mikrobiologi umum - Prof. Ir. Usman Pato, MSc. PhD.

MIKROBIOLOGI DASAR
Pertemuan ke-3
SEL PROKARIOT DAN EUKARIOT
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
# Cell: The smallest unit of life that can perform all
life processes.
# Cell Theory (Really important - Know This!)
# All organisms are made of one or more cells
# The cell is the basic unit of all living things
# All cells come from existing cells
•
•
•
Anthony Van Leeuwenhook – 1673
Dutch inventor who created the microscope that we recognize
today
First person to discover microbes
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas
Pertanian Universitas Riau
He also looked at blood cells
Kapan Organisme ada di dunia?
z
z
Alam semesta tercipta karena adanya “the big bang” kira-kira 15 milyar
tahun lalu
Bumi ada sekitar 4,5 milyar tahun lalu dan mikroba ada kira-kira 3,5 milyar
tahun lalu, tumbuhan dan binatang kira-kira 1,5 milyar tahun lalu, MANUSIA?
z
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 evolusi untuk dapat menyesuaikan lingkungan (sumber
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
energi dari senyawa organik/anorganik,
ada tidaknya
oksigen dll)
Fakultas Pertanian Universitas
Riau
Linnaeus[5]
(1735)
2 kingdoms
Animalia
Haeckel[6]
(1866)
3 kingdoms
Chatton[7]
(1925)
2 groups
Animalia
Vegetabilia Plantae
Copeland[8]
(1938)
4 kingdoms
Whittaker[2]
(1969)
5 kingdoms
Animalia
Animalia
Plantae
Plantae
Woese [9][10]
(1977,1990)
3 domains
Fungi
Protoctista
Eukarya
Protista
Protista
(not
treated)
Protista
Archaea
Prokaryote
Monera
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Monera
Bacteria
Klasifikasi Organisme
Sebelum ditemukan mikroba, semua organisme
dikelompokkan ke dalam 2 kingdom (Animale dan
Vegetabilia menurut Linnaeus, 1735)
z
Pada tahun 1977, Carl Whoose mengajukan sistem
klasifikasi baru yang didasarkan pada susunan sel
organisme menjadi 3 domain:
1. Bakteri: mikroba yang dinding selnya mengandung
peptidoglikan
2. Archaea: mikroba yang dinding selnya tidak atau sedikit
mengandung peptidoglikan
3. Eukarya terdiri dari:
a. Protista: kapang berlendir, protozoa dan alga
b. Fungi: khamir, kapang dan jamur
c. Tumbuh-tumbuhan
d. Binatang (termasuk manusia)
z
Virus tidak digolongkan ke dalam satu golongan di atas
karena tidak mempunyai
ciri-ciri
Prof. Ir. H. Usman
Pato, MSc. PhD.yang dapat
Fakultas Pertanian Universitas Riau
dikategorikan sebagai sel (disebut organisme aseluler)
Domain
Kingdom
Filum/Devisi
Klas
Ordo
Famili
Genus
Spesies
: Eukarya
: Plantae
: Tracheophyta
: Angiospermae
: Rosales
: Rosaceae
: Rosa
: Rosa multiflora
(Mawar merci)
Domain
Kingdom
Filum/Devisi
Klas
Ordo
Famili
Genus
Spesies
: Eukarya
: Animalia
: Chordata
: Mammalia
: Carnivora
: Canidae (42 gigi)
: Canis
: Canis familiaris
(Anjing)
Domain
: Bacteria
Kingdom
: Tidak ada
Filum/Devisi : Proteobacteria
Klas
: Symobacteria
Ordo
: Enterobacteriales
Famili
: Enterobacteriaceae
Genus
: Escherichia
Spesies
Escherichia
coli
Prof. Ir. H. Usman:Pato,
MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Sel Prokariot dan Eukariot
z
z
1.
2.
Sel merupakan unit terkecil dari suatu organiseme
multiseluler
Klasifikasi organisme berdasarkan selnya:
Sel prokariot: Bakteri dan Archaea
Sel eukariot:
Uniseluler
- Fungi: khamir,
kapang dan jamur
- Ganggang/alga
- Protozoa
multiseluler
- Tumbuh-tumbuhan
- Hewan dan manusia
-Virus? Tidak digolongkan ke dalam kategori di atas karena virus
tidak mempunyai ciri-ciri yang dpt dikategorikan sebagai sel
pada umumnya
- Virus tdk dapat melakukan metabolisme dan biosintesis
- Virus baru dikatakan sebagai
makhluk
hidup
jika terdapat di dalam
Prof. Ir. H.
Usman Pato, MSc.
PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
sel organisme lain (sel inang)
Bentuk dan Ukuran Sel Mikroba
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Bentuk dan Ukuran Sel Mikroba
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Perbandingan ukuran beberapa mikroba
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Bentuk Sel Bakteri
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Bentuk sel Protozoa dan Alga
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Bentuk sel Alga
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Perbedaan Sel Prokariot dan Sel
Eukariot
z
z
z
z
Perbedaan utama pada ada tidaknya inti
sel (nukleus)
Eukariot berasal dari kata “eu” = sejati
dan “karyo” = keseluruhan inti sel
Jadi sel eukariot = sel yang mempunyai
inti sel sejati
Sel prokariot = sel yang tidak mempunyai
inti sel sejati
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Struktur Sel
Sel eukariot
Sel prokariot
Sel Binatang
Sel Bakteri
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Sel Tumbuhan
Struktur Sel yang ada pada sel
prokariot dan eukariot
Membran sitoplasma:
Tersusun dari fosfolipid (40%) dan protein (60%)
Ketebalan sekitar 70°A (0,0070 µm)
Fungsi:
1. Tempat pengaturan masuknya senyawa-senyawa
(sifat semipermeable) yang dibutuhkan dan
keluarnya hasil-hasil buangan metabolisme
2. Tempat sintesis dinding sel
3. Tempat berlangsungnya respirasi (bagi sel prokariot)
karena ada enzim2 dalam siklus Krebs enzim
dalam transpor elektron pada memban selnya
(pada sel eukariot respirasi terjadi di dalam
mitokondria)
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
-
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Membran sel
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
SITOPLASMA
z
z
z
Bahan yang menyerupai gel yg terdapat dalam
sel
Mengatur agar organel2 tetap berada pada
tempatnya
Mengandung serat sitoskeleton
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
SITOSKLETON (Cytoskeleton)
z
z
Tersusun dari mikrotubul dan mikrofilamen
Fungsi: 1. memperkuat dan mempertahankan
bentuk sel; 2. Memindahkan organel dalam sel
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Struktur Genetik
z
z
z
z
Pada sel prokariot: DNA terdapat
dalam kromosom yang terletak di
dlm sitoplasma; biasanya hanya
terdiri dari 1 DNA saja
Pada sel eukariot: DNA terdapat
dalam kromosom yang terletak
dalam nukleus (inti sel); biasanya
terdiri dari 2 sampai beberapa ratus
DNA
Panjang DNA 1100-1400 Um yang
dilipat-lipat sangat padat
(bandingkan dengan panjang E. coli
yang hanya 2 Um)
Fungsi sebagai pembawa sifat2
keturunan
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
RIBOSOM
z
z
z
Terdiri dari 60% RNA dan 40% protein
Ukuran 70 S (unit Svedberg) pada sel
prokariot dan 80 S pada sel eukariot
Fungsi: tempat sintesis protein
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Dinding Sel
# Hampir semua sel prokariot kecuali Mycoplasma mempunyai
dinding sel; terutama peptidoglikan (pada bakteri gram positif
90% dan bakteri gram negatif 5-20%)
# Pada sel eukariot:
- Ganggang: selulosa, silika, kalsium karbonat, manan, xilan,
senyawa pektat dan protein
- Fungi: polimer glukosa dengan ikatan beta 1,4 (selulosa) dan
beta 1,3), khitin (polimer N asetil glukosamin dengan ikatan beta
1,4)
- Protozoa: tidak mempunyai dinding sel, tapi mempunyai
lapisan permukaan yang disebut pseudokhitin, selulosa,
kalsium karbonat, silika atau strontium sulfat
- Tumbuhan: tersusun dari selulosa
- Binatang: tidak punya dinding sel
# Dinding sel bila diwarnai dengan pewarnaan gram:
- Sel prokariot: ada berwarna ungu (Gram +) atau merah
(Gram –)
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
- Sel eukariot: semuanya berwarna ungu (Gram +)
Dinding sel bakteri
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Fuchsin
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
FLAGELA
z
z
z
z
z
z
Ukuran 20 nm yang hanya dapat dilihat jika diwarnai
dengan pewarna fuksin basa + asam tanat
Fungsi: alat pergerakan (ada bersifat motil) pd sel
prokariot dan eukariot
Pergerakan juga dpt dilakukan dengan cara meluncur
(gliding) pd bakteri, pergerakan sitoplasma pd
ptotozoa, gangang dan fungi
Pergerakan juga terjadi karena adanya silia (klas
Ciliata, suatu jenis Protozoa)
Jenis-jenis flagela: monotrikat, lopotrikat, ampitrikat dan
peritrikat
Perlu diperhatikan pergerakan sejati dengan
pergerakan Brown (Brownian Motion) yang terjadi pada
sel mati karena terjadinya pergerakan air
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Gambar Flagela Bakteri
A = Monotrikat
B = Lopotrikat
C = Ampitrikat
D = Peritrikat
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Pergerakan Flagella
Cara “swimming”
Cara “Rotation”
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Pewarnaan Flagela
z
z
z
z
Persiapan preparat sama dengan preparat
untuk pewarnaan gram
Berikan senyawa mordan misalnya asam
tannat selama 1 menit
Berikan pewarna karbolfuksin selama 1
menit dan amati di bawah mikroskop
Flagella akan nampak pada ujung sel
mikroba dan flagella nampak lebih tebal
dibanding selnya akibat pewarna
terakumulasi pada saat perlakuan spesimen
dengan senyawa mordan
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
KAPSUL
z
z
z
z
-
Komponen berlendir yang melapisi
permukaan sel prokariot dan eukariot (kalau
padat disebut “kapsul” dan kalau cair
disebut “lapisan lendir”
Kapsul terdiri dari: polisakarida, polipeptida
atau kompleks polisakarida-protein
Penghasil kapsul: bakteri, ganggang biruhijau dan khamir tertentu
Fungsi:
Penyesuaian diri dengan lingkungan
hidupnya
Adesi sel pada permukaan padat (khusus
lapisan lendir)
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Struktur Khas pada Sel Prokariot
PILI
Ukuran pili jauh lebih kecil dari flagela, tapi
jumlahnya banyak
z Fungsi:
- Konjugasi (proses reproduksi bakteri) untuk
memindahkan DNA plasmid dari satu sel ke sel
lain (Pilus F atau pilus seks)
- Penempelan (adesi) bakteri pada permukaan
padat
- Pembentukan film pada permukaan cairan
z
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
ENDOSPORA
z
z
Mikroba penghasil
endospora hanya
Bakteri: Clostridium,
Sporosarcina dan
Bacillus
Endospora tahan
thd kondisi
lingkungan yang
ekstrim: kering,
pemanasan, asam
dll
Eksospora? Spora yang terletak diluar sel: mis pada`
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau sp.)
kapang dan bakteri (Streptomyces
Letak Endospora
Variations in endospore morphology. (1, 4) Central endospore, (2, 3, 5)
terminal endospore, (6) lateral endospore
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Pewarnaan Endospora
z
z
z
z
z
Persiapkan preparat seperti halnya preparat untuk
pewarnaan gram
Berikan/celupkan preparat ke dalam malachite
green lalu dipanaskan dengan cara dikukus
selama 5 menit. Pengukusan akan menyebabkan
penetrasi malchite green ke dalam dinding sel
endospora
Preparat dicuci selama 30 detik untuk
menghilangkan malachite green dari bagianbagian sel kecuali endospora
Selanjutnya diberi pewarna safranin untuk
mewarnai bagian sel kecuali endospora.
Amati di bawah mikroskop. Endospora tampak
berwarna hijau di dalam sel mikroba
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Vakuola Gas
z
z
z
Terdapat pada bakteri fotosintetik dan
ganggang biru-hijau yang hidup di perairan
Dikelilingi oleh protein yang tidak tembus
air tapi tembus gas
Fungsi: untuk mengapung di permukaan air
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
STRUKTUR KHAS PADA SEL EUKARIOT
Inti Sel (Nucleus)
z
Bagian sel eukariot yang berbentuk bulat yg
mengandung inti sel (nucleolus), DNA (dalam
kromosom) serta dikelilingi oleh membran inti
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
STRUKTUR KHAS PADA SEL EUKARIOT
VAKUOLA (Vesicle)
z Vakuola makanan: utk pencernaan makanan
z Vakuola kontraktil: membantu pengaturan
tekanan osmotik sel dan membantu pengeluaran
produk buangan dan air
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
LISOSOMA
z
z
z
Fungsi: menghancurkan senyawasenyawa asing yang masuk ke sel
Pada hewan berperan dalam ketahanan
tubuh hewan/manusia thd infeksi
Sering disebut “suicide bags”
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
STRUKTUR KHAS PADA SEL EUKARIOT
(lanjutan)
MITOKONDRIA
z Mitokondria terdiri dari 2 lapisan
z Ukuran panjang 2-3 mikron dan diameter 1 mikron
z Jumlah mitokondria 20 - 500.000 per sel tergantung
pada organismenya
z Fungsi: tempat respirasi (utk memperoleh energi)
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
KHLOROPLAST
z
z
z
Struktur yang mengandung klorofil (berperan
dalam fotosintesis)
Khloroplast mempunyai membran luar
(disebut lamela fotosintetik=tilakoid) yang
mengelilingi membran bagian dalam
Terdapat pada ganggang dan tumbuhan
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
STRUKTUR KHAS PADA SEL EUKARIOT (lanjutan)
RETIKULUM ENDOPLASMA
z Sebagai saluran penghubung antara bagian
permukaan dengan bagian dalam sel
z Pada sel hewan berfungsi untuk melekatkan
komponen2 penting dalam sintesis protein
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Badan Golgi
z
z
z
Berperan dalam sintesis
dinding sel
Pada tanaman Badan
Golgi disebut juga
diktisom
Pada sel hewan
berperan untuk
membungkus enzim
yang akan dikeluarkan
dari sel
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau
Sekian
Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD.
Fakultas Pertanian Universitas Riau