Methanogen Archaea

Siti Trisagita Utari 10407005Vilandri Astarini 10407035Noor Azizah Ba’diedha 10407039

Archaea • Sel prokariotik

• Dinding selnya tidak memiliki peptidoglikan

• Archaea resisten terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada bakteri, tetapi sensitif terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada eukarya.

• Hidup di lingkungan ekstrim seperti lingkungan dengan kadar garam tinggi, lingkungan panas, dan lingkungan dengan kadar asam tinggi.

• Archaea dibagi menjadi 3 Filum, yaitu Crenarchaeota, Euryarchaeota, dan Korarcheota.

Crenarchaeota: Grup dengan dominan thermophilic archaea.Menggunakan sulfur sebagai donor elektron atau akseptor.

Euryarcheota: methanogens, halophiles, thermophiles. Korarcheota; ditemukan pada sumber air panas.

• Informasi terbaru, Archaea dibagi menjadi 2 filum, di mana Korarcheota di masukkan ke dalam 2 filum lainnya.

“membran archea tersusun atas isoprenoid L- gliserol dieter atau d-L- gliserol tetraeter”

(Kandler & König, 1998)

Crenarchaeota

• Tumbuh baik pada suhu antara 80° C dan 100° C .

• Beberapa spesies memiliki kemampuan hidup di lingkungan yang sangat asam dan hyperthermofilik (yang diisolasi dari kawah ataupun air panas).

• Masih banyak Crenarchaeota yang belum dapat dikultivasi.

Euryarchaeota

• Tumbuh baik pada suhu di atas 80°C .

• Extreme Halophilic Archaea, kadang disebut sebagai Haloarchaea

• Extreme halophile, Hypersaline

• Methanogen Archaea

Methanogen• Methanogens adalah kesatuan fisiologis produsen Methan

dalam sistem anaerobik• Sebagian besar dari filum Euryarchaeotha.• Obligat anaerob, halofilik, mesofilik, tetapi ada juga yang

ekstremofilik (suhu sangat tinggi atau sangat rendah), pH ekstrim.

• Memperoleh energi dengan mengubah CO2, H2, format, metanol, asetat, dan komponen lainnya menjadi metana atau metana dan CO2.

• Kelas pada filum Euryarchaeotha yang termasuk metanogen adalah Methanobacter, Methanococci, dan Methanomicrobia.

• Methanogen pengguna H2 berperan penting dalam mempertahankan tingkat kerendahan H2 di atmosfer.

Habitat dari methanogen Archaea

Jalur metanogenesis

Methanogenesis bentuk dari

respirasi anaerobik

menggunakan komponen 1

atom carbon (C-1) atau asam

asetat sebagai akseptor

elektron.

3 Jalur metanogenesis:

Hydrogenotrophic

Methylotrophic

Acetoclastic

Reaksi Penghasilan energi oleh metilotrofik metanogen

Thauer, et al., (1977)

Dampak keberadaan metanogenPositif:- Penghasil gas metana (clean-burning fuel), dapat dijadikan

sebagai bahan alternatif- Jika dijadikan sebagai sumber energi (bahan bakar) dapat

mengurangi emisi dari ‘greenhouse gasses’

Negatif:- Metana salah satu dari ‘greenhouse gas’ berkontribusi

terhadap global warming (Schlesinger 199 7 ).- Methanogen dapat mengoksidasi besi, berkontribusi

terhadap korosi pipa besi

Methanobacteriales

Methanobacteria• Salah satu mikroorganisme yang melimpah di

bumi. • Habitatnya di sedimen ataupun dapat hidup di

substrat lain dengan konsentrasi oksigen rendah, dan hanya dengan air Methanobacteria ini dapat bertahan hidup.

• Terdiri dari satu ordo, yaitu Methanobacteriales, yang terdiri dari dua famili, yaitu Methanobacteriaceae dan Methanothermaceae.

Methanobacteria

Methanobacteriaceae

Methanobacterium

Methanobrevibacter

Methanosphaera

Methanothermobacter

Methanothermaceae

Methanothermus

Methanobacterium• Methanobacterium sering ditemukan di sedimen

dan lingkungan anoksik lain, dimana kandungan akseptor elektron inorganik (seperti sulfat, nitrat) sangat rendah.

• Berdasarkan karakteristik morfologinya, Methanobacterium memiliki panjang yang bervariasi. Dinding selnya tampak seperti Gram-positif, tetapi komposisi pseudomurinnya lebih banyak dibandingkan dengan peptidoglikan. Tidak memiliki flagella (non-motile).

