Pengertian Ekologi
• Ernst Haeckel (1869) : keseluruhan hubungan antara binatang dengan lingkungan organik dan anorganik.
Oikos = rumah atau tempat tinggal
Logos = telaah atau studi
• Eugene Odum (1963) : Studi tentang struktur dan fungsi alam.
• Charles Elton (1927), Animal Ecology : Sejarah alam secara ilmiah
• Andrewartha (1961) : Studi ilmiah mengenai distribusi organisme dan keberlimpahannya. Jadi Ekologi adalah studi ilmiah mengenai saling hubungan yang menentukan distribusi organisme dan keberlimpahannya.
• Ekologi adalah : ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara mahluk hidup dengan lingkungannya.
Mahluk hidup = kelompoknya.
• Ekologi berasal dari bahasa Yunani oikos (rumah atau tempat hidup) dan logos (ilmu). Secara harafiah ekologi merupakan ilmu yang mempelajari organisme dalam tempat hidupnya atau dengan kata lain mempelajari hubungan timbal-balik antara organisme dengan lingkungannya. Ekologi hanya bersifat eksploratif dengan tidak melakukan percobaan, jadi hanya mempelajari apa yang ada dan apa yang terjadi di alam.
• Pada saat ini dengan berbagai keperluan dan kepentingan, ekologi berkembang sebagai ilmu yang tidak hanya mempelajari apa yang ada dan apa yang terjadi di alam. Ekologi berkembang menjadi ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi ekosistem (alam), sehingga dapat menganalisis dan memberi jawaban terhadap berbagai kejadian alam. Sebagai contoh ekologi diharapkan dapat memberi jawaban terhadap terjadinya tsunami, banjir, tanah longsor, DBD, pencemaran, efek rumah kaca, kerusakan hutan, dan lain-lain.
Pembagian Ekologi
A. Menurut bidang kajiannya
1. Autekologi
Yaitu ekologi yang mempelajari suatu spesies organisme atau organisme secara individu yang berinteraksi dengan lingkungannya, biasanya ditekankan pada aspek siklus hidup, adaptasi, sifat parasitis, dan lain – lain.
Contoh autekologi : mempelajari sejarah hidup suatu spesies organisme, perilaku, dan adaptasinya terhadap lingkungan. Jadi, jika kita mempelajari hubungan antara pohon Pinus merkusii dengan lingkungannya, maka itu termasuk autekologi. Contoh lain adalah mempelajari kemampuan adaptasi pohon merbau (Intsia palembanica) di padang alang-alang, dan lain sebagainya.
2. Synekologi
Yaitu Ekologi yang mengkaji berbagai kelompok organisme sebagai suatu kesatuan yang saling berinteraksi dalam suatu daerah tertentu. Misalnya ekologi jenis, ekeologi populasi, ekologi komunitas, ekologi ekosistem. Misalnya mempelajari struktur dan komposisi spesies tumbuhan di hutan rawa, hutan gambut, atau di hutan payau, mempelajari pola distribusi binatang liar di hutan alam, hutan wisata, suaka margasatwa, atau di taman nasional, dan lain sebagainya.
Dua bidang kajian utama dalam sinekologi adalah :
• Bidang kajian tentang klasifikasi komunitas tumbuhan.
• Bidang kajian tentang analisis ekosistem.
Bila studi dilakukan untuk mengetahui hubungan jenis serangga dengan lingkungannya, kajian ini bersifat autekologi. Apabila studi dilakukan untuk mengetahui karakteristik lingkungan dimana serangga itu hidup maka pendekatannya bersifat sinekologi.
B. Menurut habitatnya
1. Bahari atau kelautan
Salah satu ekologi bahari adalah Ekologi laut topis, Contohnya adalah interaksi antara ekosistem mangrove, eksositem lamun dan ekosisitem terumbu karang.
Karakteristik laut tropis :
• Keanekaragaman organisme tinggi.
• Suhu relatif hangat.
• Sumber makanan, mineral dan hasil laut lain tinggi.
2. Ekologi estuaria
Estuaria adalah bagian dari lingkungan perairan yang merupakan daerah percampuran antara air laut dan air tawar yang berasal dari sungai, sumber air tawar lainnya (saluran air tawar dan genangan air tawar). Lingkungan estuaria merupakan peralihan antara darat dan laut yang sangat di pengaruhi oleh pasang surut, tetapi terlindung dari pengaruh gelombang laut.
3. Ekologi padang rumput
Padang rumput adalah daerah yang ditumbuhi tumbuhan yang berjenis rumput, seperti alang-alang. Alang-alang adalah jenis rumput tahunan yang menyukai cahaya matahari , dengan bagian yang mudah terbakar di atas tanah dan akar rimpang (rhizome) yang menyebar luas di bawah permukaan tanah. Alang-alang dapat berkembang biak melalui biji dan akar rimpang, namun pertumbuhannya terhambat bila ternaungi. Oleh karena itu salah satu cara mengatasinya adalah dengan jalan menanam tanaman lain yang tumbuh lebih cepat dan dapat menaungi.
4. Ekologi darat
Ekologi darat mempelajri tentang ekosistem darat. Ekosistem darat mempunyai kompleksitas yang lebih tinggi dibandingkan ekosistem laut, karena kemungkinan organisme untuk hidup dan berkembangbiak pada ekosistem darat lebih lebar. Sebab, distribusi oksigen dan sinar matahari lebih banyak. Pada Ekosistem darat terdapat beberapa jenis dari bentuk tumbuhnya tumbuh-tumbuhan, yaitu : pohon, liana, epifit, shrubs, herba, dan tumbuhan taliod. Sedangkan pada jenis adaptasi hewan vertebrata darat ada bermacam-macam, yaitu: herbivora, karnifora.
5. Ekologi air tawar
Ekologi air tawar sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari. Air tawar sendiri penting karena merupakan sumber air rumah tangga dan industri yang murah, komponen air tawar merupakan daur hidrologis, dan ekosistem air tawar merupakan sistem disporsal / pembuangan yang mudah dan murah. Ekologi air tawar mempelajari tentang ekosistem air tawar. Ekosistem air tawar digolongkan menjadi air tenang dan air mengalir. Termasuk ekosistem air tenang adalah danau dan rawa, termasuk ekosistem air mengalir adalah sungai.
a) Air tergenang/ lentik (asal kata lenis = tenang) contoh : danau, kolam, dan rawa.
b) Air mengalir / lotik (asal kata lotus = tercuci) contohnya: mata air, aliran air/sungai dan selokan.
Perbedaan antara air tergenang dengan air mengalir diantaranya :
• Adanya arus
• Pertukaran antara air dengan dasar lebih intensif karena adanya arus.
• Pada air mengalir, kadar oksigen lebih tinggi dibandingkan air tenang
• Percampuran suhu dan kandungan zat lebih merata.
Ciri-ciri ekosistem air tawar antara lain variasi suhu tidak menyolok, penetrasi cahaya kurang, dan terpengaruh oleh iklim dan cuaca. Macam tumbuhan yang terbanyak adalah jenis ganggang, sedangkan lainnya tumbuhan biji. Hampir semua filum hewan terdapat dalam air tawar. Organisme yang hidup di air tawar pada umumnya telah beradaptasi. Adaptasi organisme air tawar adalah sebagai berikut.
1. Adaptasi tumbuhan
Tumbuhan yang hidup di air tawar biasanya bersel satu dan dinding selnya kuat seperti beberapa alga biru dan alga hijau. Air masuk ke dalam sel hingga maksimum dan akan berhenti sendiri. Tumbuhan tingkat tinggi, seperti teratai (Nymphaea gigantea), mempunyai akar jangkar (akar sulur). Hewan dan tumbuhan rendah yang hidup di habitat air, tekanan osmosisnya sama dengan tekanan osmosis lingkungan atau isotonis.
2. Adaptasi hewan
Ekosistem air tawar dihuni oleh nekton. Nekton merupakan hewan yang bergerak aktif dengan menggunakan otot yang kuat. Hewan tingkat tinggi yang hidup di ekosistem air tawar, misalnya ikan, dalam mengatasi perbedaan tekanan osmosis melakukan osmoregulasi untuk memelihara keseimbangan air dalam tubuhnya melalui sistem ekskresi, insang, dan pencernaan.
C. Menurut taksonominya
1. Ekologi tumbuhan
Ekologi ini memiliki hubungan yang sangat erat dengan faktor-faktor berikut:
• Faktor cahaya
Cahaya merupakan faktor lingkungan yang sangat penting sebagai sumber energi utama bagi ekosistem. Ada tiga aspek penting yang perlu dikaji dari faktor cahaya, yang sangat erat kaitannya dengan sistem ekologi, yaitu:
- Kualitas cahaya atau komposisi panjang gelombang.
- Intensitas cahaya atau kandungan energi dari cahaya.
- Lama penyinaran, seperti panjang hari atau jumlah jam cahaya yang bersinar setiap hari.
• Faktor suhu
Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan makhluk hidup. Suhu berperan langsung hampir pada setiap fungsi dari tumbuhan dengan mengontrol laju proses-proses kimia dalam tumbuhan tersebut, sedangkan berperan tidak langsung dengan mempengaruhi faktor-faktor lainnya terutama suplai air. Suhu akan mempengaruhi laju evaporasi dan menyebabkan tidak saja keefektifan hujan tetapi juga laju kehilangan air dari organisme.
• Faktor air
Air merupakan sumber kehidupan yang tidak dapat tergantikan oleh apa pun juga. Tanpa air seluruh organisme tidak akan dapat hidup. Bagi tumbuhan, air mempunyai peranan yang penting karena dapat melarutkan dan membawa makanan yang diperlukan bagi tumbuhan dari dalam tanah
2. Ekologi hewan
Ekologi hewan adalah cabang biologi yang khusus mempelajari interaksi antara hewan dengan lingkungannya yang menentukan sebaran (distribusi) dan kemelimpahan hewan-hewan tersebut.
3. Ekologi mikroba
Mikroba ada dimana-mana seperti : udara, air, makanan, tanah, manusia (usus, kulit, hidung), permukaan suatu benda atau bahan pangan. Dengan pembelahan yang cepat mikrooragnisme berkembang biak dengan cepat dan kadang-kadang menghasilkan toksin. Dengan ukuran dan massa yang kecil mikrooragnisme dapat berpindah dengan mudah.
4. Ekologi Manusia
Menurut Amos H Hawley (1950:67) dikatakan, “Human ecology may be defined, therefore, in terms that have already been used, as the study of the form and the development of the community in human population.” (Ekologi manusia, dengan demikian bisa diartikan, dalam istilah yang biasa digunakan, sebagai studi yang mempelajari bentuk dan perkembangan komunitas dalam sebuah populasi manusia).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2011. Ekologi Darat. Diakses dari (http://kesehatanlingkungansby.blogspot.com/2011/01/ekologi-darat.html) pada hari Kamis, 10 Mei 2012.
Dewanti, D. 2012. Pembagian Ekologi. Diakses dari (http://diahdewanti.wordpress.com/2012/04/21/pembagian-ekologi/) pada hari Kamis, 10 Mei 2012.
Oman. 2008. Ekologi Darat. Diakses dari (http://sumbermakalah.blogspot.com/2008/12/ekosistem-darat.html) pada hari Kamis, 10 Mei 2012.
Rifki, A. Ekologi Darat. Diakses dari (http://arifqbio.multiply.com/journal/item/22/Seri_Ekologi?&show_interstitial=1&u=%2Fjournal%2Fitem) pada hari Kamis, 10 Mei 2012.
Yudha, I.G. 2009. Ekologi Perairan Tawar. Diakses dari (http://id.scribd.com/doc/13449566/Ekologi-Perairan-Tawar-Fresh-Waters) pada hari Kamis, 10 Mei 2012.
Rabu, 17 April 2013
HORMON GIBERELIN DAN AUKSIN
HORMON AUKSIN DAN GIBERELIN
Zat pengatur atau zat yang membantu tumbuhnya tumbuhan adalah hormon. Hormon tumbuhan atau dikenal juga dengan fitohormon adalah sekumpulan senyawa organik bukan hara (nutrien), baik yang terbentuk secara alami maupun dibuat oleh manusia, yang dalam kadar sangat kecil (di bawah satu milimol per liter, bahkan hanya terdapat satu mikromol per liter) mendorong, menghambat, atau mengubah pertumbuhan, perkembangan, dan pergerakan (taksis) tumbuhan.
Penggunaan istilah "hormon" sendiri menggunakan analogi fungsi hormon pada hewan. Namun demikian, hormon tumbuhan tidak dihasilkan dari suatu kelenjar tertentu (endokrin) sebagaimana pada hewan, tetapi dihasilkan dari jaringan-jaringan tertentu. Penyebarannya pun tidak harus melalui pembuluh, karena hormon tumbuhan dapat ditransfer melalui sitoplasma atau ruang antarsel. Hormon tumbuhan bersifat endogenous ("endogen"), dihasilkan sendiri oleh individu yang bersangkutan, maupun exogenous ("eksogen"), diberikan dari luar sistem individu. Hormon eksogen dapat juga merupakan bahan non-alami (sintetik, tidak dibuat dari ekstraksi tumbuhan). Oleh karena itu, untuk mengakomodasi perbedaan dari hormon hewan, dipakai pula istilah zat pengatur tumbuh (bahasa Inggris: plant growth regulator/substances) bagi hormon tumbuhan.
1. HORMON AUKSIN
A. Sejarah Penemuan
Auksin merupakan hormon tanaman yang pertama kali ditemukan Charles Darwin merupakan pioner dalam penelitian hormon tanaman. Dalam bukunya "The Power of Movement in Plants" tahun 1880, beliau menjelaskan pengaruh cahaya dalam pergerakan koleoptil rumput kanari (Phalaris canariensis).
Koleoptil adalah daun khusus yang muncul daribuku pertama yang melindungi epikotil pada biji yang sedang berkecambah sampai muncul ke permukaan tanah. Jika cahaya dari samping menyinari koleoptil, maka koleoptil akan membengkok ke arah datangnya cahaya. Jika ujung koleoptil ditutup dengan aluminium foil, maka tidak terjadi pembengkokan (koleoptil tumbuh lurus ke atas). Namun demikian, jika ujung koleoptil dibiarkan terbuka dan bagian tepat di bawah ujung ditutupi, maka koleoptil akan membengkok ke arah datangnya cahaya. Charles Darwin menyimpulkan bahwa ujung koleoptil adalah jaringan yang berperan untuk merespons cahaya dan memproduksi sinyal yang ditranslokasikan menuju ke bagian bawah koleoptil dimana terjadi tanggapan fisiologis (terjadi pembengkokan).Dia kemudian memotong ujung koleoptil dan memaparkan sisa koleoptil ke arah cahaya untuk melihat apakah terjadi respon. Ternyata tidak terjadi pembengkokan koleoptil.
Kaleidoskop penemuan auksin:
1. Tahun 1885, Salkowski menemukan senyawa indole-3-acetic acid (IAA)dalam media fermentasi.
2. Tahun 1907, Fitting mempelajari pergerakan sinyal pada sisi terang & sisigelap koleoptil, namun hasilnya belum maksimal.
3. Tahun 1913, Boysen-Jensen memodifikasi percobaan Fitting dengan menyisipkan mika untuk menghambat transport sinyal dan menyimpulkan bahwa translokasi auskin ke arah bawah terjadi padasisi gelap.
4. Tahun 1918, Paal meyakinkan penemuan Boysen-Jensen dengan memotong ujung koleoptil dalam gelap, menyinari ujung koleoptil, mengganti ujung koleoptil tanaman dengan ujung koleoptil yang telah disinari namun meletakkannya hanya pada satu sisi. Hasilnya, di sisi manapun ujung koleoptil ditetakkan, pembengkokan mengarah ke sisi lainnya.
5. Tahun 1925, Soding melanjutkan ide Paal. Jika ujung koleoptil dipotong pertumbuhan lambat, jika ujung dibuang dan diganti baru maka pertumbuhan berlanjut.
6. Tahun 1926, mahasiswa pasca dari Belanda bernama Fritz Went mempublikasikan hasil penelitian tentang bagaimana dia mengisolasisuatu senyawa perangsang tumbuh dengan meletakkan balok-agar di bawah ujung koleoptil beberapa lama dan kemudian memindahkan balok-agar tersebut ke koleoptil Avena yang telah dibuang pucuknya. Setelah ditempeli agar, pertumbuhan berlanjut.
7. Tahun 1928, Went mengembangkan metode untuk mengkuantifikasi fitohormon ini. Hasil penelitiannya menujukkan bahwa pembengkokan batang adalah proporsional dengan jumlah fitohormon dalam balok-agar.
8. Kemudian Kogl berhasil mengisolasi senyawa lain dari urine yang memiliki struktur dan fungsi seperti auxin A, salah satunya adalahindole-3 acetic acid (IAA) yang awalnya ditemukan oleh Salkowski pada tahun 1885.
9. Tahun 1954, para ahli fisiologi tanaman menyusun karakteristik kelompok auksin. Istilah ini berasal dari auxein (Yunani) yang artinya untuk tumbuh.
B. Biosintesis
Auksin adalah zat yang di temukan pada ujung batang, akar, pembentukan bunga yang berfungsi untuk sebagai pengatur pembesaran sel dan memicu pemanjangan sel di daerah belakang meristem ujung. Hormon auksin adalah hormon pertumbuhan pada semua jenis tanaman. Nama lain dari hormon ini adalah IAA atau asam indol asetat. Letak dari hormon auksin ini terletak pada ujung batang dan ujung akar. Untuk membedakan tanaman yang memiliki hormon yang banyak atau sedikit kita harus mengetahui bentuk anatomi dan fisiologi pada tanaman sehingga kita lebih mudah untuk mengetahuinya. sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang dan gelap diantaranya untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang gelap pertumbuhan tanamannya sangat cepat selain itu tekstur dari batangnya sangat lemah dan cenderung warnanya pucat kekuningan.hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin tidak dihambat oleh sinar matahari. sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang tingkat pertumbuhannya sedikit lebih lambat dibandingkan dengan tanaman yang diletakkan ditempat gelap,tetapi tekstur batangnya sangat kuat dan juga warnanya segar kehijauan, hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin dihambat oleh sinar matahari.
Secara umum, suatu senyawa dianggap sebagai auksin adalah jika disintesis oleh tanaman dan memiliki aktivitas yang mirip dengan IAA. Menurut Koeffli, Thimann dan went (1966), aktivitas auxsin ditentukan oleh:
• adanya struktur cincin yang tidak jenuh,
• adanya rantai keasaman (acid chain),
• pemisahan karboksil grup (-COOH) dari struktur cincin,
• adanya pengaturan ruangan antara struktur cincin dengan rantai keasaman.
Cara kerja hormon Auksin adalah menginisiasi pemanjangan sel dan juga memacu protein tertentu yg ada di membran plasma sel tumbuhan untuk memompa ion H+ ke dinding sel. Ion H+ mengaktifkan enzim ter-tentu sehingga memutuskan beberapa ikatan silang hidrogen rantai molekul selulosa penyusun dinding sel. Sel tumbuhan kemudian memanjang akibat air yg masuk secara osmosis.
Auksin merupakan salah satu hormon tanaman yang dapat meregulasi banyak proses fisiologi, seperti pertumbuhan, pembelahan dan diferensiasi sel serta sintesa protein (Darnell, dkk., 1986).
Auksin diproduksi dalam jaringan meristimatik yang aktif (yaitu tunas , daun muda dan buah) (Gardner, dkk., 1991). Kemudian auxin menyebar luas dalam seluruh tubuh tanaman, penyebarluasannya dengan arah dari atas ke bawah hingga titik tumbuh akar, melalui jaringan pembuluh tapis (floom) atau jaringan parenkhim (Rismunandar, 1988).
Auksin atau dikenal juga dengan IAA = Asam Indolasetat (yaitu sebagai auxin utama pada tanaman), dibiosintesis dari asam amino prekursor triptopan, dengan hasil perantara sejumlah substansi yang secara alami mirip auxin (analog) tetapi mempunyai aktifitas lebih kecil dari IAA seperti IAN = Indolaseto nitril,TpyA = Asam Indolpiruvat dan IAAld = Indolasetatdehid. Proses biosintesis auxin dibantu oleh enzim IAA-oksidase (Gardner, dkk., 1991).
Auksin pertama kali diisolasi pada tahun 1928 dari biji-bijian dan tepung sari bunga yang tidak aktif, dari hasil isolasi didapatkan rumus kimia auksin (IAA = Asam Indolasetat) atau C10H9O2N. Setelah ditemukan rumus kimia auksin, maka terbuka jalan untuk menciptakan jenis auksin sintetis seperti Hidrazil atau 2, 4 - D (asam -Nattalenasetat), Bonvel Da2, 4 - Diklorofenolsiasetat), NAA (asam (asam 3, 6 - Dikloro - O - anisat/dikambo), Amiben atau Kloramben (Asam 3 - amino 2, 5 – diklorobenzoat) dan Pikloram/Tordon (asam 4 – amino – 3, 5, 6 – trikloro – pikonat).
Auksin sintetis ini sudah digunakan secara luas dan komersil di bidang pertanian, dimana batang, pucuk dan akar tumbuh-tumbuhan memperlihatkan respon terhadap auksin, yaitu peningkatan laju pertumbuhan terjadi pada konsentrasi yang optimal dan penurunan pertumbuhan terjadi pada konstrasi yang terlalu rendah atau terlalu tinggi.
Setelah pemanjangan ini, sel terus tumbuh dengan mensintesis kembali material dinding sel dan sitoplasma. Selain memacu pemanjangan sel, hormon Auksin yang di kombinasikan dengan Giberelin dapat memacu pertumbuhan jaringan pembuluh dan mendorong pembelahan sel pada kambium pembuluh sehingga mendukung pertumbuhan diameter batang. Berikut secara ringkas kerja hormone auksin dalam sel:
• Hormon auksin berikatan dengan suatu reseptor.
• Sinyal ini dilanjutan ke second messengers dalam sel yang memicu berbagai tanggapan.
• Pompa proton diaktifkan, dan pelepasan ion H+ melonggarkan dinding sel sehingga sel bisa membesar/memanjang.
• Perangkat Golgi dirangsang untuk melepaskan kantung yang mengandung bahan untuk menjaga ketebalan dinding sel.
• Jalur transduksi sinyal juga mengaktifkan DNA untuk membentuk protein (transkripsi & translasi).
• Protein yang terbentuk diperlukan untuk memelihara pertumbuhan sel.
C. Fungsi
Secara umum hormon auksin berfungsi sebagai berikut:
1) Hormon auksin merangsang pembentukan akar dan mempertahankan sifat geotropisme negatif dari batang.
2) Hormon auksin merangsang perkembangan akar lateral dari serabut akar sehingga meningkatkan penyerapan air dan mineral.
3) Hormon auksin merangsang pembelahan sel kambium vaskuler sehingga menyebabkan pertumbuhan jaringan vaskuler sekunder.
4) Hormon auksin menyebabkan diferensiasi sel menjadi xilem hingga dapat meningkatkan transportasi mineral dan air.
5) Hormon auksin berpengaruh pada pemanjangan sel, pembelahan sel dan diferensiasi sel. Contoh bila tunas tumbuh tegak salah satu sisi disinari cahaya matahari, pertumbuhan tunas akan berbelok ke arah cahaya. Hal ini disebabkan karena auksin pada batang yang terkena sinar rusak sehingga pertumbuhan pada sisi tersebut terhambat.
6) Hormon auksin memelihara dinding sel tetap elastis, merangsang pembentukan dinding sel, tetapi tidak merangsang pembentukan dinding sel sekunder.
2. HORMON GIBERELIN
A. Sejarah Penemuan
Sejarah giberelin sedikit unik. Awal mulanya giberelin ditemukan oleh Eiichi Kurowasa, orang Jepang, pada tahun 1926. Pada tahun itu Pagerang Diponegoro sedang giat-giatnya berperang melawan penjajah londo. Kurosawa sebenarnya sedang meneliti tentang penyakit aneh pada padi yang disebut ‘bakane’. Padi yang terserang penyakit ini tumbuh membesar tidak normal. Batang dan daunnya membesar dan memanjang. Kurosawa berhasil mengisolasi jamur penyebab penyakit ini yang dinamakan Giberrella fujikori. Ketika jamur ini diinfeksikan ke tanaman yang sehat, tanaman yang sehat memperlihatkan gejala itu.
Kurang lebih satu dasawarsa kemudian penelitian ini dilanjutkan oleh Yabuta dan Hayashi tahun 1939. Kedua orang jepang ini melangkah lebih maju dan berhasil mengisolasi kristal protein yang dihasilkan oleh Giberrella fujikori. Kristal ini bisa menstimulasi pertumbuhan akar kecambah.
Setelah perang dunia ke dua, pada tahun 1951 Stodola dan teman-temannya melanjutkan penelitian ini dan menemukan ‘Giberelin A’ dan ‘Giberelin X’. Hasil penelitian selanjutnya ditemukan varian dari giberelin, yaitu GA1, GA2, dan GA3. Pada saat yang hampir bersamaan dilakukan penelitian juga di Laboratory of the Imperial Chemical Industries di Inggris. Dari penelitian ini juga ditemukan GA3. Selanjutnya nama Gibberellic acid disepakati oleh kelompok peneliti itu dan populer hingga jaman sekarang.
Saat ini telah ditemukan tidak kurang dari 126 macam giberelin. Giberelin diberi nama dengan GAn….., diurutkan berdasarkan urutan ditemukannya senyawa giberlin tersebut. Giberelin yang ditemukan pertama kali adalah GA3.
B. Biosintesis
Giberelin merupakan senyawa isoprenoid yang disintesis dari asetil koenzim A melalui asam mevalonat, GGPP senyawa CO2 bertindak sebagai donor bagi semua atom karbon, Diubah kopalil pirofosfat mempunyai sistem 2 cincin , diubah menjadi kauren dengan sistem 4 cincin. Oksidasi terjadi di retikulum endoplasmik dengan hasil kaurenol (jenis alkohol), kaurenal (aldehid), asam kaurenoat. Giberelin dibuat di daun muda, buah yang sedang tumbuh, dan ujung akar. Sintesis giberelin dipacu oleh hari panjang dan temperatur 20 – 30oC, Giberelin ditranslokasi lewat berkas pengangkut dan parenkim.
Giberelin adalah senyawa organik yang sangat penting dalam proses perkecambahan suatu biji karena bersifat pengontrol perkecambahan.Giberelin dibutuhkan untuk pembebasan α-amilase yang menghasilkan hidrolisis tepung dan perkecambahan. Adapun respon positif terhadap giberelin terjadi dalam kisaran konsentrasi yang luas, bahkan kandungan giberelin yang tinggi tidak bersifat racun. Penggunaan giberelin dapat mempengaruhi besarnya organ tanaman melalui proses pembelahan dan pembesaran sel. Keutamaan sintesis goberelin pada tanaman tingkat tinggi adalah meristematik daun,akar dan perkecambahan. Giberelin sebagai zat pengatur tumbuh pada tanaman sangat perbengaruh sifat genetik, perkecambahan dan aspek fisiologis lainnya. Selain itu giberelin mempunyai peranan dalam mendukung pembentukan RNA baru serta sintesa protein.
Giberelin aktif untuk merangsang perkembangan sel serta dapat meningkatkan hasil tanaman. Perendaman giberelin selain menambah tinggi tanaman juga menambah luas daun yang berarti terdapat peninggatan aktivitas fotosintesa. Biosintesis Giberelin Acid terutama berlangsung dalam tunas, daun dan akar.
Salah satu efek fisiologis dari giberelin adalah mendorong aktivitas dari enzim-enzim hidrolotik pada proses perkecambahan biji-biji serelia. Hal ini mula-mula datang dari observasi perubahan-perubahan kimia yang terjadi pada biji jelai selama proses malting (perubahan pati ke gula). Pada proses ini biji jelai itu menghisap air dan biji mulai berkecambah. Pada proses perkecambahab ini pati di ubah menjadi gula. Biji jelai yang mulai berkecambah ini dikenal sebagai malt yang dipakai untuk menumbuhkan ragi yang kemudian merubah gula menjadi alkohol. Giberelin menginisiasi sintesa amilase, enzim pencerna, dalam sel-sel auleron, lapisan sel-sel paling luar endosperm. Giberelin juga terlibat dalam pengaktifan sintesa protase dan enzim-enzim hidrolitik lainnya. Senyawa-senyawa gula dan asam amino, zat-zat dapat larut yang dihasilkan oleh aktivitas amilase dan protase ditranspor ke embrio, dan zat-zat ini mendukung perkembangan embrio dan munculnya kecambah. Aktifnya enzim α-amilase akan semakin meningkatkan perombakan karbohidrat menjadi gula reduksi. Gula reduksi tersebut sebagian akan digunakan sebagai respirasi dan sebagian lagi translokasi ke titik-titik tumbuh penyusunan senyawa baru. Proses respirasi tersebut sangat penting karena respirasi akan menghasilkan energi yang selanjutnya digunakan untuk proses-proses metabolisme benih.
C. Fungsi Fisiologis Giberelin
Fungsi giberelin pada tanaman sangat banyak dan tergantung pada jenis giberelin yang ada di dalam tanaman tersebut. Beberapa proses fisiologi yang dirangsang oleh giberelin antara lain adalah seperti di bawah ini(Davies, 1995; Mauseth, 1991; Raven, 1992; Salisbury dan Ross, 1992).
• Merangsang batang dengan merangsang pembelahan sel dan perpanjangan.
• Merangsang lari / berbunga dalam menanggapi hari panjang.
• Breaks dormansi benih di beberapa tanaman yang memerlukan stratifikasi atau cahaya untuk menginduksi perkecambahan.
• Merangsang produksi enzim (a-amilase) di germinating butir serealia untuk mobilisasi cadangan benih.
• Menginduksi maleness di bunga dioecious (ekspresi seksual).
• Dapat menyebabkan parthenocarpic (tanpa biji) pengembangan buah.
• Dapatkah penundaan penuaan dalam daun dan buah jeruk.
• Genetik Dwarsfism
Penjelasan singkat dari masing-masing fungsi fisiologis tersebut.
• Pembungaan
Peranan giberelin terhadap pembungaan telah dibuktikan oleh banyak penelitian. Misalnya penelitian yang dilakukan oleh Henny (1981), pemberian GA3 pada tanaman Spathiphyllum mauna. Ternyata pemberian GA3 meningkatkan pembungaan setelah beberapa minggu perlakuan.
• Genetik Dwarsfism
Genetik Dwarsfism adalah suatu gejala kerdil yang disebabkan oleh adanya mutasi genetik. Penyemprotan giberelin pada tanaman yang kerdil bisa mengubah tanaman kerdil menjadi tinggi. Sel-sel pada tanaman keril mengalami perpanjangan (elongation) karena pengaruh giberelin. Giberelin mendukung perkembangan dinding sel menjadi memanjang. Penelitian lain juga menemukan bahwa pemberian giberelin merangsang pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan tryptophan (senyawa asal auksin). Hal ini menjelaskan fonomena peningkatan kandungan auksik karena pemberian giberelin.
• Pematangan Buah
Proses pematangan ditandai dengan perubahan tekture, warna, rasa, dan aroma. Pemberian giberelin dapat memperlambat pematangan buah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa aplikasi giberelin pada buah tomat dapat memperlambat pematangan buah. Pengaruh ini juga terlihat pada buah pisang matang yang diberi aplikasi giberelin.
• Perkecambahan
Biji/benih tanaman terdiri dari embrio dan endosperm. Di dalam endoperm terdapat pati yang dikelilingi oleh lapisan yang dinamakan ‘aleuron’. Pertumbuhan embrio tergantung pada ketersediaan nutrisi untuk tumbuh. Giberelin meningkatkan/merangsang aktivitas enzim amilase yang akan merubah pati menjadi gula sehingga dapat dimanfaatkan oleh embrio.
• Stimulasi aktivitas kambium dan xylem
Beberapa penelitian membuktikan bahwa aplikasi giberelin mempengaruhi aktivitas kambium dan xylem. Pemberian giberelin memicu terjadinya differensiasi xylem pada pucuk tanaman. Kombinasi pemberian giberelin + auksin menunjukkan pengaruh sinergistik pada xylem. sedangkan pemberian auksin saja tidak memberikan pengaruh pad xylem.
• Dormansi
Dormansi dapat diistilahkan sebagai masa istirahan pada tanaman. Proses dormansi merupakan proses yang komplek dan dipengaruhi banyak faktor. Penelitian yang dilakukan oleh Warner menunjukkan bahwa aplikasi giberelin menstimulasi sintesis ribonuklease, amulase, dan proteasi pada endosperm biji. Fase akhir dormansi adalah fase perkecambahan, giberelin perperan dalam fase perkecambahan ini seperti yang telah dijelaskan di atas.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2009. Hormonik Hormon Tumbuh ZPT. Diakses dari (http://hijauqoe.wordpress.com/2009/01/03/hormonik-hormon-tumbuh-zpt/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Anonim. 2010. Hormon Auksin. Diakses dari (http://ilmubiologi-belajarbiologi.blogspot.com/2010/01/hormon-auksin.html) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Heriyanto. 2011. Hormon Auksin. Diakses dari (http://www.scribd.com/doc/91788316/Hormon-Auksin) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Isroi. 2010. Hormon Tanaman Giberelin. Diakses dari (http://isroi.com/2010/09/01/hormon-tanaman-giberelin/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Karyanto, A. 2011. Mechanism of Hormone Action6. Diakses dari (http://blogs.unpad.ac.id/asepzainalmutaqin/files/2011/03/Mechanism-of-Hormone-action6.pdf) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Hanif. 2012. Fungsi Hormon Auksin. Diakses dari (http://agri-man.blogspot.com/2012/05/fungsi-hormon-auksin.html) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Nia. 2008. Hormon Pertumbuhan pada Tumbuhan. Diakses dari (http://anthuriumonline.wordpress.com/2008/01/25/hormon-pertumbuhan-pada-tumbuhan/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Nurlaili. 2011. Hasil Percobaan Peran Hormon. Auksin. Diakses dari (http://nurlailiarum.wordpress.com/2011/09/04/hasil-percobaan-peran-hormon-auksin/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Zat pengatur atau zat yang membantu tumbuhnya tumbuhan adalah hormon. Hormon tumbuhan atau dikenal juga dengan fitohormon adalah sekumpulan senyawa organik bukan hara (nutrien), baik yang terbentuk secara alami maupun dibuat oleh manusia, yang dalam kadar sangat kecil (di bawah satu milimol per liter, bahkan hanya terdapat satu mikromol per liter) mendorong, menghambat, atau mengubah pertumbuhan, perkembangan, dan pergerakan (taksis) tumbuhan.
