LAPORAN PRAKTIKUM SISTEMATIKA MIKROBA
KLASIFIKASI BAKTERI DENGAN METODE TAKSONOMI NUMERIK-FENETIK
KLASIFIKASI BAKTERI DENGAN METODE TAKSONOMI NUMERIK-FENETIK
OLEH
Veby Vebrian
0903114202
KELOMPOK VIIA
LABORATORIUM MIKROBIOLOGI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU
2011
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sistematika mikroba merupakan ilmu yang mempelajari keanekaragaman
mikroba dan hubungan antar sesamanya, baik hubungan yang bersifat kemiripan (fenetik) maupun yang bersifat kekerabatan (filogenetis). Cakupan kajian dalam sistematika meliputi klasifikasi, tata nama, dan identifikasi. Klasifikasi merupakan suatu alat untuk mengelompokkan organisme ke dalam suatu kelompok (takson) berdasarkan hubungan kemiripan ataupun kekerabatan. Dalam klasifikasi mikrobia, terdapat tiga macam cara yaitu klasifikasi artifisial, klasifikasi fenetik, dan klasifikasi filogenetik. Salah satu contoh penerapan klasifikasi fenetik adalah pada taksonomi numeric.
Taksonomi numeric digunakan untuk menghasilkan suatu klasifikasi yang bersifat lebih teliti, reproducible dan padat informasi, sehingga dapat dikatakan taksonomi numeric merupakan system klasifikasi cara terbaik .
1.2. Tujuan
Percobaan ini bertujuan untuk memperkenalkan prosedur taksonomi numeric-fenetik.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Sistem klasifikasi tiga domain yang dikembangkan oleh Carl Woese (1990) yaitu penggolongan makhluk hidup, domain Archaea, Bacteria, dan Eucaryota . Dua domain dari ketiga golongan itu, Archaea dan Bacteria dipelajari dalam sistematika mikrobia. Taksonomi adalah ilmu yang mempelajari tentang pengelompokkan dan penyusunan organisme dalam satu golongan yang disebut taxa. Hal ini dilakukan berdasarkan kriteria-kriteria tertentu sebagai pembeda yang digunakan dalam penggolongan organisme. Dalam taksonomi organisme terdiri dari tiga bagian, yaitu nomenklatur, klasifikasi, dan identifikasi. Nomenklatur merupakan kegiatan pemberian nama, sedangkan identifikasi berarti penetapan organisme menggunakan kriteria-kriteria yang ditetapkan dalam klasifikasi. Klasifikasi adalah tahap pengelompokkan suatu mikrobia berdasarkan sifat-sifat beda. ( Nicklin, et.al.,1999 ). Karena berbeda dengan tanaman dan hewan, sistematika mikrobia memilki cara khusus untuk memetakan keanekaragaman spesies makhluk mikrobia dalam hal klasifikasi.
Sistematika mikrobia merupakan ilmu yang mempelajari keanekaragaman
mikrobia dan hubungan antar sesamanya, baik hubungan yang bersifat kemiripan (fenetik) maupun yang bersifat kekerabatan (filogenetis). Cakupan kajian dalam sistematika meliputi klasifikasi, tata nama, dan identifikasi. Klasifikasi merupakan
suatu alat untuk mengelompokkan organisme ke dalam suatu kelompok (takson) berdasarkan hubungan kemiripan ataupun kekerabatan. Identifikasi adalah proses dan hasil penentuan apakah suatu organisme yang belum dikenal merupakan anggota kelompok yang sudah diketahui sebelumnya atau bukan. Sedangkan tatanama ialah, cara pemberian nama ilmiah makhluk hidup berdasarkan kode tatanama. Untuk dapat mengidentifikasi dan mengklasifikasi mikroorganisme, pertama-tama kita harus mempelajari karakteristik mikroorganisme tersebut (Pelczar et al., 1993).
Taksonomi merupakan suatu langkah dalam pengelompokan jasad hidup di dalam kelompok atau takson yang sesuai. Pertama kali, pengelompokan ini hanya dilakukan dalam lingkungan tumbuh-tumbuhan dan hewan, namun ternyata bahwa untuk mikroba pun dapat digunakan. Dari segi mikrobiologi sendiri, dunia mikroba terbagi menjadi dua kelompok besar, dimana pembagian ini berdasarkan kepada ada tidaknya inti, baik yang sudah terdiferensiasi ataupun yang belum, yaitu: penyusunan urutan DNA telah menjadi prosedur rutin di laboratorium dan perbandingan susunan DNA diantara beragam gen yang mana dapat menggambarkan hubungan perbedaan susunan DNA diantara gen-gen yang tersebar secara cepat, sehingga dapat digunakan untuk menentukan hubungan kekerabatan untuk masing-masing individu (anonym, 2008).
