jurnal peranan bakteri actinomycetes dalam industri antibiotik

7/22/2019 Jurnal Peranan Bakteri Actinomycetes Dalam Industri Antibiotik

1/16


2/16

Bioteknologi merupakan suatukajian yang berhubungan dengan

penggunaan organisme hidup atauproduknya dalam proses industri berskala-besar. Bioteknologi mikroorganisme

adalah aspek bioteknologi industriyang berhubungan dengan proses yangmelibatkan mikroorganisme. Bioteknologimikroorganisme kadang kadang disebutmikrobiologi industri, suatu bidangyang lama dan sudah diperbaharui

pada beberapa tahun terakhir ini karenapenambahan teknik rekayasa genetika.Mikrobiologi industri awalnya dimulaidengan proses fermentasi alkohol, seperti

pada pembuatan beer dan wine

(minuman dibuat dari buah anggur).Proses mikrobial dikembangkan untuk

produksi bahan farmasi seperti antibiotika,produksi makanan tambahan seperti asamamino, serta produksi enzim, dan produksiindustri kimia seperti butanol dan asamsitrat (Kurniawan, 2003)

Antibiotika merupakansenyawa kimia yang dihasilkan olehmikroorganisme, dan dapat menghambat

atau membunuh mikroorganisme lain.Perkembangan antibiotika sebagai zatuntuk pengobatan penyakit infeksi lebih

banyak mempengaruhi penggunaan obatdibandingkan dengan perkembanganantibiotik itu sendiri (Goodfellow, 1983).

Antibiotika merupakan produkmetabolisme sekunder. Meskipun hasilnyarelatif rendah dalam sebagian besarindustri fermentasi, tetapi karena aktivitasterapetiknya tinggi maka menjadi memilikinilai ekonomik tinggi, oleh karena ituantibiotika dibuat secara komersial melaluifermentasi mikroba. Beberapa antibiotikadapat disintesis secara kimia, tetapi karenakompleksitas bahan kimia antibiotika dancenderung menjadi mahal, maka tidakmemungkinkan sintesis secara kimiadapat mampu bersaing dengan fermentasimikroorganisme lain yang mampudiproduksi lebih banyak dari berbagai

industri mikroorganisme (Madigan, 2003).

Actinomycetes adalah bakteriyang banyak ditemukan ditanah. Bakteriini mempunyai miselia bercabang yangmenyerupai bentuk cendawan/jamur

berfilamentus. Bakteri actinomycetes

dikelompokkan ke dalam bakteri grampositif, dan dibandingkan dengankelompok bakteri lain mempunyai

perbedaan yang istimewa yaitu mengalamipembelahan morfologis yang kompleksdan menghasilkan produk senyawa

bioaktif. Menurut Holt et al (1994) danMadigan et al (2003) Actinomycetalesdan genusnya dapat dibedakan menjadidua kelompok berdasarkan ciri morfologidan kandungan kimiawi dalam dinding sel

yaitu Streptomyces dan Non-Streptomyces(jenis jarang)

http://health.detik.com/antibiotik

Gambar 1 Contoh Produk Atibiotik

Aktinomycetes merupakansuatu mikroba penghasil senyawa aktifterbanyak dibandingkan dengan bakteriataupun kapang, baik itu senyawa aktifsebagai antimikroba, antikanker, antivirus,

maupun antikolesterol. Eksplorasisenyawa aktif dari yang berasal darimikroba, selama ini diambil dari sampeltanah (teristorial) atau dari tumbuhan.

Namun demikian eksplorasi senyawa aktifdari biota laut seperti hewan, tumbuhan,dan mikroba laut belum banyak dilakukan.

Aktinomycetes tersebar dilingkungan yang berbeda-beda. Padadaerah kondisi panas, misalnya di daerahyang bersuhu lebih dari 60 C maka

kemungkinan dapat ditemukannyaactinomycetes thermofil menjadi lebih

Jurnal Online Biosains Volume 1 Tahun 2012 Hal 71-85


3/16

besar. Di daerah yang berkadar garamtinggi, akan banyak diperoleh jenisactinomycetes yang tahan terhadap kadargaram tinggi. Menurut Lam (2006)

peluang untuk mendapatkan senyawa aktif

baru actinomycetes laut masih sangatbesar. Seperti halnya pada populasiactinomycetes tanah, kondisi ekosistemlaut juga berpengaruh terhadap jenis

populasi actinomycetes laut. Biodiversitasekosistem laut sangat besar, sepertidiketahui tingkat kedalaman laut, kadargaram, dan pertemuan arus laut

berpengaruh terhadap populasi biota laut.

Iklim suatu wilayah juga

berpengaruh terhadap populasi mikroba.Sebagai contoh actinomycetes yang hidupdi daerah subtropik menunjukkan jumlah

populasi actinomycetes yang berbedadengan daerah tropis. Populasi mikroba

pada daerah tropis biasanya lebih tinggidibandingkan dengan daerah subtropis.

Diversitas actinomycetes berkaitanerat dengan jenis metabolit sekunder yangdihasilkan, demikian juga habitat mikroba

berpengaruh terhadap jenis metabolit

sekunder yang dihasilkan. Dalam spesiesyang sama, metabolit sekunder yangdihasilkan bisa saja berbeda-beda.Ekskresi metabolit sekunder oleh mikrobamerupakan fungsi dari lingkunganmikroba itu berada, dan bukan merupakanfungsi dari biomassa sel mikroba. Semakin

besar keragaman ekologi dalam habitattertentu maka tingkat keragaman metabolitsekunder semakin tinggi.

Sejarah dan Perkembangan Antibiotik

Sejarah perkembangan penemuanantibiotik berawal dari penemuan olehFleming yang terus berkembang sampaisekarang. Sekarang ini telah ditemukanlebih dari 10.000 senyawa bahan alamyang dihasilkan dari mikroba. Tahun1940 sampai dengan awal tahun 1950merupakan tahun keemasan yaitu banyakditemukan senyawa alam antibiotik yang

berasal dari mikroba. Hampir semuaantibakteri penting seperti tetrasiklin,

sefalosporin, amiloglikosid, dan makrolidatelah ditemukan pada tahun-tahun tersebut.Menurut Berdy (2005) pada tahun 1940sekitar 10-20 antibiotik telah ditemukan,

pada tahun 1950-an telah ditemukan

300-400 antibiotik, sekitar tahun 1960ditemukan 800-1000 antibiotik, tahun1970 telah ditemukan 2500, tahun 1980telah ditemukan 5000, tahun 1990 telahditemukan sekitar 10.000, dan tahun 2000telah ditemukan sekitar 20.000 antibiotik.

Antibiotik merupakan substansiyang dihasilkan oleh mikroba, dalamkonsentrasi rendah mampu menghambat

pertumbuhan atau membunuh mikroba

lain. Setiap antibiotik mempunyaiaktivitas penghambatan pertumbuhanhanya terhadap mikroba patogen spesifik,yang disebut spektrum penghambat.Mikroba penghasil antibiotik meliputigolongan bakteri, actinomycetes, fungi,dan beberapa mikroba lainnya. Kuranglebih 70% antibiotik dihasilkan olehactinomycetes, 20% dihasilkan olehfungi dan 10% dihasilkan oleh bakteri.Streptomyces merupakan penghasil

antibiotik yang paling besar jenisnya(Berdy 2005).

Antibiotik dan produk alami(natural product) yang sejenis merupakanmetabolit sekunder yang dihasilkan olehhampir semua tipe makhluk hidup, sepertimikroba prokariotik, eukariotik, beberapatumbuhan dan hewan. Kemampuanmenghasilkan metabolit sekunder sangat

bervariasi pada setiap spesies. Total jenissenyawa aktif yang dihasilkan olehkelompok bakteri adalah sebanyak 3.800atau 17% dari total senyawa aktif yangtelah ditemukan. Actinomycetesmenghasilkan lebih dari 10.000 senyawaaktif, 7.600 dihasilkan oleh Streptomycesdan 2.500 dihasilkan oleh actinomyceteslangka (Berdy 2005).

Pada siklus hidupnya yang normal,mikroba akan tumbuh dalam medium

yang sesuai dan menghasilkan jumlah selmaksimum. Setelah itu pertumbuhannya



4/16

berhenti dan memasuki fase stasioner, danselanjutnya masuk pada fase kematianterjadi kematian sel vegetatif (lisis) atau

pembentukan spora. Pada fase stasioner

sel-sel berhenti membelah dan metabolitsekunder mulai diproduksi. Metabolitsekunder sering diproduksi dalam jumlah

besar dan kebanyakan disekresikan kedalam medium biakan. Sebagian besarantibotik merupakan metabolit sekunder,akan tetapi ada antibiotik merupakanmetabolit primer, yaitu 14 antibiotikyang terbentuk selama fase pertumbuhaneksponensial, misalnya antibiotik

polipeptida nisin.

Morfologi BakteriActinomycetes

Pada awalnyaactinomycetes digolongkan dalamkelompok fungi, sebab penampakanmorfologi dan perkembangannya yangmirip dengan fungi yang dilihat darimiseliumnya, sehingga actinomycetes

juga disebut ray fungi. Namun demikiandengan berkembangnya ilmu

pengetahuan, morfologi actinomyceteslebih dekat dengan bakteri. Dilihat dariukuran sel, spora serta miselianyaactinomycetes dikategorikan sebagai

bakteri yang memiliki nukleod yang samadengan bakteri. Chitin dan selulosasebagai penyusun dinding sel fungi tidakterdapat pada actinomycetes. Penyusundinding sel actinomycetes adalah polimergula, gula amino, dan beberapa asamamino seperti halnya bakteri gram positif.

Sensitifitas terhadap beberapa antibiotikmenempatkan actinomycetes termasukdalam golongan bakteri gram positif.Actinomycetes biasanya dipandangsebagai kelompok bakteri Gram-positifyang memiliki kandungan Guanin (G) danCitosin (C) yang tinggi di dalam DNA-nya (>55%) dengan kemampuanmembentuk cabang-cabang hifa padatahap-tahap pengembangannya (Locci etal. 1983).

Bakteri actinomycetes memilikimorfologi yang sangat bervariasi, dari

bentuk sel bulat/coccus (Micrococcus) danrod-coccus cycle (Arthrobacter), bentuk

hifa berfragmen (Nocardia, Rothia),sampai dengan jenis dengan miselium

bercabang-cabang yang berbeda-beda(Micromonospora dan Streptomyces).Salah satu contoh yaitu Actinobacteria,

Actinoplanetes, Nocardioforms, danStreptomyces memiliki filogenik yang

berbeda dan heterogen. Actinomycetesada yang bersifat saprofit namun adayang bersifat parasit atau bersimbiosismutualisme dengan tumbuhan dan hewan

(Goodfellow 1983).

