MIKROBIOLOGI

A.  Pengertian Mikrobiologi dan Mikroba

Salah satu cabang biologi yang menelaah mengenai organisme hidup berukuran mikroskopis yang meliputi: Virus, bakteri, archaea, protozoa, algae, fungi. Beberapa mikroba (algae dan, karena teknik yang sama (isolasi, sterilisasi, dan penumbuhan pada media artifisial) digunakan untuk mempelajarinya.

1.  Ruang Lingkup Mikrobiologi

Mikrobiologi  adalah  salah satu  cabang  ilmu  dari  biologi yang mempelajari mikroba yang memerlukan  ilmu  pendukung  seperti: kimia,  fisika,  dan biokimia. Orientasi Taksonomi meliputi: virologi, bakteriologi, mikologi, fikologi, protozoologi, Mikrobiologi Pertanian, Mikrobiologi Industri, Eksomikrobiologi, Mikrobiologi Geokimia.

2.  Pengertian Mikroba

Mikroba adalah jasad  hidup  yang  ukurannya  kecil atau mikroba atau mikroorganisme atau jasad  renik. Penggolongan Mikroba diantara jasad hidup,  secara  klasik  jasad  hidup  digolongkan menjadi dunia tumbuhan ( plantae) dan binatang ( animalia). Menurut  teori  evolusi,  setiap  jasad  akan  berkembang menuju  ke  sifat  plantae atau  animalia. Ciri Umum Mikroba: Mikroba  di  alam  secara  umum  berperanan  sebagai  produsen,  konsumen, maupun  redusen. Jasad  Produsen yaitu menghasilkan  bahan  organik  dari  bahan  anorganik dengan energi sinar matahari. Mikroba yang berperanan sebagai produsen adalah algae dan bakteri  fotosintetik. Jasad Konsumen yaitu menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh  produsen.  Contoh: protozoa. Jasad  redusen yaitu menguraikan bahan organik dan  sisa-sisa  jasad hidup  yang mati menjadi unsur-unsur kimia  (mineralisasi  bahan  organik),  sehingga  di  alam  terjadi  siklus  unsur-unsur  kimia. Contoh: bakteri dan jamur (fungi).

Menurut perkembangan selnya terdapat dua tipe jasad, yaitu:

1.  Prokariota  (jasad  prokariotik/primitif),  yaitu  jasad  yang  perkembangan  selnya belum sempurna

2.  Eukariota  (jasad  eukariotik),  yaitu  jasad  yang  perkembangan  selnya  telah sempurna

B.  Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

1.  Penemuan Animalculus

Leeuwenhoek (1633-1723), awal  terungkap mikroba sekaligus penemuan mikroskop. Sangat sederhana dengan satu  lensa  jarak  fokus  yang  sangat  pendek  perbesarannya antara 50-300 kali.

2.  Teori dan Pendapat

Teori  Abiogenesis yaitu  animalculus  timbul dengan  sendirinya dari bahan-bahan  mati.

Teori Biogenesis yaitu Animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara, untuk mempertahankan pendapat penganut  teori membuktikan  dengan  berbagai percobaan diantaranya Francisco Redi, Lazarro apalanzani, Louis Pasteur.  Pasteurisasi adalah  cara  untuk  mematikan  beberapa  jenis  mikroba  tertentu  dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang  lebih 62oC. Sterilisasi adalah cara untuk mematikan  mikroba  dengan  pemanasan  dan  tekanan  tinggi.

Postulat Koch, dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:

1.  Suatu  mikroba  yang  diduga  sebagai  penyebab  penyakit  harus  ada  pada  setiap tingkatan penyakit

2.  Mikroba  tersebut  dapat  diisolasi  dari  jasad  sakit  dan  ditumbuhkan  dalam  bentuk biakan murni

3.  Apabila biakan murni  tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat menimbulkan penyakit yang sama

4.  Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut

C.  Struktur dan Fungsi Sel Mikroba

1.  Inti Sel

a.  Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers)

b.  DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang disebut kromosom

c.  Pembelahan inti dari satu menjadi dua anak inti dikenal sebagai mitosis

2.  Membran Sel Prokariotik

a.  Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob

b.  Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik

c.  Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya

3.  Dinding Sel

Dinding sel adalah bakteri bersifat agak elastis dan tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah.

4.  Flagella

Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri yang letaknya dapat polar, bipolar, peritrik, maupun politrik.

D.  Pertumbuhan Mikroba

1.  Pengertian Pertumbuhan Mikroba

Pertumbuhan merupaan penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad bersel tunggal (uniseliler) pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu sedangkan jasad ber sel banyak (multiseluler) pembelahan sel merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari suatu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi sedangkan 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 perunit waktu.

2.  Penghitungan waktu generasi

Pembelahan sel secara biner 1 sel menjadi 2 sel, 2 sel menjadi 4 sel, 4 sel menjadi 8 sel. Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi :

N = N0 2n

Dimana :

N = Jumlah Sel Aktif

N0 = Jumlah Sel Awal

n = Jumlah

3.  Pengukuran Pertumbuhan

Pengukuran pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. Jumlah sel dihitung dari jumlah total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau sel mati (viable count). Alat untuk menghitung mikroba adalah Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) ada dua cara menghitung jumlah sel hidup yaitu :

a.  Metode taburan permukaan

b.  Metode taburan

4.  Pertumbuhan Populasi

Pertumbuhan populasi mikroba adapun untuk mengetahuinya dilakukan dengan cara membiakan mikroba dengan 2 sistem yaitu:

a.  Biakan system tertutup (batch Culture)

b.  Biakan terbuka (countinous cultur)

Fase-fase pada kurva pertumbuhan mikroba diantaranya, fase permulaan, fase pertumbuhan dipercepat, fase pertumbuhan logaritma, fase pertumbuhan yang mulai dihambat, fase stasioner maksimum, fase kematian dipercepat, fase kematian logaritma.

E.  Faktor Lingkungan Mikroba

Ada dua faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas mikroba :

1.  Faktor abiotik meliputi :

a.  Suhu

b.  Kandungan air

c.  Tekanan osmose

d.  Ion-ion dan listrik

Suhu pertumbuhan mikroba

a.  Suhu minimum : suhu terendah tetapi mikrobamasih dapat hidup psikrofil (kriofil)

b.  Suhu optimum : suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba (termofil)

c.  Suhu maksimum : suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba (termofil)

Contoh bakteri mesofil yang termo toleran (dapat hidup diatas 500C) yaitu methylococcus capsulatus. Contoh bakteri fermofil adalah bacillus,Clostridium, Suifolobus dan bakteri pereduksi sulfat/sulfur. Sedangkan contoh bakteri psikrofil adalah bakteri besi (Gallionella)

Pengaruh suhu tinggi :

a.  Titik kematian thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu.

b.  Waktu kematian thermal adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap.

Pengaruh suhu rendah

a.  Cold shock : penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri.

b.  Pembekuan (freezing) : rusaknya sel dengan adanya Kristal es didalam air intraseluler.

c.  Lyofilisasi : proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat.

Kandungan air mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya.

2.  Faktor biotik

Interaksi dalam suatu populasi mikroba

Interaksi positif :

a.  Meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan kepadatan populasi,

b.  Pertumbuhan suatu sel mikroba menjadi koloni

Interaksi negatif :

a.  Menurunkan kecepatan pertumbuhan dengan meningkatnya kepadatan populasi

b.  Kompetisi atau interaksi jamur Fusarium dan verticilium menghasilkan asam lemak dan H2S yang bersifat meracun

c.  Interaksi antara populasi mikroba diantaranya, Netralisme, Komensalisme, Sinergisme, Mutualisme, Kompetiaaasi, Amensalisme, Parasitisme dan Predasi.