MIKROBIOLOGI

KEHIDUPAN MIKROBA
1. Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu artinya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri. Pada jasad bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara: pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi).
Pertumbuhan yaitu meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner, Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Doubling Time atau Waktu penggandaan adalah 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. Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
slope = 0,301/ waktu generasi
Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :
0,15 = 0,31/waktu generasi
Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam
Pengukuran pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. 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 , alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri. Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia, dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu: Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture), Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture).
Fase-Fase pada Kurva Pertumbuhan
1. Fase Permulaan
2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat
3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)
4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat
5. Fase Stasioner maksimum
6. Fase Kematian dipercepat
7. Fase Kematian logaritma
2. Faktor Lingkungan Mikroba
Aktivitas mikroba dipengaruhi faktor-faktor lingkungan yaitu: biotik dan abiotik. Aktivitas mikroba mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan dan dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut. Faktor abiotik yaitu: Suhu, Air (pengeringan), Tekanan Osmose, Ion-ion dan Listrik.
Pengaruh Suhu tinggi
Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan memberikan beberapa macam reaksi: Titik Kematian Thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu, waktu Kematian Thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap. Faktor biotik yaitu Interaksi dalam satu populasi mikroba, Interaksi antar populasi mikroba.
3. 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
 Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula
 Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain
 Air 80-90 %, dan bagian lain 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain


Fungsi Nutrisi Untuk Mikroba
 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. Contoh: Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik, Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain
 Mikroba dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat (tergolong tipe holozoik ) maupun cair (tergolong tipe holofitik)
 Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion)
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, sumber nitrogen.
Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen
Berdasarkan Sumber Karbon
1. Jasad Ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat
2. Jasad Heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik, yang dibedakan menjadi:
a. Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
b. 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
Medium Pertumbuhan Mikroba, susunan dan kadar nutrisi suatu medium harus seimbang agar mikroba dapat tumbuh optimal, jika kadarnya terlalu tinggi akan menjadi zat penghambat atau racun bagi mikroba yang menyebabkan aktivitas metabolisme, pertumbuhan mikroba, dan aktivitas fisiologi dapat terganggu hingga dapat mati. Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis jasad yang ditumbuhkan . Aktivitas metabolisme mikroba dapat mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai buffer.
4.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. Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
Mekanisme Bekerjanya Enzim
1. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
2. Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain
3. 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
4. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama
Berdasarkan tempat bekerjanya, Endoenzim, disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Eksoenzim, disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Reaksi Enzimatik
1. Substrat (reaktan)
Penambahan kadar substrat sampai jumlah tertentu dengan jumlah enzim yang tetap, akan mempercepat reaksi enzimatik sampai mencapai maksimum. Namun penambahan substrat selanjutnya tidak akan menambah kecepatan reaksi
2. Suhu
Kenaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan kecepatan reaksi enzimatik. Kemasaman (pH), pH dapat mempengaruhi aktivitas enzim, daya katalisis enzim menjadi rendah pada pH rendah maupun tinggi, karena terjadinya denaturasi protein enzim .
5. Bioenergetik Mikroba
Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba
Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik)
Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik)




Biooksidasi Dan Pemindahan Energi
 Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik
 Dalam sel, energi kimia terdapat dalam bentuk gugus organik berenergi tinggi. yang mengandung S atau P, Adenosin trifosfat (ATP) salah satu gugus berenergi tinggi yang terpenting
 Energi yang dibebaskan ATP tergantung pada keadaan hidrolisisnya, terutama pH dan kadar reaktan. Meskipun ATP mengandung 2 fosfat berenergi tinggi, dalam reaksi umumnya hanya satu fosfat berenergi tinggi digunakan untuk aktivasi
 Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis
Fermentasi adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur: Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP), Jalur Entner-Doudoroff (ED), jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP), Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat, jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob.
1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan jasad dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah
2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)
Reaksi ini dilakukan oleh beberapa jasad antara lain Pseudomonas sp. yang dapat membentuk alkohol dari gula lewat jalur ini
3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
Reaksi ini berguna untuk membentuk gula pentosa dan lain-lain untuk keperluan biosintesis terutama membentuk NADPH2
4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
Pada fermentasi secara heterofermentatif selain asam laktat dihasilkan pula asam asetat, etanol, dan CO2
5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
Banyak jasad anaerob yang mempunyai enzim berbeda-beda yang digunakan dalam perombakan asam piruvat
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil.
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
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.