Nutrisi & Habitat Fungi

1. Nutrisi & Habitat Fungi By. Wiwit Artika

2. Pendahuluan • Fungi sangat beragam dan terdapat hampir diseluruh tempat • Fungi penting bagi kesejahteraan ekosistem darat paling karena mereka memecah bahan organik dan mendaur ulang nutrisi penting • Fungi merupakan heterotrof sehingga memperoleh nutrisinya dengan pencernaan diluar tubuh (external digestion)

3. Fig. 17.4 Jamur Tiram • Fungi mensekresikan enzim hidrolitik dan asam untuk mengurai molekul organik kompleks menjadi lebih sederhana yang dapat diserap. • Beberapa fungi merupakan predator aktif • Menjerat dan memerangkap mangsa Melumpuhkan Nematoda kemudian memakannya

4. NUTRISI Fungi membutuhkansenyawa-senyawaorganiksebagaisumberenerginyadanjugauntukbiosistesissenyawa-senyawakarbon. Berdasarhaltersebut fungi jugadisebutsebagaikemoheterotrof, sepertihewandansebagianbesarbakteri.

5. karakterdari fungi berkenaandengannutrisinyabahwa fungi menyerapmolekul-molekulorganiksederhanaterlarut (monosakarida, asam amino, dansenyawa-senyawaorganik) melewatidindingdanmembran sel. • Padabeberapakasus fungi memperolehnutrienterlarutnyadaripemecahansenyawapolimerkompleks yang dilakukanolehenzimekstraselulernyadepolimerase.

6. Beberapa konsep dasar pengambilan nutrisi: • Terjadipencernaanluar (external digestion) produknyabisasajadigunakanolehorganisme lain. • Terdapatwater films dibutuhkanuntukdifusienzimdannutrien (hanyaberlakuuntuk habitat yang relatiflembab, sensitifterhadapkekeringansebabmerekaharustetappermeabelterhadap air).

7. 3. Padapencernaanekstraseluler, enzimdilepaskelingkungandengantanpadapatdikontrol. Contoh: yang terdapatpadaSclerotiumrolfsii fungi inimensekresiasamoksalik yang mengakibatkanturunnya pH lingkunganhingga 4.0 sementara pH 4.0 merupakan pH terbaikuntukmelepasenzimpektik yang mampumendegradasilamelatengahdindingseltanaman.

8. 4. Akibatpengambilannutrien yang terusmenerustimbuldaerahsubstrat yang miskin (zones of substrat exhaustion atauzones of erotions) di sekitarhifamerangsangpertumbuhanbagianujunghifadanjugamengarahkangerakansitoplasmamenujusubstratsegar. NB:Itulah yang menjadisebab yeast tidakpernahmenghasilkanenzim-enzimdepolimerase (misaluntukpatidanselulose) karenamerekatidakakanmampumenghindardaridaerahmiskintersebut. Sebagaigantinyamerekalebihmenyukai habitat yang kaya akannutrienterlarut, misalpadadaun, permukaanbuahdanakar, ataupadamembranbermukosa (Candida albicans).

10. Pertahanan Wilayah (Defence territory) 1. Sintesis/pembuatanenzim-enzimdepolimerasediatursecaraketatdenganmekanismekilasbalik (feedback mechanisms), sehinggalajuproduksienzimseimbangdenganpemecahanproduk yang digunakanOrganisme lain takkebagian. 2. Pemecahansenyawapolimerdilakukanolehenzim yang terikatdindingselsehingga monomer yang tersediatidakbisadigunakanolehorganisme lain. 3. Menghasilkanantibiotiksehinggamenghambatpertumbuhanorganisme lain.

11. Kebutuhan karbon dan energi. • Hampir segala bentuk senyawa organik alami dapat digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh beberapa fungi. • Hampir semua fungi menggunakan glukosa, sementara sebagian yang lain menggunakan maltosa, heksosa, pentosa dan derivat gula (asam dan alkohol). • Sejumlah kecil spesies ( misalnya, Leptomitus lacteus) tidak mampu menggunakan glukosa ataupun maltosa namun dapat menggunakan asam lemak, asam organik dan gliserol.

12. Penggunaan karbon berdasarkan kekompleks-annya.

13. Kayu (selulose, hemiselulose dan lignin)  digunakan oleh hanya sedikit fungi. Selulose merupakan bahan yang paling melimpah di alam + 40% dari bahan dinding sel tanaman, dan fungi mempunyai peran yang paling utama dalam proses pendekomposisiannya.

14. Namun demikian,untuk mendekomposisi selulose, fungi memerlukan aktivitas kerja tiga enzim yang sekaligus disebut selulase, yaitu: • selobiohidrolasesuatuexo-acting enzimememotong unit disakarida yang berurutan (selobiose) dariujung non-reduksirantainya. • Endoglukanaseendo-acting enzimebekerjapadabagianpusatrantaisecara random danakanmemecahmolekulmenjadipotongan-potongan yang lebihkecil. • -glukosidasememecahselobiasemenjadiglukose.

16. Material xenobiotics Fungi tidakberperanbesardalam proses degradasimaterixenobiotik (non natural, senyawasintetik) sepertiplastikdanpestisida. • Bahanplastikmerupakanbahan non-biodegradabelkarenatersusunatasrantaipanjangpolimersepertipolietilendanpolivinilklorida, sehinggabahaninitidakbisamasuk sel. • Tetapibeberapa fungi mampumenggunakankomponen lain dariplastikkomersialseperti plasticizers (ester glikol)sehinggaplastikbisadidegradasidengandilibatkandalam proses fotooksidasi. • Pestisida fungi tidakmampumendegradasinya. Hidrokarbondanbahan-bahanbuatanmanusiawalaupuntidakumum di alamtetapimungkindidegradasioleh fungi, misalnyaAmophothecaresinae(ascomycota)mampumendegradasiminyakmesindanbahanbakar jet.

17. Kebutuhan fungi akan Nitrogen, Fosfor dan besi Nitrogen Nitrogen dibutuhkan oleh fungi dalam jumlah terbesar, sehingga nitrogen ini bisa menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan fungi di alam. Fungi tidak mampu menambat nitrogen dari udara sepertihalnya bakteri, tetapi mereka bisa memakai nitrogen dalam bentuk lain,biasanya amonium (NH4+) atau dalam bentuk nitrat (NO3 –). Semua fungi mampumenggunakanasam aminosebagaisumbernitrogennya. Sebagian besar fungi mampu menggunakan amonium sebagai sumber tunggal nitrogennya. Namun pengambilan amonium dapat menyebabkan terjadinya pertukaran H+ dengan substrat. Akibatnya pH substrat akan menurun dan ini mengakibatkan penghambatan pada pertumbuhan fungi. Beberapa fungi mampu menggunakan nitrat sebagai sumber tunggal nitrogennya, yaitu dengan cara mengubahnya menjadi amonium dengan bantuan enzim nitrat reduktase dan nitrit reduktase. Nitrat Reduktase Nitrit reduktase glutamat dehidrogenase glutamin sintetase NO-3 NO-2 NH+4 glutamatglutamin (nitrat) (nitrit) (amonium)

18. Fosfor Fosfordibutuhkanuntukpembentukangulafosfat, asamnukleat, ATP danmembranfosfolipid. Namun di alam, fosfortersediadalamjumlah yang sangatkecil (miskin) karenabiasanyatersediadalambentukfosfatorganiktaklarutataupunfosfatanorganik (kalsiumdan magnesium). Walaupun demikian fungi mampu beradaptasi dengan keadaan rendah fosfor dialam (ini berbeda dengan akar tanaman). Fungi mampumeningkatkanaktivitassistempengambilanfosfornyadengancara: 1. melepasenzim-enzimfosfatase yang mampumemecahfosfatdarisumber-sumberorganik. 2. Melarutkanfosfatanorganikdengancaramelepasasam-asamorganikuntukmenurunkan pH lingkungan. 3. Selalumengarahkanpertumbuhanhifakedaerah-daerahsegaruntukmemperolehfosfor. 4. Melakukanbanyakpenyimpananfosfatcadangandalambentukpolifosfat di vakuola. Beberapakelebihan fungi dalammengambilfosforinilah yang menjadidasarhubunganantara fungi mikorhizadanperakarantanaman.

19. Kebutuhan nutrien-nutrien lain: Vitamin biasanya thiamin (B1)dan biotin. Vitamin mempunyaiperanutamadalammetabolisme sel. Asam amino asparagin, glutamindanarginin, ataudikonversidalambentuk lain. Asam amino merupakansumber nitrogen organikkarenabeberapa fungi tidakmampumenggunakannitratatauamonium. Sulfur dalambentuksulfat SO42- Mineral dibutuhkandalamjumlahsedikit, misalnya Fe, Zn, Cu, Mg. Pengaturanpenyerapannutrien: • Substratdipecahmenjadimolekul-molekulkecil yang kemudiandiambilseluntukmetabolismeataukeperluanregulasi. • Penyerapaninimelibatkanenzimpermease yang terletak di membran yang biasanyaspesifikuntukgula, asam amino dan lain-lain. • Yang paling disukai, darikelompokgulaadalahglukosadandarikelompok nitrogen adalah NH4+

