LEMBAR PERSETUJUAN NASKAH PROGRAM MEDIA NON CETAK

(WEB SUPLEMEN)

Mata Kuliah : Mikrobiologi (PEBI4416)

Judul Program : Aplikasi mikrobiologi dalam kehidupan manusia

Penulis ; Tri Wahyuningsih

NASKAH INI TELAH DIPERIKSA DAN DISETUJUI OLEH:

Penelaah Materi Penelaah Media

Sukiniarti (………………………)

NIP. 130 686 740 NIP.

Ketua Jurusan PMPA

Yumiati

NIP.

TIU : Setelah mempelajari matakuliah ini mahasiswa diharapkan dapat

menerapkan beberapa aplikasi mikrobiologi dalam kehidupan.

TIK : Setelah mempelajari matakuliah ini kompetensi yang diharapkan

adalah agar Anda dapat:

1. menjelaskan tentang peranan mikroba dalam bioremediasi2. menjelaskan tentang penyakit progresif dan fatal yang

berkaitan dengan virus3. menjelaskan tentang mikroba pertanian4. menjelaskan tentang penyakit resistensi

Deskripsi Matakuliah : Matakuliah Mikrobiologi membahas tentang aplikasi mikrobiologi dalam kehidupan manusia yang berkaitan dengan bioremediasi, penyakit-penyakit progresif dan fatal yang berkaitan dengan virus (kanker), mikroba pertanian, serta penyakit resistensi.

Fakultas : FKIP

Kode Matakuliah : PEBI 4416 /Mikrobiologi

Menu Utama :

Topik 1 : Peranan mikroba dalam bioremediasi

Topik 2 : Kanker adalah Kelainan Sel

Topik 3 : Mikrobiologi Pertanian.

Topik 4 : Penyakit resistensi.

Judul Materi : Aplikasi mikrobiologi dalam kehidupan manusia

Alamat e-mail : tri@mail.ut.ac.id

PENDAHULUAN

Matakuliah bioteknologi ini dirancang khusus untuk mahasiswa SI Pendidikan

Biologi yang bersifat memperkaya dan memperluas wawasan yang berkaitan dengan

mikrobiologi.

Materi yang terkandung dalam matakuliah ini merupakan dalam meningkatkan

penguasaan konsep tentang bagaimana menerapkan konsep mikrobiologi dalam

kehidupan, mulai dari aplikasi mikrobiologi dan peranan mikroba menguntungkan,

penyakit progresif dan fatal yang berkaitan dengan virus, mikrobiologi pertanian dan

penyakit resistensi.

Setelah mempelajari matakuliah ini, kompetensi yang diharapkan adalah agar

mahasiswa dapat:

1. menjelaskan tentang aplikasi mikrobiologi dalam kehidupan

2. menjelaskan pengertian bioremediasi

3. memberi contoh bioremediasi

4. menjelaskan penyakit progresif yang berkaitan dengan virus

5. menjelaskan tentang penyakit kanker

6. menjelaskan peranan mikrobiologi dalam pertanian

7. menjelaskan penyakit resistensi

Matakuliah ini berbobot 3 SKS dan disajikan dalam 9 modul antara lain:

Modul 1. Sejarah Mikrobiologi

Kegiatan Belajar 1. Perkembangan Mikrobiologi

Kegiatan Belajar 2. Perkembangan Tehnik dan Cara Kerja Laboratorium

Mikrobiologi

Kegiatan Belajar 3. Aplikasi Mikrobiologi dalam Kehidupan Manusia.

Modul 2. Tinjauan Umum Protista

Kegiatan Belajar 1. Protista Prokariotik

Kegiatan Belajar 2. Protista Eukariotik

Modul 3. Perkembangan dan Pertumbuhan Mikroorganisme

Kegiatan Belajar 1. Isolasi Mikroba

Kegiatan Belajar 2. Pertumbuhan dan Multiplikasi

Modul 4. Virus

Kegiatan Belajar 1. Virus Bakterial

Kegiatan Belajar 2. Virus Hewan dan Tumbuhan

Modul 5. Penggolongan bakteri dan metebolismenya

Kegiatan Belajar 1. Dasar-dasar Klasifikasi

Kegiatan Belajar 2. Enzim dan Metabolisme Bakteri

Modul 6. Genetika Mikroba

Kegiatan Belajar 1. Genetika Prokariot

Kegiatan Belajar 2. Dasar Molekuler Variasi

Kegiatan Belajar 3. Genetika Eukariot

Kegiatan Belajar 4. Rekayasa Genetika

Modul 7. Mikrobiologi pertanian dan Air

Kegiatan Belajar 1. Mikrobiologi Tanah dan Pertanian

Kegiatan Belajar 2. Peran Mikroba Sebagai Dekomposer

Kegiatan Belajar 3. Mikrobiologi Air

Kegiatan Belajar 4. Air Bagi Kehidupan Manusia

Modul 8. Pengendalian mikroorganisme dan Penyakit Resistensi oleh Mikroorganisme

Kegiatan Belajar 1. Dasar-dasar Pengendalian

Kegiatan Belajar 2. Mikroorganisme, Penyakit-Resistensi dan Pemindah

sebarannya

Modul 9. Mikrobiologi Pangan dan Industri

Kegiatan Belajar 1. Mikrobiologi Pangan

Kegiatan Belajar 2. Mikrobiologi Industri

Modul 1. Sejarah Mikrobiologi

Kegiatan Belajar 3. Aplikasi Mikrobiologi dalam Kehidupan Manusia

Setiap usaha manusia untuk mendalami suatu ilmu tertentu, sebenarnya secara sadar

atau tidak, terdapat dua tujuan utama, yaitu pengembangan ilmu itu sendiri dan yang

kedua kemamfaatannya bagi umat manusia. Begitu pula dengan mikrobiologi. Untuk

tujuan yang kedua berkembanglah Mikrobiologi Terapan, yang menggunakan prinsip-

prinsip mikrobiologi agar memberikan keuntungan dan manfaat bagi manusia.

Mikroba ada yang merugikan dan ada yang menguntungkan. Mikroba yang

menguntungkan dapat membantu manusia dalam hal produk dan jasa. Dalam hal produk

misalnya mikroba menghasilkan bermacam zat seperti vitamin, asam organik, melalui

fermentasi dihasilkan makanan dan minuman seperti kecap, tempe, youhart, alkohol,

anggur dan sebagainya. Dalam hal jasa mikroorganisme dapat membantu manusia untuk

menganalisis kandungan suatu bahan tertentu (bioassay), membantu manusia dalam hal

menambang logam-logam tertentu (biomoning).

Salah satu bentuk terapan mikrobiologi dalam kehidupan manusia yang bertolak dari sifat

yang menguntungkan antara lain Bioremediasi.

Bioremediasi

Bioremediasi adalah usaha yang dilakukan manusia berupa pemanfaatan jasa

mikroba/mahkluk hidup untuk mengembalikan fungsi dan kondisi lingkungan yang

tercemar karena polutan tertentu. Bioremediasi dapat didefinisikan sebagai penggunaan

organisme hidup, terutama mikroorganisme, untuk mendegradasi pencemar yang

merugikan ke tingkat atau bentuk yang lebih aman.

Proses bioremediasi ini dapat dilakukan secara bioaugmentasi, yaitu penambahan

atau introduksi satu jenis atau lebih mikroorganisme baik yang alami maupun yang sudah

mengalami perbaikan sifat (improvedigenetically engineered strains) dan biostimulasi

yaitu suatu proses yang dilakukan melalui penambahan zat gizi tertentu yang dibutuhkan

oleh mikroorganisme atau menstimulasi kondisi lingkungan sedemikian rupa (misalnya

memberi aerasi) agar mikroorganisme tumbuh dan beraktivitas lebih baik.

Penggunaan beragam spesies mikroorganisme untuk bioremediasi telah sedemikian

luas dan digunakan untuk mengatasi beragam pencemar baik organik maupun an-organik.

Proses bioremediasi seringkali diterapkan dalam bentuk interaksi tumbuhan

mikroorganisme (bioremediasi fito-mikrobial), misalnya penggunaan Pseudomonas

putida yang berasosiasi dengan gandum (Triticum aestivum) dan Mesorhizobium huakuii

dengan Astragalus sinicus untuk mengatasi pencemaran Cd.

Usaha menjaga kualitas air oleh pembudidaya dapat dilakukan dengan tetap mengacu

bioremediasi. Proses ini dapat dilakukan dengan mengkombinasikan sistem penyaringan-

penyaringan pasir lambat dan biofilter. Biofilter pada skala yang besar dapat diwujudkan

dalam bentuk lahan basah (wetland) alami, semi alami dan buatan (contructed wetland).

Bioaugmentasi mikroorganisme seperti Bacillus sp dapat membantu mengurai materi

organik dan/atau optimasi biofilter melalui pembentukan biofilm atau asosiasi dengan

akar tumbuhan air.

Lahan basah alami, misalnya mangrove, telah dibuktikan peranannya dalam pengendalian

cemaran dari tambak seluas 286 ha melalui resirkulasi ke lahan mangrove seluas 120 ha

mampu mengurangi padatan terlarut secara signifikan. Menurut Pillay (1990) untuk

keperluan akuakultur yang berkelanjutan, setiap 1 ha hutan mangrove yang menjadi

tambak, sekurang-kurangnya 3 ha tetap dibiarkan sebagai hutan. Lingkungan mangrove

diketahui memiliki komponen biotik yang beragam dan khas, termasuk di dalamnya

mikroorganisme.

Adapun pada saringan pasir lambat, peran biofilter dilakukan oleh mikroorganisme

yang membutuhkan biofilm pada permukaan substrat dan mengurai materi-materi

organik terlarut yang mengalir bersama air dan menurunkan kadar ammonia secara cepat

sehingga memperbaiki kualitas air. Optimasi biofilter dapat dilakukan dengan kultivasi

tumbuhan air (makrofit) seperti Typha latifolia (ekor kucing), Eichornia crassifass (eceng

gondok), Lemna sp (duckwet) dan Scirpus valiaus untuk air tawar dan penggunaan

makrofit seperti Gracillaria dan Ulva untuk air laut.

Sejumlah penelitian mengemukakan optimasi penggunaan air limbah akuakultur

menggunakan kombinasi antara grazer animals misalnya tiram (Saccostrea

comnurcialis), ciliata dan alga makrofit, misalnya Gracillaria edulis, secara signifikan

memperbaiki kualitas air limbah, baik pada system resirkulasi maupun non-resirkulasi

ditunjukkan oleh penurunan populasi bakteri, fitoplanton dan bahan padat tersuspensi.

Tumbuhan air mampu meningkatkan penguraian materi limbah 2 – 3 kali lebih banyak,

karena perakaran tanaman menjadi tempat yang ideal bagi mikroorganisme yang

berperan dalam dekomposisi atau biodegradasi absorpsi mineral oleh tanaman, dan

mineralisasi. Kehadiran mikroorganisme dalam jumlah tinggi di sekitar perakaran tidak

terlepas dari mekanisme pompa oksigen yang dilakukan tanaman yang mampu

mentransfer oksigen ke rhizosfer.

( Sumber: Di atas Langit ada Langit, Orasi ilmiah oleh Prof.Drs. Agus Irianto, M.Sc,

Ph.D Guru Besar Unsoed, 12 Mei 2007)

Mencuci Lahan Tercemar dengan Kuman

Ke mana tumpahan minyak dan oli dari bengkel mobil atau motor, pom bensin, dan

stasiun kereta api mengalir? Fakta menunjukkan tumpahan tersebut merembes ke dalam

tanah dan mencemari tanah. Hal yang sama terjadi pada limbah pengeboran minyak bumi

yang dialirkan ke kolam lumpur sisa pengeboran (drilling mud). Akibat tak ada proteksi

memadai, cairan hidrokarbon sering bocor dan merembes ke dalam tanah.

Untuk mencegah dampak yang lebih parah, para pengelola lokasi tersebut sedang

mencari teknik pemuliaan lokasi (remediasi) lahan tercemar. Salah satu yang dilirik

adalah bioremediasi , yang banyak digunakan memulihkan tanah yang tercemar senyawa

hidrokarbon.

Bioremediasi mengandalkan reaksi mikrobiologis dalam tanah. Tehnik ini

mengkondisikan mikroba sedemikian rupa sehingga mampu mengurai senyawa

hidrokarbon yang terperangkap dalam tanah.

Bioremediasi dapat dilakukan langsung di lokasi tanah tercemar (in-situ). Kita tidak perlu

repot menggali tanah dan memindahkannya ke lokasi khusus. Di Amerika Serikat (AS),

teknik ini banyak diadopsi sebab biaya penggalian dan pemindahan tanah tergolong

mahal. Sementara pada bioremediasi ex-situ, tanah yang tercemar digali dan dipindahkan

ke dalam penampungan yang lebih terkontrol, lalu diberi perlakuan khusus dengan

memakai mikroba. Bioremediasi ex-situ bisa lebih cepat dan mudah terkontrol, dibanding

in-situ, karena mampu meremediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang beragam.

Kunci sukses bioremediasi adalah dilakukannya karakterisasi lahan (site

characterization) dan treatability study. Menurut Idrus Maxdoni Kamil, ahli teknik

lingkungan dari Institut Tehnologi Bandung (ITB), karakterisasi lahan tercemar, bukan

hal yang rumit. Memang data yang diperlukan cukup banyak, seperti sifat dan struktur

geologis lapisan tanah, lokasi sumber pencemar dan perkiraan banyaknya hidrokarbon

yang terlepas dalam tanah . Sifat-sifat lingkungan tanah juga harus diketahui, mulai dari

derajat keasaman (pH), kelembaban hingga kandungan kimia yang sudah ada.

Karakterisasi lahan berfungsi pula mengetahui keberadaan dan jenis mikroba yang ada

dalam tanah. Setelah data terkumpul, kita bisa melakukan modeling untuk menduga pola

distribusi dan tingkat pencemarannya. Salah satu tehnik modeling yang kini banyak

dipakai adalah bioplume modeling dari US-EPA. Di sini diperhitungkan juga faktor

perubahan karakteristik pencemar akibat reaksi biologi, fisika, kimia yang dialami dalam

tanah. Dalam riset doktornya di Utah State University, Amerika Serikat, Maxdoni

melakukan tehnik bioventing. Cara ini merupakan salah satu tehnik in-situ untuk

memulihkan lahan yang tercemar bahan bakar jet JP-4 , di Pangkalan Udara Meliter Hill,

tempat Angkatan Udara AS merawat mesin pesawat tempur utamanya F-16 Figting

Falcon. “ Tanpa modeling yang baik, jutaan dolar akan sia-sia karena melakukan

bioremediasi di bagian yang salah. Dan jangan lupa untuk mempelajari betul karakteristik

bahan pencemar.” Tegas Maxdowi.

Soal treatability studi, Sri Harjati, peneliti laboratorium Mikrobiologi Lingkungan, Pusat

Antar Universitas ITB menerangkan, di Laboratorium kami mencoba membiakkan

mikroba yang cocok dengan senyawa hirokarbon pencemar, dimulai dari mikroba dalam

tanah tercemar sendiri.”ujarnya. Pengkondisian paling sederhana adalah dengan

menambahkan senyawa nutrient agar reaksi mikroorganismenya optimal. Jika gagal,

dicoba dengan mikroba lain akan sangat membantu.

Rekayasa genetika terkadang juga perlu jika mikroba alamiah tak memuaskan

hasilnya. Treatability studi juga akan menyimpulkan apakah reaksi dapat berlangsung

secara aerob atau anaerob.

Dalam pilot project bioremediasi di stasiun kereta api Bandung, Sri Harjati dan

kawan-kawan berhasil mengkondisikan mikroba aerobic asli (indigeneous) agar mampu

mengurai oli, solar, dan senyawa hidrokarbon berat lainnya yang sudah terperangkap di

dalam tanah stasiun. Semua yang berhasil dilakukan di pilot project dilaksanakan

langsung di lokasi-lokasi yang ditentukan oleh karakteristik lahan. Namun karena

dasarnya adalah hasil laboratorium dan pendugaan matematis, tidak heran jika ada

beberapa hambatan pada awalnya “mikroba yang berhasil dibiakkan di laboratorium

sering terhambat perkembangannya akibat kalah bersaing dengan mikroba lain, jamur

atau protozoa yang sudah ada dalam tanah. Dalam pilot project di stasiun Bandung

dengan tehnik ex-situ, yaitu landfarming dan bioaugmentation, kandungan senyawa

hidrokarbon dalam tanah diturunkan sampai 70 hingga 90 persen setelah lima bulan .

Bioremediasi in-situ memang belum banyak dipraktekkan di Indonesia. Padahal

potensinya sangat tinggi mengingat tanah kita sangat kaya akan berbagai jenis mikroba.

Apalagi tanah di Indonesia sangat lembab. Peralatan canggih sudah tersedia di beberapa

laboratorium. Ahlinya sudah tersebar di berbagai institusi, seperti ITB, UNPAD, IPB,

LIPI, Lemigas, BPPT dan beberapa perusahaan perusahaan swasta lainnya. ( Mencuci

Lahan Tercemar dengan Kuman. http://www.sinar harapan.co.id/berita/0205/22/ipt.html.

Modul 4. Virus

Kegiatan Belajar 2. Virus Hewan dan Tumbuhan

Penyakit-penyakit progresif atau yang secara lambat laun memburuk dan biasanya

berakhir dengan kematian namun kurang sekali dimengerti dan membutuhkan banyak

riset. Beberapa diantaranya disebabkan oleh virus, seperti penyakit kanker.

Kanker adalah kelainan Sel

Sel yang berukuran kecil tapi selalu sibuk didalamnya terdapat benda-benda yang

disebut organel . Salah satu organel atau benda yang ada dalam sel adalah inti sel yang

berisi Gen atau DNA atau materi genetika, yang dikenal sebagai pembawa sifat

keturunan. Kanker merupakan penyakit yang berawal dari kerusakan gen, materi genetika

atau DNA sel. Satu sel saja mengalami kerusakan genetika sudah cukup untuk

menghasilkan sel kanker atau neoplasma. Sel yang gennya rusak itu dapat menjadi liar

dan berkembang biak atau tumbuh terus menerus tanpa henti dari satu sel menjadi beribu-

ribu bahkan jutaan sel sehingga membentuk jaringan baru. Akhirnya terbentuklah

jaringan tumor atau kanker.

Sel normal bisa menjadi sel kanker bila materi genetiknya rusak atau berubah.

Kerusakan pada materi genetika, atau disebut juga mutasi gen, dapat terjadi melalui

berbagai cara;

Pertama: disebabkan karena oleh kesalahan pertumbuhan atau replikasi yang terjadi

pada saat sel-sel yang mati atau rusak digantikan oleh sel yang baru. Pada saat

penggantian satu sel, terjadi penggandaan sel induk agar dihasilkan sel baru yang sama

persis seperti induknya, hkususnya gen. Dalam proses pembuatan sel baru ini bisa terjadi

gen sel yang baru salah digandakan lalu menghasilkan sel baru yang tidak sama dengan

induknya sehingga dihasilkan sel termutasi. Sel seperti ini berpotensi menjadi sel. Oleh

karena itu, kanker banyak ditemukan pada organ yang sering mengalami pergantian sel,

seperti sumsum tulang yang membuat sel-sel darah, jaringan epidermis pada saluran

pencernaan, paru-paru, rahim dan sebagainya.

Kedua: mutasi atau kesalahan pada gen sel yang merupakan kesalahan genetika yang

diturunkan dari gen orang tua. Kesalahan genetika ini umumnya menghasilkan kanker

pada usia dini atau anak-anak.

Ketiga: faktor luar (faktor eksternal) meliputi virus, infeksi berkelanjutan, polusi udara,

makanan, radiasi dan bahan-bahan kimia asing yang tidak diperlukan tubuh. Bahan-bahan

kimia asing ini dapat berasal dari pencemaran makanan, polusi udara dan air, ataupun

bahan kimia yang ditambahkan pada makanan. Penyebab dari luar tubuh ini umumnya

merusak gen, khususnya pada sel organ yang sering mengalami pergantian sel atau

berfungsi mensekresi, seperti : payudara, sumsum tulang, saluran pencernaan dan rahim.

Penyebab pertama dan kedua di atas disebut faktor internal atau faktor dari dalam

tubuh yang memang harus diterima dan tidak dapat dicegah. Untungnya menurut

kesimpulan yang dikeluarkan oleh WHO (World Health organization), penyakit kanker

yang disebabkan oleh keturunan dan faktor dalam hanya sekitar 10-15%. Sebagian besar

(sekitar 85-90%) disebabkan oleh faktor luar. Kesimpulan ini merupakan hasil

rangkuman dari sepuluh ribu lebih hasil penelitian mengenai kanker, pangan dan gizi

yang diadakan di berbagai Negara lebih dari sepuluh tahun. Hasilnya tentu saja sangat

memuaskan, karena jika penyebabnya berasal dari luar tubuh, dengan sendirinya

penyebab ini dapat dicegah.

Kanker mempunyai tiga cirri utama: hyperplasia, anaplasia dan metastasis.

Hyperplasia adalah perbanyakan sel-sel yang tak terkendali. Anaplasia adalah tidak

normalnya struktur sel (sel-sel fungsinya berkurang atau hilang). Metastasis adalah

kemampuan sel yang ganas untuk memisahkan dirinya dari tumor dan membentuk tumor

baru pada situs di dalam inang.

Lama sekali para mikrobiologiwan berpendapat bahwa kanker mungkin disebabkan

oleh virus. Namun tahun-tahun belakangan ini telah terhimpun bukti-bukti yang cukup

memperlihatkan bahwa beberapa virus memang menyebabkan kanker pada hewan.

Penemuan-penemuan ini menghidupkan kembali pendapat bahwa kanker pada manusia

mungkin disebabkan oleh virus, karena masuk akal untuk memperkirakan bahwa bila

virus dapat menyebabkan kanker pada hewan, maka tentulah dapat melakukan hal yang

sama pada manusia. Selain disebabkan oleh virus, kanker dapat terjadi karena bahan-

bahan yang dapat memicu terjadinya kanker.

Bahan Pemicu Kanker

Pemicu kanker dapat beragam bentuknya, mulai dari kebiasaan makan yang tidak

seimbang, hidup dengan tingkat stress tinggi, kebiasaan merokok, kontak dengan paparan

sinar matahari berlebihan, dan juga dari makanan yang kita konsumsi. Senyawa pemicu

kanker yang terdapat dalam bahan makanan dapat berupa zat racun yang terdapat dalam

bahan makanan itu sendiri ataupun hasil kontaminasi mikroorganisme, hasil proses

olahan pangan, bahan tambahan makanan yang sering digunakan dalam proses olahan

industri makanan, serta residu pestisida yang mengkontaminasi bahan pangan. Apabila

senyawa pemicu ini terdapat dalam bahan pangan dikonsumsi, dikhawatirkan sedikit

demi sedikit akan terakumulasi dalam tubuh, sehingga dosis sekecil apapun dalam waktu

cukup lama akan berbahya bagi kesehatan.

Karsinogenik Dalam Bahan Makanan.

Bahan pangan yang mengandung zat beracun merupakan pemicu kanker seperti

hydrazine (zat aktif) terdapat pada jamur champignon, solanin, dan chaconin senyawa

glikoalkaloid (zat aktif) pada kentang yang berwarna hijau juga bersifat karsinogen dan

beracun. Pohon pakis juga mengandung senyawa aquilide-A (zat aktif) punya potensi

sebagai mutagen.

Senyawa beracun juga diperoleh dari toksin (zat racun) yang dihasilkan oleh

mikroorganisme yang tumbuh pada bahan pangan seperti mikotoksin, yaitu racun yang

dihasilkan oleh jenis kapang yang umum berasal dari Aspergillus, Penicillium, dan

fusarium sp. Kapang banyak tumbuh pada kacang-kacangan dan biji-bijian.

Aflatoksin terutama ditemukan pada kacang tanah, jagung, dan biji kapas yang

ditumbuhi oleh Aspergillus flavus. Toksin ini telah terbukti merupakan karsinogen kuat

yang dapat menyerang hati. Jamur yang banyak dikonsumsi seperti jamur Agarius

bisporus dan jamur shiitake dari Jepang mengandung racun yang bernama hydrazine

(agaritene).

Bahan makanan yang diawetkan dengan pengasapan,seperti sate, ikan bakar, ikan

asap mengandung zat karsinogenik yang disebut benzo(a)pyrene. Zat ini merupakan

produk dari pembakaran kayu atau arang yang masuk ke dalam daging, ayam, ikan

melalui asap. Zat ini berasal dari reaksi radikal bebas yang terbentuk melalui proses

pembakaran tidak sempurna pada bahan organik seperti gula, asam amino, lemak.

Benzo(a)pyrene merupakan komponen polisiklik aromatic hidrokarbon (PAH). PAH

juga dapat diperoleh akibat asap rokok, polusi udara dan air, komponen batubara, dan

petroleum yang mencemari lingkungan. Senyawa ini dalam tubuh dapat berikatan dengan

DNA sel yang kemudian dapat menyebabkan mutasi sel yang selanjutnya dapat berubah

menjadi sel kanker. Kopi juga mengandung senyawa mutagenik yaitu acrylamide yang

terbentuk pada saat kopi disangrai, yang dapat memacu terbentuknya sel kanker.

Acrylamide juga terdapat pada bahan pangan yang mengandung karbohidrat tinggi

seperti beras, kentang dan sereal yang dibakar atau dipanggang. Namun zat tersebut tidak

muncul bila makanan direbus.

Proses penggorengan dengan menggunakan minyak goreng yang sama secara

berulang akan menghasilkan produk oksidasi yang akan membentuk radikal bebas dan

bila dikonsumsi dapat menimbulkan kerusakan sel. Minyak goreng yang berwarna coklat

kehitaman bersifat karsinogenik.

Food Additives Penyebab Kanker

Food additive adalah bahan yang ditambahkan ke dalam makanan selama produksi,

pengolahan, pengemasan, atau penyimpanan yang bertujuan untuk meningkatkan kualitas

bahan pangan, memperthankan nilai gizi, dan sifat organoleptik (sifat bau, rasa, dan

warna). Beberapa bahan tambahan makanan yang digunakan adalah antioksidan,

pewarna, pemanis buatan, penstabil, pemutih, emulsifier, pengembang dan sebagainya.

Hasil penelitian Zakaria dkk (1996) terhadap jajanan tercemar food additives yang

dikonsumsi remaja menunjukkan bahwa makanan jajanan tersebut merupakan penyebab

terbentuknya radikal bebas dalam tubuh. Penambahan garam NaCL (garam dapur) yang

berlebihan juga dapat memicu terjadinya kanker lambung.

Nitrit dan nitrat merupakan zat pengawet makanan yang sering terdapat dalam

produk olahan daging seperti kornet, sosis, ham, salami, baso dan ikan asin. Penggunaan

nitrat selain untuk penghambat pertumbuahan bakteri Clostridium botulinum (pathogen)

juga digunakan sebagai bahan pewarna merah pada produk daging. Dalam saluran

pencernaan, nitrit akan bereaksi dengan amine hasil dari pemecahan protein,

menghasilkan nitrosamine. Nitrosamine adalah senyawa karsinogenik yang berpotensi

menimbulkan kanker. Vitamin C dapat menetralisir efek nitrosamine, sehingga dalam

produk olahan daging selalu ditambahkan Vit C atau dianjurkan bagi orang yang

mengkonsumsi makanan olahan tersebut harus banyak mengkonsumsi Vit C.

Pemanis buatan seperti sakarin dan siklamat merupakan pemicu kanker. Sakarin

dapat menyebabkan kanker kandung kemih, kanker ginjal dan kanker rahim.

Bahan pewarna amaranth yang memberikan warna merah dan tartrazine yang

memberikan warna kuning pada produk makanan juga mengindikasikan karsinogenik.

Pemberian 3% amaranth dan tartrazine pada diet tikus dapat menyebabkan perkembangan

tumor.

Antioksidan yang sering digunakan dalam industri pangan yang berfungsi

menghambat proses ketengikan pada produk pangan berminyak, seperti BHA (Butylated

hydroxyanisole) dan BHT (butylated hydroxytoluene) juga bersifat karsinogenik.

Karsinogenik dari Non Pangan.

Merokok yang berlebihan pemicu kanker paru-paru, kanker perut, saluran

pernapasan, mulut, bibir dan hati. Rokok mengandung senyawa amin aromatic

heterosiklis yang mempunyai aktivitas sebagai mutagen tinggi dibanding benzo(a)pyrene

yang mencapai 200 kali lipat. Kondisi ini dapat diperparah apabila selain merokok juga

mengkonsumsi alkohol. Wanita yang banyak mengkonsumsi alkohol dapat memicu

kanker payudara, karena alkohol dapat meningkatkan estrogen, yang merupakan pemicu

terjadinya kanker tersebut.

Sinar ultraviolet, sinar x dan sinar gamma merupakan unsur mutagenik dan

karsinogenik dan dapat merusak DNA sel.

Hexachlorophene (bahan kimia yang digunakan sebagai bahan pelarut) yang banyak

digunakan pada produk kosmetika, sabun, dan bahan pewangi merupakan karsinogenik

yang dapat menyerang otak.

Bahan pembungkus makanan terbuat dari vinyl klorida (untuk pembuat PVC) dan

styrene adalah bahan pembungkus plastik diidentifikasikan sebagai karsinogen pada hati

tikus percobaan. Pemberian berlanjut bahkan menyebabkan penurunan sistem saraf pusat

dan kerusakan hati, paru dan jantung.

Polisiklik (rantai karbon dengan banyak cabang) yang banyak ditemukan pada asap

knalpot motor, mesin pemanas, rokok, pembakaran tanaman, dan industri emisi (besi,

alumunium,baja) merupakan pemicu kanker dari polusi udara.

Modul 7. Mikrobiologi Pertanian dan Air

Kegiatan Belajar 1. Mikrobiologi Tanah/pertanian

Mikrobiologi Pertanian

Tanah merupakan tempat menyediakan substrat bagi pertumbuhan tanaman.

Tanaman selanjutnya dapat dimanfaatkan oleh manusia dan hewan sebagai salah satu

sumber energi. Dalam penyediaan substrat tumbuh bagi tumbuhan, tanah harus memiliki

kandungan hara yang memadai. Penyediaan zat hara tersebut tidak terlepas dari peran

mikroba tanah, seperti bakteri, kapang, alga dan berbagai macam protozoa.

Nitrogen adalah unsur yang diperlukan untuk membentuk senyawa penting di dalam

sel, termasuk protein, DNA, dan RNA. Hewan memperoleh nitrogen yang diperlukan

dengan makan tumbuhan atau hewan lain, sedangkan tumbuhan harus mengekstrasi dari

tanah. Sumber nitrogen yang terdapat dalam tanah, makin lama makin tidak mencukupi

kebutuhan tumbuhan, sehingga perlu diberi pupuk yang merupakan sumber nitrogen

untuk mempertinggi produksi. Berkurangnya luas lahan pertanian di samping keinginan

petani untuk menaikkan produksi agar dapat mencukupi kebutuhan pangan, berakibat

diperlukannya pupuk dalam jumlah besar. Industri pupuk yang didirikan, biaya

pembuatannya tinggi, sehingga harga pupuk cenderung selalu naik. Salah satu penyebab

kenaikan harga minyak bumi yang merupakan bahan baku utama dalam industri pupuk.

Kenaikan harga minyak bumi dan perkiraan menyusutnya cadangan minyak bumi,

mendorong orang untuk mencari pupuk nitrogen alternatif, dan rekayasa “gen hijau”

tampaknya dapat memberi harapan untuk memenuhi kebutuhan pupuk di masa datang.

Daur nitrogen adalah arus nitrogen yang bergerak antara tumbuhan, hewan,

mikroba, lahan dan atmosfer. Udara yang menyelubungi bumi mengandung gas nitrogen

sebanyak 80%, tetapi sebagian besar dalam bentuk N2 yang tidak dapat dimanfaatkan.

Tumbuhan, hewan dan kebanyakan mikroba tidak mempunyai cara untuk mengikat

nitrogen gas menjadi senyawa dalam selnya. Tumbuhan dan mikroba umumnya

mendapatkan nitrogen dari senyawa seperti amonium (NH4+) dan nitrat (NO3

-). Nitrogen

dalam senyawa ini, umumnya dikatakan dalam bentuk tertambat, yang sangat berbeda

dengan nitrogen bebas atau N2 gas. Untuk memanfaatkan nitrogen gas, para pakar

bioteknologi memusatkan perhatiannya pada hubungan antara tumbuhan dan jenis

mikroba tertentu yang dapat menambat nitrogen. Mikroba menyerap gas nitrogen dari

udara dan menyusun atom nitrogen ke dalam molekul amonium, nitrat atau senyawa lain

yang dapat digunakan oleh tumbuhan.

Sejak zaman dahulu diketahui bahwa tanaman kacang-kacangan seperti koro, buncis,

kedelai, orok-orok dapat menyuburkan ladang. Dengan perkembangan lebih lanjut

diketahui, bahwa akar kacang-kacangan tersebut ditemukan bintil-bintil berisi jutaan

bakteri yang mampu menambat nitrogen udara, sehingga nitrogen tanah yang telah

diserap oleh tanaman budidaya dapat diganti. Tidak ada contoh tentang interaksi antara

beribu-ribu jenis tumbuhan di muka bumi ini yang lebih baik daripada hubungan antara

tumbuhan kacang-kacangan dan bakteri penambat nitrogen. Simbiosis antara tumbuhan

dan bakteri ini bersifat saling menguntungkan untuk kedua pihak. Bakteri mendapatkan

zat hara yang kaya energi dari tumbuhan inang, dan sebaliknya tumbuhan inang

mendapatkan senyawa nitrogen dari bakteri untuk memelihara kehidupannya. Di alam

banyak ditemukan hubungan simbiosis seperti ini, namun sebegitu jauh hanya simbiosis

antara tumbuhan kacang-kacangan dan bakteri penambat nitrogen yang cukup besar

kemungkinannya untuk dikembangkan dan memberi keuntungan besar dibidang

pertanian.

Berbagai jenis tumbuhan kacang-kacangan merupakan tumbuhan budidaya dengan

nilai ekonomi yang tinggi, seperti kacang tanah dan kedelai. Walaupun demikian,

kebanyakan tanaman budidaya seperti jagung, padi, gandum dan tumbuhan lain yang

harus tumbuh tanpa bantuan bakteri penambat nitrogen karena tidak terdapat bintil pada

akarnya untuk hidup bakteri. Para pakar bioteknologi melihat adanya tiga kemungkinan

yang dapat membantu tanaman budidaya untuk memanfaatkan pabrik pupuk yang berupa

mikroba:

1. Untuk memodifikasikan mikroba, padi-padian, atau keduanya, sehingga dapat

mengadakan simbiosis dan masing-masing memperoleh keuntungan dari

simbiosis ini.

2. Memodifikasi jenis bakteri lain yang dapat hidup dengan subur pada jenis padi-

padian menjadi tipe yang dapat menambat nitrogen.

3. Menerapkan tehnik rekayasa genetik untuk mendapatkan jenis padi-padian yang

mampu menambat nitrogennya sendiri dari udara, dengan mentransfer gen yang

diambil dari mikroba penambat nitrogen.

Mikroba penambat nitrogen yang terdapat pada akar kacang-kacangan adalah jenis

bakteri Rhizobium. Organisme ini masuk melalui rambut-rambut akar dan bertempat

tinggal di dalam akarnya sendiri, dan membentuk bintil pada akar yang bersifat khas

untuk kacang-kacangan. Sebelum dapat mendorong Rhizobium untuk hidup ditempat

baru, misalnya dalam akar padi-padian, perlu lebih banyak dipelajari tentang syarat-

syarat hidup alami bakteri itu, sehingga kebutuhannya dapat dipenuhi sedekat mungkin.

Hal ini merupakan tantangan yang besar, yang betul-betul merangsang untuk dipecahkan.

Dalam dasawarsa terakhir, banyak sekali yang telah diketahui tentang “mesin

molekuler” yang digunakan oleh bakteri untuk menambat nitrogen. Enzim utama yang

berperan disebut nitrogenase. Enzim ini mengambil gas nitrogen dan dengan

menggunakan energi yang diambil dari kegiatan fotosintetik tumbuhan inangnya,

kemudian mengubah gas nitrogen menjadi amoniak. Lebih dari puluhan gen, yang

disebut dengan istilah nif (singkatan nitrogen-fixation) terlibat dalam penyusunan aparat

penambatan nitrogen. Mula-mula tampaknya merupakan pekerjaan raksasa untuk

mentransfer gen-gen ini ke dalam jenis mikroba lain. Seperti yang sering terjadi dengan

gen-gen yang mempunyai fungsi tunggal dalam sel, gen-gen nif ini merupakan suatu

rantai dalam jumlah DNA yang sangat besar yang menyusun kromosom bakteri, tetapi

semua terkelompok dalam satu daerah. Keadaan ini memudahkan untuk memotong

bagian untaian DNA yang sesuai dengan kromosom Rhizobium dan menyisipkan

potongan itu ke dalam organisme lain.

Rekayasa genetika telah berhasil untuk mentransfer gen nif dari bakteri penambat

nitrogen ke dalam E.coli, sehingga E.coli kemudian mampu menambat nitrogen.

Percobaan ini tidak menggunakan Rhizobium, tetapi gen nif yang diambil dari Klebsiella

pneumoniae, suatu jenis bakteri tanah yang hidup bebas dari setiap tumbuhan inang.

Bakteri ini mempunyai tidak kurang dari tujuh belas gen nif, dan fakta bahwa semua gen

itu dapat ditransfer ke dalam tempat baru (bakteri lain), memberi harapan di masa

mendatang untuk mentransfer gen-gen tadi ke dalam bakteri yang sekarang menghuni

akar gandum dan padi-padian lain, tetapi tidak dapat menambat nitrogen.

Yang lebih menarik adalah harapan untuk menyisipkan gen nif secara langsung ke

dalam tanaman budidaya, tanpa sama sekali melibatkan mikroba penambat nitrogen.

Dalam menerapkan pendekatan ini dijumpai sejumlah masalah yang rumit, terutama

untuk “mengelabui” sel tumbuhan budidaya agar dapat memperlakukan gen-gen bakteri

seperti gennya sendiri. Perbedaan yang paling nyata di antara semua bentuk kehidupan

adalah yang berinti sungguh (eukariot= DNA dikemas di dalam inti) dan yang belum

berinti sunguh (prokariot = inti belum terkumpul dalam inti). Pada aras molekuler

perbedaan ini jauh lebih penting daripada perbedaan yang lebih jelas antara dua jenis

organisme yang berinti sungguh, seperti misalnya beda antara tikus dan tanamn tomat.

Mengingat bahwa semua bakteri adalah prokariot dan semua tumbuhan adalah eukariot,

gen nif bakteri tidak akan “dimengerti” oleh tumbuhan budidaya. Khususnya, harus

dicarikan jalan untuk menjamin agar tumbuhan menghasilkan sejumlah protein yang

tepat seperti ditentukan oleh gen nif bakteri. Ini mengandung praduga bahwa gen

sebenarnya dapat ditransfer dari bakteri ke tumbuhan. Banyak contoh rekayasa genetika

yang melibatkan transfer gen dari organisme eukariot ke organisme prokariot (misalnya

gen insulin manusia ke dalam E.coli) dan dari organisme eukariot satu ke eukariot yang

lain (misalnya gen interferon ke dalam khamir). Tehnik ini telah berkembang dengan

baik jika dibandingkan dengan transfer gen dari organisme prokariot ke organisme

eukariot, misalnya dari Rhizobium ke dalam gandum. Walaupun demikian, dalam tahun

akhir-akhir ini telah tercapai kemajuan besar dalam pemahaman dan penerapan vektor

eukariotik, yaitu potongan yang dapat menjembatani masuknya DNA asing ke dalam sel

eukariotik.

