Upload
lela
View
208
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Kuliah 9 PERTUMBUHAN & PEMBELAHAN SEL. FARMASI – UHAMKA 2013. Priyo Wahyudi. PERTUMBUHAN & PEMBELAHAN SEL. a. Bentuk sel b. Pemanjangan , pembelahan c. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan ( oksigen , nutrisi , pH, temperatur , osmolaritas ). - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Kuliah 9PERTUMBUHAN & PEMBELAHAN SEL
FARMASI – UHAMKA2013
Priyo Wahyudi
PERTUMBUHAN & PEMBELAHAN SEL
a. Bentuk selb.Pemanjangan, pembelahanc. Faktor-faktor yang mempengaruhi
pertumbuhan (oksigen, nutrisi, pH, temperatur, osmolaritas)
Figure 27.0 Bacteria on the point of a pin
Bacterial Morphology
• Macroscopic/ Colonial morphology– Colony’s characteristics:
• Colony’s Shape, Size, Edge/ Margin, Chromogenesis/ pigmentation, Opacity, Elevation, Surface, Consistency, Emulsifiability, Odor
– Observed on an agar plate
• Microscopic morphology– Cellular morphology:
• Cell’s Shape, Size, Arrangement, Ultra-structure– Observed under the microscope
Colonial Morphology• Shape• Edge• Elevation • Size• Chromogenesis• Opacity• Surface• Consistency• Emulsifiability• Odor
Shape Edge Elevation
Bacillus subtilisColony shape and size: irregularMargin (edge): undulate (wavy)Elevation: umbonateColor: white, dullTexture: dry (or rough).
Staphylococcus aureusColony shape and size: circularMargin (edge): entireElevation: corvexColor: yellowTexture: butyrous (buttery)
Bentuk Sel Bakteri1. Bulat /Coccus
Bentuk Sel Bakteri2. Batang / Basil
Bentuk Sel Bakteri3. Spiral
Figure 27.3 The most common shapes of prokaryotes
* * *
spherical (coccus or cocci)
rod-like (bacillus or bacilli)
helical (spirillum or spirilla)
Bentuk Sel Bakteri
Bentuk Sel Bakteri
Bacillus:
* Rod-shaped
Coccus:
* Sphere-shaped
Spirillum:
* Spiral-shaped
Bacteria Arrangements
Diplo – paired cells
diplococci
Strepto – chained cells
streptococci
Staphylo – clustered cells
staphylococci
Pertumbuhan Bakteri• Binary Fission• Kurva Pertumbuhan Bakteri• Pengukuran Pertumbuhan
– Pengukuran Masa Sel– Pengukuran Jumlah Sel
• Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan– pH– Suhu– Aw– Oksigen
16
Binary Fission
17
Binary Fission
Binary Fission
Kurva Pertumbuhan Bakteri
20
Waktu
Jum
lah
sel h
idup
Lag
Eksp
onen
sial
(Log
aritm
ik)
StasionerKem
atian
Kurva Pertumbuhan Bakteri
21
1. Fase Lag• Merupakan fase adaptasi bagi mikroba yang berada pada
lingkungan baru. Terjadi sesaat setelah inokulasi sel mikroba ke dalam medium yang baru. Jumlah selnya belum berubah, karena belum terjadi perbanyakan/pembelahan sel. Namun demikian, sel melakukan pertumbuhan (perbesaran) baik ukuran dan volume, mensintesis ensim, protein dan peningkatan aktivitas metabolik, dll yang diperlukan untuk tahap pembelahan sel.
• Lama fase lag tergantung : jumlah inokulum, waktu recover dari kerusakan fisik atau shock saat transfer, waktu yang diperlukan untuk mensintesis koensim esensial atau faktor pembelahan sel, waktu yang diperlukan untuk mensintesis enzim baru (inducible) yang diperlukan untuk memetabolis substrat yang ada di medium.
Kurva Pertumbuhan Bakteri
22
2. Fase Eksponensial / Logaritmik
• Fase eksponensial / logaritmik merupakan fase dimana sel bakteri membelah diri (binary fission) dengan berlipat ganda dalam waktu yang cepat sehingga membentuk pola eksponensial (geometric progression).
• Sel akan membelah diri dengan laju yang cepat tergantung pada komposisi medium pertumbuhan dan kondisi inkubasi.
• Geometric progression: 1, 2, 4, 8, dst. Atau 20, 21, 22, 23.........2n ( n = jumlah generasi). Hal tersebut dinamakan pertumbuhan eksponensial.
Kurva Pertumbuhan Bakteri
23
3. Fase Stasioner• Pertumbuhan eksponensial tidak dapat berlanjut pada kultur
batch (sistem tertutup, spt: pada tabung). Pertumbuhan populasi sel dibatasi oleh: • Berkurangnya nutrien • Akumulasi produk akhir atau metabolit yang bersifat
inhibitor• Berkurangnya ruang "biological space"
• Selama fase stasioner jumlah populasi sel tetap (jumlah sel yang mati sama dengan jumlah sel yang baru membelah)
• Pada fase stasioner ini bakteri mulai menghasilkan metabolit sekunder dan membentuk spora
Kurva Pertumbuhan Bakteri
24
4. Fase Kematian
• Jika inkubasi dilanjutkan setelah fase stasioner yang terjadi adalah fase kematian, dimana jumlah sel yang hidup berkurang dengan cepat.
• Hal ini disebabkan oleh keterbatasan 3 faktor tadi (makanan, metabolit sekunder dan keterbatasan ruan)
• Kematian sel terjadi secara eksponensial juga pada fase ini.
Pengukuran Pertumbuhan Bakteri
25
Pengukuran Masa Sel
1. Pengukuran Langsung1. Pengukuran fisik: berat kering atau berat basah dari volume sel
setelah sentrifugasi. 2. Pengukuran kimiawi: beberapa sifat kimiawi komponen sel
seperti total N, total protein, atau total DNA. 3. Pengukuran kekeruhan (turbiditas) terhadap suspensi sel.
Turbiditas atau OD (optical density) suspensi sel berkaitan langsung dengan massa sel ataupun jumlah sel. Makin besar massa sel/jumlah sel makin keruh (OD nya besar).
2. Pengukuran Tidak langsung1. Pengukuran aktivitas kimiawi seperti laju konsumsi atau
produksi O2 production or consumption, produksi CO2 dll
Pengukuran Pertumbuhan Bakteri
26
Penghitungan Jumlah Sel
1. Penghitungan mikroskopis langsung menggunakan counting chambers. Sel mati tidak dapat dibedakan dengan yang hidup.
2. Penghitungan langsung menggunakan Electronic counting chambers. Dengan alat ini penghitungan jumlah dan ukuran distribusi sel dapat dilakukan dengan cepat
3. Penghitungan tidak langsung melalui teknik viable cell counts (plate counts). Teknik ini dilakukan dengan menuang plating out (spreading) sampel pada permukaan medium agar. Sampel dapat dilarutkan dengan tingkat pengenceran yang memungkinkan terhitungnya koloni bakteri yang tumbuh pada medium agar. Jumlah bakteri yang tumbuh pada medium agar dihitung dan disebut sebagai colony forming unit (cfu).
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
27
1. pH
• pH atau konsentrasi ion hidrogen [H+] pada lingkungan alamiah berkisar antara 0,5 (pd tanah asam) sampai 10,5 (pada tanah kapur).
• Kisaran pH dimana mikroba dapat tumbuh dikenal dengan istilah tiga titik kardinal pH :• pH minimum, pH dimana di bawah nilai tersebut mikroba tidak dapat tumbuh• pH maximum, pH dimana di atas nilai tersebut mikroba tidak dapat tumbuh• pH optimum, pH dimana mikroba tumbuh paling baik
1. pH
• Pertumbuhan bakteri akan meningkat pada rentang pH minimum ke optimum, namun akan menurun setelah melewati nilai pH optimum menuju ke maksimum, yang merefleksikan pengaruh pH terhadap reaksi enzimatis.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
29
1. pH• Sebagian besar pH optimum bakteri adalah pada pH netral (7,0).
Pengelompokan mikroba berdasarkan pH optimumnya:• Acidofil: mikroba dengan pH optimum di bawah pH 7,0• Neutrofil: mikroba dengan pH optimum pada pH netral (7,0)• Alkalifil: mikroba dengan pH optimum di atas pH 7,0
Acidofil Neutrofil Alkalifil
Laju
per
tum
buha
n re
latif
Nilai pH71 12
Mikroorganisme pH Minimum pH Optimum pH MaximumThiobacillus thiooxidans 0.5 2.0-2.8 4.0-6.0Sulfolobus acidocaldarius 1.0 2.0-3.0 5.0Bacillus acidocaldarius 2.0 4.0 6.0Zymomonas lindneri 3.5 5.5-6.0 7.5Lactobacillus acidophilus 4.0-4.6 5.8-6.6 6.8Staphylococcus aureus 4.2 7.0-7.5 9.3Escherichia coli 4.4 6.0-7.0 9.0Clostridium sporogenes 5.0-5.8 6.0-7.6 8.5-9.0Erwinia caratovora 5.6 7.1 9.3Pseudomonas aeruginosa 5.6 6.6-7.0 8.0Thiobacillus novellus 5.7 7.0 9.0Streptococcus pneumoniae 6.5 7.8 8.3Nitrobacter sp 6.6 7.6-8.6 10.0
30
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
31
2. Suhu
• Suhu pada lingkungan alamiah berkisar antara suhu di bawah 0oC (pd daerah kutub) sampai > 100oC (sumber air panas).
• Kisaran suhu dimana mikroba dapat tumbuh dikenal dengan istilah tiga titik kardinal suhu :• Suhu minimum, suhu dimana di bawah nilai tersebut mikroba tidak
dapat tumbuh• Suhu maximum, suhu dimana di atas nilai tersebut mikroba tidak dapat
tumbuh• Suhu optimum, suhu dimana mikroba tumbuh paling baik
• Pertumbuhan bakteri akan meningkat pada rentang suhu minimum ke optimum, namun akan menurun setelah melewati nilai suhu optimum menuju ke maksimum, yang merefleksikan pengaruh suhu terhadap reaksi enzimatis.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
32
2. Suhu• Pengelompokan mikroba berdasarkan suhu optimumnya:
• Psikrofil: mikroba dengan suhu optimum antara 10 – 15oC• Mesofil: mikroba dengan suhu optimum antara 27 – 37oC• Termofil: mikroba dengan suhu optimum antara 45 – 70oC• Hipertermofil: mikroba dengan suhu optimum antara 80 – 115oC
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
33
3. Aktivitas air (Aw)
• Air adalah komponen utama sel• Keberadaan air menjadi faktor kritis yang mempengaruhi
pertumbuhan sel• Keberadaan air untuk kebutuhan sel tergantung pada keberadaannya
di atmosfer (dikenal dgn kelembaban relatif) atau keberadaannya dalam substrat (dikenal dgn water activity).
• Aktivitas air (Aw) dari H2O murni nilainya 1.0 (100% air). • Aktivitas air dipengaruhi oleh adanya zat terlarut sperti garam atau
gula yang terlarut di dalam air. Makin tinggi konsentrasi zat terlarut dalam air, nilai Aktivitas air (Aw) makin rendah.
• Mikroorganisme hidup pd kisaran Aw antara 1.0 sampai 0.7. • Aw darah manusia = 0.99; air laut = 0.98; syrup = 0.90.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
34
3. Aktivitas air (Aw)• Zat terlarut yang umum di alam ini adalah garam NaCl. Mikroorganisme yang
membutuhkan garam NaCl untuk pertumbuhannya disebut mikroba halofilik. Mild halofilik membutuhkan 1-6% garam, halofilik sedang membutuhkan 6-15% garam; ekstrem halofilik membutuhkan 15-30% NaCl
• Bakteri yang dapat tumbuh pd konsentrasi garam yang sedang, namun tumbuh lebih baik bila tidak ada NaCl, disebut halotoleran.
• Istilah Osmofilik dan Osmotoleran diberikan pada mikroorganisme yang dapat hidup di lingkungan yang berkadar gula tinggi.
• Istilah Xerofilik diberikan pada mikroorganisme yang hidup di lingkungan kering (gurun pasir, tepung).
• Konsep penurunan Aw merupakan salah satu cara untuk mencegah pertumbuhan bakteri diaplikasikan pada proses pengawetan makanan dengan cara pengeringan (sinar matahari atau evaporasi) atau dengan penambahan gula atau garam dalam konsentrasi tinggi.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
35
3. Aktivitas air (Aw)• Osmolaritas ditentukan oleh
konsentrasi bahan terlarut (solute) di lingkungan
• Osmolaritas berbanding terbalik dengan water activity (Aw), dimana makin tinggi konsentrasi bahan terlarut (solute) berarti makin tinggi osmolaritas, makin rendah Aw
• Keterangan: (a) bakteri nonhalofil spt E. coli atau Pseudomonas. (b) bakteri halotoleran spt Staphylococcus aureus, (c) ekstrim halofil spt Halococcus.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
36
4. Oksigen• Obligat aerob: membutuhkan O2 bebas untuk pertumbuhannya; O2 digunakan
sebagai aseptor elektron terakhir pada respirasi aerobik. • Obligate anaerob (aerofob): tidak membutuhkan O2 untuk tumbuhnya. O2
bersifat toksik dan dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan. Prokariot obligate anaerob hidup secara fermentarif, respirasi anaerobik, bacterial photosynthesis, atau secara methanogenesis.
• Fakultatif anaerob (fakultatif aerob): mikroba yang dapat menggnti metabolisme antara aerobik dan anaerobik. Pada kondisi anerobik (no O2) mereka tumbuh secara fermentasi atau respirasi anaerobik, tetapi bila ada O2 mereka dapat beralih ke respirasi aerobik.
• Aerotoleran anaerob : bakteri yang ekslusif anaeroik (metabolisme fermentatif) namun mereka tidak begitu sensitif dengan adanya O2. Mereka akan tetap bertahan dengan tumbuh secara fermentatif saat tidak ada atau ada Oksigen.
Faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan Bakteri
37
4. Oksigen
Environment
Group Aerobic Anaerobic O2 Effect
Obligate Aerobe Growth No growth Required (utilized for aerobic respiration)
Microaerophile Growth if level not too high No growth Required but at levels
below 0.2 atm
Obligate Anaerobe No growth Growth Toxic
Facultative Anaerobe (Facultative Aerobe) Growth Growth
Not required for growth but utilized when available
Aerotolerant Anaerobe Growth Growth Not required and not utilized