Pertumbuhan Mikroba

A. Definisi Pertumbuhan Populasi

Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.

· Pada jasad bersel tunggal (uniseluler) : pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu

· Pada jasad bersel banyak (multiseluler) : pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya

Pertumbuhan adalah meningkatnya jumlah sel atau masa sel. Dimana bakteri akan memperbanyak diri dengan pembelahan biner yaitu dari satu manjadi dua sel baru denagan diukur dari bertambahnya jumlah sel yang disebut waktu generasi. Adapun waktu yang diperlukan sejumlah sel menjadi dua kali jumlah semula.

B. Penghitungan Waktu Generasi

Dari hasil pembelahan sel secara biner:

1 sel menjadi 2 sel

2 sel menjadi 4 sel 2¹ menjadi 2² atau 2 x 2

4 sel menjadi 8 sel 2² menjadi 2³ atau 2 x 2 x 2

Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:

N = N₀ 2ⁿ

N: jumlah sel akhir, N₀: jumlah sel awal, n: jumlah generasi

Waktu Generasi = t/n

t: waktu pertumbuhan eksponensial

n: jumlah generasi

Dalam bentuk logaritma, rumus N = N₀ 2ⁿ menjadi:

log N = log N₀ + n log 2

log N – log N₀ = n log 2

log N – log N₀ log N – log N₀

N = =

log 2 0,301

Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus: slope = 0,301/ waktu generasi

Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :

0,15 = 0,31/waktu generasi

Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam

C. Pengukuran Pertumbuhan

Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel dan dihitung dari jumlah sel total dengan tidak membedakan sel hidup atau mati. Adapun cara menghitung jumlah sel dengan cara pengamatan mikroskopis yang disebut metode counting chamber.

Alat Untuk Menghitung Mikroba

· Alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri

· Alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri

Cara Menghitung Jumlah Sel Hidup

· Metode Plate Count atau Colony Count : Metode taburan permukaan

(spread plate method) dan Metode taburan (pour plate method)

· Filter Membran dan Most Probable Number : Menggunakan medium cair dan Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran.

Pertumbuhan sel diukur dari masa sel dan secara tidak langsung mengukur “ TURBIDITAS “ (Tingkat Keseluruhan ) cairan medium tumbuh.

Pengukuran Turbiditas

· Photometer (penerusan cahaya) : semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit

· Spektrofotometer (optical density/OD) : terlebih dahulu dibuat kurva standar berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel

D. Pertumbuhan Populasi Mikroba

Bakteri akan tumbuh memperbanyak diri dan untuk mengetahui pertumbuhan mikroba dengan cara membiakan mikroba.

Dua Sistem Biakan Mikroba

· Biakan Sistem Tertutup : Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan

Fase-Fase pada Kurva Pertumbuhan

1. Fase Permulaan

2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat

3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)

4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat

5. Fase Stasioner maksimum

6. Fase Kematian dipercepat

7. Fase Kematian logaritma

· Biakan Sistem Terbuka

- Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma

- Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat

- Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas)

- Sebagai nutrien pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N, atau faktor tumbuh

Struktur dan Fungsi Sel Mikroba

SEL : unit fisik terkecil dari organisme hidup

Komposisi material sel yaitu :DNA dan RNA , protein, lemak ,fosfolipid.

adanya perbedaan sangat mendasar yaitu antara sel bakteri dan sianobakteria dengan sel hewan dan sel tumbuhan.

Ada dua tipe sel:

1. sel Prokariotik :(disebut jasad prokariot)

2. sel Eukariotik : (disebut jasad eukariot )

Struktur Sel

1. Inti Sel
2. Membran Sel Prokariotik
3. Dinding Sel

Rangka dasar dinding sel bakteri yaitu:

· Dinding sel bakteri gram positif

· Dinding sel bakteri gram negatif

· Peranan lisosim adalah ensim antibakteri yang terdapat dalam putih telur dan air mata, dan dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri

Peranan pinisilin , Penisilin akan bekerja aktif terhadap dinding sel gram positif yang sedang membelah .

4. Flagel dan Pili

5. Kapsul dan Lendir

Perbedaan ,Sel Tanaman, Sel Hewan, Dan Sel Bakteri

Perbedaan ini dapat dilihat dari:

v Dinding Sel

v Membran Sel

v Inti Sel

v Mitokondria

v Endoplasmik Retikulum (Er) Dan Ribosome

v Khloroplas

v Vakuola

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

A. Penemuan Animalculus

Leeuwenhoek (1633-1723) bahwa mikroskop merupakan awal mula terungkapnya mikroba.

struktur mikroskopis:

· biji

· jaringan tumbuhan

· invertebrata kecil

Diketahuinya dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil

Animalculus adalah jenis-jenis mikroba seperti protozoa, algae, khamir, dan bakteri

B. Teori Dan Pendapat

Teori Abiogenesis : animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati.

· Fransisco Redi (1626-1697) : meneliti ulat di dalam daging busuk

· Lazzaro spallanzani (1729-1799) : pada percobaan menggunakan kaldu ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh

· Louis Pasteur (1822-1895 ):Penemuan Louis Pasteur yaitu Pasteurisasi dan Sterilisasi

C. Penemuan Bakteri Berspora

Dari percobaan Tyndall (1820-1893) ditemukan adanya:

· Termolabil

· Termoresisten

· Tyndallisasi

D. Teknik Kultur Murni

E. Peran Mikroba Dalam Transformasi Bahan Organik

· Fermentasi (pengkhamiran)

proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat

· Pembusukan (putrefaction)

proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein

Pasteur ; meneliti tentang proses fermentasi dalam pembuatan anggur dari gula bit

(1875-1876) menghasilkan anggur yang masam

F. Penemuan Kehidupan Anaerob

penelitian Pasteur: Pada fermentasi asam butirat ditemukan adanya proses kehidupan yang tidak membutuhkan udara

Dari hal tersebut kemudian dibuat 2 istilah,yaitu: ANAEROB DAN AEROB

G. Penemuan Enzim

v Pasteur: proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan

v Bernard (1875):bahwa khamir dapat memecah gula menjadi alkohol dan CO₂ karena mengandung katalisator biologis dalam selnya

v Buchner (1897): menggerus sel khamir dengan pasir dan gula.Penemuan ini membuka jalan ke perkembangan Biokimia Modernpembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai ENZIM

H. Mikroba Penyebab Penyakit

Pasteur (1875-1876) Bukti ditemukannya jamur penyebab :

v penyakit pada tanaman gandum (1813)

v tanaman kentang (1845)

v penyakit pada ulat sutera

v penyakit kulit manusia

v Pada tahun 1850 ditemukan bakteri berbentuk batang dalam darah hewan yang sakit antraks

Postulat Koch

dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:

v Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap tingkatan penyakit

v Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk biakan murni

v Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat menimbulkan penyakit yang sama

v Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut

I. Penemuan Virus

Iwanowsky:menemukan bahwa filtrat bebas bakteri (cairan yang telah disaring dengan saringan bakteri) dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik ,dengan itu, diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai VIRUS

J. Generatio Spontanea (Abiogenesis) Menurut Pandangan Baru

Oparin (1938) dan Haldane (1932): bumi pada jaman prebiotik mempunyai atmosfer yang bersifat anaerob yang mengandung Nitrogen, Hidrogen, CO₂, uap air, ammonia, CO, dan H₂S .

Teori Asal Mula Kehidupan :

Di atmosfer Oksigen hampir tidak ada, dan lapisan ozon sangat tipis sinar ultra violet (UV) banyak mengenai bumi ,mulai terbentuk ,makromolekul ,Radiasi UV, Suhu tinggi,dan Loncatan bunga api listrik,bahan anorganik berubah menjadi bahan organik .evolusi pada bahan-bahan organik menjadi lebih kompleks.

Evolusi:

jasad bersel tunggal menjadi bersel majemuk memerlukan waktu kurang lebih 2,5 milyar tahun

jasad bersel majemuk menjadi reptil sampai binatang menyusui memerlukan waktu milyaran tahun

didukung oleh S. Miller (1957) dan H. Urey (1954).

Teori asal mula kehidupan

didukung oleh S. Miller (1957) dan H. Urey (1954)

Penelitiannya adalah sebagai berikut:

1. Bejana Miller diisi dengan gas CH4, NH3, H2O, dan H2.
2. Gas-gas tersebut dibiarkan bersirkulasi terus-menerus melalui loncatan bunga api listrik, kondensor, dan air mendidih
3. Seminggu kemudian ternyata menunjukkan terbentuknya senyawa organik seperti asam amino glisin dan alanin, serta asam organik seperti asam suksinat
4. Dengan merubah bahan dasar dan energi yang diberikan dalam aparat Miller, maka dapat disintesa senyawa-senyawa lain seperti polipeptida, purin, dan ATP
5. Makromolekul inilah yang diduga sebagai awal terbentuknya kehidupan

K. Penggunaan Mikroba

1. Penggunaan mikroba untuk proses klasik
2. Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik
3. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru
4. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern
5. Penggunaan mikroba di bidang pertanian
6. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan
7. . Penggunaan mikroba di bidang lingkungan