Virologi : Bakteriophage

(BIOLOGI LAUT) MIKROBA LAUT : Haloferax volcanii dan Methanospirillum hungatei

Haloferax volcanii

Klasifikasi

Domain           : Archaea 

Phylum           : Euryarchaeota 

Class               : Halobacteria 

Order              : Halobacteriales 

Family            : Halobacteriaceae 

Genus             : Haloferax 

Spesies            : Haloferax volcanii

                                                Sumber : Taksonomi NCBI www.ncbi.nlm.nih.gov

Deskripsi

1.      Diameter bervariasi dari 1-3 mikrometer.

2.      Bentuk pleomorfik dapat menyerupai apapun dari cakram melengkung ke bentuk seperti kubah atau seperti cangkir.

3.      Berdasarkan pewarnaan gram, termasuk bakteri gram positif.

4.      Merupakan bakteri aerobic, tapi mampu melakukan respirasi secara anaerob pada lingkungan tanpa oksigen (aerob fakulatif).

5.      Bakteri ini halopile moderat dan mesofil, selain itu juga bersifat agak asidofilik.

6.      Pada dinding sel terdapat lapisan S yang terdiri dari glikoprotein (yang stabil di bawah konsentrasi garam tinggi).

7.      Katabolisme glukosa melalui jalur Entner Douderoff, dengan menunda langkah fosforilasi sampai setelah glukosa teroksidasi.

8.      Mengandung sejumlah besar senyawa C-50 karotenoid dalam merman sel, pigmen ini menghasilkan warna merah.

9.      Memiliki senyawa unik yaitu 3,4 epoxymonoanhydrobacterioruberin merupakan salah satu senyawa pigmen yang melindungi struktur sel internal dari radiasi yang merusak.

10.  Reproduksi melalui pembelahan biner dengan waktu generasi 4 jam.

11.  Habitat di Laut Mati.

Faktor Lingkungan

1.      Kadar garam tinggi : bakteri ini dapat hidup hingga larutan NaCl 5 M, dikarenakan bakteri ini memiliki enzim metabolic yang berfungsi pada lingkungan sitoplasma yang sangat salin (tinggi kadar garam).

2.      Oksigen : Oksigen dibutuhkan sebagai akseptor electron terakhir namun, kelarutan oksigen dalam air garam sangaat kurang sehingga bakteri ini juga dapat melangsungkan jalur anaerob jika kondisi tidak memungkinkan.

Gambar

Gambar : H. volcanii

Sumber : http://en.citizendium.org/

Gambar : Morfologi koloni bakteri Haloferax volcanii

Sumber  : http://www.bbsrc.ac.uk

Gambar : Salah satu penelitian terbaru mengenai kemampuan H. volcanii untuk tetap aktif untuk menahan kondisi lingkungan yang ekstrim menyebabkan peneliti percaya bahwa mungkin bakteri ini ada dalam batuan yang mengkristal di danau garam di Mars.

Sumber : http://en.citizendium.org/

Methanospirillum hungatei

Classification

Domain           : Archaea 

Phylum           : Euryarchaeota 

Class               : Methanomicrobia

Order              : Methanomicrobiales

Family            : Methanospirillaceae

Genus             : Methanospirillum 

Spesies            : Methanospirillum hungatei

Sumber : Taksonomi NCBI www.ncbi.nlm.nih.gov

Deskripsi :

1.      Sel-sel berbentuk spiral (batang melengkung) dengan diameter 0,5-7,4 mikron, panjangnya 15 mikron dan beberapa dapat mencapai beberapa ratus micron.

2.      Memiliki flagella yang polar yang menyediakan sejumlah kecil motilitas dengan panjang flagella sekitar 10 nm.

3.      Sebagian besar bersifat gram negatif, tetapi filament multiseluler di tes berakhir sebagai gram positif.

4.      Membentuk rantai dengan panjang sekitar 9-12 sel, yang terbungkus dalam selubung paracristaline.

5.      Bakteri ini tidak membentuk spora.

6.      Di selubung sel nya terdapat lubang yang memungkinkan partikel yang besar dapat masuk.

7.      Membran sitoplasma sel terdiri dari 7-8 % berat kering sel, sedangkan selubungnya sekitar 13% dari berat kering sel. Membran sitoplasma mengandung 35-37 % lipid, 45-50% protein, dan 10-12% karbohidrat.

8.      Jika dikulturkan, morfologi koloninya berwarna kuning, berbentuk lingkaran, dan cembung dengan margin lobate.

9.      Merupakan bakteri yang penting dalam pengeloloaan sampah dan bioenergy industri karena menghasilkan metana.

10.  Ditemukan di laut mati berdasarkan jurnal yang berjudul ““Phylogenetic analyses of some extremely halophilic archaea isolated from Dead Sea water, determined on the basis of their 16S rRNA sequences”

Faktor lingkungan

1.      Oksigen : Bakteri ini tidak memerlukan oksigen karena bersifat anaerob fastidious yang sangat sensitive terhadap oksigen.

2.      Temperatur : Suhu optimal untuk organisme ini 30-37^oC.

3.      pH : bakteri ini hidup pada pH kisaran normal (pH 6,6 – 7,4).

4.      Hidrogen dan CO₂ : Bakteri ini tumbuh baik pada lingkungan dengan campuran H₂ dan CO₂ (80% H₂ dan 20% CO₂).

5.      Ketersediaan format atau asetat : bakteri ini hidup pada lingkungan dengan kadar format atau asetat karena kedua senyawa ini di gunakan sebagai sumber karbon.

                                                                                                                        

Gambar :

Gambar : Methanospirillum hungatei, P=plug, S=sheath, W=(cell) wall, AM=amorphous matrix

Sumber : https://microbewiki.kenyon.edu

Gambar : Methanospirillum hungatei

Sumber : http://www.vermicon.com.

PERANAN BAKTERI DALAM BIDANG KESEHATAN “Streptomyces sebagai Penghasil Antibiotic”

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Penyakit infeksi merupakan salah satu permasalahan dalam bidang kesehatan yang dari waktu ke waktu terus berkembang. Infeksi merupakan penyakit menular disebabkan oleh berbagai mikroorganisme seperti virus, bakteri, jamur, dan protozoa. Contoh infeksi yang disebabkan oleh bakteri adalah Escherichia coli dan Staphylococcus aureus, E. coli sering menyebabkan infeksi saluran kemih, diare dan penyakit lain. Salah satu penyembuhannya dengan antibiotic. S. aureus merupakan contoh bakteri penyebab penyakit infeksi yang terutama dapat menimbulkan penyakit pada manusia. Penyakit infeksi tersebut diatasi dengan antibiotik tetapi sering terkendala oleh adanya factor resistensi bakteri terhadap antibiotik yang telah ada. Oleh sebab itu sangat diperlukan eksplorasi galur-galur mikroba baru yang menghasilkan antibiotik dengan potensi lebih tinggi dalam mematikan penyebab penyakit, misalnya dari rizosfer (Rahayu, 2011).

Streptomyces diketahui mampu menghasilkan lebih dari 500 senyawa anti mikroba yang telah diketahui senyawa penyusunnya. Senyawa anti mikroba ini dalam bidang pertanian dimanfaatkan sebagai pestisida hayati. Mekanisme penghambatan Streptomyces sp. terhadap fungi dapat terjadi karena kemampuannya dalam menghasilkan antibiotik dan  senyawa Hidrolitik seperti Glukanase, kitinase yang mampu mendegradasi dinding sel fungi (Asmaria, 2013).

Dlam makalah ini akan dibahas mengenai manfaat bakteri Streptomyces sebagai antibiotic yang digunakan dalam dunia kedokteran.

I.2 Rumusan Masalah

            Adapun malah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :

1.      Apakah yang dimaksud bakteri steptomyces?

2.      Bagaimanakah pemanfaatan bakteri steptomyces dalam bidang kesehatan?

I.3 Tujuan

            Adapun tujuan yang akan dicapai :

1.      Mengetahui tentang bakteri steptomyces.

2.      Mengetahui manfaat bakteri Streptomyces dalam bidang kedokteran dan senyawa yang dihasilkan.

BAB II

PEMBAHASAN

II.1 Bakteri Steptomyces

            Steptomyces adalah bakteri gram positif yang menghasilkan spora yang dapat ditemukan di tanah. Bakteri ini nonmotil dan berfilamen.  Selain ditemukan pada tanah, bakteri ini juga dapat ditemukan pada tumbuhan yang membusuk. Streptomyces dikenal juga karena memproduksi senyawa volatil yaitu Geosmin yang memiliki bau khas pada tanah. Streptomyces termasuk ke dalam golongan Actinomyces yaitu bakteri yang memiliki struktur hifa bercabang menyerupai fungi dan dapat menghasilkan spora (Anonim, 2014).

Gambar : kultur Steptomyces

Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Streptomyces

Klasifikasi Streptomyces sebagai berikut:

Domain : Bacteria

Phylum : Actinobacteria

Classis : Actinomycetes

Ordo : Actinomycetales

Familia : Streptomycetaceae

Genus : Streptomyces (Waksman dan Henrici 1943, dalam Anonim, 2009)

Karateristik Streptomyces yang lain adalah koloni mereka yang keras, berbulu dan tidak/jarang berpigmen.  Streptomyces adalah organisme kemoheteroorganotrof yaitu organisme yang mampu menggunakan materi organik yang kompleks sebagai sumber karbon dan energi. Materi yang mereka dapatkan berasal dari degradasi molekul ini di dalam tanah. Karena sifat ini bakteri ini penting untuk menjaga tekstur dan kesuburan tanah. Bakteri ini memiliki suhu optimal untuk pertumbuhan pada 25^oC dan pH 8-9 (Anonim, 2014).

Diketahui pula bahwa Streptomyces adalah sumber utama senyawa antibiotik dewasa ini. Streptomyces diketahui mampu menghasilkan lebih dari 500 senyawa anti mikroba yang telah diketahui senyawa penyusunnya. Senyawa anti mikroba ini dalam bidang pertanian dimanfaatkan sebagai pestisida hayati. Mekanisme penghambatan Streptomyces sp. terhadap fungi dapat terjadi karena kemampuannya dalam menghasilkan antibiotik dan  senyawa Hidrolitik seperti Glukanase, kitinase yang mampu mendegradasi dinding sel fungi (Asmaria, 2013).

              Aktivitas penghambatan senyawa anti mikroba secara umum dapat dilakukan dengan berbagai mekanisme, diantaranya adalah :

1.      Merusak dinding sel dengan cara menghambat pembentukan maupun merubah setelah terbentuk.

2.      Perubahan permeabilitas sel, kerusakan pada membran ini berakibat terhambatnya pertumbuhan sel atau  matinya sel, karena membran bertujuan untuk memelihara integritas komponen-komponen seluler.

3.      Perubahan molekul protein dan asam nukleat

4.      Penghambatan kerja enzim yang mengakibatkan terganggunya metabolisme sel atau matinya sel.

5.      Penghambatan sintesa asam nukleat dan protein yang berakibat terganggunya Aktivitas metabolisme karena DNA, RNA dan protein memegang peranan penting    dalam mekanisme sel secara normal (Pelczar dan Chan, 2005  dalam J. Ulya, 2009).

Saat ini, Streptomyces memproduksi lebih dari dua pertiga antibiotik alami yang berguna secara klinis. Streptomycin adalah salah satu contoh antibiotik terkenal yang berasal dari Streptomyces. Antibiotik primer tersebut dapat diaplikasikan pada manusia (sebagai obat antikanker,  immunoregulator) atau digunakan sebagai herbisida, agen anti-parasit, dan penghasil beberapa enzim penting untuk industri makanan dan industri lainnya. Streptomyces dikenal karena kemampuannya untuk mensintesis senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain, antara lain Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholerae, Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, dan Shigella dysenteriae (Anonim, 2014).

Antibiotik yang dihasilkan oleh Streptomyces sangat banyak, antara lain neomisin dan kloramfenikol. Selain itu antibiotik streptomisin juga dinamakan berdasarkan bakteri penghasilnya, yaitu Streptomyces griseus. Antibiotik yang dihasilkan oleh genus ini antara lain nystatin dari S. noursei, amphotericin B dari S. nodosus, natamycin dari S. natalensis, erythromycin dari S. erythreus, neomycin dari S. fradiae, streptomycin dari S. griseus, tetrasiklin dari S. rimosus, vancomycin dari S. orientalis, rifamycin dari S. mediterranei, chloramphenicol dari S. venezuelae, puromycin dari S. alboniger dan lincomycin dari S. lincolnensis (Anonim, 2014).

II.2 Manfaat Steptomyces dalam bidang kesehatan

            Streptomyces merupakan salah satu sumber antibiotik. Salah satu senyawa antibiotic yang dihasilkan adalah tetrasiklin periodontal fiber. Antibiotika ini dapat digunakan untuk menyingkirkan atau menghentikan pertumbuhan bakteri yang menimbulkan masalah lebih lanjut sekaligus mngontrol perkembangan jumlah bakteri subgigiva pada penyakit periodontal (Wulandari, 2007).

            Tertrasiklin ini diperoleh dan diidolasi dari bakteri Streptomyces aureofaciens dengan struktur kimianya (4S-(4aα, 6β, 12aα))-4-(dimethylamino)-1,4, 4a, 5, 5a, 6, 11, 12 octahydro-3, 6, 10, 12a- pentahydroxy-6-methyl-1, 11-dioxo-2-napthacenecarboxamide dengan rumus empiris C22H24N2O8HCl Dipasaran senyawa ini dikenal dengan Actisite. Tetrasiklin periodontal fiber ini memiliki sifat antibakteri dan juga dapat mengurangi inflamasi serta membantu menghentikan kolagenase protein oleh karena sifatnya yang antikolagenase
(Wulandari, 2007).

            Senyawa ini membantu dalam merawat periodontes refraktori. Penggunaan senyawa ini merupakan salah satu bentuk terapi antibiotic. Actisite merupakan antibiotika local yang diberikan dengan cara memasukkan kedalam saku periodontal dimana tetrasiklin terkandung didalam acsite akan menyatu dengan cairan sulkus gingiva sehingga dapat menyingkirkan bakteri-bakteri pathogen penyebab penyakit periodontal (Wulandari, 2007).

Gambar : Letak tetrasiklin periodontal fiber pada rahang atas

Sumber : Wulandari, 2007

Reduktiomisin adalah contoh lain dari senyawa yang berasal dari bakteri genus Streptomyces. Shimizu dan Tamura (1981) pertama sekali mengisolasi dan melaporkan reduktiomisin dari strain Actinomycete S551 yang berasal dari sampel tanah di Osaka-shi Jepang pada tahun 1981. Senyawa tersebut merupakan senyawa baru yang berasal dari mikroorganisme.

            Dalam sebuah jurnal penelitian yang berjudul “Isolasi bakteri reduktomisin dari bakteri terrestrial Streptomyces sp” dalam penelitiannya menggunakan Isolat dan subkultur agar bakteri Streptomyces sp. Ank181 diperoleh dari koleksi sampel genus Streptomyces Professor Dr. H. Anke, Institute for Biotechnology and Drug Research, Kaiserslautern, Germany. Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium kimia, Institute of Organic and Biomoleculare Chemistry, University of Goettingen, Germany. Penelitian ini bertujuan melakukan isolasi dan penentuan aktivitas senyawa bioaktif reduktiomisin dari bakteri Streptomyces sp. Ank181 daratan (terrestrial). Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium kimia, Institute of Organic and Biomoleculare Chemistry, University of Goettingen.

            Cara Isolasi dan fermentasinya yakni Subkultur agar Streptomyces sp. Ank181 diinokulasi dalam 25 l medium kultur M2 pada Ph 7,8 yang terlebih dahulu medium kulturnya disterilisasi pada suhu 105^o C dengan autoklaf selama 2 jam, dan kultur tersebut difermentasi selama 6 hari pada suhu 28^o C. Kultur yang berwarna kuning dipanen pada hari ke-6 dan disaring dengan celite menggunakan penyaring tekan. Filratnya kemudian dilewatkan pada kolom resin XAD-16 dan dielusi dengan pelarut sehingga diperoleh ekstrak kasar methanol sedangkan campuran celite dan biomassa diekstraksi dengan pelarut etil asetat sehingga diperoleh ekstrak kasar etil asetat. Kromatografi lapis tipis (KLT) dari kedua ekstrak kasar, fase methanol, dan etil asetat, menunjukkan pola noda yang sama sehingga kedua ekstrak fase tersebut digabung, dan diuapkan pelarutnya dengan rotary evaporator bertekanan rendah. Residu yang diperoleh sebanyak 3,10 g kemudian dihilangkan lemak (defating) dengan pelarut sikloheksana. Ekstrak yang diperoleh selanjutnya difraksinasi secara kromatografi kolom terhadap gel 60 F254 dengan menggunakan pelarut diklorometana/ewcastl (0 sampai 50% MeOH) sehingga diperoleh 4 fraksi kasar (fraksi I-IV). Subfraksi pertama mengandung lemak sehingga tidak dipisahkan lebih lanjut. Fraksi II, III, dan IV masing-masing dipisahkan dan dimurnikan lebih lanjut, dengan menggunakan kolom Sephadex LH-20 (pelarut ewcastl) dan dimonitor dengan KLT, sehingga diperoleh secara berturut-turut; reduktiomisin (2, 20.10 mg), dan dua senyawa trivial yaitu asam 2,3-dihidroksibenzoat dan asam indole-3- karboksilat (Bahi dan Idores, 2013).

Pengujian aktivitas dari senyawa murni dilakukan dengan metoda dilusi agar berdasarkan aktivitas daya hambat minimum pada media agar, yang menggunakan medium potato dextrose agar (PDA) untuk bakteri (Staphylococcus aureus, Escherichia coli), dan medium sabouraud dextrose agar (SDA) untuk jamur (Candida albicans) dan aktimonisin-D sebagai referensinya (Bahi dan Idores, 2013).

Senyawa reduktiomisin diisolasi dari subfraksi II dengan kolom Sephadex-LH20 dan pelarut MeOH dan diperoleh jarum berwarna kuning. Senyawa reduktiomisin menunjukkan pita serapan UV pada λ 254 dan 366 nm, dan KLT nodanya berwarna hijau tua dengan pereaksi semprot penampak noda pmetoksibenzaldehid/asam sulfat (setelah dipanas pada suhu oven 105^o C) (Bahi dan Idores, 2013).

Hasil analisis ESI-SM diperoleh massa molekul senyawa reduktiomisin sebesar 293 Dalton. Massa molekulnya merupakan kelipatan bilangan ganjil dan mengindikasi adanya atom nitrogen dalam struktur senyawa reductiomycin (Bahi dan Idores, 2013).

Hasil uji aktivitas biologi menunjukkan bahwa reductiomycin bersifat antimikroba terhadap bakteri, jamur dan sitotoksik, reductiomycin digolongkan sebagai zat yang aktif terhadap bakteri Gram positif, jamur, virus penyebab penyakit. Penyakit Newcastle merupakan salah satu penyakit yang banyak terjangkit pada hewan ternak ayam. Penyakit Newcastle ini disebabkan oleh virus Avian paramyxovirus type-1 (Bahi dan Idores, 2013).

Tiga senyawa metabolit sekunder telah berhasil diisolasi dan diidentifikasi dari bakteri tanah genus Streptomyces sp. Ank181, yaitu reduktiomisin, asam 2,3-dihidroksibenzoat, dan asam indole-3-karboksilat. Hasil uji antimikroba menunjukkan bahwa reduktiomisin bersifat bioaktif terhadap bakteri, jamur, dan sitotoksik terhadap Artemia salina (Bahi dan Idores, 2013).

           

BAB III

PENUTUP

III. 1 Kesimpulan

            Adapun kesimpulan yang diperoleh

1.      Steptomyces adalah bakteri gram positif yang menghasilkan spora yang dapat ditemukan di tanah, koloni mereka yang keras, berbulu dan tidak/jarang berpigmen. Streptomyces adalah sumber utama senyawa antibiotik dewasa ini. Streptomyces diketahui mampu menghasilkan lebih dari 500 senyawa anti mikroba yang telah diketahui senyawa penyusunnya.

2.      Streptomyces digunakan dalam bidang kesehatan karena menghasilkan antibiotic beberapa diantaranya adalah Tetrasiklin periodontal fiber dan Reduktomisin. Tetrasiklin periodontal fiber merupakan antibiotika yang digunakan untuk menyingkirkan atau menghentikan pertumbuhan bakteri yang menimbulkan masalah lebih lanjut sekaligus mengontrol perkembangan jumlah bakteri subgigiva pada penyakit periodontal. Reduktiomisin adalah contoh lain dari senyawa yang berasal dari bakteri genus Streptomyces.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2014. Streptomyces. http://id.wikipedia.org/wiki/Streptomyces. diakses pada tanggal 2 Desember 2014.

Asmaria. 2013. Mengenal bakteri Streptomyces. http://asrimaria.blogspot.com /2013/12/mengenal-bakteri-streptomyces.html. diakses pada tanggal 2 Desember 2014.

Bahi dan Idores. 2013. Isolasi antibiotic Reduktimisin dari bakteri terrestrial Streptomyces sp. Jurnal kedokteran Hewan Vol.7(2) Hal. 192-131.

J. Ulya. 2009. Kemampuan Penghambatan Streptomyces spp. terhadap Mikroba Patogen      Tular Tanah Pada Beberapa Kondisi Pertumbuhan : Jenis media, Waktu Produksi, pH dan Suhu, dikutip dari http://repository.ipb .ac.id. diakses pada tanggal 2 Desember 2014.

Rahayu, Triastuti. 2011. Streptomyces sebagai Sumber Antibiotik baru Indonesia. FKIP Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Wulandari, Pitu. 2007. Tetrasiklin Periodontal Fiber sebagai Perawatan Penunjang pada Penyakit Periodontal. http://repisitory.usu.ac.id. diakses pada tanggal 2 Desember 2014.