A. Pengertian Mikrobiologi dan Mikroba
Mikrobiologi adalah salah satu cabang ilmu yang menelaah mengenai organisme hidup yang berukuran mikroskopis (bakteri, protozoa, virus ,alge dan fungi). Ada beberapa mikroba yang ukurannya cukup besar tapi masih digolongkan ke dalam mikrobiologi karena adanya teknik yang sama (isolasi, sterilisasi, dan penumbuhan pada media artifisial) yang digunakan untuk mempelajarinya.
Mikrobiologi dapat dibedakan menjadi beberapa sub disiplin berdasarkan berbagai macam orientasinya, yaitu :
1. Orientasi Taksonomi
§ Virologi : stuktur, susunan dan klasifikasi virus.
§ Bakteriologi: struktur, susunan, dan klasifikasi bakteri dan mahluk hidup.
§ Mikologi: stuktur, susunan, dan klasifikasi mahluk hidup termasuk jamur.
§ Fikologi: stuktur dan susunan klasifikasi mahluk hidup termasuk ganggang/ alga.
§ Protozoologi: stuktur, susunan dan klasifikasi mahluk termasuk protozoa.
2. Orientasi Habitat
§ Mikrobiologi air: peri kehidupan dan peranan mikroba dalam air.
§ Mikrobiologi tanah: peri kehidupan dan peranan mikroba dalam tanah.
§ Mikrobiologi laut: peri kehidupan mikroba yang hidup dalam habitat air laut.
3. Orientasi Problema
§ Ekologi Mikroba: mempelajari tentang timbal balik antara mikroba dan lingkungan hidupnya.
§ Mikrobiologi Patogenik (Pathogenic microbiology): mempalajari tentang mikroba yang dapat menimbulkan penyakit.
§ Mikrobiologi Pertanian: mempelajari tentang peranan mikroba dalam bidang pertanian.
§ Mikrobiologi Industri: mempelajari tentang mikroba-mikroba yang berperan dalam bidang industri.
§ Mikrobiologi Geologi: mempelajari tentang struktur, sifat dan peranan mikroba dalam bidang geologi.
Mikrobiologi dapat diterapkan dalam :
§ Mikrobiologi Kedokteran: mempelajari mikroba-mikroba yang dapat menimbulkan penyakit, prosedur diognosa dan identifikasi mikroba penyebab penyakit dan cara penyegahannya.
§ Mikrobiologi Akuatik: diterapkan dalam pemurnian air, pengujian mikrobiologis, pengurangan pencemaran biologis dan ekologis.
§ Aeromikrobiologi: mempelajari tentang kontaminasi dan kerusakan-kerusakan yang disebabkan oleh mikroba, dan penyebaran penyakit-penyakit.
§ Mikrobiologi makanan: diterapkan dalam penyediaan bahan makanan, pengawetan bahan makanan, penyakit-penyakit yang disebabkan oleh keracunan makanan dan pencegahannya.
§ Mikrobiologi Pertanian: penyerapannya dibidang penyuburan tanah, penelitian tentang penyakit hewan dan tanaman.
§ Mikrobiologi Industri: diterapkan dalam pembuatan antibiotika, vaksin, minuman fermentasi, zat-zat kimia, pembuatan protein dan hormon-hormon.
§ Eksomikrobiologi: diterapkan dalam eksplorasi tentang kehidupan di angkasa luar.
§ Mikrobiologi Geokimia: diterapkan dalam pertambangan batubara, pembentukan mineral dan gas, pencarian barang tambang seperti batubara, minyak dan gas bumi.
Mikroba adalah Jasad hidup yang ukurannya kecil, disebut juga mikroorganisme atau jasad renik. Ukurannya kecil (kurang dari 0,1 mm), sehingga sukar dilihat dengan mata biasa hanya dapat dilihat dengan alat pembesar atau mikroskop.
Mikroba ukurannya sangat kecil sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau animalia, tapi menurut teori evolusi setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae atau animalia. Berikut beberapa pandapat penggolongan mikroba:
Ernest Haeckel (1834 – 1919) : ada dunia selain hewan dan tumbuhan yang menampung jasad yang tidak dapat dimasukkan kedalam keduanya, yaitu protista. Protista terdiri dari algae atau ganggang, protozoa, jamur atau fungi, dan bakteri yang mempunyai sifat uniseluler, sonositik, atau multiseluler tanpa diferensiasi jaringan.
R.H.Whittaker (1920–1980) : membagi jasad hidup menjadi tiga tingkat perkembangan, yaitu: Jasad prokariotik yaitu bakteri dan ganggang biru (Divisio Monera), Jasad eukariotik uniseluler yaitu algae sel tunggal, khamir dan protozoa (Divisio Protista) dan Jasad eukariotik multiseluler dan multinukleat yaitu Divisio Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio Animalia.
Carl Woese (1958) : menggolongkan jasad hidup berdasarkan susunan kimia makromolekul yang terdapat di dalam sel, yaitu: Arkhaebacteria, Eukaryota (Protozoa, Fungi, Tumbuhan dan Binatang) dan Eubacteria.
Ciri Umum Mikroba
§ Jasad Produsen : menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan energi sinar matahari. Mikroba yang berperanan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik
§ Jasad Konsumen : menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh: protozoa
§ Jasad Redusen : menguraikan bahan organik dan sisa-sisa jasad hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik), sehingga di alam terjadi siklus unsur-unsur kimia. Contoh: bakteri dan jamur (fungi).
Tipe jasad mikroba berdasarkan susunan selnya, yaitu:
§ Prokariota (jasad prokariotik/primitif), yaitu jasad yang perkembangan selnya belum sempurna.
§ Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah sempurna.
Diversitas kehidupan Mikroba : Thermofilik (Tahan terhadap panas), Psikrofilik (Tahan terhadap kimia), Acidofilik (tahan terhadap asam), Alkalofilik, Halofilik, Barofilik (tahan terhadap tekanan), Radiofilik dan Anaerobik Obligat.
B. Sejarah Perkembangan Mikrobiologi
1). Penemuan Animalculus
Leeuwenhoek (1633-1723) adalah seorang ilmuan pertama yang mengungkap mikroba. Melalui mikrosop sangat sederhana dia menganalisis struktur mikroskopis pada biji, jaringan tumbuhan dan invertebrata kecil. Dari studinya tersebut dia mengungkap adanya dunia mikroba yang disebut Animalculus. Animalculus adalah jenis-jenis mikroba seperti protozoa, algae, khamir, dan bakteri.
2). Teori dan Pendapat
Teori Abiogenesis : animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati. Teori Biogenesis : animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara.
Francesco Redi (1626-1697) ulat tidak secara spontan berkembang dari daging, belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri.
Lazzaro Spallanzani (1729-1799) mikroba tidak muncul dengan sendirinya.
Louis Pasteur (1822-1895) Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi (pematian dengan uap air panas) dan sterilisasi (pematian dengan pemanasan dan tekanan tinggi) serta udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata.
3). Penemuan Bakteri Berspora
John Tyndall (1820-1893) mengembangkan pendapat Pasteur bahwa Cairan bahan organik dipanaskan dalam air garam yang mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu tidak akan membusuk dalam waktu berbulan-bulan. Ditemukan juga istilah :Termolabil (bakteri tidak tahan pemanasan saat melakukan pertumbuhan), Termoresisten (bakteri sangat tahan terhadap panas) dan pda fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora (Ferdinand Cohn, 1828-1898). Serta Tyndallisasi (pemanasan yang terputus dan diulang beberapa kali).
4). Teknik Kultur Murni
Kultur yang hanya mengandung spesies tunggal. Dilakukan dengan Teknik Pengenceran (Louise Pasteur, et al) dan Metode Streak Plate (Robert Koch, 1843-1910)Yaitu dilakukan streak pada medium padat (misal agar adalah agen pemadat (gelling) yang digunakan sampai sekarang).
5). Peran Mikroba dalam Transpormasi Bahan Organik
Fermentasi (pengkhamiran) : proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat. Sebagai contoh :
- fermentasi alkohol oleh khamir
- fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus
- fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus
Pembusukan (putrefaction) : proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.
6). Penemuan Kehidupan Anaerob
Penelitian Pasteur pada fermentasi menenmukan adanya Kehidupan Anaerob (mikroba yang tidak memerlukan Oksigen) dan Kehidupan Aerob (mikroba yang memerlukan Oksigen).
7). Penemuan Enzim
Pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim. Istilah enzim ini pertama kali disampaikan oleh Buchner (1897) membuktikan gagasan Bernard.
8). Mikroba penyebab penyakit
Penyakit Bir : kerusakan pada minuman anggur oleh mikrobia dikemukakan oleh Pasteur (1875-1876). Bukti lain ditemukannya jamur penyebab penyakit pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), penyakit pada ulat sutera, penyakit kulit manusia dan pada tahun 1850 ditemukan bakteri berbentuk batang dalam darah hewan yang sakit antraks.
9). Penemuan Virus
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat, sehingga diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai virus.
10). Penggunaan Mikroba
a. Proses Klasik : khamir untuk membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, jamur Rhizopus sp. untuk tempe.
b. Produksi Antibiotik : Penisilin oleh jamur Penicillium sp. Dan Streptomisin oleh Actinomysetes streptomyces sp.
c. Proses Baru : karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum dan pembuatan enzim.
d. Genetika Modern : pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia dan penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, dan lain-lain.
e. Pertanian : untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya
f. Pertambangan : untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara dan untuk proses penambangan minyak bumi.
g. Lingkungan : mengatasi pencemaran limbah organik/anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik.
C. Struktur dan Fungsi Sel Mikroba
Sel merupakan unit fisik terkecil dari organisme hidup dengan komposisi material sel DNA dan RNA, protein, lemak dan fosfolipid. Ada 2 tipe sel, yaitu :
§ Sel Prokariotik: tipe sel pada bakteri dan sianobakteria/alga biru
§ Sel Eukariotik: 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.
STRUKTUR SEL
1). Inti Sel
Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers) serta DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang disebut kromosom.
2). Membran Sel Prokariot
Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik. Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya.
3). Dinding Sel
Dinding sel bakteri bersifat agak elastis dan tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah. Secara normal konsentrasi garam dan gula yang menentukan tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel.
Rangka dasar dinding sel bakteri adalah murein peptidoglikan yang tersusun dari N-asetil glukosamin dan N-asetil asam muramat, yang terikat melalui ikatan 1,4 – b – glikosida.
Dinding sel bakteri gram positif: terdiri 40 lapis rangka dasar murein, meliputi 30-70 % berat kering dinding sel bakteri. Senyawa penyusunnya adalah polisakarida yang terikat secara kovalen, dan asam teikoat yang sangat spesifik.
Dinding sel bakteri gram negatif: hanya terdiri atas satu lapis rangka dasar murein yang hanya mengandung diaminopemelat, dan tidak mengandung lisin, hanya meliputi ± 10% dari berat kering dinding sel.
Lisosim adalah enzim antibakteri yang terdapat dalam putih telur dan air mata, dan dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri. Lisosim akan merusak ikatan antar N-asetilglukosamin dan N-asetil asam muramat dalam murein, sehingga lisosim dapat merombak murein dalam dinding sel.
Penisilin akan bekerja aktif terhadap dinding sel gram positif yang sedang membelah. Senyawa ini mengakibatkan sel tumbuh tidak beraturan. Dalam hal ini penisilin menghambat pembentukan dinding sel.
4). Flagel dan Pili
Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri yang letaknya dapat polar, bipolar, peritrik, maupun politrik. Flagel mengakibatkan bakteri dapat bergerak berputar. Penyusun flagel adalah sub unit protein yang disebut flagelin, yang mempunyai berat molekul rendah. Ukuran flagel berdiameter 12-18 nm dan panjangnya lebih dari 20 nm.
5). Kapsul dan Lendir
Suatu lapisan di permukaan luar selnya yang disebut sebagai kapsul atau selubung berlendir. Fungsinya untuk kehidupan bakteri tidak begitu esensial, namun menyebabkan timbulnya sifat virulen terhadap inangnya.
PERBEDAAN SEL HEWAN, SEL TUMBUHAN DAN SEL BAKTERI
| Organ Sel | Sel Hewan | Sel Tumbuhan | Sel Bakteri |
| Dinding Sel | Tidak ada | Ada | Ada |
| Membran Sel | Ada | Ada | Ada |
| Inti Sel | Ada | Ada | Ada |
| Mitokondria | Ada | Ada | Ada |
| Retikulum dan Ribosom | Ada | Ada | Tidak ada Retikulum |
| Kloroplas | Ada | Tidak Ada | Ada |
| Vakuola | Ada | Tidak Ada | Ada |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar