Nutrisi dan Medium Mikroba

Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba, nutrisi untuk mikroba dibutuhkan sebagai energy, bahan pembangun sel dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya. Fungsi nutrisi untuk mikroba adalah bahan makanan yang digunakan sebagai sumber enegi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseftor atau donor electron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu : air, sumber energy, sumber karbon, sumber aseftor elektron, sumber mineral, factor tubuh, sumber nitrogen.

Penggolongan mokroba berdasarkan nutrisi dan oksigen berdasarkan sumber karbon :

1. jasad ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik.

2. Jasad heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk organik. Yang dibedakan menjadi jasad safrofit dan jasad parasit.

Penggolongan mikroba berdasarkan sumber energi

1. Jasad fototrof : jika menggunakan energi cahaya

2. Jasad khemotrof : jika menggunakan energi dari reaksi kimia

Penggolongan mikroba berdasarkan sumber donor elektron

1. Jasad litotrof ialah jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik.

2. Jasad organotrof ialah jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik.

Penggolongan mokroba berdasarkan kebutuhan oksigen

1. Jasad aerob ialah jasad yang menggunakan oksigen bebas sebagai satu-satunya aseptor hydrogen yang terakhir dalam proses respirasinya.

2. Jasad anaerob, disebut juga anaerob obligat ialah jasad yang didak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hydrogen terakhir dalam proses respirasinya.

3. Jasad mikro aerob ialah jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah sedikit.

4. Jasad aerob fakultatif ialah jasad yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob.

5. Jasad kaphofil ialah jasad yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO₂ tinggi.

Medium Pertumbuhan Mokroba

1. Medium dasar/ basal mineral

2. Medium sintetik

3. Medium kompleks

4. Medium diperkaya

Bioenergetik Mikroba

Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme. Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi, sedangkan anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlikan energi. Biooksidasi dan pemindahan energi, energi yang berasal dari cahay7a harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endrogennik. Oksidasi dalam sel dikatabolisme oleh enzim yang mempunyai faktor atau gugus prosthesis.

Fermentasi merupakan suatu reaksi oksidasi- reduksi, serta merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang melakukan fermentasi lewat (jamur) rangkaian reaksi kimia tertentu, melalui jalur emden- Meyerhof- Parnas (EMP), jalur Enthner- Doudroff (ED), jalur Heksosa Mono Posfat (HMP), jalur hetero fermentative bakteri asam laktat dan jalur metabolisme asam piruvat secara anaerob.

Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O₂ sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen khlorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.

Penggunaan energi oleh jasad digunakan dalam setiap reaksi endrogenik dan reaksi eksergonik, untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju kepertumbuhan dan pembiakanpenyerapan unsure makanan, gerak dan sebagainya.

Katabolisme makromolekul terjadi proses peruraian antaralain adalah peruraian karbohidrat, peruraian lemak, peruraian protein dan peruraian asam nukleat yang dibantu oleh enzim dan selanjutnya dimetabolisme lewat siklus krebs.

ENZIM MIKROBA

Enzim adalah katalisator organic (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Mekanisme kerja enjim yaitu meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energy aktivitas. Struktur enzim pada umumnya tersusun dari protein, dapat berupa protein sederhana atau protein yang terikat pada gugusan non protein. Penggolongan enzim berdasarkan tempat bekerjanya yaitu Endo enzim (enzim yang bekerja didalam sel)dan ekso enzim (enzim yang bekerja diluar sel). Penggolongan berdasarkan daya katalisis antara lain oksidoreduktase, transperase, hidrolase, liase, isomerase, ligase dan enzim lain dengantatanama berbeda. Penggolongan enzim berdasarkan cara terbentuknya antara lain enzim konstitutif (enzim yzng jumlahnya dipengruhi kadar substratnya), enzim adaptif yaitu enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat.

Faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik antaralain Substrat (reaktan), suhu, kemasaman (pH), penghambatan enzim (inhibitor), aktifator (penggiat) atau kofaktor dan penginduksi (induktor).

FAKTOR LINGKUNGAN MIKROBA

Ada dua factor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas mikroba :

1. Factor abiotik meliputi :

· Suhu

· Kandungan air

· Tekanan osmose

· Ion-ion dan listrik

Suhu pertumbuhan mikroba

· Suhu minimum : suhu terendah tetapi mikrobamasih dapat hidup psikrofil (kriofil)

· Suhu optimum : suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba (termofil)

· Suhu maksimum : suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba (termofil)

Contoh bakteri mesofil yang termo toleran (dapat hidup diatas 50⁰C) methylococcus capsulatus

Contoh bakteri fermofil adalah bacillus,Clostridium, Suifolobus dan bakteri pereduksi sulfat/sulfur.

Contoh bakteri psikrofil adalah bakteri besi (Gallionella)

Pengaruh suhu tinggi :

a. Titik kematian thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu.

b. Waktu kematian thermal adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap.

