REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN BAKTERI

Reproduksi Bakteri

• Reproduksi kuman dapat berlangsung secara :– a-seksual– Seksual

• Termasuk dalam reproduksi secara a-seksual adalah – pembelahan, – pembentukan tunas/cabang – pembentukan filamen.

Pembelahan biner • Umumnya kuman berkembang biak secara amitosis dengan membelah menjadi 2 bagian (pembelahan biner), • diartikan bahwa setiap kuman membenuk dinding sel baru melintasi diameter pendeknya, lalu memisahkan menjadi 2 sel.•Waktu diantara 2 pembelahan waktu generasi (generation time) dan ini berlainan untuk tiap jenis kuman, bervariasi antara 20 menit sampai 15 jam.•Sebagai contoh : kuman tbc mempunyai waktu generasi 15 jam, tumbuhnya lambat.

Pembentukan Tunas● Berupa tonjolan kecil yang akan berkembang dan kemudian mempunyai bentuk seperti induknya dengan ukuran yang kecil.

● Tunas ini akan lepas dari induknya dan dapat hidup sebagai individu baru.

• Dapat dijumpai pada kuman dari keluarga Streptomycetaceae

Fragmentasi

• Pada pembentukan filamen, sel mengeluarkan serabut

panjang, yang tidak bercabang.

• Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filamen.

• Filamen terputus-putus menjadi beberapa bagian.

• Tiap bagian membentuk kuman baru.

• Dijumpai terutama dalam keadaan abnormal misalnya bila

kuman Haemophilus influenzae dalam perbenihan yang

basah.

• Peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri

• Timbul sel-sel bakteri dengan sifat-sifat yang berasal dari kedua sel induknya

• Hanya terjadi antara bakteri-bakteri sejenis dari satu family, seperti Enterobacteriaceae, antara Escherichia coli dengan Shigella dysentriae dan antara E. coli dengan Salmonella typhosa

• Melibatkan transfer sepotong kromosom dari satu sel kepada yang lain

• Inti dari reproduksi seksual adalah kebaharuan, perubahan dan variabilitas

• Penyatuan dua perangkat informasi genetic (DNA)• Tersimpan dalam gamet• Fertilisasi (pembuahan)

Reproduksi seksual

• Mengacu kepada pertambahan jumlah sel bukan perkembangan individu organisme sel.

• Memiliki kemampuan menggandakan diri secara eksponensial karena sistem reproduksinya pembelahan biner melintang

• Selang waktu yang dibutuhkan sel untuk membelah diri disebut dengan waktu generasi.

• Tiap spesies mikroba memiliki waktu generasi yang berbeda-beda. Begitu juga dengan bakteri.

Laju Pertumbuhan Mikroba

• Contohnya pada Escherichia coli :

• Hal ini menunjukan hubungan penambahan sel dengan waktu adalah berbentuk geometric eksponensial dengan rumus 2n.

0’ 15’ 30’ 45’ 60’ 75’ 90’ 105’ 120’ 135’

1 sel 2 sel 4 sel 8 sel 16

sel

32

sel

64

sel

128

sel

256

sel

512

sel

Kurva Pertumbuhan Bakteri

Fase lag• Fase penyesuaian bakteri dengan lingkungan yang baru.

• Berlangsung selama 2 jam, tergantung pada komposisi media, pH, suhu, aerasi, jumlah sel pada inokulum awal dan sifat fisiologis mikroorganisme pada media sebelumnya.

Eksponensial / Logaritma• Berlangsung 18-24 jam

• Terjadinya periode pertumbuhan yang cepat

• Pembelahan teratur dapat dihitung waktu generasinya

• Hal-hal yang mempengaruhi derajat variasi pertumbuhan bakteri :

1. Sifat genetik yang diturunkannya.

2. Kadar nutrien dalam media

3. Suhu inkubasi

4. Kondisi pH

G =t log 2

Log Bt – log Bo

Rumus menghitung waktu generasi

Bt = Bo x 2n G = t / n

Stasioner• Biakan menjadi tua dan populasi bakteri mendekati maksimal.• Jumlah kematian = jumlah pertumbuhan bakteri. • Penyebab utama kematian bakteri biakan : 1. Nutrien menyusut 2. Sisa metabolisme meningkat.• Dalam penelitian, fase ini dimanipulasi.

* Pemberian larutan buffer -> jaga pH optimal.

Penurunan Bilangan Sel atau Kematian• Jumlah bakteri hidup berkurang dan menurun.

• Keadaan lingkungan menjadi sangat buruk.

• Pada beberapa jenis bakteri timbul bentuk-bentuk abnormal (bentuk involusi).

Faktor Lingkungan Untuk Pertumbuhan Mikroba

• Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungannya perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba.

• Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan.

• Mikroba tersebut dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut.

• Faktor lingkungan meliputi faktor-faktor abiotik (fisika dan kimia), dan faktor biotik.

Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme (Abiotik)

1. Suhu2. pH3. Oksigen4. Nilai osmotik substrat5. Radiasi sinar6. Bahan kimia7. Faktor Mekanik di guncang 9000/dtk,sel

bakteri akan pecah

Faktor Abiotik

1. Suhu• Setiap bakteri memiliki temperatur optimal dimana

mereka dapat tumbuh sangat cepat dan memiliki rentang temperatur dimana mereka dapat tumbuh.

• Pembelahan sel sangat sensitif terhadap efek kerusakan yang disebabkan temperatur; bentuk yang besar dan aneh dapat diamati pada pertumbuhan kultur pada temperatur yang lebih tinggi dari temperatur yang mendukung tingkat pertumbuhan yang sangat cepat.

Berdasarkan rentang temperatur dimana dapat terjadi pertumbuhan, bakteri dikelompokkan menjadi tiga:

• Psikrofil kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0˚C-30˚C dengan suhu optimum sekitar 15˚C.

• Mesofil kelompok mikroba pada umumnya, mempunyai suhu minimum 15˚C, suhu optimum 25-37˚C dan suhu maksimum 45-55˚C.

• Termofilik kelompok mikroba pada umumnya, mempunyai suhu minimum 40˚C, suhu optimum 55-60˚C dan suhu maksimum 75˚C.

• Jadi, bakteri patogen pada manusia biasanya tumbuh baik pada temperatur 37oC.

2. pH.• Bakteri umumnya tumbuh baik pd pH ( 5,0 – 8,0 ).• Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan

menjadi 3 yaitu (a) mikroba asidofil, kelompok mikroba yang dapat

hidup pada pH 2,0-5,0. Contoh : Thiobacillus(b) mikroba mesofil (neutrofil) kelompok mikroba

yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0. Contohnya : Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi.

(c) mikroba alkalifil kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5. Contohnya : bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea

• Untuk menumbuhkan mikroba pada media memerlukan pH yang konstan, terutama pada mikroba yang dapat menghasilkan asam. Misalnya Enterobacteriaceae dan beberapa Pseudomonadaceae.

• Utk mengatur pH bisa ditambahkan HCl; KOH atau NaOH.• Buffer ( penyangga pH ) : bisa digunakan H2PO4 dan HPO4

( buffer phosfat ).• Buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2.

Cara kerja buffer garam dibasik akan mengadsorbsi ion H+ dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH-

• Pepton juga mempunyai buffer. Karena komponen asam aminonya yaitu : COOH / -COO; NH3 / -NH2 : -NH2+ / -NH

• Buffer.– H+ ( as. Kuat ) + HPO4 -2 H2PO4- as. Lemah.– OH ( basa kuat ) + HPO4 -1 HPO4 -2 as lemah + H2O

3. Oksigen• Berdasarkan keperluan akan oksigen, kuman dibagi atas :

1. Kuman anaerob obligat Hidup tanpa 02. 02 adalah toksis terhadap golongan kuman ini. Misal : Clostridium tetani

2. Kuman anaerob aerotoleran Tidak mati dengan adanya 02

3. Kuman anaerob fakultatif Mampu hidup baik dalam suasana 02 (aerob) atau tanpa 02 (anaerob). Misal : Streptococcus

4. Kuman aerob obligat Tumbuh baik bila ada 02 dalam jumlah besar

5. Kuman mikroaerofilik Hanya tumbuh baik dalam tekanan 02 yang rendah. Misal : Campylobacter

• Sebab mikroba ini tidak memiliki enzim superoksida dimustase / dan katalase.

2 O2- + H+ sup ok dimustase O2 + H2O

2H2O katalase 2H2O + O2

• Reduksi enzim dlm sel ( misal flavo protein ) akan terbentuk Hidrogen peroksida ( H2O2) , juga radikal bebas (O2- ). Keduanya bersifat racun.

• Utk menumbuhkan mikroba anaerob, pd media ditambahkan bahan yg dpt mengikat O2 secara kimiawi antara lain : Na. thioglikolat; cystein; Asam askorbat.

• Sebagai indikator anaerob : digunakan zat Rezasurin dimana suasana aerob berwarna merah.

4. Nilai Osmotik Substrat/Tekanan Osmotik• Tekanan osmose sebenarnya sangat erat hubungannya dengan

kandungan air. • Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis plasmolisis

terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma.

• Apabila diletakkan pada larutan hipotonis plasmoptisa pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah.

Berdasarkan tekanan osmose yang diperlukan dapat dikelompokkan menjadi

(1) Mikroba osmofil mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi. Contoh : beberapa jenis khamir

(2) mikroba halofil mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi. Contoh : bakteri yang termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium

(3) mikroba halodurik kelompok mikroba yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 %.

• Bakteri yang tahan pada kadar garam tinggi, umumnya mempunyai kandungan KCl yang tinggi dalam selnya

5. Sinar Radiasi

• Radiasi menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma.

• Cahaya umumnya dapat merusak mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis.

• Cahaya mempunyai pengaruh germisida, terutama cahaya bergelombang pendek dan bergelombang panjang.

• Pengaruh germisida dari sinar bergelombang panjang disebabkan oleh panas yang ditimbulkannya, misalnya sinar inframerah. Sinar x (0,005-1,0 Ao), sinar ultra violet (4000-2950 Ao), dan sinar radiasi lain dapat membunuh mikroba.

• Apabila tingkat iradiasi yang diterima sel mikroba rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada mikroba.

6. Bahan Kimia

Ion – ion • Logam berat : Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada kadar rendah

dapat bersifat meracun (toksis). • Logam berat mempunyai daya oligodinamik daya

bunuh logam berat pada kadar rendah. • Selain logam berat, ada ion-ion lain yang dapat

mempengaruhi kegiatan fisiologi mikroba ion sulfat, tartrat, klorida, nitrat, dan benzoat.

• Ion-ion tersebut dapat mengurangi pertumbuhan mikroba tertentu sering digunakan untuk mengawetkan suatu bahan, misalnya digunakan dalam pengawetan makanan.

• Ada senyawa lain yang juga mempengaruhi fisiologi mikroba asam benzoat, asam asetat, dan asam sorbat.

Surfaktan• Zat-zat seperti sabun, deterjen, dan zat-zat pembasah

(surfaktan) seperti Tween80 dan Triton A20 dapat mengurangi tegangan muka cairan/larutan.

• Umumnya mikroba cocok pada tegangan muka yang relatif tinggi.

• Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan tersebut menyerupai membran yang elastis.

• Seperti telah diketahui protoplasma mikroba terdapat di dalam sel yang dilindungi dinding sel apabila ada perubahan tegangan muka dinding sel akan mempengaruhi pula permukaan protoplasma selanjutnya dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan bentuk morfologinya.

7. Getaran

• Getaran mekanik dapat merusakkan dinding sel dan membran sel mikroba getaran mekanik banyak dipakai untuk memperoleh ekstrak sel mikroba.

• Isi sel dapat diperoleh dengan cara menggerus sel-sel dengan menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali.

• Getaran suara 100-10.000 x/ detik juga dapat digunakan untuk memecah sel.

Faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme (Biotik)

Interaksi antar populasi mikroba:

1. Sinergisme Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. – Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan

nutrisi bersama sintropisme. – Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau

proses pembersihan air secara alami.– Contoh : Streptococcus faecalis dan Escherichia coli

2. Mutualisme asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. – Contoh : Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae

sianobakteria dengan fungi.

3. Komensalisme Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. – Contoh : Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan

ekskresi sistein. Sistein dapat digunakan oleh Legionella pneumophila.

– Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobik Methanobacterium.

4. Parasitisme suatu asosiasi dimana populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang) karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik.– Contoh : Jamur Trichoderma sp. memparasit jamur Agaricus sp.

5. Predasi Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). – Contoh : Protozoa Didinium nasutum (predator) dengan

Paramaecium caudatum (prey).

6. Antagonisme Satu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. – Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri

terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika.

– Contoh : Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter.