Final MikrobFRWD Kenali Dunia Mikroskopik

MikrobFRWD: ''Kenali Dunia Mikroskopik” Penulis: Amirul Adli Abd Aziz Aslizah Mohd Aris Faikah Awang@Ismail Muadz Ahmad Mazian Muhammad Aidil Ibrahim Penyunting Akhir: Aslinda Mohd Aris Apidah Abu Naim Che Rohana Abd Ghani

Hak Cipta Terpelihara Semua bahan yang terkandung dalam buku ini termasuk teks, logo, ikon, gambar dan semua karya seni yang lain, adalah bahan hak cipta Universiti Teknologi MARA Cawangan Negeri Sembilan kecuali dinyatakan sebaliknya. Penggunaan secara komersil semua bahan yang terkandung dalam buku ini perlu mendapat keizinan secara bertulis daripada pemegang hak cipta iaitu Universiti Teknologi MARA Cawangan Negeri Sembilan. Hak Cipta © Universiti Teknologi MARA Cawangan Negeri Sembilan Universiti Teknologi MARA (UiTM) Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah 72000 Kuala Pilah Negeri Sembilan MikrobFRWD: “Kenali Dunia Mikroskopik” Universiti Teknologi MARA Cawangan Negeri Sembilan UiTM Cawangan Negeri Sembilan, 16 Ogos 2021 ISBN: 978-967-17375-8-3 Barisan penulis: 1. Amirul Adli Abd Aziz 2. Aslizah Mohd Aris 3. Faikah Awang @ Ismail 4. Muadz Ahmad Mazian 5. Muhammad Aidil Ibrahim Penyunting akhir: Kerjasama dengan Bahagian Perancangan dan Penyelidikan Dasar Pendidikan (BPPDP), Kementerian Pendidikan Malaysia (KPM): 1. Aslinda Mohd Aris 2. Apidah Abu Naim 3. Che Rohana Abd Ghani

PRAKATA MikrobFRWD: “Kenali Dunia Mikroskopik” MikrobFRWD: “Kenali Dunia Mikroskopik” adalah sebuah buku yang memberi pendedahan awal berkaitan asas bidang mikrobiologi. Sasaran pembaca adalah kepada murid sekolah menengah dan juga disesuaikan untuk pelbagai latar belakang umur pembaca. Buku ini ditulis untuk mencambah minat pembaca kepada dunia sains, khususnya bidang Mikrobiologi. Buku ini terbahagi kepada beberapa topik utama yang merangkumi pelbagai aspek seperti pengenalan kepada bidang mikrobiologi, bakteria, kulat, virus, dan aplikasi bidang mikrobiologi dalam industri. Antara fokus utama yang diketengahkan dalam buku ini adalah: 1) Kepelbagaian mikroorganisma dan peranan masing-masing di dalam ekosistem dan kesihatan umum; 2) Morfologi, struktur asas dan pembiakan sesetengah mikroorganisma seperti kulat, bakteria dan virus. 3) Eksplorasi bidang mikrobiologi dalam industri dan peranannya di dalam Revolusi Industri 4.0 (IR4.0). Penerbitan buku ini selaras dengan keperluan dan perkembangan terkini, terutamanya sejajar dengan penularan wabak pandemik COVID-19. Buku ini merupakan medium penyampaian maklumat dan pengetahuan berkaitan kewujudan dan kepelbagaian mikroorganisma di alam ini. Reka bentuk penulisan yang ringkas dan padat dengan informasi berinfografik serta fakta-fakta yang menarik digunakan dalam penulisan buku ini. Pendekatan dan penyampaian secara santai di dalam buku ini juga diyakini berupaya untuk memupuk minat pembaca bagi memahami dan mendalami bidang mikrobiologi. Di samping itu, terdapat aktiviti interaktif yang boleh diakses menggunakan telefon pintar bagi mengukuhkan pemahaman pembaca. Melalui aktiviti- aktiviti interaktif ini, ianya dapat mengasah kemahiran pembelajaran selari dengan kemajuan teknologi. Diharapkan agar buku ini mampu menjadi bahan rujukan yang dapat menjadi pemangkin kepada pembaca untuk menceburi bidang mikrobiologi pada peringkat pengajian tinggi kelak. ii

SEKAPUR SIRIH A ssalamualaikum dan Salam Sejahtera. Salam UiTM di hatiku. Alhamdulillah bersyukur saya ke hadrat Ilahi di atas limpah kurnia- Nya penghasilan buku ini dapat direalisasikan. Buku yang mengandungi 5 topik utama dalam bidang mikrobiologi dan juga revolusi industri diharap dapat membantu dan memupuk minat para pembaca dalam bidang sains dan teknologi terutamanya buku ini dapat membantu murid bersiapsiaga mendepani cabaran mendatang yang dibawa oleh Revolusi Industri 4.0 (IR 4.0). Para pembaca sekalian, kami di Universiti Teknologi MARA (UiTM) amat prihatin dengan keperluan murid dalam melengkapkan diri dengan ilmu di dada terutamanya pada zaman yang mencabar. Pasca pandemik telah mendatangkan pelbagai kekangan dan juga peluang kepada kita semua. Kesan kepada penularan wabak COVID-19 telah memberi kesedaran kepada pentingnya bidang sains seperti bidang mikrobiologi. Justeru, penerbitan buku ini diharap dapat digunakan sebaiknya oleh para pelajar, yang mana mereka merupakan golongan sasaran yang berupaya mencetuskan kesedaran dan minat kepada rakan-rakan, keluarga dan juga masyarakat sekeliling berkenaan bidang mikrobiologi. Malahan, kehadiran pandemik COVID-19 ini juga telah membuka ruang untuk proses pembelajaran berlaku secara maya dan asimilasi PdP dengan teknologi dalam kehidupan harian. Akhir kata, saya berharap ilmu yang terkandung di dalam buku ini dapat dikongsi dan dimanfaatkan sepenuhnya bagi membantu anda menjadi insan yang cemerlang pada masa akan datang. Prof. Dr. Yamin Bin Yasin iii Rektor Universiti Teknologi MARA, Cawangan Negeri Sembilan

SEKACIP PINANG Alhamdulillahirabbil'alamin, segala puji dan syukur dipanjatkan ke Hadrat Ilahi Yang Maha Penyayang. Dengan limpah kurnia-Nya naskah buku ini dapat digarap dan diterbitkan. Buku bertajuk MikrobFRWD: “Kenali Dunia Mikroskopik” ini amat bertepatan sebagai medium sokongan untuk pengajaran dan pembelajaran bagi diguna pakai oleh guru dan fasilitator. Kandungan yang lengkap dan menarik dapat membantumembuka minda dan memupuk minat para pelajar dalam bidang sains terutamanya dalam bidang Mikrobiologi. Bagi mencapai status negara maju pada 2050, negara memerlukan para saintis yang berdaya saing bagi memacu negara ke hadapan. Ini amat bertepatan dengan penerbitan buku ini sebagai salah satu alternatif bagi menarik minat bagi bakal-bakal pelapis saintis negara. Pihak Unit Pembangunan Modal lnsan (UPMI), Bahagian Perancangan dan Penyelidikan Dasar Pendidikan (BPPDP), Kementerian Pendidikan Malaysia merakamkan setinggi-tinggi penghargaan dan terima kasih kepada rakan strategik, UiTM Cawangan Negeri Sembilan atas usaha bagi penghasilan buku ini. Syabas diucapkan kepada semua yang terlibat dalam menjayakan penerbitan buku ini. Kerjasama erat di antara dua pihak ini diharapkan dapat membuahkan hasil yang baik. Semoga ianya dapat dimanfaatkan oleh semua, terutamanya generasi pelapis bakal saintis negara. Dr Hajah Roziah Binti Abdullah Pengarah Bahagian Perancangan dan Penyelidikan Dasar Pendidikan Kementerian Pendidikan Malaysia iv

LATAR BELAKANG PENULIS Amirul Adli Abd Aziz dilahirkan di Pontian Johor pada tahun 1991 dan dibesarkan sehingga tamat persekolahan di Temerloh Pahang pada tahun 2007. Beliau kemudian mendapat tajaan Jabatan Perkhidmatan Awam (JPA) untuk melanjutkan pelajaran dalam Ijazah Sarjana Muda di United Kingdom. Selepas menghabiskan kursus persediaan CIE A- Levels di Cempaka International School, Cheras, beliau berjaya mendapatkan tawaran untuk melanjutkan pelajaran dalam Ijazah Sarjana Muda Biokimia di University of Sheffield, UK. Selepas tamat pengajian pada tahun 2013, beliau berjaya mendapat tawaran untuk melanjutkan pelajaran ke peringkat PhD dalam bidang Biologi Molekul juga di University of Sheffield, UK. Selepas tamat pengajian, beliau berkhidmat selama setahun di Unit Parasitologi, Institut Penyelidikan Perubatan bagi penyelidikan berkaitan Malaria. Kini, beliau berkhidmat sebagai Pensyarah Kanan di Pusat Pengajian Biologi, Fakulti Sains Gunaan, UiTM Cawangan Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah. Aslizah Mohd Aris telah dilahirkan di Hospital Assunta, Petaling Jaya, Selangor pada 1981 dan membesar di Puchong, Selangor. Beliau menerima Ijazah Sarjana Muda (Kepujian) Biologi Industri dan Ijazah Sarjana (Sains) pengkhususan Biosains daripada Universiti Teknologi Malaysia, Skudai, Johor. Beliau turut memperolehi Ijazah Doktor Falsafah (Bioteknologi Mikrob) daripada Universiti Putra Malaysia. Terkini, beliau adalah Pensyarah Kanan di Pusat Pengajian Biologi, Fakulti Sains Gunaan, UiTM Cawangan Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah. Beliau telah berkecimpung dalam bidang pendidikan tinggi selama 10 tahun dan diperakui dengan gelaran Professional Technologist (Ts) daripada Malaysian Board of Technology dalam bidang Bioteknologi. v

Faikah Binti Awang @ Ismail telah dilahirkan diHospital Sultanah Nur Zahirah Kuala Terengganu pada 1985. Beliau telah menerima pendidikan awal di Sekolan Rendah Pusat Kuala Ibai, dan peringkat menengah di Sekolah Menengah Kebangsaan Sultan Sulaiman, Kuala Terengganu. Beliau penerima Diploma dan Ijazah Kelas Pertama dalam bidang Pengimejan Perubatan dari Universiti Teknologi MARA (UiTM). Pada 2013, beliau menerima Sarjana (Penyelidikan) dari UiTM dalam bidang Sains Kesihatan, dengan pengkhususan Kajian Kanser Payudara, Ultrasound dan Mammographi. Beliau menerima tajaan biasiswa Jabatan Perkhidmatan Awam (JPA) untuk peringkat Diploma dan Ijazah serta penerima tajaan Tenaga Pengajar Muda (TPM) dari UiTM. Beliau kini adalah Pensyarah di Pusat Pengajian Biologi, Fakulti Sains Gunaan, UiTM Cawangan Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah. Kepakaran beliau adalah dalam bidang Radiobiologi dan Fisiologi Manusia. Beliau kini adalah ahli dalam Persatuan Juru X-Ray SeMalaysia dan diperakui dengan gelaran Professional Technologist (Ts) dalam bidang Nuklear dan Teknologi Radiologi. Muadz Ahmad Mazian dilahirkan pada tahun 1985 di Kajang Selangor. Beliau dibesarkan di Kampung Baru Bentong, Pahang sehingga tamat persekolahan pada tahun 2002. Beliau kemudian menyambung pembelajaran di peringkat diploma dan ijazah dalam bidang Mikrobiologi di Universiti Teknologi Mara Shah Alam (UiTM) dan Universiti Putra Malaysia (UPM). Pada tahun 2010, beliau melanjutkan pengajian ke peringkat ijazah sarjana dalam bidang molekular bioteknologi di UPM. Tamat pengajian pada tahun 2014, beliau mendapat tawaran untuk melanjutkan pengajian ke peringkat PhD. di University of Hyogo, Jepun dalam bidang sel biologi. Sekarang beliau berkhidmat sebagai Pensyarah Kanan di Pusat Pengajian Biologi, Fakulti Sains Gunaan, UiTM Cawangan Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah. vi

Muhammad Aidil Ibrahim telah dilahirkan di Hospital Besar Seremban pada tahun 1991. Beliau telah melalui zaman persekolahan beliau di Negeri Sembilan iaitu di Maktab Rendah Sains MARA Kuala Klawang dan juga Serting. Pada tahun 2011, beliau telah melanjutkan pelajaran dalam Ijazah Sarjana Muda di California State Polytechnic University, Pomona, USA dalam bidang Bioteknologi. Kemudian, beliau telah melanjutkan pelajaran ke tahap Ijazah Sarjana di Universiti Teknologi MARA (UiTM), Shah Alam dalam bidang Sains Bahan dan telah berjaya menaiktaraf penyelidikan beliau ke tahap Ijazah Kedoktoran (PhD). Penyelidikan beliau adalah mengenai penyediaan biosensor berasakan elektrokimia dalam pengesanan DNA fungus pada pokok kelapa sawit. Beliau telah berjaya menghabiskan pembelajaran PhD beliau pada tahun 2019. Kini beliau sedang berkhidmat sebagai seorang Pensyarah Kanan di Pusat Pengajian Biologi, Fakulti Sains Gunaan, UiTM Cawangan Negeri Sembilan, Kampus Kuala Pilah. vii

ISI KANDUNGAN Perkara Muka Surat Prakata ii iii Sekapur Sirih Rektor UiTM Cawangan Negeri Sembilan iv Sekacip Pinang Pengarah Bahagian Perancangan dan v-vii Penyelidikan Pendidikan (BPDPP), KPM viii- ix Latar belakang Penulis Isi Kandungan TOPIK 1: APA ITU MIKROBIOLOGI 1-8 9-15 Kepelbagaian Mikroorganisma Bakteria Archae Protozoa Virus Kulat TOPIK 2: BAKTERIA Pengenalan Sejarah Penemuan Bakteria Struktur Bakteria Morfologi Bakteria Kumpulan Bakteria Jom Kita Lihat Bakteria Contoh Gambar Bakteria viii

TOPIK 3: KULAT (FUNGI) 16-23 Pengenalan 24-32 Apa Beza Kulat Dengan Organisma Yang Lain? Kenali Struktur Kulat 33-40 Kulat dan Organisma Lain Aplikasi Kulat dalam Bidang Industri 41-43 Tahukah Anda? 44-48 Mari Lakukan Eksperimen. ix TOPIK 4: VIRUS Pengenalan Perbandingan saiz mikromolekul Struktur Asas Virus Jenis-jenis Virus Proses Jangkitan Virus Kitaran Pembiakan Virus Penyahaktifan Virus Aktiviti Praktikal Virus TOPIK 5: EKSPLORASI MIKROBIOLOGI DALAM INDUSTRI Apa itu Revolusi Industri Tahap Revolusi Industri IR4.0 secara Global Perkaitan IR4.0 dan Bidang Mikrobiologi Cabaran dan Impak Positif IR4.0 Kepada Pelajar Laluan Kerjaya IR4.0 dalam Bidang Mikrobiologi Persediaan Seorang Pelajar Tahukah Anda? RUJUKAN RUANGAN NOTA

MikrobFRWD: “Kenali Dunia Mikroskopik”

TOPIK 1: APA ITU MIKROBIOLOGI?

Mikrobiologi ialah bidang yang Organisma-organisma ini selalunya mengkaji organisma yang sangat dapat dilihat menggunakan kecil dan tidak boleh dilihat mikroskop, dan sebab itulah digelar menggunakan mata kasar. organisma mikroskopik atau secara ringkasnya mikroorganisma. Mikroorganisma tergolong dalam Mikroorganisma di bumi ini kategori unisel (satu sel) atau menyumbang kepada kepelbagaian multisel (banyak sel), dan boleh hidupan dan terbahagi kepada muncul dalam berbagai-bagai macam-macam jenis kehidupan bentuk dan rupa. seperti bakteria, archaea, protozoa, virus dan kulat. KEPELBAGAIAN MIKROORGANISMA BAKTERIA KULAT ARCHAEA VIRUS PROTOZOA 1

BAKTERIA Bakteria adalah organisma prokaryotik unisel yang wujud dalam pelbagai bentuk termasuk berbentuk lingkaran (spirilla), sfera (coccus) atau rod (bacillus). Bakteria memainkan banyak peranan dan kepentingan dalam alam semulajadi kita. Bakteria boleh mengakibatkan pelbagai jenis penyakit berbahaya kepada binatang dan juga manusia. Beberapa contoh penyakit yang diakibatkan oleh bakteria adalah seperti radang paru-paru (pneumonia) oleh S. pneumonia, Taun (Cholera) oleh V. cholerae, keracunan makanan oleh E. coli atau S. aureus, dan Batuk Kokol (Whooping Cough) oleh B. pertussis. Walau bagaimanapun, sesetengah bakteria berperanan penting dalam perkitaran nutrien seperti bakteria pengikat nitrogen di dalam tanah. Ada juga bakteria yang tinggal di dalam usus kita untuk membentuk mikroflora usus yang membantu sistem pencernaan dan menyumbang pelbagai faedah kepada kesihatan. TAHUKAH Nodul limfa yang bengkak akibat jangkitan wabak bubonik ANDA? Gambaran artis tentang kehancuran yang Kutu tikus yang disebabkan oleh wabak bubonik dijangkiti Y. pestis 2 Wabak bubonik ialah salah satu contoh penyakit berjangkit yang sangat berbahaya diakibatkan oleh bakteria Y. pestis yang disebarkan oleh kutu daripada roden (seperti tikus) kepada manusia. Menurut sejarah, wabak ini telah menyerang secara besar-besaran dan telah mengakibatkan jutaan kematian. Pandemik ‘The Black Death’ yang berlaku di benua Eropah telah meragut kira-kira 200 juta nyawa. Hari ini, vaksin dan antibiotik boleh digunakan untuk merawat penyakit ini. [1]

ARCHAEA Archaea adalah organisma prokaryotik unisel yang menyerupai bakteria tetapi mempunyai ciri-ciri yang unik. Archaea dianggap sebagai organisma purba kerana mempunyai keupayaan untuk hidup dalam keadaan yang sangat sukar seperti atmosfera primitif bumi suatu ketika yang lampau. Oleh itu, archaea juga sering digelar “extremophile” kerana mempunyai keupayaan untuk hidup di dalam keadaan yang ekstrem seperti suhu, kemasinan, keasidan dan tekanan yang sangat tinggi. Tiada archaea yang didapati menyebabkan penyakit kerana kebanyakannya bersifat mutualis atau komensal. Antara contoh archaea yang bermanfaat adalah methanogen yang tinggal di dalam usus ruminan untuk membantu percernaan. Enzim-enzim dari organisma ini banyak diaplikasikan di dalam bidang bioteknologi atas kupayaan untuk berfungsi dalam persekitaran yang ekstrem selari dengan persekitaran industri. Pyrococcus furiosus berupaya TAHUKAH untuk hidup pada suhu 100 °C.[2] ANDA? Archaea dapat menahan persekitaran Dalam industri makanan, berasid seperti di kumbahan asid lombong enzim yang diolah dari archaea Archaea juga boleh ditemui di kolam air seperti protease digunakan untuk panas yang terletak di gunung berapi. menguraikan molekul-molekul protein kompleks, mencerna makanan bayi, dan juga melembutkan struktur daging. Proses ini selalunya melibatkan suhu yang tinggi sehingga mencapai 60 °C, oleh itu enzim yang tahan haba tinggi diperlukan untuk tujuan ini. Bagi industri tekstil pula, protease dari archaea halofilik digunakan bagi mencuci kotoran berprotein yang mampu berfungsi secara optimum dalam keadaan beralkali yang wujud di dalam bahan pencuci. [3] 3

KULAT Kulat adalah kumpulan mikroorganisma eukaryotik yang terdiri daripada yis, kulapuk dan cendawan. Kulat tergolong dalam keluarga besar Eumycota dan mempunyai dinding sel yang berbeza daripada keluarga tumbuh-tumbuhan. Bidang biologi yang fokus kepada mengkaji kulat adalah dipanggil mikologi. Kulat kebanyakannya tinggal di dalam atau di atas tanah sebagai simbion kepada tumbuh-tumbuhan. Kulat mendapatkan nutrien daripada organisma-organisma terurai atau melalui hubungan simbiosis. Peranan kulat yang paling penting adalah perkitaran nutrien di dalam tanah iaitu kitaran nitrogen. Sesetengah kelompok cendawan adalah jenis kulat yang boleh dimakan. Namun begitu, ada juga jenis cendawan yang boleh mengakibatkan keracunan makanan. Terdapat juga jenis-jenis kulat yang boleh mengakibatkan jangkitan penyakit contohnya Candida albicans yang boleh menyebabkan jangkitan kulit dan alat sulit. TAHUKAH ANDA? Struktur molekul P. rubens di atas permukaan agar [6] Penicillin adalah sejenis penicillin [5] antibiotik yang dihasilkan oleh kulat di dalam genus Penicillium. Seorang tokoh perubatan, Sir Alexander Fleming adalah orang pertama yang menjumpai bahawa ulat P. rubens mempunyai ciri-ciri antibakteria dan berjaya menerbitkan kajiannya serta memberi nama ekstrak kulat tersebut sebagai penicillin. Penicillin telah digunakan sebagai antibiotik yang telah menyembuhkan pelbagai jenis penyakit dan Sir Alexander Fleming di menyelamatkan jutaan nyawa sejak pertama kali makmalnya 4 dijumpai. Kini, rintangan terhadap antibiotik adalah cabaran utama dalam bidang perubatan.[4]

VIRUS Virus adalah agen berjangkit yang membiak hanya di dalam sel perumah dan boleh menjangkiti pelbagai hidupan daripada bakteria sehingga kepada manusia dan tumbuh-tumbuhan. Bidang yang mengkaji virus dipanggil virologi. Sebahagian besar virus mempunyai saiz yang sangat kecil sehingga mencapai 20 nanometer Virus boleh dijumpai di pelbagai jenis ekosistem dan selalunya membiak dengan mengambil alih sistem replikasi sel perumah tersebut. Sesetengah virus boleh berpindah dari satu perumah ke perumah yang lain yang boleh mengakibatkan jangkitan virus yang sangat berbahaya. Beberapa contoh contoh penyakit berbahaya yang disebabkan oleh virus adalah AIDS, polio, hepatitis, meningitis, jangkitan paru-paru, cacar air dan sebagainya. Antara cara untuk mengawal penyebaran penyakit ini adalah melalui penggunaan vaksin yang menguatkan sistem imunisasi badan untuk melawan dan menyekat penularan virus tersebut. TAHUKAH Struktur virus ANDA? SARS-CoV-2 [8] X-ray menunjukkan radang paru-paru pesakit [9] COVID-19 disebabkan oleh Pfizer antara syarikat yang virus SARS-CoV-2. Kes pertama berjaya keluarkan vaksin pertama yang dilaporkan di Wuhan, China kini telah tular sehingga menyebabkan pandemik global yang menyebabkan jutaan kematian. Usaha-usaha bagi memutuskan rantaian pandemik ini telah memberi impak yang besar kepada ekonomi dan gaya hidup global. Pergerakan dikawal dan pemakaian pelitup muka diwajibkan di tempat awam. Dunia bertungkus-lumus menghasilkan vaksin untuk mencapai imuniti berkelompok dan menghentikan penularan pandemik tersebut. Beberapa jenis vaksin telah berjaya melepasi ujian fasa akhir dan 5 telah diedarkan seluruh dunia.[7]

PROTOZOA Protozoa tergolong di dalam organisma eukaryotik unisel yang mempunyai kemampuan untuk bergerak bebas dan menginges makanan. Kumpulan ini termasuk ameba, ciliates, flagelat dan apicomplexans. Protozoa seperti alga, oomycetes beberapa lagi contoh menjadi protis yang mempunyai kelakuan dan ciri-ciri yang sama seperti tumbuh-tumbuhan. Sesetengah protozoa adalah parasit yang hidup dan mendapatkan nutrien di dalam sel perumah lalu mengakibatkan penyakit. Sebagai contoh, parasit P. falciparum yang mengakibatkan penyakit malaria, disebarkan daripada nyamuk Anopheles betina yang dijangkiti P. falciparum, kepada manusia melalui gigitan. Terdapat juga protozoa yang bermanfaat seperti plankton di lautan yang berperanan sebagai sumber makanan utama kepada hidupan yang lebih besar seperti ikan paus. Sesetengah protozoa juga berfungsi sebagai pengurai sisa-sisa hidupan yang telah mati untuk membantu perkitaran nutrien seperti anai-anai. Anai-anai, contohnya, mempunyai protozoa yang hidup di dalam badan mereka untuk membantu pencernaan bahan-bahan kayu yang dimakannya. TAHUKAH Lalat Tsetse ANDA? Contoh lain penyakit yang Keratan rentas T. brucei di boleh membawa maut dalam darah [11] daripada protozoa ialah penyakit tidur Afrika (African sleeping sickness) Zon merah kematian di benua yang diakibatkan oleh T. brucei yang disebarkan oleh lalat Tsetse sebagai vektor. Afrika [12] 6 Jangkitan yang bermula dengan demam boleh merebak kepada sistem saraf yang mengakibatkan simptom-simptom seperti gangguan tidur dan kelemahan otot. Sekiranya tidak dirawat, jangkitan boleh membawa kepada koma, kerosakan organ dalaman dan akhirnya kematian. [10]

Suai Padan i. Terdapat kumpulan yang boleh dimakan ii. Antara sumber utama antibiotik iii. Boleh mengakibatkan penyakit kulit i. Organisma eukaryotik unisel ii. Mendapatkan nutrien dari sel perumah iii. Penyebab penyakit Malaria i. Mampu hidup dalam persekitaran yang ekstrem ii. Bersifat mutualis atau komensal iii. Sangat penting dalam industri bioteknologi i. Organisma yang mempunyai saiz yang sangat kecil ii. Merampas sistem hos untuk membiak. iii. Agen penyakit AIDS dan hepatitis i. Telah menyebabkan wabak bubonik yang membunuh jutaan manusia. ii. Organisma prokaryotik unisel iii. Mampu mengikat nitrogen 7

Kuiz WordWall 8

TOPIK 2: BAKTERIA

TOPIK 2: BAKTERIA BIDANG: APA ITU BAKTERIOLOGI BAKTERIA Cabang ilmu Bakteria adalah satu Biologi yang kumpulan organisma mengkaji bakteria unisel. Bakteria juga dikenali sebagai kuman dan tidak boleh dilihat oleh mata kasar. PAKAR: AHLI BAKTERIA Ahli Sains yang (BACTERIOLOGIST) mengkaji tentang bakteria 9

SEJARAH PENEMUAN BAKTERIA [1] Siapa yang menjumpai bakteria? “Bakteria pertama ditemui oleh Anton Van Leeuwenhoek pada tahun 1674 melalui penggunaan mikroskop yang diciptanya sendiri. Perkataan bakteria adalah diambil dari perkataan Greek yg bermaksud kayu kecil” [1] [1] Lukisan sperma rabit dan Replika mikroskop Anton anjing oleh beliau Van Leeuwenhoek 10

STRUKTUR BAKTERIA Struktur Fungsi Dinding sel Memberi sokongan dan bentuk kepada bakteria Membran Plasma Mengawal keluar masuk nutrisi dan bahan kumuhan Sitoplasma Membantu pergerakan molekul Nukleoid Molekul DNA bakteria Plasmid Komponen genetik ekstrakromosomal Flagela Membantu pergerakan bakteria Ribosom Berfungsi sebagai tapak sintesis protein biologi Membran plasma Ribosom Flagela Plasmid Sitoplasma Nukleoid Membran Plasmid Bagaimana bakteria membiak? • Pembiakan bakteria adalah tidak rumit dan cepat • Bakteria terbahagi dua melalui proses dipanggil “belahan dedua” Bakteria Kosa Kata: Replikasi Sitokinesis – Proses di mana bakteria DNA terbahagi kepada dua DNA Septum – Dinding pemisah antara DNA bakteria A dan B baru Segregasi Segregasi kromosom – proses dimana kromosom kromosom bergerak ke arah Septum bertentangan Sitokinesis 11

MORFOLOGI BAKTERIA KOKUS ROD LINGKAR (COCCI) Streptokokus (BACILLI) Diplokokus Rantaian Vibrios Tetrad Rod Flagela Rod Spirilium Spiro Staphylokokus Sarsina Spora Rod • Bakteria terbahagi kepada 3 bentuk utama iaitu Kokus, Rod dan Lingkar • Bentuk bakteria boleh dilihat dengan menggunakan mikroskop Jenis nutrien bagi metabolisme bakteria TAHUKAH Jenis Nutrien ANDA Fototrof Litotrof Organotrof Bau hujan terhasil dari bau bakteria yang dipanggil Actinomycetes! • Sumber • Sumber • Sumber tenaga tenaga dar tenaga dari dari bahan cahaya dari bahan tak organik matahari organik • Kemoheterotrof • Fotoheterotrof • Litoheterotrof dan Kemoautotrof dan dan [2] Fotoautotrof Litoautotrof 12

KUMPULAN BAKTERIA • Bakteria boleh dibahagikan kepada dua kumpulan yang besar iaitu Gram Positif dan Gram Negatif. • Teknik pewarna Gram digunakan untuk membezakan spesies bakteria melalui kaedah pewarnaan (biru dan merah). • Teknik ini dicipta oleh seorang pakar bakteriologi yang berasal dari Denmark, Hans Christian Gram (1853 - 1938). Bakteria Gram Positif • Dinding sel bakteria gram positif berbeza dari segi struktur dari dinding sel bakteria gram negatif. • Komponen utama dinding sel adalah peptidoglikan yang terdiri daripada gula dan asid amino. • Struktur peptidoglikan bakteria gram positif adalah lebih tebal dan membolehkan ia mengekalkan sebahagian besar warna kristal violet yang digunakan dalam teknik pewarna gram. • Contoh bakteria : Staphylococcus aureus dan Bacillus subtilis. Bakteria Gram Negatif • Seperti bakteria gram positif, dinding sel bakteria gram negatif terdiri juga daripada peptidoglikan. • Walaubagaimanapun, peptidoglikan adalah nipis berbanding dengan lapisan tebal dalam bakteria gram positif. • Lapisan nipis ini tidak mengekalkan pewarna ungu kristal awal tetapi mengambil warna merah jambu (Safranin) semasa pewarnaan gram. • Contoh bakteria: Escherichia coli dan Pseudomonas aeruginosa. 13

Jom kita lihat bakteria!! Titis sampel di atas slaid kaca Kristal violet 60s 60s 5-10s 45s 60 saat Gram Bilas - dengan air Gram ＋ Iodin 60 saat AKTIVITI Bilas dengan air Imbas untuk melihat video 95% Etil alkohol 5-10 saat Teknik Pewarnaan Gram Bilas dengan air Sumber : Bio-Rad Laboratories YouTube Channel Safranin 45 saat TAHUKAH Bilas dengan air ANDA Keringkan dan Terdapat lebih buat pemerhatian kurang 20 billion bakteria di dalam mulut kita! 14

Contoh Gambar Bakteria! [3] [3] Escherichia coli Staphylococcus aureus [3] Vibrio cholerae KUIZ JOM! Uji kefahaman anda. Melalui imbasan kod QR ini, anda boleh menguji kefahaman anda terhadap pembelajaran Topik 2. Sila imbas kod QR yang telah disediakan. 15

TOPIK 3: KULAT (FUNGI)

TOPIK 3: KULAT (FUNGI) K ulat dijumpai di seluruh permukaan bumi termasuk di darat, di air, di udara, dan bahkan pada tumbuh- tumbuhan dan haiwan. Kulat mempunyai variasi saiz, dari mikroskopik kecil hingga organisma terbesar di bumi seluas beberapa batu persegi. Sehingga kini, lebih daripada 100,000 spesies kulat yang telah dikenal pasti. BIDANG: APA ITU KULAT [1] MIKOLOGI Tergolong dalam Cabang ilmu organisma eukariotik. Biologi yang Terbahagi kepada mengkaji multisel dan unisel. tentang Kulat bukan tumbuh- kulat. tumbuhan atau haiwan. PAKAR: AHLI MIKOLOGI Ahli Sains yang mengkaji tentang kulat. 16

Apa Beza Kulat Dengan Organisma Yang Lain? Ciri-ciri Kulat Struktur sel [1]: 1 STRUKTUR 1) Unisel. Contoh: Yis SEL 2) Multisel dan Organisma berfilamen. heterotrofik [1]: Contoh: Cendawan kulat bergantung pada sumber CARA 2 organik kompleks PEMAKANAN 3 (makanan) yang tersedia untuk Dua kaedah Pembiakan[1]: keperluan tenaga 1) Pembiakan aseks: tidak dan nutrien. melibatkan penyatuan KAEDAH dua gamet. Contoh: PEMBIAKAN proses pembelahan, pembentukan spora, 17 dan pertunasan. 2) Pembiakan seks: melibatkan penyatuan gamet jantan dengan gamet betina untuk membentuk zigot.

▪ Eukariot, unisel yang ▪ tergolong dalam alam ▪ kulat. Satu sel. Unisel [2] ▪ Terdapat sekurang- kurangnya 1,500 spesis ▪ yang dikenal pasti. Mewakili 1% daripada Kenali Struktur jumlah spesis kulat. Kulat Contoh spesis: Saccharomyces ▪ cerevisiae, Candida ▪ albicans, Rhodotorula glutinis, Multisel [2] Schizosaccharomyces pombe, Kazachstania ▪ yasuniensis. Kandul ▪ Eukariot, multisel Hifa spora (terdapat lebih daripada satu sel). Miselium Terdiri daripada banyak hifa yang bersatu menjadi jisim tebal yang disebut miselium. Kandul spora ialah struktur pembiakan yang tumbuh daripada miselium, kebiasaannya terdapat pada cendawan. Contoh spesis: Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer, Agaricus bisporus, Penicillium chrysogenum. 18

Kulat Dan Organisma Lain Simbiosis: Interaksi antara dua atau lebih organisma yang berlainan spesies, yang hidup bersama-sama. Simbiosis terbahagi kepada tiga iaitu kesalingan, parasitisme dan komensalisme. A Kesalingan (Mutualism) [4, 5] Hubungan di antara dua spesies atau lebih yang menguntungkan kedua-dua pihak. Hubungan ini perlu untuk kemandirian kedua-dua pihak yang berkenaan. Contoh: Liken, interaksi antara kulat dan alga atau sianobakteria. B Parasitisme (Parasitism) [4,5] Hubungan antara dua organisma yang berbeza dan hidup bersama-sama dengan satu pihak mendapat faedah, manakala yang satu lagi mengalami kerugian. Contoh: Penyakit kulit pada manusia atau binatang yang disebabkan dermatofit. C Komensalisme (Commensalism) [4,5] 19 Hubungan antara dua organisma yang hanya memberi faedah kepada satu pihak tetapi tidak merugikan pihak yang satu lagi. Contoh: Spesis Candida yang tidak menyebabkan penyakit, tetapi ada pada sistem genital dan mukosa gastrousus tikus, manusia dan mamalia lain.

Aplikasi Kulat dalam Bidang Industri • Contoh: INDUSTRI 1) Pembuatan asid sitrik untuk penghasilan PEMBUATAN MAKANAN DAN minuman berkarbonat, penghasilan gula- MINUMAN [6] gula, bahan-bahan pembuatan kek, jus lemon buatan menggunakan fermentasi mikrob iaitu kulat Aspergillus niger. 2) Pembuatan kicap menggunakan fermentasi aerob menggunakan kulat Aspergillus oryzae atau Aspergillus sojae. 3) • Contoh: Penghasilan bahan penindas keimunan 1) spesifik iaitu Cyclosporin A untuk kegunaan pesakit yang melakukan pemindahan organ. INDUSTRI Contoh kulat yang digunakan: Tolypocladium PENGHASILAN inflatum. UBAT-UBATAN 2) Penghasilan antibiotik dan bahan terbitan antibiotik daripada kulat seperti Penicillium [6] notatum, Penicillium griseofulvum, Penicillium patulum dan spesis Cephalosporium. Penghasilan pelbagai jenis enzim dengan menggunakan INDUSTRI teknologi fermentasi mikrob. Contoh-contoh enzim dan PENGHASILAN mikrob yang digunakan di dalam industri: 1) Cellulase - Aspergillus niger, Tricoderma reesei, ENZIM [6] Tricoderma viridae dan Penicillium finiculosum. 2) Lipase/ Protease - Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae. 3) Laccase - Pyricularia oryzae. 4) Pectinase - Aspergillus niger dan Rhizopus oryzae. RAWATAN SISA Contoh: BAHAN 1) Aspergillus niger dan Chaetomium cupreum BUANGAN [6] digunakan untuk mengurangkan kandungan tanin yang sangat toksik dalam sisa buangan kilang kulit binatang. 2) Spesis Penicillium digunakan untuk menggumpalkan ampaian ragi roti, dan untuk mendegradasikan warna efluen minyak zaitun kepada polifenol yang lebih rendah berat molekulnya. 20

Tahukah Anda? Sama Tetapi Tidak Serupa Dahulu, kulat 1 pernah dikelaskan sebagai tumbuh-tumbuhan. Walau bagaimanapun, kulat berbeza daripada tumbuh-tumbuhan melalui ciri-ciri berikut [7]: 1) Dinding sel kulat terdiri daripada kitin. Dinding sel tumbuh-tumbuhan pula terdiri daripada selulosa. 2) Kulat tidak menghasilkan makanan sendiri dan tiada klorofil. Tumbuh- tumbuhan menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis dengan bantuan klorofil untuk menyerap tenaga daripada cahaya. 2 Kulat dikategorikan mengikut alam kulat yang tersendiri. Alam kulat lebih Imbas Kod QR ini dekat dengan binatang berbanding untuk latihan alam tumbuh-tumbuhan[7]. Percaya atau tidak? tambahan Topik 3: Kulat. Dinding sel kulat mempunyai struktur bahan kimia iaitu kitin. Kitin ialah bahan keras yang membentuk cangkerang pada haiwan atau membentuk dinding sel pada sesetengah kulat. Hebat..dinding sel kulat mempunyai struktur yang sama seperti udang galah, ketam dan; moluska seperti siput dan tiram! 21

Mari Lakukan Eksperimen Struktur Kulat Tajuk Eksperimen: Struktur Mikroskopik Kulat Objektif: Untuk menyediakan slaid dan membuat pemerhatian struktur kulat daripada sampel roti berkulat menggunakan kaedah pita selofan. Bahan-bahan: Roti yang telah berkulat, pita selofan, penyepit, gunting, larutan pewarna metilena biru dan mikroskop. Kaedah: 1) Letakkan setitis 70% alkohol dan setitis larutan pewarna metilena biru ditengah-tengah slaid kaca yang bersih. 2) Gunakan sepasang penyepit yang telah disteril untuk memotong sebahagian (1 cm) pita selofan. 3) Lekapkan bahagian pelekat ke atas roti yang ditumbuhi koloni kulat. Tekan secara perlahan pita pelekat tersebut ke atas permukaan koloni kulat dengan menggunakan penyepit tadi. 4) Letakkan pita selofan tersebut ke atas slaid kaca yang terdapat larutan pewarna metilena biru tadi secara perlahan-lahan untuk mengelakkan gelembung udara pada pita selofan. Perhatikan slaid sampel tersebut di bawah mikroskop. Lukis dan catat pemerhatian yang dilihat. *Prosedur diubah suai mengikut sumber rujukan: [8] 22

Mari Lakukan Eksperimen Kulat Adalah Benda Hidup Tajuk Eksperimen: Respirasi Yis- Bukti Yis Benda Hidup Objektif: Untuk membuat pemerhatian terhadap keperluan yis untuk hidup dan melakukan fermentasi. Bahan-bahan: Ragi, gula, air, sudu dan botol Schott (500 ml) Ragi Ragi Ragi Ragi Gula Gula Gula Air panas Air suam Air suling/ Air suling/ Air Paip Air Paip Botol A Botol B Botol C Botol D Kaedah: 1) Sediakan empat botol Schott yang bersih (500 ml). Labelkan setiap botol dengan label Botol A, B Botol B, Botol C dan Botol D. 2) Campurkan serbuk ragi (4g), gula (1 sudu besar), dan air suling/air paip (100 ml) ke dalam Botol A. 3) Campurkan serbuk ragi (4g), gula (1 sudu besar), dan air panas yang mendidih (100 ml) ke dalam Botol B. 4) Campurkan serbuk ragi (4g), gula (1 sudu besar), dan air suam bersuhu 37°C (100 ml) ke dalam Botol C. 5) Campurkan serbuk ragi (4g) dan air suling/air paip (100 ml) ke dalam Botol D. 6) Goncangkan isi botol sehingga semua bahan larut, tutup botol dengan penutup masing-masing. 7) Lakukan pemerhatian selepas 30 minit dan catat sebarang perubahan yang berlaku setiap selepas 15 minit. *Prosedur diubah suai mengikut sumber rujukan: [9] 23

TOPIK 4: VIRUS

TOPIK 4: VIRUS Cuba Cari Saya Tahukah anda? Virus adalah bukan sel. Kajian masih dijalankan bagi mengenal pasti virus sebagai bernyawa atau tidak bernyawa. Virus diklasifikasikan sebagai zarah aselular. Zarah virus = 14 Virus Sebagai Zarah Aselular • Virus tidak mengandungi komponen-komponen yang biasa ada di dalam sel-sel hidup. • Tidak mempunyai kebolehan untuk membiak dengan sendiri – tidak boleh melalui proses replikasi. • Kekurangan jentera untuk sintesis protein. • Terlalu kecil sehingga hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron. • Virus tidak menunjukkan ciri-ciri kehidupan tetapi mampu mengawal fungsi sel perumah. 24

Perbandingan Saiz Mikromolekul Sifat Am Virus • Saiz ultramikroskopik antara 20nm hingga 450 nm (diameter). • Tidak aktif di luar sel perumah dan hanya aktif di dalam sel perumah. • Menjalankan proses replikasi dengan mengawal bahan genetik sel perumah – mengawal sintesis protein dan pemasangan virus baharu. • Kekurangan enzim bagi kebanyakan proses metabolik dan kekurangan jentera untuk mensintesis protein. • Struktur asas terdiri daripada luaran protein (kapsid) yang mengelilingi asid nukleik sebagai teras virus. Tahukah anda? Struktur virus yang telah lengkap dan matang dan mampu untuk menjangkiti suatu sel perumah adalah disebut sebagai “virion”. 25

Struktur Asas Virus 2 Kapsid 3 Sampul • Lapisan protein mengelilingi • Komponen: dwilapisan lipid, teras asid nukleik. protein, karbohidrat • Memainkan peranan penting (glikoprotein). • Sumber: membran nukleus dalam penjerapan sesetengah atau membran plasma sel virus pada sel perumah. perumah – pengubahsuaian • Setiap kapsid terdiri daripada protein oleh genom virus. subunit-subunit yang • Membantu virus dalam dipanggil kapsomer. mengelak daripada dikesan • Bentuk dan susunan sistem imun. kapsomer menentukan klasifikasi virus. 3 [1] 2 1 1 Teras asid nukleik 4 • Bahan genom bagi proses 4 Jejarum protein replikasi virus dalam sel • Terdapat jejarum perumah. glikoprotein pada • Sama ada RNA atau DNA – permukaan sampul virus. • Terlibat dalam penjerapan tetapi bukan kedua-duanya virus pada reseptor spesifik yang ada pada permukaan pada suatu masa! sel perumah yang akan • Asid nukleik + kapsid = dijangkiti. nukleokapsid. 26

Jenis-jenis Virus Struktur asas kapsid terdiri daripada subunit-subunit kapsomer. Susunan spesifik kapsomer mempengaruhi pembentukan protein kapsid suatu virus. Berlingkar Ikosahedron Tidak Bersampul Tidak Bersampul Bersampul Bersampul 27

Kompleks Terdapat juga struktur virus yang kompleks yang menggabungkan beberapa komponen. Sebagai contoh bakteriofaj. Tahukah anda? Bakteriofaj bermaksud “pemakan bakteria”. Ia hanya menyerang bakteria dan bukan mikroorganisma yang lain. Jom imbas! JOM! Lihat contoh-contoh virus dan uji pengetahuan anda dalam mengenal pasti bentuk-bentuk virus tersebut. Sila imbas kod QR yang telah disediakan 28

Proses Jangkitan Virus Kitaran pembiakan virus merangkumi 5 proses: 1. Penjerapan: penempelan virus pada permukaan sel perumah melalui interaksi dengan reseptor. 2. Penembusan: kemasukan virion (atau genom) ke dalam sel perumah. 3. Sintesis: asid nukleik yang baharu, protein kapsid, dan komponen-komponen virus yang lain – transkripsi, translasi, dan replikasi genom. 4. Pematangan: pemasangan komponen-komponen virus yang baharu – menjadi virion. 5. Pelepasan: pelepasan virion baharu dari sel perumah. VIRUS 5 Pelepasan 1 Penjerapan 2 Penembusan 4 Pematangan Pelepasan Jasad genom Golgi Transkripsi Replikasi Translasi 3 Sintesis Endoplasma retikulum Mitokondria Nukleus Sitoplasma [2] 29

Kitaran Pembiakan Virus [1] Vaksin Sebagai Pencegah Terdapat pelbagai jenis vaksin. Vaksin yang dimasukkan ke dalam badan akan merangsang penghasilan antibodi yang akan membunuh virus. Sel memori akan mengingati virus tersebut dan bersedia untuk menghasilkan ksin antibodi yang spesifik [3] jika terdapat infeksi pada masa akan datang oleh virus yang sama. 30

Penyahaktifan Virus Aktiviti penyahaktifan akan menyebabkan virus hilang kebolehan untuk menjangkiti sel. • Penggunaan detergen – berkesan terhadap virus bersampul yang terdiri daripada lipid. Hampir kesemua virus bersampul tidak boleh bertahan tanpa sampul pelindung. • Pempasteuran (pemanasan) – berkesan terhadap kedua-dua jenis virus (bersampul atau tidak bersampul). Melibatkan kenaikan suhu bahan larut sehingga mencapai tahap yang mampu untuk meleraikan virus. • Suasana pH yang rendah – berkesan terhadap virus bersampul. Sesetengah virus akan terlerai apabila terdedah kepada keadaan pH yang berasid. • Sinaran ultra ungu (UV) – merosakkan DNA dengan menghasilkan dimer asid nukleik. Ini mengganggu proses replikasi genom virus dan akan menyebabkan terbantutnya proses penyebaran dan jangkitan. Jom imbas! JOM! Uji kefahaman anda terhadap apa yang telah anda pelajari dalam topik 4. Sila imbas kod QR yang telah disediakan 31

Aktiviti Praktikal Virus Di dalam sesi praktikal ini, kita akan mengkaji kesan yang akan terjadi pada zarah virus apabila didedahkan kepada dua keadaan persekitaran iaitu terhadap detergen dan aktiviti pemanasan. Bahan-bahan yang diperlukan 1. Kertas aluminium 1. Bikar 2. Pelekat dwimuka 2. Pemutar magnetik 3. Mentega 3. Rod kaca 4. Air 4. Penunu Bunsen/plat 5. Sabun 6. Alkohol pemanas 1 Lekatkan pelekat Jejarum dwimuka aluminium Kepal helaian aluminium Selaputkan dengan mentega menjadi bentuk bebola a Air + Sabun 2b Air + alkohol c Plat Air pemanas Pemutar magnetik 32

EKSPDDLOMAARELLIKAKAATTRSMMSOOPOIPPLMIIBINOINKKIIODDRK55AULUR::OSOSSIGTTBRRIIOII LIGI

TOPIK 5 EKSPLORASI MIKROBIOLOGI DALAM INDUSTRI APA ITU REVOLUSI INDUSTRI? Revolusi industri adalah suatu proses yang bermula pada awal kurun ke-18 di Britain. Pada ketika itu, ia menjadi titik tolak dalam mewujudkan perubahan kepada sistem ekonomi, sosial dan juga teknologi di negara Eropah. Kesan Kepesatan dalam Revolusi bidang pertanian Industri Peningkatan perdagangan antarabangsa Perubahan Sosio- politik Perubahan Keperluan Kemahiran Pekerja 33