Prosedur dalam identifikasi, yaitu pertama-tama kita harus menentukan apakah suatu organisme yang belum dikenal termasuk dalam kelompok besar dari mikroorganisme atau tidak; kedua yang harus dilakukan adalah memurnikan kultur dari mikroorganisme tersebut; ketiga adalah menentukan tipe pertumbuhan dari organisme tersebut; keempat adalah mempelajari kultur murni tersebut (Frobisher, 1962).
Dalam klasifikasi mikrobia, terdapat tiga macam cara yaitu klasifikasi artifisial, klasifikasi fenetik, dan klasifikasi filogenetik. Contoh penerapan klasifikasi fenetik adalah pada taksonomi numerik (numerical taxonomy) (Boone and Castenholz, 2001).
Taksonomi numerik merupakan suatu kajian kekerabatan taxa dengan mengaplikasikan nilai similaritas setiap karakter sehingga terdapat tingkatan kategori berdasarkan indeks similaritas. Sistem taksonomi ini digunakan sebanyak-banyaknya sifat kemudian dicari index similaritas (IS) dari mikrobia yang akan dikelompokkan (disebut OTUs). Ada dua macam Koefisien Asosiasi yaitu Simple Matching Coefisient (SSM) dan Jaccard Coeficient (SJ). Pada SSM semua sifat yang ada dilihat dan digunakan. Sedangkan pada SJ tidak memperhatikan sifat yang sama-sama tidak dimiliki (negatif). Kemudian dari matriks IS tersebut, akan diperoleh dendogram. Metode yang umum dalam pembuatan dendogram adalah average linkage clustering (UPGMA: unwieghted pair-group method using arithmetic averages) yaitu suatu metode pengklasteran akan menggabung ke klaster tertentu pada suatu nilai yang dihitung tersendiri, yaitu rerata nilai-nilai IS (anonim, 2011).
Adapun dalam pengklasifikasian bakteri, kriteria yang dipakai antara lain adalah karakter morfologi yang meliputi ukuran, bentuk, sifat pengecatan dan lain-lain. Karakter kultur dan karakter koloni, meliputi bentuk koloni, elevasi, translucency dan warna. Karakteristik biokimia, meliputi fermentasi, hidrolisis, produksi indol, reduksi dan produksi enzym spesifik. Karakter fisiologi meliputi Range suhu, pH dan lain-lain (Sulia and Shantharam, 1998).
Menurut sembiring et al (2007), Identifikasi strain bakteri dengan pendekatan sistematik fenetik dilakukan berdasarkan karakterisasi sifat fenotip secara
konvesional menurut Skinner dan Lovelock(1979) serta Collins et al., (1989). Ciri-ciri fenotip bakteri yang diamati meliputi karakter morfologi koloni dan sel, sifat biokimia, kemampuan biodegradasi, toleransi terhadapberbagai kondisi lingkungan, resistensi terhadap antibiotik, dan pemanfaatan berbagaisumber karbon. Ciri-ciri morfologi koloni yang diamati adalab pigmentasi medium dan koloni, bentuk dan diameter koloni serta kemampuan membentuk biofilm, sedangkan morfologi sel yang diamati meliputi bentuk, panjang, dan diameter sel serta reaksi pewarnaan Gram dan pembentukan endospora. Sifat biokimia strain-strain uji yang dikarakterisasi meliputi motilitas sel, reaksi katalase, koagulase, oksidase, DN-ase, Methyl Red, Voges Proskauer, reduksi nitrat, pembentukan indol, fermentasi susu, hidrolisis kasein, reaksi BGLB, produksi levan, Czapek Dox, pembentukan ammonia, pencairan gelatin, hidrolisis urea dan reaksi simon sitrat, metabolisme dalam media LIA, TSIA, dan SSS. Sifat potensi biodegradasi yang diuji yaitu biodegradasi terhadap amilum, lignin, selulosa, dan ABS. Karakter kemampuan metabolisme menggunakan sumber karbon yang diamati antara lain terhadap senyawa sorbitol, arabinosa, manosa, fruktosa, xylosa, galaktosa, laktosa, manitol, glukosa, sukrosa, dekstrosa, sakarosa, maltosa, ribosa, rhamnosa, melibiosa, dan trehalosa. Sifat-sifat fisiologis strain bakteri yang dikarakterisasi adalah resistensi terhadap antibiotik trimethropim, erythromycin, tetracyclin, chloramphenicol, kanamycin, clarithromycin, cephazolin, ampicilin, aztreonam, azithromycin, apramycin, clindamycin, dan cinoxacin; serta kemampuan turnbuh pada pH 4, 7, dan 9; pertumbuhan pada media dengan NaCl 0,5, 3, dan 6%; pertumbuhan pada suhu 10, 30, 42,dan 60'~.
III. METODOLOGI
3.1.Waktu dan Tempat
Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 3-24 November 2011 di Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA UR, pekan baru.
3.2. Alat dan Bahan
1. morfologi koloni
a) pertumbuhan koloni pada medium nutrien plate agar
ü bahan: Nutrien agar cawan petri medium NA
Isolat bakteri 1,4,5
Alkohol 96%
ü Alat: jarum ose
Bunsen
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
b) Pertumbuhan koloni pada agar tegak
ü Bahan: 2 agar tegak NA
Isolat (1,2,3,4,5)
Alkohol
ü Alat : jarum ose
Bunsen
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
c) Pertumbuhan koloni agar miring
ü Bahan : medium agar miring NA
Isolat ( 1,2,3,4,5)
Alkohol
ü Alat: jarum ose
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
d) Pertumbuhan koloni pada medium nutrien cair
ü Bahan: medium NA cair
Isolat (1,2,3,4,5)
Alkohol
ü Alat : tabung raksi
Rak tabung reaksi
Jarum ose
2. Morfologi sel
a) Pewarnaan gram
ü Bahan: isolat ( 1,2,3, 4,5)
Alkohol 96%
Kristal violet
Safranin
Lugol
Aquades
ü Alat: objek gelas
Bunsen
Jarum ose
b) Pewarnaan endospora
ü bahan: isolat(1,2,3,4,5)
alkohol 96%
ü alat: bunsen
rak tabung reaksi
gelas objek
jarum ose
mikroskop pembesaran 40 x 10 dan 10 x 10
c) Pewarnaan tahan asam
ü Bahan: kultur bakteri (1,2,3,4,5)
Aquades
Alkohol
Metilen blu
Karbolfoksin
ü Alat : gelas objek
Jarum ose
Rak tabung reaksi
Bunsen
3. Pengujian sifat biokimia
a) Hidrolisis pati
ü Bahan: isolat bakteri
Medium pati agar pati plate
Larutan JKJ
Alkohol
ü Alat: jarum ose
Bunsen
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
b) Fermentasi karbohidrat
ü Bahan : kultur bakteri (1,2,3,4,5)
Laktosa cair,sukrosa cair, glukosa cair dengan indikator
phenol red
Alkohol
ü Alat : jarum ose
Tabung reaksi
Bunsen
Rak rabung reaksi
c) Hidrolisis kasein
ü Bahan : kultur bakteri (1,2,3,4,5)
Medium susu
Alkohol
ü Alat : jarum ose
Tabung reaksi
d) Pencairan gelatin
ü Bahan: kultur bakteri (1,2,3,4,5)
Medium gelatin 3 buah
ü Alat: tabung reaksi
Jarum ose
Bunsen
Rak tabung reaks
e) Reduksi hidrogen peroksida ( katalase)
ü Bahan : kultur bakteri (1,2,3,4,5) dan H2O2
ü Alat: gelas objek
Bunsen
Jarum ose
Rak tabung reaksi
f) Reduksi methylen blue
ü Bahan : methylen blue (1:20.000)
Kultur bakteri dalam nutrien cair
Alkohol
ü Alat: bunsen
Tabung reaksi
Rak tabung reaksi
Pipet volume
g) Oksidase
ü Bahan : kultur bakteri (1,2,3,4,5)
Dimetil p- fenil diamina hidroklorida 1%
ü Alat : Kertas saring
Bunsen
Jarum ose
Tabung reaksi
3.3.Cara Kerja
1. Morfologi koloni
Morfologi koloni 5 strain bakteri diinokulasikan pada medium nutrien agar secara streak plate, medium nutrien agar tegak, nutrien agar miring dan medium nutrien cair. Pengamatan dilakukan berbeda sesuai bentuk nutrien, yaitu :
a)Medium nutrien plate agar
Diamati pertumbuhan koloni koloni dan bentuk koloni (curled, ameboid, myceloid, punctiform, circular, filamentous, irregular, atau rhizoid); bentuk tepi koloni (entire, undulate, lobate, fimbrinate, crenate, erose, ciliate); elevasi (flat, effuse, raised, convex, umbonate); struktur dalam (smooth, finely granular, coarsely granular, transparan, transcluent, opaque, wavy interlaced).
b) Medium nutrien agar tegak
Diamati pertumbuhannya pertumbuhannya (rata, tidak rata); bentuk pertumbuhan pada tusukan (filliform, beaded, arrborescent, echinulate, rhizoid, villous).
c) Medium nutrien agar miring
Diperhatikan pertumbuhan pertumbuhannya (tipis, sedang, lebat); bentuk pertumbuhan (filiform, beaded, spreading, echinulate, effuse, plumose, rhizoid, arrborescent); kilat (mengkilat, tidak mengkilat).
d) Medium nutrien cair
Diperiksa pertumbuhan (keruh, merata, flocculant, pellicle, sediment).
2. Morfologi Sel
a) Pewarnaan gram
Objek gelas disterilakn dengan cara ditetesi alkohol 96% kemudian pada objek gelas ditetesi dengan 1 tetes aquades. Diambil isolat dengan ose kemudian diletakkan di objek gelas.
Selanjutnya difiksasi dan ditetesi dengan kristal violet dan dibiarkan selama 30 detik , kemudian dicuci dengan aquades, dikering anginkan. Diteteskan iodine dan didiamkan selama 30 detik kemudian dicuci dengan aquades, dikering anginkan. Ditetesi alkohol 96% didiamkan selama 20 detik kemudian dicuci dengan aquades, dikering anginkan. Ditetesi dengan safranin kemudian didiamkan selama 30 detik, dicucikan dengan aquades dan dikering anginkan. Diamati dengan menggunakan mikroskop berdasarkan bentuk bakteri, dan jenis bakterinya apakah gram positif atau gram negatif.
b) Pewarnaan endospora
Gelas objek dibersihkan dengan menggunakan alkohol
kemudian diambil isolat dan diletakkan digelas objek.Ditetesi dengan malasit green,kemudian dipanaskan selama kurang lebih 5 menit diatas air yang mendidih, di jaga agar tidak sampai kering. Dicuci dengan aquades kemudian dikering anginkan. Selanjutnya ditetesi dengan safranin, dibiarkan selama kurang lebih 45 detik. Dicuci dengan aquades kemudian dikering anginkan. Diamati dibawah mikroskop.
c) pewarnaan tahan asam
Gelas objek diifiksasi dan sterilkan kemudian diteteksi aquades.
Diambil kultur bakteri dan diletakkan diatas objek gelas kemudian difiksasi . Ditetesi dengan karbolfuksin dibiarkan selama 5 menit
Setelah itu dicuci dengan aquades, kemudian difiksasi, direndam dengan alcohol selama 15 detik. Kemudian dicuci dan dikering anginkan, ditetesi metilen blue dibiarkan kurang lebih 2 menit
Dicuci dan dikering anginkan setelah itu diamati jika sel berwarna merah maka positif sedangkan apabila berwarna biru maka bersifat negatif.
3. Pengujian Sifat Biokimia
a) Hidrolisis pati :
Biakan bakteri diinokulasikan secara goresan pada medium pati agar lalu diinkubasikan. Setelah itu dituangi dengan larutan JKJ dan dibiarkan beberapa menit. Amati adanya zona jernih di sekitar koloni bakteri. Jika terbentuk zona jernih berarti positif dalam menghidrolisis pati, bila tidak terbentuk zona jernih berarti negatif terhadap hidrolisis pati.
b) Fermentasi karbohidrat :
Masing-masing medium yaitu sukrosa, laktosa dan fruktosa, diinokulasi dengan biakan bakteri lalu diinkubasikan selama 24 – 48 jam. Diamati perubahan warna medium dan adanya gas yang timbul. Perubahan warna kuning menunjukan fermentasi positif dengan menghasilkan asam.
c) Pembentukan Indol :
Medium diinokulasikan dengan bakteri dan diinkubasikan selama 48 – 72 jam. Diamati hasil perubahan. Jika medium berwarna ungu terang berarti terjadi peptonisasi sedang bila terjadi penggumpalan susu dan medium berwarna putih berarti terjadi fermentasi.
d) Hidrolisa kasein :
Susu skim steril disuspensikan lalu dipipet sebanyak 1 ml lalu diteteskan ke dalam petridish steril. Lalu ditambakan medium susu agar yang telah dicairkan lalu dicampurkan sampai merata dengan menggoyang petridish. Setelah padat diinokulasikan dengan kultur bakteri secara goresan lalu diinkubasi selama 4 hari. Munculnya zona jernih di sekitar koloni menunjukkan hasil positif terhadap hidrolisa kasein.
e) Pencairan gelatin :
Pada medium gelatin tegak diinokulasi dengan bakteri strain lalu diinkubasi selama 2 hari. Selanjutnya medium dimasukkan ke dalam lemari es selama 1 jam. Hasil positif pencairan gelatin ditunjukan jika medium tidak dapat memadat.
f) Reduksi nitrat :
Pada medium nitrat cair diinokulasikan dan diinkubasikan selama 2 – 3 hari. Kemudian ditetesi 1 tetes larutan A dan 1 tetes larutan B. Terjadinya perubahan warna menjadi merah menunjukkan adanya nitrit yang berarti telah terjadi reduksi nitrat bersifat positif.
g) Reduksi hidrogen peroksida :
Pada media diambil kultur bakteri dengan ose lalu diletakkan di atas gelas benda, tetesi dengan larutan H2O2 dan diamati terjadinya gelembung udara. Munculnya gelembung menunjukkan hasil positif bagi reduksi H2O2.
h) Reduksi methylen blue :
Pada media kultur bakteri ditambahkan 1 ml larutan methylen blue ( 1 : 20.000 ) lalu ditunggu dan diamati setiap 3 menit. Hasil positif bagi reduksi methylen blue ditunjukan dengan hilangnya warna biru.
i) Oksidase
Diambil biakan bakteri berusia 24 jam kemudian dioleskan pada kertas saring. Biakan bakteri tersebut ditetesi dengan larutan p-fenildiamida hidroklorida 1 %. Uji positif ditandai dengan berubahnya koloni menjadi merah muda,lalu merah tua, merh gelap dan akirnya hitam.
4. Perhitungan prosedur taksonomi numerik-fenetik :
a) Jumlah strain mikrobia ( n ) yang telah dikarakterisasi sejumlah karakter fenotipiknya ( t ), yang mencakup sifat biokimiawi, morfologis, nutritional, dan fisiologis. Dari data tersebut disajikan dalam suatu tabel n x t.
b) Strain mikrobia diklasifikasikan berdasarkan nilai similaritas dari Simple Matching Coefisient (SSM) dan Jaccard Coeficient (SJ) yang dihitung dari data n x t. dengan rumus :
c) Dibuat tabel matriks similaritas antar strain dari tabel n x t
d) Digunakan algoritma pengklasteran yaitu UPGMA (Unweight Pair Group Method with Arithmatic Averages). Hasil pengklusteran digambarkan dalam konstruksi dendrogram.
e) Sebelum konstruksi dendogram, dibuat matriks indeks similaritas turunan dendogram, kemudian dilakukan uji analisis co-fenetik. Analisis ini dilakukan dengan pengujian antara hasil Indeks Matriks Similaritas Ssm dan Sj yang diambil dari tabel (x) dengan Indeks Similaritas yang diturunkan dari dendrogram (y). Sehingga dapat dihasilkan r sebagai koefisien korelasi fenetik. Pengklasteran dapat diterima apabila nilai r > 60%. Nilai r dihitung dengan rumus :
HASIL
tabel (nxt)
| NO | UNIT KARAKTER | OPERATIONAL TAXONOMICAL UNIT | ||||
| A | B | C | D | E | ||
| | MORFOLOGI KOLONI | | | | | |
| | a. ukuran koloni | | | | | |
| 1 | kecil | - | + | + | - | - |
| 2 | sedang | - | - | - | - | - |
| 3 | Besar | - | - | - | - | - |
| | b. bentuk koloni | | | | | |
| 4 | Circuler | - | + | + | - | - |
| 5 | Irreguler | - | - | - | - | - |
| 6 | Spindle | - | - | - | - | - |
| 7 | Filamentous | - | - | - | - | - |
| 8 | Rhizoid | - | - | - | - | - |
| | c. tepian koloni | | | | | |
| 9 | Entire | - | + | + | - | - |
| 10 | Lobate | - | - | - | - | - |
| 11 | Undulate | - | - | - | - | - |
| 12 | Serrate | - | - | - | - | - |
| 13 | Filamentous | - | - | - | - | - |
| | d. elevasi koloni | | | | | |
| 14 | Flat | - | + | + | - | - |
| 15 | Raised | - | - | - | - | - |
| 16 | Convex | - | - | - | - | - |
| 17 | Umbunate | - | - | - | - | - |
| | e. warna | | | | | |
| 18 | Putih | - | - | - | - | - |
| 19 | Orange | - | - | - | - | - |
| 20 | Kuning | - | - | - | - | - |
| 21 | Krem | - | + | + | - | - |
| | FAKTOR PERTUMBUHAN | | | | | |
| | a.agar miring | | | | | |
| 22 | Echinulate | - | - | - | + | - |
| 23 | Filiform | - | + | + | - | - |
| 24 | Effuse | - | - | - | - | + |
| 25 | Beaded | - | - | - | - | - |
| 26 | Spreading | + | - | - | - | - |
| 27 | Plumose | - | - | - | - | - |
| 28 | Rhizoid | - | - | - | - | - |
| | b. agar tegak | | | | | |
| 29 | Filiform | - | - | - | - | - |
| 30 | Echinulate | - | - | - | - | - |
| 31 | Papilliate | + | - | - | - | - |
| 32 | Beaded | - | - | + | - | - |
| 33 | Villose | - | - | - | + | - |
| 34 | Plumose | - | + | - | - | + |
| 35 | Arborescent | - | - | - | - | - |
| | c. medium cair | | | | | |
| 36 | uniform turbiditing | - | + | - | - | - |
| 37 | fluculent growth | - | - | - | - | - |
| 38 | Pellicle | - | - | - | - | + |
| 39 | Ring | - | - | - | - | - |
| 40 | Sediment | - | - | - | - | - |
| | MORFOLOGI SEL | | | | | |
| | a. bentuk sel | | | | | |
| 41 | Coccus | - | + | + | + | + |
| 42 | Bacilli | + | - | - | - | - |
| | b. pewarnaan gram | | | | | |
| 43 | gram positif | - | - | - | - | - |
| 44 | gram negatif | + | + | + | + | - |
| | c.pewarnaan endospora | | | | | |
| 45 | ada endospora | - | - | - | + | + |
| 46 | tidak ada endospora | + | + | + | - | - |
| | d. pewarnaan tahan asam | | | | | |
| 47 | biru(-) | + | + | - | - | - |
| 48 | merah(+) | - | - | + | + | - |
| | ANALISIS BIOKIMIA | | | | | |
| 49 | hidrolisis pati | - | - | + | - | - |
| 50 | Oksidase | + | + | + | + | + |
| 51 | Katalase | + | + | + | + | + |
| 52 | pencairan gelatin | - | + | + | + | - |
| 53 | methylen blue | + | + | + | - | - |
| 54 | hidrolisis kasein | - | - | - | - | + |
| 55 | fermentasi glukosa (+) | + | + | + | - | - |
| 56 | fermentasi glukosa (-) | - | - | - | + | + |
| 57 | fermentasi sukrosa (+) | + | + | - | - | - |
| 58 | fermentasi sukrosa (-) | - | - | + | + | + |
| 59 | fermentasi laktosa (+) | + | + | - | - | - |
| 60 | fermentasi laktosa(-) | - | - | + | + | + |
| 61 | ada/tidaknya gas pada glukosa | - | - | - | - | - |
| 62 | ada/tidaknya gas pada sukrosa | - | - | - | - | - |
| 63 | ada/tidaknya gas pada laktosa | - | - | - | - | - |
1. Simple Matching Coeficient (Ssm)
· AB = 9+41/9+3+10+41 x 100%= 79%
· AC = 6+40/6+4+13+40 x100%= 73%
· AD = 3+42/3+9+9+42 x 100% = 71%
· AE = 3+43/3+8+9+43 x 100% = 73 %
· BC = 14+40/4+4+5+40 x 100% = 85 %
· BD = 5+37/5+14+7+37 x100% = 67%
· BE = 5+37/5+14+7+37 x100% = 67%
· CD = 7+41/7+11+4+41 x 100% = 76%
· CE = 6+36/6+14+7+36 x 100%= 67%
· DE = 7+46/7+5+5+46 x 100% = 84%
1.1.Tabel matrix similaritas turnan dari dendogram (X)
| A | B | C | D | E | |
| A | 100 | ||||
| B | 79 | 100 | |||
| C | 73 | 85 | 100 | ||
| D | 71 | 67 | 76 | 100 | |
| E | 73 | 67 | 67 | 84 | 100 |
1.2.Analisis cluster
| 100 | A | B | C | D | E |
| 85 | A | B,C | D | E | |
| 84 | A | B,C | D,E | ||
| 76 | A(B,C) | D,E | |||
| 73 | A(B,C),(D,E) | ||||
1.3.Konstruksi Dendogram
| E | |||||
| | | ||||
| | | | | D | |
| | |||||
| | C | ||||
| | | ||||
| | | | | B | |
| | | | A | ||
73 76 84 85
2. Coeficient jaccard (Sj)
· AB = 9/9+3+10 x 100%=41 %
· AC = 6/6+4+13 x100%= 26%
· AD = 3/3+9+9 x 100% =14 %
· AE = 3/3+8+9 x 100% = 15%
· BC = 14/4+4+5 x 100% = 60%
· BD = 5/5+14+7x100% = 19%
· BE = 5/5+14+7 x100% = 19%
· CD = 7/7+11+4 x 100% = 32%
· CE = 6/6+14+7 x 100%= 22%
· DE = 7+/7+5+5 x 100% = 41%
2.1.Tabel matrix similaritas turunan dari dendogram (Y)
| A | B | C | D | E | |
| A | 100 | ||||
| B | 41 | 100 | |||
| C | 26 | 60 | 100 | ||
| D | 14 | 19 | 32 | 100 | |
| E | 15 | 19 | 22 | 41 | 100 |
2.2.Analisis cluster
| 100 | A | B | C | D | E |
| 60 | A | B,C | D,E | ||
| 33,5 | A(B,C) | D,E | |||
| 32 | A(B,C).(D,E) | ||||
2.3.Konstruksi Dendogram
| E | |||||
| | | ||||
| | | | | D | |
| | |||||
| | C | ||||
| | | ||||
| | | | | B | |
| | | | A | ||
32 33,5 41 60
3. Analisis Co-fenetik korelasi
Perhitungan nilai r
a. Simple Matching Coeficient (Ssm)
| X | Y | X2 | Y2 | XY | |
| A-B | 79 | 76 | 6241 | 5776 | 6004 |
| A-C | 73 | 76 | 5329 | 5776 | 5548 |
| A-D | 71 | 73 | 5041 | 5329 | 5183 |
| A-E | 73 | 73 | 5329 | 5329 | 5329 |
| B-C | 85 | 85 | 7225 | 7225 | 7225 |
| B-D | 67 | 73 | 4489 | 5329 | 4891 |
| B-E | 67 | 73 | 4489 | 5329 | 4891 |
| C-D | 76 | 73 | 5776 | 5329 | 5548 |
| C-E | 67 | 73 | 4489 | 5329 | 4891 |
| D-E | 84 | 84 | 7056 | 7056 | 7056 |
| jumlah | 742 | 759 | 55464 | 57807 | 56566 |
r = 0,79 x 100%= 79%
b. Coeficient jaccard (Sj)
| | X | Y | X2 | Y2 | XY |
| A-B | 41 | 33.5 | 1681 | 1122.25 | 1373.5 |
| A-C | 26 | 33.5 | 676 | 1122.25 | 871 |
| A-D | 14 | 32 | 196 | 1024 | 448 |
| A-E | 15 | 32 | 225 | 1024 | 480 |
| B-C | 60 | 60 | 3600 | 3600 | 3600 |
| B-D | 19 | 32 | 361 | 1024 | 608 |
| B-E | 19 | 32 | 361 | 1024 | 608 |
| C-D | 32 | 32 | 1024 | 1024 | 1024 |
| C-E | 22 | 32 | 484 | 1024 | 704 |
| D-E | 41 | 41 | 1681 | 1681 | 1681 |
| JUMLAH | 289 | 360 | 10289 | 13669.5 | 11397.5 |
r = 0,82 x 100%=82%
PEMBAHASAN
Pada praktikum ini, klasifikasi dan identifikasi dilakukan dengan menggunakan prosedur taksonomi numerik-fenetik. Terdapat lima strain bakteri yaitu A, B, C, D, dan E kemudian masing masing strain tersebut di karakterisasi dengan pengamatan dan pengujian. Pengamatan meliputi sifat morfologi, baik koloni maupun sel dan dilanjutkan dengan pengujian sifat biokimia. Dalam hal ini setiap karakter dianggap setara.
Dalam pendataan, banyaknya karakter yang dibutuhkan minimal 50 karakter, pada percobaan ini diperoleh 63 karakter sehingga dianggap telah sesuai dengan persyaratan. Kemudian karakter tersebut yang disajikan pada tabel n x t. Semakin tinggi nilai similaritas antara kedua strain, maka bisa dikatakan kedua strain tersebut memiliki banyak kemiripan, sehingga nilai indeks similaritas antar kedua strain dapat digunakan untuk memasukkan bakteri ke dalam suatu kelompok tertentu. Sehingga data yang digunakan termasuk valid. Tanda (+) pada tabel tersebut menyatakan adanya sifat / karakter pada strain yang dicobakan dan tanda (–) menyatakan tidak adanya sifat tersebut. Berdasarkan konsep taksospesies, suatu individu termasuk ke dalam jenis spesies yang berbeda jika memiliki indeks similaritas lebih dari 70%. Jika terdapat dua strain mikrobia yang memiliki indeks similaritas >70% maka kedua strain mikrobia tersebut dapat dikatakan sebagai satu spesies. Data yang diperoleh dari karakterisasi tersebut dianalisis lebih lanjut untuk mencari Indeks Similaritas (IS) antara kelima strain mikroba tersebut. Pada metode taksonomi numerik-fenetik terdapat dua cara perhitungan indeks similaritas yaitu Simple Matching Coeficient (SSm) dan Jaccard Coeficient (Sj). Perhitungan SSM digunakan pada kedua strain yang sama-sama memiliki sifat Double positive dan Double negative. Sedangkan pada SJ hanya digunakan sifat Double positive saja. Hal ini karena sifat Double negative dianggap dapat menyebabkan kekacauan pada hasil klasifikasi.
Langkah selanjutnya adalah clustering analysis. Prinsip pengklasteran ini didasarkan pada OTU (Operational Taxonomic Unit), Clustering ini dengan mencari similaritas paling tinggi yang menunjukan besarnya kemungkinan dua strain merupakan satu spesies. Terdapat tiga macam algoritma lingkage yang biasa digunakan yaitu Unweighted Pair Group Method With Averages (UPGMA), single linkage, dan complete linkage. Pada percobaan ini digunakan UPGMA atau algoritma average linkage. Alasan pengunaan metode algoritma ini adalah karena hasil rerata lebih mewakili IS dan kemungkinan bias lebih kecil. Konstruksi dendogram dibuat berdasarkan pengklasteran yang telah dilakukan. Dengdogram merupakan hal penting sebagai mempermudah membaca hasil taksonomi numerik feneti. Garis – garis pada dendogram menunjukan sejumlah strain yang sespesies. Kemudian dilakukan analisis cophenetic-correlation-coefficient atau nilai r. Perhitungan r dilakukan untuk mengetahui validitas konstruksi dendrogram. Nilai r yang > 60% diasumsikan sebagai konstruksi dendogram yang dapat diterima.
Hasil percobaan menunjukan bahwa secara keseluruhan, baik dari perhitungan Ssm dan Sj diperoleh bahwa strain B dan C memiliki kedekatan. Nilai IS yang terbesar dibandingkan strain lain pada perhitungan Ssm dan Sj. Namun pada penghitungan indeks similarias terjadi perbedaan hasil clustering antara SSM dan SJ. Pada indeks similaritas Ssm, dari 5 strain yang diklasifikasikan diketahui bahwa seluruh strain memiliki nilai Indeks Similaritas > 70%. Hal ini berarti bahwa strain percobaan merupakan satu spesies sesuai dengan konsep taxo-spesies. Indeks similaritas SSM strain B dan C bernilai 85% sehingga kemungkinan satu spesies paling tinggi. Kemudian diikuti dengan strain D dan E pada nilai 84%, kemudian pada nilai 76% strain A bergabung dengan strain B dan C. Sedangkan pada indeks similaritas SJ tidak satupun dari kelima strain tersebut yang memiliki nilai IS > 70%. Sehingga dapat dikatakan seluruh strain tidak sesuai dengan konsep taxo-spesies. Nilai IS tertinggi pada strain B dan C yaitu 60%,kemudian D dan E pada nilai 41% dan terakhir strain A bergabung dengan strain B dan C dengan nilai IS sebesar 33,5%.
Perbedaan sama terjadi pada SSM dan SJ pada perhitungan nilai r. Nilai r yang diperoleh untuk SSM adalah 79% sedangkan nilai r yang diperoleh untuk SJ adalah sebesar 82%. Analisis ko-fenetik korelasi kedua indeks similasitas lebih dari 60%, sehingga uji taksonomi numerik fenetik Ssm dan Sj dapat diterima.
Perbedaan perhitungan Ssm dan Sj dari awal hingga akhir menunjukan bahwa sifat double negatif, memberikan pengaruh yang besar terhadap metode taksonomi numeric-fenetik secara keseluruhan. Sehingga rata-rata nilai IS yang diperoleh dari Sj lebih kecil daripada Ssm.
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa pada klasifikasi menggunakan koefesien indeks similaritas SSM , kelima strain bakteri yang digunakan termasuk ke dalam satu spesies karena memiliki tingkat kesaaman lebih dari 70% yaitu 73%. Sedangkan pada klasifikasi menggunakan koefesien indeks similaritas SJ, kelima strain bakteri merupakan spesies yang berbeda-beda karena tingkat kesamaan antar kelima bakteri tersebut kurang dari 70% yaitu 32% atau dengan kata lain hasil yang diperoleh dari metode SSM adalah kelima strain percobaan merupakan satu spesies, sedangkan pada metode Sj diperoleh lima spesies.
koefisien similaritas Ssm mempunyai tingkat kepercayaan yang lebih tinggi (= lebih akurat) dibandingkan similaritas Ssm dalam mengklasifikasikan strain bakteri. Hal ini ditunjukkan dengan nilai r Sj yang lebih tinggi daripada SSM yaitu 82% dan pada Ssm adalah 82%. Metode Jaccard coefficient (Sj) dianggap lebih cocok digunakan karena mayoritas karakter yang dianggap mengganggu dalam klasifikasi bakteri dengan metode taksonomi numerik fenetik adalah sifat double negative.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2011. klasifikasi mikroba.(online) (http//www.pustaka.co.id) diakses tanggal 22 November 2011.
Anonymous.2008.identifikasi mikroba.(online)(http//www.Pustaka.co.id) diakses tanggal 22 November 2011
Boone, R.D, Castenholz, W.R. 2001. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology.
2nd ed. Voll springer-Verlag. New York.
Nicklin, J, Graeme-Cook, T Paget , and Killington. 1999. Microbiology. BIOS
Scientific Publisher Limited. New York.
Pelczar, M.J and E.C.S. Chan. 1993. Dasar-Dasar Mikrobiologi 1. Pent. Ratna Siri
Hadioetomo, dkk. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta.
Frobisher, M. 1962. Fundamental of Microbiology . 6th Edition. W.B.
SaundersCompany. London, pp.243-251.
Sulia, S.B, and S. Shantharam. 1997. General Microbiology. Science Pub Inc. USA
Suharjono et al. 2007. Sistematik Numerik Strain-Strain Anggota Genus Pseudomonas Pendegradasi Alkilbenzen Sulfonat Linear Berdasarkan Sifat Fenotip Dan Protein Fingerprinting. Biota vol 17 (1): 47-54.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar