Bab 3: Pertumbuhan Mikroba dan Sel yang Memengaruhinya

Pertumbuhan

Bertambahnya ukuran atau substansi atau masa zat suatu organisme

Misal: bertambah tinggi, atau bertambah besar

Pertumbuhan mikroorganisme multiseluler

Bertambahnya ukuran atau substansi atau masa zat suatu organisme

Misal: bertambah tinggi, atau bertambah besar

Pertumbuhan mikroorganisme uniseluler

Pertambahan jumlah sel, yang juga berarti pertambahan jumlah organisme yang membentuk populasi (koloni)

Pertumbuhan mikroba

Pertambahan jumlah sel

Bagaimana sel bertambah?

Secara aseksual dan seksual

Aseksual

Proses satu sel induk membelah menjadi dua anak sel, kemudian masing-masing anak sel membelah membentuk dua anak sel lagi, dan seterusnya pada waktu generasi tertentu

Waktu generasi

Waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah, bervariasi tergantung jenis spesies dan kondisi pertumbuhan

Macam2 pembelahan aseksual

• Pembelahan biner

• Perkuncupan

• Pembelahan tunas

• Sporulasi

Seksual

• Oogami : bila sel betina berbentuk telur

• Anisogami : bila sel betina lebih besar daripada sel jantan

• Isogami : bila sel jantan dan betina memiliki bentuk yang sama

Fase lag (fase pertumbuhan mikroba) 1

• Fase adaptasi bakteri

• Tidak terjadi penambahan jumlah sel

• Aktivitas metabolisme berlangsung untuk persiapan pembelahan sel

Fase log/eksponensial (fase pertumbuhan mikroba) 2

• Terjadi pembelahan sel secara cepat

• Sel mikroba membelah secara teratur dalam laju yang konstan hingga komposisi nutrisi habis

• Fase paling rawan bagi mikroba

• Produksi metabolit primer (metabolit yang digunakan untuk pertumbuhan)

Fase stationer (fase pertumbuhan mikroba) 3

• Pembelahan sel melambat

• Jumlah sel yang hidup dan mati seimbang akibat kompetisi sel

• Kandungan nutrisi mulai habis

• Produksi metabolit sekunder (metabolit yang digunakan untuk bertahan hidup) seperti antimikroba (antibiotic dan bakteriosin)

Kematian (fase pertumbuhan mikroba) 4

• Tidak ada pembelahan sel

• Nutrisi habis

• Mayoritas sel mati

Perhitungan jumlah sel

• Plate count/Viable cell count

• Direct microscopic count

• Most probable number

Prinsip plate count

Bila sel mikroba yang masih hidup ditumbuhkan pada medium, maka mikroba tersebut akan tumbuh dan membentuk koloni yang dapat dilihat

Kelebihan plate count

• Paling sensitif

• Hanya sel mikroba hidup yang dapat dihitung

• Dapat menghitung beberapa mikroba sekaligus

• Dapat digunakan untuk proses isolasi dan identifikasi mikroba

Kekurangan plate count

• Tidak menunjukkan jumlah sel yang sebenarnya

• Medium dan kondisi inkubasi sangat berpengaruh

• Harus kompak, jelas dan tidak menyebar

Most Probable Number

Prinsip :

• Didasarkan pada jumlah tabung reaksi yang positif, yaitu tabung reaksi yang ditumbuhi oleh mikroba setelah inkubasi pada suhu dan waktu tertentu.

• Tabung positif umumnya ditandai dengan timbulnya kekeruhan atau terbentuknya gas

Direct microscopic count

Prinsip :

Melakukan perhitungan mikroba menggunakan bantuan kotak-kotak skala, dimana dalam setiap ukuran skala seluas 1 mm² terdapat 25 buah kotak besar dengan luas 0.04 mm², dan setiap kotak besar terdiri dari 16 kotak kecil

Kelebihan microscopic count

Kekurangan microscopic count

• Tidak dapat membedakan sel hidup dan sel mati

• Sel berukuran kecil sukar dilihat, sehingga rawan tidak terhitung

• Jumlah sel dalam suspensi harus cukup tinggi (minimal 10⁶) untuk menambah ketelitian

• Tidak dapat digunakan untuk menghitung sel didalam bahan yang banyak mengandung pengganggu seperti ekstrak makanan

Perhitungan massa sel secara langsung

• Turbidimetri (kekeruhan)

• Cara volumetric

• Cara gravimetric

Turbidimetri/kekeruhan

Perhitungan massa sel secara tidak langsung

• Analisis komponen sel

• Analisis produk katabolisme

• Analisis konsumsi nutrien

Faktor pertumbuhan

• Nutrisi

• Tersedianya air

• pH

• Suhu

• Oksigen

• Tekanan osmotik

• Faktor kimia

• faktor biologi

Nutrisi

• Sumber karbon : karbohidrat / gula

• Sumber nitrogen : protein / asam amino, purin, pirimidin

• Faktor pertumbuhan seperti mineral dan vitamin (vit. B1, B2, B6, B12, niasin, dan asam pantotenat)

untuk pembentukan energi dan Menyusun komponen sel

Tersedianya air

Air dibutuhkan sebagai reaktan dalam berbagai reaksi biokimia dalam sel mikroba.Tidak semua air dapat digunakan oleh mikroba

Air yang tidak dapat digunakan:

• Adanya solute dan ion yang mengikat air dalam larutan seperti gula dan garam

• Koloid hidrofilik (gel)

• Air dalam bentuk kristal

pH

• Mikroba umumnya memiliki pH optimum pertumbuhan pada pH 6.5 – 7.5

• Pada pH < 5.0 dan pH >8.5, bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik, kecuali :

  1. Bakteri asidofilik : bakteri yang mampu bertahan pada pH asam yaitu pH < 4.0

     Contoh: Acetobacter acetii, Acetobacter suboxydans

  2. Bakteri netrofilik : bakteri yang dapat tumbuh pada pH 5.5 – 8.0

  3. Bakteri alkalifilik : bakteri yang mampu bertahan pada pH alkali, yaitu pH > 8.5

     Contoh: Geoalkalibacter ferrihydriticus, Bacillus okhensis, Alkalibacterium iburiense

Suhu

• Mikroba memiliki suhu optimum, minimum dan maksimum untuk pertumbuhan

• Suhu tersebut terkait dengan aktivitas enzim dalam sel

• Klasifikasi mikroba berdasarkan kemampuan pada suhu tertentu:

  1. .Psikrofil : minimum pada 0 – 5^oC | Optimum pada 10 – 15^oC | Maksimum pada 15 - 20^oC

  2. Mesofil : minimum pada 10 – 20^oC | Optimum pada 25 – 40^oC | Maksimum pada 40 - 45^oC

  3. Thermofil : minimum pada 25 – 45^oC | optimum pada 45 – 65^oC  | Maksimum pada 60 - 80^oC

Klasifikasi mikroba berdasarkan kebutuhan oksigen

• Aerob obligat : hanya dapat tumbuh jika keberadaan oksigen melimpah

• Anaerob obligat : hanya dapat tumbuh jika tidak ada keberadaan oksigen

• Anaerob fakultatif : dapat tumbuh dengan adanya oksigen tetapi dapat tumbuh juga tanpa adanya oksigen

• Anaerob aerotoleran : tidak dirugikan dari keberadaan oksigen karena memiliki metabolisme fermentasi atau respirasi anaerob

• Mikroaerofilik: membutuhkan tingkat oksigen dalam jumlah tertentu (1 – 10%) untuk pertumbuhannya

Tekanan osmotik

• Medium paling cocok bagi kehidupan mikroba adalah medium yang isotonic (tekanan osmotic sama) terhadap sel mikroba. 

• Medium hipertonik (larutan garam atau gula pekat) menghambat pertumbuhan mikroba karena berakibat plasmolysis

• Medium hipotonik (air aquades) juga menghambat pertumbuhan mikroba karena akan masuk ke dalam sel, sel mengembang dan berakibat pecahnya sel mikroba (plasmoptisis)

Faktor kimia (antiseptic dan desinfektan)

• Antiseptik atau desinfektan merupakan zat kimia yang idgunakan untuk membunuh atau mengurangi dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme.

• Jenis desinfektan atau antiseptic:

  1. Logam berat (Hg, Ag, As, Zn, dan Cu) : berfungsi sebagai antimikroba karena dapat mempresipitasikan enzim/protein penting dalam sel

  2. Fenol / asam karbol : berfungsi sebagai antimikroa karena dapat mempresipitasikan protein secara aktif, dan merusak membrane sel.

  3. Alkohol (50 – 70%): dapat mendenaturasikan protein dengan jalan dehidrasi, dan juga merupakan pelarut lemak sehingga membrane sel akan rusak, dan enzim akan inaktif.

  4. Aldehid (formalin) : dapat membunuh mikroba dengan cara mendenaturasikan protein

  5. Klorin

  6. Peroksida

  7. Deterjen

  8. Antibiotik, dll

Faktor biotik (biologi)