Makalah Faktor Lingkungan Bagi Pertumbuhan Mikroba

FAKTOR AKTOR LINGKUNGAN LIN GKUNGAN BAGI PERTUMBUHAN PERTUMBUHAN MIKROBA

Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungannya. Perubahan lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan.

Mikroba tersebut dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut. Faktor lingkungan meliputi faktor-faktor abiotik (fisika dan kimia) dan faktor b iotik.

A. FAKTOR ABIOTIK 1. Suhu a. Suhu pertumbuhan mir!ba Pertumbuhan

mikroba

memerlukan

kisaran

suhu

tertentu.

!isaran

suhu

 pertumbuhan  pertumbuhan dibagi dibagi men"adi men"adi suhu minimum minimum suhu suhu optimum optimum dan suhu suhu maksimum. maksimum. #uhu minimum adalah suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup. #uhu optimum adalah suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba. #uhu maksimum adalah suhu tertinggi untuk kehidupan mikroba. Berdasarkan

kisaran

suhu

pertumbuhannya

mikroba

dapat

dikelompokkan

men"adi mikroba psikrofil psikrofil (kriofil) mesofil dan termofil. Psikrofil adalah ad alah kelompok

mikroba yang dapat tumbuh pada suhu

$-%$

$

Mesofil adalah kelompok mikroba pada umumnya mempunyai suhu minimum suhu optimum -%*

' $&.

& dengan suhu optimum sekitar 

'

$

&

$

& dan suhu maksimum +- $&.

Mikroba yang tahan hidup pada suhu tinggi dikelompokkan dalam mikroba termofil. Mikroba ini mempunyai membran sel yang mengandung lipida "enuh sehingga titik didihnya tinggi. #elain itu dapat memproduksi protein termasuk en,im yang tidak  terdenaturasi pada suhu tinggi.

i dalam A-nya mengandung guanin dan sitosin

dalam "umlah yang relatif besar sehingga molekul A tetap stabil pada suhu tinggi. !elompok ini mempunyai suhu minimum +$ $& optimum pada suhu -/$$& dan suhu maksimum untuk pertumbuhannya

*$&. 0ntuk mikroba mikroba yang yang tidak tidak tumbuh diba1ah

suhu %$$& dan mempunyai suhu pertumbuhan optimum pada

/$$& dikelompokkan

kedalam mikroba termofil obligat. 0ntuk mikroba termofil yang dapat tumbuh diba1ah suhu %$$& dimasukkan kelompok mikroba termofil fakultatif.

2rafik pertumbuhan mikroba pada berbagai kisaran suhu pertumbuhan

Bakteri yang hidup di dalam tanah dan air umumnya bersifat mesofil tetapi ada  "uga yang dapat hidup diatas $$& (termotoleran). &ontoh bakteri termotoleran adalah

Meth"#!$!$$u% $ap%u#atu%. &ontoh bakteri termofil adalah   Ba$i##u%& '#!%tri(ium& Su#)!#!bu%& dan bakteri pereduksi sulfat3sulfur. Bakteri yang hidup di laut (fototrof) dan  bakteri besi (Ga##i!ne##a* termasuk bakteri psikrofil.

b. Suhu tin++i Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum akan memberikan beberapa macam reaksi. (') 4itik kematian thermal adalah suhu yang dapat memetikan spesies mikroba dalam 1aktu '$ menit pada kondisi tertentu. () 5aktu

kematian thermal adalah 1aktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap. Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian thermal ialah 1aktu suhu kelembaban spora umur mikroba p6 dan komposisi

medium. &ontoh 1aktu kematian thermal

 "enis bakteri adalah sebagai berikut

(443   therma# (eath time) untuk beberapa

7

 ama mikroba

5aktu (menit)

#uhu ( o&)

E%$heri$hia $!#i Staph"#!$!$$u% aureu% Sp!ra Ba$i#u% %ubti#i% Sp!ra '#!%tri(ium b!tu#inum

$-%$ '8 $-$ '$$-%%$

* /$ '$$ '$$

$. Suhu ren(ah Apabila gangguan metabolisme.

mikroba

dihadapkan

pada

suhu

rendah

dapat

menyebabkan

#kibat-akibatnya adalah (')  '!#( %h!$  adalah penurunan

suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri terutama pada bakteri muda atau  pada fase logaritmik () Pembekuan ( )ree,in+ ) adalah rusaknya sel dengan adanya

kristal es di dalam air intraseluler (%)  L"!-#i%a%i  adalah proses pendinginan diba1ah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat. Proses ini dapat digunakan untuk menga1etkan mikroba karena air protoplasma langsung diuapkan tanpa melalui fase cair (sublimasi).

. Kan(un+an air /pen+erin+an* #etiap mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya  biasanya diukur dengan parameter a  1 (0ater a$tiit") atau kelembaban relatif. Mikroba umumnya dapat tumbuh pada a  1

$889-$/. Bakteri umumnya memerlukan a 1

$8$-$888.

Mikroba yang osmotoleran dapat hidup pada a  1 terendah ($/) misalnya khamir

Sa$$har!m"$e% r!u2ii. A%per+i##u% +#au$u% dan "amur benang lain dapat tumbuh pada a 1 $9. Bakteri umumnya memerlukan a 1  atau kelembaban tinggi lebih dari

$89 tetapi bakteri halofil hanya

memerlukan a 1 $*. Mikroba yang tahan kekeringan adalah yang dapat membentuk spora konidia atau dapat membentuk kista. 4abel berikut ini memuat daftar a 1 yang diperlukan oleh beberapa "enis bakteri dan "amur 7

 ilai a1 '$$ $8$ $9 $9$ $*

Bakteri

'au#!ba$ter Spiri##um La$t!ba$i#u% Ba$i##u% Staph"#!$!$$u% Ha#!ba$terium

$/$

:amur  

Fu%arium Mu$!r 3ebar!m"$e% Peni$i##ium A%per+i##u% 4er!m"$e%

5. Teanan !%m!%i% 4ekanan osmosis sebenarnya sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis maka selnya akan mengalami plasmolisis yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma. Apabila diletakkan  pada larutan hipotonis maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel sel membengkak dan akhirnya pecah. Berdasarkan tekanan osmose yang diperlukan dapat dikelompokkan men"adi (') mikroba osmofil adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi () mikroba halofil adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi halodurik adalah kelompok mikroba yang dapat tahan

(%) mikroba

(tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh

 pada kadar garam tinggi kadar garamnya dapat mencapai %$;. &ontoh mikroba osmofil adalah beberapa "enis khamir. !hamir osmofil mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari / ; 1t31t (a  1 < $8+). &ontoh mikroba halofil adalah  bakteri yang termasuk Archaebacterium misalnya Ha#!ba$terium. Bakteri yang tahan pada kadar garam tinggi umumnya mempunyai kandungan !&l yang tinggi dalam selnya. #elain itu bakteri ini memerlukan konsentrasi !alium yang tinggi untuk stabilitas ribosomnya. Bakteri halofil ada yang mempunyai membran  purp#e bi#a"er dinding selnya terdiri dari murein sehingga tahan terhadap ion  atrium.

6. I!n7i!n (an #i%tri a. Ka(ar i!n hi(r!+en /pH* Mikroba umumnya menyukai p6 netral  pada p6 tinggi

(medium alkalin).

(p6 *).

Beberapa bakteri dapat hidup

&ontohnya adalah bakteri nitrat rhi,obia

actinomycetes dan bakteri pengguna urea. 6anya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap kemasaman misalnya   La$t!ba$i##i&

A$et!ba$ter& dan  Sar$ina 1entri$u#i.

Bakteri yang bersifat asidofil misalnya  Thi!ba$i##u%. :amur umumnya dapat hidup pada kisaran p6 rendah.

Apabila mikroba ditanam pada media dengan p6

 pertumbuhan didominasi oleh "amur tetapi apabila p6 media

 maka

9 maka pertumbuhan

didominasi oleh bakteri. Berdasarkan p6-nya mikroba dapat dikelompokkan men"adi % yaitu (a) mikroba asidofil adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada p6

$-$ (b) mikroba

mesofil (neutrofil) adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada p6

-9$ dan

(c) mikroba alkalifil adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada p6

9+-8.

&ontoh p6 minimum optimum dan maksimum untuk beberapa "enis bakteri adalah sebagai berikut 7  ama mikroba

E%$heri$hia $!#i Pr!teu% u#+ari% Enter!ba$ter aer!+ene% P%eu(!m!na% aeru+in!%a '#!%tri(ium %p!r!+ene% Nitr!%!m!na% %pp Nitr!ba$ter %pp  Thi!ba$i##u%  Thi!!2i(an% La$t!ba$i##u% a$i(!phi#u%

b.

 p6 minimum ++ ++ ++ / $-9 *$-*/ // '$ +$-+/

optimum /$-*$ /$-*$ /$-*$ //-*$ /$-*/ 9$-99 */-9/ $-9 9-//

maksimum 8$ 9+ 8$ 9$ 9-8$ 8+ '$$ +$-/$ /9

Bu8er 0ntuk menumbuhkan mikroba pada media memerlukan p6 yang konstan

terutama pada mikroba yang dapat menghasilkan asam. Misalnya =nterobacteriaceae

dan beberapa Pseudomonadaceae. >leh karenanya ke dalam medium diberi tambahan

 buffer untuk men"aga agar p6 nya konstan. Buffer merupakan campuran garam mono

dan dibasik maupun senya1a-senya1a organik amfoter. #ebagai contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan p6 diatas *. &ara ker"a buffer adalah garam

dibasik akan mengadsorbsi ion 6 ? dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion >6 -.

$. I!n7i!n #ain @ogam berat seperti 6g Ag &u Au dan Pb pada kadar rendah dapat bersifat meracun (toksis). @ogam berat mempunyai daya oligodinamik yaitu daya bunuh logam  berat pada kadar rendah. #elain logam berat ada ion-ion lain yang dapat mempengaruhi kegiatan fisiologi mikroba yaitu ion sulfat tartrat klorida nitrat dan ben,oat. on-ion

tersebut dapat mengurangi pertumbuhan mikroba tertentu. >leh karena itu sering digunakan untuk menga1etkan suatu bahan misalnya digunakan dalam penga1etan

makanan. Ada senya1a lain yang "uga mempengaruhi fisiologi mikroba misalnya asam  ben,oat asam asetat dan asam sorbat.

(. Li%tri @istrik dapat mengakibatkan ter"adinya elektrolisis bahan penyusun medium  pertumbuhan.

#elain

itu

arus

listrik

dapat

menghasilkan

panas

yang

dapat

mempengaruhi pertumbuhan mikroba. #el mikroba dalam suspensi akan mengalami

elektroforesis apabila dilalui arus listrik. Arus listrik tegangan tinggi yang melalui suatu cairan akan menyebabkan ter"adinya shock karena tekanan hidrolik listrik. !ematian mikroba akibat shock terutama disebabkan oleh oksidasi. Adanya radikal ion dari ionisasi radiasi dan terbentuknya ion logam dari elektroda "uga menyebabkan kematian mikroba.

e. Ra(ia%i adiasi menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma. &ahaya

umumnya dapat merusak mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis. &ahaya

mempunyai  bergelombang

pengaruh pan"ang.

germisida Pengaruh

terutama germisida

cahaya

bergelombang

pendek

dari sinar bergelombang

pan"ang

dan

disebabkan oleh panas yang ditimbulkannya misalnya sinar inframerah. #inar C ($$$-'$ A o ) sinar  ultra violet (+$$$-8$ Ao ) dan sinar radiasi lain dapat membunuh

mikroba.

Apabila

tingkat

iradiasi

yang

diterima

sel

mikroba

rendah

maka

dapat

menyebabkan ter"adinya mutasi pada mikroba.

). Te+an+an mua 4egangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan tersebut menyerupai membran yang elastis. #eperti telah diketahui protoplasma mikroba terdapat di dalam sel yang dilindungi dinding sel maka apabila ada perubahan tegangan muka dinding sel akan mempengaruhi pula permukaan protoplasma. Akibat selan"utnya dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan bentuk morfologinya. Dat-,at seperti sabun

deter"en dan ,at-,at pembasah (surfaktan) seperti 41een 9$  dan 4riton A$ dapat mengurangi tegangan muka cairan3larutan. 0mumnya mikroba cocok pada tegangan

muka yang relatif tinggi.

+. Teanan hi(r!%tati 4ekanan

hidrostatik

mempengaruhi

metabolisme

dan

pertumbuhan

mikroba.

0mumnya tekanan '-+$$ atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. 4ekanan hidrostatik yang lebih tinggi lagi dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan oleh karena tekanan hidrostatik tinggi

dapat menghambat sintesis A A dan protein serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam en,im.4ekanan diatas '$$.$$$ pound3inchi

menyebabkan denaturasi protein. Akan tetapi ada mikroba yang

tahan hidup pada tekanan tinggi (mikroba barotoleran) dan ada mikroba yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai '/.$$$ pound3 inchi 

(barofil). Mikroba yang hidup

di laut dalam umumnya adalah barofilik atau barotoleran. #ebagai contoh adalah bakteri Spiri##um.

h. Getaran 2etaran mekanik dapat merusakkan dinding sel dan membran sel mikroba. >leh karena itu getaran mekanik banyak dipakai untuk memperoleh ekstrak sel mikroba. si sel dapat diperoleh dengan cara menggerus sel-sel dengan menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali. 2etaran suara '$$-'$.$$$ C3detik "uga dapat digunakan untuk memecah sel.

B. FAKTOR BIOTIK i alam "arang sekali ditemukan mikroba yang hidup sebagai biakan murni tetapi selalu berada dalam asosiasi dengan "asad-"asad lain. Antar "asad dalam satu  populasi atau antar populasi "asad yang satu dengan yang lain saling berinteraksi.

1. Intera%i (a#am %atu p!pu#a%i mir!ba nteraksi antar "asad dalam satu populasi yang sama ada dua macam yaitu interaksi positif maupun negatif. nteraksi positif menyebabkan meningkatnya kecepatan  pertumbuhan sebagai efek sampingnya. Meningkatnya kepadatan populasi secara teoritis meningkatkan kecepatan pertumbuhan. nteraksi positif disebut "uga kooperasi. #ebagai contoh adalah pertumbuhan satu sel mikroba men"adi koloni atau pertumbuhan  pada fase lag (fase adaptasi). nteraksi

negatif

menyebabkan

turunnya

kecepatan

pertumbuhan

dengan

meningkatnya kepadatan populasi. Misalnya populasi mikroba yang ditumbuhkan dalam substrat terbatas atau adanya produk metabolik yang meracun. nteraksi negatif disebut  "uga kompetisi. #ebagai contoh "amur Fusarium dan Eerticillium pada tanah sa1ah dapat menghasilkan asam lemak dan 6 # yang bersifat meracun.

. Intera%i antar berba+ai ma$am p!pu#a%i mir!ba Apabila dua populasi yang berbeda berasosiasi maka akan timbul berbagai macam interaksi. nteraksi tersebut menimbulkan pengaruh positif negatif ataupun

tidak ada pengaruh antar populasi mikroba yang satu dengan yang lain. ama masingmasing interaksi adalah sebagai berikut7 Pengaruh interaksi Populasi A Populasi B $ $  etralisme !omensalisme $ ? #inergisme (protokooperasi) ? ? Mutualisme (simbiosis) ? ? !ompetisi Amensalisme (antagonisme) ? Predasi ? Parasitisme ? !eterangan7 $7 tidak berpengaruh ?7 pengaruh positif -7 pengaruh negatif  ama nteraksi

a. Netra#i%me  etralisme

adalah

hubungan

antara

dua

populasi

yang

tidak

saling

mempengaruhi. 6al ini dapat ter"adi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. #ebagai contoh interaksi antara mikroba   a##!$th!n!u% (n!nin(i+en!u%) dengan mikroba   aut!$hth!n!u% (in(i+en!u% ) dan antar mikroba   n!nin(i+en!u% di

atmosfer

yang

kepadatan

populasinya

sangat

rendah.

etralisme

"uga

ter"adi

pada

keadaan mikroba tidak aktif misal dalam keadaan kering beku atau f ase istirahat (spora kista).

b. K!men%a#i%me 6ubungan

komensalisme

antara

dua

populasi

ter"adi

apabila

satu

populasi

diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. &ontohnya adalah7

-

Bakteri F#a!ba$terium brei% dapat menghasilkan ekskresi sistein. #istein dapat digunakan oleh  Le+i!ne##a pneum!phi#a.

-

esulfovibrio

mensuplai

Methan!ba$terium.

asetat

dan

6

untuk

respirasi

anaerobik 

$. Siner+i%me #uatu bentuk asosiasi yang menyebabkan ter"adinya suatu kemampuan untuk

dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan  populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama maka disebut sintropisme. #intropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah atau proses  pembersihan air secara alami. &ontoh sinergisme7 Strept!$!$$u% )ae$a#i% dan E%$heri$hia $!#i

E. $!#i Arginine

S. )ae$a#i%

Agmatine

E. $!#i >rnithine

Putrescine

#enya1a A Populasi mikroba '

&ontoh sintropisme7

#enya1a B Populasi mikroba  #enya1a & Populasi mikroba % =nergi dan hasil akhir

(. Mutua#i%me /Simbi!%i%* Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung

dan

sama-sama

mendapat

keuntungan.

Mutualisme

sering

disebut

"uga

simbiosis. #imbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota

simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip. &ontohnya adalah Bakteri   Rhi,!bium  sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan. &ontoh lain adalah   Li$hene%

(Li$hen%) yang merupakan simbiosis antara algae

sianobakteria

Algae

dengan

fungi.

( ph"$!bi!nt) sebagai

produser

yang

dapat

menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senya1a organik. #enya1a organik dapat digunakan oleh fungi ( m"$!bi!nt) dan fungi memberikan bentuk perlindungan

(selubung) dan transport nutrien 3 mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.

@ichenes

e. K!mpeti%i 6ubungan negatif antara

 populasi mikroba yang keduanya mengalami

kerugian. Peristi1a ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. !ompetisi ter"adi pada  populasi mikroba yang menggunakan nutrien 3 makanan yang sama atau dalam keadaan nutrien terbatas. &ontohnya adalah antara proto,oa Paramae$ium $au(atum dengan Paramae$ium aure#ia.

). Amen%a#i%me /Anta+!ni%me* #atu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. 0mumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senya1a asam toksin atau antibiotika. &ontohnya adalah bakteri Acetobacter yang mengubah etanol men"adi asam asetat.

 Thi!ba$i##u% thi!!2i(an% menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat menghambat  pertumbuhan bakteri lain. Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat

 populasi Nitr!ba$ter .

+. Para%iti%me Parasitisme ter"adi antara dua populasi populasi satu diuntungkan  populasi lain dirugikan

(parasit) dan

(host 3 inang). 0mumnya parasitisme ter"adi karena keperluan

nutrisi dan bersifat spesifik. 0kuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. 4er"adinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta 1aktu kontak  yang relatif lama. &ontohnya adalah bakteri   B(e##!1ibri!  yang memparasit  bakteri E. $!#i. :amur  Tri$h!(erma sp. memparasit "amur  A+ari$u% sp.

h. Pre(a%i 6ubungan

predasi

ter"adi

apabila

satu

organisme

predator

memangsa

atau

memakan dan mencerna organisme lain (prey). 0mumnya predator berukuran lebih

 besar

dibandingkan

prey

dan

peristi1anya

berlangsung

Proto,oa (predator) dengan bakteri (prey). Proto,oa   3i(inium

cepat.

&ontohnya

adalah

na%utum (predator)

dengan Paramae$ium $au(atum (prey) dapat dilihat di gambar sebagai berikut.

Paramae$ium $au(atum 3i(inium na%utum