Kebutuhan Nutrisi Bakteri

KEBUTUHAN NUTRISI BAKTERI Nutrisi  adalah substansi organik yang dibutuhkan organisme untuk fungsi normal dari sistem tubuh,  pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan. Nutrisi didapatkan dari makanan dan cairan yang selanjutnya diasimilasi oleh tubuh. Untuk keperluan hidupnya, semua makhluk hidup memerlukan  bahan makanan. Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan bahan tersebut disebut dengan nutrient (zat gizi), sedang proses penyerapanya disebut proses nutrisi (Suriawiria, 1985).

Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Ketiadaan atau kekurangan sumbersumber nutrisi ini dapat mempengaruhi  pertumbuhan mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak bersih dan higienis pada lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh  berkembang di lingkungan seperti ini. Oleh karena itu, prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar  pertumbuhannya terkendali (Anonymous, (Anonymous, 2006). Menurut Waluyo (2005), peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi

 bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor  pertumbuhan, dan nitrogen. “Selain itu, secara umum nutrient dalam media pembenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik oranisme baru (Jawetz, 2001).

diperlukan sel untuk menyusun komponen seluler, tetapi harus hadir dalam nutrisinya disebut trace elemen. Semua elemen yang diperlukan oleh mikroba dipaparkan dalam bab selanjutnya. Faktor  pertumbuhan merupakan molekul organik yang  penting bagi pertumbuhan tetapi tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino. ( Arudewangga, 2010)

Pertumbuhan mikoorganisme tergantung dari tersedianya air. Bahan-bahan yang terlarut dalam air, yang digunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk bahan sel dan memperoleh energi, adalaah bahan makanan. Tuntutan berbagai mikroorganisme yang menyangkt susunan larutan makanan dan persyaratan lingkungan tertentu, sangat berbeda-beda. Oleh sebab itu diperkenalkan  banyak resep untuk membuat media biak untuk mikroorganisme. Pada dasarnya sesuatu larutan  biak sekurang-kurangnya harus memenuhi syaratsyarat berikut. Di dalamnya harus tersedia semua unsur yang ikut serta pada pembentukan bahan sel dalam bentuk berbagai senyawa yang dapat dioloah (Schlegel, 1994).

Semua organisme memerlukan karbon, energi dan elektron untuk aktivitas metabolismenya, dan  bakteri telah dikelompokkan berdasarkan metode memperoleh dan mengunakan ketiga komponen tersebut. Karbon merupakan komponen utama dan  penting bagi sistem hidup khususnya sebagai kerangka makromolekul seluler. Mikroba yang memperoleh karbon dari karbon dioksida disebut autotrof, sedangkan mikroba yang memperoleh karbon dari molekul organik disebut heterotrof. Energi untuk keberlangsungan reaksi seluler dapat  berasal dari konversi cahaya atau reaksi oksidasi senyawa organik maupun anorganik. Mikroba fototrofik mampu mengkonversi cahaya menjadi energi kimia, sedangkan kemotrofik memperoleh energi dari oksidasi kimiawi baik organik maupun anorganik. Dalam memperoleh energi diperlukan sumber elektron. Mikroba yang memperoleh elektron dari senyawa organik, disebut organotrof, sedangkan yang memperoleh elektron dari senyawa anorganik disebut litotrof. ( Arudewangga, 2010)

Peran Nutrisi Sebagai Dasar Kehidupan Pada Mikroba

Mayoritas komponen seluler adalah karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor dan elemen ini merupakan penyusun utama membran, protein, asam nukleat dan struktur seluler lainnya. Elemen ini diperlukan paling banyak oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya. Oleh karena itu disebut makronutrien. Elemen lainnya yang sedikit diperlukan oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya disebut mikronutrien. Elemen lainnya yang sangat sedikit (bahkan tidak terukur)

