Nutrisi dan Kultivasi Mikroba
Keperluan Nutrisi dan Media Mikrobiologi
Mikroorganisme membutuhkan nutrisi yang jenisnya beraneka ragam Nutrisi umum yang diperlukan terdiri dari senyawa C, N, P dan elemen kimia lainnya Elemen Kimia penting yang digunakan sebagai nutrisi :
- Karbon pembentuk
dari nutrien organik : karbohidrat, protein dan
lipid mikroba yang menggunakan komponen organik sebagai sumber karbon disebut Heterotrof mikroorganisme yang menggunakan CO 2 (bentuk teroksidasi dari karbon) sebagai sumber karbon disebut Autotrof
- Nitrogen elemen penting bagi pembentukan asam amino (polimer membentuk protein) beberapa bakteri dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2 melalui proses yang disebut Fiksasi Nitrogen - Hidrogen, Oksigen, Sulfur, dan Fosfor komponen senyawa organik banyak dibentuk oleh Hidrogen dan Oksigen Sulfur sangat penting bagi proses sintesis asam amino cysteine, cystine dan metionin Fosfor : penting bagi sintesis asam nukleat dan adenosin triphosphat ( ATP)
- Elemen Lain Elemen kimia lain (dalam jumlah sangat kecil) juga diperlukan: - untuk memfasilitasi transport materi melalui membran - sebagai ko-faktor enzim (seperti Fe 2+) Ekstrim halofilik memerlukan kadar garam tinggi : [NaC] <15 % mikroba tidak dapat tumbuh Elemen mineral yang diperlukan dalam jumlah kecil disebut Trace Elements, misal Zn 2+; Cu2+; Mn2+; Mo6+ dan Co2+ untuk aktivasi enzim
Klasifikasi Nutrisi pada Mikroorganisme
Organisme yang menggunakan komponen kimia sebagai energi disebut Kemotrof , dan organisme yang menggunakan cahaya sebagai energi disebut Fototrof
Berdasarkan gabungan dari dua prinsip penggunaan energi di atas, maka dikelompokkan menjadi : Kelompok
Sumber Karbon
Sumber Energi
Contoh
Kemoautotrof
Karbondioksida
Komponen anorganik
Bakteri Nitrifikasi
Kemoheterotrof
Komponen organik
Komponen organik
Bakteri, Jamur, Protozoa dan Hewan
Cahaya
Bakteri Sulfur Ungu dan Sulfur Hijau, Alga dan tumbuhan
Cahaya
Bakteri Non Sulfur Ungu dan Non Sulfur Hijau
Fotoautotrof
Karbondioksida
Fotoheterotrof
Komponen organik
Media Kultivasi Mikroorganisme
Penentuan kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme menggunakan media pertumbuhan yang mengandung bahan kimia tertentu Media tersebut digunakan untuk mempelajari lingkungan alami mikroorganisme
A
Pengurangan/penambahan bahan kimia tertentu dapat menunjukkan bahan tersebut esensial untuk pertumbuhan mikroba (Contoh Gambar A)
Contoh bahan-bahan alami yang digunakan untuk medium pertumbuhan : beef extract ,pepton,ekstrak ragi, darah, serum, dll Bentuk Media :
Cair Padat media cair yang dipadatkan oleh agar-agar (polisakarida yang diekstrak dari alga laut) dengan konsentrasi 1,5 % b/v
Agar-agar masih cair pada suhu 400C, sehingga dapat dicampurkan dengan suspensi bakteri sebelum dituangkan ke dalam cawan Petri (Metode Pour Plate) Agar-agar yang digunakan bukan nutrisi bagi pertumbuhan mikroorganisme
Beberapa jenis media pada umumnya :
-
Media umum
-
Media selektif (Gambar A)
-
Media yang mengandung warna untuk deteksi perubahan pH (Gambar B) B
A
Jenis-jenis Media dengan Tujuan Penggunakan yang Spesifik
Media Anaerob
-
Ilmuwan mikrobiologi menemukan keberadaan mikroorganisme anaerob, sedikit toleran, atau tidak menggunakan oksigen (untuk mempertahankan energi)
Gambar C
Media Selektif dirancang untuk merangsang pertumbuhan beberapa mikroorganisme (Gambar C) Media Diferensial digunakan para ilmuwan untuk membedakan satu jenis mikroorganisme dari sekian jenis mikroorganisme yang ada pada plate agar (Gambar D) Media Selektif/Diferensial beberapa kultur media merupakan gabungan selektif dan diferensial media umumnya digunakan pada bidang mikrobiologi kesehatan, penentuan kualitas air , dll. (Gambar E)
Gambar D. Media Diferensial
Gambar E. Media Selektif Diferensial
Enrichment Media digunakan untuk menumbuhkan spesies mikroorganisme yang keberadaannya di alam dalam jumlah sedikit
