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)
Adanya kebusukan pada makanan dapat
disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut.
Beberapa di antara 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. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya,
seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya
seperti termofilik, halofilik, dll.
- Penyebab keracunan makanan (food borne disease).
Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa
bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan
air, misalnya spora Clostridium perfringens, C. Botulinum, Bacillus
cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora dapat masuk ke dalam air
melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau
minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang
memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau
minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan
makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) 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.
Spora-spora dari bakteri ini 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 indicator pencemaran air
oleh materi fekal.
Peranan yang Menguntungkan
Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan bagi
kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi
kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang
menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun
demikian, masih banyak manfaat yang dapat diambil dari
mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme dapat
diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, saperti bidang pertanian,
kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain
sebagai berikut:
Bidang pertanian
Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan
kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan
hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar
udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan
pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat
terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara
bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.
Dalam Dwidjoseputro (2005) dijelaskan bahwa ada
beberapa genera bakteri yang hidup dalam tanah (misalnya Azetobacter,
Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk mengikat molekul-molekul
nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk tubuh mereka, misalnya
protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat hasil urai seperti CO2
dan NH3 (gas amoniak). Sebagian dari amoniak terlepas ke udara dan
sebagian lain dapat dipergunakan oleh beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas
dan Nitrosococcus) untuk membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan
oleh genus bakteri yang lain untuk memperoleh energi daripadanya. Oksidasi
amoniak menjadi nitrit dan oksidasi nitrit menjadi nitrat berlangsung di dalam
lingkungan yang aerob. Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi.
Pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.
Proses nitrifikasi
ini dapat ditulis sebagai berikut:
2NH3 + 3O2 Nitrosomonas,
Nitrosococcus 2HNO2 + 2H2O + energi
2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3
+ energi
Selain itu, mikroorganisme ini juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk
alami, yang akan mendekomposisi sampah-sampah organik menjadi materi inorganik
sehingga dapat mengurangi kuantitas sampah, menyuburkan tanah dan dapat menjadi
sumber nutrisi bagi tumbuhan (Anonim a, 2006). Seorang peneliti dari Amerika
Serikat yaitu Waksman telah menemukan mikroorganisme tanah yang
menghasilkan streptomisin, yaitu bakteri Streptomyces (Dwidjoseputro,
2005).
Peran lain mikroba dalam bidang pertanian antara lain dalam teknologi
kompos bioaktif dan dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara
bagi tanaman(biofertilizer). Kompos bioaktif adalah kompos yang
diproduksi dengan bantuan mikroba lignoslulotik unggul yang tetap bertahan di
dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman.
Teknologi kompos bioaktif ini menggunakan mikroba biodekomposer yang mampu
mempercepat proses pengomposan dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu
saja. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos, dan ketika kompos
tersebut diberikan ke tanah, mikkroba akan berperan untuk mengendalikan organisme.
Dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer),
aktivitas mikroba diperlukan untuk menjaga ketersediaan tiga unsur hara yang
penting bagi tanaman antara lain, Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalim (K).
Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tersebut harus
ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya terlebih dahulu agar bisa langsung
dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroba penambat N ada yang hidup bebas dan ada pula
yang bersimbiosis. Mikroba penambat N simbiotik
antara lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman
kacang-kacangan ( leguminose ). Mikroba penambat N non-simbiotik
misalnya: Azospirillum sp dan Azotobacter sp. Mikroba penambat N
simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba
penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.
Mikroba tanah lain yang berperan dalam penyediaan unsur hara adalah mkroba
pelarut unsur fosfat (P) dan kalium (K). Kandungan P yang cukup tinggi (jenuh)
pada tanah pertanian kita, sedikit sekali yang dapat digunakan oleh tanaman
karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peran mikroba pelarut P yang
melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain:
Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus
megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga
berkemampuan tinggi dalam melarutkan K.
Mikroba sebagai agen biokontrol. Mikroba
yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus
thurigiensis (BT), Bauveria bassiana ,
Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu
menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan
penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp
yang mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia
di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago.
- Bidang makanan dan industri
Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini dibuat
dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya, misalnya
pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan
produk air susu dengan bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan
bantuan bakteri cuka.
Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang menggunakan bantuan
fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat. Bahkan asam laktat dan asam
sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan
masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus niger (Darkuni,
2001). Beberqapa kelompok mikroorganisme dapat digunakan sebagai
indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan kelompok bakteri
yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu, yang dapat
menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat mengintroduksi
organisme hazardous (berbahaya) dan menyebabkan proliferasi spesies patogen
ataupun toksigen. Misalnya E. coli tipe I, coliform dan fekal
streptococci digunakan sebagai indikator penanganan pangan secara tidak
higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu. Mikroorganisme indikator ini
sering digunakan sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada pangan dan air.
Tidak semua mikroba yang ada dapat digunakan dalam
industri. Menurut Kusnadi, dkk (2003) mikroorganisme industri merupakan
organisme yang dipilih secara hati-hati sehingga dapat membuat satu atau banyak
produk khusus. Bahkan jika mikroorganisme industri merupakan salah satu yang
sudah diisolasi dengan teknik tradisional, mikroorganisme tersebut menjadi
organisme yang sangat termodifikasi sebelum memasuki industri berskala besar.
Sebagian besar mikroorganisme industri merupakan spesialis metabolik yang
secara spesifik mampu menghasilkan metabolit tertentu dalam jumlah yang sangat
besar pula. Untuk mencapai spesialisasi metabolik tinggi tersebut, strain
industri diubah secara genetika melalui mutasi dan rekombinasi.
Berbagai proses industri digunakan untuk
menghasilkan produk mikrobiologi dan dipisahkan menjadi beberapa kategori
berdasarkan kecenderungan penggunaan produk akhir sebagai berikut:
- Produksi bahan kimia farmasi
Produk yang paling terkenal
adalah antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan interferon yang
dihasilkan melalui bakteri hasil rekayasa genetika.
- Produksi bahan kimia bernilai komersial
Produk yang termasuk dalam
kelompok ini adalah pelarut dan enzim serta berbagai senyawa yang digunakan
untuk bahan pemula (starting) untuk industri sintesis senyawa lain.
- Produksi makanan tambahan
Produksi massa ragi, bakteri dan
alga dari media murah mengandung garam nitrogen anorganik , cepat saji, dan
menyediakan sumber protein dan senyawa lain yang sering digunakan sebagai
makanan tambahan untuk manusia dan hewan.
- Produksi minuman alkohol
Pembuatan beer dan wine dan
poduksi minuman alkohol lain yang merupakan proses bioteknologi berskala besar
paling tua.
- Produksi vaksin
Sel mikroorganisme maupun
bagiannya atau produknya dihasilkan dalam jumlah besar dan digunakan untuk
produksi vaksin.
- Produksi mikroorganisme untuk digunakan sebagai insektisida (biosida)
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.
- Penggunaanya dalam industri perminyakan dan pertambangan
Sejumlah prosedur mikrobiologi
digunakan untuk meningkatkan perolehan kembali logam dari bijih berkadar rendah
dan untuk perbaikan perolehan minyak dari sumur-sumur bor.
- Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam
menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi,
aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur
untuk memerangi infeksi oleh bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit
sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk mengendalikan berbagai
penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium yang pertama kali
ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika
penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis
mikroba yang sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain
untuk antibiotik, dalam bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan
sebagai agen pembusuk di dalam saluran pencernaan
alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran pencernaan.
- Bidang lingkungan dan energi
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan
bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu,
mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus materi
dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai pengurai
(dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di dalam
tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen,
sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi
tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan sebagai
indikator baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun terestrial.
- Bidang bioteknologi
Kemajuan
bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika mikroba
sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain.
Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor
(plasmid) yang dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen
organisme lainnya (Anonim b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan
liver. Terapi ini dapat dilakukan secara ex-vivo maupun in-vivo. Dalam terapi
gen ex vivo, sel hati (misalnya) dari pasien yang hatinya telah mengalami
kerusakan dipindahkan melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui terapi
gen akan menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah
secara genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien
tanpa khawatir akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena
sel-sel ini pada awalnya berasal dari pasien.
Strategi terapi
gen in vivo meliputi pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di dalam tubuh
tanpa diikuti oleh pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen
in vivo adalah pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan
tidak terdapat pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan
sebagai vektor untuk pengiriman gen (Thieman, 2004).
Beberapa
hasil perkembangan bioteknologi lain 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.
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)
Adanya kebusukan pada makanan dapat
disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh dalam makanan tersebut.
Beberapa di antara 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. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan tipe aktivitasnya,
seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya
seperti termofilik, halofilik, dll.
- Penyebab keracunan makanan (food borne disease).
Kusnadi, dkk (2003) menjelaskan bahwa
bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin) dapat mencemari badan
air, misalnya spora Clostridium perfringens, C. Botulinum, Bacillus
cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora dapat masuk ke dalam air
melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah. Jika makanan atau
minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam keadaan yang
memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga makanan atau
minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan keracunan
makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) 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.
Spora-spora dari bakteri ini 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 indicator pencemaran air
oleh materi fekal.
Peranan yang Menguntungkan
Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme membawa dampak yang merugikan bagi
kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia, misalnya pada bidang mikrobiologi
kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang pathogen yang
menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas. Meskipun
demikian, masih banyak manfaat yang dapat diambil dari
mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme dapat
diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, saperti bidang pertanian,
kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain
sebagai berikut:
Bidang pertanian
Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat digunakan untuk peningkatan
kesuburan tanah melalui fiksasi N2, siklus nutrien, dan peternakan
hewan. Nitrogen bebas merupakan komponen terbesar
udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat dan
pengambilan khususnya melalui akar. Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat
terjadi karena adanya mikroorganisme. Penyusunan nitrat dilakukan secara
bertahap oleh beberapa genus bakteri secara sinergetik.
Dalam Dwidjoseputro (2005) dijelaskan bahwa ada
beberapa genera bakteri yang hidup dalam tanah (misalnya Azetobacter,
Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk mengikat molekul-molekul
nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk tubuh mereka, misalnya
protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat hasil urai seperti CO2
dan NH3 (gas amoniak). Sebagian dari amoniak terlepas ke udara dan
sebagian lain dapat dipergunakan oleh beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas
dan Nitrosococcus) untuk membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan
oleh genus bakteri yang lain untuk memperoleh energi daripadanya. Oksidasi
amoniak menjadi nitrit dan oksidasi nitrit menjadi nitrat berlangsung di dalam
lingkungan yang aerob. Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi.
Pengoksidasian nitrit menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.
Proses nitrifikasi
ini dapat ditulis sebagai berikut:
2NH3 + 3O2 Nitrosomonas,
Nitrosococcus 2HNO2 + 2H2O + energi
2HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3
+ energi
Selain itu, mikroorganisme ini juga dapat digunakan sebagai agen pembusuk
alami, yang akan mendekomposisi sampah-sampah organik menjadi materi inorganik
sehingga dapat mengurangi kuantitas sampah, menyuburkan tanah dan dapat menjadi
sumber nutrisi bagi tumbuhan (Anonim a, 2006). Seorang peneliti dari Amerika
Serikat yaitu Waksman telah menemukan mikroorganisme tanah yang
menghasilkan streptomisin, yaitu bakteri Streptomyces (Dwidjoseputro,
2005).
Peran lain mikroba dalam bidang pertanian antara lain dalam teknologi
kompos bioaktif dan dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara
bagi tanaman(biofertilizer). Kompos bioaktif adalah kompos yang
diproduksi dengan bantuan mikroba lignoslulotik unggul yang tetap bertahan di
dalam kompos dan berperan sebagai agensia hayati pengendali penyakit tanaman.
Teknologi kompos bioaktif ini menggunakan mikroba biodekomposer yang mampu
mempercepat proses pengomposan dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu
saja. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos, dan ketika kompos
tersebut diberikan ke tanah, mikkroba akan berperan untuk mengendalikan organisme.
Dalam hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman(biofertilizer),
aktivitas mikroba diperlukan untuk menjaga ketersediaan tiga unsur hara yang
penting bagi tanaman antara lain, Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalim (K).
Kurang lebih 74% kandungan udara adalah N. Namun, N udara tersebut harus
ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya terlebih dahulu agar bisa langsung
dimanfaatkan oleh tanaman. Mikroba penambat N ada yang hidup bebas dan ada pula
yang bersimbiosis. Mikroba penambat N simbiotik
antara lain : Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman
kacang-kacangan ( leguminose ). Mikroba penambat N non-simbiotik
misalnya: Azospirillum sp dan Azotobacter sp. Mikroba penambat N
simbiotik hanya bisa digunakan untuk tanaman leguminose saja, sedangkan mikroba
penambat N non-simbiotik dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.
Mikroba tanah lain yang berperan dalam penyediaan unsur hara adalah mkroba
pelarut unsur fosfat (P) dan kalium (K). Kandungan P yang cukup tinggi (jenuh)
pada tanah pertanian kita, sedikit sekali yang dapat digunakan oleh tanaman
karena terikat pada mineral liat tanah. Di sinilah peran mikroba pelarut P yang
melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain:
Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus
megatherium. Mikroba yang berkemampuan tinggi melarutkan P, umumnya juga
berkemampuan tinggi dalam melarutkan K.
Mikroba sebagai agen biokontrol. Mikroba
yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus
thurigiensis (BT), Bauveria bassiana ,
Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu
menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan
penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp
yang mampu mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia
di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago.
- Bidang makanan dan industri
Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini dibuat
dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya, misalnya
pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan roti dan
produk air susu dengan bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan
bantuan bakteri cuka.
Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang menggunakan bantuan
fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat. Bahkan asam laktat dan asam
sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan
masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus niger (Darkuni,
2001). Beberqapa kelompok mikroorganisme dapat digunakan sebagai
indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan kelompok bakteri
yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu, yang dapat
menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat mengintroduksi
organisme hazardous (berbahaya) dan menyebabkan proliferasi spesies patogen
ataupun toksigen. Misalnya E. coli tipe I, coliform dan fekal
streptococci digunakan sebagai indikator penanganan pangan secara tidak
higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu. Mikroorganisme indikator ini
sering digunakan sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada pangan dan air.
Tidak semua mikroba yang ada dapat digunakan dalam
industri. Menurut Kusnadi, dkk (2003) mikroorganisme industri merupakan
organisme yang dipilih secara hati-hati sehingga dapat membuat satu atau banyak
produk khusus. Bahkan jika mikroorganisme industri merupakan salah satu yang
sudah diisolasi dengan teknik tradisional, mikroorganisme tersebut menjadi
organisme yang sangat termodifikasi sebelum memasuki industri berskala besar.
Sebagian besar mikroorganisme industri merupakan spesialis metabolik yang
secara spesifik mampu menghasilkan metabolit tertentu dalam jumlah yang sangat
besar pula. Untuk mencapai spesialisasi metabolik tinggi tersebut, strain
industri diubah secara genetika melalui mutasi dan rekombinasi.
Berbagai proses industri digunakan untuk
menghasilkan produk mikrobiologi dan dipisahkan menjadi beberapa kategori
berdasarkan kecenderungan penggunaan produk akhir sebagai berikut:
- Produksi bahan kimia farmasi
Produk yang paling terkenal
adalah antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan interferon yang
dihasilkan melalui bakteri hasil rekayasa genetika.
- Produksi bahan kimia bernilai komersial
Produk yang termasuk dalam
kelompok ini adalah pelarut dan enzim serta berbagai senyawa yang digunakan
untuk bahan pemula (starting) untuk industri sintesis senyawa lain.
- Produksi makanan tambahan
Produksi massa ragi, bakteri dan
alga dari media murah mengandung garam nitrogen anorganik , cepat saji, dan
menyediakan sumber protein dan senyawa lain yang sering digunakan sebagai
makanan tambahan untuk manusia dan hewan.
- Produksi minuman alkohol
Pembuatan beer dan wine dan
poduksi minuman alkohol lain yang merupakan proses bioteknologi berskala besar
paling tua.
- Produksi vaksin
Sel mikroorganisme maupun
bagiannya atau produknya dihasilkan dalam jumlah besar dan digunakan untuk
produksi vaksin.
- Produksi mikroorganisme untuk digunakan sebagai insektisida (biosida)
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.
- Penggunaanya dalam industri perminyakan dan pertambangan
Sejumlah prosedur mikrobiologi
digunakan untuk meningkatkan perolehan kembali logam dari bijih berkadar rendah
dan untuk perbaikan perolehan minyak dari sumur-sumur bor.
- Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam bidang kesehatan adalah dalam
menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi,
aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur
untuk memerangi infeksi oleh bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit
sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk mengendalikan berbagai
penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium yang pertama kali
ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika
penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis
mikroba yang sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain
untuk antibiotik, dalam bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan
sebagai agen pembusuk di dalam saluran pencernaan
alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran pencernaan.
- Bidang lingkungan dan energi
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk bahan
bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain itu,
mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus materi
dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai pengurai
(dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di dalam
tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon, nitrogen,
sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien bagi
tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan sebagai
indikator baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun terestrial.
- Bidang bioteknologi
Kemajuan
bioteknologi, tak terlepas dari peran mikroba.Karena materi genetika mikroba
sederhana, sehingga mudah dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain.
Disamping itu karena materi genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor
(plasmid) yang dapat memindahkan suatu gen dari kromosom oganisme ke gen
organisme lainnya (Anonim b, 2007). Misalnya terapi gen pada penderita gangguan
liver. Terapi ini dapat dilakukan secara ex-vivo maupun in-vivo. Dalam terapi
gen ex vivo, sel hati (misalnya) dari pasien yang hatinya telah mengalami
kerusakan dipindahkan melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui terapi
gen akan menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah
secara genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien
tanpa khawatir akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena
sel-sel ini pada awalnya berasal dari pasien.
Strategi terapi
gen in vivo meliputi pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di dalam tubuh
tanpa diikuti oleh pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen
in vivo adalah pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan
tidak terdapat pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan
sebagai vektor untuk pengiriman gen (Thieman, 2004).
Beberapa
hasil perkembangan bioteknologi lain 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.