MIKROORGANISME BAGI KEHIDUPAN MANUSIA MANFAAT MIKROORGANISME DALAM BIDANG FARMASI

I. Pendahuluan
Mikroorganisme adalah organisme hidup yang berukuran sangat kecil yang memiliki aktivitas yang berupa tumbuh dan berkembang dan hanya dapat diamati dengan mengunakan mikroskop. Mikroorganisme ada yang tersusun atas satu sel (uniseluler) dan ada yang tersusun atas beberapa sel (multiseluler), (Sylvia T.Pratiwi,2008). Mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan aktivitas kehidupan antara lain dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula. Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan enzim-enzim yang telah dihasilkan. Dengan demikian enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan. Enzim-enzim tertentu yang diperlukan untuk pengolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan makanan tersebut sudah ada. Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tempat yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya relatif cepat (Darkuni, 2001).
II. Penggolongan mikroorganisme
Mikroorganisme dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu:
1. Golongan Prokariot (bakteri, archacea dan virus)
2. Golongan Eukariot (fungi, protozoa, alga mikroskopis) (Sylvia T.Pratiwi,2008)
Sekilas, makna praktis dari mikroorganisme disadari terutama karena kerugian yang ditimbulkannya pada manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Walaupun di bidang lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang menguntungkan jauh lebih menonjol.
III. Peranan mikroorganisme
Menurut Schlegel ( 1994) beberapa bukti mengenai peranan mikrobiologi dapat dikemukakan sebagai berikut:
a. Proses klasik menggunakan mikroorganisme
Di Jepang dan Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan menggunakan bantuan fungi, ragi dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin. Asam laktat dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri makanan, masing-masing dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan cendawan Aspergillus niger, (Darkuni, 2001).
b. Produk Antibiotika
Penemuan antibiotik telah menghantarkan pada terapi obat dan industri obat ke era baru. Karena adanya penemuan penisilin dan produk-produk lain sekresi fungi, aktinomiset dan bakteri lain, maka kini telah tersedia obat-obat yang manjur untuk memerangi penyakit infeksi bakteri.
c. Proses menggunakan mikroba
Fermentasi klasik telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan mikroba. Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa Corynebacterium glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan garam amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawa biokimia lain dalam jumlah besar. Mikroorganisme juga digunakan sebagai katalisis pada sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang dan biokonversi oleh mikroba lebih spesifik dengan rendemen lebih tinggi, mengungguli koversi secara kimia. Amilase untuk hidrolisis pati, proteinase pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan enzim-enzim lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan mikroorganisme.
d. Posisi monopoli dari mikroorganisme
Beberapa bahan dasar yang terutama tersedia dalam jumlah besar, seperti minyak bumi, gas bumi dan selulosa hanya dapat diolah oleh mikroorganisme dan dapat mengubahnya kembali menjadi bahan sel (biomassa) atau produk antara yang disekresi oleh sel.
e. Teknik genetika modern
Kejelasan mengenai mekanisme pemindahan gen pada bakteri dan peran dari unsur-unsur ekstrakromosom, telah membuka kemungkinan untuk memindahkan DNA asing ke dalam bakteri. Manipulasi genetik memungkinkan untuk memasukkan sepotong kecil pembawa informasi genetik dari manusia ke dalam bakteri sehingga terjadi sintesis senyawa protein yang bersangkutan. Kegiatan ini sering dilakukan dalam hal pembuatan hormon, antigen, dan antibodi.
Mikroorganisme memiliki peranan yang cukup besar dalam kehidupan, baik peranan yang merugikan maupun yang menguntungkan. Beberapa peranan yang dimiliki oleh mikroorganisme antara lain sebagai berikut:
1) Peranan yang Merugikan
• Penyebab penyakit, baik pada manusia, hewan maupun tumbuhan, misalnya Strptococcus pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium diphtheriae penyebab dipteri.
• Penyebab kebusukan makanan (spoilage)
Pembusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut. Mikroorganisme dapat mengubah rasa beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk. Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah, Mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau, tekstur atau rasa suatu makanan.
• Penyebab keracunan makanan (food borne disease).
Bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan air, misalnya spora Clostridium perfringens, C. Botulinum, Bacillus cereus, dan Vibrio parahaemolyticus, (Kusnadi, dkk 2003). Pada makanan yang telah dipasteurisasi pun juga dapat mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah dipasteurisasi kemudian terus menerus disimpan di dalam kaleng pada temperatur kamar, dapat mengandung racun yang berasal dari Clostridium botulinum, (Dwidjoseputro, 2005). Spora-spora dari bakteri tidak mati dalam proses pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup (anaerob) dan suhu yang menguntungkan, Maka spora-spora tersebut dapat tumbuh menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun yang dihasilkan tidak mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf tepi.
• Menimbulkan pencemaran
Materi fekal yang masuk ke dalam badan air, selain membawa bakteri patogen juga akan membawa bakteri pencemar yang merupakan flora normal saluran pencernaan manusia, Misalnya E. coli. Kehadiran bakteri ini dapat digunakan sebagi indikator pencemaran air oleh materi fekal.


2) Peranan yang Menguntungkan
• Daur ulang elemen-elemen vital
Mikroorganisme berperan mengubah elemen-elemen kimia seperti karbon, nitrogen, oksigen, sulfur dan fosfor menjadi bentuk yang dapat digunakan oeh hewan dan tumbuhan misalnya dengan mendekomposisi limbah organik menjadi CO2. Nitrogen dari udara diubah menjadi amonia oleh mokroorganisme untuk dapat digunakan tanaman dan hewan, (contoh mikroorganisme penambat nitrogen: Rhozobium, Bradyrhizobium, Asorhizobium, Azzolla, Frankia, Azotobacter, Azospirllum, alga hijau biru). Mikroorganisme pelarut fosfat dapat mengubah fosfat yang tidak larut dalam tanah menjadi bentuk yang dapat larut dengan jalan mensekresikan asam organik seperti asam format, asam asetat, asam propionat, asam laktat, asam glikolat, asam fumarat dan asam susinat, (contoh mikroorganisme pelarut fosfat: Bacillus, Pseudomonas, Aspergillus, Penicillium dan Streptomyces)
• Penanganan limbah
Proses pengomposan dilakukan dengan menggunakan mikroorganisme termofilik untuk mendegradasikan sampah-sampah organik menjadi pupuk alam (humus). Secara kimia bakteri akan mengubah sampah organik menjadi karbon dioksida, nitrat, fosfat, sulfat, amonia, hidrogen sulfida dan metan.
• Bioremediasi
Bioremediasi merupakan proses perombakan polutan menjadi substansi yang tidak berbahaya dengan menggunakan mikroorganisme.
Proses bioremediasi pada pencemaran minyak bumi dilaut dilakukan dengan mengaplikasikan mikroorganisme tertentu yang secara selektif mampu tumbuh pada polutan minyak bumi atau menggunakan mikroorganisme yang dimodifikasi secara genetik sehingga dapat memetabolisme polutan tersebut atau disebut dengan bioaugmentasi. Contoh bakteri yang digunakan dalam biodegradasi minyak bumi antara lain dari bakteri dari genus Achromobacter, Acinetobacter, Actinomyces, Aeromonas, Brevibacterium, Flavobacterium, Moraxella, Klebsiella, Xanthomyce dan Pseudomonas. Contoh fungi yang digunakan dalam biodegradasi minyak bumi fungi dari genus Debaromyces, Fusarium, Hansenula, Rhodosporium, Rhodoturula, Torulopsis, Trichoderma dan Trichosporon.
• Kontrol hama tanaman
Pengendalian hama tanaman dengan menggunakan mikroorganisme yang berperan sebagai insektisida. Khususnya untuk spesies tertentu, misalnya Bacillus (B. Larvae, B. Popilliae, dan B. Thurungiensis). Spesies tersebut menghasilkan protein kristalin yang mematikan larva lepidoptera (ngengat, kupu-kupu, kutu loncat), misalnya ulat kubis, ngengat gipsy, dan sarang ulat. Apabila termakan oleh larva serangga, kristal protein ini akan terurai oleh enzim protease pada pencernaan serangga menjadi fraksi-fraksi kecil toksik yang akan merusak pencernaan serangga dan menimbulkan kematian.
• Industri dan pertambangan
Bidang industri antara lain pengembangan polimer teruraikan untuk mengatasi masalah pencemaran lingkungan akibat plastik yang sulit teruraikan. Sejumlah prosedur mikrobiologi digunakan untuk meningkatkan perolehan kembali logam dari bijih berkadar rendah (bakteri Ferroplasma acidarmanus mampu mengoksidasi besi) dan untuk perbaikan perolehan minyak dari sumur-sumur bor.
• Pangan
Salah satu bakteri yang bermanfaat dalam bidang pangan adalah Lactobacillus bulgaricus yang dimanfaatkan untuk pembuatan yogurt. Bakteri Streptococcus lactis dan Steptococcus cremoris digunakan dalam pembuatan keju dan mentega. Pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan produk air susu dengan bantuan bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan bantuan bakteri cuka.

• Bioteknologi modern dan rekayasa genetik
Bioteknologi modern dan rekayasa genetik dalam bidang kesehatan banyak diarahkan untuk terapi gen dengan cara menyisipkan gen yang hilang atau mengganti gen yang rusak, pada sel manusia menggunakan virus nonpatogen. Virus nonpatogen ini berfungsi untuk membawa gen yang akan disisipkan ke dalam kromosom inang. Beberapa hasil perkembangan bioteknologi yang penting dan melibatkan mikroba adalah produksi insulin, tanaman transgenik serta antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal (MAbs) merupakan salah satu antibodi murni yang bersifat sangat spesifik dan menjadi peluru ajaib bagi dunia pengobatan.
• Farmasi dan kesehatan
Mikrobiologi dalam bidang kesehatan difokuskan pada penemuan substansi-substansi yang dapat menghancurkan mikroorganisme patogen tanpa menyebabkan hewan atau manusia terinfeksi. Produk yang paling terkenal adalah antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan interferon yang dihasilkan melalui bakteri hasil rekayasa genetika. Antibiotika merupakan substansi kimia yg dihasilkan fungi dan bakteri, berkhasiat mematikan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Selain sebagai sumber antibiotika, mikroorganisme juga dapat dimanfaatkan sebagai vaksin. Beberapa enzim juga diketahui dihasilkan dari mikroorganisme, seperti ensim α-amilase yang banyak digunakan dalam industri sabun cuci (detergen) diproduksi oleh Aspergillus spp. Enzim protease yang berguna untuk mengempukkan daging dihasilkan oleh Aspergillus oryzae.
IV. Manfaat mikroorganisme di bidang farmasi dan kesehatan
Manfaat mikroorganisme dalam bidang farmasi sangat penting peranannya dalam dunia kesehatan. Anti mikroba adalah senyawa yang dapat menghambat atau membunuh mikroorganisme hidup. Senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri disebut bakteriostatik dan yang dapat membunuh bakteri disebut bakterisida. Atau dengan kata lain disebut juga antiboitika yaitu bahan-bahan yang bersumber hayati yang pada kadar rendah sudah menghambat pertumbuhan mikroorganisme hidup (Gobel, 2008). Antimikroba selain diperoleh dari bahan-bahan sintetik akhir-akhir ini banyak ditemukan berbagai macam antimikroba dari bahan alam seperti pada tanaman, rempah-rempah atau dari mikroorganisme (Gobel, 2008). Akan tetapi mikroorganisme memilki kepekaan yang spesifik terhadap zat antimikroba. Kadang kala suatu mikroba peka terhadap suatu mikroba tetapi tidak peka terhadap antimikroba lain. Oleh karenanya dilakukanlah percobaan kali ini guna mengetahui kepekaan mikroba terhadap antimikroba yang dalam hal ini digunakan antimikroba yang berasal dari tanaman dan larutan antibiotik.
Pendahuluan definisi : Kemoterapi (≈ Antimikroba) adalah obat-obat kimiawi untuk memberantas penyakit infeksi akibat mikroorganisme: bakteri, fungi, virus, protozoa, cacing, sel kanker. Antibiotika merupakan substansi kimia yg dihasilkan fungi & bakteri, berkhasiat mematikan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain.
Antibiotika Alamiah (sesuai definisi) dibiakkan (difermentasi) secara mikrobiologis kemudian dimurnikan dan ditentukan aktivitasnya. Antibiotika semisintetik modifikasi AB alamiah pada kultur ditambah zat-zat pelopor tertentu yg diinkorporasi ke antibiotikum dasarnya Misal : Penisilin-V antibiotika sintetik dibuat dengan sintesis kimiawi misal : Kloramfenikol
Kortison dan steroid diketahui dapat digunakan untuk meredakan sakit dan mengurangi bengkak. Berbagai turunan kortison berguna untuk mengobati gejala yang berhubungan dengan alergi dan berbagai respon inflamasi tubuh yang tidak diinginkan. Hormon steroid juga digunakan pada kontrasepsi oral dan untuk mengobati keseimbangan hormonal. Sintesa steroid secara kimiawi memerlukan langkah yang sangat panjang. Untuk sintesa yang lebih sederhana digunakan dengan cara biokonversi yaitu menggunakan mikroorganisme untuk mengganti proses kimiawi. Fungi Rhizopus arrhizus menghidrolisa progesteron membentuk steroid lain dengan mengintroduksi oksigen pada posisi nomor 11 dan menghasilkan 11-α-hidroksiprogesteron. Fungi Cunninghamella blakesleeana juga menghidroksilasi steroid korteksolon (cortrxolone) untuk membentuk hidrokortison dengan mengintroduksi oksigen pada posisi nomor 11. Bentuk transpormasi lain dari inti steroid dilakukan oleh mikroorganisme melalui proses hisrogenasi, dihodrogenasi, epoksidasi dan penambahan srta penghilangan rantai samping.
Penggunaan vaksin sangat penting untuk mencegah berbagai penyakit. Produksi vaksin meliputi pengkulturan mikroorganisme yang memiliki proferti antigenik yang diperlukan untuk meluncurkan respon imun primer. Untuk menghasilkan vaksin terhadap penyakit yang disebabkan oleh virus, strain virus ditumbuhkan dengan menggunakan telur ayam tertunas (embryonated egg). Vaksin virus juga dapat diproduksi melalui kultur jaringan
Vitamin merupakan faktor nutrisi esensial bagi manusia. Beberapa vitamin dapat diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, dan digunakan sebagai suplemen makanan. Misalnya, vitamin B12 dapat diproduksi sebagai produk samping pada fermentasi antibiotika oleh Streptomyces. Garam kobalt larut air ditambahkan pada reaksi fermentasi sebagai prekursor vitamin B12. Vitamin B12 dalam jumlah tinggi terakumulasi pada media dalam konsentrasi yang tidak toksik bagi Streptomyces. Vitamin B12 juga diperoleh dari fermentasi Propionibacterium shermanii atau Paracoccus denitrificans. Riboflavin dihasilkan dari fermentasi Clostridium dan fungi Eremothecium ashbyi atau Ashbyi gossypii. Produksi Lisin dari karbohidrat menggunakan Corynebacterium glutamicum. Asam glutamat (glutamic acid) dimanfaatkan sebagai monosodium glutamat (MSG), bahan penyedap rasa makanan. Asam L-glutamat dan MSG dapat diproduksi melalui strain Brevibacterium, Arthrobacter dan Corynebacterium.
Beberapa asam organik seperti asam asetat, asam glukonat, asam sitrat, asam itakonat, asam giberelat dan asam laktat dihasilkan melalui fermentasi mikroorganisme dalam industri makanan yang dipergunakan sebagai pengawet makanan.
• Asam glukonat (glukonat acid) diproduksi dari bakteri spsies Acebacter dan fungi Penicillium dan Aspergillus
• Kalsium glukonat digunakan sebagai produk farmasi untuk menyuplai kalsium dalam tubuh
• Ferrous glukonat digunakan sebagai asupan besi untuk mengobati anemia
• Asam glukonat pada detergen pencuci piring mencegah noda pada permukaan kaca akibat prestipitasi garam kalsium dan magnesium.
Asam sitrat diproduksi oleh Aspergillus niger dengan molasses sebagai subtrat fermentasinya. Digunakan sebagai bahan tambahan pada makanan terutama minuman ringan. Asam laktat diproduksi oleh Lactobacillus delbrueckii, Streptococcus dan Leuconostoc. Asam laktat dipergunakan sebagai pengawet makanan.
Enzim yang diisolasi dari mikroorganisme dapat diaplikasikan pada berbagai macam industri. Amilase digunakan dalam detergen dan dalam industri pembuatan bir. Ada beberapa tipe amilase, termasuk α-amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi oligosakarida dan maltosa, β-amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi maltosa dan dektrin, serta glukaminase yang mengubah pati menjadi glukosa. Ketiga enzim tersebut digunakan untuk memproduksi siruo dan dektrosa dari pati. Produksi amilase menggunakan fungi Aspergillus sp. Aspergillus oryzae digunakan untuk memproduksi amilase gandum. Bacillus substilis dan Bacillus diastaticus digunakan untuk memproduksi amilase bakteri.
Alkaloid, dapat dimanfaatkan dalam terapi, umumnya diperoleh dari tanaman. Alkaloid Ergot (ergot alkaloid) dihasilkan dari fungi digunakan untuk menstimulasi sistem saraf simpatik. Alkaloid ergot dibedakan menjadi dua kelompok berdasarkan kandungan asam lisergat dan clavin. Alkaloid asam lisergat hanya diproduksi oleh genus Claviceps, sedang alkaloid clavin ditemukan pada genus Aspergillus, Penicillium dan Rhizobium. Alkaloid lisergat seperti ergotamin dan ergobasin digunakan pada terapi kandungan yaitu untuk mengkontraksi uterus saat proses melahirkan bayi dan juga diaplikasikan pada periode setelah melahirkan untuk mengkontraksi uterus postpartum.
Adanya proses rekayasa genetik dengan memanfaatkan mikroorganisme meningkatkan peranan industri farmasi dalam memproduksi protein manusia. Seperti produksi insulin untuk penderita diabetes, interferon (IFN) sebagai hormon pertumbuhan manusia dan berguna untuk mengobati berbagai penyakit.