Pengaruh suhu rendah

a. Cold shock : penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri.

b. Pembekuan (freezing) : rusaknya sel dengan adanya Kristal es didalam air intraseluler.

c. Lyofilisasi : proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat.

Kandungan air mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya.

2. Factor biotik

· Interaksi dalam suatu populasi mikroba

Interaksi positif

ü meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan kepadatan populasi,

ü pertumbuhan suatu sel mikroba menjadi koloni

interaksi negativ

ü menurunkan kecepatan pertumbuhan dengan meningkatnya kepadatan populasi

ü kompetisi atau interaksi jamur Fusarium dan verticilium menghasilkan asam lemak dan H₂S yang bersifat meracun

· interaksi antara populasi mikroba diantaranya, Netralisme, Komensalisme, Sinergisme, Mutualisme, Kompetiaaasi, Amensalisme, Parasitisme dan Predasi.

PERTUMBUAN MIKROBA

a. Pertumbuhan merupaan penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad bersel tunggal (uniseliler) pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu sedangkan jasad ber sel banyak (multiseluler) pembelahan sel merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari suatu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi sedangkan waktu penggandaan adalah waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula. Kecepatan pertumbuhan adalah perubahan jumlah atau massa sel perunit waktu.

b. Penghitungan waktu generasi

N = N0 2n

Pembelahan sel secara biner 1 sel mnjadi 2 sel, 2 sel menjadi 4 sel, 4 sel menjadi 8 sel. Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi :

N = Jumlah Sel Aktif

N₀= Jumlah Sel Awal

n = Jumlah

c. Pengukuran pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. Jumlah sel dihitung dari jumlah total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau sel mati (viable count). Alat untuk menghitung mikroba adalah Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) ada dua cara menghitung jumlah sel hidup yaitu :

· Metode taburan permukaan

· Metode taburan

d. Pertumbuhan populasi mikroba adapun untuk mengetahuinya dilakukan dengan cara membiakan mikroba dengan 2 sistem yaitu:

· Biakan system tertutup (batch Culture)

· Biakan terbuka (countinous cultur)

Fase-fase pada kurva pertumbuhan mikroba diantaranya, fase permulaan, fase pertumbuhan dipercepat, fase pertumbuhan logaritma, fase pertumbuhan yang mulai dihambat, fase stasioner maksimum, fase kematian dipercepat, fase kematian logaritma.

Struktur Dan Fungsi Sel Mikroba

Sel merupakan unit fisik terkecil dari organisme hidup komposisi material sel Protein, lemak, fosfolipid DNA dan RNA. Ada dua tipe sel, yang pertama sel Prokariotik , sel ini merupakan tipe sel pada bakteri dan sianobakteria/alga biru (disebut jasad prokariot). Kedua adalah sel Eukariotik, sel ini merupakan tipe sel pada jasad yang tingkatnya lebih tinggi dari bakteri (disebut jasad eukariot) yaitu khamir, jamur (fungi), alga selain alga biru, protozoa, dan tanaman serta hewan.

§ Sel Prokariotik

· Mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan sel eukariotik

· Beberapa sel bakteri Pseudomonas hanya berukuran 0,4-0,7µ diameternya dan panjangnya 2-3µ

· Tidak mempunyai organela seperti mitokondria, khloroplas, dan aparat golgi

· Inti sel prokariotik tidak mempunyai membran

· Bahan genetis terdapat di dalam sitoplasma, berupa untaian ganda (double helix) DNA berbentuk lingkaran yang tertutup

· Kromosom bakteri pada umumnya hanya satu

· mempunyai satu atau lebih molekul DNA yang melingkar (sirkuler) yang disebut plasmid

· Sel prokariotik tidak mengandung organel yang dikelilingi oleh membran

· Ribosom yang dimiliki sel prokariot lebih kecil yaitu berukuran 70S

· Ukuran genom sel prokariot berbeda dengan sel eukariot

· Jumlah DNA penyusun pada sel prokariot berkisar antara 0,8-8.106 pasangan basa (pb) DNA

· DNA pada sel eukariot mempunyai pasangan basa lebih tinggi

§ Sel Eukariotik

· Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti

· Inti sel mengandung bahan genetis berupa genome/DNA yang tersusun dalam suatu kromosom

· Di dalam kromosom terdapat DNA yang berasosiasi dengan suatu protein yang disebut histon

· Kromosom dapat mengalami pembelahan melalui proses mitosis.

· Di dalam sel eukariotik terdapat mitokondria dan khloroplas yang mengandung sedikit DNA yang berbentuk sirkuler tertutup (seperti DNA prokariot)

· Di dalam sel eukariotik terdapat Ribosom yang lebih besar dibandingkan prokariotik (berukuran 80S), selain itu juga dijumpai aparatus golgi yang pada tanaman, organela ini mirip dengan diktiosom

· Kedua organel tersebut berperan dalam proses sekresi

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

PENEMUAN ANIMALCULUS

Leeuwenhoek (1633-1723) membuat mikroskop yang sangat sederhana Diketahuinya dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah jenis-jenis mikroba seperti protozoa, algae, khamir, dan bakteri.

