococcus laurentii, Candida zeylanoides.
Daging cincang
potong
atau
Candida lipolytica, C. zeylanoides, C. lambica, C. sake, Cryptococcus laurentii, Debaryomyces hansenii, Pichia membranaefaciens.
Daging yang diolah (sosis, Debaryomyces hansenii, Candida spp., Rhodotorula spp. ham)
TERIMAKASIH
KUIS 1. Sebutkan sel perbedaan eukariotik dan prokariotik beserta contoh organismenya 2. Struktur Tubuh Bakteri beserta fungsinya 3. Sebutkan bentuk bentuk bakteri beserta gambarnya 4. Sebutkan klasifikasi fungi berdasarkan cara reproduksi, dan struktur tubuhnya. 5. Sebutkan contoh fungi yang bermanfaat bagi teknologi pangan (boleh uniseluler maupun multiseluler)