Banyak kemajuan mutakhir ditemukan pada benjolan-benjolan yang disebut “bintil-

bintil mahkota” suatu jenis tumor yang menyerang banyak tanaman berbunga. Tumor

dengan permukaan yang kasar itu terdiri atas massa sel tumbuhan yang mengadakan

proliferasi dengan cepat karena terlepas dari mekanisme pengendali pertumbuhan normal

tumbuhan, dalam hal ini tumor itu analog dengan tumor hewan. Dalam hal bintil-bintil

mahkota ini penyebabnya adalah suatu jenis bakteri Agrobacterium tumefaciens, yang di

dalamnya terdapat potongan-potongan kecil DNA yang disebut plasmid Ti (tumor-

inducing = pengimbas tumor) “Bintil-bintil mahkota” menjadi plasmid Ti ditransfer dari

bakteri ke dalam kromosom tumbuhan yang diinfeksi, dan perubahan yang dihasilkan

dalam susunan genetika sel tumbuhan mengibas sel-sel untuk tumbuh dan membagi

dengan cepat. Jadi di sini terdapat vektor yang potensial untuk memasukkan gen bakteri

ke dalam tumbuhan. Sekali vektor didapat, semua perlengkapan untuk rekayasa genetik

dapat digunakan, dan kita dapat juga mencoba untuk menyisipkan gen dari satu tanaman

ke dalam jenis lain. Suatu hal yang menarik dari jenis penemuan in ialah kemungkinan

menghasilkan tanaman yang lengkap dari sel tunggal, paling sedikit pada beberapa jenis

tumbuhan.

Meskipun Agrobacterium tumefacien dengan plasmid Ti dapat menginfeksi berbagai

jenis tumbuhan yang tergolong dalam tumbuhan biji belah, tetapi tidak dapat menginfeksi

padi-padian atau tumbuhan biji tunggal lain. Meskipun demikian, terdapat vektor

tumbuhan yang potensial dan tidak adanya virus atau plasmida yang cocok untuk

rekayasa genetika bagi tanaman padi-padian.

Meskipun tampaknya sederhana, namun penambatan nitrogen melibatkan reaksi

kimia yang rumit. Dalam proses ini tidak hanya terjadi perubahan gas nitrogen menjadi

amonia, tetapi juga dihasilkan gas hidrogen. Ini suatu reaksi pemborosan, karena dalam

reaksi ini sejumlah besar energi tertambat dalam hidrogen, yang jika dapat dilepaskan

dapat lebih dimanfaatkan, terutama sebagai bahan bakar untuk penambatan nitrogen yang

lebih banyak. Hal ini akan menguntungkan tumbuhan inang bakteri, karena tumbuhan

inang itulah yang menyediakan sebagian besar energi yang digunakan untuk

pengoperasian seluruh mesin penambatan nitrogen.

Pengamatan terhadap Rhizobium yang berasosiasi dengan kedelai mengungkapkan,

bahwa banyak di antara bakteri itu yang mengandung gen bup (gen penyerap hidrogen).

Gen ini rupanya memberi kemampuan untuk mendaur ulangkan gas hidrogen kembali ke

dalam sistem nitrogenase yang menambat nitrogen.

Penerapan lansung penemuan ini adalah pengintroduksian gen bup ke dalam galur

Rhizobium yang sekarang tidak memiliki gen itu. Gen bup dalam lain tipe bakteri tertentu

terdapat pada plastida, dan jika pembawa bup itu terdapat pada Rhizobium, maka plastida

pembawa gen itu dapat ditransfer dari galur bakteri Rhizobium yang satu ke galur yang

lain. Tambahan kemampuan untuk menggunakan energi dalam gas hydrogen belum tentu

meningkatkan hasil tanaman budidaya secara nyata, karena setiap perubahan kemampuan

organisme dapat menimbulkan banyak kemungkinan, mungkin dapat menguntungkan,

tetapi juga mungkin tidak. Rumitnya kehidupan pada aras molekul, dengan jaring-jaring

yang kait mengkait antara fungsi yang satu dengan yang lain (dalam hal ini, pengambilan

hidrogen dan laju pertumbuhan) hampir tidak memungkinkan untuk meramalkan apakah

konsekuensinya suatu perubahan. Di sini masalahnya bertambah sulit karena hubungan

simbiotik antara Rhizobium dan kedelai, yang mempersukar pengaruhnya bagi kedua

organisme tadi. Jika tumbuhan betul-betul tumbuh lebih baik, orang akan memasukkan

gen bup langsung ke dalam tanaman budidaya yang juga mempunyai kemampuan untuk

menambat nitrogen.

Gen lain yang menjadi perhatian para pakar rekayasa genetika adalah gen osm, yang

dalam beberapa hal mempunyai kaitan dengan kemampuan tumbuhan untuk menahan

penderitaan-penderitaan (stress) tertentu, seperti tidak adanya air, panas, dingin, dan

kadar garam dalam tanah tinggi. Semua keadaan yang menyulitkan ini mempunyai

pengaruh kekuatan untuk memaksa masuk atau keluarnya air dari sel tumbuhan dengan

proses osmosis. Jutaan hektar lahan di seluruh dunia tidak dapat dimanfaatkan untuk

pertanian karena suhu yang rendah, tidak cukup tersedia air, dan kandungan garamnya

tinggi. Sasaran masa depan adalah mengintroduksi gen osm ke dalam tumbuhan budidaya

dengan tujuan membuka lahan tandus yang luas untuk pertanian.

Tumbuhan yang nilainya rendah seperti gulma, sering menunjukkan ketahanan

terhadap derita. Jika gen untuk daya tahan terhadap derita dengan rekayasa genetika

dapat ditransfer ke dalam tanaman budidaya, maka lahan yang semula tidak produktif

akan dapat diubah menjadi lahan produktif. Penelitian yang mendalam ditujukan untuk

mengetahui fisiologi, biokimia, dan dasar genetika tanggapan tumbuhan terhadap

lingkungan. Banyak jenis tumbuhan yang daya adaptasinya untuk menghadapi faktor-

faktor lingkungan tidak begitu baik, seperti terhadap kekurangan air, kadar garam tinggi,

kekurangan mineral atau adanya racun, suhu tinggi dan rendah hara, dan sebagainya.

Suatu contoh kemampuan adaptasi adalah mengurangi luas permukaan daun dan jumlah

stomata untuk menghadapi kekurangan air. Sayangnya sifat-sifat struktural untuk

menghadapi keadaan derita itu melibatkan banyak gen yang berbeda, sehingga

menyulitkan bagi para pakar genetika.( Bioteknologi, Latar Belakang dan Beberapa

Penerapannya, Sardjoko, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta).

Modul 8. Pengendalian Mikroorganisme dan Penyakit-Resistensi oleh Mikroorganisme.

Kegiatan Belajar 2. Mikroorganisme, Penyakit Resistensi dan Pemindahsebarannya.

Mikroorganisme dalam Kesehatan dan Penyakit Resistensi

Setelah perang dunia ke dua, dengan bertambahnya temuan antimikroba, vaksin dan

terbasminya penyakit cacar, terdapat harapan besar bahwa penyakit infeksi tidak akan

menjadi masalah kesehatan masyarakat lagi. Kenyataan menunjukkan bahwa dalam

kurun waktu dua darsawarsa kemudian, banyak sekali mikroba baru (mutan) penyebab

penyakit ditemukan lagi, diantaranya virus ebola, HIV, rotavirus dan pelbagai virus

hepatitis. Pada periode yang sama, beberapa penyakit telah berkurang kekerapannya.

Termasuk dalam kelompok reemerging diseases, diantaranya :dengue, difteri, demam

kuning, kolera dan meningitis meningokokus. Para ahli di Center for Disease Control

Amerika Serikat tahun 2000 telah meramalkan bahwa tidaklah mungkin melakukan

pemberantasan penyakit infeksi di manapun. Bahwa penyakit infeksi masih terus

merupakan masalah kesehatan masyarakat utama. Tahun 1996 menunjukkan bahwa

diperkirakan terdapat 17 juta penderita penyakit infeksi yang meninggal tiap tahun atau

50.000 orang meninggal setiap hari.

Disamping itu, sejak ditemukannya dan dipakainya antimikroba untuk pengobatan

penyakit infeksi, teramati adanya peningkatan kekerapan resistensi mikroba penyebab

terhadap antimikroba tersebut dan peningkatan penyebaran geografis mikroba resisten.

