CYANOBACTERIA PDF

Preview

Summary

CYANOBACTERIA Oleh: Nur Hayati Dwi Handayani (2014) PENDAHULUAN Cyanobacteria, juga dikenal sebagai Cyanophyta, adalah filum bakteri yang memperoleh energi melalui fotosintesis. Nama "cyanobacteria" berasal dari warna bakteri (Yunani: κυανός (Kyanos) = biru). Cyanobacteria (alga biru-hijau...

Description

CYANOBACTERIA Oleh: Nur Hayati Dwi Handayani (2014) PENDAHULUAN Cyanobacteria, juga dikenal sebagai Cyanophyta, adalah filum bakteri yang memperoleh energi melalui fotosintesis. Nama "cyanobacteria" berasal dari warna bakteri (Yunani: κυανός (Kyanos) = biru). Cyanobacteria (alga biru-hijau) adalah prokariotik, mikroorganisme fotosintesis, yang sangat kaya metabolit sekunder. Alga ini disebut alga hijau-biru karena berwarna hijau kebiruan. Warna itu diakibatkan oleh warna klorofil dan pigmen biru (fikosianin). Alga hijau-biru banyak dijumpai di tempat-tempat lembab, misalnya di atas tanah, batu, tembok, sawah, parit,dan di laut. Jika mengering, koloni alga hijau-biru mengelupas seperti kerak. Alga hijau-biru biasanya hidup hidup di lingkungan yang sedikit asam hingga basa. Selain hidup bebas, alga hijau- biru juga ada yang hidup bersimbiosis mutualisme dengan organisme lain. Alga hijau-biru dapat hidup di batuan di tempat organisme lain sulit hidup. Dengan adanya alga hijau-biru, terjadilah pelapukan batuan sehingga memungkinkan alga dan tumbuhan lain hidup. Itulah sebabnya alga h jaubiru dikatakan sebagai tumbuhan perintis.

CIRI-CIRI CYANOBACTERIA

a. Prokariotik Seperti halnya bakteri, alga ini tidak meiliki membran inti. Bahan inti terdapat pada suatu daerah di dalam sitoplasmanya. Jadi alga hijau-biru tergolong organisme prokariotik.

b. Klorofil tidak dalam kloroplas dan memiliki fikosianin Berbeda dengan bakteri lain, alga hijau-biru ini memiliki klorofil dan pigmen biru (fikosianin). Klorofil tidak terdapat dalam kloroplas, melainkan pada membran tilakoid. Oleh karena memiliki klorofil dan dapat berfotosintesis, maka alga ini dapat menghasilkan gula dan oksigen. Inilah sifat yang tidak dimilki oleh bakteri pada umumnya.

Pigmen fikosianin mengakibatkan warna hijau kebiruan. Beberapa dari alga ini ada juga yang berwarna coklat, hitam, kuning, meah, dan hijau. Warna merah disebabkan oleh pigmen fikoeritrin sedangkan warna kuning disebabkan oleh pigmen karoten. Pada umumnya alga hijau-biru memilki kemampuan mengikat nitrogen dari udara. Proses pengikatan nitrogen ini dilakukan oleh sel khusus yang disebut heterosista . Heterorista dihasilkan oleh alga hijau-biru berbentuk benang. Ukuran heterosista lebih besar dibandigkan sel di dekatnnya serta memilki dinding sel yang lebih tebal. Oleh karena kemampuannnya mengikat nitrogen ini, alga hijau-biru dapat menyuburkan habitatnya atau menguntungkan organisme lain yang bersimbiosis dengannya. Alga hijau-biru ada yang mampu menghasilkan racun (toksin). Racun yang dikeluarkan di perairan dapat mematikan organisme lain.

MORFOLOGI Alga hijau-biru ada yang uniseluler, ada yang membentuk koloni, ada pula yang berbentuk benang. Sel alga hijau-biru tersusun (dari luar ke dalam) sebagai berikut : a. Selubung lendir Terdapat di sebelah luar dinding sel. Selubung lendir berfungsi mencegah sel dari kekeringan. Selain itu lender memudahkan sel bergerak, Karena beberapa alga ini dapat bergerak dengan gerakan osilasi (maju mundur). Belum dipastikan apa yang menyebabkan alga ini bergerak. b. Membran sel Membran sel berfungsi mengatur keluar masuknya zat dari dan ke dalam sel. Terdapat pelipatan membran sel kea rah dalam membentuk lamella fotosinetik atau membran tilakoid. Pada membran tilakoid ini terdapat klorofil. Jadi berbeda dengan sele ukariotik yang memilki klorofil di dalam kloroplas, alga hijau-biru tidak memiliki kloroplas.

c. Sitoplasma Sitoplasma merupakan koloid yang tersusun atas air, protein, lemak, gula, mineral, enzim, ribosom, dan DNA. Di dalam sitoplasma inilah berlangsung proses metabolisme sel. d. Asam Inti atau Asam Nukleat (DNA) DNA terdapat pada suatu lokasi di dalam sitoplasma, namun tidak memiliki membrane inti. Karena itulah alga hijau-biru tidak digolongkan ke dalam prokariotik. e. Mesosom dan Ribosom Ribosom merupakan organel untuk sintesis protein. Sedangkan mesosom merupakan penonjolan membran sel ke arah dalam yang berperan sebagai penghasil energi.

Gambar 1. Morfologi cyanobacteria

REPRODUKSI CYANOBACTERIA a. Pembelahan sel Alga hijau-biru dapat bereproduksi dengan pembelahan biner, yaitu pembelahan sel secara langsung. Dengan pembelahan sel, baik sel tunggal (organisme uniseluler) maupun sel penyusun filamen (benang) akan bertambah banyak. Filamen akan bertambah panjang karena adanya pembelahan sel.

b. Fragmentasi Fragmentasi dilakukan oleh alga hijau-biru berbentuk benang. Dengan fragmentasi (pemenggalan), filament yang panjang akan terputus menjadi dua atau lebih benang pendek yang disebut hormogonium. Setiap hormogonium akan tumbuh menjadi filamen baru. Tempat pemutusan filament adalah sel mati yang terdapat di antara sel penyusun filamen. c. Pembentukan Spora Jika kondisi buruk, misalnya kurang air, di antara sel-sel alga hijau-biru ada yang dapat membentuk sel endospora, seperti pada bakteri. Dindingnya menebal, Dan ukuran selnya membesar. Bentukan ini disebut akinet, misalnya pada Nostoc. Spora tahan terhadap lingkungan yang jelek. Jika kondisi lingkungan telah pulih, spora tumbuh menjadi alga yang baru.

KLASIFIKASI CYANOBACTERIA

Berdasarkan Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (2001), cyanobacteria terdiri dari 5 ordo seperti yang tercantum dalam tabel 1.

1. Ordo Chroococcales Berbentuk tunggal atau kelompok tanpa spora, warna biru kehijau – hijauan. Umumnya alga ini membentuk selaput lendir pada cadas atau tembok yang basah. Setelah pembelahan sel – sel tetap bergandengan dengan perantaraan lendir tadi dan dengan demikian terbentuk kelompok – kelompok atau koloni. Contohnya Chrococcus dan Gleocapsa

1.1. Chroococcus Bersel satu (uniseluler) hidup di dasar kolam atau tembok yang basah. Tubuhnya diselubungi lendir. Bereproduksi dengan pembelahan biner. Sering terdapat sel yang bergandengan dua atau empat. Sel tersebut merupakan sel yang yang gagal berpisah dengan sel lain.

Gambar 2. Chroococcus

1.2. Gleocapsa Bersel satu (uniseluler), berbentuk bulat memanjang dan dikelilingi oleh membran dengan beberapa generasi sel yang terdapat di dalamnya. Membran kadang – kadang ada yang berpigmen. Gleocapsa memilki selubung lendir seperti chroococcus. Hidup di permukaan batu yang basah sehingga menyebabkan batu licin.