Penggunaan istilah "hormon" sendiri menggunakan analogi fungsi hormon pada hewan. Namun demikian, hormon tumbuhan tidak dihasilkan dari suatu kelenjar tertentu (endokrin) sebagaimana pada hewan, tetapi dihasilkan dari jaringan-jaringan tertentu. Penyebarannya pun tidak harus melalui pembuluh, karena hormon tumbuhan dapat ditransfer melalui sitoplasma atau ruang antarsel. Hormon tumbuhan bersifat endogenous ("endogen"), dihasilkan sendiri oleh individu yang bersangkutan, maupun exogenous ("eksogen"), diberikan dari luar sistem individu. Hormon eksogen dapat juga merupakan bahan non-alami (sintetik, tidak dibuat dari ekstraksi tumbuhan). Oleh karena itu, untuk mengakomodasi perbedaan dari hormon hewan, dipakai pula istilah zat pengatur tumbuh (bahasa Inggris: plant growth regulator/substances) bagi hormon tumbuhan.
1. HORMON AUKSIN
A. Sejarah Penemuan
Auksin merupakan hormon tanaman yang pertama kali ditemukan Charles Darwin merupakan pioner dalam penelitian hormon tanaman. Dalam bukunya "The Power of Movement in Plants" tahun 1880, beliau menjelaskan pengaruh cahaya dalam pergerakan koleoptil rumput kanari (Phalaris canariensis).
Koleoptil adalah daun khusus yang muncul daribuku pertama yang melindungi epikotil pada biji yang sedang berkecambah sampai muncul ke permukaan tanah. Jika cahaya dari samping menyinari koleoptil, maka koleoptil akan membengkok ke arah datangnya cahaya. Jika ujung koleoptil ditutup dengan aluminium foil, maka tidak terjadi pembengkokan (koleoptil tumbuh lurus ke atas). Namun demikian, jika ujung koleoptil dibiarkan terbuka dan bagian tepat di bawah ujung ditutupi, maka koleoptil akan membengkok ke arah datangnya cahaya. Charles Darwin menyimpulkan bahwa ujung koleoptil adalah jaringan yang berperan untuk merespons cahaya dan memproduksi sinyal yang ditranslokasikan menuju ke bagian bawah koleoptil dimana terjadi tanggapan fisiologis (terjadi pembengkokan).Dia kemudian memotong ujung koleoptil dan memaparkan sisa koleoptil ke arah cahaya untuk melihat apakah terjadi respon. Ternyata tidak terjadi pembengkokan koleoptil.
Kaleidoskop penemuan auksin:
1. Tahun 1885, Salkowski menemukan senyawa indole-3-acetic acid (IAA)dalam media fermentasi.
2. Tahun 1907, Fitting mempelajari pergerakan sinyal pada sisi terang & sisigelap koleoptil, namun hasilnya belum maksimal.
3. Tahun 1913, Boysen-Jensen memodifikasi percobaan Fitting dengan menyisipkan mika untuk menghambat transport sinyal dan menyimpulkan bahwa translokasi auskin ke arah bawah terjadi padasisi gelap.
4. Tahun 1918, Paal meyakinkan penemuan Boysen-Jensen dengan memotong ujung koleoptil dalam gelap, menyinari ujung koleoptil, mengganti ujung koleoptil tanaman dengan ujung koleoptil yang telah disinari namun meletakkannya hanya pada satu sisi. Hasilnya, di sisi manapun ujung koleoptil ditetakkan, pembengkokan mengarah ke sisi lainnya.
5. Tahun 1925, Soding melanjutkan ide Paal. Jika ujung koleoptil dipotong pertumbuhan lambat, jika ujung dibuang dan diganti baru maka pertumbuhan berlanjut.
6. Tahun 1926, mahasiswa pasca dari Belanda bernama Fritz Went mempublikasikan hasil penelitian tentang bagaimana dia mengisolasisuatu senyawa perangsang tumbuh dengan meletakkan balok-agar di bawah ujung koleoptil beberapa lama dan kemudian memindahkan balok-agar tersebut ke koleoptil Avena yang telah dibuang pucuknya. Setelah ditempeli agar, pertumbuhan berlanjut.
7. Tahun 1928, Went mengembangkan metode untuk mengkuantifikasi fitohormon ini. Hasil penelitiannya menujukkan bahwa pembengkokan batang adalah proporsional dengan jumlah fitohormon dalam balok-agar.
8. Kemudian Kogl berhasil mengisolasi senyawa lain dari urine yang memiliki struktur dan fungsi seperti auxin A, salah satunya adalahindole-3 acetic acid (IAA) yang awalnya ditemukan oleh Salkowski pada tahun 1885.
9. Tahun 1954, para ahli fisiologi tanaman menyusun karakteristik kelompok auksin. Istilah ini berasal dari auxein (Yunani) yang artinya untuk tumbuh.
B. Biosintesis
Auksin adalah zat yang di temukan pada ujung batang, akar, pembentukan bunga yang berfungsi untuk sebagai pengatur pembesaran sel dan memicu pemanjangan sel di daerah belakang meristem ujung. Hormon auksin adalah hormon pertumbuhan pada semua jenis tanaman. Nama lain dari hormon ini adalah IAA atau asam indol asetat. Letak dari hormon auksin ini terletak pada ujung batang dan ujung akar. Untuk membedakan tanaman yang memiliki hormon yang banyak atau sedikit kita harus mengetahui bentuk anatomi dan fisiologi pada tanaman sehingga kita lebih mudah untuk mengetahuinya. sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang dan gelap diantaranya untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang gelap pertumbuhan tanamannya sangat cepat selain itu tekstur dari batangnya sangat lemah dan cenderung warnanya pucat kekuningan.hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin tidak dihambat oleh sinar matahari. sedangkan untuk tanaman yang diletakkan ditempat yang terang tingkat pertumbuhannya sedikit lebih lambat dibandingkan dengan tanaman yang diletakkan ditempat gelap,tetapi tekstur batangnya sangat kuat dan juga warnanya segar kehijauan, hal ini disebabkan karena kerja hormon auksin dihambat oleh sinar matahari.
Secara umum, suatu senyawa dianggap sebagai auksin adalah jika disintesis oleh tanaman dan memiliki aktivitas yang mirip dengan IAA. Menurut Koeffli, Thimann dan went (1966), aktivitas auxsin ditentukan oleh:
• adanya struktur cincin yang tidak jenuh,
• adanya rantai keasaman (acid chain),
• pemisahan karboksil grup (-COOH) dari struktur cincin,
• adanya pengaturan ruangan antara struktur cincin dengan rantai keasaman.
Cara kerja hormon Auksin adalah menginisiasi pemanjangan sel dan juga memacu protein tertentu yg ada di membran plasma sel tumbuhan untuk memompa ion H+ ke dinding sel. Ion H+ mengaktifkan enzim ter-tentu sehingga memutuskan beberapa ikatan silang hidrogen rantai molekul selulosa penyusun dinding sel. Sel tumbuhan kemudian memanjang akibat air yg masuk secara osmosis.
Auksin merupakan salah satu hormon tanaman yang dapat meregulasi banyak proses fisiologi, seperti pertumbuhan, pembelahan dan diferensiasi sel serta sintesa protein (Darnell, dkk., 1986).
Auksin diproduksi dalam jaringan meristimatik yang aktif (yaitu tunas , daun muda dan buah) (Gardner, dkk., 1991). Kemudian auxin menyebar luas dalam seluruh tubuh tanaman, penyebarluasannya dengan arah dari atas ke bawah hingga titik tumbuh akar, melalui jaringan pembuluh tapis (floom) atau jaringan parenkhim (Rismunandar, 1988).
Auksin atau dikenal juga dengan IAA = Asam Indolasetat (yaitu sebagai auxin utama pada tanaman), dibiosintesis dari asam amino prekursor triptopan, dengan hasil perantara sejumlah substansi yang secara alami mirip auxin (analog) tetapi mempunyai aktifitas lebih kecil dari IAA seperti IAN = Indolaseto nitril,TpyA = Asam Indolpiruvat dan IAAld = Indolasetatdehid. Proses biosintesis auxin dibantu oleh enzim IAA-oksidase (Gardner, dkk., 1991).
Auksin pertama kali diisolasi pada tahun 1928 dari biji-bijian dan tepung sari bunga yang tidak aktif, dari hasil isolasi didapatkan rumus kimia auksin (IAA = Asam Indolasetat) atau C10H9O2N. Setelah ditemukan rumus kimia auksin, maka terbuka jalan untuk menciptakan jenis auksin sintetis seperti Hidrazil atau 2, 4 - D (asam -Nattalenasetat), Bonvel Da2, 4 - Diklorofenolsiasetat), NAA (asam (asam 3, 6 - Dikloro - O - anisat/dikambo), Amiben atau Kloramben (Asam 3 - amino 2, 5 – diklorobenzoat) dan Pikloram/Tordon (asam 4 – amino – 3, 5, 6 – trikloro – pikonat).
Auksin sintetis ini sudah digunakan secara luas dan komersil di bidang pertanian, dimana batang, pucuk dan akar tumbuh-tumbuhan memperlihatkan respon terhadap auksin, yaitu peningkatan laju pertumbuhan terjadi pada konsentrasi yang optimal dan penurunan pertumbuhan terjadi pada konstrasi yang terlalu rendah atau terlalu tinggi.
Setelah pemanjangan ini, sel terus tumbuh dengan mensintesis kembali material dinding sel dan sitoplasma. Selain memacu pemanjangan sel, hormon Auksin yang di kombinasikan dengan Giberelin dapat memacu pertumbuhan jaringan pembuluh dan mendorong pembelahan sel pada kambium pembuluh sehingga mendukung pertumbuhan diameter batang. Berikut secara ringkas kerja hormone auksin dalam sel:
• Hormon auksin berikatan dengan suatu reseptor.
• Sinyal ini dilanjutan ke second messengers dalam sel yang memicu berbagai tanggapan.
• Pompa proton diaktifkan, dan pelepasan ion H+ melonggarkan dinding sel sehingga sel bisa membesar/memanjang.
• Perangkat Golgi dirangsang untuk melepaskan kantung yang mengandung bahan untuk menjaga ketebalan dinding sel.
• Jalur transduksi sinyal juga mengaktifkan DNA untuk membentuk protein (transkripsi & translasi).
• Protein yang terbentuk diperlukan untuk memelihara pertumbuhan sel.
C. Fungsi
Secara umum hormon auksin berfungsi sebagai berikut:
1) Hormon auksin merangsang pembentukan akar dan mempertahankan sifat geotropisme negatif dari batang.
2) Hormon auksin merangsang perkembangan akar lateral dari serabut akar sehingga meningkatkan penyerapan air dan mineral.
3) Hormon auksin merangsang pembelahan sel kambium vaskuler sehingga menyebabkan pertumbuhan jaringan vaskuler sekunder.
4) Hormon auksin menyebabkan diferensiasi sel menjadi xilem hingga dapat meningkatkan transportasi mineral dan air.
5) Hormon auksin berpengaruh pada pemanjangan sel, pembelahan sel dan diferensiasi sel. Contoh bila tunas tumbuh tegak salah satu sisi disinari cahaya matahari, pertumbuhan tunas akan berbelok ke arah cahaya. Hal ini disebabkan karena auksin pada batang yang terkena sinar rusak sehingga pertumbuhan pada sisi tersebut terhambat.
6) Hormon auksin memelihara dinding sel tetap elastis, merangsang pembentukan dinding sel, tetapi tidak merangsang pembentukan dinding sel sekunder.
2. HORMON GIBERELIN
A. Sejarah Penemuan
Sejarah giberelin sedikit unik. Awal mulanya giberelin ditemukan oleh Eiichi Kurowasa, orang Jepang, pada tahun 1926. Pada tahun itu Pagerang Diponegoro sedang giat-giatnya berperang melawan penjajah londo. Kurosawa sebenarnya sedang meneliti tentang penyakit aneh pada padi yang disebut ‘bakane’. Padi yang terserang penyakit ini tumbuh membesar tidak normal. Batang dan daunnya membesar dan memanjang. Kurosawa berhasil mengisolasi jamur penyebab penyakit ini yang dinamakan Giberrella fujikori. Ketika jamur ini diinfeksikan ke tanaman yang sehat, tanaman yang sehat memperlihatkan gejala itu.
Kurang lebih satu dasawarsa kemudian penelitian ini dilanjutkan oleh Yabuta dan Hayashi tahun 1939. Kedua orang jepang ini melangkah lebih maju dan berhasil mengisolasi kristal protein yang dihasilkan oleh Giberrella fujikori. Kristal ini bisa menstimulasi pertumbuhan akar kecambah.
Setelah perang dunia ke dua, pada tahun 1951 Stodola dan teman-temannya melanjutkan penelitian ini dan menemukan ‘Giberelin A’ dan ‘Giberelin X’. Hasil penelitian selanjutnya ditemukan varian dari giberelin, yaitu GA1, GA2, dan GA3. Pada saat yang hampir bersamaan dilakukan penelitian juga di Laboratory of the Imperial Chemical Industries di Inggris. Dari penelitian ini juga ditemukan GA3. Selanjutnya nama Gibberellic acid disepakati oleh kelompok peneliti itu dan populer hingga jaman sekarang.
Saat ini telah ditemukan tidak kurang dari 126 macam giberelin. Giberelin diberi nama dengan GAn….., diurutkan berdasarkan urutan ditemukannya senyawa giberlin tersebut. Giberelin yang ditemukan pertama kali adalah GA3.
B. Biosintesis
Giberelin merupakan senyawa isoprenoid yang disintesis dari asetil koenzim A melalui asam mevalonat, GGPP senyawa CO2 bertindak sebagai donor bagi semua atom karbon, Diubah kopalil pirofosfat mempunyai sistem 2 cincin , diubah menjadi kauren dengan sistem 4 cincin. Oksidasi terjadi di retikulum endoplasmik dengan hasil kaurenol (jenis alkohol), kaurenal (aldehid), asam kaurenoat. Giberelin dibuat di daun muda, buah yang sedang tumbuh, dan ujung akar. Sintesis giberelin dipacu oleh hari panjang dan temperatur 20 – 30oC, Giberelin ditranslokasi lewat berkas pengangkut dan parenkim.
Giberelin adalah senyawa organik yang sangat penting dalam proses perkecambahan suatu biji karena bersifat pengontrol perkecambahan.Giberelin dibutuhkan untuk pembebasan α-amilase yang menghasilkan hidrolisis tepung dan perkecambahan. Adapun respon positif terhadap giberelin terjadi dalam kisaran konsentrasi yang luas, bahkan kandungan giberelin yang tinggi tidak bersifat racun. Penggunaan giberelin dapat mempengaruhi besarnya organ tanaman melalui proses pembelahan dan pembesaran sel. Keutamaan sintesis goberelin pada tanaman tingkat tinggi adalah meristematik daun,akar dan perkecambahan. Giberelin sebagai zat pengatur tumbuh pada tanaman sangat perbengaruh sifat genetik, perkecambahan dan aspek fisiologis lainnya. Selain itu giberelin mempunyai peranan dalam mendukung pembentukan RNA baru serta sintesa protein.
Giberelin aktif untuk merangsang perkembangan sel serta dapat meningkatkan hasil tanaman. Perendaman giberelin selain menambah tinggi tanaman juga menambah luas daun yang berarti terdapat peninggatan aktivitas fotosintesa. Biosintesis Giberelin Acid terutama berlangsung dalam tunas, daun dan akar.
Salah satu efek fisiologis dari giberelin adalah mendorong aktivitas dari enzim-enzim hidrolotik pada proses perkecambahan biji-biji serelia. Hal ini mula-mula datang dari observasi perubahan-perubahan kimia yang terjadi pada biji jelai selama proses malting (perubahan pati ke gula). Pada proses ini biji jelai itu menghisap air dan biji mulai berkecambah. Pada proses perkecambahab ini pati di ubah menjadi gula. Biji jelai yang mulai berkecambah ini dikenal sebagai malt yang dipakai untuk menumbuhkan ragi yang kemudian merubah gula menjadi alkohol. Giberelin menginisiasi sintesa amilase, enzim pencerna, dalam sel-sel auleron, lapisan sel-sel paling luar endosperm. Giberelin juga terlibat dalam pengaktifan sintesa protase dan enzim-enzim hidrolitik lainnya. Senyawa-senyawa gula dan asam amino, zat-zat dapat larut yang dihasilkan oleh aktivitas amilase dan protase ditranspor ke embrio, dan zat-zat ini mendukung perkembangan embrio dan munculnya kecambah. Aktifnya enzim α-amilase akan semakin meningkatkan perombakan karbohidrat menjadi gula reduksi. Gula reduksi tersebut sebagian akan digunakan sebagai respirasi dan sebagian lagi translokasi ke titik-titik tumbuh penyusunan senyawa baru. Proses respirasi tersebut sangat penting karena respirasi akan menghasilkan energi yang selanjutnya digunakan untuk proses-proses metabolisme benih.
C. Fungsi Fisiologis Giberelin
Fungsi giberelin pada tanaman sangat banyak dan tergantung pada jenis giberelin yang ada di dalam tanaman tersebut. Beberapa proses fisiologi yang dirangsang oleh giberelin antara lain adalah seperti di bawah ini(Davies, 1995; Mauseth, 1991; Raven, 1992; Salisbury dan Ross, 1992).
• Merangsang batang dengan merangsang pembelahan sel dan perpanjangan.
• Merangsang lari / berbunga dalam menanggapi hari panjang.
• Breaks dormansi benih di beberapa tanaman yang memerlukan stratifikasi atau cahaya untuk menginduksi perkecambahan.
• Merangsang produksi enzim (a-amilase) di germinating butir serealia untuk mobilisasi cadangan benih.
• Menginduksi maleness di bunga dioecious (ekspresi seksual).
• Dapat menyebabkan parthenocarpic (tanpa biji) pengembangan buah.
• Dapatkah penundaan penuaan dalam daun dan buah jeruk.
• Genetik Dwarsfism
Penjelasan singkat dari masing-masing fungsi fisiologis tersebut.
• Pembungaan
Peranan giberelin terhadap pembungaan telah dibuktikan oleh banyak penelitian. Misalnya penelitian yang dilakukan oleh Henny (1981), pemberian GA3 pada tanaman Spathiphyllum mauna. Ternyata pemberian GA3 meningkatkan pembungaan setelah beberapa minggu perlakuan.
• Genetik Dwarsfism
Genetik Dwarsfism adalah suatu gejala kerdil yang disebabkan oleh adanya mutasi genetik. Penyemprotan giberelin pada tanaman yang kerdil bisa mengubah tanaman kerdil menjadi tinggi. Sel-sel pada tanaman keril mengalami perpanjangan (elongation) karena pengaruh giberelin. Giberelin mendukung perkembangan dinding sel menjadi memanjang. Penelitian lain juga menemukan bahwa pemberian giberelin merangsang pembentukan enzim proteolitik yang akan membebaskan tryptophan (senyawa asal auksin). Hal ini menjelaskan fonomena peningkatan kandungan auksik karena pemberian giberelin.
• Pematangan Buah
Proses pematangan ditandai dengan perubahan tekture, warna, rasa, dan aroma. Pemberian giberelin dapat memperlambat pematangan buah. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa aplikasi giberelin pada buah tomat dapat memperlambat pematangan buah. Pengaruh ini juga terlihat pada buah pisang matang yang diberi aplikasi giberelin.
• Perkecambahan
Biji/benih tanaman terdiri dari embrio dan endosperm. Di dalam endoperm terdapat pati yang dikelilingi oleh lapisan yang dinamakan ‘aleuron’. Pertumbuhan embrio tergantung pada ketersediaan nutrisi untuk tumbuh. Giberelin meningkatkan/merangsang aktivitas enzim amilase yang akan merubah pati menjadi gula sehingga dapat dimanfaatkan oleh embrio.
• Stimulasi aktivitas kambium dan xylem
Beberapa penelitian membuktikan bahwa aplikasi giberelin mempengaruhi aktivitas kambium dan xylem. Pemberian giberelin memicu terjadinya differensiasi xylem pada pucuk tanaman. Kombinasi pemberian giberelin + auksin menunjukkan pengaruh sinergistik pada xylem. sedangkan pemberian auksin saja tidak memberikan pengaruh pad xylem.
• Dormansi
Dormansi dapat diistilahkan sebagai masa istirahan pada tanaman. Proses dormansi merupakan proses yang komplek dan dipengaruhi banyak faktor. Penelitian yang dilakukan oleh Warner menunjukkan bahwa aplikasi giberelin menstimulasi sintesis ribonuklease, amulase, dan proteasi pada endosperm biji. Fase akhir dormansi adalah fase perkecambahan, giberelin perperan dalam fase perkecambahan ini seperti yang telah dijelaskan di atas.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2009. Hormonik Hormon Tumbuh ZPT. Diakses dari (http://hijauqoe.wordpress.com/2009/01/03/hormonik-hormon-tumbuh-zpt/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Anonim. 2010. Hormon Auksin. Diakses dari (http://ilmubiologi-belajarbiologi.blogspot.com/2010/01/hormon-auksin.html) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Heriyanto. 2011. Hormon Auksin. Diakses dari (http://www.scribd.com/doc/91788316/Hormon-Auksin) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Isroi. 2010. Hormon Tanaman Giberelin. Diakses dari (http://isroi.com/2010/09/01/hormon-tanaman-giberelin/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Karyanto, A. 2011. Mechanism of Hormone Action6. Diakses dari (http://blogs.unpad.ac.id/asepzainalmutaqin/files/2011/03/Mechanism-of-Hormone-action6.pdf) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Hanif. 2012. Fungsi Hormon Auksin. Diakses dari (http://agri-man.blogspot.com/2012/05/fungsi-hormon-auksin.html) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Nia. 2008. Hormon Pertumbuhan pada Tumbuhan. Diakses dari (http://anthuriumonline.wordpress.com/2008/01/25/hormon-pertumbuhan-pada-tumbuhan/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Nurlaili. 2011. Hasil Percobaan Peran Hormon. Auksin. Diakses dari (http://nurlailiarum.wordpress.com/2011/09/04/hasil-percobaan-peran-hormon-auksin/) pada hari Sabtu, 2 Juni 2012.
Hidrokarbon aromatik
PEMANFAATAN MIKROBA DALAM BIOREMIDIASI SENYAWA HIDROKARBON AROMATIK
A. Hidrokarbon aromatik
Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.
Senyawa hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segi enam, berikatan rangkap dua selang-seling, dan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Jumlah senyawa hidrokarbon jenis ini paling sedikit di antara jenis lainnya. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar.
Hidrokarbon aromatik terdiri dari kelompok monocyclic aromatics (BTEX) dan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs: naphthalene, anthracene dan phenantherene). PAHs bersifat karsinogen atau dapat ditransformasi mikroba menjadi senyawa karsinogen sehingga menjadi senyawa penting dalam penjagaan kualitas lingkungan (Mangkoedihardjo 2005: 2).
Senyawa hidrokarbon berstruktur aromatik adalah jenis hidrokarbon berantai pendek, ikatan tak jenuh atau bercabang sedikit lebih sulit diuraikan oleh bakteri. Senyawa hidrokarbon aromatik ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Proses biodegradasi senyawa aromatik dibagi menjadi dua tahapan yaitu aktivasi struktur cincin dan membuka struktur cincin. Aktivasi dilakukan dengan bantuan oksigen, yaitu dengan cara dihidroksilasi inti aromatik. Pada tahap ini ditemukan enzim oksigenase. Dioksigenase mengkatalisa dengan bantuan dua atom oksigen hingga membentuk struktur dihidrodiol. Dihidrodiol merupakan prekursor untuk membuka struktur cincin (Ewis 1998: 2).
B. Bioremediasi
Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.
Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.
Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri “pemakan minyak”. Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.
C. Mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon
Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme yang mempunyai pertumbuhan sangat cepat dan kemampuan metabolisme yang sangat bervariasi, salah satunya adalah dalam pemanfaatan senyawa hidrokarbon. Bakteri di lingkungan tercemar hidrokarbon minyak bumi mampu melakukan degradasi hidrokarbon melalui kemampuan bakteri dalam melakukan metabolisme dengan enzim-enzimnya. Enzim tersebut berfungsi sebagai biokatalisator bagi reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh bakteri pada saat biodegradasi hidrokarbon minyak bumi tersebut berlangsung (Atlas & Bertha 1987: 12).
Kemampuan bakteri untuk menggunakan hidrokarbon sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi telah dilaporkan dan dibuktikan oleh berbagai peneliti (Zobel 1973; Bertha dan Atlas 1977; Leahy dan Colwell 1990; Floodgate 1995). Diantara senyawa penyusun hidrokarbon, alkana adalah senyawa yang paling mudah didegradasi oleh mikroorganisme melalui berbagai jalur metabolisme aerob (Watkinson dan Morgan, 1990 dalam Husain 2006: 52).
Menurut Nugroho (2006: 2) bakteri dalam aktivitas hidupnya memerlukan molekul karbon sebagai salah satu sumber nutrisi dan energi untuk melakukan metabolisme dan perkembangbiakannya. Fraksi hidrokarbon yang digunakan oleh bakteri sebagai sumber karbon dan energi dapat berasal dari fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh dirinya sendiri maupun fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh jenis lainnya. Beberapa jenis bakteri dapat memecah hidrokarbon tetapi tidak dapat menggunakan fraksi hasil pemecahannya sebagai sumber karbon dan energi. Untuk mempertahankan hidupnya jenis bakteri tersebut menggunakan fraksi yang dihasilkan oleh jenis mikroorganisme lain sebagai sumber karbon dan energinya.
D. Pemanfaatan bakteri pseudomonas untuk bioremediasi akibat pencemaran minyak bumi
Klasifikasi ilmiah :
Kerajaan : Bacteria
Filum : Proteobacteria
Kelas : Gamma Proteobacteria
Ordo : Pseudomonadales
Famili : Pseudomonadaceae
Genus : Pseudomonas
Pseudomonas Sp merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon membutuhkan pemahaman tentang mekanisme interaksi antara bakteri Pseudomonas sp dengan senyawa hidrokarbon.
Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. IA7D dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam menghasilkan biosurfaktan menunjukkan bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp IA7D berpotensi untuk digunakan dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon.
Bakteri Pseudomonas sp. merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran minyak bumi. Bahan utama minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Selain itu, minyak bumi juga mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%.
Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari 25 pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam minyak bumi, seri neptena (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua terbanyak setelah n-alkana, dan seri aromatik (benzenoid). Oleh karena itu, akan dijelaskan mengenai mekanisme kerja bakteri Pseudomonas sp. dalam proses bioremediasi pada pencemaran minyak bumi.
Bakteri pseudomonas yang umum digunakan antara lain : Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas diminuta. Salah satu factor yang sering membatasi kemampuan bakteri pseudomonas dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon adalah sifat kelarutannya yang rendah, sehingga sulit mencapai sel bakteri. Oleh karena itu, untungnya, bakteri pseudomonas dapat memproduksi biosurfaktan. Kemampuan bakteri Pseudomonas dalam memproduksi biosurfaktan berkaitan dengan keberadaan enzim regulatori yang berperan dalam sintesis biosurfaktan. Ada 2 macam biosurfaktan yang dihasilkan bakteri Pseudomonas :
1. Surfaktan dengan berat molekul rendah (seperti glikolipid, soforolipid, trehalosalipid, asam lemak dan fosfolipid) yang terdiri dari molekul hidrofobik dan hidrofilik. Kelompok ini bersifat aktif permukaan, ditandai dengan adanya penurunan tegangan permukaan medium cair.
2. Polimer dengan berat molekul besar, yang dikenal dengan bioemulsifier polisakarida amfifatik. Dalam medium cair, bioemulsifier ini mempengaruhi pembentukan emulsi serta kestabilannya dan tidak selalu menunjukkan penurunan tegangan permukaan medium.
Biosurfaktan merupakan komponen mikroorganisme yang terdiri atas molekul hidrofobik dan hidrofilik, yang mampu mengikat molekul hidrokarbon tidak larut air dan mampu menurunkan tegangan permukaan. Selain itu biosurfaktan secara ekstraseluler menyebabkan emulsifikasi hidrokarbon sehingga mudah untuk didegradasi oleh bakteri. Biosurfaktan meningkatkan ketersediaan substrat yang tidak larut melalui beberapa mekanisme. Dengan adanya biosurfaktan, substrat yang berupa cairan akan teremulsi dibentuk menjadi misel-misel, dan menyebarkannya ke permukaan sel bakteri. Substrat yang padat dipecah oleh biosurfaktan, sehingga lebih mudah masuk ke dalam sel.
Pelepasan biosurfaktan ini tergantung dari substrat hidrokarbon yang ada. Ada substrat (misal seperti pada pelumas) yang menyebabkan biosurfaktan hanya melekat pada permukaan membran sel, namun tidak diekskresikan ke dalam medium. Namun, ada beberapa substrat hidrokarbon (misal heksadekan) yang menyebabkan biosurfaktan juga dilepaskan ke dalam medium. Hal ini terjadi karena heksadekan menyebabkan sel bakteri lebih bersifat hidrofobik. Oleh karena itu, senyawa hidrokarbon pada komponen permukaan sel yang hidrofobik itu dapat menyebabkan sel tersebut kehilangan integritas struktural selnya sehingga melepaskan biosurfaktan untuk membran sel itu sendiri dan juga melepaskannya ke dalam medium.
Terdapat tiga cara transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri secara umum yaitu :
1. Interaksi sel dengan hidrokarbon yang terlarut dalam fase air. Pada kasus ini, umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah sehingga tidak dapat mendukung.
2. Kontak langsung (perlekatan) sel dengan permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini, perlekatan dapat terjadi karena sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel mikroba melekat pada permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel dan pengambilan substrat dilakukan dengan difusi atau transpor aktif. Perlekatan ini terjadi karena adanya biosurfaktan pada membrane sel bakteri Pseudomonas.
3. Interaksi sel dengan tetesan hidrokarbon yang telah teremulsi atau tersolubilisasi oleh bakteri. Pada kasus ini sel mikroba berinteraksi dengan partikel hidrokarbon yang lebih kecil daripada sel. Hidrokarbon dapat teremulsi dan tersolubilisasi dengan adanya biosurfaktan yang dilepaskan oleh bakteri pseudomonas ke dalam medium.
E. Mekanisme degradasi hidrokarbon di dalam sel bakteri Pseudomonas
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh bakteri Pseudomonas. Degradasi senyawa hidrokarbon aromatik disandikan dalam plasmid atau kromosom oleh gen xy/E. Gen ini berperan dalam produksi enzim katekol 2,3-dioksigenase. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi oleh enzim katekol 2,3-dioksigenase menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi katekol.
Gambar . Reaksi degradasi Hidrokarbon aromatic
F. Langkah pemanfaatan pseudomonas dalam bioremediasi
• informasi dasar tentang pemanfaatan bakteri pemecah minyak dalam proses bioremediasi sehingga akan menjadi pertimbangan bagi penelitian selanjutnya;
• bakteri pemecah minyak dalam penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan di lapangan dalam proses bioremediasi; dan
• upaya pengelolaan lingkungan yang tepat untuk mengatasi pencemaran limbah minyak
• memperoleh jenis bakteri pemecah minyak yang mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon dalam proses bioremediasi;
• mengetahui pengaruh jenis bakteri, pH, dan waktu degradasi terhadap pertumbuhan bakteri pemecah minyak dan proses bioremediasi;
• membandingkan pertumbuhan bakteri pemecah minyak dalam mendegradasi tanah terkontaminasi minyak dan tanah tidak terkontaminasi minyak;
• mengetahui kondisi lingkungan yang optimum bagi pertumbuhan bakteri; dan
• mengetahui alternatif penanggulangan pencemaran minyak bumi dalam upaya pengelolaan lingkungan.
G. Degradasi monocyclic aromatics (BTEX: Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)
• Oksidasi BTEX
• Dedradasi BTEX secara aerobic
- Genera utama: Pseudomonas, Burkhoderia dan Xanthomonas
- Diisolasi dari lingkungan tercmar
- Beberapa bersifat pathogen
- Tumbuh di etilbenzena, benzena, dan toluene
- Memiliki enzim toluena dioksigenase
• Dedradasi BTEX secara anaerobic
Mikroorganisme yang mampu mendegradasi BTEX secara anaerobic:
1.Pendenitrifikasi, misalnyaThauera aromatic
2.Pereduksi besi
3.Pereduksi sulfat, misalnyaDesulfovibrio, Desulfobacter
4.Penghasil metana
H. Faktor-faktor yang mempengaruhi bioremediasi limbah minyak bumi
Biodegradasi hidrokarbon limbah minyak bumi merupakan proses yang kompleks. Laju biodegradasi hidrokarbon dipengaruhi oleh sifat-sifat fisika dan kimia limbah minyak bumi serta populasi bakteri yang terdapat di lingkungan tersebut. Kemampuan bakteri mengubah senyawa hidrokarbon menjadi senyawa lain yang tidak toksik tergantung dari enzim yang diproduksinya (Yudhono 2011: 21). Suthersan (1999) menyatakan agar bakteri dapat terus tumbuh dan berkembang dengan baik serta meningkat kemampuan degradasinya, maka ada beberapa faktor yang mempengaruhinya seperti ketersedian nutrisi, suplai oksigen, serta faktor fisika dan kimia seperti pH, temperatur dan kadar air yang terdapat dalam limbah itu sendiri.
1. Ketersediaan Nutrisi
Faktor nutrisi yang diperlukan antara lain karbon, dimana sumber karbon ini didapatkan dari hidrokarbon minyak bumi (Udiharto, 1998). Karbon yang tersedia pada hidrokarbon minyak bumi dimanfaatkan oleh bakteri sebagai sumber energi bagi pertumbuhan dan perkembangan selnya. Selain karbon, untuk pertumbuhannya bakteri juga memerlukan unsur lain yaitu, nitrogen, fosfor, belerang, kalium, magnesium dan besi. Dari deretan unsur tersebut, nitrogen dan fosfor merupakan unsur esensial untuk mendukung biodegradasi hidrokarbon minyak bumi (Tafuri, 1994).
Unsur N dibutuhkan untuk biosintesis asam amino yang merupakan monomer protein, sedangkan P dibutuhkan untuk biosintesis AND (asam diosiribo nukleat) dan ARN (asam ribo nukleat) serta transfer energi. Protein selain sebagai pembentuk enzim, juga merupakan penyusun struktur sel sehingga komposisinya dalam sel lebih besar dibandingkan dengan unsur P. asam nukleat terutama ARN berkaitan erat dengan biosintesis protein, agar biosintesis dapat memenuhi kebutuhan sel, maka ketersedian unsur N dan P harus memenuhi rasio tertentu. Medium pertumbuhan bakteri disarankan C: N: P berturut-turut 120: 10: 1 (Thomas et al, 1992).
2. Oksigen
Oksigen sangat diperlukan oleh bakteri untuk metabolisme terutama bakteri aerob. Kosentrasi oksigen biasanya membatasi pertumbuhan bakteri. Bakteri aerob menghendaki oksigen untuk pertumbuhannya. Pada kondisi kaya oksigen (aerob) proses pendegradasian suatu bahan tercemar lebih cepat terjadi. Sedangkan bakteri anaerob tidak membutuhkan oksigen, sehingga kehadiran oksigen menghambat pertumbuhannya (Ehrlich & Brierley, 1990).
Pemberian oksigen pada suatu proses bioremediasi dimaksudkan sebagai penambahan penerima elektron. Penambahan oksigen dapat dilakukan dengan penambahan agen pengembang (bulking agent) selain berfungsi sebagai fasilitas aerasi bagi mikroba juga dapat memperluas bidang kontak antara bahan pencemar dengan mikroba. Agen pengembang yang digunakan dapat berupa kayu apung, serutan kayu, komponen tumbuhan yang berserat, kulit kayu dan sebagainya (Yudono, 2008).
3. Suhu
Suhu berperan penting dalam proses biodegradasi. Biodegradasi hidrokarbon terjadi pada suhu yang rangenya luas dari 00C sampai 700C, degradasi optimum terjadi pada range menengah (Desai & Vyas 2006: 5). Menurt Walsh (1999: 22) bahwa suhu mempengaruhi kemampuan mikroorganisme untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Jika suhu tinggi melebihi batas yang diizinkan maka enzim akan mengalami denaturasi dan menghambat reproduksi dan terjadi kematian. Jika suhu terlalu rendah, keberadaan organisme akan berhenti. Suhu yang ideal untuk mikroorganisme pada range yang kecil memungkinkan organisme ini bertahan hidup. Menurut Leahy & Colwell (1990: 307) bahwa iklim dan musim akan diharapkan memilih populasi yang berbeda dari penggunaan mikroorganisme hidrokarbon yang beradaptasi pada suhu ambient.
4. Tingkat Keasaman (pH)
Kemampuan bakteri untuk mendegradasi hidrokarbon dipengaruhi oleh pH lingkungannya. Bakteri yang hidup di lingkungan hidrokarbon mempunyai kisaran pH yang sempit untuk bertahan hidup. Jika pH terlalu asam atau basa maka bakteri pendegradasi hidrokarbon perlahan-lahan berkurang (Walsh, 1999).
Tingkat keasaman atau pH yang optimum untuk pertumbuhan bakteri pemecah hidrokarbon adalah antara 6,5-7,5. Tingkat keasaman atau pH dapat mempengaruhi kerja enzim sehingga dalam suatu kegiatan bioremediasi pH selalu diatur pada kondisi 6-9, pengaturan dilakukan dengan penambahan zat kapur bila terlalu asam (Al-Anazi, 1996).
5. Kadar Air
Dalam proses biodegradasi hidrokarbon, kandungan air sangat penting untuk hidup, tumbuh dan aktivitas metabolism bakteri. Tanpa air bakteri tidak dapat hidup dalam limbah, karena kbakteri hidup aktif pada interfase antara minyak dan air. Air yang ada dalam minyak mengandung substansi organik yang menambah ketebalan minyak dan air serta membuatnya bercampur lebih baik sehingga menstimulasi aktivitas mikroba pemecah hidrokarbon. Air dibutuhkan untuk aktivitas metabolisme dan pertumbuhan bakteri serta untuk melarutkan nutrient, karena untuk dapat memasuki bakteri, nutrient harus dalam bentuk larutan (Pelczar & Chan, 2005).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Alifatik Aromatik. Diases dari (http://www.scribd.com/doc/34006703/Alifatik-Aromatik) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Anonim .2010. Pemanfaatan bakteri pemecah minyak. Dikases dari (http://jurnal.dikti.go.id/jurnal/detil/id/0:23592/q/pengarang:%20Dessy) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Irfan, D. 2012. Biodegradasi Senyawa Hidrokarbon. Diakses dari (http://www.slideshare.net/novi_larasati/alifatik-aromatik) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Miladi, S.D. 2010. Bioremediasi. Diakses dari (http://www.scribd.com/doc/47754600/BIOREMEDIASI) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Pratama, R. 2012. Degradasi Hidrokarbon Minyak Bumi. diakses dari (http://rahmat-pratama.blogspot.com/2012/04/babi-pendahuluan-1.html) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Rifki. 2011. Biodegradasi Hidrokarbon Aromatik Polisiklik Oleh Bakteri Halotolerankonsorsium Bakteri Terisolasi dari Lingkungan Laut. Diakses dari (http://ml.scribd.com/doc/93555472/Terjemahan-MikLa-Biodegradasi-Hidrokarbon-Aromatik-Polisiklik-Oleh-Bakteri-Halo-Tole-Ran) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
A. Hidrokarbon aromatik
Senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.
Senyawa hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segi enam, berikatan rangkap dua selang-seling, dan senyawa hidrokarbon tidak jenuh. Jumlah senyawa hidrokarbon jenis ini paling sedikit di antara jenis lainnya. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar.
Hidrokarbon aromatik terdiri dari kelompok monocyclic aromatics (BTEX) dan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs: naphthalene, anthracene dan phenantherene). PAHs bersifat karsinogen atau dapat ditransformasi mikroba menjadi senyawa karsinogen sehingga menjadi senyawa penting dalam penjagaan kualitas lingkungan (Mangkoedihardjo 2005: 2).
Senyawa hidrokarbon berstruktur aromatik adalah jenis hidrokarbon berantai pendek, ikatan tak jenuh atau bercabang sedikit lebih sulit diuraikan oleh bakteri. Senyawa hidrokarbon aromatik ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Proses biodegradasi senyawa aromatik dibagi menjadi dua tahapan yaitu aktivasi struktur cincin dan membuka struktur cincin. Aktivasi dilakukan dengan bantuan oksigen, yaitu dengan cara dihidroksilasi inti aromatik. Pada tahap ini ditemukan enzim oksigenase. Dioksigenase mengkatalisa dengan bantuan dua atom oksigen hingga membentuk struktur dihidrodiol. Dihidrodiol merupakan prekursor untuk membuka struktur cincin (Ewis 1998: 2).
B. Bioremediasi
Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.
Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.
Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri “pemakan minyak”. Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.
C. Mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon
Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme yang mempunyai pertumbuhan sangat cepat dan kemampuan metabolisme yang sangat bervariasi, salah satunya adalah dalam pemanfaatan senyawa hidrokarbon. Bakteri di lingkungan tercemar hidrokarbon minyak bumi mampu melakukan degradasi hidrokarbon melalui kemampuan bakteri dalam melakukan metabolisme dengan enzim-enzimnya. Enzim tersebut berfungsi sebagai biokatalisator bagi reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh bakteri pada saat biodegradasi hidrokarbon minyak bumi tersebut berlangsung (Atlas & Bertha 1987: 12).
Kemampuan bakteri untuk menggunakan hidrokarbon sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi telah dilaporkan dan dibuktikan oleh berbagai peneliti (Zobel 1973; Bertha dan Atlas 1977; Leahy dan Colwell 1990; Floodgate 1995). Diantara senyawa penyusun hidrokarbon, alkana adalah senyawa yang paling mudah didegradasi oleh mikroorganisme melalui berbagai jalur metabolisme aerob (Watkinson dan Morgan, 1990 dalam Husain 2006: 52).
Menurut Nugroho (2006: 2) bakteri dalam aktivitas hidupnya memerlukan molekul karbon sebagai salah satu sumber nutrisi dan energi untuk melakukan metabolisme dan perkembangbiakannya. Fraksi hidrokarbon yang digunakan oleh bakteri sebagai sumber karbon dan energi dapat berasal dari fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh dirinya sendiri maupun fraksi hasil pemecahan hidrokarbon oleh jenis lainnya. Beberapa jenis bakteri dapat memecah hidrokarbon tetapi tidak dapat menggunakan fraksi hasil pemecahannya sebagai sumber karbon dan energi. Untuk mempertahankan hidupnya jenis bakteri tersebut menggunakan fraksi yang dihasilkan oleh jenis mikroorganisme lain sebagai sumber karbon dan energinya.
D. Pemanfaatan bakteri pseudomonas untuk bioremediasi akibat pencemaran minyak bumi
Klasifikasi ilmiah :
Kerajaan : Bacteria
Filum : Proteobacteria
Kelas : Gamma Proteobacteria
Ordo : Pseudomonadales
Famili : Pseudomonadaceae
Genus : Pseudomonas
Pseudomonas Sp merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon membutuhkan pemahaman tentang mekanisme interaksi antara bakteri Pseudomonas sp dengan senyawa hidrokarbon.
Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. IA7D dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam menghasilkan biosurfaktan menunjukkan bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp IA7D berpotensi untuk digunakan dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon.
Bakteri Pseudomonas sp. merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran minyak bumi. Bahan utama minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Selain itu, minyak bumi juga mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%.
Terdapat sedikitnya empat seri hidrokarbon yang terkandung di dalam minyak bumi, yaitu seri n-paraffin (n-alkana) yang terdiri atas metana (CH4) sampai aspal yang memiliki atom karbon (C) lebih dari 25 pada rantainya, seri iso-paraffin (isoalkana) yang terdapat hanya sedikit dalam minyak bumi, seri neptena (sikloalkana) yang merupakan komponen kedua terbanyak setelah n-alkana, dan seri aromatik (benzenoid). Oleh karena itu, akan dijelaskan mengenai mekanisme kerja bakteri Pseudomonas sp. dalam proses bioremediasi pada pencemaran minyak bumi.
Bakteri pseudomonas yang umum digunakan antara lain : Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas diminuta. Salah satu factor yang sering membatasi kemampuan bakteri pseudomonas dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon adalah sifat kelarutannya yang rendah, sehingga sulit mencapai sel bakteri. Oleh karena itu, untungnya, bakteri pseudomonas dapat memproduksi biosurfaktan. Kemampuan bakteri Pseudomonas dalam memproduksi biosurfaktan berkaitan dengan keberadaan enzim regulatori yang berperan dalam sintesis biosurfaktan. Ada 2 macam biosurfaktan yang dihasilkan bakteri Pseudomonas :
1. Surfaktan dengan berat molekul rendah (seperti glikolipid, soforolipid, trehalosalipid, asam lemak dan fosfolipid) yang terdiri dari molekul hidrofobik dan hidrofilik. Kelompok ini bersifat aktif permukaan, ditandai dengan adanya penurunan tegangan permukaan medium cair.
2. Polimer dengan berat molekul besar, yang dikenal dengan bioemulsifier polisakarida amfifatik. Dalam medium cair, bioemulsifier ini mempengaruhi pembentukan emulsi serta kestabilannya dan tidak selalu menunjukkan penurunan tegangan permukaan medium.