20. Cacing Nematoda Malang Hifa Lichen, Simbiosis Jamur dengan Algae Jamur Parasit • Dari cara memperoleh nutrisi fungi terspesialisasi menjadi: • Saprofit - Menguraikansisabagianmakhlukhidup yang sudahmati. • Fungi parasit - Mengambilnutrisidarimakhluk yang masihditumpanginya ; bebrapa berupa patogen • Fungi Simbiosis mutualisme– menyerap nutrisi dari inang, tetapi juga menguntungkan inangnya.

21. 1. Saprofit • Fungi merupakan dekomposer utama dalam ekosistem • decompose dead leaves, twigs, logs, and animals • Mengembalikan nutrisi-nutrisi kedalam tanah • Dapat menghancurkan struktur pohon buah dan pohon berkayu

22. Cacing Nematoda Malang Hifa (b) Tar spot fungus on maple leaves (a) Corn smut on corn (c) Ergots on rye Jamur Parasit • Biasanya sebagai patogen • pada manusia: kurap dan athelete’s foot • pada tanaman: termasuk Dutch elm disease 2. Parasit : Obligat & Fakultatif

23. (a) A fruticose (shrub-like) lichen (b) A foliose (leaf-like) lichen (c) Crustose (crust-like) lichens • Lichen: simbiosis antara fungi dan alga 3. Simbiosis Mutualisme • Mikoriza: simbiosis anatara fungi dan tanaman • Hewan : membantu menghancurkan tanaman pada usus sapi dan hewan pemakan rumput lainnya

24. Simbiosis antara fungi dan semut

25. KONDISI LINGKUNGAN UNTUK PERTUMBUHAN, DAN TOLERANSI TERHADAP KONDISI EKSTREM

26. Beberapa hal yang perlu diketahui: • Perhatiandifokuskanpadapertumbuhandanbukanpadakemampuanbertahan (survival). • Reproduksipadaumumnyamemerlukantoleransikondisi yang lebihsempitdibandingpertumbuhan. Sebagianbesar fungi mamputumbuhpadakondisi yang lebihluasdibandingkondisipersyaratantumbuhnya. • Penyedian kultur murni tidak selalu memberikan gambaran kondisi alamnya. • Fungi dapat tumbuh pada satu kondisi suboptimal, namun jika sudah merupakan kombinasi kondisi suboptimal maka dapat menghambat pertumbuhan.

27. Temperatur Secara umum fungi dapat dikelompok ke dalam beberapa kelompok berkenaan dengan kebutuhan temperatur pertumbuhannya. Minimal (0C) Optimal (0C) Maksimal (0C) Termofilik 20 40 55 Termotoleran < 20 30 – 40 55 Mesofilik 10 25 – 35 40 Psikrotoleran 0 – 5 10 – 15 > 20 Psikrofilik 0 - 5 10 – 15 20 Catatan: Termofilik  sedikit; di kompos, sarang burung, tanah kering Termotoleran  sedikit; di kompos, tanah kering Mesofilik  paling banyak; habitat bervariasi Psikrotoleran  sedikit; fungi pada cold storage yang terkadang juga terdapat pada temperatur normal. Psikrofiliksedikit; di salju

28. Proses fisiologis yang terjadipadatoleransitemperatur: 1. Makromolekul (terutamaenzim) adalahbersifattahanpanas (heat-stable) dikarenakanadanyaikatanhidrogentambahan. 2. Adanyatermostabilitas ultra struktursel yang mampumemeliharaintegritasmembran. 3. Fungi psikrofilikmempunyaiasamlemaktakjenuhpadamembranselnya.

29. Konsentrasi ion H / pH • Respon terhadap pH sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor lain. Pada kultur, banyak fungi mempunyai pH 4,5 – 8 dan optimalnya pada pH 5,5 – 7,5. • Pengaruh pH terjadi pada permeabilitas membran dan kemampuan disosiasi molekul menjadi ion-ion. • Beberapa kategori kelompok fungi berdasar kemampuan tumbuhnya pada pH tertentu: • Asidofilik sangat sedikit, tumbuh optimum pada pH 3.0; Acontium velatum dapat tumbuh pada 2,5 N H2SO4 dan 4% CuSO4. • Asidotoleran  sedikit, mampu tumbuh pada pH mendekati 2 tetapi optimalnya 5,5 – 6. • Basiotoleran  sangat sedikit; pH 10 –11 • Basiofiliktidakada

30. Perubahan pH lingkunganoleh fungi disebabkan: • Pengambilan selektif dan pertukaran ion. Fungi harus menjaga kesetimbangan ion di dalam tubuhnya. Merekamelepas ion H+jikamengambil NH4+ pH turun, danmelepas OH-jikamengambil NO3- pH naik. • ProduksiasamorganikmenurunkanpH • Produksi CO2atauNH3  ImplikasipH lingkunganterhadapseladalahmempengaruhimuatan total protein membran yang akhirnyaakanberpengaruhpadapengambilannutrien. Selain itu juga akan berpengaruh pada derajat kelarutan garam-garam mineral

31. Aerasi Sebagianbesar fungi adalahbersifataerob. Ada beberapakategorikelompok fungi berdasarkankebutuhannyaakanoksigen. • Aerobobligatsebagianbesar fungi; membutuhkanoksigenuntuktumbuh. • Aerobfakultatifmerekatumbuhpadakondisiaerobnamunjugabisatumbuhpadakondisitidakadaoksigennamundenganmelakukanfermentasigula. • Fermentasiobligatmerekatumbuhpadakondisiadaatautidakadaoksigen, namunselaludengancarafermentasi. Hal inidisebabkanmerekatidakpunyamitokondriadansitokrom. • Anaerobobligatmerekajustruakanmatijikaterdapatoksigen. Misalnyakelompokchytridiomycota yang tumbuhpada rumen sapi.

32. Adanyakenyataanbahwaoksigenbisabersifattoksikpadasuatuorganismecukupmengherankan. Namunalasan yang sebenarnyaadalah: oksigenbisabereaksidengankomponen-komponenselulersepertiflavoprotein yang akanmenghasilkanhidrogenperoksida(H2O2) (biasanyauntukbahandesinfektan) dansuperoksidaradikal (O2-).Superoksida akan menyediakan satu elektron pada saat bereaksi dan ini akan mengakibatkan kerusakan sel. • Oleh karena itu semua organisme aerob mempunyai mekanisme untuk mangatasi keadaan tersebut. Pertama, mereka mempunyai enzim superoksida dismutase yang mengubah superoksida menjadi hidrogen peroksida seperti berikut: • 2 O2- + 2 H+ H2O2 + O2 • Kemudian, enzim katalase akan mengubah H2O2 menjadi air: • 2 H2O2 2 H2O + O2 • Organismeanaerobobligatbiasanyakekurangansalahsatuataukeduaenzimtersebut.

33. Air Fungi memerlukankehadiran air untukkeperluan: • difusinutrienkedalamsel; • melepasenzim-enzimekstraselulerdan • untukmemeliharasitoplasmanya. Walaupun air tersedia di alamnamuntidaksertamertabisadigunakankarena air terikatolehkekuataneksternal yang disebutdenganpotensial air (jumlahdaripotensialosmotik, potensialmatrik, turgor dangravimetri). Agar fungi tetapmampumempertahankanairnyamakaharusmempunyaipotensial yang samadenganpotensialeksternal.

34. Pengukurankeperluan air batasterendahkesetimbangankelembabanrelatif (Relative Humidity = RH) untukpertumbuhan fungi adalah 75 %. Potensialairnya (Mpa = megapascal = 9,87 atm). • Banyak fungi mempunyaikemampuantoleransi yang tinggiterhadapkekurangan air, umumnyaberkisar –2 Mpa (lebihrendahdarititiklayutanaman; air laut = -2,5 Mpa). • Proses fisiologi fungi dalammenghadapipotensial air luar yang rendahadalahdenganmenurunkanpotensialosmotikinternalnyahinggasamaataulebihrendahdaripotensialosmotikbagianluar sel. Namunpada fungi yang toleranterhadapkekurangan air tetaptidakakantumbuhpadakondisi air 14%. Contohnyapada fungi yang merusakbiji-bijian.

35. Cahaya • Untukpertumbuhancahayatampak (380 – 720 nm) memiliki efek yang kecil pada pertumbuhan fungi. Cahaya menghambat perpanjangan ujung hifa. • Pembentukan tubuh buah Basidiomicota dipengaruhi oleh cahaya dan jumlah CO2 yang rendah. • Kebalikannya cahaya dapat meningkatkan efek pada reproduksi atau diferensiasi fungi. • RadiasiUV (200 – 300 nm)  mempengaruhi receptor yang mengandung flavin. • Untuksporulasibanyak fungi takterpengaruholehcahaya; beberapabereaksiterhadap UV.Contoh: Alternaria spp. Mampu menginduksi sporulasi