( minggu ke-3) MIKROBIOLOGI PETERNAKAN

1. (minggu ke-3)MIKROBIOLOGI PETERNAKAN YuliYanti, S.Pt., M.Si yuli_mf@yahoo.com yyanti12.staff.uns.ac.id LAB. IPHT FP-UNS

2. Klasifikasi Mikrobia • Sejarah klasifikasi jasad hidup • Sistematika Mikrobia: keanekaragaman dan hubungan (fenetik & filogenetik) • Klasifikasi mikrobia • Tatanama Mikrobia • Identifikasi Mikrobia

3. Sistematika Mikrobia Sistematika: ilmu yang mempelajarikeanekaragamanmahlukhidup sertahubungankekerabatanantarsesamanya. Tigabidangkajiansistematika: • Klasifikasi • Tatanama (Nomenklatur) • Identifikasi • Taksonomi : ilmu yang mempelajariteoriklasifikasi yang mencakupdasar, prinsipsertaaturanklasifikasi. • Klasifikasi: praktektaksonomiyaituprosespenataanorganismekedalam suatukelompok (takson) berdasarkanhubungankemiripan (similaritas) atauhubungankekerabatan (evolusioner). • Identifikasi: prosesdanhasilpenentuanapakahsuatuorganisme yang belumdikenalmerupakananggotakelompok yang sudah diketahuisebelumnyaataubukan. • Tatanama:carapemberiannamailmiahmahlukhidupmenurutkode tatanama.

4. Sejarah klasifikasi mahluk hidup: Aristoteles (- mid 1800-san) : DuniaPlantae; DuniaAnimalia E. Haeckel (1866) : DuniaPlantae; DuniaAnimalia; DuniaProtista E. Chatton (1937) : Prokaryotae; Eukaryotae R.H. Whittaker (1969): DuniaMonera DuniaProtista Dunia Fungi DuniaPlantae DuniaAnimalia Carl Woese (1978): Domain Bakteria Domain Arkhaea Domain Eukarya Carol J. Bult (1996) : selesaisequencinggenom Methanococcusjanashii (Arkhaea) Solomon et al. (1999 - 2002): DuniaBakteria DuniaArkhae(bakteria) DuniaProtista Dunia Fungi DuniaPlantae DuniaAnimalia

5. Five Kingdom & Three Domain

6. Tree of Life: Three Domain

7. Dasar klasifikasi: Aristoteles ( 400 SM – 1800-an) : kenampakanmorfologiluar E. Haeckel (1866): morfologi (mikroskopis) danfisiologi E. Chatton (1937) : strukturorganisasiinternasel (prokaryotik & eukaryotik) R.H. Whittaker (1969) : organisasi internal sel; nutrisi; struktur organisasiselular Carl. Woese (1978) : molekul RNA ribosomal (biologimolekular) 16S rRNA (Arkhaea & Bakteria) 18S rRNA (Eukarya)

9. Sistem klasifikasi: • Fenetik: berdasarkan kemiripan sifat • Filogenetik: berdasarkan hubungan evolusi

10. Pendekatan/Metode klasifikasi: • Klasifikasiklasikmonotetik • Klasifikasinumerik-fenetik- politetik (berdasarkan kesamaan morfologi) • Klasifikasikimiawi (khemotaksonomi) • Klasifikasimolekular (taksonomimolekular) • Klasifikasipolifasik

11. Klasifikasi dan Hierarki Taksonomis:

12. Tatanama (Nomenklatur): • International Code of Bacterial Nomenclature (Sneath,1992). • International Code of Botanical Nomenclature (Greuter et al., 1994) • International Code of Zoological Nomenclature (Ride et al., 1985) • Sistem binomial: nama spesies terdiri dari dua kata • Bahasa Latin atau diperlakukan sebagai bahasa Latin • Nama genus : diawali dengan huruf kapital e.g. Bacillus • Penunjuk spesies : ditulis dengan huruf kecil e.g. subtilis • Nama spesies : Bacillus subtilis

13. Identifikasi dan Konsep spesies: • Nomenspecies: share the same type strain • Taxospecies : similarity index  70 (numerical taxonomy) • Genospecies: genetic exchage • Genomic species: DNA relatedness value 70%

14. Modern Systematics • Identification : microbial ecology, industrial • biotechnology, diagnostic • hospital microbiology • Current trends : Modern microbial systematics • Chemistry: chemosystematics • Molecular biology: molecular systematics • Data handling: numerical phenetic systematics

15. Numerical phenetic taxonomy • Numerical phenetic taxonomy: phenotypic test & • computer analysis • Cultural : colonial morphology, pigmentation • Morphological : cell shape, staining reaction, motility • Physiological : growth temp., anaerobic growth • Biochemical : acid from carbohydrates, nitrate reduction • Nutritional : carbon sources • Chemotaxonomic: amino acids, cell wall, membrane lipids • Inhibitory tests: sensitivity to antibiotics • Serological : agglutination • Genomic : mol % GC, DNA-DNA reassociation

16. Chemotaxonomy • 1. Chemotaxonomy: amino acids, lipids, polysacharides, proteins, enzymes, whole-cell • GC • HPLC • PyMS (Pyrolysis Mass Spectrometry) • Electrophoresis

17. Molecular systematics • Molecular systematics (phylogenetic):nucleic acids analysis (evolutionary relationships: phylogeny tree) • DNA sequencing (16S, 18S rDNA) • DNA-DNA hybridisation • Molecular fingerprinting

18. Identifikasi Mikrobia • Identifikasi : “proses & hasil penentuan benar tidaknya suatu strain yang diteliti merupakan anggota takson yang sudah dikenal sbelumnya” • Penentuan identitas strain mikrobia • Strain baru (isolate) tidak dapat diidentifikasi jika strain yang serupa belum pernah dikarakterisasi, diklasifikasi dan diberinama. • Identifikasi : aplikasi klasifikasi dan tatanama • Tujuan identifikasi: memberi nama strain dengan cara memasukkannya ke dalam suatu takson (genus& spesies) yang sudah ada sebelumnya, berdasarkan sejumlah kecil karakter yang dipilih. • Pada hakekatnya, identifikasi tidak pernah dicapai secara mutlak tetapi bersifat probabilitas karena seungguhnya tidak ada strain yang identik.

19. Kegagalan identifikasi: (i) kekurangakuratandeskripsipublikasi yang dipakaisebagaidasar (ii) kekeliruandalammengkarakterisasi strain yang diteliti kurangmemadainyasistemklasifikasi yang dipakaisebagaidasaridentifikasi (iii) kurangmemadainyakarakterisasi strain yang diteliti penemuanstrain yang atypicaldalamtaksonterkait (iv) penemuan strain yang merupakananggotanovel taxon • Faktor (i) dan (ii) dapatditanggulangidenganmenerapkanteknikkarakterisasi yang terstandardisasidanreproducible (handal). • Pengalaman sangat menentukan dalam keberhasilan identifikasi !

20. Sistem Identifikasi • Sistem identifikasi yang baik memiliki cirri sebagai berikut: • Handal • Nyaman digunakan • Cepat • Jumlah pengujian relative sedikit • Fleksibel • Relatif murah

21. Strategi Identifikasi: • Tidak ada metode yang berlaku universal untuk semua mikrobia • Bervariasi teknik yang telah dikembangkan untuk masing-masing kelompok mikrobia • Strain yang diteliti harus terjamin sebagai kultur murni • Gunakan semua informasi yang tersedia terkait dengan strain yang diteliti • Gunakan selalu kontrol positif dan kontrol negative dalam setiap pengujian • Kesimpulan ditemukannya strain anggota novel taxon baru dapat dilakukan setelah melalui pengujian yang menunjukkan tidak teridentifikasinya strain secra meyakinkan.

22. Karakterisasi: • Kultural • Morfologi sel dan koloni • Fisiologis • Biokimiawi • Nutrisional • Khemotaksonomis • Serologis • Uji penghambatan • Genotipik

23. Metode Tradisional: • Uji biokimiawi, nutrisional, fisiologis dilakukan dalam botol atau tabung berisi medium cair atau padat atau plate • Murah tetapi dapat kurang nyaman melakukannya, sulit distandardisasi dan diinterpretasikan, kurang repordusibel, dan lambat • Satu-satunya metode yang ada untuk kelompok mikrobia tertentu yang belum terklasifikasi dengan baik karena kurang terkait dengan masalah medis dan industri. Jadi belum ada teknik modern yang komersial • Masih bermanfaat, khususnya pada tahap awal walaupun sudah tersedia teknik modern yang cepat, khususnya jika dilakukan oleh pakar yang berpengalaman.

24. Media komposit: • Menggunakan media yang dapat menguji kemunian strain • Media selektif dan diferensial tersedia bagi mikrobia yang penting dalam bidang medis dan pangan, misalnya: medium Polymyxin egg-yolk mannito bromothymol blue agar dapat membedakan antara strain anggota Bacillus cereus dan strain anggota spesies yang lain dalam genus Bacillus berdasarkan reaksi terhadap egg-yolk dan ketidak mapuan memfermentasi mannitol. • Medium Kligler iron agar, triple sugar iron agar dan Kohn’s two tubes medium masih digunakan untuk identifikasi strain anggota Familia Enterobacteriaceae berdasarkan frementasi karohidrat, produksi H2S, motilitas dan produksi indol.

25. Micromethods: • Medium volume kecil yang bersifat khromogenik atau fluorogenik yang diinokulsi dengan sejumlah besar inokulum • Berdasarkan akativitas enzim tertentu

26. Commercial Identification kits: • Commercial miniaturized kits, dapat disimpan lama, terstandardisasi, cepat, mudah dilaksanakan dan memberi hasil yang konsisten. • Biasa digunakan secara rutin di laboratorium klinis karena dianggap nyaman melakukannya dan memerlukan tenaga yang lebih sedikit • Semula kit dibuat untuk mengidentifikasi anggota Enterobacteriaceae, tetapi selanjutnya juga dikembangkann kit untuk anggota genus Bacillus, Lactobacillus, Nesisseria, Staphylococcus dab Streptococcus. • Kit API 20E: untuk identifikasi anggota strain Enterobacteriaceae

27. Chemotaxonomic methods: • Untuk bakteri anaerob, analisis produk fermentasi berupa asam volatile dan non-volatil dengan GLC • Analaisis whole-organism fatty acids dengan GLC • Analisis isoprenoid quinines sangat bermanfaat dalam mengidentifikasi strain anggota spesies dalam genus Legionella. • Pyrolysis Mass Spectrometry (PyMS) bermanfaat bagi identifikasi Mycobacterium dan aktinomisetes yang lain. • Fourier-transformed infrared spectrometry dan Ultraviolet Resonance Raman spectrometry.

28. Serological tests: • Cepat, mudah, spesifik dan sensitive • Terseia kita bagi berbagai kelompok mikrobia • Latex particle agglutination, coagulation, immunofluorescence dan ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)

29. Inhibitory tests: • SensitivitasStreptococcus pyogenesterhadapbacitracindan strain anggota genus Vibrioterhadap 0/129. • SistemidentifikasiuntukEnterobacteriadanBakteri Gram negative batang non-fermentatifatasdasarsifatpertumbuhandalamnatibiotik.

30. Genotypic methods: • Hibridisasi asam nukleat dan molecular fingerprinting (RFLP, ARDRA, RAPD) • Rumit dan relative lebih lambat • Nucleic acid probe: deteksi gen tertentu dalam mikrobia yang diteliti • Digunakan dalam klinik dan industri • Menggunakan teknik PCR: Mycobacterium (tumbuh lambat)

31. Praktek Identifikasi: Isolat (kultur murni) ↓ Karakterisasi (identifikasi awal)-Generic Assignment (Bergey’s manual of Determinative/Systematic Bacteriology) ↓ Strain Acuan (Type strain) ↓ Identifikasi ↓ Kesimpulan

34. Morfologi sel bakteri

35. Morfologi sel bakteria

36. Organisasi sel