Mikrobiologi

selasa,14 Juni 2011

Mikrobiologi Lingkungan

Lingkungan, sesuatu yang ada di sekeliling kita dimana semua makhluk hiduop berada dari makhluk terkecil (mikroorganisme) sampai makhluk yang sempurna (manusia). Lingkungan yang terdiri dari udara, air dan tanah dimana dari ketiga komponen tersebut kita sangat membutuhkannya dalam kehidupan sehari-hari, bila ketiga komponen tersebut terganggu maka terganggu pula aktivitas kita, misalnya saja jika terdapat mikroorganisme yang tidak menguntungkan dalam air dan yang lain-lainnya

Ekologi microbe sangat berperan membantu memperbaiki kualitas linkungan.misalnya saja microbe yang dapat menguraikan sampah yang berasal dari manusia dan industry yang dibuang kedalm tanah. Microbe maupun melaksanakan daur ulang terhadap banyak macam bahan. Mikroorganisme dialam jarang terdapat sebagai biakan murni. Berbagai spesimensi tanah atau air dapat mengandund bermacam-macam species cendawan, protozoa, alga, bakteri, dan virus.

Perkembangan Biofertilizer terhadap perbaikan lingkungan

Indonesia adalah negara tropis dengan sektor pertanian yang luas. Dari daya dukung lahan yang ada indonesia dapat menjadi sumber pangan Dunia jika dikembangkan secara optimal. Jika kita lihat, contoh lahan di Kalimantan, hingga sampai sejauh ini belum dikembangkan secara optimal. Para petani di Indonesia memiliki alasan tersendiri dalam hal ini, yakni semakin mahalnya pupuk kimia yang ada, sehingga upaya untuk mengoptimalkan lahan yang ada terhenti. Belum lagi, penggunaan pupuk yang tidak terkontrol sehingga menyebabkan kerusakan lahan pertanian. secara perlahan tapi pasti sistem prtanian organik mulai berkembang di berbagai belahan bumi, baik di negara maju dan negara berkembang. Masyarakat mulai melihat berbagai manfaat yang dapat diperoleh dengan sistem pertanian organik ini, seperti lingkungan yang tetap terjaga kelestariannya dan dapat mengkonsumsi produk pertanian yang relatif lebih sehat karena bebas dari bahan kimia yang dapat menimbulkan dampak negatif bagi kesehatan.

Perkembangan biofertilizer saat ini di Dunia telah pesat. Berbagai negara seperti India,,

Thailand, Jepang, Cina, Brazil, Taiwan dan Negara maju lainnya telah lama beralih dari pupuk kimia ke arah pupuk biologi. Pupuk biologi atau yang disebut juga dengan Biofertilizer dinilai lebih bermanfaat baik ke tanaman maupun ke lingkunagan. Manfaat Ke tanaman karena Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mampu menyediakan nutrisi bagi kebutuhan tanaman, seperti Nitrogen, fosfat, Kalium, dan Biohormon. Sejumlah mikroba yang diketahui mampu menyediakan sumber nitrogen diantaranya adalah Azotobacter, Azospirillum, Herbaspirillum, Rhizobium, Clostridium, Azola pinata, Cyanobacter dan lain-lain. Mikroba-mikroba ini bertugas mengikat nitrogen bebas dan kemudian diubah menjadi amoniak yang selanjutnya akan dimanfaatkan oleh tanaman. Sementara kelompok mikroba kedua adalah Bacillus, Azospirllum, Pseudomonas, dan mikoriza. Kelompok mikroba ini bertugas melarutkan fosfat (P) yang tdiak larut menjadi fosfat terlarut sehingga dapat diserap oleh tanaman. Ke tiga adalah kelompok mikroba pelarut kalium (K), yakni dari kebanyakan adalah Bacillus. Terakhir adalah mikroba penyedia biohormon. Biohormon adalah hormon yang dihasilkan oleh mikroba untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Mikroba-mikroba penyedia biohormon adalah Azotobacter, Azospirillum, Pseudomonas, dan Bacillus. Pada umumnya, biohormon dapat berupa auksin, sitokinin, dan giberelin. hormon-hormon ini sangat diperlukan oleh tanaman, baik untuk perkecambahan, pertumbuhan tunas dan batang, perpanjangan akar, pembungaan maupun pembuahan.

Perkembangan biofertilizer dapat mempengaruhi perubahan terhadap lingkungan, dimana lingkungan tidak akan tergantung lagi terhadap pupuk anorganik yang akan memperparah keadaan, dengan adanya perkembangan biofertilizer ini lingkungan akan bersih terhadap zat-zat anorganik, sehingga perkembangan biofertilizer akan bermanfaat bagi mikrobiologi lingkungan dan para petani.

Biofertilizer mengandung sejumlah mikroba yang mana menyediakan nutrisi bagi tanaman yang bermanfaat terhadap lingkungan. Sedangkan fiksasi nitrogen yaitu proses pembentukan nitrogen dalam bentuk terikat,yang mana terjadi di dalam tanah yang dibantu oleh bakteri atau mikroba. Dengan demikian dalam pembentukan fiksasi nitrogen membutuhkan biofertilizer untuk menunjang terjadinya fiksasi nitrogen.

Sumber utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) yang terdapat di atmosfir, yang takarannya mencapai 78% volume, dan sumber lainnya yang ada di kulit bumi dan perairan. Nitrogen juga terdapat dalam bentuk yang kompleks, tetapi hal ini tidak begitu besar sebab sifatnya yang mudah larut dalam air.

Pada umumnya derivat nitrogen sangat penting bagi kebutuhan dasar nutrisi, tetapi dalam kenyataannya substansi nitrogen adalah hal yang menarik sebagai polutan di lingkungan. Terjadinya perubahan global di lingkungan oleh adanya interaksi antara nitrogen oksida dengan ozon di zona atmosfir. Juga adanya perlakuan pemupukan (fertilization treatment) yang berlebihan dapat mempengaruhi air tanah (soil water), sehingga dapat mempengaruhi kondisi air minum bagi manusia.

Bentuk atau komponen N di atmosfir dapat berbentuk ammonia (NH3), molekul nitrogen (N2), dinitrit oksida (N2O), nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), asam nitrit (HNO2), asam nitrat (HNO3), basa amino (R3-N) dan lain-lain dalam bentuk proksisilnitri. Dalam telaah kesuburan tanah proses pengubahan nitrogen dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu mineralisasi senyawa nitrogen komplek, amonifikasi, nitrifikasi, denitrifikasi, dan volatilisasi ammonium.

Sejumlah organisme mampu melakukan fiksasi N dan N-bebas akan berasosiasi dengan tumbuhan. Senyawa N-amonium dan N-nitrat yang dimanfaatkan oleh tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan manusia dan kembali memasuki sistem lingkungan melalui sisa-sisa jasad renik. Proses fiksasi memerlukan energi yang besar, dan enzim (nitrogenase) bekerja dan didukung oleh oksigen yang cukup. Kedua faktor ini sangat penting dalam memindahkan N-bebas dan sedikit simbiosis oleh organisme.

Nitrogenase mengandung protein besi-belerang dan besi-molibdenum, dan mereduksi nitrogen dengan koordinasi dan transfer elektron dan proton secara kooperatif, dengan menggunakan MgATP sebagai sumber energi. Karena pentingnya reaksi ini, usaha-usaha untuk mengklarifikasi struktur nitrogenase dan mengembangkan katalis artifisial untuk fiksasi nitrogen telah dilakukan secara kontinyu selama beberapa tahun. Baru-baru ini, struktur pusat aktif nitrogenase yang disebut dengan kofaktor besi-molibdenum telah ditentukan dengan analisis kristal tunggal dengan sinar-X.

Nitrogen organic diubah menjadi mineral N-amonium oleh mikroorganisasi dan beberapa hewan yang dapat memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan cacing tanah. Serangga tanah, cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes merupakan biang penting tahap pertama penguraian senyawa N-organik dalam bahan organic dan senyawa N-kompleks lainnya. Semua mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan tumbuhan Leguminosa termasuk Trifollum spp, Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand bean), Vigna sinensis (cow-pea), Piscera sativam (chick-pea), dan Medicago sativa (lucerna).

Bakteri dalam genus Rhizobium merupakan bakteri gram negatif, berbentuk bulat memanjang, yang secara normal mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer. Umumnya bakteri ini ditemukan pada nodul akar tanaman leguminosae.

Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan bios yang berarti hidup. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, bentuk batang, koloninya berwarna putih berbentuk sirkulasi, merupakan penghambat nitrogen yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi simbiotik dengan sel akar legume, bersifat host spesifik satu spesies Rhizobium cenderung membentuk nodul akar pada satu spesies tanaman legume saja. Bakteri Rhizobium adalah organotrof, aerob, tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk batang. Bakteri rhizobium mudah tumbuh dalam medium pembiakan organik khususnya yang mengandung ragi atau kentang. Pada suhu kamar dan pH 7,0 – 7,2.

Morfologi Rhizobium dikenal sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi akar leguminoceae melalui ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose, karena bakteri Rhizobium tidak dapat menghidrolisis selulose.

Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar leguminoceae mengambil nitrogen langsung dari udara dengan aktifitas bersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawaan nitrogen seperti asam-asam amino dan polipeptida yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan, bakteri dan tanak disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat menambat nitrogen secara mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat dalam tanah legum tersebut akan mati. Bakteri Rhizobium hidup dengan menginfeksi akar tanaman legum dan berasosiasi dengan tanaman tersebut, dengan menambat nitrogen.

Fiksasi Nitrogen

Berlangsung dgn bantuan kompleks enzim nitrogenase

 

 

 

 

 

 

 

 

Penerapan Fiksasi Nitrogen terhadap Mikrobiologi Lingkungan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Anonymous,2010)

Reaksinya sbb:

N2 + 6e –  -à 2NH3 (DG’0 = +150 kkal/mol = +630 kJ/mol)

  • Fiksasi N dilakukan oleh beberapa bakteri yang hidup bebas maupun bersimbiosis dengan akar tanaman, misal:  Clostridium pasteuranium, Klebisella, Rhodobacter, Rhizobium
  • Fiksasi N diatur oleh sistem operon gen yang rumit, termasuk gen nif . Fiksasi berlangsung apabila di lingkungan konsentrasi ammonia menurun/rendah.
  • Pada habitat terrestrial, fiksasi N oleh simbiosis Rhizobium dg tanaman Leguminosae merupakan donor terbesar dari senyawa N.
  • Penelitian tentang fiksasi N telah banyak dilakukan, misal oleh Hardy et al tahun 1968 ttg reduksi asetilen menjadi etilen oleh nitrogenase.
  • Hasil penelitian ttg fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak genera bakteri yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium, dan Vibrio.
  • Pada habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang melakukan fiksasi N (Anabaena, Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll)
  • Komponen yang berperan dalam fiksasi N di habitat perairan adalah heterocyst, tapi ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg juga dpt fiksasi N
  • Fiksasi N memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan koenzim.

Dalam ayat Al- Baqaroh 164 di bawah ini juga menjelaskan :

 

 

Artinya : Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.

Kandungan yang terdapat diatas menjelaskan bahwa bahwa semua jenis bakteri yang berasal dari mikrobiologi lingkungan, pertanian, maupun peternakan itu semua adalah ciptaan Allah Maha Kuasa. Dan juga dari penggalan bukti ayat-ayat Al-quran tersebut telah jelas bahwa kita sebagai orang yang beriman, yang yakin akan adanya sang Khalik harus percaya bahwa seluruh makhluk baik di langit dan di bumi, baik berukuran besar maupun kecil, bahkan sampai mikroorganisme (jasad renik) yang tidak dapat terlihat dengan mata telanjang adalah makhluk ciptaan Allah SWT, sehingga dengan mengetahui dengan adanya mikrobiologi lingkungan, pertanian maupun peternakan. Secara tidak langsung pengetahuan tentang aqidah kitapun semakin bertambah. Sesungguhnya manusia hanyalah sedikit pengetahuannya, jika dibandingkan dengan ilmu Allah SWT yang maha luas dan tak terbatas.

Dapat diketahui bahwa rhizobium adalah bakteri yang berasal dari udara, dan bakteri tersebut mengikat unsur nitrogen, nitrogen mempunyai kandungan bentuk atau komponen N di atmosfir dapat berbentuk ammonia (NH3), molekul nitrogen (N2), dinitrit oksida (N2O), nitrogen oksida (NO), nitrogen dioksida (NO2), asam nitrit (HNO2), asam nitrat (HNO3), basa amino (R3-N) dan lain-lain dalam bentuk proksisilnitri. Sehingga bakteri rhizobium sp dalam dunia pertanian, lingkungan memiliki peran yang penting. Contohnya saja pada dunia pertanian khususnya pada tanaman berbiji karena bakteri rhizobium sp menempel pada bintil akar sehingga tanaman tersebut akan mengalami proses kelangsungan hidup yang membuat tanaman tersebut memiliki nilai produktivitas pangan bagi manusia yang tinggi. Sedangkan pada lingkungan rhizobium sp tidak memiliki dampak negatif terhadap lingkungan (lingkungan tercemar, seperti polusi udara).

DAFTAR PUSTAKA

 

Anonymous, 2010. bakteri-menguntungkan. http://www.anneahira.com/. Diakses 10 desember 2010

Anonymous,2009. klasifikasi-mikroba-klasifikasi-dan-peranan-mikroba-dalam-kehidupanhttp://zaifbio.wordpress.com Diakses 10 desember 2010

Anonymous. 2010. Mikrobiologi Lingkungan. http://www.angelfire.com. Diakses 11 Januari 2011

waluyo, lud 2005. Mikrobiologi Umum. Malang: UMM

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s