Jenis-jenis nutrisi yang diperlukan mikroba

Mikroorganisme teramat khusus dalam hal sifatsifat faali. Berkenaan dengan hal tersebut  persyaratan zat gizinya pun juga bersifat khusus. Ribuan macam medium dianjurkan untuk  pembiakannya. Penentuan medium biakan harus

 berdasarkan persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme yang bersangkutan. Persyaratan nutrisi dalam bentuk zat-zat kimia diperlukan untuk  pertmbuhan dan fungsi normal. Berikut ini  persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme: mikroorganisme:

karbohidrat dan senyawa-senyawa organik lain yang digunakan sebagai makanan. Organisme yang membutuhkan senyawa-senyawa organik lain sebagai sumber karbonnya disebut organissme heterotrof  .  . ( Lud Waluyo, 2004)

Semua organisme hidup membutuhkan sumber energi

Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang  paling teroksidasi, CO2, sebagai satu-satunya sumber utama karbon selular. Perubahan CO 2, menjadi



Beberapa bentuk kehidupan, seperti tumbuhan hijau dapat menggunakan energi cahaya, hal tersebut dinamakan dengan fototrof . Sedangkan yang lain, seperti hewan berantung pada oksidasi senyawasenyawa kimia untuk memperoleh energinya. Makhluk-makhluk semacam yang disebutkan terakhir disebut dengan kemotrof . Semua organism hidup terbagi menjadi fototrof dan kemotrof. Semua oganisme hidup membutuhkan karbon

unsur pokok sel organik adalah proses reduktif, yang memerlukan pemasukan bersih energi. Karena itu, di dalam golongan faali ini, sebagian besar dari energi yang berasal dari cahaya atau dari oksidasi senyawa anorganik yang tereduksi harus dikeluarkan untuk reduksi CO 2  sampai kepada tingkat zat organik.

Sejumlah organisme membutuhkan sejumlah karbon dalam bentuk senyawa karbon dioksida, tetapi kebanyakan diantarannya juga membutuhkan  beberapa senyawa karbon organik, seperti gula dan karbohidrat. Tumbuhan, alga, dan beberapa kuman  berklorofil membutuhkan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis. Ditinjau dari segi nutrisi, semua organisme yang disebutkan diatas adalah organism ototrof. Bila mereka memperoleh energinya dari cahaya maka disebut organisme fotoototrof, dan  bila memperoleh energinya dengan cara mengoksidasi senyawa kimia, maka disebut organisme kemoototrof . Mikroorganisme yang lain tidak dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon dan hidupnya bergantung  pada organisme ototrof untuk memproduksi

Semua organisme lain memperoleh karbonnya terutama dari zat gizi organik. Karena kebanyakan substrat organik adalah setingkat dengan oksidasi umum sebagai unsur pokok sel organik, zat-zat itu  biasanya tidak usah menjalani reduksi pertama pertama yang  berguna sebagai sumber karbon sel. Selain untuk memenuhi keperluan biosintetik akan karbon, maka substrat organik harus memberikan keperluan energetik untuk sel itu. Akibatnya sebagian besar daripada karbon yang terdapat pada substrat organik memasuki lintasan lintasan metabolisme yang menghasilkan energi dan akhirnya dikeluarkan lagi dari sel, sebagai CO2 (hasil utama dalam metabolisme pernapasan yang menghasilkan energi atau sebagai campuran CO 2  dan senyawa organik). Jadi, substrat organik biasanya mempunyai peran gizi yang lengkap. Pada waktu



yang bersamaan, berguna sebagai sumber karbon dan sumber energi. Banyak mikroorganisme dapat menggunakan senyawa senyawa organik tunggal untuk memenuhi keperluan kedua zat gizi tersebut seluruhnya. Akan tetapi, yang lain tidak dapat tumbuh bila hanya diberi satu senyawa organik dan mereka memerlukan bermacam-macam jumlah senyawa tambahan sebagai zat gizi. Tambahan zat gizi organik ini mempunyai fungsi biosintetik semata-mata, yang diperlukan sebagai pelopor unsur-unsur pokok sel organik tertentu yang tidak dapat disintesis oleh organisme tersebut. Zat itu disebut faktor tumbuh. (Anonymous, 2010) Mikroorganisme teramat beragam baik dalam hal macam maupun jumlah senyawa organik yang dapat mereka gunakan sebagai sumber utama karbon dan energi. Keanekaragaman ini diperlihatkan secara nyata bahwa tidak ada senyawa organik yang dihasilkan secara alamiah yang tidak dapat digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh beberapa mikroorganisme. Karena itu, tidaklah mungkin untuk memberikan secara singkat sifatsifat kimiawi sumber karbon organik untuk mikroorganisme. Variasi yang luar biasa mengenai keperluan akan karbon adalah salah satu segi fisiologis yang paling menarik dalam mikrobiologi. Kebanyakan organisme yang bergantung pada sumber-sumber karbon organik memerlukan CO 2  pula sebagai zat gizi dalam jumlah yang sangat kecil, karena senyawa ini digunakan dalam  beberapa reaksi biosentitik. Akan tetapi, karena CO2 biasanya dihasilkan dalam jumlah banyak oleh organisme yang menggunakan senyawa organik,  persyaratan biosintetik dapat terpenuhi melalui metabolisme sumber karbon organik dan energi. Sekalipun demikian, peniadaan CO 2  sama sekali

sering kali menangguhkan atau menghambat  pertumbuhan mikroorganisme pada media organik, dan beberapa bakteri dan cendawan memerlukan konsentrasi CO2  yang relatif tinggi di dalam atmosfer (5-10 %) untuk pertumbuhan yang memadai dalam media organik. 

Semua organisme hidup membutuhkan nitrogen

autotropik dapat mengoksidasinya menjadi sulfat (SO42-). Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang, mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida (H 2S). Beberapa mikroorganisme dapat mengasimilasi H 2S secara langsung dari medium pertumbuhan tetapi senyawa ini dapat menjadi racun bagi banyak organisme. 

Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam bentuk garam nitrogen anorganik seperti kalium nitrat, sedangkan hewan membutuhkan senyawa nitrogen organik, seperti protein dan produk perurainnya, yakni peptida dan asm-asam amino tertentu. Beberapa kuman sangat beragam terhadap kebutuhan nitrogen; beberapa menggunakan nitrogen atmosferik, beberapa tumbuh pada senyawa nitrogen anorganik, dan yang lain membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa nitrogen organik. (Suriawiria, 1999) 

Semua organisme hidup membutuhkan belerang (sulfur) dan fosfor

Persyaratan akan zat sulfur pada hewan secara khas dipenuhi oleh senyawa-senyawa sulfur organik. Sedangkan persayaratan akan sulfur pada tumbuhan secara khas dipenuhi melalui senyawa-senyawa anorganik. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat yaitu garam-garam fosfat. Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang membentuk bagian struktur  beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri

Semua organisme hidup membutuhkan beberapa unsure logam. Natrium, kalium, magnesium, mangan, besi, seng, tembaga, dan kobalt

Berbagai unsur tersebut digunakan untuk  pertumbuhan yang normal, tidak terkecuali kuman. Jumlah yang dibutuhkan biasanya amat kecil dan diukur dalam satuan  ppm (part per million =  persejuta). 

Semua organisme hidup membutuhkan vitamin

Vitamin adalah senyawa organik khusus yang  penting untuk pertumbuhan. Kebanyakan vitamin  berfungsi membentuk subsansi yangmengaktifkan enzim. Dalam aspek nutrisi akan vitamin pada  bakteri menunjukkan pola yang beragam. Meskipun  bakteri membutuhkan vitamin didalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mikroba mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya. 

Semua organisme hidup membutuhkan air

Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolik dan pertumbuhannya.

Untuk mikroorganisme, semua nutrient harus dalam  bentuk larutan sebelum dapat memasuki selnya. ( Lud Waluyo, 2004) Sejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium (Mg 2+) dan ion ferrum (Fe2+) juga ditemukan pada turunan porfirin yaitu: magnesium dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan  peroksidase. Mg 2+ dan K + keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca 2+ dibutuhkan sebagai komponen dinding sel gram  positif, meskipun ion tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan Na +  untuk pertumbuhannya. Dalam memformulasikan medium untuk pembiakan kebanyakan mikroorganisme, sangatlah penting untuk menyediakan sumber potassium, magnesium, kalsium, dan besi, biasanya dalam bentuk ion-ion (K +, Mg 2+, Ca 2+, dan Fe2+). Banyak mineral lainnya seperti: Mn2+, Mo2+, Co2+, Cu2+, dan Zn2+ dibutuhkan, dan mineral ini kerapkali terdapat dalam air kran atau sebagai kontaminan dari kandungan medium lainnya. 

Semua organisme hidup membutuhkan oksigen

Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO 2  dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih  banyak organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatik yang  berantai panjang. Menilik hubungannya dengan oksigen dapat dibedakan sekurang-kurangnya tiga

kelompok organisme, organisme aerob obligat yang mampu menghasilkan energi hanya melalui respirasi dan dengan demikian tergantung pada oksigen. Organisme anaerob obligat hanya dapat hidup dalam lingkungan bekas oksigen. Untuk organisme ini O2  bersifat toksik. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O 2 udara,  jadi bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O 2, tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain ( Enterobacteriaceae)  Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O 2) ke peragian (tanpa O 2). Jenis Nutrisi

 Nutrien dalam media perbenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik organisme baru. Nutrient diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai. Sumber Karbon

Tumbuhan-tumbuhan dan beberapa bakteri mampu mengunakan energi fotosintetik untuk mereduksi karbondioksida pada penggunaan air. Organisme ini termasuk kelompok autotrof, makhluk hidup yang tidak membutuhkan nutrient organik untuk  pertumbuhannya. Autotrof lain adalah khemolitotrof, organisme yang menggunakan substrat anorganik seperti hidrogen atau thiosulfat sebagai reduktan dan karbondioksida sebagai sumber karbon. “Heterotrof membutuhkan karbon organik untuk  pertumbuhannya, dan karbon organik tersebut harus dalam bentuk yang dapat diasimilasi. Contohnya,

naphthalene dapat naphthalene dapat menyediakan semua karbon dan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan respirasi heterotropik, tetapi sangat sedikit organisme yang memiliki jalur metabolik yang  perlu untuk asimilasi naphthalene. Sebaliknya, glukosa, dapat membantu pertumbuhan fermentatif atau respirasi dari banyak organisme. Adalah  penting bahwa substrat pertumbuhan disuplai pada tingkatan yang cocok untuk galur mikroba yang akan ditumbuhkan. Karbondioksida dibutuhkan  pada sejumlah reaksi biosintesis. Banyak organisme respiratif menghasilkan lebih dari cukup karbondioksida untuk memenuhi kebutuhannya, tetapi yang lain membutuhkan sumber karbondioksida pada medium pertumbuhannya (Jawetz, 2001).”

K eperluan eperluan akan Zat Karbon K arbon Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang  paling teroksidas, CO2, sebagai satu-satunya sumber utama karbon selular. Perubahan CO 2, menjadi unsur pokok sel organik adalah proses reduktif, yang memerlukan pemasukan bersih energi. Karena itu, di dalam golongan faali ini, sebagian besar dari energi yang berasal dari cahaya atau dari oksidasi senyawa anorganik yang tereduksi harus dikeluarkan untuk reduksi CO 2 sampai kepada tingkat zat organik. Semua organisme lain memperoleh karbonnya terutama dari zat gizi organik. Karena kebanyakan substrat organik adalah setingkat dengan oksidasi umum sebagai unsur pokok sel organik, zat-zat itu  biasanya tidak usah menjalani reduksi pertama pertama yang  berguna sebagai sumber karbon sel. Selain untuk

memenuhi keperluan biosintetik akan karbon, maka substrat organik harus memberikan keperluan energetik untuk sel itu. Akibatnya sebagian besar daripada karbon yang terdapat pada substrat organik memasuki lintasan lintasan metabolisme yang menghasilkan energi dan akhirnya dikeluarkan lagi dari sel, sebagai CO2 (hasil utama dalam metabolisme pernapasan yang menghasilkan energi atau sebagai campuran CO 2  dan senyawa organik). Jadi, substrat organik biasanya mempunyai peran gizi yang lengkap. Pada waktu yang bersamaan berguna sebagai sumber karbon dan sumber energi. Banyak mikroorganisme dapat menggunakan senyawa senyawa organik tunggal untuk memenuhi keperluan kedua zat gizi tersebut seluruhnya. Akan tetapi, yang lain tidak dapat tumbuh bila hanya diberi satu senyawa organik dan mereka memerlukan bermacam-macam jumlah senyawa tambahan sebagai zat gizi. Tambahan zat gizi organik ini mempunyai fungsi biosintetik semata-mata, yang diperlukan sebagai pelopor unsur-unsur pokok sel organik tertentu yang tidak dapat disintesis oleh organisme tersebut. Zat itu disebut faktor tumbuh. Mikroorganisme teramat beragam baik dalam hal macam maupun jumlah senyawa organik yang dapat mereka gunakan sebagai sumber utama karbon dan energi. Keanekaragaman ini diperlihatkan secara nyata bahwa tidak ada senyawa organik yang dihasilkan secara alamiah yang tidak dapat digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh beberapa mikroorganisme. Karena itu, tidaklah mungkin untuk memberikan secara singkat sifatsifat kimiawi sumber karbon organik untuk mikroorganisme. Variasi yang luar biasa mengenai keperluan akan karbon adalah salah satu segi fisiologis yang paling menarik dalam mikrobiologi.

Bila keperluan karbon organik mikroorganisme tersendiri dipelajari, beberapa memperlihatkan tingkatan serbaguna yang tinggi, sedangkan yang lain teramat khusus. Bakteri tertentu dari golongan  Pseudomonas misalnya,  Pseudomonas misalnya, dapat menggunakan setiap salah satu diantara lebih dari 90 macam senyawa organik sebagai satu-satunya sumber karbon dan energi. Pada ujung lain dalam spektrum terdapat  bakteri yang mengoksidasi metan, yang hanya dapat menggunakan dua substrat organik, metan dan methanol, dan bakteri pengurai selulose tertentu hanya dapat menggunakan selulose. Kebanyakan (dan barangkali semua) organisme yang bergantung pada sumber-sumber karbon organik memerlukan CO 2  pula sebagai zat gizi dalam jumlah yang sangat kecil, karena senyawa ini digunakan dalam beberapa reaksi biosentitik. Akan tetapi, karena CO 2  biasanya dihasilkan dalam  jumlah banyak oleh organisme yang menggunakan senyawa organik, persyaratan biosintetik dapat terpenuhi melalui metabolisme sumber karbon organik dan energi. Sekalipun demikian, peniadaan CO2  sama sekali sering kali menangguhkan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada media organik, dan beberapa bakteri dan cendawan memerlukan konsentrasi CO 2  yang relatif tinggi di dalam atmosfer (5-10 %) untuk pertumbuhan yang memadai dalam media organik. Sumber Nitrogen dan Belerang

 Nitrogen merupakan komponen utama protein dan asam nukleat, yaitu sebesar lebih kurang 10 persen dari berat kering sel bakteri. Nitrogen mungkin disuplai dalam bentuk yang berbeda, dan mikroorganisme beragam kemampuannya untuk mengasimilasi nitrogen. Hasil akhir dari seluruh

 jenis asimilasi nitrogen adalah bentuk paling tereduksi yaitu ion ammonium (NH 4+). Banyak mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi nitrat (NO 3) dan nitrit (NO 2) secara reduksi dengan mengubahnya menjadi amoniak (NH3). Jalur asimilasi ini berbeda dengan  jalur dissimilasi nitrat dan nitrit. Jalur dissimilasi digunakan oleh organisme yang menggunakan ion ini sebagai elektron penerima terminal dalam respirasi, proses ini dikenal sebagai denitrifikasi, dan hasilnya adalah gas nitrogen (N 2), yang dikeluarkan ke atmosfer. Kemampuan untuk mengasimilasi N 2  secara reduksi melalui NH 3, yang disebut fiksasi nitrogen, adalah sifat untuk prokariota, dan relatif sedikit  bakteri yang memiliki kemampuan metabolisme metabolisme ini. Proses tersebut membutuhkan sejumlah besar energi metabolik dan tidak dapat aktif dengan adanya oksigen. Kemampuan fiksasi nitrogen ditemukan pada beragam bakteri yang berevolusi sangat berbeda dalam strategi biokimia untuk melindungi enzim fixing-nitrogen enzim  fixing-nitrogen nya dari oksigen. Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan  NH4+  sebagai sumber nitrogen utama, dan banyak organisme memiliki kemampuan untuk menghasilkan NH 4+  dari amina (R-NH2) atau dari asam amino (RCHNH 2COOH). Produksi amoniak dari deaminasi asam amino disebut ammonifikasi. Amoniak dimasukkan ke dalam bahan organik melalui jalur biokomia yang melibatkan glutamat dan glutamine. Seperti nitrogen, belerang adalah komponen dari  banyak substansi organik sel. Belerang membentuk  bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan

dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun,  beberapa bakteri autotropik dapat mengoksidasinya menjadi sulfat (SO 42-). Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang, mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida (H 2S). Beberapa mikroorganisme dapat mengasimilasi H 2S secara langsung dari medium pertumbuhan tetapi senyawa ini dapat menjadi racun bagi banyak organisme. Kedua unsur ini yaitu belerang dan nitrogen terdapat dalam sel dalam bentuk tereduksi, sebagai gugus sulfhidril dan amino. Sebagian besar mikroorganisme mampu menampung unsur-unsur ini dalam bentuk oksida dan mereduksi sulfat dan  juga nitrat. Sumber nitrogen yang paling lazim untuk mikroorganisme adalah garam-garam ammonium. Beberapa prokariot mampu mereduksi nitrogen molekul (N 2  atau dinitrogen). Mikroorganisme lain memerlukan asam-asam amino sebagai sumber nitrogen, jadi yang mengandung nitrogen organik. Tidak semua mikroorganisme mampu mereduksi sulfat, beberapa diantaranya memerukan H 2S atau sistein sebagai sumber S.  Keperluan Akan Nitrogen dan Belerang  Belerang   Nitrogen dan belerang terdapat pada senyawa organik sel terutama dalam bentuk yang terinduksi masing-masing sebagai gugus amino dan sulfhidril. Kebanyakan organisme fotosintetik mengasimilasi kedua unsur ini dalam keadaan anorganik yang teoksidasi, sebagai nitrat dan sulfat, jadi  penggunaan biosintetiknya meliputi reduksi  pendahuluan. Banyak bakteri nonfotosintetik dan

cendawan dapat juga memenuhi keperluannya akan nitrogen dan belerang dari nitrat dan sulfat. Beberapa mikroorganisme tidak dapat mengadakan reduksi salah satu atau kedua anion ini dan harus diberikan unsur dalam bentuk tereduksi. Keperluan akan sumber nitrogen yang tereduksi agak umum dan dapat dipenuhi oleh persediaan nitrogen sebagai garam-garam ammonium. Keperluan akan  belerang tereduksi lebih jarang, bahan itu dipenuhi dari persediaan sulfida atau dari senyawa organik yang mengandung satu gugus sulfhidril (misalnya sisteine). Persyaratan akan nitrogen dan belerang sering kali  juga dapat diperoleh dari zat gizi organik yang mengandung kedua unsur ini dalam kombinasi organik yang tereduksi (asam amino atau hasil  penguraian protein yang lebih kompleks, seperti  pepton). Tentu saja, senyawa-senyawa seperti itu dapat menyediakan sumber karbon organik dan energi, sekaligus memenuhi keperluan selular akan karbon, nitrogen, belerang, dan energi. Beberapa  bakteri dapat juga memanfaatkan sumber nitrogen alam yang paling banyak, yaitu N 2. Proses asimilasi nitrogen ini disebut fiksasi nitrogen dan meliputi reduksi permulaan N 2 menjadi amino. Sumber Phospor

Fosfat (PO43-) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan sejumlah koenzim seperti NAD,  NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit, lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid ), ), beberapa polisakarida kapsul dan  beberapa protein adalah bergugus fosfat. Fosfat selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi).

Sumber Mineral

Sejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium (Mg 2+) dan ion ferrum (Fe2+) juga ditemukan pada turunan porfirin yaitu: magnesium dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan  peroksidase. Mg 2+ dan K + keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca 2+ dibutuhkansebagai komponen dinding sel gram  positif, meskipun ion tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan Na +  untuk pertumbuhannya. Dalam memformulasikan medium untuk pembiakan kebanyakan mikroorganisme, sangatlah penting untuk menyediakan sumber potassium, magnesium, kalsium, dan besi, biasanya dalam bentuk ion-ion (K +, Mg 2+, Ca 2+, dan Fe2+). Banyak mineral lainnya (seperti Mn2+, Mo2+, Co2+, Cu2+, dan Zn2+) dibutuhkan: mineral ini kerapkali terdapat dalam air kran atau sebagai kontaminan dari kandungan medium lainnya. Pengambilan besi dalam bentuk hidroksida yang tak larut pada pH netral, difasilitasi pada banyak  bakteri dan fungi dengan produksi senyawa siderofor yang mengikat besi dan mendukung trasnportasinya sebagai kompleks terlarut. Semua ini meliputi hydroxymates  hydroxymates  (-CONH2OH) yang disebut  sideramines,  sideramines, dan turunan catechol (seperti 2,3-dihydroxybenzolyserine 2,3-dihydroxybenzolyserine). ). Siderofor yang dibentuk plasmid memainkan peranan utama dalam sifat invasi beberapa bakteri patogen. Sumber Oksigen

Untuk sel oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO 2  dan

dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih  banya organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatic yang  berantai panjang. Menilik hubungannya dengan oksigen dapat dibedakan sekurang-kurangnya tiga kelompok organisme: organisme aerob obligat yang mampu menghasilkan energi hanya melalui respirasi dan dengan demikian tergantung pada oksigen. Organisme anaerob obligat hanya dapat hidup dalam lingkungan bekas oksigen. Untuk organisme ini O 2  bersifat toksik. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O 2 udara,  jadi bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O 2, tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain ( Enterobacteriaceae)  Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O 2) ke peragian (tanpa O 2). Banyak, kalau tidak sebagian besar, jenis bakteri aerob, bersifat mikroaerofil, artinya mereka memang memerlukan O 2  untuk mendapatkan energi, tetapi tidak tahan terhadap tekana parsial udara (0,20 bar), tetapi hanya tahan terhadap tekanan parsial 0,01 sampai 0,03 bar. Air

Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Funsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme. Sumber energi

Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari. Sumber aseptor elektron

Proses oksidasi biologi merupakan proses  pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa organik, NO3-, NO2-, N2O, SO4 =, CO2, dan Fe3+. Faktor tumbuh

Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai  prekursor , atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana. Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; base purin dan pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.

 jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Beberapa golongan mikroba misalnya diatomae dan alga tertentu memerlukan silika (Si) yang biasanya diberikan dalam bentuk silikat untuk menyusun dinding sel. Fungsi dan kebutuhan natrium (Na) untuk beberapa jasad  belum diketahui jumlahnya. Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik. Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain. Jasad hidup yang dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat tergolong dalam tipe holozoik, sedang yang menggunakan nutrient didalam bentuk cairan tergolong ke dalam tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut harus diencerkan terlebih dahulu diluar sel dengan  pertolongan enzim ekstraseluler.

Hidrogen

Fosfor

+14

8

Utama dari H O, 2 organik Kompleks memanjang dan organik, H 2 sel air

3

Konstituen dari asam nukleik, anorganik nucleotides, Fosfat (PO 4)  phospholipids, LPS, teichoic asam

1

Konstituen dari H 2 S, S cysteine,   belerang methionine, organik glutathione, memanjang eberapa coenzymes

1

Kalium GARAM dapur

SO 4, o,

Belerang

Unsur utama, sumber dan fungsi mereka dalam sel bakteri

Elemen

% dari Sumber erat kering

Karbon

50

Kompleks material Utama organik atau dari bahan selular CO 2

20

Konstituen dari sel dan sel H O, 2 ahan air; O 2 Kompleks adalah   menerima organik, CO elektron dalam 2, dan O 2 respirasi aerobik

Fungsi Unsur Nutrisi untuk Mikroba

Oksigen Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel unsur tersebut di berikan kepada medium sebagai kation garam anornagilk yang

 Nitrogen

Konstituen dari  NH 3, NO 3, asam amino, Kompleks asam nukleik organik, N 2 nucleotides, dan coenzymes

Kalium Fungsi

Utama selular anorganik gigih dan cofactor ntuk enzim tertentu

Anorganik Magnesium selular dengan Magnesium 0.5 0,5 GARAM gigih, cofactor dapur tertentu untuk reaksi enzimatis

Kalsium

Kalsium 0.5 0,5 GARAM dapur

Anorganik selular dengan gigih, cofactor ntuk enzim tertentu dan komponen

endospores

Besi

0.2 0,2

GARAM dapur besi

Komponen tertentu cytochromes dan nonhemeesi dan protein yang cofactor ntuk beberapa reaksi enzimatis

Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen 1. Berdasarkan sumber karbon

Berdasarkan atas kebutuhan karbon jasad dibedakan menjadi jasad ototrof dan heterotrof. Jasad ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat. Jasad heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Jasad heterotrof dibedakan lagi menjadi  jasad saprofit dan parasit. Jasad saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang  berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati. Jasad parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya. Jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut  jasad patogen. 2. Berdasarkan sumber energi

Berdasarkan atas sumber energi jasad dibedakan menjadi jasad fototrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber

energi dan karbonnya, maka dikenal jasad fotoototrof, fotoheterotrof, khemoototrof dan khemoheterotrof. Perbedaan dari keempat jasad tersebut sbb:

Oksidasi organik zat organik

akteri hidrogen, akteri nitrifikasi

3. Berdasarkan sumber donor elektron

Berdasarkan atas sumber donor elektron jasad digolongkan manjadi jasad litotrof dan organotrof. Jasad litotrof ialah jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S. jasad organotrof ialah  jasad yang menggunakan donor elektron dalam  bentuk senyawa organik. 4. Berdasarkan sumber energi dan donor elektron

Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron jasad dapat digolongkan menjadi jasad fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan khemoorganotrof. Perbedaan keempat golongan  jasad tersebut sbb: Jasad

Sumber Energi

Fotolitotrof

Cahaya

Fotoorganotrof

Cahaya

Sumber Contoh Donor Elektron Zat Tumbuhan anorganik tingkat tinggi, alga

Zat Oksidasi organik Bakteri elerang zat fotosintetik Zat Khemoorganotrof anorganik anorganik Bakteri esi, Zat Khemolitotrof

Jasad heterotrof 5. Berdasarkan kebutuhan oksigen

Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Pertumbuhan mikroba di dalam media cair dapat menunjukkan sifat berdasarkan kebutuhan oksigen. Obligat aerob Fakultatif anaerob Obligat anaerob Aerotoleran/Anaerob Mikroaerofil Jasad aerob ialah jasad yang menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satusatunya aseptor hidrogen yang terakhir dalam proses respirasinya. Jasa anaerob, sering disebut anaerob obligat atau anaerob 100% ialah  jasad yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya. Jasad mikroaerob ialah jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit. Jasad aerob fakultatif ialah jasad yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Jasad ini juga bersifat anaerob toleran. Jasad kapnofil ialah jasad yang yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi.