PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

OLEH:DR.H. AGUS KRISNO BUDIYANTO, M.KES

DOSEN PENDIDIKAN BIOLOGI UMM

4.1 Pendahuluan
Bila bakteri diinokulasi ke dalam suatu medium yang sesuai dan pada keadaan yang optimum bagi pertumbuhannya, maka terjadi kenaikan jumlah yang amat tinggi dalam waktu yang relatif pendek. Perbanyakan seperti ini disebabkan oleh pembelahan sel secara aseksual. Pembelahan sel terjadi secara pembelahan biner melintang. Pembelahan biner melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual. Setelah pembentukan dinding sel melintang maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel, dan disebut sel anak. Beberapa spesies mikroorganisme dapat bereproduksi dengan proses tambahan termasuk produksi spora reproduktif, fragmentasi pertumbuhan berfilamen, dengan masing-masing fragmen menghasilkan pertumbuhan dan penguncupan.
Para peneliti mikrobiologi tertarik untuk menentukan dengan tepat apa yang terjadi di dalam sel induk ketika berevolusi ke suatu taraf pada saat membelah menjadi dua sel baru. Hasil–hasil penelitian mengenai proses pembelahan sel telah menampakkan hal- hal berikut:
Terdapat kenaikan jumlah bahan inti, yang terpisah menjadi dua unit, satu untuk masing-masing sel anak baru.
Dinding sel dan membran sel tumbuh ke arah luar dan membran sel tumbuh (meluas) ke dalam sitoplasma pada suatu titik di tengah-tengah sumbu panjang sel. Pada perbatasan tersebut disintesis dua lapisan bahan dinding sel.
Pembentukan mesosom menjadi lebih jelas. Mesosom mempunyai kaitan dengan pembentukan septum (dinding sel yang membagi) dan juga memungkinkan perpautan dengan daerah inti.
Pertumbuhan digunakan untuk bakteri dan mikroorganisme lain dan biasanya mengacu pada perubahan di dalam hasil panen sel (pertambahan total massa sel) dan bukan perubahan individu organisme. Inokulum hamper selalu mengandung ribuan organisme. Pertumbuhan menyatakan pertambahan jumlah dan massa melebihi yang ada di dalam inokulum asalnya. Selama fase pertumbuhan seimbang (balanced growth), maka pertambahan massa melebihi massa bakteri berbanding lurus (proporsial) dengan pertambahan komponen selular yang lain seperti DNA, RNA, dan protein. Oleh karena itu maka mungkinlah untuk mengembangkan pengukuran bagi pertumbuhan dengan berbagai cara.
Cara khas reproduksi bakteri ialah pembelahan biner melintang; satu sel membelah diri, menghasilkan dua sel. Jadi bila kita mulai dengan satu bakteri tumggal, maka populasi bertambah secara geometric 1 􀃆 2 􀃆 22 􀃆 23 􀃆 24 􀃆 25…..2n atau dengan perhitungan sederhana,1 􀃆 2 􀃆 4 􀃆 8 􀃆 16 􀃆 23……
Istilah pertumbuhan sebagaimana digunakan pada bakteri mengacu pada perubahan dalam populasi total dan bukannya perubahan dalam suatu individu organisme saja. Tambahan pula pada kondisi pertumbuhan seimbang ada suatu pertambahan semua komponen selular secara teratur. Akibatnya, pertumbuhan dapat ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel tetapi juga dengan mengukur jumlah berbagai komponen selular (RNA, DNA, protein) dan juga produk-produk metabolism tertentu. Pertumbuhan mikroorganisme dapat diketahui dengan berbagai metode.

Tabel 4.1 Rangkaian metode-metode untuk mengukur pertumbuhan bakteri
Metode                 Penggunaan
Hitungan mikroskopik     Perhitungan bakteri dalam susu dan vaksin
Hitungan cawan     Perhitungan bakteri dalam susu, air, makanan, tanah, biakan dan sebagainnya
Membran atau filter        Sama seperti hitungan cawan
Molekuler
Pengukuran kekeruhan     Uji mikrobiologis, pendugaan hasil panen sel
dalam kaldu, biakan, atau suspense berair
Penentuan nitrogen         Pengukuran panen sel dari suspense biakan
kental untuk digunakan pada
penelitian mengenai metabolisme
Penentuan berat        Sama seperti untuk penentuan nitrogen
Pengukuran aktivitas        Uji mikrobiologis
biokimiawi
4.2 Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan merupakan proses perubahan bentuk yang semula kecil kemudian menjadi besar. Pertumbuhan menyangkut pertambahan volume dari individu itu sendiri. Pertumbuhan pada umumnya tergantung pada kondisi bahan makanan dan juga lingkungan. Apabila kondisi makanan dan lingkungan cocok untuk mikroorganisme tersebut, maka mikroorganisme akan tumbuh dengan waktu yang relatif singkat dan sempurna.
Pertumbuhan mikroorganisme yang bersel satu berbeda dengan mikroorganisme yang bersel banyak (multiseluler). Pada mikroorganisme yang bersel satu (uniseluler) pertumbuhan ditandai dengan bertambahnya sel tersebut. Setiap sel tunggal setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah menjadi mikroorganisme yang lengkap, mempunyai bentuk dan
sifat fisiologis yang sama. Pertumbuhan jasad hidup, dapat ditinjau dari dua segi, yaitu pertumbuhan sei secara individu dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi.
Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume serta bagian-bagian sel lainnya, yang diartikan pula sebagai penambahan kuantiatas isi dan kandungan didalam selnya. Pertumbuhan populasi merupakan akibat dari adanya pertumbuhan individu, misal dari satu sel menjadi dua, dari dua menjadi empat ,empat menjadi delapan, dan seterusnya hingga berjumlah banyak.
Pada mikroorganisme, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel sebagai individu serta satu kesatuan populasi yang kemudian terjadi kadang-kadang karena terlalu cepat perubahannya, sulit untuk diamati dan dibedakan. Pada pertumbuhan populasi bakteri misalnya, merupakan penggambaran jumlah sel atau massa sel yang terjadi pada saat tertentu. Kadang-kadang didapatkan bahwa konsentrasi sel sesuai dengan jumlah sel perunit volume, sedang kerapatan sel adalah jumlah materi perunit volume.
Penambahan dan pertumbuhan jumlah sel mikroorganisme pada umumnya dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan. Kurva tersebut merupakan penjabaran dari penambahan jumlah sel dalam waktu tertentu, misal bernilai b, maka:
a. Pada generasi pertama, b = 1×2
b. Pada generasi kedua,b = 1×22
c. Pada generasi ke-n,b = 1x2n sehingga akhirnya: b=a x 2n
Dengan perhitungan logaritma, persamaan dapat dituliskan menjadi :
Log b = log 10a + alog 102
= log 10a + 0,301 n
= log 10b – log 10a
atau n = 0,301
Pertumbuhan bakteri dalam biak statik akan mengikuti kurva pertumbuhan. Jika bakteri ditanam dalam suatu larutan biak, maka bakteri akan terus tumbuh sampai salah satu faktor mencapai minimum dan pertumbuhan menjadi terbatas. Pertumbuhan biak bakteri dengan mudah dapat dinyatakan secara grafik dengan logaritme jumlah sel hidup terhadap waktu. Suatu kurva pertumbuhan punya bentuk sigmoid dan dapat dibedakan dalam beberapa tahap pertumbuhan. Ada beberepa tahap pertumbuhan yaitu : terdapat kurva pertumbuhan atau gambar.
Tahap ancang-ancang yang mencakup interval waktu antara saat penanaman dan saat tercapainya kecepatan pembelahan maksimum, lamanya tahap ancang-ancang ini terutama tergantung dari biak wal, umur bahan yang ditanam dan juga dari sifat larutan biak.
Tahap eksponensial; Pada tahap pertumbuhan eksponensial terciri oleh kecepatan pembelahan maksimum yang konstan kecepatan pembelahan diri sepanjang tahap log bersifat spesifik untuk tiap jenis bakteri dan tergantung lingkungan.
Tahap stationer; Tahap ini dimulai kalau sel-sel sudah tidak tumbuh lagi. Kecepatan pertumbuhan tergantung dari kadar substrat, menurunnya kecepatan pertumbuhan sudah terjadi ketika kadar subtrat berkurang sebelum subtrat habis terpakai. Massa bakteri yang dicapai pada tahap stationer dinamakan hasil atau keuntungan.
Tahap kematian; Pada tahap kematian dan sebab-sebab kematian sel bakteri dalam larutan biak normal masih kurang diteliti. Ada kemungkinan bahwa sel-sel dihancurkan oleh pengaruh enzim asal sel sendiri (otolisis)
Pertumbuhan bakteri dalam biak sinambung tidak akan mengikuti kurva pertumbuhan. Dalam pertumbuhan bakteri ini terdapat prosedur yang menjadi dasar biak sinambung yang dilakukan dalam kemostat dan turbidostat
1. Pertumbuhan dalam kemostat
Kemostat terdiri dari bejana biak yang dimasuki larutan biak dari bejana persediaan dengan kecepatan aliran tetap. Diusahakan dalam bejana biak terdapat pemasokan O2 secara optimum dan supaya selekas mungkin terjadi distribusi merata dari nutrien yang dialirkan masuk sebagai larutan biak. Kecepatan pertambahan dinyatakan sebagai μx = dx/dt dan kerapatan bakteri meningkat dengan x = x0 e μ/t. Biak dalam kemostat dikendalikan subtrat. Stabilitas sistem ini berlandaskan keterbatasan kecepatan tumbuh oleh konsentrasi subtrat yang diperlukan pertumbuhan (donor H, sumber N, Sumber S, atau sumber P).
2. Pertumbuhan dalam turbidostat
Sistem ini didasarkan pada kerapatan bakteri tertentu atau kekeruhan tertentu yang dipertahankan konstan. Ada perbedaan mendasar antara biak statik klasik dengan biak sinambung dalam kemostat biak static harus dilihat sebagai sistem tertutup (boleh disamakan dengan organisme sial, tahap stationer dan tahap kematian. Kalau pada biak sinambung merupakan sistem terbuka yang mengupayakan keseimbangan aliran untuk organisme selalu terdapat kondisi lingkungan yang sama.
Dalam pertumbuhan sinkron akan terjadi sinkronisasi pembelahan sel. Hal ini dimaksudkan agar proses metabolisme siklus pembelahan bakteri dapat dipelajari disperlukan suspensi sel yang mengalami pembelahan sel dalam waktu sama yaitu sinkron. Sinkronisasi populasi sel dapat dicapai dengan berbagai tindakan buatan antara lain dengan merubah suhu rangsangan cahaya, pembatasan nutrien atau menyaring untuk memperoleh sel-sel yang sama ukurannya. Sinkronisasi pertumbuhan ini juga dimaksudkan untuk menyediakan stater dengan usia yang sama.
4.3 Fase-Fase Pertumbuhan Mikroorganisme
Secara umum fase-fase pertumbuhan mikroorganisme adalah sebagai berikut.
1. Fase lag (fase masa persiapan, fase adaptasi, adaptation phase)
Pada fase ini laju pertumbuhan belum memperlihatkan pertumbuhan ekponensial, tetapi dalam tahap masa persiapan. Hal ini tergantung dari kondisi permulaan, apabila mikroorganisme yang ditanami pada substrat atau medium yang sesuai, maka pertumbuhan akan terjadi. Namun sebaliknya apabila diinokulasikan mikroorganisme yang sudah tua meskipun makanannya cocok, maka pertumbuhannya mikroorganisme ini membutuhkan masa persiapan atau fase lag. Waktu yang diperlukan pada fase ini digunakan untuk mensintesa enzim. Sehingga mencapai konsentrasi yang cukup untuk melaksanakan pertumbuhan ekponensial. Fase ini berlangsung beberapa jam hingga beberapa hari, tergantung dari jenis mikroorganisme serta lingkungan yang hidup.
Selama fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tidak secara nyata terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian) ataupun fase-pengaturan jasad untuk suatu aktivitas didalam lingkungan yang mungkin baru. Sehingga grafik selama fase ini umumnya mendatar.
Kalau G ( = waktu generasi rata-rata ) sama dengan t ( = waktu yang dibutuhkan dari jumlah a menjadi b ) dibagi oleh a ( = jumlah keturunan ) sehingga:
G = t / n
=         0,301
log10a -  -log10b
2. Fase tumbuh dipercepat (fase logaritme, fase eksponensial, logaritma phase)
Pada setiap akhir persiapan sel mikroorganisme akan membelah diri.masa ini disebut masa pertumbuhan, yang setiap selnya tidak sama dalam waktu masa persiapan.Sehingga secara berangsur-angsur kenaikan jumlah populasi sel mikroorganisme ini mencapai masa akhir fase pertumbuhan mikroorganisme.
Setelah setiap individu menyesuaikan diri dengan lingkungan baru selama fase lag, maka mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah individu sel sehingga kurva meningkat dengan tajam (menanjak). Peningkatan ini harus diimbangi dengan banyak faktor, antara lain:
Faktor biologis, yaitu bentuk dan sifat jasad terhadap lingkungan yang ada, serta assosiasi kehidupan di antara jasad yang ada kalau jumlah jenis lebih dari sebuah.
Faktor non-biologis, antara lain kandungan sumber nutrien di dalam media, temperatur, kadar oksigen, cahaya, dan lain sebagainya.
Kalau faktor-faktor di atas optimal, maka peningkatan kurva akan nampak tajam seperti gambar. Pada fase ini pertumbuhan secara teratur telah tercapai. Maka pertumbuhan secara ekponensial akan tercapai. Pada fase ini menunjukkan kemampuan mikroorganisme berkembang biak secara maksimal. Setiap sel mempunyai kemampuan hidup dan berkembang biak secara tepat. Fase pengurangan pertumbuhan akan terlihat berupa keadaan puncak dari fase logaritmik sebelum mencapai fase stasioner, dimana penambahan jumlah individu mulai berkurang atau menurun yang di sebabkan oleh banyak faktor, antara lain berkurangnya sumber nutrien di dalam media tercapainya jumlah kejenuhan pertumbuhan jasad. Fase tumbuh reda akan terlihat dimana fase logaritma mencapai puncaknya, maka zat-zat makanan yang diproduksi oleh setiap sel mikroorganisme akan mengakibatkan pertumbuhan mikroorganisme, sehingga pada masa pertumbuhan ini reda atau dikatakan sebagai fase tumbuh reda.
3. Fase stasioner
Pengurangan sumber nutrien serta faktor –faktor yang terkandung di dalam jasadnya sendiri, maka sampailah puncak aktivitas pertumbuhan kepada titik yang tidak bisa dilampaui lagi, sehingga selama fase ini, gambaran grafik seakan mendatar. Populasi jasad hidup di dalam keadaan yang maksimal stasioner yang konstan.
4. Fase kematian
Fase ini diawali setelah jumlah mikroorganisme yang di hasilkan mencapai jumlah yang konstan, sehingga jumlah akhir mikroorganisme tetap maksimum pada masa tertentu. Setelah masa dilampaui, maka secara perlahan-lahan jumlah sel yang mati melebihi jumlah sel yang hidup. Fase ini disebut fase kematian dipercepat. Fase kematian dipercepat mengalami penurunan jumlah sel, karena jumlah sel mikroorganisme mati. Namun penurunan jumlah sel tidak mencapai nol, sebab sebagian kecil sel yang mampu beradaptasi dan tetap hidup dalam beberapa saat waktu tertentu. Pada fase ini merupakan akhir dari suatu kurva dimana jumlah individu secara tajam akan menurun sehingga grafik tampaknya akan kembali ke titik awal lagi.
Gambaran pertumbuhan mikroorganisme seringkali tidak sesuai seperti yang sudah diterangkan kalau faktor-faktor lingkungan yang menyertainya tidak memenuhi persyaratan. Beberapa penyimpangan yang sering terjadi pada gambaran kurva tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :
Pengaruh lingkungan terhadap kurva pertumbuhan
1. Kurva A : Menunjukkan terdapatnya fase lag yang cukup lama sebelum mikroorganisme dapat tumbuh dan bertambah.
2. Kurva B : Menunjukkan tidak adanya fase lag, karena begitu ditanamkan, maka pertumbuhan mikroorganisme dapat langsung ke fase logaritmik atau fase eksponensial pertumbuhan.
3. Kurva C : Menunjukkan fase lag yang panjang atau lama serta tidak dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya yang baru (mati).
4. Kurva D : adalah gambaran suatu kurva pertumbuahan mikroorganisme yang secara kontinu terus menerus diberi tambahan sumber nutrient, sehingga ada kesinambungan pertumbuhan walau makin lama mengarah kepada penurunan.
4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroorganisme
A. Faktor alam
1. Temparatur
Umumnya batas daerah temperatur bagi kehidupan mikroorganisme terletak antara 0-90oC. Temperatur minimum adalah suhu paling rendah dimana kegiatan mikroorganisme masih dapat berlangsung. Temperatur maksimum adalah temperatur tertinggi yang masih dapat digunakan untuk aktifitas mikroorganisme, tetapi pada tingkatan kegiatan fisiologis paling minimal. Sedang temparatur yang paling baik bagi aktivitas hidup disebut temperatur optimum.
Berdasarkan pada daerah aktivitas temperatur, mikroorganisme dapat dibagi menjadi tiga golongan utama yaitu:
Tabel 4. 4 Daerah aktivitas temperatur mikroorganisme
Suhu Pertumbuhan
Golongan      Minimum     Optimum     Maksimum
Psychrophil     0oC         10o-15oC     30oC
Mesophil         15o-25oC     25o-37oC     40o-55oC
Thermophil     24o-45oC     50o-60oC     60o-90oC
Bakteri-bakteri patogen pada manusia termasuk bakteri Mesophil. Suhu optimumnya sama dengan suhu tubuh manusia ( 37oC ). Titik kematian termal suatu jenis mikroorganisme ialah nilai temparatur yang dapat mematikan jenis tersebut didalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu. Sedang waktu kematian termal adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu jenis mikroorganisme pada suatu temperatur yang tetap. Kedua istilah tersebut mempunyai arti yang penting di dalam praktek, terutama di dalam industri pengawetan bahan makanan dan obat-obatan. Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian termal
antara lain: waktu, temperature, kelembaban, bentuk dan jenis spora, umur mikroorganisme, pH dan komposisi medium.
Komposisi medium juga mempengaruhi kepekaan bakteri terhadap pemanasan. Adanya partikel atau benda padat dan senyawa tertentu di dalam medium akan menaikkan resistensi ( ketahanan ) mikroorganisme terhadap panas, sebab penetrasi panas kedalam medium terhalang oleh adanya benda atau zat tadi. Temparatur rendah menyebabkan gangguan pada metabolisme, jenisnya tergantung pada temparatur dan cara perlakuanya. Kematian mikroorganisme pada temperatur rendah disebabkan oleh terjadinya perubahan keadaan koloid protoplasma yang tidak reversible. Penurunan temperature yang tiba-tiba di atas titik beku dapat menyebabkan kematian, akan tetapi penurunan temperature secara bertingkat hanya mengakibatkan kegiatan metabolisme untuk sementara saja. Bila suspensi bakteri didinginkan dengan cepat dari 45oC, maka jumlah bakteri yang mati mencapai 95%, tetapi pendinginan secara bertingkat menyebabkan jumlah kematian tersebut akan berkurang.
Kematian akibat penurunan temperatur yang tiba-tiba, mungkin karena air menjadi tidak siap untuk kegiatan fisiologi. Misalnya pada pembekuan, mungkin terjadi kerusakan sel oleh adanya kristal es di dalam air antar sel. Proses pendinginan di bawah titik beku dan di dalam keadaan hampa udara secara bertingkat, banyak digunakan untuk mengawetkan biakan dan proses tersebut disebut lyofilisasi. Hasil lyofilisasi merupakan tepung yang terdiri atas sel yang lyofilik dan sangat mudah menarik air, juga tidak menyebabkan denaturasi protein sebab molekul air protoplasma di dalam proses ini langsung dirubah menjadi uap air tanpa melalui fase cair (sublimasi ).
2. Cahaya
Sebagian besar bakteri adalah chemotrophe, karena itu pertumbuhannya tidak tergantung pada cahaya matahari. Pada beberapa spesies, cahaya matahari dapat membunuhnya karena pengaruh sinar ultraviolet.
3.Kelembaban
Air sangat penting untuk kehidupan bakteri terutama karena bakteri hanya dapat mengambil makanan dari luar dalam bentuk larutan (holophytis). Semua bakteri tumbuh baik pada media yang basah dan udara yang lembab. Dan tidak dapat tumbuh pada media yang kering. Mikroorganisme mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi diatas 85%, sedang untuk jamur dan aktinomiset diperlukan kelembaban yang rendah dibawah 80%. Kadar air bebas didalam larutan merupakan nilai perbandingan antar tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air murni, atau 1 / 100 dari kelembaban relatif. Nilai kadar air bebas didalam larutan untuk bakteri pada umumnya terletak diantara 0,90 sampai 0,999 sedang untuk bakteri halofilik mendekati 0,75. Banyak mikroorganisme yang tahan hidup didalam keadaan kering untuk waktu yang lama seperti dalam bentuk spora, konidia, arthrospora, kamidiospora dan kista. Seperti halnya dalam pembekuaan, proses pengeringan protoplasma, menyebabkan kegiatan metabolisme terhenti. Pengeringan secara perlahan menyebabkan kerusakan sel akibat pengaruh tekanan osmosa dan pengaruh lainnya dengan naiknya kadar zat terlarut.
4. pH
pH sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Umumnya asam mempunyai pengaruh buruk terhadap pertumbuhan bakteri. Lebih baik hidup dalam suasana netral ( pH 7,0 ) atau sedikit basa ( pH 7,2-7,4), tetapi pada umumnya dapat hidup pada pH 6,6 – 7,5. Bakteri-bakteri yang patogen pada manusia tumbuh baik pada pH 6,8-7,4, yaitu sama dengan pH darah.
Batas pH untuk pertumbuhan jasad merupakan suatu gambaran dari batas pH bagi kegiatan enzim. Untuk itu jasad dikenal nilai pH minimum, optimum, dan maksimum. Bakteri memerlukan nilai pH antara 6,5-7,5, ragi antara 4,0-4,5, sedang jamur dan aktinomiset tertentu mempunyai daerah pH yang luas. Atas dasar daerah-daerah pH bagi kehidupan mikroorganisme dibedakan adanya tiga golongan besar,yaitu:
a. Mikroorganisme yang asidofilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0-5,0
b. Mikroorganisme yang mesofilik (Neutrofilik), yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 5,5-8,0
c. Mikroorganisme yang alkalifilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 8,4-9,5.
5. O2 dari udara
Untuk melangsungkan hidupnya, makhluk hidup membutuhkan O2 yang diambil dari udara melalui pernafasan. Fungsi O2 ini sudah jelas yaitu untuk pembakaran zat-zat jaringan, sehingga dihasilkan panas dan tenaga. Hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 dalam jumlah yang normal disebut hidup secara aerob. Organisme yang tidak hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 bebas disebut
organisme anaerob. Berdasarkan responnya terhadap O2 bebas, maka bakteri dibagi dalam tiga golongan yaitu :
􀂾 Bakteri aerob ( obligate aerob )
Yaitu bakteri yang hanya hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 bebas. Misalnya : Vibroiro cholera, Corynebacterium diphtheriea
􀂾 Bakteri anaerob ( obligate anaerob )
Yaitu bakteri yang hanya dapat hidup di dalam lingkungan yang tidak mengandung oksigen bebas. Misal: Clostridium tetani,Treptonema pallida.
􀂾 Fakultatif aerob
Yaitu bakteri yang hidup di dalam lingkungan yang mengandung oksigen bebas maupun tidak. Misal : Salmonella typhi, Neisseria mengitidis. Bakteri-bakteri fakultatif aerob pada umumnya lebih baik tumbuh pada pada lingkungan yang sedikit mengandung oksigen bebas. Karena itu lebih tepat bila dinamakan bakteri microaerophil.
6. Tekanan osmotik
Air keluar masuk sel bakteri melalui proses osmosis, karena perbedaan tekanan osmotik antara cairan yang ada di dalam dengan sel yang ada di luar bakteri.Protoplasma selalu mengandung zat yang terlarut di dalamnya, karena itu tekanan osmotiknya selalu tinggi dari air murni. Bila bakteri dimasukkan dalam aquades, maka air akan masuk ke dalam sel bakteri. Hal ini menyebabkan bakteri menggembung, mungkin pecah dan mati. Peristiwa ini disebut Plasmoptysis.
Sebaliknya bila bakteri dimasukkan ke dalam cairan hipertonis akan menyebabkan plasma dari dinding sel dan kematian bakteri. Peristiwa ini disebut Plasmolisa.
Pada umumnya larutan hipertonis menghambat pertumbuhan, karena dapat menyebabkan plasmolisa. Tekanan osmosa tinggi banyak digunakan di dalam praktek untuk pengawetan bahan-bahan makanan, seperti pengawetan ikan dengan penambahan garam, untuk pengawetan buah-buahan dengan penambahan gula. Beberapa mikroorganisme dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula yang tinggi, antara lain ragi yang osmofil (dapat tumbuh pada kadar garam tinggi), bahkan beberapa mikroorganisme dapat tahan di dalam substrat dengan kadar garam sampai 30%,golongan ini bersifat halodurik.
7. Pengaruh mikroorganisme di sekitarnya
Kehidupan organisme di alam tidak dapat dipisahkan dari adanya organisme lain. Seperti halnya manusia tidak dapat hidup bila tidak ada tumbuhan atau hewan. Organisme-organisme di alam ini berada dalam suatu keseimbangan yang disebut keseimbangan biologis.
B. Faktor kimia
Mengubah permeabilitas membran sitoplasma sehingga lalu lintas zat-zat yang keluar masuk sel mikroorganisme menjadi kacau.
Oksidasi,beberapa oksidator kuat dapat mengoksidasi unsur sel tertentu sehingga fungsi unsur terganggu. Misal, mengoksidasi suatu enzim.
Terjadinya ikatan kimia, ion-ion logam tertentu dapat megikatkan diri pada beberapa enzim. Sehigga fungsi enzim terganngu.
Memblokir beberapa reaksi kimia,misal preparat zulfat memblokir sintesa folic acid di dalam sel mikroorganisme.
Hidrolisa, asam atau basa kuat dapat menghidrolisakan struktur sel hingga hancur.
Mengubah sifat koloidal protoplasma sehingga menggumpal dan selnya mati.
Faktor zat kimia yang mempengaruhi pertumbuhan:
􀂾 Logam-logam berat                    􀂾 Klor dan senyawa klor
􀂾 Fenol dan senyawa-senyawa sejenis            􀂾 Zulfonomida
􀂾 Alkohol                             􀂾 Detergen
􀂾 Aldehit                             􀂾 Zat pewarna
􀂾 Yodium                             􀂾 Peroksida
4.5 Media biak dan persyaratan bagi pertumbuhan
Untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan mikroorganisme diperlukan suatu substrat yang disebut media. Dikarenakan dengan media yang cocok, maka pertumbuhan mikroorganisme akan maksimal, subur dan cepat. Media biak (larutan biak) dapat di buat dari senyawa-senyawa tertentu.
Media biak dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu:
Media biak sintetik : media ini dibuat dari senyawa – senyawa kimia.
Media biak kompleks, media ini dibuat dari senyawa yang mengandung ektrak ragi, otolitas ragi, pepton dan ekstrak daging.
Media biak padat, media ini dibuat dari larutan biak cair kemudian ditambahkan bahan pemadat yang memberi konsistensi seperti selai pada larutan air.
Salah satu syarat untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah kadar ion hidrogen yang ada dilingkungannya. Perubahan kadar yang kecil saja sudah mampu menimbulkan pengaruh yang besar. Alasan inilah yang amat penting untuk menggunakan nilai pH awal yang optimum dan mempertahankannya sepanjang pertumbuhan. Organisme hidup paling baik pada pH 7. selain kadar ion hydrogen, dibutuhkan juga karbondioksida dan kadar air, suhu dan tekanan osmatik. Pertumbuhan mikroorganisme tergantung dari bahan-bahan makanan.
Pada dasarnya larutan biak sekurang-kurangnya harus mengandung sebagai berikut :
Kebutuhan nutrien pokok. Diantaranya karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, belerang, fosfat, kalium, magnesium dan besi.
. Sumber-sumber karbon dan energi.
Zat-zat pelengkap, yaitu suplemen yang termasuk komponen dasar dan yang oleh beberapa mikroorganisme tidak dapat disintesis dari komponen-komponen sederhana.
Dalam upaya mendukung pertumbuhan mikroorganisme secara berkelanjutan dapat dilakukan dengan menyediakan media yang dikayakan. Kondisi pengkayaan adalah kondisi dimana organisme dapat tetap tumbuh dengan kehadiran saingan dengan menetapkan sejumlah faktor (sumber energi, sumber karbon dan sumber nitrogen akseptor hidrogen dan atmosfir gas, cahaya, suhu, pH dan selanjutnya) dapat ditetapkan kondisi lingkungan tertentu dan dapat ditanamkan populasi campur yang terdapat dalam tanah atau dalam lumpur. Bahan-bahan penanaman yang menguntungkan ialah bahan-bahan yang berasal dari tempat dimana telah terjadi “pengkayaan alamiah” seperti : mikroorganisme pengolah CO dalam limbah air pabrik gas, pengolah hemoglobin dalam limbah pajagalan dan oksidator hidrokarbon di ladang minyak bumi dan bak minyak.
Untuk mikroorganisme yang sangat terspesialisasi harus dibuat kondisi pengkayaan yang sangat selektif. Medium mineral yang bebas nitrogen terikat dan tanpa cahaya merupakan medium yang amat selektif untuk sianobakteri yang memfiksasi nitrogen. Bila larutan medium yang sama dilengkapi dengan suatu sumber energi atau sumber energi dan sumber karbon maka pada keadaan gelap dan pada kondisi aerob dan tumbuh Azotobacter dan kalau Biak Murni.
Untuk menumbuhkan dan mengembang-biakan mikroorganisme, diperlukan suatu substrat yang disebut media. Sedang media itu sendiri sebelum dipergunakan harus dalam keadaan steril, artinya tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme lain yang tidak diharapkan. Susunan bahan, baik berbentuk bahan alami (seperti tauge, kentang, daging, telur, wortel), ataupun bahan buatan (berbentuk senyawa kimia organik ataupun anorganik) yang dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme dinamakan media. Secara garis besar media dibedakan atas :
1. Media hidup
Media hidup umumnya dipakai dalam laboratorium virology untuk pembiakan berbagai virus, sedangkan dalam bakterologi hanya beberapa
jenis kuman tertentu saja dan terutama hewan percobaan.
2. Media mati
Berdasarkan konsentrasinya
Media padat, terbagi media agar miring, agar deep dan agar sebar. Media ini umumnya dipergunakan untuk bakteri, ragi, jamur.
. Media cair, jika media tidak ditambahkan zat pemadat, biasanya media cair dipergunakan untuk pembiakan mikroalga, bakteri dan ragi.
Media semi padat atau semi cair, jika penambahan zat pemadat hanya 50% atau kurang dari yang seharusnya. Ini umumnya diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme yang banyak memerlukan kandungan air dan hidup anaerobik atau fakultatif.
Berdasarkan komposisi atau susunan bahannya Sesuai dengan fungsi fisiologis dari masing-masing komponen ( unsure hara ) yang terdapat di dalam media, maka susunan media pada semua jenis mempunyai kesamaan isi, yaitu:
a. Kandungan air
b. Kandungan nitrogen, baik berasal dari protein, asam amino, dan senyawa lain yang mengandung nitrogen.
c. Kandungan sumber energi / unsur C, baik yang berasal dari karbohidrat, lemak,protein, ataupun senyawa-senyawa lain.
d. Faktor pertumbuhan, umumnya vitamin dan asam amino.
Berdasarkan kepada persyaratan,susunan media dapat berbentuk:
a. Media alami, yaitu media yang disusun oleh bahan-bahan alami seperti kentang, tepung, daging, telur, ikan, umbi-umbian.
b. Media sintetis, yaitu media yang disusun oleh senyawa kimia seperti media untuk pertumbuhan dan perkembang-biakan bakteri clostridium.
c. Media semi sintetis, yaitu media yang tersusun oleh campuran bahanbahan alami dan bahan-bahan sintetis.
Berdasarkan sifat Penggunaan media bukan hanya untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme, tetapi juga untuk isolasi, seleksi,evaluasi, dan diferensiasi biakan yang didapatkan berdasarkan sifat-sifat media, yaitu:
Media umum, kalau media a dapat dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan satu atau lebih kelompok mikroorganisme secara umum.
Media penyangga, kalau media dipergunakan dengan maksud “memberikan kesempatan” terhadap suatu jenis atau kelompok mikroorganisme untuk tumbuh dan berkembang lebih cepat dari jenis atau kelompok lainnya yang sama-sama berada dalam satu bahan.
Media selektif, adalah media yang hanya dapat ditumbuhi oleh satu atau lebih jenis mikroorganisme tertentu tetapi akan menghambat atau mematikan untuk jenis –jenis lainnya.
Media diferensial, adalah media yang dipergunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme tertentu serta penemuan sifatsifatnya.
Media penguji, yaitu media yang digunakan untuk pengujian senyawa atau benda tertentu dengan bantuan mikroorganisme.
Media penghitungan, yaitu media yang digunakan untuk menghitungn jumlah mikroorganisme pada suatu bahan. Media ini dapat berbentuk media umum, media selektif ataupun media differensial dan penguji.
Agar mikroorganisme dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di dalam media diperlukan persyaratan tertentu, yaitu:
Bahwa di dalam media harus terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.
Bahwa media harus dalam keadaan steril.
4.6 Reproduksi Mikroorganisme sebagai Komponen Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme ditentukan pula oleh kemampuan dalam mereproduksi sel. Perkembangbiakan mikroorganisme dapat terjadi secara aseksual (yang paling umum) dan secara seksual (terjadi pada beberapa individu saja). Pada bakteri misalnya, perkembang-biakan secara aseksual terjadi secara pembelahan biner, yaitu sel induk membelah menjadi dua selanak. Kemudian masing-masing sel anak akan membentuk dua sel anak lagi, dan seterusnya hingga makin membanyak. Selama sel membelah maka akan terjadi keselarasan replikasi DNA sehingga tiap-tiap sel anak akan menerima paling sedikit satu kopi (salinan) dari genom.
Perbanyakan sel dengan cara pembelahan ini, kecepatannya ditentukan oleh waktu generasi.Ada jenis yang mempunyai waktu generasi lambat atau lambat sekali. Ada pula yang waktu generasinya sangat singkat atau cepat.
Tabel 4.5 Waktu generasi mikroorganisme
Kelompok Jenis
Mikroorganisme             Waktu Generasi ( Jam )
Bakteri heterotrofik:
Bacillus megatarium                0,58
Escherichia coli                0,28
Rhizobium meliloti                1,80
Treponema pallidum                34,0
Bakteri fotosintetik:
Chloropseupdomonas                7,0
Ethylicum                    2,4
Rhodopseudomonas spheroids        5,0
Rhodospirillum rubrum
Ragi:
Saccharomyces cerevisiae             2,0
Bakteri memang mempunyai cara-cara perkembang-biakan aseksual yang unik kalau dibandingkan dengan mikroorganisme lainnya. Juga didalam kecepatan perbanyakan dan waktu generas, tetapi pembelahan sel mikroorganisme tidak saja terjadi hanya secara biner sajamungkin pula dapat berbentuk multiple perkuncupan.
Ragi, seperti ragi untuk membuat kue atau roti Saccharomyces cerevisiae pembelahan ada yang seperti bakteri (dari satu sel menjadi dua dst.) tetapi ada pula yang membentuk kuncup, dimana tiap kuncup akan membesar seperti induknya. Kemudian tumbuh kuncup baru dan seterusnya sehingga akhirnya membentuk semacam mata rantai.
Virus tumbuh dan berkembang-biak di dalan sel hidup jasad lain, perbanyakan individunya terjadi secara pembelahan atau replikasi DNA(gambar 47) Perkembang-biakan aseksual dapat juga terjadi secara fragmentasi, yaitu pemotongan serat atau hifa atau filamen. Misal yang terjadi pada jamur atau mikroalge. Filamen yang terpotong menjadi beberapa bagian, tiap potongannya akan tumbuh dan berkembang pula seperti induknya. Perkembang-biakan aseksual yang paling umum lagi adalah melalui spora. Spora yang dapat diumpamakan seperti biji tanaman tinggi, dihasilkan dalam berbagai bentuk mikroorganisme. Untuk bakteri, spora terbentuk didalam sel, sehingga dinamakan endospora. Sedang untuk jamur misalnya, spora terbentuk diluar tubuh jasadnya, sehingga dinamakan
eksospora. Kalau spora jatuh ke tempat yang lembab maka ia akan berkecambah dan tumbuh menjadi individu baru. Perkembang biakan secara seksual, umumnya terjadi pada jamur dan mikro alga serta secara terbatas pada bacteria, dapat terjadi secara :
1. Oogami, kalau sel betina berbentuk telur.
2. Secara anisogami, kalau sel betina lebih besar dari sel jantan.
3. Isogami, kalau sel jantan dan sel betina mempunyai bentuk yang sama.
Hasil perkawinan (fertilisasi) akan membentuk zigot (sel betina atau sel telur yang telah di buahi oleh sel jantan atau sel sperma), yang kemudian zigot akan berkecambah membentuk individu baru setelah mengalami pembelahan. Rangkaian kehidupan mikroorganisme yang dimulai dari spora, spora berkecambah, membentuk massa sel ataupun tubuh buah kemudian menghasilkan alat perkembang biakan kembali, disebut siklus atau daur hidup. Pada bacteria siklus hidup kurang jelas rangkaianya, berbeda pada jamur dan mikro alga. Pada jamur kompos (Agaricus bisporus), yaitu jenis jamur yang sudah dibudidayakan dan bernilai ekonomi dengan nama mushroom atau champignon, siklus hidupnya sangat jelas mulai dari spora yang berkecambah, membentuk massa hifa atau misellia, membentuk tubuh buah stadia awal sampai membentuk tubuh buah yang nyata terlihat. Juga pada alga hijau (Chlamydomonas) jenis alag yang banyak kita temukan pada bak aquarium ataupun pada kolam ikan, serta pada protozoa (Trypanosoma gambiense) penyebab penyakit tidur yang ditularkan melalui lalat tsese.
Di dalam siklus hidup, tahapan yang terjadi sejak spora berkecambah sampai menghasilkan kembali alat perkembang biakan, akan di lalui tingkat perkembang biakan secara seksual ataupun aseksual sesuai dengan sifat mikroorganisme. Faktor – faktor yang mempengaruhi, khususnya factor lingkungan abiotik seperti :
1. Kelengkapan unsur yang terdapat di dalam media    5. Cahaya
2. pH media                            6. Sirkulasi oksigens
3. Kadar air media                        7. Kelembaban
4. Temperatur
A. Bakteri
Pada umumnya bakteri berkembang biak secara aseksual atau vegetatif yaitu dengan cara membelah diri. Pada kondisi lingkungan yang memungkinkan, bakteri akan membelah diri dengan cepat. Pembelahan terjadi setiap 15-20 menit. Sehingga dalam waktu kurang lebih 7-8 jam bakteri sudah menjadi jutaan.
Proses pembelahan diri dibagi menjadi tiga fase,yaitu:
1.    Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.
2.    Sekat tersebut diukuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna,ditengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, dimana protoplasma kedua sel baru masih tetap berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma ini disebut plasmodesmida.
3.    Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali dari pada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. Bakteri yang semacam ini merupakan koloni yang merata, jika dipiara pada medium yang padat. Sebaliknya, bakteri-bakteri yang dindingnya lebih kokoh tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan. Bakteri macam ini merupakan koloni yang kasar permukaannya.
B. Jamur
Perkembangbiakan jamur ditemukan dua macam,yaitu: aseksul dan seksual.
1. Secara aseksual
Dengan cara membelah diri atau bertunas, dilakukan oleh jamur yang bersel satu. Tunas yang dihasilkan disebut blastospora.
Dengan fragmentasi, berupa potongan misselium atau hifa.
Dengan pembentukan konidia,yaitu ujung-ujung hifa tertentu membagi-bagi diri membentuk :
􀂾 bentuk-bentuk yang bulat ( konidiospora ) atau serupa telur (oidiospora)
􀂾 bentuk empat persegi panjang ( artispora )
􀂾 spora yang berdinding tebal,disebut klamidospora
2. Secara seksual
Perkembangbiakan secara seksual memerlukan 2 jenis jamur yang cocok. Untuk kecocokan ini diberikan tanda + dan – Proses perkawinannya terdiri atas persatuan 2 protoplas ( plasmogami ) kemudian diikuti persatuan inti ( kariogami ). Jamur ada yang menghasilkan alat kelamin jantan saja atau hanya alat kelamin betina saja,sehingga jamur yang seperti ini disebut jamur berumah dua (diesi).jamur yang dapat menghasilkan alat kelamin jantan dan alat kelamin betina disebut hermaprodit atu disebut berumah satu (monoesi).
Alat kelamin disebut gametangium.gametangium menghasilkan se l kelamin jantan disebut anteridium, sedangkan gametangium yang menghasilkan sel kelamin betina disebut oogonium. Gamet jantan dan betina yang tidak dapat dibedakan disebut isogamet. Jika jelas berbeda disebut anisogamet yang berciri besar dan kecil,atau heterogamet (bila beda jenis kelamin). Pada jamur tingkat rendah dijumpai gamet – gamet yang dapat bergerak (planogamet). Sel telur adalah suatu aplanogamet, sedangkan anterozoida adalah planogamet.
Cara bersatunya dua sel yang berlainan jenis dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Persatuan planogamet
Merupakan persatuan 2 gamet yang dapat bergerak, untuk itu disebut planogametogami. Kalau persatuan terjadi antara dua gamet yang berbeda ukuran, atau planogamet yang satu dapat bergerak sedang yang lain tidak, maka persatuan itu disebut anisogametogami.
b. Kontak antara gametangium
Pada spesies jamur yang tidak menghasilkan sel kelamin, plasmogami dapat terjadi langsung antara dua gametangium yang kompatiabel, sedang masing-masing gametangium selama plasmogami terjadi tidak mengalami perubahan. Lewat suatu lubang atau saluran kecil yang terjadi antara kedua gametangium yang mengadakan kontak. Mengalirlah inti atau inti-inti dari anteridium ke oogonium.
c. Persatuan antara gametangium dengan gametangiogami
Pada gametangiogami terjadi perpindahan seluruh isi anteridium ke oogonium,dalam hal ini ada dua cara : Pertama, antara anteridium dan oogonium terbentuk lubang atau saluran, sehingga seluruh protoplast dari anteridium pindah ke oogonium lewat lubang atau saluran tersebut. Kedua, gametangium luluh menjadi satu tubuh baru.
1) Spermatisasi
Beberapa jamur tingkat tinggi menghasilkan semacam konidia kecil berinti satu disebut spermatia.spermatia dapat dibawa angin, air, serangga yang berguna untuk membuahi gametangium betina.
2) Somatogami
Pada jamur tingkat tinggi tertentu tidak terdapat alat kelamin maupun sel kelamin dan persatuan antara protoplas antara dua jenis yang kompatibel dapat berlangsung dari setiap hifa dari jenis yang satu dengan hifa jenis yang lainnya. Somatogami terdiri dari peristiwa.
a) Terjadinya inti diploid dalam miselium yang heterokariotik
b) Pembiakan inti diploid, bersama-sama dengan pembiakan inti-inti haploid dalam miselium yang heterokariotik
c) Terjadi pemisahan inti haploid hingga terkurung dalam sel yang homo kariotik, kemudian tumbuh menjadi miselium baru.
d) Terjadinya meiosis dan mitosis yang mengakibatkan adanya inti- inti haploid lagi.

SUBSCRIBE TO OUR NEWSLETTER