MAKALAH

“Pertumbuhan & Perkembangbiakan

Mikrobiologi”

OLEH (Kelompok 1)

Irmayanti

Nurfadillah

Fransisko K. Nuwa

Desi Retno Ulansari

Andi Aris Munandar

Enggar Ryany Saputri

Epildus Inocentius Sargi

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI KELAUTAN

BALIK DIWA MAKASSAR

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang

Pertumbuhan pada bakteri didefinisikan sebagai pertumbuhan berat sel. Mempelajari pertumbuhan bakteri merupakan faktor terpenting dalam mengetahui beberapa aspek fisiologi suatu bakteri. Pertumbuhan adalah merupakan pertambahan secara teratur semua komponen sel suatu organisme. Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada jasad bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu. Misalnya 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 atau pertumbuhan populasi.Pertumbuhan bakteri dapat diukur dengan dua  cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran pertumbuhan bakteri secara langsung dapat dilakukan dengan metode total count, turbidikmetrik, berat kering, electronic counter, plating techique, fltrasi membran. Sedangkan pengukuran pertumbuhan bakteri secara tidak langsung dapat dilakukan dengan metode viable count, aktivitas metabolik dan berat  sel kering.

Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur berdasarkan konsentrasi sel (jumlah sel per satuan isi kultur) ataupun densitas sel. Dua parameter ini tidak selalu sama karena berat kering sel rata-rat bervariasi pada tahap berlainan dalam pertumbuhan kultur. Kedua parameter tersebut juga tidak bermakna sama dalam penelitian mengenai biokimia mikroorganisme atau gizi mikroorganisme, konsentrasi sel adalah kuantitas yang bermakna.

2.      Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Untuk mengetahui Pertumbuhan dan Perkembangan Mikroba

2.      Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pertumbuhan mikroba.

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Pertumbuhan dan Perkembangbiakan Mikroorganisme

Pertumbuhan  adalah suatu proses bertambahnya jumlah sel tubuh organisme yang disertai dengan pertambahan ukuran, berat, serta tinggi yang bersifat irreversible (tidak dapat kembali pada keadaan semula). Pertumbuhan lebih bersifat kuantitatif, dimana suatu organisme yang dulunya kecil menjadi lebih besar seiring dengan pertambahan waktu.

Sedangkan, perkembangan adalah suatu proses differensiasi, organogenesis dan diakhiri dengan terbentuknya individu baru yang lebih lengkap dan dewasa. Perkembangan lebih bersifat kualitatif, dimana suatun organisme yang sebelumnya masih belum matang dalam reproduksinya (dewasa), menjadi lebih dewasa dan matang dalam system reproduksinya sehingga dapat melakukan perkembangbiakan.

1.      Pertumbuhan Mikroorganisme

Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur berdasarkan konsentrasi sel (jumlah sel per satuan isi kultur) ataupun destilasi sel (berat kering dari sel-sel persatuan isi kultur). Dua parameter ini tidak selalu sama karena berat kering sel rata-rata bervariasi pada tahap berlainan dalam pertumbuhan kultur, kedua parameter tersebut juga tidak bermakna sama dalam penelitian mengenai biokimia mikroorganisme atau gizi mikroorganisme. Densitas sel adalah kuantitas yang lebih bermakna, sedangkan dalam penelitian mengenai inaktivitas mikroorganisme, kosentrasi sel adalah kuantitas yang bermakna.

Analisis kuantitatif mikrobiologi pada bahan pangan penting dilakukan untuk mengetahui mutu bahan pangan dan menghitung proses pengawetan yang akan diterapkan pada bahan pangan tersebut. Beberapa dapat digunakan untuk menghitung atau mengukur jumlah jasad renik di dalam suatu suspensi atau bahan.

Perhitungan massa sel secara langsung atau tidak langsung sering digunakan untuk mengukur pertumbuhan sel selama proses fermentasi, dimana komposisi substrat atau bahan yang difermentasi dapat diamati dan diukur dengan teliti.

Untuk menentukan massa sel mikroba dalam suatu populasi, dilakukan dengan cara menumbuhkannya dalam suspensi homogen pada medium yang sesuai dengan konsentrasi (jumlah sel/ ml) dan densitasnya (mg/ml), dihitung adanya peningkatan seiring dengan waktu. Pada kultur pertumbuhan mikroba dapat ditentukan laju pertumbuhan dan waktu penuh. Metode penentuan massa sel dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran pertumbuhan mikroorganisme secara langsung dapat dilakukan dengan beberapa cara,yaitu :

1)      Metode Total Count

Pada metode ini sampel ditaruh di suatu ruang hitung (seperti hemasitometer) dan jumlah sel dapat ditentukan secara langsung dengan bantuan mikroskop (Hadioetomo, 1993).

Jika setetes kultur dimasukkan kedalam wadah (misalnya hemasitometer) yang diketahui volumenya, maka jumlah sel yang dapat dihitung. Akan tetapi cara tersebut memiliki keterbatasan, yaitu tidak dapat membedakan sel hidup atau mati dan tidak dapat digunakan pada jumlah sel yang sangat sedikit (kurang dari 10² sel/ml)

(Purwoko, 2007).

Kelemahan lainnya ialah sulitnya menghitung sel yang berukuran sangat kecil seperti bakteri karena kekebalan hemositometer tidak memungkinkan digunakannya lensa objektif celup minyak. Hal ini dibatasi dengan cara mencernai sel sehingga menjadi lebih mudah dilihat. Kelemahan lain lagi ialah kadang-kadang cenderung bergerombol sehingga sukar membedakan sel-sel individu. Cara mengatasinya ialah mencerai-beraikan gerombolan sehinggga tersebut dengan menambahkan bahan anti gumpalan seperti dinatrium etilanadiamina tetra asetat dan tween-80 sebanyak 0,1%. Keuntungan metode ini ialah pelaksanaannya cepat dan tidak memerlukan banyak peralatan (Hadioetomo, 1993).

2)      Metode Turbidimetrik

Bila kita harus memeriksa kosentrasi sel jumlah besar biakan, maka metode cawan bukanlah pilihan yang baik karena tidak hanya memakan waktu tetapi juga memerlukan media dan pecah-belah dalam jumlah besar. Untuk kasus demikian tersedia metode yang lebih cepat dan praktis, yaitu pengukuran kekeruhan biakan dengan fotokilometer (Hadioetomo, 1993).

Secara rutin jumlah sel bakteri dapat dihitung dengan cara menghitung kekeruhan (turbiditas) kultur. Semakin keruh suatu kultur, semakin banyak jumlah sel. Prinsip dasar metode turbidimeter  adalah jika cahaya mengenai sel, maka sebagian cahaya diserap dan sebagian cahaya diteruskan. Jumlah cahaya yang diserap propisional (sebanding lurus dengan jumlah sel bakteri). Ataupun jumlah cahaya yang diteruskan berbanding terbalik dengan jumlah sel bakteri. Semakin banyak jumlah sel, semakin sedikit cahaya yang diteruskan. Metode ini memiliki kelemahan tidak dapat membedakan antara sel mati dan sel hidup (Purwoko, 2007).

3)      Metode Berat Kering

Cara yang paling cepat mengukur jumlah sel adalah metode berat kering. Metode tersebut relatif mudah dilakukan, yaitu kultur disaringan atau disentrifugasi, kemudian bagian yang disaring atau yang mengendap hasil sentrifugasi dikeringkan. Pada metode ini juga tidak dapat membedakan sel yang hidup dan mati. Akan tetapi keterbatasan itu tidak mengurangi manfaat metode tersebut dalam hal mengukur efesiensi fermentasi, karena pertumbuhan diukur dengan satuan berat, sehingga dapat diperhitungkan dengan parameter konsumsi substrat dan produksi senyawa yang diinginkan (Purwoko, 2007).

4)      Metode Elektronic Counter

Pada pengukuran ini, suspensi mikroorganisme dialirkan melalui lubang kecil (orifice) dengan bantuan aliran listrik. Elektroda yang ditempatkan pada dua sisi orifice mengukur tekanan listrik (ditandi dengan naiknya tekanan) pada saat bakteri melalui orifice. Pada saat inilah sel terhitung. Keuntungan metode ini adalah hasil bisa diperoleh dengan lebih cepat dan lebih akurat, serta dapat menghitung sel dengan ukuran besar. Kerugiannya metode ini tidak bisa digunakan untuk menghitung bakteri karena adanya gangguan derbit, filamen, dan sebagainya, serta tidak dapat membedakan antara sel hidup dan sel mati (Pratiwi, 2008).

5)      Metode Plating Techique

Metode ini merupakan metode perhitungan jumlah sel tampak (visible) dan di dasarkan pada asumsi bahwa bakteri hidup akan tumbuh, membelah dan memproduksi satu koloni tunggal. Satuan perhitungan yang dipakai adalah CFU (colony forming unit) dengan cara membuat seri pengenceran sampel dan menumbuhkan sampel pada media padat. Pengukuran dilakukan pada plat dengan jumlah koloni berkisar 25-250 atau 30-300. Keuntungan metode ini adalah sederhana, mudah dan sensitif karena menggunakan colony counter sebagai alat hitung dapat digunakan untuk menghitung mikroorganisme pada sampel makanan, air ataupun tanah. Kerugiannya adalah harus digunakan media  yang sesuai dan perhitungannya yang kurang akurat karena satu koloni tidak selalu berasal dari satu individu sel (Pratiwi, 2008).

6)      Metode filtrasi membran

Pada metode ini sampel dialirkan pada suatu sistem filter membran dengan bantuan vaccum. Bakteri yang terperangkap selanjutnya ditumbuhkan pada media yang sesuai dan jumlah koloni dihitung. Keuntungan metode ini adalah dapat menghitung sel hidup dan sistem perhitungannya langsung, sedangkan kerugiannya adalah tidak ekonomis (Pratiwi, 2008).

Metode pengukuran pertumbuhan mikroorganisme secara tidak langsung dapat dilakukan dengan beberapa metode sebagai berikut :

1)      Metode Viable Count

Kultur diencerkan sampai batas yang di inginkan. Kultur encer ditumbuhkan kembali pada media, sehingga di harapkan setiap sel tumbuh menjadi 1 koloni beberapa saat berikutnya, biasanya 4-12 jam. Akan tetapi  cara ini memiliki keterbatasan, yaitu jumlah sel terhitung biasanya lebih dari sebenarnya (kemungkinan besar 1 koloni dapat berasal dari 2 sel) dan tidak dapat di aplikasikan pada bakteri yang tumbuh lambat. Pada metode tersebut yang perlu diperhatikan adalah jumlah sel bakteri harus mendekati kelipatan 10 pada setiap pengencerannya. Jika tidak pengenceran di anggap gagal. Misalnya cawan yang dapat dihitung jumlah selnya adalah yang mempunyai jumlah sel sekitar 2-4 untuk sampel pengenceran (10^-x ), 20-40 untuk sampel pengenceran (10^(x+1)) dan 200-400 untuk sampel pengenceran (10^-(x+2)) (Purwoko, 2007).

2)      Metode Aktivitas Metabolik

Metode ini di dasarkan pada asumsi bahwa produk metabolit tertentu, misalnya asam atau CO₂, menunjukkan jumlah mikroorganisme yang terdapat di dalam media. Misalnya pengukuran produksi asam untuk menentukan jumlah vitamin yang di hasilkan mikroorganisme (Pratiwi, 2008).

3)      Metode Berat Sel Kering

Metode ini umum digunakan untuk mengukur pertumbuhan fungi berfilamen. Miselium fungi dipisahkan dari media dan dihitung sebagai berat  kotor. Miselium selanjutnya dicuci dan dikeringkan dengan alat pengering (desikator) dan ditimbang beberapa kali hingga mencapai berat yang konstan yang dihitung sebagai berat sel kering (Pratiwi, 2008).

Menurut Pelezar and Chan (1986), juga menyatakan bahwa penentuan massa sel berdasar jumlah partikel dengan menggambarkan sinar yang dilewatkan pada suspensi sel. Jumlah sinar yang dihambat proporsional dengan massa sel yang ada, semakin banyak massa sel yang ada dalam susupensi maka sinar yang dihamburkan akan semakin banyak. Sejumlah sinar tersebut akan mencapai suatu alat (sejenis detector), dimana alat tersebut akan dihubungkan dengan skala pembacaan untuk absorbansi. Semakin banyak jumlah sinar yang tertangkap oleh detector maka nilai absorbansi yang terbaca akan semakin besar. Intensitas cahaya yang ditransmisikan dan diabsorbansi oleh larutan dapat ditentukan dengan hukum Lambert-Beer . Rasio intensitas yang diteruskan (I) dengan intensitas cahaya mula-mula (I₀) disebut persen transmitansi (%T). Semakin keruh suatu suspensi maka semakin kecil %T. secara matematis hukum Lambert-Beer yaitu: A = log (I₀/I_t) = – log(I₀/I_t) = – log T = abc

Dimana :

A : absorbansi

a : tetapan absorbivitas

b : tebal laritan yang dilalui sinar

c : konsentrasi larutan

v  Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba

Pertumbuhan pada bakteri mempunyai arti perbanyakan sel dan peningkatan ukuran populasi.

Faktor–faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri atau kondisi untuk pertumbuhan optimum adalah:

1.      Suhu

Suhu adalah  salah satu faktor lingkungan terpenting  yang mempengaruhi  kehidupan  dan pertumbuhan organisme. Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu. Kisaran suhu pertumbuhan dibagi menjadi suhu minimum, suhu optimum, dan suhu maksimum. Suhu minimum adalah suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup. Suhu optimum adalah suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba.  Suhu maksimum adalah suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhannya, mikroba dapat dikelompokkan menjadi mikroba psikrofil (kriofil), mesofil, dan termofil. Psikrofil adalah kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-300C dengan suhu optimum sekitar 150C.

2.      Derajat keasaman atau pH

Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7). Beberapa bakteri dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea. Hanya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap keasaman, misalnya Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi. Bakteri yang bersifat asidofil misalnya Thiobacillus. Jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. 

Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu(a) mikroba asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0-5,0, (b) mikroba mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0, dan (c) mikroba alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5.

3.      Kelembaban ( Aktifitas air)

Mikroorganisme  memerlukan air untuk  hidup dan berkembang biak,  oleh karena itu pertumbuhan sel  mikroorganisme  di dalam suatu  makanan sangat dipengaruhi  oleh jumlah air. Air merupakan bagian terbesar  dari komponen sel (70 -80 %), air  juga dibutuhkan sebagai reaktan  dalam berbagai reaksi biokimia. Tidak semua air yang terdapat dalam bahan pangan dapat digunakan oleh mikroorganisme .beberapa keadaan dimana air tidak  digunakan oleh mikroorganisme yaitu :

a.       Adanya solut dan ion  dapat mengikat air di dalam larutan , misalnya  adanya gula atau garam pada konsentrasi tinggi akan mengikat air dari bahan pangan,  bahkan dapat  mengikat air  dari dalam sel mikroorganisme jika konsentrtasi solut diluar  sel lebih tinggi dari pada di dalam sel.

b.      Koloid hidrofilik (gel) dapat mengikat air , dimana sebanyak 3-4 % agar di dalam medium  dapat menghambat pertumbuhan bakteri.

c.       Air dalam bentuk kristal es  tidak digunakan oleh mikroorganisme.

4.      Sumber Nutrisi

Semua mikroorganisme memerlukan makanan   yang akan menjadi sumber energi  dan menyediakan  unsu-unsur  kimia dasar  untuk pertumbuhan sel. Unsur-unsur  dasar tersebut adalah  karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur,  fosfor, magnesium, zat besi ,  dan sejumlah kecil logam  lainnya.

a.       Eneregi, biasanya diperoleh  dari substansi mengandungkarbon

b.      Nitrogen untuk sintesa protein

c.       Sumber enersi

d.      Vitamin dan mineral  yang berkaitan dengan faktor pertumbuhan

Ada dua jenis nutrisi dasar, organisme  dapat bersifat heterotrofik atau autotrofik.

a. Nutrisi heterotrofik

Mikroorganisme yang tumbuh pada makanan  umumnya bersifat  heterotrof yaitu menggunakan  karbohidrat sebagai sumber energi dan karbon walaupun komponen organik lainnya  yang mengandung karbon mungkin  juga dapat digunakan. Kebanyakan organisme heterotrof menggunakan komponen organik  yang mengandung nitrogen  sebagai sumber Nutrisi, tetapi beberapa dapat  pula  menggunakan sumber nitrogen  anorganik.

Streptopkoki, stapilokoki dan berbagai  organisme heterotrof lainnya,  mungkin membutuhkan beberapa sumber  nitrogen organik lainnya dalam bentuk asam  amino purin dan pirimidin  serta faktor-faktor pertumbuhan  seperti vitamin E, Thiamin (vitamin B1), riboflavin (vitamin B2), asam nikotinat (niasin) piridoksin (B6), asam  pantotenat dan kobalamin (vitamin B12) dibutuhkan oleh  organisme  yang tergolong pemilih  dan sukar tumbuh.

b. Nutrisi autotrofik

Organisem autotrofik merip dengan tumbuhan, karena mereka mampu mempergunakan substansi anorganik sederhana sebagai makanannya. Ada banyak bakteri yang bersifat autotrofik

Sehingga hanya sedikit substansi yang tidak mengalami biodegradasi, dalam arti tidak dapat dipecah  oleh suatu spesies bakteri. Beberapa bakteri dapat hidup dalam beton dan lainnya lagi dapat hidup dalam desinfekstan seperti asam karbol (”carbolic acid”).

Bakteri autotrofik memperoleh energi dengan dua cara:

a)      Bakteri kemosintetik seperti baktri nitrifikasi memperoleh energi dengan  mengoksidasi senyawa anorganik. Spesiesn nitrosomonas mengubah garam amonium menjadi nitrit dan  spesies nitro bakter  mengubah nitrit menjadi nitrat.

b)      Bakteri fotosintetik memiliki pigmen  yang erat kaitannya dengan klorofil yang dijumpai pada tumbuhan dan  oleh karenanya dapat mempergunakan energi  matahari. Energi ini digunakan untuk mensintesis substansi organik komplek  dari senyawa sederhana  seperti air dan karbondioksida

5.      Zat Kimia

Telah diketahui banyak zat kimia yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme atau membunuh  mikroorganisme yang telah ada. Bahan kimia  yng bersifat bakteriostatik atau fungstatik adalah bahan- bahan kimia  yang dipergunakan untuk menghambat pertumbuhan bakteri atau kapang (fungi), sedang  bakterisidal dan  fungisidal  adalah bahan-bahan  kimia yang dapat membunuh  bakteri atau kapang.  Berbagai logam  asm, halogen, alkohol, fenol, deterjen dan antibiotika mempunyai efek antimikroba yang dipergunakan dalam  industri pengolahan bahan pangan  dalam desinfeksi dan sanitasi alat-alat  pengolahan   dan ruangan-ruangan pabrik  atau kadang-kadang sebagai  bahan ayng ditambahkan  dalam  bahan pangan sebagai zat pengawet.  Kerja dari bahan-bahan  kimia antimikroba ini  dapat besifat khas yaitu hanya efektif pada jenis-jenis  mikroorganisme tertentu.  Sebagai contoh  antibiotika jenis penisilin dan tetrasiklin  hanya dapat membunuh  bakteri  tetapi tidak membunuh khamir tau kapang. Beberapa bahan yang besifat spektrum luas  seperti hipoklorit  dapat mematikan lebih  banyak  jenis  mikroorganisme. Efektivitas dari setiap bahan antimikroba ini  tergantung pada  jumlah yang digunakan, waktu  penggunaan dadn faktor-faktor  lingkungan lainnyua seperti pH.

Hal tersebut diatas bervariasi menurut spesies bakterinya.

Cara Perkembangbiakan bakteri:

Bakteri umumnya melakukan reproduksi atau berkembang biak secara aseksual (vegetatif = tak kawin) dengan membelah diri. Pembelahan sel pada bakteri adalah pembelahan biner yaitu setiap sel membelah menjadi dua.

Reproduksi bakteri secara seksual yaitu dengan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya.

Pertukaran materi genetik disebut rekombinasi genetik atau rekombinasi DNA.

Rekombinasi genetik dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu:

1.      Transformasi adalah pemindahan sedikit materi genetik, bahkan satu gen saja dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lainnya.

2.      Transduksi adalah pemindahan materi genetik satu sel bakteri ke sel bakteri lainnnya dengan perantaraan organisme yang lain yaitu bakteriofage (virus bakteri).

3.      Konjugasi adalah pemindahan materi genetik berupa plasmid secara langsung melalui kontak sel dengan membentuk struktur seperti jembatan diantara dua sel bakteri yang berdekatan. Umumnya terjadi pada bakteri gram negatif.