Biosurfaktan merupakan komponen mikroorganisme yang terdiri atas molekul hidrofobik dan hidrofilik, yang mampu mengikat molekul hidrokarbon tidak larut air dan mampu menurunkan tegangan permukaan. Selain itu biosurfaktan secara ekstraseluler menyebabkan emulsifikasi hidrokarbon sehingga mudah untuk didegradasi oleh bakteri. Biosurfaktan meningkatkan ketersediaan substrat yang tidak larut melalui beberapa mekanisme. Dengan adanya biosurfaktan, substrat yang berupa cairan akan teremulsi dibentuk menjadi misel-misel, dan menyebarkannya ke permukaan sel bakteri. Substrat yang padat dipecah oleh biosurfaktan, sehingga lebih mudah masuk ke dalam sel.
Pelepasan biosurfaktan ini tergantung dari substrat hidrokarbon yang ada. Ada substrat (misal seperti pada pelumas) yang menyebabkan biosurfaktan hanya melekat pada permukaan membran sel, namun tidak diekskresikan ke dalam medium. Namun, ada beberapa substrat hidrokarbon (misal heksadekan) yang menyebabkan biosurfaktan juga dilepaskan ke dalam medium. Hal ini terjadi karena heksadekan menyebabkan sel bakteri lebih bersifat hidrofobik. Oleh karena itu, senyawa hidrokarbon pada komponen permukaan sel yang hidrofobik itu dapat menyebabkan sel tersebut kehilangan integritas struktural selnya sehingga melepaskan biosurfaktan untuk membran sel itu sendiri dan juga melepaskannya ke dalam medium.
Terdapat tiga cara transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri secara umum yaitu :
1. Interaksi sel dengan hidrokarbon yang terlarut dalam fase air. Pada kasus ini, umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah sehingga tidak dapat mendukung.
2. Kontak langsung (perlekatan) sel dengan permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini, perlekatan dapat terjadi karena sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel mikroba melekat pada permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel dan pengambilan substrat dilakukan dengan difusi atau transpor aktif. Perlekatan ini terjadi karena adanya biosurfaktan pada membrane sel bakteri Pseudomonas.
3. Interaksi sel dengan tetesan hidrokarbon yang telah teremulsi atau tersolubilisasi oleh bakteri. Pada kasus ini sel mikroba berinteraksi dengan partikel hidrokarbon yang lebih kecil daripada sel. Hidrokarbon dapat teremulsi dan tersolubilisasi dengan adanya biosurfaktan yang dilepaskan oleh bakteri pseudomonas ke dalam medium.
E. Mekanisme degradasi hidrokarbon di dalam sel bakteri Pseudomonas
Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh bakteri Pseudomonas. Degradasi senyawa hidrokarbon aromatik disandikan dalam plasmid atau kromosom oleh gen xy/E. Gen ini berperan dalam produksi enzim katekol 2,3-dioksigenase. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi oleh enzim katekol 2,3-dioksigenase menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi katekol.
Gambar . Reaksi degradasi Hidrokarbon aromatic
F. Langkah pemanfaatan pseudomonas dalam bioremediasi
• informasi dasar tentang pemanfaatan bakteri pemecah minyak dalam proses bioremediasi sehingga akan menjadi pertimbangan bagi penelitian selanjutnya;
• bakteri pemecah minyak dalam penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan di lapangan dalam proses bioremediasi; dan
• upaya pengelolaan lingkungan yang tepat untuk mengatasi pencemaran limbah minyak
• memperoleh jenis bakteri pemecah minyak yang mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon dalam proses bioremediasi;
• mengetahui pengaruh jenis bakteri, pH, dan waktu degradasi terhadap pertumbuhan bakteri pemecah minyak dan proses bioremediasi;
• membandingkan pertumbuhan bakteri pemecah minyak dalam mendegradasi tanah terkontaminasi minyak dan tanah tidak terkontaminasi minyak;
• mengetahui kondisi lingkungan yang optimum bagi pertumbuhan bakteri; dan
• mengetahui alternatif penanggulangan pencemaran minyak bumi dalam upaya pengelolaan lingkungan.
G. Degradasi monocyclic aromatics (BTEX: Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene)
• Oksidasi BTEX
• Dedradasi BTEX secara aerobic
- Genera utama: Pseudomonas, Burkhoderia dan Xanthomonas
- Diisolasi dari lingkungan tercmar
- Beberapa bersifat pathogen
- Tumbuh di etilbenzena, benzena, dan toluene
- Memiliki enzim toluena dioksigenase
• Dedradasi BTEX secara anaerobic
Mikroorganisme yang mampu mendegradasi BTEX secara anaerobic:
1.Pendenitrifikasi, misalnyaThauera aromatic
2.Pereduksi besi
3.Pereduksi sulfat, misalnyaDesulfovibrio, Desulfobacter
4.Penghasil metana
H. Faktor-faktor yang mempengaruhi bioremediasi limbah minyak bumi
Biodegradasi hidrokarbon limbah minyak bumi merupakan proses yang kompleks. Laju biodegradasi hidrokarbon dipengaruhi oleh sifat-sifat fisika dan kimia limbah minyak bumi serta populasi bakteri yang terdapat di lingkungan tersebut. Kemampuan bakteri mengubah senyawa hidrokarbon menjadi senyawa lain yang tidak toksik tergantung dari enzim yang diproduksinya (Yudhono 2011: 21). Suthersan (1999) menyatakan agar bakteri dapat terus tumbuh dan berkembang dengan baik serta meningkat kemampuan degradasinya, maka ada beberapa faktor yang mempengaruhinya seperti ketersedian nutrisi, suplai oksigen, serta faktor fisika dan kimia seperti pH, temperatur dan kadar air yang terdapat dalam limbah itu sendiri.
1. Ketersediaan Nutrisi
Faktor nutrisi yang diperlukan antara lain karbon, dimana sumber karbon ini didapatkan dari hidrokarbon minyak bumi (Udiharto, 1998). Karbon yang tersedia pada hidrokarbon minyak bumi dimanfaatkan oleh bakteri sebagai sumber energi bagi pertumbuhan dan perkembangan selnya. Selain karbon, untuk pertumbuhannya bakteri juga memerlukan unsur lain yaitu, nitrogen, fosfor, belerang, kalium, magnesium dan besi. Dari deretan unsur tersebut, nitrogen dan fosfor merupakan unsur esensial untuk mendukung biodegradasi hidrokarbon minyak bumi (Tafuri, 1994).
Unsur N dibutuhkan untuk biosintesis asam amino yang merupakan monomer protein, sedangkan P dibutuhkan untuk biosintesis AND (asam diosiribo nukleat) dan ARN (asam ribo nukleat) serta transfer energi. Protein selain sebagai pembentuk enzim, juga merupakan penyusun struktur sel sehingga komposisinya dalam sel lebih besar dibandingkan dengan unsur P. asam nukleat terutama ARN berkaitan erat dengan biosintesis protein, agar biosintesis dapat memenuhi kebutuhan sel, maka ketersedian unsur N dan P harus memenuhi rasio tertentu. Medium pertumbuhan bakteri disarankan C: N: P berturut-turut 120: 10: 1 (Thomas et al, 1992).
2. Oksigen
Oksigen sangat diperlukan oleh bakteri untuk metabolisme terutama bakteri aerob. Kosentrasi oksigen biasanya membatasi pertumbuhan bakteri. Bakteri aerob menghendaki oksigen untuk pertumbuhannya. Pada kondisi kaya oksigen (aerob) proses pendegradasian suatu bahan tercemar lebih cepat terjadi. Sedangkan bakteri anaerob tidak membutuhkan oksigen, sehingga kehadiran oksigen menghambat pertumbuhannya (Ehrlich & Brierley, 1990).
Pemberian oksigen pada suatu proses bioremediasi dimaksudkan sebagai penambahan penerima elektron. Penambahan oksigen dapat dilakukan dengan penambahan agen pengembang (bulking agent) selain berfungsi sebagai fasilitas aerasi bagi mikroba juga dapat memperluas bidang kontak antara bahan pencemar dengan mikroba. Agen pengembang yang digunakan dapat berupa kayu apung, serutan kayu, komponen tumbuhan yang berserat, kulit kayu dan sebagainya (Yudono, 2008).
3. Suhu
Suhu berperan penting dalam proses biodegradasi. Biodegradasi hidrokarbon terjadi pada suhu yang rangenya luas dari 00C sampai 700C, degradasi optimum terjadi pada range menengah (Desai & Vyas 2006: 5). Menurt Walsh (1999: 22) bahwa suhu mempengaruhi kemampuan mikroorganisme untuk bertahan hidup dan bereproduksi. Jika suhu tinggi melebihi batas yang diizinkan maka enzim akan mengalami denaturasi dan menghambat reproduksi dan terjadi kematian. Jika suhu terlalu rendah, keberadaan organisme akan berhenti. Suhu yang ideal untuk mikroorganisme pada range yang kecil memungkinkan organisme ini bertahan hidup. Menurut Leahy & Colwell (1990: 307) bahwa iklim dan musim akan diharapkan memilih populasi yang berbeda dari penggunaan mikroorganisme hidrokarbon yang beradaptasi pada suhu ambient.
4. Tingkat Keasaman (pH)
Kemampuan bakteri untuk mendegradasi hidrokarbon dipengaruhi oleh pH lingkungannya. Bakteri yang hidup di lingkungan hidrokarbon mempunyai kisaran pH yang sempit untuk bertahan hidup. Jika pH terlalu asam atau basa maka bakteri pendegradasi hidrokarbon perlahan-lahan berkurang (Walsh, 1999).
Tingkat keasaman atau pH yang optimum untuk pertumbuhan bakteri pemecah hidrokarbon adalah antara 6,5-7,5. Tingkat keasaman atau pH dapat mempengaruhi kerja enzim sehingga dalam suatu kegiatan bioremediasi pH selalu diatur pada kondisi 6-9, pengaturan dilakukan dengan penambahan zat kapur bila terlalu asam (Al-Anazi, 1996).
5. Kadar Air
Dalam proses biodegradasi hidrokarbon, kandungan air sangat penting untuk hidup, tumbuh dan aktivitas metabolism bakteri. Tanpa air bakteri tidak dapat hidup dalam limbah, karena kbakteri hidup aktif pada interfase antara minyak dan air. Air yang ada dalam minyak mengandung substansi organik yang menambah ketebalan minyak dan air serta membuatnya bercampur lebih baik sehingga menstimulasi aktivitas mikroba pemecah hidrokarbon. Air dibutuhkan untuk aktivitas metabolisme dan pertumbuhan bakteri serta untuk melarutkan nutrient, karena untuk dapat memasuki bakteri, nutrient harus dalam bentuk larutan (Pelczar & Chan, 2005).
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Alifatik Aromatik. Diases dari (http://www.scribd.com/doc/34006703/Alifatik-Aromatik) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Anonim .2010. Pemanfaatan bakteri pemecah minyak. Dikases dari (http://jurnal.dikti.go.id/jurnal/detil/id/0:23592/q/pengarang:%20Dessy) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Irfan, D. 2012. Biodegradasi Senyawa Hidrokarbon. Diakses dari (http://www.slideshare.net/novi_larasati/alifatik-aromatik) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Miladi, S.D. 2010. Bioremediasi. Diakses dari (http://www.scribd.com/doc/47754600/BIOREMEDIASI) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Pratama, R. 2012. Degradasi Hidrokarbon Minyak Bumi. diakses dari (http://rahmat-pratama.blogspot.com/2012/04/babi-pendahuluan-1.html) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Rifki. 2011. Biodegradasi Hidrokarbon Aromatik Polisiklik Oleh Bakteri Halotolerankonsorsium Bakteri Terisolasi dari Lingkungan Laut. Diakses dari (http://ml.scribd.com/doc/93555472/Terjemahan-MikLa-Biodegradasi-Hidrokarbon-Aromatik-Polisiklik-Oleh-Bakteri-Halo-Tole-Ran) pada hari Kamis, 31 Mei 2012.
Langganan:
Postingan (Atom)