KULIAH 2 WATAK DAN CIRI MIKROORGANISME TANAH
Didalam satu sendok tanah pertanian p terdapat …. Bakteri
100 juta to 1 milyar
Fungi
3-4 m hifa atau miselia
Protozoa
Beberapa ribu flagellata & amoeba 1000 atau lebih ciliata
Nematoda
10 - 20
Arthropoda
> 100
Cac Cacing g
5 atau >
5 Ciri makhluk hidup 1. Memiliki sel 2 M 2. Memelihara lih di dirinya i dengan d mengambil bil energi dan bahan kimia dari lingkungan (maintain structure by taking up chemicals and energy from the environment) 3 Memiliki respon terhadap rangsangan dari 3. lingkungan luar (respond to stimuli in the external environment)) 4. Bereproduksi g dan beradaptasi p terhadap p 5. Berkembang lingkungan
I. Sistem Klasifikasi Klasik Terdapat 5 Kingdom menurut sistem klasifikasi klasik (Whittaker taxonomy ,1969)) Didasarkan terutama atas penampakan fisik (bentuk, (bentuk G G-types, types kebutuhan biokimia etc.) Sistem ini Tidak lama digunakan
Makhluk hidup dibagi atas 5 Kingdom • Monera – semua prokariot p • Protista – bersel satu atau koloni dengan sel eukariot dengan g dinding g sel yyang g tidak kompleks p : algae, protozoa & jamur tingkat rendah • Fungi g – eucaryoutic; y ; contoh cendawan,, ragi g dan jamur tingkat tinggi • Plantae a tae – multisellular u t se u a • Animalia - multisellular
Eukaryotic vs. Prokaryotic
Organisme yang dipelajari dalam bidang ilmu : • • • • •
1. Bacteria 2. Protozoans 3 Algae 3. 4. Parasites 5 Yeasts and Molds 5. – Fungi
• 6. 6 Viruses
• • • •
Bacteriology Protozoology Phycology Parasitology
• Mycology • Virology
Microorganisms - Microbes - Germs
Traditional Whittaker system of classification.
Classification Scheme for humans
Sample Taxonomy of Paramecium caudatum
II. SISTEM KLASIFIKASI BARU berdasarkan sequencing 16S atau 18S rRNA -byy Fox and Woese – Didasarkan atas 3 Domain (Superkingdom) -Ditentukan Ditentukan terutama melalui kedekatan genetik dari rRNA gen (highly conserved gene because it is necessary to reproduce; e.g. rRNA yang digunakan ribosome untuk mensintesis protein) -Dari Ancestral Cell (Common ancestor): -2 diawali dengan 2 cabang utama (Bacteria and 2nd branch); kemudian cabang ke-dua bercabang lagi atas Archaea and Eukarya
Woese system of Classification
Table of differences between Archaea, Bacteria and Eukaryotes Characteristic
Archaea
Bacteria
Predominantly multicellular
No
No
Yes
Cell contains a nucleus and other membrane bound organelles g
No
No
Yes
DNA occurs in a circular form*
Yes
Yes
No
Ribosome size
70s
70s
80s
Membrane lipids ester-linked**
No
Yes
Yes
Photosynthesis with chlorophyll
No
Yes
Yes
Capable of growth at temperatures greater than 80 C
Yes
Yes
No
Histone proteins present in cell
Yes
No
Yes
Methionine used as tRNA Initiator***
Yes
No
Yes
Operons present in DNA
Yes
Yes
No
Interon present in most genes
No
No
Yes
Capping and poly-A tailing of mRNA
No
No
Yes
Gas vesicles present
Yes
Yes
No
Capable of Methanogenesis
Yes
No
No