Gambar 3. Gleocapsa

2. Pleurocapsales Berbentuk sel coccoid, agregat atau pseudo-filamen berkembang biak dengan baeocytes (spora internal). Contohnya Chroococcidiopsis, Pleurocapsa.

Gambar 4. Pleurocapsa

3. Oscillatoriales Berbentuk benang filamen, tanpa heterosit atau akinet. Contohnya adalah Lyngbya, Leptolyngbya, Microcoleus, Oscillatoria, Phormidium, Planktothrix.

3.1. Oscillatoria Berbentuk benang (filament), yang tersusun atas sel-sel yang pipih dan rapat. Sel tidak diselubungi lendir. Dapat bergerak maju dan mndur yan disebut gerak osilasi. Belum diketahui penyebab alga ini bergerak. Diantara sel-sel yang pipih terdapat sel yang mati. Adanya sel yang mati menyebabkan filamen terputus

menjadi beberapa hormogonium. Jika sel ini putus, maka terbetuklah hormogonium yang akan tumbuh menjadi Oscillatoria baru.

Gambar 5. Oscillatoria

4. Nostocales Merupakan Cyanobacteria yang berbentuk filamen dan memiliki heterosit. Contohnya Anabaena, Aphanizomenon, Calothrix, Cylindrospermopsis, Nostoc. 4.1. Nostoc Tubuh Nostoc tersusun atas sel-sel yang berbentuk bola. Hidup di bebatuan atau di tanah yang lembab. Nostoc menyebabkan permukaan bebatuan licin karena adanya selubung lender kekuninan atau kecoklatan yang membungkus selnya. Di antara sel-sel berbentuk bola itu terdapat sel yang tidak aktif karena sel tersebut mengalami dormansi (tidur). Di dalam sel tersebt tersebut terkandung spora. Ukurannya agak lebih besar dari sel-sel berbentuk bola sel ini disebut akinet. Apabila spora telah masak akan tumbuh filamen baru.

Gambar 6. Nostoc mikroskopis (kiri) dan makroskopis (kanan)

4.2. Anabaena Seperti halnya Nostoc, Anabaena tersusun atas sel-sel berbentuk bola. Perbedaannya, disamping memiliki akinet, juga memilki heterosista. Heterosista adalah penambat nitrogen.

Gambar 7. Anabaena

5. Stigonematales Merupakan cyanobacteria yang memiliki filamen dan menghasilkan hormogonia. Contohnya Mastigocladus (Fischerella), Stigonema

Gambar 8. Microcystis aeruginosa

PERANAN CYANOBACTERIA Alga hijau-biru ada yang bersifat menguntungkan, ada pula yang merugikan

Alga hijau-biru yang merugikan Alga hijau biru yang hidup di air ada yang mengeluarkan racun. Racun yang terlarut dalam air dapat meracuni organisme yang meminumnya. Contohnya di

Australia banyak biri-biri yang mati setelah minum air telaga. Ini merupakan sifat merugikan alga hijau biru. Sifat merugikan lainnya adalah alga ini dapat tumbuh di tembok dan batu, sehingga tembok akan mudah lapuk. Demikian pula bangunan candi dari batu yang banyak terdapat di Indonesia banyak yang terancam menjadi lapuk karena alga.

Alga Hijau-Biru yang Menguntungkan 1) Pengikat Nitrogen bebas Nostoc, gleocapsa, dan Anabaena merupakan alga hijau-biru yang dapat menangkap nitrogen dari udara . Kemampuan menangkap Nitrogen ini disebut pula sebagai kemampuan melakukan fiksasi nitrogen. Anabaena azollae dapat bersimbiosis dengan tumbuhan Azolla pinnata, yaitu tumbuhan yang banyak dijumpai di sawah dan mengapung di atas air. Alga hijau-biru melakukan fiksasi nitrogen (N2) dari udara dan mengubahnya menjadi ammonia.Hal demikian menguntungkan petani. Azolla pinnata dapat dijadikan pupuk hijau yang mengandung nitrogen.

2) Sebagai bahan makanan Ada pula alga hijau-biru yang dapat dijadikan makanan karena mengandung protein yang cukup tinggi. Misalnnya alga hijau-biru yang tubuhnya berbentuk spiral dan disebut Arthrospira. Alga ini terkenal dengan nama dagangnya, yaitu spirulina. Para pakar telah berhasil membudidayakan alga ini unuk dipanen proteinnya. Di masa depan ada kemungkinan alga ini dapat dikembangbiakkan dalam jumlah besar untuk menghasilkan protein bagi kebutuhan umat manusia.

PEMANFAATAN SPESIES CYANOBACTERIA

1. Spirulina Klasifikasi Kingdom

: Bacteria

Phylum

: Cyanobacteria

Class

: Cyanophyceae

Order

: Oscillatoriales

Family

: Phormidiaceae

Genus

: Arthospira

Spesies

: Arthospira maxima Arthospira plantesis

Spirulina adalah cyanobacterium yang dapat dikonsumsi oleh manusia dan hewan lainnya dan dibuat terutama dari dua spesies cyanobacteria: Arthrospira platensis dan Arthrospira maxima. Spirulina merupakan sumber makanan bagi suku Aztec dan Mesoamericans lain sampai abad ke-16, Suku Aztec menyebutnya "tecuitlatl“ Arthrospira dibudidayakan di seluruh dunia, digunakan sebagai suplemen makanan serta makanan utuh, dan tersedia dalam tablet, serpihan dan bubuk. Hal ini juga digunakan sebagai suplemen pakan dalam akuakultur, akuarium dan unggas industri.

Morfologi Spirulina memiliki bentuk berserabut mengambang bebas ditandai dengan silinder, trikoma multiseluler dalam helix kiri terbuka.

Gambar 9. Arthospira maxima

Gambar 10. Arthospira plantesis

Gambar 11. Makroskopis spirulina

Gambar 12. Simplisia bubuk spirulina

Kandungan Kimia 1. Protein

 Spirulina kering mengandung sekitar 60 % ( 51-71 % ) protein . Ini adalah protein lengkap yang mengandung semua asam amino esensial , meskipun dengan jumlah yang berkurang dari metionin , sistein dan lisin jika dibandingkan dengan protein daging , telur dan susu . Hal ini , bagaimanapun , unggul protein tanaman khas , seperti yang dari kacang-kacangan .

 The US National Library of Medicine mengatakan bahwa spirulina tidak lebih baik dari susu atau daging sebagai sumber protein , dan sekitar 30 kali lebih mahal per gram

2. Nutrisi lain

 Kadar lemak Spirulina adalah sekitar 7 % berat, dan kaya akan asam gamma - linolenat (GLA), dan juga menyediakan alpha - linolenic acid (ALA), asam linoleat (LA), asam stearidonic (SDA), asam eicosapentaenoic (EPA), asam docosahexaenoic (DHA) dan asam arakhidonat (AA). Spirulina mengandung vitamin B1 (tiamin), B2 (riboflavin) , B3 (nicotinamide), B6 (pyridoxine), B9 (asam folat) , vitamin C, vitamin D, vitamin A dan vitamin E. Spirulina juga merupakan sumber kalium, kalsium, kromium, tembaga, besi, magnesium, mangan, fosfor, selenium, natrium dan seng .

 Spirulina mengandung banyak pigmen yang mungkin bermanfaat dan bioavailable, termasuk beta -karoten, zeaxanthin, klorofil -a, xantofil,

echinenone,

myxoxanthophyll,

canthaxanthin,

diatoxanthin, 3' - hydroxyechinenone, beta - cryptoxanthin dan oscillaxanthin, ditambah phycobiliproteins c - phycocyanin dan allophycocyanin .

Budidaya Kebanyakan spirulina dibudidayakan dan diproduksi di saluran terbuka kolam raceway . , dengan dayung - roda yang digunakan untuk penggerak Produsen komersial terbesar spirulina berada di Amerika Serikat , Thailand , India , Taiwan, Cina , Pakistan , Burma ( Myanmar alias ) , Yunani dan Chili.

Gambar 13. Budidaya Spirulina

Pemanenan Spirulina Biomassa spirulina dapat dipanen 5-7 hari setelah pengkulturan menggunakan screen vibrasi tipe T-150 atau setara dengan plankton net no. 25. Prinsip pemanenan tersebut adalah pemisahan sel spirulina dari medium tumbuhnya. Setelah terpisah dari mediumnya, biomassa kemudian dicuci dengan air mengalir sampai bersih. Tanda-tanda bahwa biomassa sudah bersih adalah tidak berbuih. Air sisa saringan biomassa dan air pencucian biomassa dapat dialirkan kembali ke dalam kolam. Kumpulan biomassa yang telah bersih dikeringkan sesuai dengan keperluan. Pengeringan untuk keperluan pangan bisa menggunakan drum drier atay spay drier. Sementara itu pengeringan untuk keperluan pakan unggas dan ikan hias dapat dilakukan dengan bantuan sinar matahari. Pengeringan dengan tknik drum drier atau spray drier tidak boleh melampaui 70 derajat Celcius karena akan merusak dinding sel spirulina sehingga akan berpengaruh pada kualitas nutrisi lainnya.

Keamanan Spirulina Studi toksikologi dari efek konsumsi spirulina pada manusia dan hewan, dengan mengkonsumsi makan sebanyak 800mg/kg, dan mengganti hingga 60% dari asupan protein dengan spirulina, telah menunjukkan tidak ada efek toksik. Kesuburan , teratogenik, studi peri-dan pasca-natal, dan multi-generasi pada hewan juga menemukan tidak ada efek samping dari konsumsi spirulina. Dalam sebuah penelitian 2009, 550 anak kurang gizi diberi makan hingga 10 g / hari bubuk spirulina, tanpa efek samping. Puluhan studi klinis pada manusia telah sama menunjukkan tidak ada efek berbahaya bagi suplemen spirulina. Spirulina adalah bentuk cyanobacterium , beberapa di antaranya dikenal untuk menghasilkan racun seperti microcystins , BMAA , dan lain-lain . Beberapa suplemen spirulina telah ditemukan terkontaminasi dengan microcystins , meskipun pada tingkat di bawah batas yang ditetapkan oleh Departemen Kesehatan Oregon . microcystins dapat menyebabkan gangguan pencernaan dan , dalam jangka panjang , kanker hati . Efek dari paparan kronis tingkat bahkan sangat rendah

microcystins menjadi perhatian , karena risiko potensi kanker . Senyawa beracun ini tidak diproduksi oleh spirulina itu sendiri, tetapi dapat terjadi sebagai akibat dari kontaminasi batch spirulina dengan ganggang biru-hijau yang menghasilkan racun lainnya. Kontaminasi logam berat (timbal , merkuri , dan arsen)dalam suplemen spirulina banyak terjadi pada produk yang dipasarkan di Cina.

Kegunaan Spirulina Berdasarkan beberapa penelitian, baik uji preklinik maupun uji klinik, diperoleh beberapa khasiat spirulina yang dipaparkan pada tabel 2.

Tabel 2. Khasiat spirulina Khasiat Antioksidan

Senyawa Phycocyanin

Referensi Krustian et al (2013)

Anti-inflamasi

Pak et al (2012)

Neuroprotektor

Pabon et al (2012)

Hepatoprotektor

Bhattacharyya (2012)

Anti kanker

Konickova (2014)

Atheroprotektif

Strasky (2013)

Antihiperlipidemia

Park, et al (2008

Antihipertensi

Durran, et. al (2007)

Suplemen

Zeaxanthine

Yu, et al (2012)

Menurunkan resiko katarak

Keratinoid

Mencegah kerusakan yang disebabkan oleh racun yang mempengaruhi jantung, hati, ginjal, neuron, mata, ovarium, DNA, dan testis

Protein

Hassan, et al (2012)

Digunakan sebagai treatmen pada keracunan arsenik yang terkandung dalam kosmetik

Tidak ada penjelasan

Bizzi, et al (1980)

Contoh produk spirulina

Gambar 13. Spirulina tablet

Gambar 14. Sirup Spirulina

2. Cyanobacteria sebagai Agen Antikanker Tabel 3. Cyanobacteria yang berpotensi sebagai antikanker (Costa, 2012).

Lanjutan tabel 3.

Lanjutan tabel 3.

Lanjutan tabel 3.

Tabel 4. Efek antikanker Cyanobacteria pada cell-line (Costa, 2012)

Lanjutan tabel 4.

Lanjutan tabel 4.

Gambar 15. Struktur kimia metabolit sekunder Cyanobacteria (Costa, 2012)

Daftar Pustaka

1. 2.

3.

4. 5.

6. 7. 8.

9.

10.

11.

12.

13.

"Cyanophyceae". Cyanophyceae. Access Science. Retrieved 21 April 2011. D.R. BOONE, R.W. CASTENHOLZ, G.M. GARRITY (editors). 2001. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, second edition, vol. 1 (The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria), SpringerVerlag, New York. Ahoren Oren (2004). "A proposal for further integration of the cyanobacteria under the Bacteriological Code". Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54 (Pt 5): 1895– 1902.doi:10.1099/ijs.0.030080. PMID 15388760. O. P. Sharma. Textbook of Algae Christaki, E.; Florou-Paneri, P.; Bonos, E. (2011). "Microalgae: A novel ingredient in nutrition". International Journal of Food Sciences and Nutrition 62 (8): 794–799.doi:10.3109/09637486.2011.582460. PMID 21574818. Ciferri, O. (1983). "Spirulina, the edible microorganism". Microbiological reviews 47 (4): 551–578. PMC 283708. PMID 6420655. Vonshak, A. (ed.). Spirulina platensis (Arthrospira): Physiology, Cellbiology and Biotechnology. London: Taylor & Francis, 1997. Krustian, C., dkk. (2013). Penapisan aktifitas antioksidan dari pigmen karotenoid mikroalga Dunaliella salina, Isochrysis galbana, dan Spirulina platensis dengan perlakuan intensitas cahaya dan salinitas. http://perpusffup.univpancasila.ac.id/index.php?p=show_detail&id=7483 Ku, C. S.; Pham, T. X.; Park, Y.; Kim, B.; Shin, M.; Kang, I.; Lee, J. (2013). "Edible blue-green algae reduce the production of pro-inflammatory cytokines by inhibiting NF-κB pathway in macrophages and splenocytes". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects.doi:10.1016/j.bbagen.2013.01.018.PMID 23357040. edit Yu, B.; Wang, J.; Suter, P. M.; Russell, R. M.; Grusak, M. A.; Wang, Y.; Wang, Z.; Yin, S.; Tang, G. (2012). "Spirulina is an effective dietary source of zeaxanthin to humans". British Journal of Nutrition 108 (4): 611– 619.doi:10.1017/S0007114511005885.PMID 22313576. edit Pak, W.; Takayama, F.; Mine, M.; Nakamoto, K.; Kodo, Y.; Mankura, M.; Egashira, T.; Kawasaki, H.; Mori, A. (2012)."Anti-oxidative and antiinflammatory effects of spirulina on rat model of non-alcoholic steatohepatitis". Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 51 (3): 227– 234.doi:10.3164/jcbn.12-18. PMC 3491249.PMID 23170052. edit Pabon, M. M.; Jernberg, J. N.; Morganti, J.; Contreras, J.; Hudson, C. E.; Klein, R. L.; Bickford, P. C. (2012). "A Spirulina-Enhanced Diet Provides Neuroprotection in an α-Synuclein Model of Parkinson's Disease". In Block, Michelle L. PLoS ONE 7...