shewanella oneidensis

35
Shewanella oneidensis Harapan Energi Bersih di Masa Depan

Upload: alya-ghina-aqila

Post on 20-Oct-2015

77 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

Shewanella oneidensis

TRANSCRIPT

Page 1: Shewanella oneidensis

Shewanella oneidensisHarapan Energi Bersih di Masa Depan

Page 2: Shewanella oneidensis

Percaya atau tidak, Energi telah menjadi salah satu

kebutuhan primer

Page 3: Shewanella oneidensis

Bayangkan hidup kitatanpa sumber energi

Khususnya listrikdan bahan bakar

Page 4: Shewanella oneidensis

Unfortunately, we have problems

Page 5: Shewanella oneidensis

lebih bersih dan bisa diperbarui

Kini, sudah banyak energi alternatif

Page 6: Shewanella oneidensis

Tapi, tahukah kamuada bakteri yang berpotensi

menjadi sumber energi alternatif

Page 7: Shewanella oneidensis

Here it is, our cute little hero

Shewanella oneidensis

Page 8: Shewanella oneidensis

Kingdom : BacteriaPhylum : ProteobacteriaClass : Gamma ProteobacteriaOrder : AlteromonadalesFamily : ShewanellaceaeGenus : ShewanellaSpecies : Shewanella oneidensis

MR-1 (Manganese Reducer)

Page 9: Shewanella oneidensis

Jenis : Bakteri gram negatif

Bentuk : Batang (basil)Reaksi terhadap oksigen : Anaerob fakultatifReaksi terhadap garam : HalofilKetertarikan suhu : PsychrotolerantHabitat : Danau atau laut

Page 10: Shewanella oneidensis

Ditemukan tahun 1988 di Danau Oneida, New York

Page 11: Shewanella oneidensis

Karena sifatnya yang mampu mereduksilogam, bakteri ini berpotensi menjadi

sumber energi listrik

Page 12: Shewanella oneidensis

Shewanella oneidensis, dapat mehantarkan arus listrik ketika

bersentuhan dengan logam atau mineral

Jurnal Ilmiah “Proceedings of the National Academy of Sciences”, Moh El-Naggar dari University of Southern California

Page 13: Shewanella oneidensis

Karena, Shewanella oneidensis memilikistruktur yang disebut:

Conductive Pili atau Nano-wire

Page 14: Shewanella oneidensis

Bakteri ini menghasilkan elektrondalam proses respirasinnya

Secara khusus, biofilm mikroba yang tumbuh pada anoda akanmemisahkan hidrogen dari zat yang diberikan kepada mereka sebagai

nutrisi (makanan mikroba dapat mencakup air limbah, asetat, formaldehid , dll)

(Slonczewski et. al. , 2001)

Page 15: Shewanella oneidensis

Bakteri ini diaplikasikan sebagaiMicrobial Fuel Cells/MFCs

Contohnya pada baterai, ia menghasilkan listrik dengan cara memisahkan donor elektron (anoda) dari akseptor elektron (katoda) sehingga elektron dapat melalui

beberapa resistor untuk mencapai akseptor elektron, serta pada penggunaanbaterai kalkulator, senter, dsb.

(Logan et. al. , 2006)

Page 16: Shewanella oneidensis

Bakteri ini diaplikasikan sebagaiMicrobial Fuel Cells/MFCs

Contohnya pada baterai, ia menghasilkan listrik dengan cara memisahkan donor elektron (anoda) dari akseptor elektron (katoda) sehingga elektron dapat melalui

beberapa resistor untuk mencapai akseptor elektron, serta pada penggunaanbaterai kalkulator, senter, dsb.

(Logan et. al. , 2006)

Page 17: Shewanella oneidensis

Microbial Fuel Cells(MFCs)

Page 18: Shewanella oneidensis

Ternyata, selain bisa menjadi sumber energilistrik, bakteri ini juga berpotensi menjadi

pengganti minyak bumisebagai bahan bakar!

Page 19: Shewanella oneidensis

Kita tahu, bahan minyak bumi merupakan sumber energitak terbarukan yang menyediakan sebagian besar energi.

Pembakarannya menghasilkan gas rumah kaca dan polusilingkungan yang dapat berbahaya bagi kesehatanmanusia dan organisme lainnya.

Page 20: Shewanella oneidensis

Menariknya, bakteri ini juga mampu menghasilkanhidrokarbon rantai panjang tak jenuh sebagai

bagian dari metabolisme mereka

Hidrokarbon tak jenuh ini dihasilkan untuk mempertahankan fluiditasmembran selama musim dingin. Hidrokarbon tak jenuh inilah yang

berpotensi menggantikan minyak bumi.

(Lowry et. al. , 2006)

Page 21: Shewanella oneidensis

BAGAIMANA MEKANISME KERJA Shewanella oneidensis??

Page 22: Shewanella oneidensis

Langkah 1

Pembentukan Biofilm

Biofim = komunitas S. oneidensis yang melekat pada sebuah permukaanyang memfasilitasi kontak antara bakteri dan logam yang teroksidasi.

Mekanisme terbentuknya formasi biofilm oleh S. oneidensis MR-1 pada permukaan kaca, awalnyamelekat, kemudian tumbuh menyamping (lateral) dan berkembang secara vertikal, membentuk

struktur seperti menara.(Thormann et al. ,2004)

Page 23: Shewanella oneidensis

Langkah 2

Bakteri berespirasi dengan mentransferelektron dari sel-sel mereka ke logam.

Molekul penting untuk proses transfer elektron = Sitokrom

Sitokrom terdiri dari struktur protein yang mengandungheme cofactor

Page 24: Shewanella oneidensis

Heme cofactor = mengandung ikatanrangkap dan atom

besi yang bisamemperoleh dan

mentransfer elektrondengan mudah.

Page 25: Shewanella oneidensis

Shewanella oneidensis MR-1 mengandungsetidaknya 42 molekul sitokrom c.

(Meyer et al., 2004).

Molekul sitokrom c memiliki beberapa heme dan terdapat di inner membrane (CymA), periplasma (MtrA), dan outer

membraneI (MtrC and OmcA).

Page 27: Shewanella oneidensis

Langkah 3

Shewanella oneidensis MR-1 mensintesisbagian tubuhnya yang bersifat konduktif dan

bentuknya seperti pili, disebut denganbacterial nanowires.

Fungsi bacterial nanowires = menghubungkan bakteri satusama lain juga menghubungkan ke permukaan dimana biofilm

tumbuh.

Page 28: Shewanella oneidensis

Nanowires ini menggunakan SEM ( Scanning Electron Microscopy) pada kondisi anaerob dengan reseptor elektron,

seperti Fe3+ atau fumurate, yang konsentrasinya rendah.(Gorby et al. ,2006)

Shewanella pada kondisi aerob tidak memproduksi biofilm yang menyatu atau nanowires yang panjang.

Page 29: Shewanella oneidensis

A. Kondisi anaerob B. Kondisi aerob

Page 30: Shewanella oneidensis

Nanowires bersifat konduktif dengan skalapanjang mikrometer dan bisa mentransport

elektron dengan laju sampai 109/s pada100 mV terapan bias dan resistivitas

1 Ω * cm.

Page 31: Shewanella oneidensis

APLIKASI KERJA ???

Page 32: Shewanella oneidensis

Bakteri ini membuka peluang bagi kitauntuk mengeksplorasi aplikasi baru, misalnya

Biosintesis Logam Nanomaterials.

Shewanella oneidensis mampu mengurangi beragam ion logamekstrasel, dan produksi ekstraseluler sangat memudahkanpengambilan Nanomaterials. Proses ini juga lebih ramah

lingkungan.

Page 33: Shewanella oneidensis

DAFTAR PUSTAKA

“Biohydrocarbons: New platforms for producing liquid fuel.” 2009. University of Minnesota.

Derby H, Hammer B. 1931. “Bacteriology of butter. IV. Bacteriological studies of surface taint butter.” Iowa Agric. Exp. Stn. Res. Bull. 145:387–416

Fredrickson, J, et al. 2008. “Towards environmental systems biology of Shewanella.” Nature Reviews in Microbiology. Volume 6:592-603

Gorby YA, Yanina S, McLean JS, Rosso KM, Moyles D, et al. 2006. “Electrically conductive bacterial nanowires produced by Shewanella oneidensisstrain MR-1 and other microorganisms.” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103:11358–63

Gorby, et al. 2010. “Electrical transport along bacterial nanowires from Shewanella oneidensis MR-1.”PNAS. 108(16)

Gralnick and Hau. 2007. “Ecology and biotechnology of genus Shewanella.” Annu Rev Microbiol. 61:237-58

He, Z. et al. (2005) “Electricity generation from artificial wastewater using an upflow microbial fuel cell.” Environ. Sci. Technol. 39, 5262–5267

"Hydrogen Fuel Cells." 2006. Dept of Energy Hydrogen Program.Lies DP et al. (2005) “Shewanella oneidensis MR-1 uses overlapping pathways for iron reduction at a distance and by direct contact under conditions relevant for biofilms.” Appl Environ Microbiol 71:4414-4426.

Liu, H. and Logan, B.E. (2004) “Electricity generation using an air- cathode single chamber microbial fuel cell in the presence and absence of a proton exchange membrane.” Environ. Sci. Technol. 38, 4040–4046

Logan and Regan. 2006. “Electricity producing bacterial communities in microbial fuel cells.” Trends in Microbiology. 14(12)Lowy, D.A. et al. (2006) “Harvesting energy from the marine sediment- water interface II – kinetic activity of anode materials.” Biosens. Bioelectron. 21, 2058–2063

Page 34: Shewanella oneidensis

MacDonell M, Colwell R. 1985. “Phylogeny of the Vibrionaceae, and recommendation for two new genera, Listonella and Shewanella.” Syst. Appl. Microbiol. 6:171–82

Marsili, et al. 2008. “Shewanella secretes flavins that mediate extracellular electron transfer.”PNAS. 105(10):3968-3973

Meyer T. et al., “Identifiaction of 42 possible cytochrome c genes in the Shewanella oneidensis genome and characterization of six soluble cytochromes.” OMICS. 8. 57-77 (2004).

Myers, J and Myers, C. 2001. “Role for Outer Membrane Cytochromes OmcA and OmcB of Shewanella putrefaciens MR-1 in Reduction of Manganese Dioxide.” Appl and Env Microbiology. 67(1):260-69

Rozendal, R.A. et al. 2006. “Principle and perspectives of hydrogen production through biocatalyzed electrolysis.” Int. J. Hydrogen Energy. 31:1632-1640.

Sukovich, D, et al. 2010. “Structure, function and insights into the biosynthesis of a head-to-head hydrocarbon in Shewanellaoneidensis strain MR-1.”Appl. Environ. Microbiol. 76(12):3842-3829.

Thormann, et al. 2004. “Initial phases of biofilm formation in Shewanella oneidensis MR-1.” J of Bacteriology. 186(23): 8096-8104.

Venkateswaran K, Moser D, Dollhopf M, Lies D, Saffarini D, et al. 1999. “Polyphasic taxonomy of the genus Shewanella and description of Shewanella oneidensis sp.” nov. Int. J. Syst. Bacteriol. 49:705–24

http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Shewanella_oneidensis_MR-1:_Background_and_Applications (diakses tanggal 17 September 2013 jam 21:43)

http://klik77.blogspot.com/2013/04/ajaib-bakteri-ini-bisa-bantu-isi-daya.html#ixzz2f79V1TnA .

Page 35: Shewanella oneidensis

TERIMA KASIH