Media Assay digunakan untuk mengukur konsentrasi substansi tertentu seperti antibiotik dan vitamin Gambar F
Tugas 2
Mahasiswa membuat telaah pustaka tentang Media selektif dan differensial beserta kegunaannya
Kondisi Fisik yang Mempengaruhi Kultivasi Mikroorganisme
1. Temperatur
Berpengaruh besar bagi pertumbuhan mikroorganisme Suhu dimana suatu mikroorganisme dapat tumbuh dengan cepat disebut sebagai suhu pertumbuhan optimum Pola pertumbuhan mikroorganisme Gambar 6.1
Berdasarkan temperatur pertumbuhannya, mikroorganisme dibagi menjadi 3 (Gambar 6.2) : Psikrofilik : mikroba yang menyukai hidup di suhu rendah (-3 – 250C). Contoh:bakteri dari genus Pseudomonas, Alcaligenes Mesofilik : mikroba yang menyukai hidup di suhu sedang (20 - 48 0C). Contoh:mikroba patogen bagi manusia Termofilik : mikroba yang menyukai hidup di suhu tinggi (40 – 850C). Contoh:Bacillus stearothermophilus. Bahkan ada yang mampu hidup pada suhu 1100C : Pyrodictum occultum
Kondisi Fisik yang Mempengaruhi Kultivasi Mikroorganisme
2. Gas atau udara
Pada
pertumbuhannya, mikroorganisme membutuhkan gas (seperti oksigen)
Berdasarkan
kebutuhan akan oksigen, mikroorganisme dibagi menjadi : 1. Mikroorganisme Aerobik 2. Mikroorganisme Fakultatif 3. Mikroorganisme Anaerobik 4. Mikroorganisme Mikroaerofilik
Mikroorganisme Aerobik
Membutuhkan oksigen bagi pertumbuhannya (standar kebutuhan akan oksigen + 21%) Pada medium padat mikroba tidak kesulitan mendapatkan O 2 Pada medium cair dibutuhkan O2 yang larut dalam larutan medium agar mikroba tumbuh. Caranya : menggunakan shaker (Gambar 6.3)
Mikroorganisme Mikroaerofilik membutuhkan
kadar oksigen 1-15 % contoh Campylobacter jejuni (penyebab diare) ■
Mikroorganisme Fakultatif mikroorganisme
yang dapat tumbuh baik pada keadaan terdapat O 2 atau
tidak. Contoh : bakteri dari famili Enterobacteria seperti : Escherichia coli . Ragi : Saccharomyces cerevisiae
Mikroorganisme Anaerobik tidak
dapat tumbuh dengan keberadaan udara teracuni dengan keberadaan O2 strict anaeraobik : mati jika terdedah udara terbentuknya O2-, H2O2 dan OH• dapat menghancurkan komponen vital sel mekanisme untuk mencegahnya, mikroba membentuk enzin superoksida dismutase (mengeliminasi O2- ), katalase dan peroksidase (mengubah H2O2 menjadi oksigen dan air) Contoh bakteri : Clostridium tetani, Methanobacterium Kultivasi
mikrooganisme anaerob (Gambar 6.6)
O2 + eO2 Oksigen elektron radikal superoksida 2O2- +
2H+
H2O2
peroksida O2- + H2O2
O2 + OH- + OH• Radikal hidroksil
Kondisi Fisik yang Mempengaruhi Kultivasi Mikroorganisme
3. Derajat keasaman (pH) Bakteri (umumnya) hidup : pH 4 – 9 Kondisi ekstrim Thiobacillus : pH 0,5 Bacillus sp : pH 11 Jamur dan ragi : pH 5 – 6 Protozoa : pH 6,7 – 7,7 Alga : pH 4 – 8,5
Kondisi Lain yang Mempengaruhi Kultivasi Mikroorganisme -
Cahaya Air berpengaruh pada tekanan osmotik dan tekanan hidrostatik pada sel : Gambar 6.7
Reproduksi dan Pertumbuhan Mikroorganisme •
Reproduksi Pada Mikroorganisme Eukariotik Reproduksi : - Aseksual : Gambar 6.8 - Seksual : Gambar 6.9 dan 6.10
Reproduksi Seksual
Reproduksi Pada Mikroorganisme Prokarioat
Perbanyakkan sel bakteri reproduksi aseksual (disebut : transverse binary fusion) Gambar 6.12 Contoh hasil pembelahan biner pada E.coli Gambar 6.13
Reproduksi sel prokariot uniseluler lainnya:
Budding : pada Rhodopseudomonas acidophila (Gmbr.6.14 A)
Fragmentasi : pada Nocardia sp (Gmbr.6.14 B)
Pembentukan Exospora : pada Streptomyces and beberapa aktinomiset (Gmbr.6.14 C)
Pertumbuhan Kultur Bakteri
Pertambahan populasi dalam kultur bakteri : 1248162n
Pertambahan populasi : eksponensial
Kurva pertumbuhan bakteri (Gambar 6.16)
G en er at i o n Ti m e Interval waktu yang dibutuhkan mikroba untuk membelah diri waktu generasi Beberapa metode untuk mengukur pertumbuhan
Plate count
Filtration
MPN
Pengitungan secara langsung menggunakan mikroskop
Turbiditas menggunakan spectrofotometer
Aktivitas metabolisme
Berat kering
