BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kebutuhan terhadap energi listrik
sebagai penggerak utama pembangunan terus meningkat. Namun pasokan bahan bakar
yang dapat menghasilkan energi listrik
tidak sepadan dengan kebutuhan terhadap penggunaan listrik saat ini. Energi
listrik yang digunakan saat ini berasal dari bahan bakar fosil yang
keberadaannya semakin menipis. Oleh karena itu, perlu adanya alternatif
pengganti bahan bakar fosil.
Salah satu usaha yang dapat dilakukan
adalah dengan pemanfaatan bakteri. Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik
uniseluler yang mempunyai bentuk sederhana. Ukuran sel bakteri dinyatakan dalam
satuan mikron. Berdasarkan bentuk selnya, bakteri dibedakan menjadi bentuk
batang, bulat, dan lengkung, dapat berpasangan, membentuk kelompok atau
berantai ( Frobisher, Hindshill, dan goodhearth, 1974). (jelaskan keunggulan pemanfaatan
mikroba/bakteri dalam teknologi)
Saat ini telah ditemukan bakteri yang berasal dari luar angkasa yang
diberi nama Bacillus stratosphericus.
Bakteri ini ditemukan di Sungai Wear, Sunderland. Namun biasanya ditemukan di
ketinggian 20 mil di atas Bumi, Bakteri
ini diyakini masuk ke Bumi akibat siklus atmosfer yang menyebabkan peningkatan
uap air di stratosfer yang kemudian jatuh lagi ke Bumi.
Bakteri Bacillus stratosphericus
adalah mikroba yang umum ditemukan dalam konsentrasi tinggi di stratosfer. Para
ilmuwan berhasil direkayasa untuk menciptakan suatu biofilm yang menghasilkan listrik. Hebatnya bakteri ini
bisa digunakan menjadi Microbial Fuel Cell (MFC) untuk mengubah limbah sungai
menjadi listrik dan air bersih. Profesor Bioteknologi Kelautan Grant Burgess
mengatakan, “Mengejutkan sekali bisa menemukan bakteri ini di Bumi. Lebih
menarik lagi, bakteri ini bisa digunakan menghasilkan listrik untuk dunia.”
Berdasarkan uraian dalam latar belakang tersebut, maka kami tertarik
untuk melakukan kultivasi terhadap bakteri Bacillus
stratosphericus ini.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka
rumusan permasalahan dari makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Apa
ciri umum dan faktor pertumbuhan dari bakteri Bacillus stratosphericus?
2. Apa
peranan dari Bakteri Bacillus
stratosphericus?
3.
Bagaimana cara isolasi dan metode
kultivasi dari bakteri Bacillus
stratosphericus?
C. Tujuan Penulisan
Tujuan
yang hendak dicapai dari penulisan
makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk
mengetahui ciri-ciri umum dan faktor pertumbuhan dari bakteri Bacillus stratosphericus
2.
Untuk mengetahui peranan dari bakteri Bacillus stratosphericus
3.
Untuk menggambarkan cara isolasi dan metode kultivasi dari bakteri Bacillus stratosphericus yang dapat
dilakukan di Laboratorium.
D. manfaat penulisan
Manfaat yang diharapakan dapat diperoleh dari
makalah ini adalah sebagai berikut:
1.
Memberikan informasi kepada mahasiswa mengenai potensi dan
metode isolasi dan kultivasi bakteri Bacillus stratosphericus di laboratorium.
2.
Sebagai bahan referensi untuk penelitian selanjutnya yang
relevan.
3.
Sebagai latihan dan pengembangan diri bagi penulis untuk
mengemukakan ide/pemikiran secara ilmiah.
BAB
II
PEMBAHASAN
- Ciri Umum dan Faktor Pertumbuhan Bakteri Bacillus stratosphericus
Ciri umum dari bakteri pada genus
Bacillus adalah selnya berbentuk batang, tidak bermisselium, membentuk
endospora yang sangat resisten terhadap panas dan agen perusak lainnya, termasuk bakteri gram positif, kebanyakan
motil, flagel bertipe peritrik. Bersifat aerob dan anaerob fakultatif. Temperatur untuk
pertumbuhan genus Bacillus adalah mesofilik yaitu pada suhu 25o C
sampai 40o C dan termofilik yaitu pada suhu 45o C sampai
65o C, nilai pH optimum untuk pertumbuhan antara 6,8-7,5 dan
bersifat katalase positif.
Bacillus stratosphericus merupakan bakteri berbentuk batang,
motil, dan gram positif. Bakteri ini tidak
menggunakan oksigen dalam proses metabolisme. Energi yang diperlukan untuk
pertumbuhan dapat diperoleh melalui respirasi nitrat atau dari fermentasi
(dengan produksi asam).
Bacillus stratosphericus adalah bakteri pembentuk spora yang mampu
mengasumsikan keadaan tidak aktif untuk bertahan hidup selama kondisi sub-optimal. Selanjutnya, kondisi lingkungan
yang sesuai memungkinkan spora untuk menjalani perkecambahan untuk memperoleh
sel vegetatif aktif secara metabolik. Bakteri ini dapat tumbuh pada suhu antara 8 ° C dan 37
° C, dan pada pH 6-10. Bacillus stratosphericus sangat toleran terhadap
Fe, Co, Ni, dan ion Cu, dan cukup toleran terhadap ion Cd dan Zn. Namun, ada Beberapa
antibiotik umum yang tidak efektif
terhadap Bacillus stratosphericus termasuk penisilin, kanamisin,
vankomisin, dan eritromisin.
Bacillus stratosphericus yang
hidup di planet Bumi, menempati lingkungan sangat extreme. Dengan demikian,
ketika hidup di atas atmosfer bumi terus menunjukkan ketahanan dari sel tunggal
hidup. Spesies baru stratosphericus Bacillus dapat dideteksi di stratosfer
mengorbit bumi antar satelit. Namun, Bacillus stratosphericus tidak terbatas pada
atmosfer dan dapat ditemukan di berbagai lingkungan seperti tanah gurun, laut
dalam dan muara. Hal ini menyebabkan pembentuk endospora, seperti Bacillus
sangat banyak, dan mampu menahan kondisi yang tidak menguntungkan, sangat memungkinkan untuk beradaptasi dengan
lingkungan variable. Dengan kemampuan untuk hidup di stratosfer dan membentuk
spora yang sangat tahan terhadap perubahan suhu, pengeringan, dan radiasi
UV, kelangsungan hidup Bacillus stratosphericus dapat bertahan di luar angkasa. Yang et al. (2009).
Gambar bakteri Bacillus
stratosphericus
- Peranan Bakteri Bacillus stratosphericus
Hibah Burgess, Profesor Bioteknologi Kelautan di Universitas Newcastle,
mengatakan Bacillus stratosphericus menunjukkan potensi teknik untuk
masa depan. Dalam penelitian dilakukan manipulasi
campuran mikroba untuk merancang sebuah biofilm yang lebih efisien dalam
menghasilkan listrik. Sel bahan bakar mikroba yang bekerja dengan cara yang
mirip dengan baterai, menggunakan bakteri untuk mengubah senyawa organik
langsung menjadi listrik dengan proses yang dikenal sebagai bio-oksidasi
katalitik. Penelitian yang dilakukan Didanai oleh Teknik dan Ilmu Pengetahuan
Alam Research Council (EPSRC), Bioteknologi dan Biological Sciences Research
Council (BBSRC) dan Lingkungan Alam Research Council (NERC), studi ini
mengidentifikasi sejumlah listrik yang menghasilkan bakteri.
Sel bahan bakar mikroba (MFCs) menyediakan sarana bagi mikroba untuk
mengoksidasi bahan organik dari biomassa untuk menghasilkan karbon dioksida dan
listrik . Bakteri alternatif dapat mentransfer elektron ke anoda MFC (dalam
ruang anoxic) bukan akseptor elektron alamnya, seperti oksigen atau nitrogen
melalui angkutan elektron larut atau langsung melalui membran-komponen terkait.
Elektron tersebut kemudian melewati resistor ke katoda, yang mentransfer bakteri
tersebut ke akseptor-elektron. Selanjutnya, arus listrik dapat dihasilkan
ketika hal ini terjadi.
Penelitian terbaru di Newcastle University telah mengidentifikasi Bacillus
stratosphericus menjadi produsen listrik yang sangat efisien Dari 74 strain
bakteri yang berbeda terisolasi dalam penelitian ini, "B.
stratosphericus" ditemukan di antara 25 yang terbaik exoelectrogens. Menariknya, Zhang et al.
(2012) menunjukkan bahwa MFC yang melibatkan kombinasi dari 25 isolat
exoelectrogenic terbaik menghasilkan listrik hampir dua kali lebih banyak
sebagai MFC melibatkan konsorsium bakteri alami. Dalam konsorsium alami, menggunakan asetat sebagai sumber
karbon organik, mereka berhasil memanfaatkan maksimal sekitar 175 -2
keluaran mWm daya dan output daya yang stabil hanya 105 mWm -2 . Demikian
pula, ketika 25 terbaik bakteri strain exoelectrogenic, termasuk B. stratosphericus,
dipilih untuk tumbuh di bawah kondisi yang sama, mereka mampu memetabolisme
asetat dan meningkatkan output daya maksimum sampai 200 mWm -2. Ini
menganugerahkan pentingnya sinergi biofilm untuk peningkatan potensi produksi
listrik oleh MFCs.
Selain itu, kebaruan Bacillus stratosphericus selanjutnya
tercermin ketika membandingkan kemampuan elektrogenik ke kerabat erat terkait. B.
altitudinis bila ditanam pada anoda MFC mencapai output daya sekitar 6
mW · m -2, sedangkan B. stratosphericus mampu
menyebarkan produksi listrik jauh lebih tinggi dari 87,5 mW · m -2
(4). Meskipun sekarang hanya menghasilkan daya yang cukup sebanding dengan
operasi perangkat kecil seperti kalkulator, MFCs dapat memberikan aplikasi masa
depan yang berharga. Terutama dalam bioremediasi lingkungan terkontaminasi di
mana metabolisme senyawa limbah organik atau limbah dapat secara efisien diubah
menjadi listrik tanpa menghasilkan produk samping yang berbahaya.
C.
Isolasi dan Metode
kultivasi bakteri Bacillus
stratosphericus
Dalam mempelajari morfologi, sifat biokmia, atau komposisi basa dari DNA
suatu bakteri, maka harus menggunakan kultur murni atau biakan murni dari
bakteri tersebut. Dalam penelitian klasifikasi
dan karakterisasi bakteri, langkah awal dalah mengisolasi bakteri untuk
mendapatkan biakan murni. Mengisolasi bakteri adalah memisahkan satu jenis
koloni bakteri yang secara visual berbeda ( Frobisher, et al 1974).
Untuk mengisolasi ada beberapa hal yang harus di perhatikan yaitu:
1. Sifat
spesies bakteri yang akan diisolasi
2. Asal
bakteri tersebut
3. Medium
pertumbuhan yang sesuai
4. Cara
menginokulasi dan menginkubasi
5. Cara
menguji bahwa bakteri yang diinokulasi telah berupa biakan murni dan sesuai
dengan yang dimaksud
6. Cara
memelihara biakan murni (Hendarko sriani, dkk, 1990).
Bacillus stratosphericus akan
tumbuh bila sampel dari limbah air sungai diinokulasikan ke medium umum bakteri
yaitu nutrient agar. Sebelum diinokulasikan ke medium sampel tersebut terlebih
dahulu dipanaskan pada suhu kira-kira 80o C selama 10 sampai 30
menit. Perlakuan ini dimaksudkan untuk merusak sel vegetative dari bakteri yang
berspora. Sporanya ada yang masih tetap hidup. Spora ini ila ditumbuhkan pada
medium yang sesuai akan tumbuh (Brock, 1984).
Setelah biakan Bakteri dalam cawan petri tumbuh, maka dilanjutkan dengan
langkah-langkah sebagai berikut:
1. Memisahkan
koloni yang tampak berbeda ke medium baru, yaitu medium miring agar nutrien.
2. Medium
diInkubasi pada suhu yang sesuai
3. Setelah
tumbuh dilakukan isolasi dan inkubasi lagi dilakukan berulang-ulang hingga
diperoleh kultur murni dan dipastikan tidak terkontaminasikan lagi dengan
bakteri lain
4. Melakukan
pengecatan gram dan diamati dibawah mikroskop untuk melihat bentuk bakteri dan
reaksinya terhadap pengecatan spora.
5. Melakukan
pengecatan spora
6. Melihat
motilitas bakteri
Metode pengecatan gram adalah
salah satu metode yang digunakan untuk mewarnai sel bakteri. Pewarnaan gram
membantu dalam identifikasi dan klasifikasi
bakteri ( Salle, 1961). Pengecatan gram dilakukan dengan 4 tahap yaitu:
1. Pengecatan
dengan cat utama yaitu dengan larutan cat Kristal violet yang berwarna ungu.
2. Mengintensifkan
cat utama dengan menambahkan larutan morgan
3. Pencucian
(dekolarisasi) dengan larutan alcohol
4. Pengecatan
dengan cat penutup dengan cat safranin yang berwarna merah
Pengecatan gram ini termasuk dalam pengecatan deferensial, karena dapat
membedakan bakteri yang bersifat gram negative dan gram positif. Bacillus stratosphericus termasuk
bakteri gram positif yaitu bakteri yang menyerap cat utama dengan kuat sehingga
tidak dapat dilunturkan oleh alkohol dan tidak dapat diwarnai lagi dengan cat
lawan. Pada pengamatan dibawah mikroskop, sel-sel bakteri ini kelihatan berwana
biru ungu (violet). Pengamatan spora dengan endospora yang merupakan spora yang
dibentuk didalam sel oleh sejumlah spesies bakteri. Spora ini sifatnya lebih
resisten daripada sel vegetatif pada bakteri ini, karena spora bakteri
berfungsi sebagai alat proteksi terhadap perubahan lingkungan. Spora dapat
berbentuk bulat, oval atau silindris, letak spora di dalam sel dibagian
sentral. Bila spora tumbuh sempurna dapat mempunyai diameter yang lebih besar
dari sel vegetatifnya.
Bacillus stratosphericus
merupakan bakteri yang bersifat motil, pada pengujian motilitas dilakukan
dengan metode hanging drop atau pengamatan pada medium semi padat, yang
diinokulasikan dengan bakteri. Metode hanging drop yaitu yaitu mengambil
sedikit biakan bakteri dari medium cair dan diletakkan pada gelas benda yang
bagian tengahnya cekung, kemudian diamati dibawah mikroskop. Motilitas pada
medium semi padat terlihat setelah medium tersebut diinokulasikan dengan
bakteri dan diinkubasi pada suhu yang sesuai. Pertumbuhan bakteri yang motil
terlihat dengan adanya perpindahan atau penyebaran pertumbuhan dari garis
inokulasi sejauh beberapa millimeter ( Frobisher et al, 1974). Ada beberapa alat yang dapat digunakan
diantaranya botol sampel steril, autoklaf, pemanas air, inkubator, mikroskop
dan perlengkapannya, oven, thermometer, tabung reaksi, kaca objek, kaca
penutup, cawan petri, Erlenmeyer, gelas ukur, pengaduk, pipet ukur, pipet
tetes, Bunsen, dll.
Cara dalam melakukan pengecatan gram adalah sebagai berikut: dibuat
olesan tipis isolat pada kaca objek
kemudian difiksasi dengan melewatkannya beberapa kali pada nyala api. Cat gram
A diteteskan pada olesan bakteri dan dibiarkan selama satu menit, kemudian
dicuci dengan air yang mengalir . cat gram B diteteskan dan dibiarkan selama
satu menit kemudian dicuci dengan air mengalir. Cat gram C diteteskan dan
dibiarkan selama 30 detik kemudian dicuci dengan air mengalir. Cat gram D
diteteskan dan dibiarkan selama 2 menit, kemudian dicuci dengan air mengalir.
Gelas benda yang dikeringkan. Selama kering diamati dibawah mikroskop dengan
perbesaran lemah kemudian dengan pembesaran kuat, dan sebelumnya ditetesi denan
minyak emersi.
Cara pengecatan spora dibuat dengan olesan tipis isolate dari biakan
dalam medium nutrien broth berumur 4 hari, kemudian difiksasi dengan melewatkan
beberapa kali pada nyala api. Kemudian diteteskan larutan klein A secara
berlebihan kemudian dipanaskan pada Bunsen sampai tampak beruap tapi tidak
mendidih. Dibiarkan selama 5 menit kemudian dicuci dengan air mengalir dan
dikeringkan. Ditetesi dengan larutan klain B sampai warna cat tepat
dilunturkan, kemudian dicuci dengan air mengalir dan dikeringkan. Ditetesi
dengan larutan klein C, dibiarkan selama 2 menit, kemudian dikeringkan. Setelah
kering diamati di bawah mikroskop. Diamati letak spora, bentuk spora, dan
ukurannya terhadap sel bakteri ( Hendarko Sriani dkk, 1990).
BAB III
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Berdasarkan uraian di atas, maka dapat
disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:
1. Ciri
umum bakteri Bacillus stratosphericus
adalah berbentuk batang, motil, gram
positif, anaerob, dan membentuk spora.
2. Peranan
bakteri Bacillus stratosphericus
adalah dapat mengubah limbah air sungai menjadi sumber listrik dan air bersih.
3. Bacillus stratosphericus akan tumbuh
bila sampel dari limbah air sungai diinokulasikan ke medium umum bakteri yaitu
nutrient agar. Bacillus stratosphericus
termasuk bakteri gram positif yaitu bakteri yang menyerap cat utama dengan kuat
sehingga tidak dapat dilunturkan oleh alkohol dan tidak dapat diwarnai lagi
dengan cat lawan. pada pengujian motilitas dilakukan dengan metode hanging drop
atau pengamatan pada medium semi padat, yang diinokulasikan dengan bakteri
B.
SARAN
Saran yang dapat kami sampaikan pada kesempatan kali ini
yaitu agar para pembaca dapat memahami materi tentang metode kultivasi bakteri Bacillus stratosphericus dengan membaca
makalah ini. Selain itu agar mencari referensi tambahan yang dapat menambah
wawasan tentang bakteri Bacillus stratosphericus dan cara isolasi serta
kultivasi bakteri ini di Laboratorium.
No comments:
Post a Comment