LAPORAN PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN : “Sifat Resistensi dan Pertumbuhan Bacillus cereus dan Bacillus thuringiensis terhadap logam merkuri (Hg) dan Krom (Cr)”

LAPORAN PRAKTIKUM

MIKROBIOLOGI LINGKUNGAN

“Sifat Resistensi dan Pertumbuhan Bacillus cereus dan Bacillus thuringiensis terhadap logam merkuri (Hg) dan Krom (Cr)”

 

Disusun Oleh

Hilyadi Edstiv Bagayo H1041131009

Jurusan Biologi

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Tanjungpura

Pontianak

2016

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Mikroorganisme yang berada di sekitar kita bermacam-macam ada yang menguntungkan dan ada yang merugikan bagi makhluk hidup, khususnya pada manusia.Mikroorganisme misalnya bakteri ada yang bersifat patogen dan non patogen.Bakteri patogen adalah bakteri yang dapat menyebabkan penyakit tertentu, sedangkan bakteri non patogen adalah bakteri yang tidak menyebabkan penyakit.Adanya bakteri patogen membuat peneliti mulai mengembangkan pengetahuan mengenai resistensi suatu bakteri dan menemukan zat antimikrobia yang kemudian memudahkan manusia untuk mengendalikan pertumbuhan suatu bakteri (Novillia, 2008).

Peningkatan   aktivitas   industri   menyebabkan   masalah   polusi   lingkungan   semakin tidak terkendali  dan  salah  satu  pencemaran  ekosistem  adalah  akumulasi  polutan  seperti  logam berat  (Tirado  et  al.,  2012).  Logam  berat  dihasilkan  dari  buangan  berbagai  macam  industry seperti  elektroplating,  tekstil,  baterai,  pupuk,  manufaktur  plastik  dan  pertambangan.  Logam berat  bersifat  persisten  di  di  lingkungan  karena  tidak  dapat  didegradasi.  Polusi  logam  berat merupakan masalah yang sangat penting karena efek toksik dan dapat terakumulasi melalui rantai   makanan,   menimbulkan   masalah   ekologi   dan   kesehatan   lingkungan   yang   serius (Ozdemir et al., 2009) Namun disisi lain beberapa logam berat tidak memiliki peran secara biologis dan berbahaya pada  konsentrasi  yang  sangat  rendah,  logam  tersebut  antara  lain  Hg,  Cd dan  Pb  (Gil  et  al., 2007).

Bacillus adalah bakteri yang melimpah di alam, dapat diisolasi dari udara, tanah, air tawar atau asin, baik di lingkungan normal ataupun ekstrim seperti tercemar logam berat (Kim et al., 2011; Nevado et al., 2010). Genera Bacillus memiliki beberapa manfaat diantaranya untuk produksi enzim, antibiotik, pelarut, dan insektisida alami pada tanaman (Ouattara et al., 2011; Wu et al., 2006). Sebaliknya, ada juga Bacillus yang bersifat patogen bagi manusia dan hewan yaitu B. anthracis (Abee et al., 2011). Kemampuan Bacillus yang beragam salah satunya resisten logam berat dapat dikembangkan lebih lanjut untuk tujuan bioremediasi namun perlu diketahui terlebih dahulu bagaimanakah resistensi anggota genera Bacillus terhadap logam berat Hg, dan Cr.

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan diatas maka didapatkan rumusan masalah pada percobaan kali ini adalah sebagai berikut:

a. Apakah logam berat (Hg dan Cr) berpengaruh terhadap pertumbuhan dan

kemampuan hidup B. cereus dan B. thuringiensis ?

b. Apakah bakteri B. cereus dan B. thuringiensis mempunyai sifat resistensi

terhadap Hg dan Cr ?

1.3. Tujuan

Berdasarkan Rumusan Masalah diatas maka tujuan diadakan praktikum kali ini adalah sebagai berikut:

a. Mengatahui pengaruh logam berat Hg dan Crom terhadap pertumbuhan dan

kemampuan hidup B. cereus dan B. thuringiensis.

b. Membuktikan apakah bakteri B. cereus dan B. thuringiensis mempunyai sifat

resistensi terhadap Hg dan Cr.

1.4. Manfaat

Manfaat dilakukan praktikum mengenai Sifat Resistensi dan Pertumbuhan Bacillus cereus dan Bacillus thuringiensis terhadap logam merkuri (Hg) dan Krom (Cr) ini adalah untuk menguji apakah logam berat mempunyai pengaruh terhadap pertumbuhan mikroba uji dan menguji apakah Bakteri B. cereus dan B. thuringiensis mempunyai kemampuan Bioremediasi terhadap Cu dan Hg.

.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Logam Berat

Logam berat berfungsi sebagai antimikroba oleh karena dapat mempresipitasikan enzim - enzim atau protein esensial dalam sel. Logam-logam berat yang umum dipakai adalah Hg, Ag, As, Zr dan Cu. Daya antimikroba dari logam berat, dimana pada konsentrasi yang kecil saja dapat membunuh mikroba dinamakan daya oligodinamik. Tetapi garam dari logam berat ini mudah merusak kulit, merusak alat - alat yang terbuat dari logam, dan harganya mahal (Dwidjoseputro, 2005).

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Hasil yang didapat setelah di lakukan praktikum pada kali ini adalah sebagai berikut :

Tabel 1. Tabel pengamatan Angka Lempeng Total setiap kelompok.

Jam ke-	HgCl2	Nilai OD
09.30 13.00 16.00 09.00	1 ml 10 ml 1 ml 10 ml 1 ml 10 ml 1 ml 10 ml	0,456 0,408 0,181 0,408 0,155 0,278 1,175 0,028

4.2. Pembahasan.

Viabilitas merupakan tingkat ketahanan dan kemampuan hidup dari suatu organisme pada lingkungan yang baru (Sobariah, 2007). Bakteri dalam aktivitasnya dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu faktor abiotik meliputi kimia dan fisika serta faktor biotik yang berhubungan dengan makhluk hidup lain. Faktor fisika mencakup suhu, salinitas, tekanan osmotik, pengeringan, dan lain-lain. Sedangkan Faktor kimia mencakup pH, ammonia, bahan anti mikroba dan nilai Optical Density (OD).

Nilai Optical Density mikroba B. cereus terhadap merkuri menggunakan 2 perlakuan yaitu dengan konsentrasi 1 ml dan 10 ml, setelah dilakukan pengukuran terhadap nilai OD selama waktu-waktu pengamatan terjadi perrubahan terhadap kadar HgCl2 dalam medium pertcobaan yang dapat dilihat pada grafik dibawah ini:

Berdasarkan grafik diatas menunjukan bahwa kadar HgCl2 yang berkonsentrasi 1 ml mengalami penurunan selama kurun waktu 2 pengamatan yaitu pada pengamatan pukul 13.00 dan 16.00 tetapi kemudian OD dalam media meningkat melebihi nilai 1 yang menunjukan bahwa viabilitas selnya meningkat dan berpotensi resisten terhadap senyawa kimia HgCl2. Namun untuk perlakuan kedua yaitu konsentrasi 10 ml didapatkan hasil nilai OD semakin menurun selama kurun waktu pengamatan awal yaitu 09.30 nilai OD  0,408 pengamatan kedua yaitu pada waktu 13.00 masih mempunyai nilai OD 0,0408 kemudian menurun pada pengamatan pada jam 16.00 dengan nilai OD 0,278, dan terakhir pada pengamatan jam ke 09.00 nilai OD semakin menurun yaitu sebesar 0,028 hal ini menunjukan bahwa bakteri B. Cereus dan B. thuringiensis ketika di papar senyawa kimia dengan konsentrasi tinggi akan mengalami kematian dan terganggu viabilitasnya.

Menurut Effendi (2008), viabilitas bakteri berhubungan erat dengan kondisi fisiologis sel bakteri seperti keberadaan gen mer operon dan jumlah plasmid untuk resistensi merkuri, ketersediaan nutrisi yang dibutuhkan seperti sumber oksigen, karbon, atau nitrogen untuk menunjang metabolisme, serta faktor lingkungan di luar bakteri seperti pH, tekanan osmotik, serta keberadaan logam berat. Berdasarkan data bioakumulasi dan viabilitas genera Bacillus,Resistensi bakteri terhadap logam merkuri dapat melalui mekanisme biosorbsi dan biakumulasi. Mekanisme biosorpsi merupakan proses pasif, sehingga logam tidak meracuni sel bakteri. Sedangkan mekanisme bioakumulasi merupakan proses aktif dimana logam berat dapat meracuni sel bakteri (Chojnacka, 2010). Menurut Iyer et al (2005), mekanisme biosorbsi berhubungan dengan adanya eksopolisakarida (EPS) pada dinding sel bakteri yang berfungsi sebagai pengkelat logam berat di permukaan sel. Molekul kompleks pada dinding sel bakteri terdiri dari peptidoglikan yang tersusun oleh molekul-molekul yang lebih sederhana antara lain fosforil, karboksil, dan asam amino yang mempunyai muatan negatif, muatan negatif akan berinteraksi dengan ion atau molekul yang bermuatan positif di lingkungan luarnya sehingga berbentuk ikatan ligan. Ion logam bermuatan positif, sehingga secara elektrostatik akan terikat pada permukaan sel (Langley & Baveridge, 1999). Interaksi antara ion logam dan dinding sel bakteri Gram positif terutama Bacillus sp., menunjukkan adanya peranan gugus karboksil pada peptidoglikan dan gugus fosforil pada polimer sekunder asam teikoat dan teikuronat (Loyd, 2002).

Mekanisme bioakumulasi berhubungan dengan adanya gen operon yang mengatur resistensi bakteri terhadap logam. Bakteri resisten merkuri mempunyai gen mer operon untuk mekanisme resistensi terhadap merkuri. Gen mer operon terdiri dari gen metaloregulator (merR), gen transpor merkuri (merT, merP, merC), gen yang menyandi enzim merkuri reduktase (merA) dan gen yang menyandi enzim organomerkuri liase (merB) (Brown et al., 2002). Proses resistensi bakteri terhadap merkuri ion (Hg2+) melalui reaksi ikatan ligan dan reaksi enzimatis yang dapat mereduksi Hg2+ menjadi Hg0 volatil, sehingga Hg2+ tidak akan meracuni sel bakteri (Nascimento & Chartone-Souza, 2003)

Hasil percobaan menunjukan bahawa mikroba B. cereus dan B. Thuringiensis mempunyai potensi sebagai agensia bioremediasi pencemaran merkuri karena dapat tumbuh dalam kadar HgCl2 1 ml dan dapat melakukan akumulasi terhadap HgCl2.

\

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Setelah dilakukan percobaan mengenai metode Sifat Resistensi dan Pertumbuhan Bacillus cereus dan Bacillus thuringiensis terhadap logam merkuri (Hg) dan Krom (Cr) ini maka didapatkan beberapa kesimpulan yaitu :

a. Mikroba B. cereus dan B. thuringiensis mempunyai kemampuan untuk tumbuh dan viabilitasnya tinggi bila di papar dalam kadar yang masih dapat di tolerir oleh sel dalam perlakuan 1 ml sehingga dapat bersifat resisten dan dapat berfungsi sebagai bioakumulasi. viabilitas sel Mikroba B. cereus dan B. thuringiensis menurun bila diberikan perlakuan kadar HgCl yang tinggi (10 ml) viabilitas sel akan semakin menurun dalam kurun waktu pengamatan 24 jam dari nilai semula 0,480 menjadi 0,028.

b. Mikroba Mikroba B. cereus dan B. thuringiensis mempunyai potensi sebagai agen bioremediasi pada perlakuan 1 ml HgCl2 mempunyai viabilitas yang awal menurun kemudian akan semakin meningkat yang diduga mempunyai kemampuan resisten terhadap senyawa kimia HgCl2

5.2. Saran

                  Saran untuk praktikum selanjutnya ialah agar dilakukan uji menggunakan mikroba lain misalnya Pseudomonas, dan  E. coli.

DAFTAR PUSTAKA

Abee,   T.,   Groot,   M.N.,   Tempelaars,   M.,   Zwietering,   M.,   Moezelaar,

R.,   and   Voort,   M.V. (2011).  Germination  and  outgrowth  of   spores  of   Bacillus  cereus  group  members: Diversity and role of germinant receptors. Food Microbiology, 28: 199 – 208.

Barkay, T. The mercury cycle. 1992. Encyclopedia of Microbiology. Vol. 3 p. 65-74.

Brown, N., Shih, Y., Leang, C., Glendinning, K., Hobman, J., Wilson,J. 2002.

Mercury transport and resistance. International biometals Symposium

Chojnacka, K. 2010. Biosorption and bioaccumulation, the prospects for

practical applications. Environment International. 36: 299 - 307.

Cowan dan Steel’s. 1973. Manual for Identification of Medical Bacteria. Second

Ed. Cambridge Univ. Press.

Duc LH, Hong HA, Barbosa TM, Henriques AO, Cutting SM. 2004.

Characterization of Bacillus probiotics available for human use. J Appl Environ Microbiol 70(4): 2161–2171

Dwijoeseputro. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan, Jakarta.

ffendi, M. 2008. Faktor Lingkungan Mikroba- Agroindustri Produk Fermentasi.

Universitas Brawijaya: Malang

Gill, B.G., A. Roque and F.J. Turnbull. 2000. The use and selection of probiotic

bacteria for use in the culture of larval aquatic organisms. Journal of aquaculture. 259-270

Hyronimus B, Le Marrec C, Urdaci MC.1998. Coagulin, a bacteriocin-like

inhibitory substance produced by Bacillus coagulans I4. J Appl Microbiol.

Inbaraj et al., 2009 dalam Barkay 2003)

Iyer, A., Mody, K. & Jha, B. 2005. Biosorption of heavy metals by a marine

bacterium. Marine Pollution Bulletin. 50: 340 – 343

Kim, J.B., Park, J.K., Kim, M.S., Hong, S.C., Park, J.H. and Hwan, D.   (2011).  

Genetic diversity   of emetic/toxin   producing   Bacillus   cereus   Korean   strains.   International Journal of Food Microbiology, 150:   66 - 72

Nevado, J.B., Doimeadios, R.M., Bernardo, G., Moreno, J., Herculano, A.M., 

Nascimento D.  and  López,  C. 2010 . Mercury  in the  Tapajós River  basin,  Brazilian Amazon: A review. Environment International, 36: 593 – 608.

Klein, J., Saedler, H., and Huijser, P. (1996). A new family of DNA binding

proteins includes putative transcriptional regulators of the Robinson-Beers, K., Pruitt, R.E., and Gasser, C.S. (1992). Ovule development in wild-type Arabidopsis and two female-sterile mu- Antirrhinum majus floral meristem identity gene SQUAMOSA. Mol. Gen. Genet. 250, 7–16

Langley S, Beveridge TJ. 1999. Effect of O-side-chain-lipopolysaccharide

chemistry on metal binding. Appl Environ Microbiol 65:489-498.

Loyd JR. 2002. Bioremediation of metals, the application of microorganisms that

make and break minerals. Microbiol Today 29:67-69.Nascimento & Chartone-Souza, 2003

Novilia, 2008. Artikel Ilmiah Penelitian Mikroba. Gramedia

Oscariz JC, Pisabarro AG (2000). Characterization and mechanism of action of

cerein 7, a bacteriocin produced by Bacillus cereus Bc7. J. Appl. Microbiol. 89: 361-369

Ouattara, H.G., Reverchon, S., Niamke, S. and Nasser, W. (2011). Molecular

identification and pectate lyase production by Bacillus strains involved in cocoa fermentation. Food Microbiology, 28: 1 – 8.

Özdemir S, Kilinc E, Poli A, Nicolaus B, Güven K (2009) Biosorption of Cd,

Cu, Ni, Mn and Zn from aqueous solutions by thermophilic bacteria, Geobacillus toebii subsp. decanicus and Geobacillus thermoleovorans subsp. stromboliensis: equilibrium, kinetic and thermodynamic studies. Chem Eng J 152:195–206

Paik HD, Bae SS, Park SH, Pan JG (1997). Identification and partial characterization of tochicin, a bacteriocin produced by Bacillus thuringiensis subsp tochigiensis. J. Ind. Microb. B. 19: 294-298

Palar, Heryando. 2008. Pencemaran dan Toksikologi Logam Berat. Rineka Cipta, Jakarta

Sobariah, E. 2007. Viabilitas Bakteri Probiotik In Vitro dan Pengaruh Pemberian

Air Beroksigen terhadap Viabilitas Bakteri Probiotik secara In Vivo. Tesis Pasca Sarjana IPB-Bogor.

Srinath, T., T. Verma, P.W. Ramteke and S.K. Garg .2002. : Chromium (VI) biososrption and bioaccumulation by chromate resistant bacteria. Chemosphere, 48, 427-435.

Subanri, 2008. Kajian Beban Pencemaran Merkuri (Hg) Terhadap Air Sungai

Menyuke dan Gangguan Kesehatan pada Penambang Sebagai Akibat Penambangan Emas Tanpa Izin (Peti) di Kecamatan Menyuke Kabupaten Landak, Kalimantan Barat. Proposal Tesis.

Tagg JR, Dajani AS, Wannamaker LW 1976. Bacteriocins of Gram-positive

bacteria. Bacteriology Reviews 40, 722-756.

Tirado F, Carazo JM, Montano A (2006) Biclustering of gene expression data by

Non-smooth Non-negative Matrix Factorization. BMC Bioin formatics 7: 78

Wongsa, P. and P. Werukhamkul. 2007. Product Development and Technical

Service, Biosolution International. Thailand : Bangkadi Industrial Park 134/4.