• Salah satu contoh spesies dari genus ini adalah Methanobacterium thermoautotrophicum.

Karakteristik :o Ukuran : 0.2 - 1.0 mm x 1.2 - 120 mm. o tumbuh pada suhu antara 35 - 70oC.o Tumbuh pada pH antara 6.0 - 8.5.o Obligat anaerob.o Gram negatif.o Tidak memiliki endospora.o Pada dinding selnya, komposisi paling dominan adalah pseudomurein. o Kemoautrotop.o Hanya membutuhkan CO2, H2 dan garam untuk pertumbuhannya.o Pada habitatnya mengandung sedikit NaCl.

M. thermoautotrophicum

M. thermoautotrophicum

o Telah berhasil diisolasi dan dapat ditumbuhkan pada medium dengan kombinasi antara ekstrak yeast dan komponen seperti xylosa, tripton, dan glucosa.o M. thermoautotrophicum mulai diteliti oleh banyak orang, salah satunya sebagai agen bioremediasi yang juga sebagai agen pengubah limbah menjadi sumber energi.o Akan tetapi, yang saat ini metana (produk akhir) masih menjadi masalah lingkungan.

Methanococcales

Methanococci

Methanococcales

Methanococcaceae

Methanocaldococcaceae

Methanocaldococcus

Methanotorris

Methanococcales• Anaerobik methanogen dalam EURYARCHAEOTA

• Pseudosarcina, coccoid atau Sheated rod-shaped

• Mengkatabioisme grup methyl.

• Protein (glikoprotein) pada dinding sel

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment

Methanocaldococcus janaschii (1)

• Diisolasi pertama kali di Mexico, tahun 1982. isolasi dari lubang hidrothermal dasar laut, 2600 m bawah laut.

Methanocaldococcus janaschii (2)

www.mbio.ncsu.edu/MB451/lab/notebooks/example

• Sebelumnya dikenal sebagai Methanococcus janaschii

• Motil coccus, • Obligat autotroph (reduksi

CO2 atau CO dengan H2 untuk produksi methana.

• Anaerob • Autoflourescent • Dapat mensintesis vitamins,

asam amino dan gula.• Nitrogen dari gas N2, dapat

mengasimilasi sulfur dari sulfat.

• thermophile, tumbuh optimal 80C;

• Resisten pada kebanyakan antibiotik

Genome Methanocaldococcus janaschii

Aplikasi Metanogen• Fermentasi Methane:1. Upflow Anaerobic sludge blanket (UASB)2. Upflow Anaerobik filter Process (UAFP)3. Anaerobic Fluidized-bed reactor (AFBR)4. Two-Phase Methane Fermentation

processes• search for evidence of life in early

Earth and extraterrestrial rocks: M. jannaschii, mensekresi EPS pada medium, yang memungkinkan kita untuk mempelajari fosilisasi seldan pemisahan EPS.Urrutia & Beveridge (1994),

Operational Methane-Generating Bioreactors and Their Current Applications

Upflow anaerobic sludge blanket (UASB)

Bowker, 1983

Methanomicrobia

Class IIIMethanomicrobia

Order Methanomicrobiales

Family Methanomicobiaceae

Methanomicrobium

Methanoculleus

Methanofolis

Methanogenium

FamilyMethanocorpusculaceae

Methanocorpusculum

Order Methanosarcinales

Family Methanosarcinaceae

Methanosarcina

Methanococcoides

Methanohalobium

Methanohalophilus

Methanolobus

Methanomethylovorans

Methanimicrococcus

Family Methanosaetaceae

Methanosaeta

Class IIMethanococci

Class IMethanobacteria

Methanosarcina

• Anaerob• Produksi metana melalui jalur metabolik

metanogenesis• Metanosarcina dapat memetabolisme komponen

C-1 (methylamines, methanol)• Ditemukan di tempat kotor, usus hewan,

freshwater, marine sediments, tanah, sumur minyak, dan feses hewan ternak (Zinder 1993).

• Sensitif terhadap perubahan fisik dan kimia, tetapi dapat tumbuh dalam berbagai substrat.

• Memiliki 3 jalur metanogenesis.

• Spesies: M. acetivorans, M. baltica, M. barkeri, M. lacustris, M. mazei, M. semesiae, M. siciliae, M. thermophila, M. vacuolata

Domain : Archaea

Phylum : Euryarchaeota

Class :

Methanomicrobia

Order :

Methanosarcinales

Family :

Methanosarcinaceae

Genus : Methanosarcina

(Kluyver and van Niel

1936)

Methanosarcina barkeri str.Fusaro

• Genome berukuran 4.87 Mbp, terdapat 3831 gen terprediksi

• Mesophilic methanogen (35-40° C)• Dinding selnya tidak mengandung

asam muramik, glukosamin dan D-asam glutamik.

• GC Content (%): 39.28• Memiliki enzim superoxide dismutase

(SOD)

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment:

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment in browser:

Methanosarcina acetivorans

• Dapat menggunakan asetat sebagai substrat dalam memproduksi metana

• Acetoclastic methanogen• ‘Single circular chromosome’

berukuran 5,751,492 bp (genome terbesar di Archaea)

• 42.7% G + C content• M. acetivorans dibedakan dari

spesies Methanosarcina lain karena tidak mampu tumbuh (jalur hidrogenotropik) menggunakan H2 untuk mereduksi CO2 (Sowers et al.1984).

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment:

Phylogenetic tree of related species based on multiple-genome alignment in browser:

Daftar Pustaka• Angelina, Fiona, 2007.Sistem Tiga

Domain.http://fionaangelina.com/2007/12/02/sistem-tiga-domain/. Tanggal Akses : 09 Desember 2009.

• Anonim1, 2009. Phylum Methanobacteria. http://comenius.susqu.edu/bi/202/archaea/euryarchaeota/METHANOBACTERIA/default.htm. Tanggal Akses : 10 Desember 2009.

• Anonim 2, 2009. Methanobacterium. http://images.google.co.id/imgres?imgurl=http://filebox.vt.edu/users/chagedor/biol_4684/Microbes/meth3.JPG&i

mgrefurl=http://filebox.vt.edu/users/chagedor/biol_4684/Microbes/Methanobacterium.html&usg=__pHlPMdrNhO0m6iVfBuvxrCX5D2c=&h=281&w=382&sz=27&hl=id&start=9&itbs=1&tbnid=OUrjA6xmYRwWMM:&tbnh=90& tbnw=123&prev=/images%3Fq%3Dmethanobacteria%26gbv%3D2%26hl%3Did%26sa%3DG. Tanggal Akses : 10 Desember 2009.

• Anonim3, 2009. Microorganisms in the biosphere and the recent evolution of their taxonomy. http://ethesis.helsinki.fi/julkaisut/maa/skemi/vk/jurgens/1_intro.html. Tanggal Akses : 08 Desember 2009.

• Beveridge TJ (2001) Bacterial cell wall. In: Encyclopedia of Life Science. Nature Publishing Group, London, doi: 10.1038/ npg.els.0000297

• Bowker, R.P.G., Environ. Progress, 2, 235-242 (1983).

• James E. Galagan, Chad Nusbaum, Alice Roy, et al. 2002. The Genome of M. acetivorans Reveals Extensive Metabolic and Physiological Diversity. Genome Res.12: 532-542.

• Kandler O, König H (1998) Cell wall polymers in Archaea. Cellular and Molecular LifeSciences 54, 305–308.

• McCollough, Bianca, 2002. Methanobacterium thermoautotrophicum. web.mst.edu/~microbio/BIO221_2002-Methanobact....htm. Tanggal Akses : 09 Desember 2009.

• Schlesinger, W.H. 1997. Biogeochemistry: An analysis of global change. Academic Press, San Diego, CA.

• Sowers, K.R., Baron, S.F., and Ferry, J.G. 1984. Methanosarcina acetivorans sp. nov., an acetotrophic methane-producing bacerium isolated from marine sediments. Appl. Environ. Microbiol. 47: 971–978.

• Zinder, S.H. 1993. Physiological ecology of methanogens. In Methanogenesis (ed. J.G. Ferry), pp. 128– 206. Chapman Hall .Routledge, New York.

• Thauer, R.K. et.al., Ann. Rev. Microbiol., 43, 43-67 (1989).

• Urrutia MM, Beveridge TJ (1994) Formation of fine-grained silicate minerals and metal precipitates by a bacterial surface (Bacillus subtilis). Chemical Geology 116, 261–280.http://archaea.ucsc.eduwww.ncbi.nlm.nih.govwww.tigr.orghttp://microbewiki.kenyon.edu

TERIMA KASIH