(Sumber: http//reefkeeping.com)

Gambar 2 MorfologiActinomycetes

Actinomycetes padakhususnya Streptomyces dikarakterisasidengan pertumbuhan koloni yang spesifik.Koloni actinomycetes bukan akumulasidari kumpulan sel-sel tunggal dan seragamseperti halnya bakteri, melainkan bentukmasa filamen bercabang (Locci et al.1983). Koloni yang tumbuh pada medium

padat tersusun secara vegetatif dan dengan

miselia berantena atau bersungut. Pada 8koloni yang belum tumbuh miselianya,permukaan koloni terlihat mengkilap.Pada genus Streptomyces, miseliumtumbuh secara luas menempel padamedium padat dan keseluruhan unitmudah diambil dengan kawat Ose (Cross1982). Dilain pihak koloni yang dibentukoleh Nocardia cenderung mudah terpisahsetiap hifanya dan cenderung mudah

pecah seperti tepung. Apabila miselium

berkembang, permukaannya cenderungseperti tepung dan halus. Struktur, bentuk,



5/16

ukuran dan warna dari koloni sangatbervariasi dan dapat berubah sesuaidengan kondisi kulturnya. KebanyakanStreptomyces mengeluarkan bau yang

khas seperti tanah. Asam asetat,acetaldehida, etanol, isobutanol, danisobutil asetat sekarang ini sudahdiidentifikasi sebagai aroma senyawautama yang dihasilkan oleh Streptomyces.Bahkan hidrogen sulfida dipercaya

berperan dalam pembentukan aroma tanahyang dikeluarkannya (Goodfellow 1983).

Miselium vegetatif actinomycetesberbentuk hifa non-septat yang panjang.

Beberapa hifa membentang danpanjangnya lebih dari 600 m, bercabang,melengkung/meliuk-liuk, dan cabangnya

berbentuk monopodial. Miselium vegetatifmemiliki karakteristik berwarna, sepertikuning, oranye, merah, hijau, coklat, atauhitam. Apabila terlarut dalam air, pigmenakan dikeluarkan dalam medium.

Beberapa jenis actinomycetesmemiliki miselium aerial. Miselium

aerial merupakan bentuk dan strukturdari miselium vegetatif. Miselium aerialmuncul dari substrat miselium danmenutupi seluruh koloni, sehingga terlihatseperti kapas atau tepung.

Miselium aerial ada yang bersifatsteril dan ada yang fertil. Hifa sterilumumnya tipis dan menunjukkan tidakadanya pertambahan diameter. Hifasporogenous awalnya tipis tetapi pada

tahap akhir perkembangannya menjadilebih tebal. Fertil aerial micelliummengandung sporosphores yang berbentuk

panjang, lurus atau bengkok. Hifa pendekmemberikan permukaan koloni yang miriptepung, sementara hifa panjangmenunjukkan permukaan menyerupaikapas.

Karakteristik aerial micellium laindari Streptomyces adalah pigmentasi yang

dapat memiliki warna dari putih atau abu-abu sampai ke kuning, oranye, lavender,

biru, dan hijau, sehingga sering disebutsebagai colour wheel (Locci et al.1983)

http://www.microbiologyprocedure.com/

Gambar 3 Morfologi aerial micelliumStreptomyces

Spora tumbuh berawal dari ujunghifa sporogenous dan terbentuk oleh

proses fragmentasi atau segmentasi. Padaproses fragmentasi sitoplasma pecah danmembentuk bagian-bagian kecil yangseragam, yang pada akhirnya lepas danmemisah dari dinding sel.

Hal ini sangat relevan denganayat Al-Quran surat Al-Furqan bahwaAllah semua yang ada di alam semestaini adalah milik Allah semata dan Allahtelah menciptakan Makhluk-Nya denganmenetapkan ukurannya masing-masingdengan serapi-rapinya.

Artinya: yang kepunyaan-Nya-lah

kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak

mempunyai anak, dan tidak ada sekutu

bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia

telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia

menetapkan ukuran-ukurannya dengan

serapi-rapinya(Q.S Al-Furqon ayat 2).

Strain Mikroorgansime Untuk Industri

1. Asal Strain Industri



6/16

Sumber utama semua strainmikroorganisme industri adalahlingkungan alaminya. Tetapi setelah

beberapa tahun, sebagai prosesmikrobiologi berskala-besar maka strain

dapat menjadi sempurna, sejumlah strainindustri disimpan pada koleksi biakan.

2. Perbaikan Strain Untuk Industri

Seperti kita ketahui, bahwa sumberasal mikroorganisme industri adalahlingkungan alaminya, tetapi isolat asaltersebut akan dimodifikasi secara besar

besaran di laboratorium. Sebagai akibatmodifikasi tersebut, dapat diharapkan

penambahan perbaikan dalammenghasilkan suatu produk. Peningkatan

perbaikan yang paling dramatik,contohnya terjadi pada penisilin, antibiotikyang dihasilkan oleh fungi Penicilliumchrysogenum. Pertamakali dihasilkan padaskala besar, penisilin diperoleh sebanyak1-10 mg/ml. Setelah beberapa tahun,sebagai hasil perbaikan strain denganmerubah kondisi pertumbuhan danmedium, hasilnya meningkat menjadi

50.000 mg/ml.Yang menarik ialah, peningkatanhasil sampai 50.000 kali-lipat diperolehmelalui mutasi dan seleksi; tidakmelibatkan manipulasi rekayasa genetika.Selanjutnya diperkenalkan teknik genetika

baru, walaupun lebih sederhana, hasilnyameningkat.

3. Syarat-syarat Mikrooorganisme

Industri

Suatu mikroorganisme dianggaplayak digunakan dalam industri, bukansaja mampu menghasilkan substansi yangmenarik, tetapi harus lebih dari itu.Mikroorganisme harus tersedia sebagai

biakan murni, sifat genetiknya harus stabil,dan tumbuh dalam biakan berskala-besar.Bikan juga harus dapat dipelihara dalam

periode waktu yang sangat panjang dilaboratorium dan dalam plant industri.Biakan tersebut lebih disukai jika dapat

menghasilkan spora dan bentuk selreproduktif lain sehingga mikroba mudah

diinokulasikan ke dalam fermentor besar.

Karakteristik penting yang harusdimiliki mikroorganisme industri yaituharus tumbuh cepat dan menghasilkan

produk yang diharapkan dalam waktu yangrelatif singkat, karena alasan sebagaiberikut:1. Alat-alat yang digunakan pada industri

berskala besar termasuk mahal, haltersebut tidak menjadi masalah (secaraekonomi) jika produk dapat dihasilkandengan cepat;

2. Jika mikroorganisme tumbuh dengancepat, kontaminasi fermentor akan

berkurang;

3. Jika mikroorganisme tumbuhdengan cepat, akan lebih mudahmengendalikan berbagai faktorlingkungan dalam fermentor.

Sifat penting lain yang harusdimiliki mikroorganisme industriadalah:

a)Tidak berbahaya bagi manusia,dan secara ekonomik penting bagihewan dan tumbuhan.

b)Harus non-patogen dan bebas

toksin, atau jika menghasilkantoksin, harus cepat di-inaktifkan.Karena, ukuran populasi besardalam fermentor industri,sebenarnya tidak memungkinkanmenghindari kontaminasi darilingkungan luar fermentor, suatu

patogen yang ada akan mampumendatangkan masalah.

c) Mudah dipindahkan dari mediumbiakan. Di laboratorium, selmikroorganisme pertamakalidipindahkan dengan sentrifugasi,tetapi sentrifugasi bersifat sulit danmahal untuk industri skala-besar.

d) Mikroorganisme lebih disukai jikaberukuran besar, karena sel lebihmudah dipindahkan dari biakandengan penyaringan (dengan bahan

penyaring yang relatif murah).Sehingga, fungi, ragi, dan bakteri

berfilamen, lebih disukai. Bakteriunisel, berukuran kecil sehingga



7/16

sulit dipisahkan dari biakan cair.e) Terakhir, mikroorganisme industri

harus dapat direkayasa secaragenetik. Dalam bioteknologimikroorganisme tradisional

peningkatan hasil diperoleh melaluimutasi dan seleksi. Mutasi akanlebih efektif untuk mikroorganismedalam bentuk vegetatif danhaploid, dan bersel satu. Padaorganisme diploid dan bersel

banyak mutasi salah satu genomtidak akan menghasilkan mutanyang mudah diisolasi. Untukfungi berfilamen, lebih disukaiyang menghasilkan spora, karena

filamen tersebut tidak mampumempermudah rekayasa genetika.Organisme juga diharapkan dapatdirekombinasi secara genetik,

juga dengan proses seksual danbeberapa jenis proses paraseksual.Rekombinasi genetik juga dapatmemungkinkan ada penggabungangenom tunggal sifat genetik dari

beberapa organisme. Teknik yangsering juga digunakan untukmenciptakan hibrid, bahkan tanpamelalui siklus seksual adalahfusi/penggabungan protoplasma,menyertai regenasi sel vegetatifdan seleksi progeni hibrid.Bagaimanapun, beberapa strainindustri sudah diperbaiki secaragenetik tanpa menggunakanrekombinasi genetika.

Dia ciptakan untuk kamu di bumiini dengan berlain-lainan macamnya.Sesungguhnya pada yang demikian itu

benar-benar terdapat tanda (kekuasaanAllah) bagi kaum yang mengambil

pelajaran. (QS. An-Nahl: 13)

Pembuatan Antibiotik

Antibiotik adalah produk metabolismeyang dihasilkan oleh mikroorganismetertentu yang mempunyai sifat dapatmenghambat pertumbuhan atau merusak

mikroorganisme lain. Antibiotik pertamayang digunakan untuk mengobati penyakit

pada manusia adalah tirotrisin. Antibiotikini diisolasi dari bakteri Bacillus brevis(suatu bakteri tanah) oleh Rene Dubois.

Penelitian tentang antibiotikpertama kali dilakukan oleh A. Gratia danS. Dath pada tahun 1924. Dari hasil

penelitian ini dihasilkan actinomisetin dariActinomycetes. Pada tahun 1928

Alexander flemming menemukanantibiotik penisilin dari jamurPenicilliumnotatum. Antibiotik ini mampumenghambat pertumbuhan bakteriStaphylococcus aureus

Antibiotik digunakan untukmelawan berbagai infeksi mikroorganisme

patogen. Mikroorganisme patogen adalahmikroorganisme yang menyebabkan

penyakit.Antibiotik dibuat dengan cara

tertentu. Tahap-tahap pembuatan antibiotikadalah sebagai berikut.

1.Mikroorganisme penghasilantibiotik dikembangbiakkan

2. Mikroorganisme dipindahkan kedalam bejana fermentasi yang

berisi media cair. Pada bejanafermentasi ini mikroorganismedipacu untuk berkembang biakdengan cepat.

3.Dari cairan biakan

mikroorganisme tersebut,antibiotik diekstraksi dandimurnikan, kemudian dilakukan

pengujian pertama kali dengancara diuji di dalam laboratoriummenggunakan cawan petri,apakah antibiotik tersebut dapatmematikan kuman atau tidak.Kedua, antibiotik diujikan padahewan percobaan. Ketiga, apabilahasil pengujian pada hewan

percobaan ternyata aman, maka



8/16

antibiotik ini dapat diujikanpada sekelompok orang denganpengawasan ketat dari para ahli.

Rekayasa Genetika dan Fermentasi

MutanStreptomyces griseusRekayasa genetika secara umum

adalah memanipulasi (mengubah susunan)gen untuk mendapatkan galur baru.Memanipulasi ini termasuk mutasi danseleksi mutan dengan mengganti gennya.Termasuk juga memindahkan materialgenetik ke organisme lain di laboratorium(Madigan, 2003).

Prosedur pertukaran materialgenetik ini harus dalam kondisi terkontrol.

Pemanipulasian materi genetik iniberkembang karena para ahli telahmenemukan urutan basa nukleotida atauDNA (Deoxy Ribose Nucleic Acid)

Rekayasa Genetika pada mikrobabertujuan untuk meningkatkan efektivitaskerja mikroba tersebut (misalnya mikrobauntuk fermentasi, pengikat nitrogenudara, meningkatkan kesuburan tanah,mempercepat proses kompos dan

pembuatan makanan ternak, mikrobaprebiotik untuk makanan olahan), danuntuk menghasilkan bahan obat-obatan,tanaman transgenic tahan hama dankosmetika, serta Pembuatan insulinmanusia dari bakteri ( Sel pancreas yangmempu mensekresi Insulin digunting ,

potongan DNA itu disisipkan ke dalamPlasmid bakteri ) DNA rekombinanyang terbentuk menyatu dengan Plasmiddiinjeksikan lagi ke vektor, jika hidupsegera di kembangbiaakan (Berdy, 2005).

Prosedur rekayasa genetika denganmenggunakan mikroorganisme adalahsebagai berikut.

1.Pemurnian DNA/Isolasi gen denganmenghancurkan atau melisiskansemua sel yang mengandung gen yangditargetkan, kemudian dipisahkan

dengan sentrifuge pada kecepatan

tinggi dan ditambahkan bahan kimiasehingga didapatkan DNA murni. Adatiga macam sumber DNA yang dapatdiisolasi, yaitu sebagai berikut.

2. DNA dapat berasal dari total genomorganisme yang diinginkan

3.DNA yang dibuat dari mRNA yangdiisolasi dari jaringan tertentu.DNA ini dapat dibuat dari mRNAdengan menggunakan enzim reservetranscriptase.

4.DNA dibuat secara in vitro darinukleotida dan enzim polimerase

DNA.

1.Pemecahan DNA: molekulDNA yang besar dipecahdengan menggunakangelombang ultrasonic, makaakan dijumpai fragmenrandom. Dengan menggunakanenzim khusus bagi fragmenDNA seperti endonuklease

restriksi akan diperolehDNA intermolekuler danintramolekuler atau hanya akandidapatkan urutan fragmenDNA dengan urutan tertentu.Supaya lebih stabil dikaitkandengan enzim yang disebutT-4 DNA ligase. Contohendonuklease restriksi adalahHind II, Bam H1 dan Eco RI.

2.Pemindahan gen/transferDNA pada sel vector yangsesuai:transfer DNA ke

bakteri yang hidup (cloningvector : plasmid, bakteriofageatau kosmid) dapat dengancara, DNA asing dipaksakan

berintegrasi dengan kromosommenjadi genom. Ataudengan cara gen asing dapatdikembangkan menjadi suatu



9/16

bagian yang outonom molekulDNA yang sedang berkembang.Molekul DNA disebut sebagaivector. Penyambungan inimenggunakan enzim ligase.

3. Memasukkan DNA rekombinan/kimera DNA ke dalam selinang. Sel inang yang dipakaiharus seaman mungkin dantidak bersifat patologis.Cara memasukkan DNArekombinan kedalam sel inangdapat dilakukan dengan caratransformasi, transfeksi, DNA

packaging dan micro injection.

4.Identifikasi/penapisan danseleksi DNA yang barudiperoleh dari cirri klonrekombinan. Untuk menyeleksiDNA baru hasil rekombinanagar sesuai dengan yangdiinginkan dapat dilakukandengan tiga cara, yaitu caragenetic, hibridasi asam nukleatdan immunokimia.

Actinomycetes aerobikmemiliki arti penting di kalangan

para ahli bakteriologi, bioteknologi,genetika dan ekologi (Pirouz, 2005),karena kemampuannya menghasilkanmolekul bioaktif. Salah satu genusActinomycetes yang terkenal karena

potensinya memproduksi senyawa aktifadalah genus Streptomyces. Sebagaicontoh molekul bioaktif yang sangat

penting dalam menunjang dunia medisatau dunia pertanian ialah golonganantibiotika tetrasiklin yang dihasilkan olehS. aureofaciens dan pravastatin penurunkholesterol yang dihasilkan oleh S.carbophylus.

Streptomyces griseus ATCC 10137secara alami dapat memproduksiantibiotika golongan aminoglikosida(AAG) berinti streptidin streptomisin

(Vakulenko, 2003) yang memiliki dayahambat terhadap bakteri Gram positif dan

Gram negatif. Berdasarkan konsep mutasi,mikroba dapat mengalami mutasi karena

pengaruh bermacam-macam mutagen,antara lain senyawa kimia dan pengaruh

fisika, misalnya radiasi sinar Ultra Violet.Mutasi dapat pula terjadi secara alami,karena penyimpanan mikroba yang terlalulama (Isnaeni, 1998). Manifestasi akibatmutasi bermacam-macam, dapat terjadi

perubahan secara morfologis maupunfisiologis Beberapa mutasinton telahdicoba ditambahkan ke dalam mediafermentasi Streptomyces sp. untuk mutasi

biosintesis antibiotika (Claridge, 1979).

Produksi biomassaStreptomyces griseus

Kultur pada media persediaan PotatoDextrose Agar dipindahkan ke dalam10 mL media pertumbuhan ISP-4 cair,dikocok 180 putaran per menit (PPM)selama 24 jam pada suhu 28C. Sebanyak5 mL suspensi dipindahkan ke dalam50mL media pertumbuhan ISP-4 cair,dikocok 180 PPM pada suhu 28 C dan

pH awal 7,3. Pengambilan sampel untuk

membuat kurva pertumbuhan dilakukansetiap tiga jam, disentrifugasi, supernatandibuang, sel dicuci dengan air suling,dikeringkan pada suhu 105C sampaidiperoleh berat konstan. Kecepatan

pertumbuhan dinyatakan sebagai beratkering sel per satuan waktu (hari).

Produksi AAG dari mutanStreptomyces

griseus

Kultur pada media persediaan

PDA dipindahkan ke dalam 25 mL mediapertumbuhan cair, dikocok 180 PPMselama 24 jam pada suhu 28C. Sebanyak20 mL suspensi dipindahkan ke dalam 200mL media pertumbuhan Sg2, diinkubasi

pada rotary shaker dengan kecepatanpengocokan 180 PPM pada suhu 28Csampai awal fase stasioner, disentrifugasi6000 PPM selama 10 menit, supernatandibuang, sel dicuci dua kali masing-masing dengan 2,5 mL NaCl 0,9%,

disentrifugasi 6000 PPM selama 10 menit.Supernatan dibuang, sel dimasukkan



10/16

dalam media SgP1 sebanyak 10% (b/v), diinkubasi pada rotary shaker dengankecepatan pengocokan 180 PPM padasuhu 28C selama empat hari.

Pemisahan dan karakterisasiantibiotika Streptomyces griseusPemisahan antibiotika dari kaldufermentasi dilakukan dengan penyerapanmenggunakan arang aktif, diikuti dengankromatografi kolom penukar kationAmberlite CG-50 (NH4+) menurut Isnaeni(1998), merupakan modifikasi metodeisolasi yang telah dilakukan oleh Okachiand Nara (1977).

Penapisan AAG mutan Streptomycesgriseus

Penapisan AAG ditujukan untukmengetahui adanya inti streptidindan 2-DOS dalam antibiotika mutanStreptomyces griseus . Eluat kromatografikolom filtrat hasil fermentasi ditotolkan

pada kertas kromatografi, dikeringkandan disemprot dengan pereaksi warnaSakaguchi dan Na-nitroprusid untuk

identifikasi gugus guanidin dalam intistreptidin. Warna ungu kemerahan akantampak setelah kertas dikeringkan. Sebagai

penampak noda untuk 2-DOS digunakanninhidrin. Warna biru keunguan akantampak setelah kertas dipanaskan padasuhu 110C selama 10 menit (Isnaeni,1998).

Dalam Al-Quran dijelaskan bahwaIlmu Allah sangatlah luas dan manusia

ciptaannya tidak ada apa-apanyadibandingkan dengan kekuasaan ilmuAllah maka hendaklah kita berfikir dan

beriman kepada Allah

Artinya:

Sebagaimana kami telah mengutus

kepadamu Rasul diantara kamu yang

membacakan ayat-ayat kami kepada kamu

dan mensucikan kamu dan mengajarkan

kepadamu al-kitab dan hikmah serta

mengajarkan kepada kamu apa-apa yangbelum kamu ketahui (Q.s Al-Baqoroh ayat151).

Optimasi Proses Fermentasi

Fermentasi adalah Segala macamproses metabolism (enzim, jasad renikscroksidasi, reduksi, hidrolisa atau reaksikimialainnya) yang melakukan perubahankimia pada suatu substrat organik dengan

menghasilkan Produk Akhir.

Fermentasi juga merupakanAplikasi metabolisme mikrobia untukmengubah bahan (Industri) bahan

baku produk yang bernilai lebih tinggiMisalnya: Etanol, Asetat, Antibiotik,Enzim, Vitamin, Protein sel tunggal dansebagainya.

Gambar 4. Perbedaan Fermentasi Klasikdan Modern

Komponen fermentasi (Medium, Nutrien,Fermentor)

Jenis medium fermentasi dibagi 3 :

Fermentasi Medium Padat :Medium tidak larut, tapi cukuplembab untuk keperluan mikrobia(KA 12 60 %)

Fermentasi Medium Semi Padat:Medium tidak larut, kelembabancukup (KA = 65 80 %)

Fermentasi Medium Cair: Mediumcair- substrat larut dan atau tak

larut (KA > 80 %)



11/16

Nutrien/substrat merupakan senyawayang terdapat di lingkungan pertumbuhanyang digunakan untu kproses katabolisme& anabolisme.

Nutrien utama yang digunakan untukpertumbuhan mikrobia adalah karbon,nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur danfosfor.

Fermentor sering juga disebutbioreaktor merupakan tangki atauw adahdimana di dalamnya seluruh sel (mikrobia)mengubah bahan dasar menjadi produk

biokimia dengan atau tanpa produksampingan

(sumber:google.com/image)Gambar 5. Fermentor

Syarat fermentor

Tangki dapat dioperasikan secaraaseptik, agitasi dan aerasi

Energi pengoperasian serendahmungkin

Temperatur harus terkontrol

Kontrol pH Tempat pengambilan sampel Penguapan berlebihan dihindari

Tangki didesain untukmeminimalkan tenaga kerja

pemanenan, pembersihan danperawatan

Peralatan general: permukaanbagian dalam halus, dihindaribanyak sambungan, murah.

Konstruksi Fermentor

Bahan fermentor dibuat tahankarat untuk mencegah kontaminasilogam/ion selama proses

Bahan fermentor harus tidakberacun & tidak mudah terlarut,

sehigga tidak menghambatpertumbuhan mikrobia

Bahan fermentor harus kuat untuksterilisasi berulang kali padatekanan uap tinggi

Sistem stirer dari fermenter &lubang pemasukannya cukup,sehingga tidak mengalami stressmekanik akibat terlampau rapat

Pemeriksaan secara visual darimedium & kultur harus tersedia,

dibuat dari bahan transparan

Tahapan Proses Fermentasi

Formulasi medium yang akandigunakan utk menumbuhkanmikroorganisme,baik padaEnrichment (pengkayaan) maupun

pada Proses Produksi Sterilisasi Medium, Fermentor dan

Perlengkapannya Produksi kultur murni/campuran

yang cukup untuk menginokulasipada tahap produksi

Optimasi produksi pada tahapFermentasi produk dengan kondisiOptimum

Ekstraksi (Pemanenan hasil) danPurifikasi/pemurnian produk

Pembuangan effluen (limbahmedium) yg dihasilkan selama

produksi

Pemilihan Substrat Fermentasi Perlu substrat murah, mudah

tersedia & efisien penggunaannya

Peluang penelitian untukmenemukan substrat baru yanglebih efisien

Apakah substrat baru lebih baikApakah ada/tidak ada residu yangmenimbulkan limbah

Apakah substrat baru tersebutditerima konsumen



12/16

Apakah harga lebih murah/ lebihefisien Substrat yang murah tidakselamanya baik

Bila produk fermentasi bisadihasilkan dengan cara sintesis atau

cara lain maka pemilihan substratmerupakan hal utama(bersaing)

Produk yang hanya dihasilkansecara fermentasi seperti asamsitrat & antibiotik

Suatu antibiotika yang dihasilkansecara komersial, pada awalnya harus

berhasil diproduksi pada fermentorindustri berskala-besar. Salah satu gugus-tugas penting adalah pengembangan

efisiensi metode pemurnian. Metodeelaborasi (yang terperinci) sangat pentingdalam ekstraksi dan pemunian antibiotika,karena jumlah antibiotika yang terdapatdalam cairan fermentasi hanya sedikit(Gambar 3).

Jika antibiotika larut dalam pelarutorganik yang tidak dapat bercampurdengan air, maka pemurniannya relatiflebih mudah, karena memungkinkan untukmengekstraksi antibiotika ke dalamsuatu pelarut bervolume kecil, sehinggalebih mudah mengumpulkan antibiotikatersebut. Jika antibiotika tidak larut dalam

pelarut, selanjutnya harus dipindahkan daricairan fermentasi melalui adsorpsi,

pertukaran ion, atau presipitasi secarakimia. Pada semua kasus, tujuannya untukmemperoleh produk kristalin yang sangatmurni, meskipun sejumlah antibiotikatidak mudah terkristalisasi dan sulit

dimurnikan.

Gambar 6 Seluruh proses ekstraksi danpemurnian antibiotic(Sumber:Brock & Madigan,1991)

Masalah yang berhubungan adalah,kultur sering menghasilkan produk akhirlain, termasuk antibiotika lain, dalam halini penting mengakhiri proses dengansuatu produk yang hanya terdiri dari

antibiotik tunggal. Pemurnian secarakimia mungkin dibutuhkan untuk halmengembangkan metode dalam rangkamenghilangkan produk sampingan yangtidak diharapkan, tetapi dalam beberapakasus hal tersebut penting untuk ahlimikrobiologi untuk menemukan strainyang tidak menghasilkan senyawa kimiadan tidak diharapkan.

Bakteri Actinomycetes sebagai

Penghasil Antibiotik Terbanyak dalamIndustri Antibiotik

Antibiotika merupakan senyawakimia yang dihasilkan olehmikroorganisme, dan dapat menghambatatau membunuh mikroorganisme lain.Perkembangan antibiotika sebagai zatuntuk pengobatan penyakit infeksi lebih

banyak mempengaruhi penggunaan obatdibandingkan dengan perkembangan

antibiotik itu sendiri.Antibiotika merupakan produk

metabolisme sekunder. Meskipun hasilnyarelatif rendah dalam sebagian besarindustri fermentasi, tetapi karena aktivitasterapetiknya tinggi maka menjadi memilikinilai ekonomik tinggi, oleh karena ituantibiotika dibuat secara komersial melaluifermentasi mikroba.

Beberapa antibiotika dapatdisintesis secara kimia, tetapi karena

kompleksitas bahan kimia antibiotika dancenderung menjadi mahal, maka tidak



13/16


14/16

Antibiotik dan produk alami(natural product) yang sejenis merupakanmetabolit sekunder yang dihasilkan olehhampir semua tipe makhluk hidup, sepertimikroba prokariotik, eukariotik, beberapa

tumbuhan dan hewan. Kemampuanmenghasilkan metabolit sekunder sangat

bervariasi pada setiap spesies. Totaljenis senyawa aktif yang dihasilkanoleh kelompok bakteri adalah sebanyaksebanyak 3.800 atau 17% dari totalsenyawa aktif yang telah ditemukandalam penelitian tentang antibiotik.Actinomycetes menghasilkan lebih dari10.000 senyawa aktif, 7.600 dihasilkanoleh Streptomyces dan 2.500 dihasilkan

oleh actinomycetes langka (Berdy 2005).

(Sumber: Brock & Madigan, 1991).

Dari data tersebut bakteriActinomycetes sangatlah berperan dalamindustri antibiotika sehingga penelitian

baru tentang bakteri ini mulai banyakdikembangkan dan dijadikan bahan utamaantibiotika.

Salah satu contoh antibiotika


Antibiotika Mikrorganisme penghasil Tipe mikroorganisme

BasitrasinSefalosporinKloramfenikol

Sikloheksimid

SikloserinErytromisinGriseofulvinKanamisinLinkomisin

NeomisinNistatinPenisilinPolimiksin BStreptomisinTetrasiklin

Bacillus subtilis

Cephalosporium sp.

Sintesis senyawa kimia (dulu olehStreptomycesvenezuelae)Streptomyces griseus

Streptomyces orchidaceusStreptomyces erythreus

Penicillium griseofulvin

Streptomyces kanamyceticus

Streptomyces lincolnensis

Streptomyces fradiae

Streptomyces noursei

Penicillium chrysogenum

Bacillus polymyxa

Streptomyces griseus

Streptomyces rimosus

Bakteri pembentuk-sporaFungiActinomycete

Actinomycete

ActinomyceteFungiActinomyceteActinomyceteActinomyceteActinomyceteFungiBakteri pembentuk-sporaActinomyceteActinomyceteActinomycete

Sumber: (health.detik.com) )d)

kk)Madigan,1991)

Tabel 2 Beberapa antibiotika yang dihasilkan secara komersial(Sumber:Brock & Madigan,1991)


15/16

dari jenis Streptomyces yaitu spiramisin.Spiramisin adalah antibiotik makrolidayang dihasilkan oleh Streptomycesambofaciens yang bekerja dengan cara

menghambat sintesa protein bakteri.Spiramisin efektif terhadap kumanstafilokokus, streptokokus, pneumokokusdan Bordetella pertussis (health.detik.com)

Allah memerintahkan kita untukberfikir tentang penciptaan Allah yangsungguh luar biasa. Allah menciptakanmakhluknya bermacam-macam, berjenis-

jenis, dan apapun yang dikehendaki Allahpasti akan jadi. Dari berbagai penciptaan

inilah manusia diperintahkan untukberfikir tentang tanda-tanda kekuasaanAllah, karena Allah menciptakan makhluk-

Nya tanpa sia-sia melainkan berguna bagisemua makhluk-Nya.

(yaitu) orang-orang yangmengingat Allah sambil berdiri atau dudukatau dalam keadan berbaring dan merekamemikirkan tentang penciptaan langitdan bumi (seraya berkata): "Ya Tuhankami, tiadalah Engkau menciptakan inidengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka

peliharalah kami dari siksa neraka. (QS.Al-Imran: 191)

KesimpulanBerdasarkan pembahasan diatas

dapat disimpulkan bahwa Antibiotikamerupakan senyawa kimia yangdihasilkan oleh mikroorganisme, dandapat menghambat atau membunuhmikroorganisme lain.

Actinomycetes adalah bakteriyang banyak ditemukan ditanah. Bakteriini mempunyai miselia bercabang yangmenyerupai bentuk cendawan/jamur

berfilamentus, bakteri ini termasuk

bergram prositif dan diketahui banyakmengandung zat bioaktif.

Dari berbagai mikroorganismeyang ada di bumi ini, bakteri dariActinomycetes yang paling dominandalam pembuatan atau produksi dalamdunia industri antibiotika. Total jenissenyawa aktif yang dihasilkan olehkelompok bakteri adalah sebanyak3.800 atau 17% dari total senyawa aktifyang telah ditemukan. Actinomycetesmenghasilkan lebih dari 10.000 senyawaaktif, 7.600 dihasilkan oleh Streptomycesdan 2.500 dihasilkan oleh actinomyceteslangka.

Daftar Pustaka

Berdy J .2005. bioactive microbialmetabolites. J. Antibiotechnol.(Tokyo), 58: 1-26.

Cross, T. .1988. Actinomycetes: AContinuing Sources of NewMetabolites. Invitation ONRLecture . Postgraduate School ofStudies in Biological Science,University of Bradford, BradfordDB7 IDP, Great Britain

Goodfellow, M. & Williams, S.T. 1983.Ecology of actinomycetes. 37:189-216.

Holt. G., Kreig, N.R., Sneath, P.H.A.,Stanley, J.T. & Williams,S.T. 1994. Bergeys Manual

Determinative Bacteriology.Baltimore: Williamn and WilkinsBaltimore.

Kurniawan H. 2003. PenampisanStreptomyces spp. penghasilsenyawa penghambat pertumbuhan

Phakopsora pachyrizi secarain vitro dan in planta [skripsi].



16/16

jurnal peranan bakteri actinomycetes dalam industri antibiotik

Documents