Beberapa faktor yang berperan dalam muncul kembalinya pelbagai infeksi, misalnya

saja: cepat dan kerapnya perjalanan, padatnya penduduk kota dengan sanitasi buruk,

perubahan penanganan dan pengolahan bahan pangan dan minuman, perubahan ekologi

yang memungkinkan manusia mudah terpapar pada vektor terinfeksi dan reservoir

mikroba, lemahnya kemampuan pengamatan dan laboratorium serta evolusi mikroba.

Kondisi-kondisi tersebut memungkinkan akumulasi infeksi yang tidak mampu dideteksi

secara dini dan baru disadari setelah terjadinya wabah seperti halnya pada kejadian

infeksi oleh HIV.

Manusia secara konstan berhubungan dengan beribu-ribu mikroorganisme.

Mikroorganisme ini tidak hanya terdapat di lingkungan, tetapi juga menghuni tubuh

manusia, mikroorganisme yang menghuni tubuh manusia disebut flora normal, atau

mikrobiota. Kebanyakan mikroba asli di dalam tubuh manusia adalah komensal, mereka

memanfaatkan inang, tetapi inangnya tidak terpengaruh. Mikroba komensal memperoleh

makanannya dari sekresi dan pruduk-produk buangan tubuh manusia.Mikroorganisme

asli yang lain mempunyai hubungan mutualistik dengan inangnya yaitu, mereka

memanfaatkan inangnya sambil juga menguntungkan inang.

Kadang-kadang mikroorganisme jenis lain dapat pula menyerang tubuh manusia.

Mikroorganisme itu parasit yang hidup bergantung dari inang dan dapat menimbulkan

bahaya terhadap inang tersebut dengan cara menimbulkan penyakit. Penyakit menular

dapat timbul atau dicegah bergantung kepada hasil interaksi antara mikroba parasitik dan

inangnya. Kemampuan organisme untuk menimbulkan penyakit disebut patogenitas. Bila

mikroorganisme menyerang inang dan berkembang biak di situ, maka terjadilah infeksi.

Respon inang terhadap infeksi ialah terganggunya fungsi tubuh yang disebut penyakit.

Jadi pathogen ialah mikroorganisme apa saja yang mampu menimbulkan penyakit.

Kemampuan suatu mikroorganisme untuk menyebabkan infeksi disebut virulensi.

Kemampuan suatu mikroorganisme patogenik untuk menyebabkan infeksi juga

dipengaruhi oleh kemampuan inang untuk menahan infeksi.

Anak-anak yang telah sembuh dari suatu penyakit seperti campak, gondong, atau cacar

air, biasanya tidak rentan terhadap serangan kedua kali untuk penyakit ini. Kita katakan

bahwa orang ini telah menjadi resisten terhadap penyakit yang disebabkan oleh suatu

pathogen khusus. Keadaan resisten seperti ini disebut kekebalan atau imunitas.

Karena imunitas ini diperoleh setelah mula-mula terkena suatu mikroorganisme

patogenik, kita menyebutnya sebagai kekebalan atau imunitas dapatan (acquired

immunity).

Kekebalan dapatan dapat terjadi melalui penggunaan vaksin disamping melalui infeksi

alamiah. Jadi vaksin maupun mikroorganisme dapat merangsang mekanisme resistensi

inang (sistem kekebalan)

Rintangan atau hambatan mekanis meliputi kulit dan selaput lendir yang utuh (tidak

sobek) yang pada umumnya mencegah masuknya mikroorganisme. Namun, cendawan

tertentu dapat dengan mudah menimbulkan infeksi kulit bila kulit menjadi lembab dan

lunak, misalnya cendawan yang menyebabkan athlete foot. Tetapi bakteri umumnya

dihambat oleh asam laktat dan asam-asam lemah lain yang dijumpai di dalam sekresi

kelenjar keringat dan pH rendah. Disamping aksi mekanis lendir, air liur dan air mata

dalam rangka menghambat bakteri, beberapa dari sekresi ini mengandung substansi

antimikrobial yang penting untuk mencegah infeksi. Salah satu contohnya adalah

Lisosom, suatu enzim yang menghidrolisis dinding sel banyak bakteri, dijumpai dalam

banyak zat alir dan sekresi tubuh, terutama air mata. Keasaman dan kebasaan beberapa

zat alir tubuh mempunyai pengaruh yang merusak terhadap banyak mikroorganisme.

Menanggulangi Penyakit Infeksi

Pada masa kini telah banyak sekali upaya yang dilakukan untuk menemukan dan

mengidentifikasi mikroba penyebab penyakit. Dengan datangnya bioteknologi hubungan

manusia dengan mikroba memasuki fase baru, beberapa mikroba telah dimanfaatkan

secara positif dalam dunia pengobatan, terutama dan salah satunya adalah dalam produksi

antibiotika dan penemuan interferon.

Antibiotika.

Sesuai dengan susunan kimianya, antibiotika digolongkan menjadi 4 kelas utama yaitu;

penisilin, tetrasiklin, sefalosporin dan eritromisin. Penisilin merupakan antibiotika

pertama yang digunakan dalam klinik dan merupakan antibiotika yang paling banyak

diteliti, baik mengenai proses seleksi maupun mutasi jamur penghasil penisilin tersebut.

Penelitian dilakukan untuk memecahkan masalah berikut: (1) permintaan untuk

menggunakan penisilin sangat besar untuk memenuhinya diperlukan proses fermentasi

yang efisien dan efektif untuk memperoleh hasil yang tinggi, (2) penisilin merupakan

antibiotika spectrum sempit, hanya aktif untuk bakteri Gram positif, sehingga diperlukan

antibiotika spectrum lebar yang aktif baik untuk bakteri gram positif maupun gram

negative, (3) menyebabkan reaksi alergi baik ringan ataupun berat, sehingga diperlukan

antibiotika bagi pasien yang alergi pada penisilin, (4) penisilin tidak stabil dalam kondisi

asam di dalam lambung, sehingga tidak dapat diberikan secara oral, (5) banyak bakteri

manjadi resisten terhadap penisilin, karena dapat menghasilkan enzim penisilinase yang

menyebabkan penisilin menjadi inaktif.

Pada tahun 1945 Guiseppe Brotzu seorang guru besar bakteriologi menemukan

mikroorganisme jenis cendawan Cephalosporium, yang menghasilkan senyawa yang

dapat membunuh berbagai jenis bakteri dalam kisaran yang luas, yang merupakan

penisilin baru dan dinamakan sefalosporin yang dapat membunuh bakteri yang resisten

terhadap penisilin. Memang penisilin dapat menghentikan infeksi oleh bakteri-bakteri

yang berbahaya, namun infeksi yang semula secara cepat dapat disembuhkan dengan

penisilin, kemudian dapat bertahan. Dengan kata lain bakteri penyebab penyakit infeksi

itu menjadi resisten terhadap penisilin.

Resistensi terhadap antibiotika tertentu pada populasi bakteri melalui berbagai cara,

termasuk melalui transfer plasmida resistensi terhadap antibiotika umum digunakan

menyimpang dari yang semestinya, mendorong bakteri yang resisten. Misalnya bakteri

yang mula-mula resisten terhadap penisilin ternyata memulai dengan membuat enzim

penisilinase, yang menyerang antibiotika itu sebelum dapat bekerja.

Penisilin dan sefalosporin keduanya bekerja menghambat pembentukan dinding sel

bakteri. Sefalosporin digunakan untuk melawan pneumonia yang disebabkan oleh

Staphylococcus yang resisten terhadap penisilin.

Streptomisin merupakan antibiotika yang berasal dari Steptomyces griseus yang kerjanya

mencegah pembentukan protein pada bakteri. Sekali dapat masuk ke dalam bakteri,

streptomisin merusak ribosom yang merupakan struktur globular kecil yang padanya

informasi genetik yang diemban oleh mRNA diterjemahkan menjadi protein.

Streptomisin dapat menyerang bakteri yang tidak tergangu oleh penisilin dan

sefalonosporin.

Interferon.

Interveron ialah bahan antivirus nonspesifik yang menghambat replikasi virus secara

intraseluler dan disintesis oleh sel sebagai respons terhadap infeksi virus.

Sejarah perkembangan interferon dimulai tahun 1957, pada waktu Alick Isaacs dan Jean

Lindenmann meneliti tanggapan tubuh terhadap inveksi virus. Mereka menemukan

bahwa suatu substansi yang disekresikan oleh sel yang terserang dapat membantu sel lain

untuk menentang pengaruh virus penyerang. Senyawa ini dinamakan oleh mereka

interferon, karena mengganggu (interfere) penyebaran infeksi virus. Isaacs dan

Lindenmann mencoba untuk menemukan mengapa orang yang menderita infeksi suatu

jenis virus jarang terserang penyakit jenis virus lain pada waktu yang sama. Fakta ini

membangkitkan minat mereka untuk menyelidiki lebih mendalam, karena telah diketahui

bahwa infeksi bakteri biasanya membuka untuk infeksi bakteri lain, akibat melemahnya

sistem pertahanan pasien. Mengapa tidak demikian pada infeksi virus? Mereka

menemukan bahwa sebagai tanggapan terhadap serbuan virus, sel mensekresikan

interferon yang bertindak sebagai tanda bahaya, membangunkan sel sekelilingnya agar

bersiaga terhadap kehadiran penyerang dan memungkinkan sel-sel tadi untuk

menyiapkan diri terhadap serangan yang sebentar lagi akan datang. Sekarang diketahui,

bahwa paling sedikit terdapat selusin interferon yang berbeda yang dapat dihasilkan oleh

sel tubuh manusia, yang semuanya adalah protein. Selain itu, jenis hewan yang berbeda

menghasilkan interferon yang berbeda pula. Interferon mencit tidak mempunyai pengaruh

yang berarti pada manusia.

Tidak mengherankan, bahwa sampai tahun 1980 satu-satunya sumber interferon

untuk manusia adalah sel manusia, di mana sel darah putih dari donor darah dalam

jumlah yang besar kemudian sengaja diinfeksi dengan virus untuk memacu pembuatan

interferon oleh sel-sel tadi. Dari 90.000 donor hanya dapat menghasilkan 1 g interferon,

dalam bentuk yang paling baik hanya mengandung 1% interferon murni.

Kendati banyaknya kesulitan untuk mendapatkan interferon, bukti besarnya nilai

interferon dalam pengobatan beberapa penyakit virus dan barangkali dalam pengobatan

penyakit kanker telah dimulai. Charles Weissmann telah mengumumkan

keberhasilannya mengklonkan gen pengendali pembuatan satu tipe interferon manusia

dengan menyisipkan ke dalam bakteri .

Interferon adalah kerabat protein yang akhir-akhir ini telah diklarifikasikan kembali

dan dibedakan menjadi subtipe, yaitu: -interferon (semula interferon lekosit),

-interferon (semula interferon fibroblast), -interferon (semula interferon kekebalan).

-interferon dan -interferon dikembangkan sebagai anti virus untuk melawan virus

hepatitis dan cacar, sedangkan -interferon sebagai obat antikanker.

Gen interferon leukosit manusia yang mengendalikan pembuatan interferon telah

dapat disintesis, kemudian dimasukkan ke dalam plasmida, dan selanjutnya diklonkan ke

dalam E.coli untuk menghasilkan -interferon. Gen interferon manusia juga telah

diekspresikan ke dalam khamir dangan interferon fibroblast telah disisipkan ke dalam

E.coli dan ekspresi menghasilkan pruduk yang mempunyai aktivitas sebagai antivirus.

Vaksin

Dalam tahun 1067, lebih dari 10 juta penduduk terserang penyakit cacar dan penyakit

ini bersifat endemik untuk lebih dari 30 negara. Namun sekarang penderitaan yang

mengerikan ini sudah terhapus dengan dilakukannya vaksinasi. Keberhasilan ini tidak

terlepas dari keberhasilan pengembangan vaksin yang efektif untuk melawan penyakit

virus. Metode imunisasi merupakan metode terbaik dan termurah, jika dibandingkan

dengan metode lain untuk mencegah penyakit infeksi. Meskipun demikian masih banyak

tersebar penyakit virus yang membahayakan yang untuk melawannya belum tersedia

vaksin yang efektif dan murah.

Contoh penyakit yang sukar untuk mendapatkan sumber antigen yang cocok untuk

imunisasi adalah hepatitis B. Infeksi virus ini pada hepar, kecil harapannya untuk dapat

disembuhkan, terutama pada penderita usia lanjut dan lemah. Penularan terjadi melalui

transfusi darah atau plasma, penggunaan alat-alat kedokteran dan alat suntik yang kurang

steril, dan hubungan kelamin terutama bagi pria yang homoseksual.

Virus hepatitis B tidak dapat dibiakkan dalam kultur jaringan dan vaksin dibuat dari

pemanasan serum yang berasal dari orang yang menjadi pembawa hepatitis B, tetapi

tidak menunjukkan gejala penyakit tersebut. Belakangan ini vaksin dikembangkan dari

zarah antigen yang kecil dengan permukaan yang bulat (HBsAg) yang telah diinaktifkan

yang terdapat dalam serum pembawa hepatitis B. Meskipun vaksin ini aman dan efektif,

diperlukan kemudahan yang mahal untuk produksi dan penyimpanannya.

Sebagai sumber pengganti untuk antigen adalah pembuatan protein hepatitis B dalam

sel prokariotik yang telah dikembangkan oleh Edman dkk. Pendekatan lain adalah

inokulasi peptide antigen permukaan sintetik. Urutan asam amino HBsAg dideduksi dari

urutan nukleotida genom virus dan beberpa peneliti menggunakan program computer

untuk memperkirakan urutan antigenic HBsAg. Dreesman mensintesis dua peptide siklik

yang menimbulkan tanggapan antibody dalam mencit setelah diinjeksi sekali saja.

Metode baku pembuatan vaksin anti virus adalah membiakkan virus dalam binatang

yang cocok. Virus kemudian dikumpulkan dimatikan atau sangat diperlemah sebelum

diinjeksikan ke dalam tubuh manusia. Sebagai tanggapan, sistem kekebalan tubuh

membuat antibodi yang akan menyerang mereka, ini memerlukan waktu, tetapi karena

virus dalam keadaan yang tidak membahayakan, tidak menimbulkan masalah. Virus yang

telah mati atau lemah tidak akan menimbulkan kerusakan, sedang selama ini sistem

kekebalan semakin meningkat kekuatannya. Jika kemudian virus sejenis dan betul-betul

masih aktif, dan masuk ke dalam tubuh, sistem kekebalan telah siap untuk mendepak

keluar virus tadi. ( Sumber: Bioteknologi, Latar Belakang dan Beberapa Penerapannya,

Sardjoko, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta).

Evaluasi

Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar!

1. Usaha yang dilakukan manusia berupa pemanfaatan jasa mikroba untuk

mengembalikan fungsi dan kondisi lingkungan yang tercemar disebut….

A. Biodegredasi

B. Bioremediasi

C . Biomming

D. Biosensor

2. Bioremediasi yang dilakukan langsung di lokasi tanah tercemar disebut

bioremediasi….

A. ex-situ

B. in-situ

C. remediasi

D. biokontrol

3. Kemampuan sel yang ganas untuk memisahkan dirinya dari tumor dan membentuk

tumor baru pada situs lain di dalam inang, disebut….

A. anaplasia

B. hyperplasia

C. metastasis

D. karsinoma

4. Pada kacang tanah yang ditumbuhi oleh Aspergillus flavus, dapat mengandung toksin

penyebab kanker yang disebut….

A. acrylamide

B. benzopyrene

C. hydrazine

D. aflatoksin

5. Makanan yang diasap/disate dapat mengandung zat karsinogen seperti….

A. acrylamide

B. benzopyrene

C. hydrazine

D. aflatoksin

6. Mikroba tanah yang dapat membantu dalam proses siklus nitrogen adalah….

A. Rhibozium

B. Penisillium

C. Actinomycetes

D. E.coli

7. Gen yang berfungsi memberikan kemampuan untuk mendaur ulang gas hydrogen

kembali ke sistem nitrogenase yang menambat nitrogen adalah….

A. gen bup

B. gen nif

C. plasmid Ti

D. gen osm

8. Kemampuan sutu mikroorganisme untuk menyebabkan infeksi disebut….

A. infeksi

B. pathogen

C. virulensi

D. resisten

Petunjuk Jawaban

1. B

2. B

3. C

4. D

5. B

6. A

7. A

8. C