Sensitive to chloramphenicol, kanamycin and streptomycin
No
Yes
No
Transcription factors required
No
Yes
Yes
Capable of Nitrification
No
Yes
No
Capable of Denitrification
Yes
Yes
No
Capable of Nitrogen Fixation
Yes
Yes
No
Capable of Chemolithotrophy
Yes
Yes
No
* Eukaryote DNA is linear ** Archaea membrane lipids are ether-linked *** Bacteria use Formylmethionine
Eukaryotes
Terdapat e dapat 3 Domain o a da dalam a klasifikasi as as organisme di permukaan bumi terkini (Carl Woese ) : 1. Archaea (ancient bacteria) dengan 3 KingdomProkariot dengan satu sel tanpa peptodoglycan pada dinding sel 2. Bakteria Prokariot dengan satu sel dengan dinding sel mengandung peptidoglycan memiliki iliki
12 Kingdom (1. dan 2. adalah Prokaryotes – tanpa nukleus) kl )– 3. Eukarya (memiliki inti dan organ internal) - terdapat t d t 10 Kingdom Ki d
HISTORICAL HIGHLIGHTS: A gram stain
Basic
Basic dye is crystal violet – purple dye Negative
Acidic dye is nigrosin – black dye
Gram Starch cell wall
Crystal violet is purple l
Lipid cell wall
Safrinin is orangeorange red
CONTOH TAKSONOMI • • • • • • •
Kingdom Phylum Class Order Family Genus species
• • • • • • • •
Manusia Animalia Chordata Mammalia Primate Hominidae Homo sapien
Contoh Taksonomi • • • • • • •
Kingdom Phylum Class Od Order Family G Genus species
• • • • • • • •
Kucing Animalia Chordate Mammalia Carnivora Felidae Felis domestica
Eukaryot vs vs. Prokaryot
Eucaryotes: memiliki morfologi yang kompleks dengan dinding yang menutupi inti sel
Procaryotes: memiliki morfologi sangat sederhana dan tidak memiliki membran inti sel
A. Prokaryotic vs. Eukaryotic Cells
I BAKTERI I.
PERTUMBUHAN BAKTERI DALAM PETRIDISH
A. Biokimia dan Metabolisme • Memiliki struktur yang sangat sederhana • Bereproduksi dengan sangat cepat • Penyedia P di d data t yang cepatt (“i (“instant” t t” d data) t )
LAG PHASE: Growth is slow at first, while the "bugs" acclimate to the food and nutrients in their new habitat. LOG PHASE: Once the metabolic machinery is running running, they start multiplying exponentially, doubling in number every few minutes. STATIONARY PHASE: As more and more bugs are competing for dwindling food and nutrients, booming growth stops and the number of bacteria stabilizes. DEATH PHASE: Toxic waste products build up, food is depleted and the bugs begin to die.
B.
Ciri umum dari sel bakteri 1. Ukuran (0.2 – 2 µm X 2 - 8 2 µm rata-rata)
• Ukuran sel yang digunakan adalah micrometers (µm). • Virus dan atom diukur dalam ukuran nanometer (nm) dan angstroms (A) • 1 µm = 1/1000 millimeters (mm) (106meters) • 1nm = 10-9 meter • 1A
= 10-10 meter
A Note on Measurement and its Terminology All measurements made in the microscopic world are based on the metre, this is g If yyou because the metre is the basic unit of all scientific measurements of length. are still thinking in imperial term (inches, feet and yards) a metre is about 39 inches or just over 1 yard.
The units of measurements for microscopic organisms are Micrometres, Nanometres and Å Ångstroms. t 103 = a 1 with 3 '0's after it (i.e. 1000), 106 = a 1 with 6 '0's after it etc. M t i Units Metric U it off Measurement M t
Unit of Measurement Number in 1 Metre Number in 1 Inch Centimetre
102
2.5
Millimetre
103
25
Micrometre
106
25 000
Nanometre
109
25 000 000
Ångstrom
1010
250 000 000
Table of differences between Archaea, Bacteria and Eukaryotes Characteristic
Archaea
Bacteria
Predominantly multicellular
No
No
Yes
Cell contains a nucleus and other membrane bound organelles g
No
No
Yes
DNA occurs in a circular form*
Yes
Yes
No
Ribosome size
70s
70s
80s
Membrane lipids ester-linked**
No
Yes
Yes
Photosynthesis with chlorophyll
No
Yes
Yes
Capable of growth at temperatures greater than 80 C
Yes
Yes
No
Histone proteins present in cell
Yes
No
Yes
Methionine used as tRNA Initiator***
Yes
No
Yes
Operons present in DNA
Yes
Yes
No
Interon present in most genes
No
No
Yes
Capping and poly-A tailing of mRNA
No
No
Yes
Gas vesicles present
Yes
Yes
No
Capable of Methanogenesis
Yes
No
No
Sensitive to chloramphenicol, kanamycin and streptomycin
No
Yes
No
Transcription factors required
No
Yes
Yes
Capable of Nitrification
No
Yes
No
Capable of Denitrification
Yes
Yes
No
Capable of Nitrogen Fixation
Yes
Yes
No
Capable of Chemolithotrophy
Yes
Yes
No
* Eukaryote DNA is linear ** Archaea membrane lipids are ether-linked *** Bacteria use Formylmethionine
Eukaryotes
The dimensions of bacteria
C. Bentuk bakteri - bacilli (batang); coccobacilli - cocci (bulat) -spirals i l (vibrio, ( ib i spirals i l and d spirochaetes
Bacterial Shapes
spirillum streptococci
bacilli or rods
spirochetes
D Bentuk Susunannya D. • Cocci - diplo, strepto, tetrad, sarcinae, staphylococci • Bacilli - single, g , palisades, p , diplo, p , strepto.
Arrangement of cocci after cell division
Bakteria – Apa yang anda ketahui? • • • • •
Penyakit Infeksi Epidemis Pembusuk makanan Hanya y 1% bakteri yyang g dikenal p penyebab y penyakit pada manusia • Sekitar 4% dari bakteri yang dikenal sebagai patogen tanaman • 95% dari bakteri yang dikenal adalah nonpatogen
III. Manfaat m.o terhadap manusia a. Bakteria merupakan dekomposer utama – menjaga siklus hara b. Mikrobia penghasil berbagai produk makanan a. cheese, pickles, sauerkraut, green olives b yogurt, b. yogurt soy sauce sauce, vinegar vinegar, bread c. Beer, Wine, Alcohol
c. Mikrobia digunakan untuk memproduksi d k i Antibiotik A tibi tik • Penicillin • Mold – Penicillium notatum
• 1928 Alexander Fleming
d. Bakteri pensisntesis senyawa kimia yang dibutuhkan tubuh yang tidak dapat disintesis sendiri oleh organisme lain • Contoh: C t h E. E colili – vitamins B - for metabolism – Vitamin K - blood clotting
•
Escherichia coli – Dr. Escherich – Colon (intestine)
e Mikrobia Antagonis e. • Mikrobia yang biasa kita miliki mencegah patogen masuk ke dalam tubuh
f Pengendalian Hama serangga f. • Penggunaan bakteria dalam mengontrol pertumbuhan hama serangga • Bacillus thuringiensis – caterpillars – bollworms b ll – corn borers
g Bioremediasi g. • Penggunaan mikrobia untuk membersihkan polutan dan limbah toksik • Exxon Valdez - 1989 • 2 Genera yang biasa digunakan – Pseudomonas sp. – Bacillus sp.
S you nextt weeks See k
Kuliah 2 BIOLOGI TANAH KELAS B
KULIAH LANJUTAN WATAK DAN CIRI MIKROORGANISME TANAH
FUNGI = JAMUR
Introduction to the Fungi
Fungi: Systematics
SIFAT DAN CIRI FUNGI • Jamur termasuk organisme eukariotik karena sel penyusunnya telah memiliki membran inti. Sel jamur juga memiliki dinding sel dari bahan kitin (chitine) yang merupakan polimer karbohidrat mengandung nitrogen. • Zat ini jjuga g terdapat p p pada eksoskeleton hewan arthropoda, seperti laba-laba dan serangga. gg Senyawa y kitin bersifat kuat, tetapi fleksibel.
SIFAT DAN CIRI FUNGI ljt… ljt • Berbeda dengan tumbuhan umum yang dinding selnya tersusun dari selulosa dan bersifat kaku. • Umumnya U jjamur merupakan k organisme i bersel banyak (multiseluler), tetapi ada j juga yang b bersell ttunggall ((uniseluler), i l l ) contohnya jamur ragi tape (S (Saccharomyces h sp). ) T Tubuh b h jjamur b bersell banyak terdiri atas benangbenang halus yang disebut di b t hif hifa.
SIFAT DAN CIRI FUNGI ljt… ljt • Kumpulan hifa jamur membentuk anyaman yang disebut di b t miselium. i li • Pada jamur multiseluler yang hifanya tidak bersekat (asepta), inti selnya tersebar di dalam sitoplasma dan berinti banyak. Jamur jenis ini disebut jamur senositik (coenocytic). • Sedangkan yang bersekat umumnya berinti satu dan disebut sebagai g jjamur monositik (monocytic).
SIFAT DAN CIRI FUNGI ljt… ljt • Bentuk jamur mirip dengan tumbuhan, tetapi j jamur tid tidak k memiliki iliki d daun d dan akar k sejati. j ti S Selain l i itu, jamur tidak memiliki klorofil sehingga tidak mampu berfotosintesis. berfotosintesis Dengan demikian demikian, jamur merupakan organisme heterotrop, yaitu organisme g yyang g cara memperoleh p makanannya y dengan mengabsorbsi nutrisi dari lingkungannya atau substratnya. Sebelum mengabsorbsi makanan yang masih berupa senyawa kompleks, ia mensekresikan enzim hidrolitik ekstraseluler atau ferment untuk menguraikannya lebih dahulu di luar selnya.
he mushroom Oudemansiella nocturnum eats wood d
Asian mushrooms, clockwise from left, enokitake, buna-shimeji, bunapi-shimeji, king oyster mushroom and shiitake.
Black Périgord Truffle (Tuber melanosporum), cut in half.
Stilton cheese veined with P i illi Penicillium roqueforti. f i
ACTINOMYCETES
Aktinomiset • Bakteri dengan ciri khas memiliki filamen. Sebagian besar cabang berfilamen, membentuk jaringan seperti jamur, dan g untuk memerlukan kehadiran oksigen pertumbuhan. Mereka biasanya ditemukan di tanah dan vegetasi yang membusuk, hid sebagai hidup b i saprofit. fit Beberapa B b spesies i penyebab penyakit pada tumbuhan dan hewan termasuk agen penyebab hewan, tuberkulosis dan keropeng pada kentang. (Kingdom: Monera Ordo: Actinomycetales
•
•
Beberapa (Actinomycetes) memiliki struktur, percabangan berfilamen dan dapat membentuk miselium. berfilamen, miselium Kebanyakan memiliki dinding sel yang kaku yang mengandung peptidoglikan, pengecualian menjadi mycoplasma dan halobacteria. Pembelahan sel biasanya terjadi dengan pembelahan biner simetris, i ti b beberapa b membentuk b t k spora, mitosis it i tid tidak k pernah h tterjadi. j di Bakteri berbagai ukuran dari kurang dari 1 µ (Chlamydia) menjadi sekitar 0,5 mm (spiroseta), tetapi sebagian besar adalah antara 1 dan 10 µ, bakteri Thiomargarita namibiensis, dengan sel sampai d dengan 0 0,75 75 mm, dil dilaporkan k pada d ttahun h 1999 . M Mereka k sangatt berbeda dalam persyaratan pertumbuhan mereka. Beberapa dapat tumbuh hanya dengan oksigen (bakteri aerob), sementara yang lain tumbuh hanya dalam ketiadaan oksigen (bakteri anaerob). Mereka dit ditemukan k di ttanah, h air, i d dan udara, d serta t asosiasi i i simbiosis i bi i d dengan organisme lainnya, dan sebagai parasit atau agen penyebab penyakit. Mereka menyebabkan banyak penyakit manusia, termasuk anthrax, wabah pneumonia, sifilis, tetanus, dan TBC.
•PROTOZOA PROTOZOA
Masuk dalam kingdom Animalia yang dibagi atas dua subkingdom; Protozoa* and Metazoa* . Protozoa merupakan mikroorganisme satu sel. Beberapa diantaranya memberikan keuntungan bagi manusia karena memangsa bakteri, sementara yang lain merupakan parasit pada menusia dan hewan dan menyebaknan penyakit yang serius. Protozoa organisme yang lebih kompleks dibanding bakteria. Material genetik (yang mengandung khromosom) dari protozoa berada terpisah dari cytoplasma dengan dinding lapis ganda . Begitu juga halnya dengan cytoplasma dari protozoa lebih teroganisir seperti halnya pada sel hewan.
Dibedakan berdasarkan alat gerak atas t 4 group 1. Flagellata (atau Mastigophora) 2 Amoebae (atau Sarcodina) 2. 3. Sporozoa (atau Sporozoa, Apicomplexa) and 4. Ciliata (atau Ciliophora).
Beberapa contoh penyakit yang disebabkan oleh protozoa dan gejala yang ditimbulkannya dan bagaimana mencegahnya. h
Protozoan
Symptoms y p
Prevention
Menyebabkan diare, menyebabkan muntah, sakit kepala, kepala demam dan kram perut. Dapat berakibat fatal bagi mereka dalam kesehatan yang buruk.
Gunakan filter air dengan kualitas yang baik, air kemasan yang memenuhi standar atau minum air yang dimasuk mnimal mendidih selama 1 menit. Hindari minum air dari danau dan sungai.
Demam,, sakit kepala p dan muntah. Dapat berakibat fatal.
Disebarkan oleh nyamuk. Penggunaan insektisida dapat mengendalikan d lik sebaran b penyakit malaria. Merupakan penyakit yang masih endemik di dunia ketiga. g
Tidak menampakkan gejala pada kebanyakan orang. Toxoplasma gondii Dapat menyebabkan kematian bayi pada ibu hamil dan penderita AIDS
Makan makanan yang masak, tangani dengan baik kotoran kucing beri makan kucing kucing, dengan makanan khusus untuk kucing. Cuci dengan baik buah dan sayur yang dimakan.
Cryptosporidium parvum
Plasmodium Pl di (causes malaria)
Satuan (unit) yang digunakan bagi perbesaran mikroskop adalah Micrometer,, Nanometer dan Ångstroms. g
Satuan ukuran
Jumlah dalam 1 Meter (m)
Jumlah dalam 1 Inchi
Centimeter
102
2.5
Millimeter
103
25
Micrometer
106
25 000
Nanometer
109
25 000 000
Ångstrom
1010
250 000 000
ALGAE • Ganggang gg g ((Algae) g ) adalah organisme g fotosintetik yyang g ditemukan diberbagai habitat mulai dari laut dan air tawar sampai ke gurun pasir dan dari mata air mendidih di salju dan es. es Ukurannya bervariasi dari kecil, kecil bersel satu sampai ke bentuk multiseluler yang kompleks, seperti Kelps raksasa di Pasifik Timur yang tumbuh lebih dari 60 meter panjangnya dan membentuk hutan lautan yang lebat. • Karena memiliki hijau daun maka seperti layaknya tumbuhan maka cahaya merupkan faktor utama pengendali kehidupannya
Klasifikasi Algae g
Makrofauna tanah • Organisme g tanah adalah makhluk yyang g menghabiskan seluruh atau sebagian dari kehidupan mereka di tanah. Ada beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk mengklasifikasikan organisme tanah. Sebagai contoh, organisme tanah diklasifikasikan menurut ukuran mereka ke: • (1) macro-organisme ( > 2 mm), (2) meso-organisme (0.2 to 2 mm), dan (3) micro-organisme (< 0 0.2 2 mm) mm). • .
• Berdasarkan fungsi g ekologinya, g y , fauna tanah dapat dibagi atas : • (1) herbivor yang memakan tumbuhan, (2) detritivor yang makan dari sisa-sisa sisa sisa tanaman, ((3)) p predator yyang g memangsa g hewan lainnya, (4) fungivor yang memakan fungi, (5) bacterivor yang memakan bakteria, bakteria (6) parasit yang hidup tergantung organisme lain
Hewan Tanah •
• •
Hewan tanah seringkali berperan hanya sebagian kecil dalam perombakan bahan organik organik, yang sebagian besar disebabkan oleh mikroba mikroba. Namun Namun, mereka memiliki pengaruh yang kuat pada laju kerusakan bahan organik, karena aktivitas mengunyah dan mengahncurkan bahan organik menjadi partikel yang lebih kecil, yang meningkatkan luas permukaan terkena g mikroba serangan Vertebrata (tikus, lalat, tupai tanah, dll) adalah contoh dari makrofauna tanah. Mereka mencampur tanah melalui aktivitas mereka menggali dan berkontribusi pada pembentukan horizon Ah pada tanah. g bersegmentasi) g ) adalah contoh lain dari makrofauna Annelida ((cacing tanah. Mereka adalah pengurai (detritivor). Spesies yang paling penting dari Annelida adalah cacing tanah (terutama yang berasal dari genus Lumbricus). Cacing tanah adalah anakan asli tanah dan dengan demikian dapat memperbaiki lingkungan perakaran tanaman dan meningkatkan jumlah air yang masuk tanah tanah. Cacing tanah mencampur tanah dan bahan organik dan meninggalkan limbah mereka dalam tanah menjadi agregat tanah.
Jenis cacing yang sering di ditemukan k dalam d l tanah h •
All l b h Allolobophora chlorotica hl ti (Savigny) (S i ) (L (Lumbricidae) b i id ) Amynthas corticis (Kinberg, 1867) (Megascolecidae) A Aporrectodea t d trapezoides t id (Dugés) (D é ) (L (Lumbricidae) b i id ) Aporrectodea tuberculata (Eisen) (Lumbricidae) Ei Eisenia i fetida f tid (Savigny) (S i ) (L (Lumbricidae) b i id ) Lumbricus terrestris L. (Lumbricidae) L bi Lumbricus rubellus b ll Hoffmeister, H ff i t 1843 (L (Lumbricidae) b i id ) Microscolex dubius (Fletcher) (Megascolecidae)
• Berdasarkan tempat hidup dan aktivitasnya dalam tanah dibedakan atas: • Type Epigeic: hidup di lapisan atas dari tanah • Type T Endogeic E d i : hid hidup di llapisan i b bawah h dari tanah • Type Anecic : dapat berada pada kedua lapisan
74
•
Lumbricus terrestris L. (Lumbricidae)
• • • • •
Palaearctic Origin 90 300 mm x 6 90-300 6-10 10 mm Dark anterior; pale, flattenable posterior Anecic habit Detrivorous: Leaf litter taken below ground, little soil consumed No dormancy Permanent burrows are up to 2.5 m deep Lives 862-887 days or up to 6 years Matures in 350 days Obligate sexual reproduction 38 cocoons per year per worm Colonies spread about 3-5 m per year
• • • • • • •
• • • • • • • • • •
Lumbricus rubellus Hoffmeister, 1843 (Lumbricidae) 60-150 x 4-6 mm Dorsum is red-brown or red-violet and iridescent Ventral surface is pale Epigeic habit; mating and casting below ground, commonly burrows into mineral soil Obligate sexual reproduction M t Mature in i 179 days; d longevity l it 682 682719 days 79-106 cocoons per year per worm Diapause spent in a ball 0.45 m deep in soil
• SEE YOU NEXT