TEORI

Teori Abiogenesis, menurut teori ini animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati. Teori ini dianut sampai jaman Renaissance, dengan kemajuan pengetahuan mengenai mikroba akibatnya semakin lama teori ini menjadi tidak terbukti.

Teori Biogenesis, menurut teori ini animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara.

PENDAPAT

Untuk mempertahankan pendapatnya penganut teori membuktikan dengan berbagai percobaan.

Francesco Redi ( 1626 – 1697 ) melakukan percobaan ulat di dalam daging busuk tidak akan berkembang biak dan apabila disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Kesimpulan dari percobaan tersebut adalah bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging, belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri.

Lazaro spallanzani ( 1729 – 1799 ) pada percobaan menggunakan kaldu ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh.Mikroba tidak muncul dengan sendirinya, perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.

Louis Pasteur ( 1822 – 1895 ) Penemuan Louis Pasteur :

Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62^oC .

Sterilisasi adalah cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi.

Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah:

Udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata

Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi

Penemuan bakteri berspora ditemukan oleh John Tyndall ( 1820 – 1893 ). Percobaannya mendukung pendapat Pasteur . Dari percobaan Tyndall (1820-1893) ditemukan adanya: Termolabil yaitu tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan dan Termoresisten yaitu bakteri sangat tahan terhadap panas. Tyndallisasi (Ferdinand Cohn, 1828-1898) adalah pemanasan yang terputus dan diulang beberapa kali.

Penelitian Pasteur pada fermentasi asam butirat ditemukan 2 istilah,yaitu Anaerob ( mikroba yang tidak memerlukan Oksigen ) dan Aerob(mikroba yang memerlukan Oksigen ). Penelitian Pasteur ditentang oleh Bernard (1875), Buchner (1897) membuktikan gagasan Bernard, penemuan itu membuka jalan ke perkembangan Biokimia Modern yaitu pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai ENZIM. Pasteur (1875-1876) menduga adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad tingkat tinggi, dibuktikan dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), penyakit pada ulat sutera, dan penyakit kulit manusia. Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri (cairan yang telah disaring dengan saringan bakteri) dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat dan diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai VIRUS.

Penggunaan mikroba untuk proses klasik, misalnya khamir untuk membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam asetat untuk vinegar dll. Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik, misalnya Penisilin oleh jamur Penicillium sp, dan Streptomisin olehActinomysetes streptomyces sp. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru, misalnya karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum, dll. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, misalnya pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia, penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, dll. Penggunaan mikroba di bidang pertanian misalnya untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan misalnya untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara, untuk proses penambangan minyak bumi. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan misalnya mengatasi pencemaran limbah organik/anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik.

e:12P ; i (/ І :150%;font-family:"Times New Roman","serif"; mso-bidi-font-weight:bold'>Mikrobiologi Akuatik, Aeromikrobiologi, Mikrobiologi makanan, Mikrobiologi Pertanian, Mikrobiologi Industri, Eksomikrobiologi, Mikrobiologi Geokimia)

DEFINISI MIKROBA

Mikroba merupakan jasad hidup yang ukurannya sangat kecil bisa disebut juga mukroorganisme atau jasad renik yang ukurannya 0,1 mm sehingga hanya dapat dilihat dengan mokroskop. Secara klasik jasad renik atau jasad hidup dapat digolongkan menjadi dunia tumbuhan (plantae) dan dunia hewan (animalia). Teori teori yang menjelaskan tentang hal tersebut ini digambarkan sebagai pengelompokan jasad berturut-turut oleh :

Haeckel : Berdasarkan perbedaan organisasi selnya, dunia tumbuhan (plantae) dan dunia binatang (animalia) dibedakan dengan protista

Whittaker Membagi jasad hidup menjadi tiga tingkat perkembangan, yaitu:

· Jasad prokariotik yaitu (Divisio Monera)

· Jasad eukariotik uniseluler (Divisio Protista)

· Jasad eukariotik multiseluler dan multinukleat yaitu Divisio Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio Animalia

Woese Menggolongkan jasad hidup berdasarkan susunan kimia makromolekul yang terdapat di dalam sel Pembagiannya, yaitu:

· Arkhaebacteria

· Eukaryota (Protozoa, Fungi, Tumbuhan dan Binatang)

· Eubacteria

Mikroba di alam secara umum berperanan sebagai produsen(algae dan bakteri ) , konsumen (protozoa), maupun redusen (bakteri dan jamur/fungi). Selain yang bersifat seluler, ada mikroba yang bersifat nonseluler, yaitu virus yang merupakan jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Selain virus ada jasad hidup yang disebut viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius (dapat menginfeksi) sel inang. Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri suatu molekul protein yang infeksius .