Kamis, 07 Juli 2011

1 komentar

FISIOLOGI MIKROBA
(Metabolisme Mikroba)
A. Fisiologi umum
o Secara umum, organisme mikroskopis pada tingkatan seluler memiliki metabolisme seperti pada umumnya sel eukaryotik maupun prokariyotik.
o Perbedaan terletak pada cara memperoleh nutrisi, dan cara hidup yang akan berpengaruh terhadap kemampuan metabolit yang khas untuk setiap jenis mikroba.
o Lingkungan tempat hidup (habitat) juga berpengaruh terhadap kemampuan metabolisme suatu mikroba.
B. NUTRISI BAKTERI
o Bakteri heterotrof: bakteri yang tidak dapat mensintesis makanannya sendiri. Kebutuhan makanan tergantung dari mahluk lain. Bakteri saprofit dan bakteri parasit tergolong bakteri heterotrof.
o Bakteri autotrof bakteri yang dapat mensistesis makannya sendiri : (1) bakteri foto autotrof dan (2) bakteri kemoautotrof.
o Bakteri aerob: memerlukan O2 bebas untuk kegiatan respirasinya
o Bakteri anaerob : tidak memerlukan O2 bebas untu kegiatan
respirasinya.
C. PERTUMBUHAN BAKTERI
Dipengaruhi oleh beberapa faktor :
 Temperatur, umumnya bakteri tumbuh baik pada suhu antara 25 - 35 derajat C.
 Kelmbaban, lingkungan lembab dan tingginya kadar air sangat menguntungkan untuk pertumbuhan bakteri
 Sinar Matahari, sinar ultraviolet yang terkandung dalam sinar matahari dapat mematikan bakteri.
 Zat kimia, antibiotik, logam berat dan senyawa-senyawa kimia tertentu dapat menghambat bahkan mematikan bakteri.
D. NUTRISI FUNGI
o Heterotrof ; bersifat parasit obligat, parasit fakultatif, atau saprofit
o Fungi menyerap zat organik dari lingkungan melalui hifa dan miseliumnya, kemudian menyimpannya dalam bentuk glikogen
o Fungi bergantung pada substrat yang menyediakan karbohidrat, protein, vitamin, dan senyawa kimia lainnya
E. NUTRISI
o Karbon : diperoleh dari metanol atau etanol, gliserol, asam lemak, asam amino, glukosa. Sumber karbon dapat berupa karbohidrat, lemak, protein
o Karbohidrat
 Karbohidrat dapat diperoleh dari glukosa, sukrosa, fruktosa, trehalosa.
 Tepung: digunakan pada kondisi di alam, terutama pada jamur yang menyerang biji-bijian.
 Selulosa dan lignin: pada jamur yang mendegradasi lignin pada kayu.
 Glikogen: pada kultur buatan.
 Kitin: pada jamur yang menyerangjaringan insekta atau krustacea.
o Lemak
 Sumber: biji yang mengandung minyak, minyak, mentega.
o Protein dan asam amino
 Digunakan sebagai sumber nitrogen. Pada fungi penyebab penyakit kulit.
o Nitrogen
 Nitrogen :diperoleh dari nitrat, asam amino, amonium.
 Jumlah yang diperlukan lebih sedikit daripada karbohidrat
 Secara fisiologi, terdapat 4 kelompok jamur:
1. Jamur yang mampu memfiksasi nitrogen.
2. Jamur yang tidak mampu memfiksasi nitrogen tetapi menggunakan nitrat, garam amonium atau nitrogen organic.
3. Jamur yang mampu menggunakan ammonium
4. Jamur yang menggunakan nitrogen organik
F. Kebutuhan mineral
o Fosfor
 Sumber Potasium fosfat, Sodium fosfat
o Potasium
 Penting untuk nutrisi dan sporulasi, jumlah yang diperlukan sedikit
 Sumber: Potasium nitrat atau potassium fosfat.
o Magnesium
 Jumlah yang diperlukan sedikit tetapi penting untuk sporulasi. Sumber: Magnesium sulfat
o Sulfur
 Diperlukan dalam jumlah yang lebih kecil dari Magnesium.
 Sumber: Magnesium sulfat, sulfite, sulfidril.
o Kalsium
 Tidak esensial diperlukan pada jamur.
 Sumber: kalsium karbonat.
o Seng
 Penting untuk pertumbuhan dan menghasilkan warna.
o Besi dalam bentuk Fe3+, untuk pigmentasi
G. Kondisi lingkungan yang diperlukan untuk pertumbuhan fungi
o Suhu
 Berdasarkan toleransi terhadap suhu lingkungan, fungi dibagi menjadi 3 kategori
 Psikrofil : menyukai suhu dingin
Hanya sebagian kecil spesies fungi yang psikrofilik dengan kemampuan untuk tumbuh pada atau di bawah 0oC dan suhu maksimum 20oC. Contoh: Cladosporium herbarum, Thamnidium elegans.
 Mesofil : tumbuh pada suhu yang sedang
Sebagian besar fungi adalah mesofilik (10-35oC), suhu optimal 20-35oC. Fungi dapat tumbuh baik pada suhu ruangan (22-25oC)
 Termofil : menyukai suhu yang panas
Hanya sekitar 100 spesies fungi adalah termofilik, dengan suhu minimum 20oC, suhu optimum 40oC dan suhu maksimum 50-60oC. Contoh: Aspergillus fumigatus (12-55oC)
 Suhu dapat mempengaruhi: Pertumbuhan miselia, Sporulasi, Kematian (akibat suhu tinggi atau rendah),dan Zonasi
o pH
 Sebagian besar fungi mampu tumbuh pada kisaran pH 4,0-8,5 atau kadang-kadang 3,0-9,0, bahkan beberapa jenis spesies fungi mampu tumbuh pada pH 5,0-7,0.
 Beberapa spesies fungi sangat toleran terhadap asam. Contoh: Aspergillus, Penicillium, Fusarium spp. dapat tumbuh sampai pH 2,0 dengan pH optimum pada kultur media 5,0-7,0.
o Aerasi
 Sebagian besar spesies fungi adalah aerob, membutuhkan oksigen untuk siklus hidupnya.
 Terdapat 4 macam kelompok fungi berdasarkan tipe aerasinya:
 Obligat aerob
Pertumbuhan fungi terhambat jika tekanan oksigen berkurang di bawah tekanan udara. Contoh: Armillaria melea.
 Fakultatif aerob
Mampu tumbuh pada kondisi aerob tetapi juga dapat tumbuh tanpa oksigen dengan memfermentasikan gula. Contoh: Fusarium oxysporum, Mucor hiemalis, Aspergillus fumigatus.
 Fermentatif obligat
Fungi mampu tumbuh dengan atau tanpa oksigen tetapi selalu dengan cara fermentasi. Contoh: fungi akuatik (Aqualinderella fermentans, Blastocladiella ramosa).
 Obligat anaerob
Sel-sel somatik akan mati jika terkena oksigen. Contoh: Neocallimastix spp.
 Aerasi dapat mempengaruhi pertumbuhan jamur dalam hal: konsentrasi oksigen, konsentrasi karbon dioksida, Konsentrasi ion hydrogen
o Air
 Semua fungi membutuhkan air untuk difusi nutrien ke dalam sel-sel dan untuk membebaskan ensim ekstraseluler, dan mempertahankan sitoplasmanya. Ketersediaan air dinyatakan sebagai suatu kelembaban relatif (RH). RH 70% adalah batas paling bawah bagi fungi untuk dapat tumbuh, meskipun Xeromyces bisporus, Ascomycota dapat tumbuh pada lingkungan dengan RH 61-62%.
 Air mempengaruhi pertumbuhan jamur dalam hal: Kelembaban yang dibutuhkan jamur, Resistensi terhadap kekeringan, Kelembaban untuk sporulasi, Pengaruh dispersal/pelepasan spora
o Cahaya
 Cahaya dengan panjang gelombang 380-720 nm tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan somatik meskipun dapat menyebabkan zonasi pada media agar dan pertumbuhan yang menyebar. Cahaya mempengaruhi reproduksi. Stimulus cahaya yang diberikan pada saat awal pertumbuhan dapat menyebabkan perubahan fisiologis pada hifa à terjadi melanisasi yang disebabkan oleh ensim fenol oksidase yang pada awalnya terikat pada membran hifa tetapi dengan adanya cahaya terlepas dari hifa dan terdeteksi dari ekstrak hifa.
 Cahaya mempengaruhi jamur dalam hal: Laju pertumbuhan, Warna dan bentuk, Sporulasi dan pelepasan spora, Zonasi (gelap dan terang), dan Efek toksik dari radiasi
H. Metabolisme mikroba
o Mikroba memiliki kemampuan metabolisme dasar dalam menguraikan bahan-bahan nutrisi utama yang mengikuti proses biokimia sel pada umumnya.
o Jalur metabolisme mengikuti jalur penguraian (katabolisme) dan jalur biosintesi (anabolisme)
o Metabolisme secara umum mengikuti metabolisme nutrien yang diperlukan sel, meliputi metabolisme karbohidrat, protein, lipid, asam nukleat, nitrogen, dan senyawa lainnya.
o MKemampuan mikroba dalam menguraikan substrat tertentu dalam metabolismenya umumnya menjadi ciri khas dari suatu golongan mikroba yang dapat di manfaatkan.
o Metabolit sekunder merupakan sisa metabolisme mikroba yang tumbuh pada substrat tertentu. Metabolit sekunder ini umumnya tidak digunakan oleh mikroba, tetapi dapat bermanfaat bagi lingkungan atau kepentingan lainnya; seperti produksi antimikroba,
o Kemampuan metabolit khas tersebut didukung oleh produksi enzim dari sel yang mendukung metabolisme.
I. Pertumbuhan mikroba
o Pertumbuhan (mikrobiologi) : pertambahan volume sel, karena adanya pertambahan protoplasma dan senyawa asam nukleat yang melibatkan sintesis DNA dan pembelahan mitosis.
o Secara umum mikroba mengikuti pola kurva pertumbuhan yang terdiri atas ; 1. fase lag; 2. fase akselerasi; 3. fase eksponensial; 4. fase deselerasi; 5. fase stasioner; dan 6. fase kematian dipercepat
o Kurva pertimbuhan umumnya menggambarkan pertumbuhan mikroba beserta faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan (misal ; temperatur, pH, dll)
J. Pola Pertumbuhan sel
• Fase Lag : fase penyesuaian sel-sel dengan lingkungan, pembentukan enzim-enzim untuk menguraikan substrat
• Fase Akselerasi : sel-sel mulai membelah / fase aktif
• Fase Eksponensial : fase perbanyakan jumlah sel yang sangat banyak dan peningkatan aktifitas sel,
• Fase Deselarasi : sel-sel mulai kurang aktif membelah
• Fase Stasioner : jumlah pertambahan sel dan kematian sel relatif seimbang
• Fase kematian dipercepat : Jumlah sel yang mati / tidak aktif lebih banyak dari pada sel-sel yang masih hidup
K. Faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba
o Substrat
o Temperatur
o pH
o Bahan kimia lainnya
L. Reproduksi Mikroba
o Bakteri : aseksual, pembelahan sel
o Fungi : aseksual (fase anamorf) dan seksual (fase teleomorf)
Faktor ekologis mikroba
I. Habitat
 Mikroba dapat hidup dimana saja (kosmopolitan), tergantung kemampuan jenisnya. Keberadaan berbagai jenis mikroba tersebut menciptakan hubungan ekologis (menguntungkan, merugikan, komensal, dll) antar mikroba maupun mikroba dengan organisme makro lainnya.
 Mikroba (bakteri, fungi) yang secara normal memiliki habitat di dalam tubuh organisme lainnya disebut sebagai mikroba “flora normal”
 Mikroba penyebab penyakit : mikroba patogen
II. Adaptasi Mikroba dengan lingkungan
 Bakteri sebagai organisme prokariyotik lebih mudah beradaptasi di habitatnya dengan melakukan mutasi. Misalnya; Resistensi dan keganasan bakteri strain baru yang merupakan mutan dari tetuanya.
 Bakteri dan Fungi-fungi jenis tertentu umumnya memiliki kemampuan adaptasi fisiologis terhadap lingkungannya, misal :
1. bakteri dan fungi termofil, mesofil, psikrofil (beradaptasi dengan suhu panas, sedang, rendah);
2. Bakteri dan fungi basofil, asidofil, netrofil (pH tinggi, rendah, netral);
3. bakteri dan fungi aerob, anaerob (perlu O2 bebas, tidak perlu O2 bebas);
4. Fungi xerofilik (dpt hidup di lingkungan kering),
5. Fungi halofilik (dpt hidup di lingkungan berkadar garam tinggi), osmofilik (dpt hidup pd substrat berkadar gula tinggi)
 Contoh
1. Bakteri aerob : Azotobacter (A. chroococcum ; hidup bebas ditanah sbg pengikat N2); Rhizobium (R. leguminosorum : pengikat N2 bersimbiosis dengan akar kacang-kacangan dalam bintil akar)
2. Bakteri anaerob : Clostridium (C. pasteurianum: habitat di tanah, pengikat N2 bebas, C. botulinum ; menghasilkan racun, saproba padamakanan, C. tetani; penyebab tetanus);
III. Adaptasi mikroba
 Hubungan fungi dengan habitatnya juga tergambar dengan munculnya istilah sbb :
 Mikorrhiza : asosiasi simbiotik yang saling menguntungkan antara fungi dengan tumbuhan inangnya.
 Fungi pirofil : fungi yang ditemukan setelah kebakaran ekosistem alam
 Fungi entomofil : fungi yang selalu dapat diisolasi dari serangga, terutama serangga mati
 Fungi koprofil : hidup di kotoran hewan
IV. Mikorrhiza
 Habitat fungi : akar tanaman
 Jenis asosiasi : simbiosis mutualisme
 Fungi mendapat karbohidrat dan vitamin dari tumbuhan; dengan adanya fungi mikorrhiza, tumbuhan menjadi lebih mudah mendapat nutrisi dari tanah (nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, dll) dan lebih toleran terhadap kekeringan dan pH tinggi.
 Macam : ektomikorrhiza dan endomikorrhiza
V. Bioremidiasi
 Bioremidiasi : penggunaan organisme untuk membersihkan lingkungan yang tercemar polutan.
 Mikroorganisme mulai banyak diteliti kemampuan metabolismenya untuk dimanfaatkan sebagai agen pembersih lingkungan tercemar.
 Macam : biostimulasi, bioaugmentasi, dll



Faktor Lingkungan yang Berpengaruh terhadap Mikroba
A. Faktor Lingkungan
Mikroba secara umum memerlukan kondisi lingkungan yang sesuai untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangbiakannya secara optimal.
Faktor lingkungan tersebut meliputi : ketersediaan nutrisi pada substrat, kelembaban, oksigen, temperatur, pH, sinar, bahan kimia lainnya.
B. Pengaruh manipulasi lingkungan
Manipulasi / perlakuan khusus terhadap faktor lingkungan dapat dimanfaatkan untuk memperlakukan mikroba tersebut sesuai peranannya.
Mikroba penghasil metabolit tertentu yang dimanfaatkan metabolit sekundernya dapat dioptimalkan pertumbuhannya dengan memberikan nutrisi terbaik pada substrat dan mengkondisikan pada lingkungan yang terbaik untuk mendukung pertumbuhannnya.
Mikroba patogen juga dapat dihambat pertumbuhannya atau dimatikan dengan memberikan kondisi lingkungan tertentu yang dapat menghambat pertumbuhan hingga merusak dan mematikan selnya.
C. Penghambatan Pertumbuhan
Bakteri umumnya akan mati dengan penyinaran sinar UV dan Pemanasan pada temperatur tertentu.
Bahan-bahan kimia tertentu baik hasil metabolit alami maupun bahan kimia buatan seperti alkohol, deterjen, sabun, dll dapat membunuh kebanyakan mikroba.
Usaha penghambatan mikroba memunculkan istilah seperti antibiotik, antifungi, bakteriostatik, fungistatik, desinfektan, desinfeksi, sterilisasi, dll.
Pengenalan beberapa Teknik Dasar Mikrobiologi
A. Materi
Pengenalan Teknik dasar kultur Mikroba :
 Sterilisasi, Desinfeksi
 Pewarnaan Mikroba
 Kultur mikroba : medium biakan, isolasi mikroba, identifikasi dan determinasi mikroba (pengenalan koloni dan determinasi morfologi kultur mikroba)
B. Sterilisasi dan Desinfeksi
 Sterilisasi : proses fisik, mekanik, biologi dan kimiawi dalam usaha untuk membunuh mikroba (pada peralatan dan bahan tertentu).
 Steril : kondisi yang diharapkan tidak terdapat mikroba (pada bahan dan peralatan
 Desinfeksi : usaha untuk menghancurkan mikroba tertentu (patogen) / usaha pencegahan terhadap terjadinya infeksi
C. Metode Umum Sterilisasi
Sterilisasi dapat dilakukan secara :
 Fisik èdengan pemanasan, pembekuan, pengeringan, radiasi, liofilisasi.
 Sterilisasi Panas :
o Sterilisasi panas kering : Pembakaran langsung (incenerasi), pemanasan dengan udara panas (misal : dengan cara di-oven)
o Sterilisasi panas basah : penggunaan uap air bertekanan (misal: dengan autoklaf/otoklaf), perebusan (merebus alat/bahan dengan air), sterilisasi fraksi / sterilisasi intermitten / tyndalisasi (mendidihkan alat/bahan dengan singkat pada suhu 100ºC selama beberapa menit, kemudian didiamkan sehari dan dipanaskan lagi, demikian seterusnya selama 3 hari), Pasteurisasi, sterilisasi dengan minyak panas (hot oil)
 Sterilisasi dengan Pembekuan.
 Sterilisasi dengan Pengeringan (desinfeksi).
 Sterilisasi dengan radiasi : Radiasi sinar UV, radiasi sinar X, radiasi sinar gamma, radiasi sinar katoda.
 Setrilisasi dengan Filtrasi
 Sterilisasi dengan Vibrasi ultrasonik, Triturasi (proses pelumatan), dan agitasi (prosespengguncangan)
 Liofilisasi (dehidrasi)
 Kimiawiè dengan penggunaan antiseptik, desinfektan.
 Penggunaan Antiseptik dan desinfektan
 Biologiè dengan antibiotik
 Antibiotik
D. Pewarnaan Mikroba
 Tujuan : mempermudah pengamatan struktur sel mikroba yang umumnya bersifat transparan/semitransparan.
 Macam pewarnaan :
 Berdasarkan zat warnanya :
a. pewarna basa à pewarnaan positif (yang diwarnai mikroba-nya),
b. pewarna asam àpewarnaan negatif (yang diwarnai bukan mikrobanya, tetapi latar belakang sediaan mikroba)
 Berdasarkan tujuannya :
a. pewarnaan khusus à bertujuan untuk melihat salah satu struktur sel,
b. pewarnaan diferensial à bertujuan untuk memilahkan mikroorganisme
E. Pewarnaan mikroba (lanjutan)
 beberapa contoh metode / cara pewarnaan mikroba :
 pewarnaan sederhana,
 pewarnaan negatif,
 pewarnaan diferensial : contoh :
a. pewarnaan gramà hasil : bakteri gram positif = berwarna ungu setelah pewarnaan gram, bakteri gram negatif = berwarna merah setelah pewarnaan gram,
b. b. pewarnaan Ziehl-Neelsen / pewarnaan acid-fast à hasil : bakteri tahan asam = berwarna merah setelah pewarnaan acid fast, bakteri tidak tahan asam = bewarna biru setelah pewarnaan acid-fast
F. Kultur Mikroba
 Tujuan : menumbuhkan mikroba pada media biakan buatan.
 Media biakan mikroba : media cair, padat, atau semi padat yang terdiri atas campuran nutrisi / zat-zat hara yang digunakan untuk menumbuhkan mikroba
 Penggolongan medium biakan :
o berdasarkan konsistensinya : medium cair, padat, semi padat;
o berdasarkan susunan kimianya : sintetik, non sintetik, semi sintetik, organik, anorganik,
o berdasarkan fungsinya : medium selektif, diferensial, eksklusif, penguji, diperkaya, khusus, persemaian (nutrien media), serbaguna
G. Pembuatan Medium Biakan
 Tahapan : 1. mencampur bahan (tergantung media jenis media), 2. menyaring (untuk medium yang perlu penyaringan), 3. pengaturan pH, 4. memasukkan media ke dalam wadah tertentu (misal : erlenmeyer, tabung reaksi), 5. Sterilisasi
 Cara : tergantung jenis media

 

Coolleeach Copyright © 2008 Black Brown Art Template by Ipiet's Blogger Template