shewanella oneidensis
DESCRIPTION
Shewanella oneidensisTRANSCRIPT
Shewanella oneidensisHarapan Energi Bersih di Masa Depan
Percaya atau tidak, Energi telah menjadi salah satu
kebutuhan primer
Bayangkan hidup kitatanpa sumber energi
Khususnya listrikdan bahan bakar
Unfortunately, we have problems
lebih bersih dan bisa diperbarui
Kini, sudah banyak energi alternatif
Tapi, tahukah kamuada bakteri yang berpotensi
menjadi sumber energi alternatif
Here it is, our cute little hero
Shewanella oneidensis
Kingdom : BacteriaPhylum : ProteobacteriaClass : Gamma ProteobacteriaOrder : AlteromonadalesFamily : ShewanellaceaeGenus : ShewanellaSpecies : Shewanella oneidensis
MR-1 (Manganese Reducer)
Jenis : Bakteri gram negatif
Bentuk : Batang (basil)Reaksi terhadap oksigen : Anaerob fakultatifReaksi terhadap garam : HalofilKetertarikan suhu : PsychrotolerantHabitat : Danau atau laut
Ditemukan tahun 1988 di Danau Oneida, New York
Karena sifatnya yang mampu mereduksilogam, bakteri ini berpotensi menjadi
sumber energi listrik
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
Karena, Shewanella oneidensis memilikistruktur yang disebut:
Conductive Pili atau Nano-wire
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)
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)
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)
Microbial Fuel Cells(MFCs)
Ternyata, selain bisa menjadi sumber energilistrik, bakteri ini juga berpotensi menjadi
pengganti minyak bumisebagai bahan bakar!
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.
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)
BAGAIMANA MEKANISME KERJA 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)
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
Heme cofactor = mengandung ikatanrangkap dan atom
besi yang bisamemperoleh dan
mentransfer elektrondengan mudah.
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).
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.
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.
A. Kondisi anaerob B. Kondisi aerob
Nanowires bersifat konduktif dengan skalapanjang mikrometer dan bisa mentransport
elektron dengan laju sampai 109/s pada100 mV terapan bias dan resistivitas
1 Ω * cm.
APLIKASI KERJA ???
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.
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
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 .
TERIMA KASIH