A. Pertumbuhan Mikroba
1). Definisi
Pertumbuhan penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad uniseluler pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu. Sedangkan Pada jasad multiseluler pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya.
Pertumbuhan bakteri adalah meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel) dengan cara memperbanyak diri dengan pembelahan biner.
Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Waktu penggandaan Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula. Kecepatan Pertumbuhan adalah perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu.
2). Penghitungan Waktu Generasi
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
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus: slope = 0,301/ waktu generasi.
3). Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. Sedangkan jumlah sel dihitung dari jumlah sel total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau mati (viable count).
Alat Untuk Menghitung Mikroba : alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri dan alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri.
4). Pertumbuhan Populasi Mikroba
Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia ada dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu:
Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture) Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan. Fase-Fase pada Kurva Pertumbuhan :
§ Fase Permulaan
§ Fase Pertumbuhan yang dipercepat
§ Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)
§ Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat
§ Fase Stasioner maksimum
§ Fase Kematian dipercepat
§ Fase Kematian logaritma
Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture) Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma.
B. Faktor Lingkungan Mikroba
Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh factor lingkungan yang dibedakan menjadi Faktor Biotik dan Faktor Abiotik.
Faktor Abiotik terdiri dari :
Ø Suhu : Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu, antara lain suhu minimum (suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup), suhu optimum (suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba) suhu maksimum (suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba). Berdasarkan kemampuan hidupnya pada suhu tersebut ada mikroba psikrofil (kriofil), mesofil, dan termofil.
Ø Kandungan Air : mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya dengan ukurannya : aw (water activity) atau kelembaban relatif. Mikroba umumnya tumbuh pada aw = 0,6 - 0,998.
Ø Tekanan Osmosis : mikroba Osmofil tumbuh pada kadar gula tinggi, mikroba Halodurik tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi (30 %) dan mikroba Halofil dapat tumbuh pada kadar garam yang tinggi.
Ø Ion dan Listrik : pH, buffer, radiasi, tegangan muka, tekanan hidrostatik dan getaran.
Factor Biotik terdiri dari :
Ø Interaksi dalam satu populasi mikroba (interaksi positif dan interaksi negatif).
Ø Interaksi antar populasi mikroba (Netralisme, Komensalisme, sinergisme, Mutualisme, kompetisi, Parasitisme, dan Predasi)
C. Nutrisi dan Medium Mikroba
Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba. Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya.
1). Fungsi Nutrisi
Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Bahan makanan yang digunakan berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu: air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen.
2). Penggolongan Mikroba
Berdasarkan sumber karbon : Jasad Ototrof (jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik), Jasad Heterotrof (jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik), yang dibedakan menjadi:
- Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
- Jasad Parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya, jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen.
Berdasarkan sumber energi : Jasad Fototrof (menggunakan energi cahaya) dan Jasad Khemotrof (menggunakan energi dari reaksi kimia).
Berdasarkan sumber donor elektron : Jasad Litotrof (menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S) dan Jasad Organotrof (menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik).
Berdasarkan kebutuhan oksigen : Jasad Aerob (menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satu-satunya aseptor hidrogen). Jasad Anaerob (tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen). Jasad Mikroaerob (hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit). Jasad Aerob Fakultatif (dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob). Dan Jasad Kapnofil (memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi).
3). Medium Pertumbuhan
Macam-macam medium pertumbuhan :
§ Medium Dasar/Basal Mineral : Medium yang mengandung campuran senyawa anorganik yang selanjutnya ditambah zat lain apabila diperlukan.
§ Medium Sintetik : Medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya telah diketahui dengan pasti.
§ Medium Kompleks : Medium yang susunan kimianya belum diketahui dengan pasti.
§ Medium Diperkaya : Medium yang ditambah zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu.
D. Enzim Mikroba
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap.
1). Mekanisme Kerja
Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan) yang bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama.
2). Struktur Enzim
Enzim tersusun dari protein, dapat berupa protein sederhana atau protein yang terikat pada gugusan non-protein. Dialisis enzim dapat memisahkan bagian-bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian nonprotein yang berupa koenzim, gugus prostetis dan kofaktor ion logam. Masing-masing bagian tersebut apabila terpisah menjadi tidak aktif. Apoenzim apabila bergabung dengan bagian nonprotein disebut holoenzim yang bersifat aktif sebagai biokatalisator. Koenzim dan gugus prostetik berfungsi sama. Koenzim adalah bagian yang terikat secara lemah pada apoenzim (protein), sedangkan gugus prostetik adalah bagian yang terikat dengan kuat pada apoenzim. Koenzim berfungsi menentukan jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim.
3). Penggolongan Enzim
Pemberian nama enzim didasarkan atas nama substrat yang dikatalisis atau daya katalisisnya dengan penambahan kata –ase.
Berdasarkan tempat bekerjanya : Endoenzim/enzim intraseluler (enzim yang bekerjanya di dalam sel) dan Eksoenzim/enzim ekstraseluler (enzim yang bekerjanya di luar sel).
Berdasarkan daya katalisis : Oksidoreduktase (mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi), Transferase (mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain) Hidrolase (mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis), Liase (mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis), Isomerase (mengkatalisis reaksi isomerisasi), Ligase (mengkatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat).
Bberdasar cara terbentuknya : Enzim konstitutif (jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya: enzim amilase) dan Enzim adaptif (pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat, contoh: enzim beta galaktosidase).
4). Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim
§ Substrat
§ Suhu
§ Kasaman atau pH
§ Inhibitor
§ Aktivator
§ Penginduksi
E. Bioenergetik Mikroba
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik). Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik).
1). Biooksidasi dan Pemindahan Energi
Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik. Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis.
2). Fermentasi
Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob.
3). Respirasi
Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membran plasma atau pada mesosome.
4). Fotosintesis
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia.
5). Penggunaan Energi oleh Jasad
Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik. Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi. Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju ke pertumbuhan dan pembiakan, penyerapan unsur makanan, gerak, dan sebagainya.
6). Katabolisme Makromolekul
Terjadi proses peruraian, antara lain:
- Peruraian Karbohidrat
- Peruraian Lemak
- Peruraian Protein
- Peruraian Asam Nukleat
Dibantu oleh enzim, dan selanjutnya dimetabolisme lewat siklus Krebs.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar