laporan pratikum sistematika mikroba

“KLASIFIKASI BAKTERI DENGAN METODE TAKSONOMI NUMERIK-FENETIK”

Disusun Oleh

Nama             :  Susi kemala sari

NIM                 :  0803134673

Kelas             :  A

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2011

BAB I

PENDAHULUAN

Mikroba sangat beragam dalam hal ukuran, bentuk, fisiologi, dan cara hidup.  Klasifikasi ,tata nama, dan identifikasi adalah tiga hal yang berbeda tetapi saling berhubungan dalam taksonomi. Klasifikasi dapat didefenisikan sebagai penyusunan organisme ke dalam kelompok taksonomi (taksa) berdasar kemiripan atau hubungannya. Klasifikasi organisme prokariotik seperti bakteri memerlukan pengetahuan yang didapat melalui eksperimen seperti tekhnik observasi,karena sifat-sifat biokimia, fisioloogi genetik,dan morfologik sering kali sesuai untuk deskripsi yang adekuat dari takson.

Skema identifikasi bukan merupakan skema klasifikasi walaupun terdapat sedikit kemiripan superfisial. Suatu skema identifikasi untuk suatu kelompok organisme dirancang hanya setelah kelompok ini telah diklasifikasi sebelumnya ,yaitu dikenali sebagai organisme yang berbeda dari organisme lainnya.

Tujuan utama dari taksonomi numerik-fenetik adalah untuk menghasilkan suatu klasifikasi yang bersifar teliti, reprodusible dan padat informasi. Taksonomi numerik juga dikenal dengan sebuatan taksonomi Adansonian ( berdasarkan nama ahli sistematika Michael Adanson ) yang didasarkan atas lima prinsip utama yaitu :

1.    Taksonomi alami ideal yaitu yang mengandung sebanyak-banyak informasi terbesar karena berdasarkan sebanyak-banyaknya karakter.

2.    Masing-masing karakter diberi nilai setara dalam mengkonstruksi takson yang bersifat alami.

3.    Tingkat kedekatan strain ( OTU ) merupakan fungsi proporsi sifat yang dimiliki bersama.

4.    Taksa yang berbeda dibentuk berdasarkan atas sifat yang dimiliki.

5.    Similaritas tidak bersifat filogenetik melainkan bersifat fenetis/ kemiripan sifat

Taksonomi numerik menggambarkan persamaan ,kemiripan dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coeffficient (Sj) menyatakan sifat- sifat yang sama diantara organisme-organisme. Sedangkan Simple Matching Coeficient ( SSM ) menyatakan sifat-sifat yang sama maupun berbeda di antara organisme-organisme strain mikroba tersebut.

2.1 Cara kerja penghitungan OTU

1.    Koleksi data

Dalam taksonomi Adansonian, jumlah karakter mikrobia yang digunakan di anjurkan paling tidak sebanyak 50 karakter. Klasifikasi yang didasarkan atas jumlah unit karakter yang kurang dari 50 memiliki tingkat kepercayaan yang lebih rendah. Dalam karakterisasi yang dilakukan bertujuan untuk memperoleh sejumlah unit karakter ( t ) yang akan digunakan dalam klasifikasi strain mikrobia ( OTU ). Unit karakter yang dikoleksi sebaiknya meliputi 6 kelompok karakter fenotipik yaitu  :

a)    Karakter morfologis

b)    Karakter pengecatan

c)    Uji degradasi

d)    Uji biokimiawa

e)    Uji sumber karbon

f)     Uji tolenransi terhadap substansi tertentu

Semua data yang berupa unit karakter di masukkan kedalam matriks n x t untuk dianalisis selanjutnya. Prosedur kerja karakterisasi strain mikrobia akan di uraikan secara rinci pada bagian teknik karakterisasi fenotipik.

2.    Penghitungan nilai similaritas

Setiap strain mikrobia ( UTU ) akan dibandingkan dengan masing-masing strain yang lain. Tingkat kemiripan akan ditentukan dengan menggunakan dua cara yaitu Simple Matching Coefisient ( SSM ) dan Jaccard Coefisient.

SSM  =      ( a + d )   x  100%

                                                      a+b+c+d

SSJ  =    a   x 100%

                                                     a+b+c

Keterangan :

a = Jumlah karakter yang (+) untuk kedua strain

b = Jumlah karakter yang (+) untuk strain pertama dan (-) untuk strain kadua

c = Jumlah karakter yang (-) untuk strain pertama dan (+) untuk strain kedua

d = Jumlah karakter yang (-) untuk kedua strain

Selanjutnya nilai similaritas antara masing-masing strain yang dipasangkan ( SSM dan SSJ ) dimasukkan kedalam suatu matriks similaritas.

3.    Konstruksi dendogram berdasarkan nilai dalam matriks similaritas

Untuk menghasilkan strain( OTU )berdasarkan nilai indeks similaritas( SSm atau Sj ) maka dilakukan pengclusteran, dalam tabel analisis kluster dengan menggunakan algoritma pengklusteran average linkage. Berdasarkan hasil analisis kluster yang diperoleh selanjutnya dikonstruksi dendogram untuk mrngklasifikasikan strain mikrobia ( OTU ) dengan cara menggambar.

4.    Penentuan struktur taksonomis ( deteksiphena )

Penentuan struktur taksosnomis yang di gambarkan oleh dendogram bersifat subjektif namun ada beberapa aturan standar dalam melakukannya yaitu pendefinisian fena dengan tingkat similaritas tertentu ( misalnya > 70% ). Setelah fena didefinisikan maka proses klasiifikasi telah selesai. Banyaknya spesies strain akan ditemukan.

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN

No.	Unit Karakter (n)	Operational Taxonomi Unit OTU (t)
		A		B		C		D		E
	MORFOLOGI KOLONI             AGAR PLATE                         Ukuran Koloni
1	Small (kecil)	-		+		+		-		-
2	Moderate (sedang)	+		-		-		-		-
3	Large (Besar)	-		-		-		-		-
	Bentuk Koloni
4	Circular	+		+		-		-		-
5	Irregular	-		-		+		-		-
6	Spindle	-		-		-		-		-
7	Filamentous	-		-		-		-		-
8	Rizoid	-		-		-		-		-
	Tepian Koloni
9	Entire	+		+		+		-		-
10	Lobate	-		-		-		-		-
11	Undulate	-		-		-		-		-
12	Serrate	-		-		-		-		-
13	Felamentous	-		-		-		-		-
	Elevasi Koloni
14	Flat	-		-		-		+		-
15	Raised	-		-		+		-		-
16	Convex	+		+		-		-		-
17	Umbonate	-		-		-		-		-
	Warna Koloni
18	Kream	+		+		+		-		-
19	Pink	-		-		-		+		-
	MEDIUM CAIR                         Pertumbuhan bakteri
20	Uniform turbidity	-		+		+		-		-
21	Floculent growth	-		-		-		-		-
22	Pellicle	+		-		-		-		-
23	Ring	-		-		-		-		-
24	Sediment	-		-		-		+		-
	AGAR TEGAK                         Pertumbuhan Bakteri
25	Merata	+		+		+		+		+
26	Tidak Merata	-		-		-		-		-
	Tipe Pertumbuhan bakteri
27	Filiform	-		-		-		-		+
28	Enchinulate	-		-		-		-		-
29	Papiliate	+		+		+		+		-
30	Beaded	-		-		-		-		-
31	Villose	-		-		-		-		-
32	Pulmose	-		-		-		-		-
33	Arborescent	-		-		-		-		-
	AGAR MIRING                         Ketebalan Pertumbuhan Bakteri
34	Tipis	-		-		-		+		+
35	Sedang	+		-		-		-		-
36	Lebat	-		+		+		-		-
	Kekilatan Pertumbuhan Koloni
37	Mengkilat	+		+		+		-		-
38	Tidak Mengkilat	-		-		-		+		+
	Tipe Pertumbuhan Bakteri
39	Echinulate	-		-		-		-		-
40	Filiform	-		-		-		-		+
41	Effuse	+		-		-		-		-
42	Beaded	-		-		-		+		-
43	Spreading	-		+		+		-		-
44	Pulmose	-		-		-		-		-
45	Rhizoid	-		-		-		-		-
	MORFOLOGI SEL             PEWARNAAN GRAM                         Bentuk Sel
46	Basil	+		+		+		-		-
47	Coccus	-		-		-		+		+
	Warna Sel (Tipe Gram)
48	Pink (Negatif)	+		+		-		+		+
49	Ungu (Positif)	-		-		+		-		-
	PEWARNAAN ENDOSPORA                         Kehadiran Endospora
50	Ada	-		-		-		-		+
51	Tidak Ada	+		+		+		+		-
	Bentuk Sel
52	Basil	+		-		+		-		+
53	Coccus	-		+		-		+		-
	Warna
54	Pink	+		-		+		-		-
55	Hijau	-		-		-		-		+
	PEWARNAAN TAHAN ASAM
56	Biru (Negatif)	+		-		+		+		+
57	Merah (Positif)	-		+		-		-		-
58	UJI BIOKIMIA             UJI KATALASE
		+	+		+		+		+
59	UJI OKSIDASE	-	-		-		-		-
60	HIDROLISIS PATI	-	+		+		-		-
61	PENCAIRAN GELATIN	-	+		-		-		-
62	FERMENTASI KARBOHIDRAT Glukosa
		+	+			-		-		-
63	Sukrosa	-	+			-		-		+
64	Laktosa	-	-			+		-		-
65	HIDROLISIS KASEIN	-	-			-		-		+
66	REDUKSI METYLEN BLUE (1:20.000)	-	+			-		+		+

Keterangan :            

a.    Jumlah karakter yang (+) untuk kedua strain

b.    Jumlah karakter yang (+) untuk strain pertama dan (-) bagi strain kedua

c.    Jumlah rakter yang (-) untuk strain pertama dan (+) bagi strain kedua

d.    Jumlah karakter yang (-) untuk strain kedua

Kalkulasi / Komputasi Nilai Similaritas SSm dan Sj

Hasil Perhitungan

A-B  >> a = 12 ; b = 11 ; c = 6 ; d = 37

            Ssm (A-B)      = (a+d / a+b+c+d) x 100%

                                    = (12+37 / 66) x 100%

                                    = 74,24 %

            Sj (A-B)          = (a / a+b+c) x 100%

                                    = (12 / 29) x 100%

                                    = 41,38 %

A-C >> a = 11 ; b = 8 ; c = 9 ; d = 38

            Ssm (A-C)      = (11+38 / 66) x 100%

                                    = 74,24 %

            Sj (A-C)          = (11 / 11+8+9) x 100%

                                    = 39,28 %

A-D >> a = 6 ; b =13 ; c = 9 ; d = 38

            Ssm (A-D)      = (6+38 / 66) x 100%

                                    = 66,67%

            Sj (A-D)          = (6 / 6+13+9) x 100%

                                    = 21,43%

A-E >> a = 5 ; b = 14 ; c = 10 ; d = 37

            Ssm (A-E)      = (5+37 / 66) x 100%

                                    = 63,64%

            Sj (A-E)          = (5 / 5+14+10) x 100%

                                    = 17,24%

B-C >> a = 13 ; b = 9 ; c = 7 ; d = 37

            Ssm (B-C)      = (13+37 / 66) x 100%

                                    = 75,76%

            Sj (B-C)          = (13 / 13+9+7) x 100%

                                    = 44,83%

B-D >> a = 7 ; b = 15 ; c = 8 ; d = 36

            Ssm (B-D)      = (7+36 / 66) x 100%

                                    = 65,15%

            Sj (B-D)          = (7 / 7+15+8) x 100%

                                    = 23,33%

B-E >> a = 5 ; b = 17 ; c = 10 ; d = 34

            Ssm (B-E)      = (5+34 / 66) x 100%

                                    = 59,09%

            Sj (B-E)          = (5 / 5+17+10) x 100%

                                    = 15,63%

C-D >> a =  5 ;  b = 15 ; c =  10 ; d = 36

            Ssm (C-D)     = (5+36 / 66) x 100%

                                    = 62,12%

            Sj (C-D)          = (5 / 5+15+10) x 100%

                                    = 16,67%

C-E >> a = 4 ; b = 16 ; c = 11 ; d = 35

            Ssm (C-E)      = (4+35 / 66) x 100%

                                    = 59,09%

            Sj (C-E)          = ( 4 / 4+16+11) x 100%

                                    = 12,90%

D-E >> a = 8 ; b = 7 ; c = 7 ; d = 44

            Ssm (D-E)      = ( 8+44 / 66) x 100%

                                    = 78,79%

            Sj (D-E)          = (8 / 8+7+7) x 100%

                                    = 36,36%

MATRIKS SIMILARITAS Ssm

	A	B	C	D	E
A	100
B	74	100
C	74	76	100
D	67	65	62	100
E	63	59	59	79	100

CLUSTER

100	A	B	C	D	E
79	A	B	C	(D,E)
76	A	(B,C)		(D,E)
74	A (B,C)			(D,E)
67	A (B,C) (D,E)

DENDOGRAM

			A

 

B

                                                                                                                              

					C

 

D

                                                                                                           

                                                                                   

E

                                                                                                                           

                                                                                                                           

                          67    74  76      79                                                      100 

MATRIKS SIMILARITAS Sj

	A	B	C	D	E
A	100
B	41	100
C	39	45	100
D	21	23	17	100
E	17	16	13	36	100

CLUSTER

100	A	B	C	D	E
45	B	(B,C)		D	E
41	A (B,C)			D	E
36	A (B,C)			(D,E)
23	A (B,C) (D,E)

A

DENDOGRAMN

					B
					C
					D
					E

 

                        23        36        41    45                                                      100

Terdapat 3 spesies, yaitu spesies (A) ; ( B,C) ; (D,E)

PEMBAHASAN

Pada praktikum ini diperoleh suatu bentuk klasifikasi berdasarkan unit karakter dari strain yang digunakan dengan analisis taksonomi numerik-fenetik. Strain-strain yang digunakan adalah strain bakteri, antara lain : A, B, C, D dan E. Sedangkan karakter-karakter yang digunakan dalam percobaan ini adalah 66 karakter.

Berdasarkan unit karakter yang telah diteliti, diperoleh konstruksi dendogram dari perhitungan Ssm dan dendogram dari perhitungan Sj. Hasil dari perhitungan Ssm menunjukkan angka similaritas Ssm yang lebih besar dibandingkan dengan Sj. Berdasarkan hasil perhitungan nilai similaritas dengan menggunakan Ssm maka strain bakteri yang di amati dapat di golongkan menjadi dua species karena memiliki beberapa sifat yang berbeda dan nilai similaritasnya ≥ 70%. Operational Taxonomy Unit (OTU) pada strain D dan E di golongkan ke dalam satu species sedangkan OTU pada strain A, B dan E di golongkan kedalam satu species.

Pada pengamatan karakter lima strain bakteri menurut Ssm, maka telah didapatkan data matriks Ssm A-B sebesar 74,24%, Ssm A-C sebesar 74,24%, Ssm A-D sebesar 66,67%, Ssm A-E sebesar 63,64%, Ssm B-C sebesar 75,76%, Ssm B-D sebesar 65,15%, Ssm B-E sebesar 59,09%,Ssm C-D sebesar 62,12%, Ssm C-E sebesar 59,09%, dan Ssm D-E sebesar 78,79%.

Berdasarkan analisis pengclusteran, maka strain yang pertama kali mengcluster adalah di strain D dengan strain E pada similaritas 79%jadi strain ini merupakan satu spesies, strain B dengan strain C pada similaritas 76%, sehingga strain B dan C adalah satu spesies  dan strain A pada similaritas 74% mengcluster strain A dan strain B sehingga dapat di masukkan ke dalam satu spesies. Dan yang terakhir, semua strain mengcluster (Strain A, strain B, strain C, strain D,dan strani E) yaitu pada similaritas 67%,jadi jumlahnya ada dua spesies.

Sedangkan pada pengamatan karakter lima strain bakteri menurut Sj, maka telah didapatkan data matriks Sj A-B sebesar 74,24%, Sj A-C sebesar 74,24%, Sj A-D sebesar 66,67%, Sj A-E sebesar 63,64%, Sj B-C sebesar 75,76%, Sj B-D sebesar 65,15%, Sj B-E sebesar 59,09%,Sj C-D sebesar 62,12%, Sj C-E sebesar 59,09%, dan Sj D-E sebesar 78,79%.

 Berdasarkan analisis pengclusteran, maka strain yang pertama kali mengcluster adalah di strain B dengan strain C pada similaritas 45%, strain A mengcluster strain B dan strain C pada similaritas 36%, Kedua strain yang mengcluster adalah distrain D dan strain E  pada similaritas 36%. Dan yang terakhir, semua strain mengcluster (Strain A, strain B, strain C, strain D,dan E) yaitu pada similaritas 23%.

Jika di hitung dengan menggunakan Sj, ke lima strain tersebut tidak ada yang memiliki nilai similaritas ≥70 sehingga tidak ada strain yang dapat di gabungkan kedalam species yang sama dan  jumlah speciesnya tetap, yaitu lima species. Kekerabatan paling dekat terjadi antara B dan C dengan nilai similaritas 45 %. Selanjutnya terjadi clustering antara D, dan E dengan nilai kekerabatan 36 %, membentuk kelompok. Kemudian kelompok  strain B dan strain C tersebut membentuk cluster dengan strain A pada nilai similaritas 36%.

Analisis kelompok berdasarkan karakter menurut Ssm, menunjukkan pengelompokan OTU pada dendrogram menunjukkan strain A, B dan C mengcluster tunggal sedangkan strain D dan E merupakan jenis tersendiri. Kontruksi dendogramnya menujukkan terdapat 3 spesies mikroba. Sedangkan analisis kelompok berdasarkan karakter menurut Sj, menunjukkan pengelompokan OTU pada dendogram menujukkan strain B dan C cluster tunggal dan strain A merupakan strain yg karakternya mirip dengan strain B dan C sedangkan strain D dan E juga merupakan cluster tunggal. Konstruksi dendogramnya menujukkan terdapat 3 spesies.

Tingkat kemiripan masing-masing strain ditentukan dengan menggunakan dua cara yaitu Simple Matching Coeficient (Ssm) dan Jaccard coeficient(Sj). Tingkat kepercayaan menurut saya lebih baik menggunakan Ssm karena tidak mengabaikan karakter yang tidak ada pada masing-masing strain dan persentase kemiripan ≥70%,dimana (-) pada kedua strain tetap dihitung. Sedangkan pada Sj mengabaikan karakter yang tidak ada pada kedua strain tersebut, dimana nilai (-) tidak dihitung dan persentase kemiripan ≤ 70%.

                                                  

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum, didapatkan bahwa menurut Ssm terdapat dua spesies mikroba, strain A,B dan C termasuk kelompok yang sama karena memiliki indeks similaritas 74%, dan strain D dan E  termasuk kelompok strain yang sama dengan indeks similaritas 79% namun berbeda spesies dengan strain A,B dan C. Dan smua strain bergabung pada indeks similaritas 67%, sehingga di katakan spesies yang berbeda, karena indeks similaritas yang normal adalah  indeks similaritas >  70%.

Sedangkan pada Sj sebenarnya tidak terbentuk jenis atau spesies yang dianggap sama karena tidak ada yang mempunyai nilai indeks similaritas ≥ 70 %. Namun jika indeks similaritasnya >  70% maka dapat di temukan tiga jenis spesies.

Dari kedua cara yang di gunakan dalam menghitung nilai similaritas tersebut, yang paling dapat di percaya adalah Simple Matching Coeficient (SSM) karena dengan memasukkan sifat yang sama-sama tidak di miliki OTU sangat membantu dalam mengklasifikasikan bakteri. Jika bakteri tersebut sama-sama tidak memiliki suatu karakter, maka dapat di simpulkan bahwa OTU tersebut memiliki hubungan kekerabatan yang dekat

DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2011.http//www.penggolongan-mikroba.com diakses tanggal 28 November 2011

Hadioetomo,RS.1993.Mikrobiologi Dasar dalam Praktek.Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium.PT.Gramedia.Jakarta

Lenny,Bernadeta.Petunjuk Praktikum Sistematika Mikroba.FMIPA Biologi UR.Pekanbaru

Loy, B. W. 1994. Annalisis Mikrobia Di Lahro . Jakarta : PT Raja Grafindo Persada.

Pelzar.MJ.2006.Dasar-Dasar Mikrobiologi.UI Press.Jakarta

Pramono, Hendro. 2007. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar Penggolongan     Mikroba. Yogyakarta : UIN Sunan Kalijaga FST.

Waluyo. 2008. Teknik Dan Metode Dasar Dalam Mikrobiologi. Malang :                                                   UMM Press.