Klasifikasi Mikrobia

(minggu ke-3)
MIKROBIOLOGI
PETERNAKAN
Yuli Yanti, S.Pt., M.Si
[email protected]
yyanti12.staff.uns.ac.id
LAB. IPHT FP-UNS
Klasifikasi Mikrobia
Sejarah klasifikasi jasad hidup
Sistematika Mikrobia: keanekaragaman
dan hubungan (fenetik & filogenetik)
•Klasifikasi mikrobia
•Tatanama Mikrobia
•Identifikasi Mikrobia
Sistematika Mikrobia
Sistematika: ilmu yang mempelajari keanekaragaman mahluk hidup
serta hubungan kekerabatan antar sesamanya.
Tiga bidang kajian sistematika:
 Klasifikasi
 Tatanama (Nomenklatur)
 Identifikasi




Taksonomi : ilmu yang mempelajari teori klasifikasi yang mencakup dasar,
prinsip serta aturan klasifikasi.
Klasifikasi : praktek taksonomi yaitu proses penataan organisme ke dalam
suatu kelompok (takson) berdasarkan hubungan kemiripan
(similaritas) atau hubungan kekerabatan (evolusioner).
Identifikasi: proses dan hasil penentuan apakah suatu organisme yang
belum dikenal merupakan anggota kelompok yang sudah
diketahui sebelumnya atau bukan.
Tatanama: cara pemberian nama ilmiah mahluk hidup menurut kode
tatanama.
Sejarah klasifikasi mahluk hidup:
Aristoteles (- mid 1800-san) : Dunia Plantae;
Dunia Animalia
E. Haeckel (1866)
: Dunia Plantae;
Dunia Animalia;
Dunia Protista
E. Chatton (1937) : Prokaryotae;
Eukaryotae
R.H. Whittaker (1969): Dunia Monera
Dunia Protista
Dunia Fungi
Dunia Plantae
Dunia Animalia
Carl Woese (1978): Domain Bakteria
Domain Arkhaea
Domain Eukarya
Carol J. Bult (1996) : selesai sequencing genom
Methanococcus janashii (Arkhaea)
Solomon et al. (1999 - 2002): Dunia Bakteria
Dunia Arkhae(bakteria)
Dunia Protista
Dunia Fungi
Dunia Plantae
Dunia Animalia
Five Kingdom & Three Domain
Tree of Life: Three Domain
Dasar klasifikasi:
Aristoteles ( 400 SM – 1800-an) : kenampakan morfologi luar
E. Haeckel (1866): morfologi (mikroskopis) dan fisiologi
E. Chatton (1937) : struktur organisasi interna sel (prokaryotik &
eukaryotik)
R.H. Whittaker (1969) : organisasi internal sel;
nutrisi; struktur
organisasi selular
Carl. Woese (1978) : molekul RNA ribosomal (biologi molekular)
16S rRNA (Arkhaea & Bakteria)
18S rRNA (Eukarya)
Sistem klasifikasi:

Fenetik: berdasarkan kemiripan sifat

Filogenetik: berdasarkan hubungan
evolusi
Pendekatan/Metode klasifikasi:
 Klasifikasi
klasik monotetik
 Klasifikasi numerik-fenetik- politetik
(berdasarkan kesamaan morfologi)
 Klasifikasi kimiawi (khemotaksonomi)
 Klasifikasi molekular (taksonomi
molekular)
 Klasifikasi polifasik
Klasifikasi dan Hierarki Taksonomis:
Hierarki Taksonomis
Dom ain
Eukarya
Bakteria
Arkhaea
Dunia
Plantae
Bakteria
Arkhaea
Phylum
Anthophyta
Proteobacteria
Crenarcheota
Classis
Monocotyledoneae
Gamma Proteobacteria
Thermoprotei
Ordo
Commelinales
Enterobacteriales
Sulfolobales
Familia
Poaceae
Enterobacteriaceae
Sulfolobaceae
Genus
Zea
Salmonella
Sulfolobus
Species
Zea mays
S. dysenteriae
Slf. Metallicus
Tatanama (Nomenklatur):








International Code of Bacterial Nomenclature (Sneath,
1992).
International Code of Botanical Nomenclature (Greuter et al.,
1994)
International Code of Zoological Nomenclature (Ride et al.,
1985)
Sistem binomial: nama spesies terdiri dari dua kata
Bahasa Latin atau diperlakukan sebagai bahasa Latin
Nama genus : diawali dengan huruf kapital e.g.
Bacillus
Penunjuk spesies : ditulis dengan huruf kecil e.g.
subtilis
Nama spesies : Bacillus subtilis
Identifikasi dan Konsep spesies:
 Nomenspecies:
share the same type strain
: similarity index  70
(numerical taxonomy)
 Genospecies: genetic exchage
 Taxospecies
 Genomic
70%
species: DNA relatedness value
Modern Systematics







Identification : microbial ecology, industrial
biotechnology, diagnostic
hospital microbiology
Current trends : Modern microbial
systematics
Chemistry: chemosystematics
Molecular biology: molecular systematics
Data handling: numerical phenetic
systematics
Numerical phenetic taxonomy











Numerical phenetic taxonomy: phenotypic test &
computer analysis
Cultural : colonial morphology, pigmentation
Morphological : cell shape, staining reaction, motility
Physiological : growth temp., anaerobic growth
Biochemical : acid from carbohydrates, nitrate reduction
Nutritional : carbon sources
Chemotaxonomic: amino acids, cell wall, membrane lipids
Inhibitory tests: sensitivity to antibiotics
Serological : agglutination
Genomic : mol % GC, DNA-DNA reassociation
Chemotaxonomy
 1.




Chemotaxonomy: amino acids, lipids,
polysacharides, proteins, enzymes,
whole-cell
GC
HPLC
PyMS (Pyrolysis Mass Spectrometry)
Electrophoresis
Molecular systematics
 Molecular
systematics (phylogenetic):
nucleic acids analysis (evolutionary
relationships: phylogeny tree)
 DNA sequencing (16S, 18S rDNA)
 DNA-DNA hybridisation
 Molecular fingerprinting
Identifikasi Mikrobia






Identifikasi : “proses & hasil penentuan benar tidaknya
suatu strain yang diteliti merupakan anggota takson
yang sudah dikenal sbelumnya”
Penentuan identitas strain mikrobia
Strain baru (isolate) tidak dapat diidentifikasi jika strain
yang serupa belum pernah dikarakterisasi, diklasifikasi
dan diberinama.
Identifikasi : aplikasi klasifikasi dan tatanama
Tujuan identifikasi: memberi nama strain dengan cara
memasukkannya ke dalam suatu takson (genus&
spesies) yang sudah ada sebelumnya, berdasarkan
sejumlah kecil karakter yang dipilih.
Pada hakekatnya, identifikasi tidak pernah dicapai
secara mutlak tetapi bersifat probabilitas karena
seungguhnya tidak ada strain yang identik.
Kegagalan identifikasi:
(i) kekurang akuratan deskripsi publikasi yang dipakai
sebagai dasar
(ii) kekeliruan dalam mengkarakterisasi strain yang diteliti
kurang memadainya sistem klasifikasi yang dipakai
sebagai dasar identifikasi
(iii) kurang memadainya karakterisasi strain yang diteliti
penemuan strain yang atypical dalam takson terkait
(iv) penemuan strain yang merupakan anggota novel taxon


Faktor (i) dan (ii) dapat ditanggulangi dengan
menerapkan teknik karakterisasi yang
terstandardisasi dan reproducible (handal).
Pengalaman sangat menentukan dalam
keberhasilan identifikasi !
Sistem Identifikasi
 Sistem
identifikasi yang baik memiliki
cirri sebagai berikut:
 Handal
 Nyaman digunakan
 Cepat
 Jumlah pengujian relative sedikit
 Fleksibel
 Relatif murah
Strategi Identifikasi:

Tidak ada metode yang berlaku universal untuk semua
mikrobia
 Bervariasi teknik yang telah dikembangkan untuk
masing-masing kelompok mikrobia
 Strain yang diteliti harus terjamin sebagai kultur murni
 Gunakan semua informasi yang tersedia terkait dengan
strain yang diteliti
 Gunakan selalu kontrol positif dan kontrol negative
dalam setiap pengujian
 Kesimpulan ditemukannya strain anggota novel taxon
baru dapat dilakukan setelah melalui pengujian yang
menunjukkan tidak teridentifikasinya strain secra
meyakinkan.
Karakterisasi:









Kultural
Morfologi sel dan koloni
Fisiologis
Biokimiawi
Nutrisional
Khemotaksonomis
Serologis
Uji penghambatan
Genotipik
Metode Tradisional:

Uji biokimiawi, nutrisional, fisiologis dilakukan dalam
botol atau tabung berisi medium cair atau padat atau
plate
 Murah tetapi dapat kurang nyaman melakukannya, sulit
distandardisasi dan diinterpretasikan, kurang
repordusibel, dan lambat
 Satu-satunya metode yang ada untuk kelompok
mikrobia tertentu yang belum terklasifikasi dengan baik
karena kurang terkait dengan masalah medis dan
industri. Jadi belum ada teknik modern yang komersial
 Masih bermanfaat, khususnya pada tahap awal
walaupun sudah tersedia teknik modern yang cepat,
khususnya jika dilakukan oleh pakar yang
berpengalaman.
Media komposit:

Menggunakan media yang dapat menguji kemunian
strain
 Media selektif dan diferensial tersedia bagi mikrobia
yang penting dalam bidang medis dan pangan,
misalnya: medium Polymyxin egg-yolk mannito
bromothymol blue agar dapat membedakan antara strain
anggota Bacillus cereus dan strain anggota spesies
yang lain dalam genus Bacillus berdasarkan reaksi
terhadap egg-yolk dan ketidak mapuan memfermentasi
mannitol.
 Medium Kligler iron agar, triple sugar iron agar dan
Kohn’s two tubes medium masih digunakan untuk
identifikasi strain anggota Familia Enterobacteriaceae
berdasarkan frementasi karohidrat, produksi H2S,
motilitas dan produksi indol.
Micromethods:
 Medium
volume kecil yang bersifat
khromogenik atau fluorogenik yang
diinokulsi dengan sejumlah besar
inokulum
 Berdasarkan akativitas enzim tertentu
Commercial Identification kits:

Commercial miniaturized kits, dapat disimpan
lama, terstandardisasi, cepat, mudah
dilaksanakan dan memberi hasil yang konsisten.
 Biasa digunakan secara rutin di laboratorium
klinis karena dianggap nyaman melakukannya
dan memerlukan tenaga yang lebih sedikit
 Semula kit dibuat untuk mengidentifikasi
anggota Enterobacteriaceae, tetapi selanjutnya
juga dikembangkann kit untuk anggota genus
Bacillus, Lactobacillus, Nesisseria,
Staphylococcus dab Streptococcus.
 Kit API 20E: untuk identifikasi anggota strain
Enterobacteriaceae
Chemotaxonomic methods:





Untuk bakteri anaerob, analisis produk
fermentasi berupa asam volatile dan non-volatil
dengan GLC
Analaisis whole-organism fatty acids dengan
GLC
Analisis isoprenoid quinines sangat bermanfaat
dalam mengidentifikasi strain anggota spesies
dalam genus Legionella.
Pyrolysis Mass Spectrometry (PyMS)
bermanfaat bagi identifikasi Mycobacterium dan
aktinomisetes yang lain.
Fourier-transformed infrared spectrometry dan
Ultraviolet Resonance Raman spectrometry.
Serological tests:
 Cepat,
mudah, spesifik dan sensitive
 Terseia kita bagi berbagai kelompok
mikrobia
 Latex particle agglutination, coagulation,
immunofluorescence dan ELISA (EnzymeLinked Immunosorbent Assay)
Inhibitory tests:
 Sensitivitas
Streptococcus pyogenes
terhadap bacitracin dan strain anggota
genus Vibrio terhadap 0/129.
 Sistem identifikasi untuk Enterobacteria
dan Bakteri Gram negative batang nonfermentatif atas dasar sifat pertumbuhan
dalam natibiotik.
Genotypic methods:
 Hibridisasi
asam nukleat dan molecular
fingerprinting (RFLP, ARDRA, RAPD)
 Rumit dan relative lebih lambat
 Nucleic acid probe: deteksi gen tertentu
dalam mikrobia yang diteliti
 Digunakan dalam klinik dan industri
 Menggunakan teknik PCR: Mycobacterium
(tumbuh lambat)
Praktek Identifikasi:
Isolat (kultur murni)
↓
Karakterisasi (identifikasi awal)-Generic
Assignment
(Bergey’s manual of Determinative/Systematic
Bacteriology)
↓
Strain Acuan (Type strain)
↓
Identifikasi
↓
Kesimpulan
Morfologi sel bakteri
Morfologi sel bakteria
Organisasi sel