View
39
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
mikro
Citation preview
Pertumbuhan Mikroba
A.Nutrisi yang dibutuhkan
B.Proses transpor nutrisi
C.Media kultur
D.Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
E.Pertumbuhan mikroba (kurva pertumbuhan)
F.Pengukuran mikroba
Nutrisi Mikroba
Sumber energi
Phototroph
Menggunakan cahaya sebagai sumber energi.
Chemotroph
Menggunakan senyawa organik sebagai sumber energi
(proses oksidasi-reduksi dari senyawa organik)
Mana diantara keduanya yang dibutuhkan oleh bakteri?
Nutrisi Mikroba
Nutrisi merupakan substansi-substansi yang diperlukan untuk biosintesis dan pembentukan energi. Berdasarkan kebutuhannya nutrisi dibagi 2:
Makro elemen : nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah banyak (gram)
Mikro elemen : nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit (mg-ppm)
cont.
Makroelemen : karbon, oksigen, nitrogen, sulfur, fosfor
C, O, N, S, P (gram)
Diperlukan untuk pembentukan lemak, protein dan asam nukleat
Mikroelemen : kalium, magnesium, kalsium, besi, mangan, zinc, kobalt, molybdenum, nikel, tembaga
K, Mg, Ca, Fe, Mn, Zn, Co, Mo, Ni, Cu (mg-ppm)
Diperlukan sebagai kofaktor enzim dimana enzim memiliki peranan yang penting sebagai katalis berbagai reaksi yang terjadi selama metabolisme sel berlangsung.
Nutrisi mikroba
Sumber karbon
Autotroph
Menggunakan CO2
sebagai sumber karbon (Fiksasi
karbon)
Heterotroph
Membutuhkan senyawa organik sebagai sumber karbon;
tidak dapat menggunakan CO2
sebagai sumber karbon
Mana diantara keduanya yang bisa dilakukan oleh bakteri?
Nutrisi Mikroba
Sumber nitrogen
Nitrogen organik
Berasal dari katabolisme asam amino
Nitrogen anorganik
Nitrate (NO3
2-) and nitrite (NO2
-)
Ammonium (NH4
+)
Nitrogen terlarut (gas N2) (Fiksasi nitrogen)
Nutrisi Mikroba
Sumber fosfat
Fosfat organik
Fosfat anorganik (H2PO4- and HPO4
2-)
Nutrisi Mikroba
Sumber sulfur
Sulfur organik
Sulfur anorganik
Sulfate (SO42-)
Sulfide (S2- or H2S)
Nutrisi
Growth factor
Bagian yang diperlukan oleh sel yang tidak
dapat disintesis oleh sel :
Asam amino
Nukleotida (purin, pirimidin)
Kofaktor enzim (vitamin)
Nutrient Mikroba
Prototrophs vs. Auxotrophs
Prototroph
Organisme yang menggunakan semua nutrien yang diperlukan oleh semua spesies yang sama.
Organisme ini mampu hidup dan tumbuh pada medium minimal yang memang dibutuhkan oleh organisme pada umumnya.
Auxotroph
Organisme yang tidak mampu mensintesis nutrien esensial yang dibutuhkan sehingga membutuhkan prekursor dari lingkungan misal asam nukleat
Proses transpor nutrisi
Difusi sederhana
Pergerakan substansi secara langsung melewati
membran fosfolibid bilayer, tanpa bantuan dari
protein
Gerakan dapat terjadi akibat perbedaan konsentrasi
Konsentrasi tinggi konsentrasi rendah
Tidak memerlukan energi (ATP)
Molekul kecil : e.g. H2O, O
2, CO
2
Proses transpor nutrisi
Difusi terfasilitasi
Pergerakan substansi melewati membran dengan
bantuan protein transpor
Pergerakan dari konsentrasi tinggi konsentrasi rendah
Tidak membutuhkan energi dari sel (ATP)
Dua mekanisme: Kanal & Protein pembawa
Proses transpor nutrisi
Transpor aktif
Pergerakan substansi melewati membran dengan
bantuan dari protein transpor
Pergerakan substansi dari konsentrasi rendah ke
konsentrasi tinggi
Memerlukan energi dari sel (ATP)
Media mikroba
Cair (broth) vs. Media semisolid
Media cair
Komponennya dilarutkan dalam air kemudian disterilisasi
Semisolid medium
Media yang ditambahkan dengan agen pengental :
Agar (sering dipakai)
Gelatin
Silica gel (bahan anorganik)
Nutrient Broth/Agar, Triptic Soya Broth/Agar, Mac Conkey
Agar
Media mikroba
General media
media pendukung banyak pertumbuhan mikroba
eg. TSB, TSA
Enrichment media (media penyubur)
media yang digunakan untuk mempercepat pertumbuhan
mikroba tertentu. Media menggunakan bahan/zat yang serupa
dengan habitat tempat mengisolasi mikroba tersebut
eg. Actinomycetes broth
Media kompleks
Komposisi bahan dalam media tidak diketahu secara pasti.
Seringkali berasal dari bahan organik
eg. soybean/ sari kedelai, starch/pati, corn/sari jagung.
Media Mikroba
Media selektif
Mengandung agen yang dapat menghambat pertumbuhan dari
bakteri tertentu sementara bakteri lain tidak dihambat.
Biasanya digunakan untuk mengisolasi organisme spesifik dari
populasi yang besar.
eg. Media+antibiotik
Media diferensial
Mengandung indikator yang akan memberikan reaksi yang
berbeda ketika dikonsumsi oleh mikroorganisme yang berbeda
(koloni yang akan menghasilkan warna yang berbeda)
Digunakan untuk mengidentifikasi/membedakan
mikroorganisme tertentu dari suatu populasi.
eg. Media darah agar
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
Beberapa mikroba dapat bertahan hidup dibawah kondisi dimana mikroba tersebut tidak dapat hidup.
Akhiran phile (fil) seringkali digunakan untuk mendeskripsikan kondisi dimana organisme tersebut dapat tumbuh. eg. thermophilic bacterium atau bakteri termofilik
Sedangkan akhiran tolerant digunakan untuk mendeskripsikan kondisi dimana organisme tersebut dapat bertahan hidup, meski tidak dapat tumbuh. eg. Thermotolerant bacteria atau bakteri termotoleran artinya bakteri tersebut dapat tumbuh pada suhu rendah namun dengan kenaikan suhu bakteri tersebut masih dapat bertahan hidup.
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
Obligat (strict) vs. fakultatif
Obligat (strict) artinya kondisi yang harus tersedia/ dibutuhkan untuk tumbuh
Fakultatif artinya organisme dapat tumbuh dibawah kondisi tersebut namun tidak harus tersedia dalam lingkungan.
Istilah fakultatif biasa diterapkan untuk kondisi sub-optimal/ dibawah kondisi optimal
eg. obligat termofil = memerlukan suhu tinggi agar dapat tumbuh
fakultatif termofil = artinya dapat tumbuh pada suhu tinggi maupun suhu yang relatif lebih rendah.
eg. Obligat aerob, fakultatif aerob
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
Temperatur
Pada umumnya bakteri dapat tumbuh pada range 20 30C . Temperatur optimal merupakan temperatur tertentu dimana mikroba dapat tumbuh dengan kecepatan pertumbuhan paling tinggi.
Psychrophiles: 0C; optimal = 0C 15C
Psychrotrophs: 0 10C; optimum = 20 30C and maximum around 35C
Mesophiles: Optimum around 20 45C
Moderate thermophiles: Optimum = 55 65 C
Extreme thermophiles (Hyperthermophiles): Optimum = 80 113 C
Suhu berkaitan dengan aktivitas enzim dalam sel.
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
pH
Indikator konsentrasi ion hidrogen. pH akan mempengaruhi ionisasi gugus fungsional dalam molekul organik. Perubahan konformasi=menganggu aktivitas eg. enzim
Acidophiles:
optimal ~pH 0 and 5.5 Neutrophiles
optimal pH 5.5 and 8
Alkalophiles
optimal pH 8 11.5
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
Kadar garam
Berkaitan dengan tekanan osmotik. Bakteri harus berada dalam kondisi yang seimbang untuk mencegah terjadinya plasmolisis maupun pengkerutan sel. Membran sel rusak=aktivitas sel berhenti
Halophiles membutuhkan kadar garam tinggi untuk tumbuh eg.Halobacterium
Osmotolerant (halotolerant) organisme yang dapat tumbuh pada rentang kadar garam luas organisms eg.Staphylococcus aureus
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan
Konsentrasi oksigen
Strict aerobes: membutuhkan oksigen untuk tumbuh (~20%)
Strict anaerobes: membutuhkan kondisi tanpa oksigen untuk tumbuh
Facultative anaerobes: Dapat tumbuh dengan baik jika tersedia oksigen di lingkungannya namun tetap dapat tumbuh tanpa adanya oksigen meski dengan kecepatan tumbuh yang rendah.
Aerotolerant anaerobes: dapat tumbuh dengan baik meski oksigen tersedia atau tidak tersedia di lingkungannya.
Microaerophiles: membutuhkan konsentrasi oksigen yang rendah untuk tumbuh (~2 10%)
Pertumbuhan
Istilah pertumbuhan/tumbuh pada umumnya digunakan untuk
mendefinisikan suatu peristiwa pembelahan sel (reproduksi untuk
mikroorganisme)
batch culture merupakan sistem tertutup dalam suatu media cair.
Dalam batch culture tidak terdapat proses penambahan media lagi
setelah inokulasi mikroba
Waktu generasi (Generation time): Selang waktu yang dibutuhkan
bagi sel untuk membelah diri. Sehingga suatu populasi dapat
memiliki jumlah 2x lipat dari populasi awal.
Tidak semua bakteri memiliki waktu generasi yang sama.
Pertumbuhan
Dalam sistem tersebut pertumbuhan mikroba
terjadi dalam 4 tahapan:
Lag stage (fase lag)
Logarithmic (exponential)growth (fase eksponensial)
Stationary stage (fase stasioner)
Death stage (fase kematian)
Fase lag : fase adaptasi yaitu fase penyesuaian mikroba pada suatu lingkungan baru
Fase eksponensial: mikroba membelah pada kecepatan maksimum
Fase stationer : pertumbuhan mikroba berhenti terjadi keseimbangan antara jumlah mikroba yang hidup dengan yang mati
Akumulasi produk toksik dan ketersediaan nutrisi yang berkurang menyebabkan terjadinya kematian sel
Fase kematian
Growth in Batch Culture
Pengukuran Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan mikroba dapat diukur dengan 2
cara:
Pengukuran secara langsung
Pengukuran secara tidak langsung
Pengukuran Pertumbuhan Mikroba
Terdapat beberapa metode pengukuran mikroba
secara langsung, antara lain :
Pengukuran dengan bilik hitung (counting chamber)
Pengukuran dengan electronic counter
Pengukuran dengan Platting technique
Pengukuran dengan Membrane Filtration Technique
Pengukuran dengan bilik hitung (counting chamber)
- Terdapat 2 jenis alat bilik hitung :
- - Petroff-Hausser counting chamber : mikroba prokariot
- -Hemositometer : mikroba eukariot
Prinsip : sel mikroba akan terlihat pada suatu medan/area hitung,
kemudian mikroba dapat dihitung secara langsung (manual).
Keuntungan : morfologi sel terlihat, dapat diukur dengan mudah dan
cepat
Kerugian : kesulitan membedakan sel yang hidup dan sel yang mati.
Sel yang hidup (motil/bergerak). Sehingga sel yang mati dapat ikut
terhitung
Pengukuran dengan electronic counter
Prinsip : Sel mikroba akan dilewatkan pada suatu lubang (orifice)
yang dialiri arus listrik. Sel akan terdeteksi dengan naiknya
tahanan listrik
Keuntungan : akurat dan cepat
Kerugian : sel mati dan hidup tidak dapat dibedakan, tidak dapat
digunakan untuk bakteri (karena adanya gangguan debris)
Pengukuran dengan Platting technique
Prinsip : Dihitung berdasarkan asumsi bahwa koloni yang
terbentuk berasal dari 1 sel mikroba. Sehingga 1 koloni=1 sel
mikroba. Dapat dihitung secara manual maupun dengan peralatan
(colony counter)
Satuan yang didapatkan berupa CFU (Colony Forming Units)
Eg. 106 CFU = 106 koloni= 106 bakteri
Mikroba ditumbuhkan pada suatu media. Koloni yang terbentuk
(25-250 atau 30-300), kemudian dihitung.
Keuntungan : Dapat menghitung sel hidup, digunakan untuk
menghitung mikroba yang berasal dari berbagai sampel (air,
makanan, tanah), sederhana
Kerugian : media harus sesuai dan kurang akurat (1 koloni belum
tentu berasal dari 1 bakteri)
Pengukuran dengan Membrane Filtration Technique
Prinsip :
Sama dengan Platting Technique, hanya berbeda pada metode
pengkulturan bakteri/mikrobanya.
Pada membrane filtration technique dilakukan langkah filtrasi
sampel. Kemudian filtrat dan membran filtrasi diletakkan pada
media.
Koloni yang terbentuk dihitung.
Keuntungan : Dapat menghitung sel hidup, digunakan untuk
menghitung mikroba yang berasal dari berbagai sampel (air,
makanan, tanah)
Kerugian : media harus sesuai dan kurang akurat (1 koloni belum
tentu berasal dari 1 bakteri), tidak ekonomis
Pengukuran Pertumbuhan Mikroba
Terdapat beberapa metode pengukuran mikroba
secara tidak langsung, antara lain :
Pengukuran kekeruhan (turbidity)
Pengukuran aktivitas metabolik
Pengukuran berat sel kering (BSK)
Pengukuran kekeruhan (turbidity)
Metodenya disebut turbidimetri
Prinsip : Bakteri yang tumbuh, terus menerus membelah diri akan
membuat suatu media cair menjadi keruh. Kekeruhan yang
ditimbulkan diasumsikan = jumlah bakteri yang terdapat dalam
media cair tersebut.
Peralatan : spektrofotometer
satuan OD (Optical density)
Pengukuran aktivitas metabolik
Prinsip : Pengukuran jumlah mikroba berdasarkan asumsi bahwa
produk metabolit tertentu yang dihasilkan sama dengan jumlah
mikroba yang terdapat dalam suatu media.
Eg. Pengukuran CO2 yang dihasilkan = jumlah mikroba
Pengukuran metabolit, misalnya senyawa berwarna = jumlah
mikroba
Pengukuran berat sel kering (BSK)
Pada umumnya digunakan untuk mikroba berupa fungi yang
berfilamen.
Prinsip : Pengukuran jumlah mikroba berdasarkan berat sel
kering yang dihasilkan oleh mikroba tersebut selama
pertumbuhan.
Mikroba dipisahkan dari media. Mikroba dicuci dan dikeringkan,
kemudian ditimbang sampai tercapai berat yang konstan. Berat
inilah yang dihitung sebagai berat sel kering.
Eg. Miselium yang dihasilkan dari fungi dipisahkan dari media,
dicuci, dikeringkan, ditimbang = berat sel kering.
Bakteri juga bisa dihitung dengan BSK hanya saja dibutuhkan
kultur yang besar jumlahnya.
Recommended