17
BAB I
PENDAHULUAN
Latar belakang
Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa danparameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba.
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda,yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner danfase kematian. Pada fase kematian eksponensial tidak diamati pada kondisi umum pertumbuhan kultur bakteri, kecuali bila kematian dipercepat dengan penambahanzat kimia toksik, panas atau radiasi.Metode pengukuran pertumbuhan yang sering digunakan adalah denganmenentukan jumlah sel yang hidup dengan jalan menghitung koloni pada pelat agar dan menentukan jumlah total sel/jumlah massa sel. Selain itu dapat dilakukan dengan cara metode langsung dan metode tidak langsung.
Pertumbuhan pada bakteri didefinisikan sebagai pertumbuhan berat sel. Karena berat sel relatif sama pada setiap siklus sel, maka pertumbuhan dapat di definisikan sebagai pertambahan jumlah sel. Mempelajari pertumbuhan bakteri merupakan faktor terpenting dalam mengetahui beberapa aspek fisiologi suatu bakteri (Purwoko, 2007).
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.
Rumusan masalah
Bagaimana perumbuhan mikroorganisme ?
Bagaimana pembelahan sel bakteri ?
Bagaimana waktu generasi bakteri ?
Bagaimana fase pertumbuhan bakteri ?
Apa saja faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba ?
Bagaimana cara mengukur pertumbuhan bakteri
Tujuan
Untuk mengetahui pertumbuhan mikroorganisme
Untuk mengetahui pembelahn dari sel bakteri
Untuk mengetahui waktu generasi bakteri
Untuk mengetahui fase pertumbuhan bakteri
Untuk mengetahui faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba
Untuk mengetahui pengukuran dari bakteri
BAB II
PEMBAHASAN
Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan diartikan sebagai penambahan dan dapat dihubungkan dengan penambahan ukuran, jumlah bobot, masa, dan banyak parameter lainnya dari suatu makhluk hidup. Penambahan ukuran atau masa suatu sel individual biasanya terjadi pada proses pendewasaan (maturasi) dan perubahan ini pada umumnya bersifat sementara (temporer) untuk kemudian dilanjutkan dengan proses multiplikasi dari sel tersebut. Multiplikasi terjadi dengan cara pembelahan sel. Pertumbuhan pada umumnya tergantung pada kondisi bahan makanan dan juga lingkungan. Apabila kondisi makanan dan lingkungan cocok untuk mikroorganisme tersebut, maka mikroorganisme akan tumbuh dengan waktu yang relative singkat dan sempurna (Irianto, 2007).
Kuantitas atau ukuran pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur dari segi pertambahan dimensi satu, misalnya : panjang, diameter, jari-jari, dan jumlah sel ; segi pertambahan dimensi dua, misalnya : luas, dan segi pertambahan dimensi tiga, misalnya : volume, berat segar, berat kering. Selain tiga segi tersebut, pertumbuhan juga dapat diukur dari segi komponen seluler, misalnya : RNA, DNA, dan protein dan segi kegiatan metabolisme secara langsung, misalnya : kebutuhan oksigen, karbon dioksida, hasilan gas-gas tertentu dan lain-lain.
Istilah pertumbuhan bakteri lebih mengacu kepada pertambahan jumlah sel bukan mengacu kepada perkembangan individu organisme sel. Bakteri memiliki kemampuan untuk menggandakan diri secara eksponensial dikarenakan sistem reproduksinya adalah pembelahan biner melintang, dimana tiap sel membelah diri menjadi dua sel. Bakteri merupakan organisme kosmopolit yang dapat kita jumpai di berbagai tempat dengan berbagai kondisi di alam ini.
Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Pertumbuhan merupakan suatu proses kehidupan yang irreversible artinya tidak dapat dibalik kejadiannya. Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba.
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. Pada fase kematian eksponensial tidak diamati pada kondisi umum pertumbuhan kultur bakteri, kecuali bila kematian dipercepat dengan penambahan zat kimia toksik, panas atau radiasi.
Dalam pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi yang mencukupi serta kondisi lingkungan yang mendukung demi proses pertumbuhan tersebut, termasuk juga bakteri. Pertumbuhan bakteri pada umumnya akan dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Pengaruh faktor ini akan memberikan gambaran yang memperlihatkan peningkatan jumlah sel yang berbeda dan pada akhirnya memberikan gambaran pula terhadap kurva pertumbuhannya.
Kebutuhan mikroorganisme untuk pertumbuhan dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu: kebutuhan fisik dan kebutuhan kimiawi atau kemis. Aspek-aspek fisik dapat mencakup suhu, pH dan tekanan osmotik. Sedangkan kebutuhan kemis meliputi air, sumber karbon, nitrogen oksigen, mineral-mineral dan faktor penumbuh.
Pembelahan Sel Bakteri
Proses pembelahan secara langsung disebut juga pembelahan ami-tosis atau pembelahan biner. Pembelahan biner merupakan proses pembelahan dari 1 sel menjadi 2 sel tanpa melalui fase-fase atau tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan biner banyak dilakukan organisme uniseluler (bersel satu), seperti bakteri, protozoa, dan mikroalga (alga bersel satu yang bersifat mikroskopis). Setiap terjadi pembelahan biner, satu sel akan membelah menjadi dua sel yang identik (sama satu sama lain). Dua sel ini akan membelah lagi menjadi empat, begitu seterus-nya. Pembelahan biner dimulai dengan pembelahan inti sel menjadi dua, kemudian diikuti pembelahan sitoplasma. Akhirnya, sel terbelah menjadi dua sel anakan.
Pembelahan biner pada organisme prokariotik terjadi pada bakteri. DNA bakteri terdapat pada daerah yang disebut nukleoid. DNA pada bakteri relatif lebih kecil dibandingkan dengan DNA pada sel eukariotik. DNA pada bakteri berbentuk tunggal, panjang dan sirkuler sehingga tidak perlu dikemas menjadi kromosom sebelum pembelahan.
Sel prokariot, sel tanpa membran inti, mampu membelah diri secara sederhana. Setelah sel tumbuh dan mampu melakukan pembelahan, serta telah menduplikasi molekul DNA-nya, terjadi pelekukan pada membran sel. Molekul DNA prokariot menempel pada beberapa titik membran sel. Dengan demikian, molekul DNA tersebut dapat terpisah dengan arah yang berlawanan ketika pelekukan membran sel semakin dalam. Ketika molekul DNA terpisah, membran sel dan dinding sel semakin melekuk ke dalam hingga mulai terlihat pemisahan dua sel baru.
Proses sel yang terbagi dua secara sederhana ini disebut juga pembelahan biner. Sel prokariot, seperti sel bakteri, dapat melakukan pembelahan biner setiap 20 menit. Hal tersebut memberikan bakteri kemampuan memperbanyak diri yang menakjubkan.
Pembelahan biner bakteri dimulai dengan menempelnya bahan genetik pada salah satu sisi membran dari sel dewasa, kemudian diikuti dengan proses sintesis DNA dan replikasi. Setelah proses replikasi selesai maka salah satu sisi dari membran akan membuat lekukan dan akhirnya diikuti dengan proses pemanjangan sel dan pembelahan sel menjadi dua bagian yang memiliki bahan genetika yang sama (Campbell et al. 1999).
Mekanisme Pembelahan Sel ( binary fission ) gPada Sel Prokariotik
Sebuah sel muda di fase awal siklus
Sebuah sel tua mempersiapkan bagian dengan memperbesar dinding sel, membran sel dan volume keseluruhan. Di tengah sel, dinding mengembangkan takik yang akhirnya akan membentuk septum (pembatas)transversal, dan kromosom digandakan kemudian menempel pada membran khusus
Dinding septum tumbuh ke dalam, dan kromosom yang ditarik ke arah ujung sel yang berlawanan sebagai membran membesar. Komponen sitoplasmik lainn yang didistribusikan (acak) kedua sel berkembang
Septum disintesis sepenuhnya melalui pusatsel, dan membran sel patch itu sendiri sehingga ada dua bilik sel terpisah
Pada titik ini, sel anak dibagi. Beberapa bagian khusus akan memisahkan sepenuhnya seperti yang ditunjukkan di sini, sementara yang lain akan tetap melekat, membentuk rantai atau doublet.
Waktu Generasi
Waktu generasi adalah waktu yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk meningkatkan jumlah sel menjadi dua kali lipat jumlah semula. Kurva pertumbuhan mikroorganisme terdiri atas empat fase yaitu fase penyesuaian (lag phase), fase eksponensial atau fase logaritmik, fase stasioner dan fase kematian. Pada fase eksponensial terjadi peningkatan jumlah sel dan digunakan untuk menentukan waktu generasi (Yudhabuntara, 2003).
Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat disebut sebagai waktu generasi. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari (Sumarsih,2003). Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan. Pada kurva pertumbuhan dikenal beberapa fase pertumbuhan, yaitu (Admin, 2008):
Pertumbuhan d 3DXapat diamati dari meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Pada umumnya bakteri dapat memperbanyak diri dengan pembelahan biner,yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru, maka pertumbuhan dapat diukur dari bertambahnya jumlah sel. . Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula disebut doubling time atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan tidak sama antara berbagai mikrobia, dari beberapa menit, beberapa jam sampai beberapa hari tergantung kecepatan pertumbuhannya. Kecepatan pertumbuhan merupakan perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu (Sumarsih, 2003).
Adapun perhitungan pertumbuhan mikroba (Sumarsih, 2003):
Dari hasil pembelahan sel secara biner:
1 sel menjadi 2 sel
2 sel menjadi 4 sel : 21 menjadi 22 atau 2n
4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2x2x2
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:
N = N0 2n
N: jumlah sel akhir, N0: jumlah sel awal, n: jumlah generasi
Waktu generasi = t / n , t: waktu pertumbuhan eksponensial, n: jumlah generasi Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:
log N = log N0 + n log 2
log N – log N0 = n log 2
n = log N – log N0 = log N – log N0
log 2 = 0,301
Contoh: N = 108 , N0 = 5×107 , t = 2
Dengan rumus dalam bentuk logaritma:
n = log 108 – log (5x 107) = 8 – 7,6 =1
Jadi waktu generasi = t/n = 2/1 = 2 jam
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus, slope = 0,301/ waktu generasi. Dari grafik pertumbuhan tersebut diketahui bahwa slope = 0,15, sehingga juga diperoleh waktu generasi = 2 jam.
Tabel Waktu generasi mikroorganisme
Kelompok Jenis Mikroorganisme
Waktu Generasi
( Jam )
Bakteri heterotroph :
Bacillus megatarium
0,58
Escherichia coli
0,28
Rhizobium meliloti
1,80
Treponema pallidum
34,0
Bakteri fotosintetik :
Chloropseupdomonas
7,0
Ethylicum
2,4
Rhodopseudomonas spheroids
5,0
Ragi :
Saccharomyces cerevisiae
2,0
Fase Pertumbuhan
Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan. Terdapat beberapa fase-fase pertumbuhan:
Fase Permulaan
Dikenal pula dengan initial phase atau lag phase atau laten phase. Dalam fase ini bakteri belum mengadakan perbanyakan sel, bahkan sebagian sel bakteri mati, hingga hanya sel yang kuat saja yang bertahan hidup. Ukuran sel membesar yang disebabkan oleh adanya pemasukan air imbibisi ke dalam sel. Secara teoritis, keadaan laten atau lag dari populasi bakteri ini diakibatkan oleh pasokan metabolit yang tidak mencukupi, atau oleh tidak aktifnya suatu enzim hingga keseluruhan metabolisme terhambat. Ini disebabkan oleh keberadaan sel bakteri dalam lingkungan baru sehingga sel harus menyesuaikan diri dalam lingkungan yang baru tersebut.
Disamping itu, secara khusus ada dua peristiwa lain yang memungkinkan terjadinya fase ini, yaitu:
Fase lag yang terjadi karena pembentukan enzim induktif
Fase lag yang terjadi karena germinasi spora
Fase Pertumbuhan
Fase pertumbuhan yang dipercepat (Accelarated Growth Phase) Selama fase ini, sel bakteri belum memperbanyak diri. Kecepatan pertumbuhan makin lama makin meningkat. Bila kecepatan pertumbuhan diberikan dalam term waktu generasi (doubling time, td, yaitu waktu yang dibutuhkan populasi sel untuk melipatkan jumlahnya menjadi dua kali lipat, maka waktu generasinya makin lama makin pendek). Sedangkan kecepatan pertumbuhan dinyatakan dalam kecepatan tumbuhnya makin lama x dt tinggi. Secara individual makin lama ukuran sel makin mendekati maksimum. Ini disebabkan oleh adanya kemasukan air imbibisi dan adanya permulaan aktivitas metabolisme.
Fase Logaritma
Fase logaritma (Logaritmic phase atau exponensial phase) Selama fase ini kecepatan pertumbuhan populasi sel berjalan maksimum dan konstan seperti terlihat pada gambar sinstesis bio massa, sangat tepat bila digambarkan dengan term logaritma, apabila kecepatan sintesisnya dinyatakan dengan kecepatan pertumbuhan spesifik, μ seperti dinyatakan diatas.
X= XoOμt
X dan Xo adalah konsentrasi sel (g/l) pada waktu 0 dan t jam nilai μ sangat tergantung pada spesies dan strain mikroba, serta kondisi lingkungan kultur mikroba tersebut. Dalam kondisi kultur yang optimum, sel mikroba mengalami kecepatan reaksi metabolisme yang maksimum. Ditinjau dari sel bakteri secara individual, ukuran sel justru pada waktu ukuran yang minimum, dengan ketebalan dinding sel yang minimum. Ini disebabkan oleh sangat aktifnya sel membelah diri. hingga sintesis makromolekul dari komponen sel pun berlomba dengan waktu.
Bila populasi sel yang sedang mengalami fase ini dipindahkan ke dalam medium baru, dengan komposisi nutrient yang sama dengan kondisi lingkungan yang sama, maka dalam medium baru populasi ini akan langsung mengalami fase logaritma. Jadi tidak mengawali pertumbuhan dengan fase permulaan dan fase pertumbuhan dipercepat.
Fase pertumbuhan terhambat
Fase Pertumbuhan yang mulai terhambat (Phase of negative accelerated growth) Dimulai dari awal fase ini, kecepatan pertumbuhan makin lama makin menurun.
Penghambatan pertumbuhan diakibatkan oleh berbagai sebab. Dalam banyak hal. penurunan kecepatan pertumbuhan ini diakibatkan oleh kehabisan nutrisi. Tetapi sering terjadi walaupun pasokan nutrisi diberikan dengan cukup, penurunan kecepatan pertumbuhan tetap berjalan.
Umumnya ini disebabkan oleh akumulasi substansi toksik hasil metabolisme sel yang menghambat dapat menghambat pertumbuhan sel. Substansi ini memungkinkan pula menyebabkan represi terhadap kerja sistem sintesis enzim, yang mengakibatkan terhentinya transkripsi kode genetik dari gen tertentu hingga pembentukan enzim baru terhenti sama sekali. Selanjutnya perubahan kondisi lingkungan, seperti perubahan pil yang tajam sebagai akibat metabolisme sel, dapat mengakibatkan penghambatan terhadap pertumbuhan sel.
Fase stasioner
Selama fase ini kecepatan pertumbuhan adalah nol. Walaupun demikian, tidak berarti tidak terjadi pertumbuhan sel. Jumlah pembentukan sel baru sebagai hasil reproduksi, seimbang dengan jumlah sel yang mati selama fase ini.
Oleh karena itu, ekspresi dalam grafik linear dan sejajar selama fase ini, menggunakan cadangan makanan yang ada di dalam protoplasma sebagai building blocks pembangun sel yang baru.
Fase penurunan (kematian)
Ini merupakan akhir dan suatu kurva dimana jumlah individu secara tajam akan menurun sehingga kurva tampaknya akan mendekati titik awal kembali (Suriawiria, 2005; 91). Penyebab utama adalah autolysis sel serta penurunan energy seluler. Pada saat medium kehabisan nutrient maka populasi bakteri akan menurun jumlahnya. Pada saat ini jumlah sel yang mati lebih banyak daripada sel yang hidup.
Beberapa bakteri hanya mampu bertahan beberapa jam selama fase statis dan akhirnya masuk ke dalam fase kematian, sementara itu beberapa bakteri hanya mampu bertahan sampai harian dan mingguan pada fase statis dan akhirnya masuk ke fase kematian. Beberapa bakteri bahkan mampu bertahan sampai puluhan tahun sebelum mati, yaitu dengan mengubah sel menjadi spora (Purwoko, 2007).
Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba
Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh lingkungan. Perubahan yang terjadi dalam lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan sifat fisiologi mikroba. Beberapa golongan mikroba sangat tahan terhadap perubahan lingkungan sehingga cepat dapat penyesuaikan diri. Ada pula golongan mikroba yang sama sekali peka terhadap perubahan lingkungan hingga tidak dapat menyeseuaikan diri.
Faktor lingkungan penting artinya dalam usaha mengendalikan kegiatan mikroba. Baik untuk kepentingan proses ataupun pengendalian. Lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroba, dapat berbentuk lingkungan abiotik (fisik dan kimia), dapat pula lingkungan biotik (biologis) yaitu :
Lingkungan Abiotik
Temperatur
Temperatur merupakan salah satu faktor yang penting dalam kehidupan. Beberapa jenis mikroba dapat hidup pada daerah temperatur yang luas sedangkan jenis lainya pada daerah yang terbatas. Temperatur minimum suatu jenis mikroba ialah temperatur paling rendah dimana kegiatan mikroba masih dapat berlangsung. Temperatur optimum adalah temperatur yang paling sesuai/baik untuk kehidupan mikroba, temperatur maksimum adalah temperatur teringgi yang masih dapat Text Box: Gambar. 2 Grafik golongan mikroba berdasarkan temperaturdigunakan untuk kegiatan mikroba, tetapi pada tingkatan kegiatan fisiologi yang paling minimal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian termal antara lain waktu, temperatur, kelembapan, bentuk dan jenis spora, umum mikroba, Ph dan komposisi medium. Kelembapan pada temperatur tinggi akan mempercepat koagulasi (penggumpalan) protein. Misalnya spora Bacillus anthracis pada temperatur 1600C, dalam keadaan kering mati setelah 90 menit sedang pada temperatur 1000c dalam keadaan lembab mati setelah 10 menit.
Berdasarkan daerah temperatur, kegitan mikroba dibagi menjadi 3 golongan yaitu :
Mikroba psikrofilik yaitu golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperatur antara 0-300C, dengan temperatur optimum 150C. Kebanyakan dari golongan ini tumbuh ditempat-tempat dingin.
Mikroba mesofilik yaitu golongan mikroba yang mempunyai temperatur optimum untuk pertumbuhan antara 25-370C dengan temperatur optimum 320C. Umumnya hidup didalam alat pencernaan, kadang kadang ada juga yang hidup dengan baik pada temperatur sekitae 400C.
Mikroba termofilik adalah golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperatur tinggi, optimum diantara 55-600C, minimum 400C sedangkan maksimum 750C. Golongan terdapat didalam sumber-sumber air panas dan tempat-tempat lain yang temperatur lebih tinggi dan 550C, misal pada buangan air pendingin.
Telah diketahui bahwa dalam reaksi kimia, kenaikan temeratur akan menaikan kecepatan reaksi, misal tiap kenaikan 100 dapat mempercepat reaksi antara 2-3 kali lipat. Pada umumnya untuk membunuh mikroba dengan pemanasan lebih mudah pada reaksi medium asam atau alkalis, kalau dibandingkan dengan reaksi medium netral. Karena didalam keadaan netral waktu pemanasan yang diperlakukan untuk membunuh akan lebih lama.
Kematian mikroba pada temperatur rendah disebabkan oleh terjadinya perubahan keadaan kolonial protoplasma yang tidak reversibel. Penurunan temperatur yang tiba-tiba dibawah titik beku dapat menyebabkan kematian, akan tetapi penurunan temperatur secara bertingkat hanya menghentikan kegiatan metabolisma untuk sementara saja. Bila susupensi bakteri didinginkan dengan cepat dari 450C, maka jumlah bakteri yang mati dapat mencapai 95%, tetapi pendinginan secara bertingkat menyebabkan jumlah kematian tersebut akan berkurang.
Kelembapan
Untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembapan yang tinggi diatas 85%, sedang untuk jamur dan aktinomiset diperlukan kelembapan yang rendah dibawah 80%. Kadar air bebas dalam larutan merupakan nilai perbandingan antara tekanan uap air larutan dengan tekanan uap iar murni, atau 1 /100 dari kelembapan relatif.
Banyak mikroba yang tahan hidup dalam keadaan kering untuk waktu lama, seperti dalam bentuk spora, konidia, artospora, klamidospora dan kista. Seperti halnya pada pembekuan, proses pengeringan protoplasma, menyebabkan kegiatan metabolisma terhneti. Pengeringan secara perlahan-lahan menyebabkan perusakan sel akibat pengaruh tekanan osmosa dan pengaruh lainya dengan naiknya kadar zat terlarut.
Tekanan osmosa
Larutan hipertonis menghambat pertumbuhan karena dapat menyebabkan plasmolisa. Tekanan osmosa tinggi banyak digunakan dalam parktek untuk pengawetan bahan-bahan makanan, seperti pengawetan ikan dengan penambahan garam, pengawetan buah-buahan dengan penambahan gula dan sebagainya.
Beberpa mikroba dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula yang tinggi, antara lain ragi yang osmofil (dapat tumbuh pada kadar garam tinggi) bahkan beberapa mikroba dapat tahan dalam subtrat dengan kadar garam sampai 30%, golongan ini bersifat halodurik.
Ph
Batas pH untuk pertumbuhan jasad merupakan suatu gambaran dari batas ph bagi kegiatan enzim. Untuk tiap jasad dikenal nilai pH minimum, optimum dan maksimum. Bakteri memerlukan nilai Ph ANTARA 6,5-7,5. Ragi antara 4,0 – 4,5, sedang jamur dan aktinomeset tertntu mempunyai daerah Ph yang luas.
Atas dasar daerah, Ph bagi kehidupan mikroba, dibedakan adanya 3 golongan besar yaitu :
a. Mikroba yang asidofilik, yaitu yang dapat tumbuh pada ph antara 5,5 -5,0.
b. Mikroba yang mesofilik yaitu yang dapat tumbuh pada Ph ANTARA 5,5 – 8,0.
c. Mikroba yang alkafilik, yaitu yang dapat tumbuh pada Ph antara 8,7 -9,5.
e. Senyawa Toksik
Ion-ion logam berat seperti Hg, Cu, Au, Zn, Li dan Pb walalupun pada kadar yang sangat rendah akan bersifat toksik terhadap mikroba, karena ion-ion logam berat dapat bereaksi dengan gugus senyawa sel. Daya bunuh logam berat dapat bereaksi dengan gugusan senyawa sel. Daya bunuh logam berat pada kadar rendah disebut oligodinamik. Misalnya Hg2 yang bergabung dengan gugusan sulfidril (-SH) pada enzim akan menghambat kegiatan enzim tersebut. beberapa kation seperti Li+ dan Zn2+ bersifat toksik terhadap bakter, sehingga akibatnya kegiatan enzim terhenti, karena kation semacam ini bersidar antagonis terhadap H+. Apabila nilai pH dinaikan maka peracunan Li+ dan Zn2+ dapat dikurangi sehingga antagonisme dapat berbalik.
Arus listrik
Arus listrik bolak balik ataupun searah yang bertegangan tinggi dapat menyebabkan elektrolisis bahan penyusun medium. Arus listrik dapat juga menghasilkan panas yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Karena sel didalam suspensi akan mengalami elektroforesis kalau dilalui arus listrik, maka kehidupan mikroba akan terganggu/terhenti.
Radiasi
Pada umumnya cahaya mempunyai daya merusak kepada sel mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis. Sedang cahaya dengan gelombang pendek dapat berpengaruh terhadap jasad hidup. Sinar dengan gelombang panjang juga mempunyai daya fotodinamik dan daya biofisik, misalnya cahaya matahari. Jika energi radiasi diserap oleh sel mikroba akan menyebabkan terjadinya ionisasi komponen sel, ionisasi molekul tertentu dari protoplasma dapat menyebabkan kematian, perubahan genetik ataupun dapat pula menghambat pertumbuhan. Energi radiasi dari sinar X, sinar gamma dan terutama sinar ultraviolet banyak digunakan dalam praktek strelisasi, pengawetan bahan makanan dan untuk mendapatkan muatan.
Tegangan muka
Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaanya akan menyerupai membran yang elastis, dan ini dapat mempengaruhi kehidupan mikroba. Protoplasma mikroba terdapat didalam sel yang dilindungi dingding sel. Dengan adanya perubahan bahan pada tegangan muka dinding sel, akan mempengaruhi permukaan protoplasma, yang akibatnya dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perubahan bentuk morfologinya, senyawa seperti sabun dan detergen dapat mempengaruhi tegangan permukaan antara udara dan cairan sehingga menaikan kemampuan air untuk membasahinya, seperti oleh Tween 80, Triton A20 dsb.
Bakteri yang hidup dalam alat pencernaan dapat berkembang biak dalam medium yang mempunyai tegangan permukaan relatif rendah, walaupun kebanyakan lebih menyukai tegangan permukaan yang relatif tinggi.
Tekanan hidrosttatik dan Mekanik
Beberapa jenis mikroba dapat hidup didalam Samudra Pasifik dengan tekanan lebih dari 1.208 Kg tiap cm persegi, dan kelompok ini disebut mikroba barofilik. Selain itu tekanan yang tinggi akan menyebabkan meningkatnya beberapa reaksi kimia pengecilan volume koloid organik enzim. Molekul dan juga menaikan viskositas cairan serta dissosiasi elektrolit. Sedang tekanan diatas 7.500 kg/cm2 dapat menyebabkan denaturasi protein. Perubahan-perubahan ini mempengaruhi proses biologi sel jasad hidup.
Lingkungan abiotic
Bebas Hama
Dalam percobaan sering diperlakukan hewan percobaan yang sejak lahir harus bebas dari semua jenis mikroorganisme. Sejak lahir harus bebas dari semua jenis mikroorganisme hewan percobaan yang bebas dari mikroba tersebut disebut kehidupan aksenik atau kehidupan tanpa benda-benda asing. Hewan aksenik yang telah diinfeksi dengan suatu jasad disebut gnotobiosis dan hasilnya dapat menimbulkan hal-hal yang penting, misalnya marmutgnotobiosis yang diinfeksi patogen entamoeba histolystica tidak menderita sakit disentri, sedangkan marmut biasa akan segera sakit jika dikenai jasad tersebut. hal ini disebabkan karena dalam usus marmut gnotobiosis tidak terdapat bakteri yang berfungsi sebagai makanan E. Histolytica.
Asosiasi
Simbiosis adalah asosiasi diantara dua atau lebih jasad, dimana sedikitnya satu jenis mendapatkan keuntungan sedangkan jenis lainya mungkin mengalami kerugian, atau mungkin keuntungan.
Mengukur Perumbuhan Bakteri
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 para meter 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 (Pratiwi, 2008). Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur dengan dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung.
Pengukuran pertumbuhan mikroorganisme secara langsung dapat dilakukan dengan beberapa cara,yaitu :
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).
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).
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).
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).
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).
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 :
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).
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).
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).
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN
Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Pada organism prokariot seperti bakteri, pertumbuhan merupakan pertambahan volume dan ukuran sel dan juga sebagai pertambahan jumlah sel.
Bakteri merupakan sel prokariotik yang bereproduksi secara aseksual dengan pembelahan biner (binary fission) atau disebut juga pembelahan amitosis. Pembelahan biner(binary fission) merupakan proses pembelahan dari 1 sel menjadi 2 sel tanpa melalui fase-fase atau tahap-tahap pembelahan sel seperti, Profase , Metafase , Anafase maupun Telofase
Waktu generasi adalah waktu yang diperlukan oleh mikroorganisme untuk meningkatkan jumlah sel menjadi dua kali lipat jumlah semula.
Terdapat beberapa fase-fase pertumbuhan: Fase Permulaan, Fase Pertumbuhan yang dipercepat, Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial), Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat, Fase Stasioner maksimum, Fase Kematian dipercepat dan Fase Kematian logaritma.
Lingkungan yang sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroba, dapat berbentuk lingkungan abiotik (fisik dan kimia), dapat pula lingkungan biotik (biologis)
Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur dengan dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran pertumbuhan mikroorganisme secara langsung dapat dilakukan dengan beberapa cara : Metode Total Count, Metode Turbidimetrik, Metode Berat Kering, Metode Elektronic Counter, Metode Plating Techique, Metode filtrasi membrane. Metode pengukuran pertumbuhan mikroorganisme secara tidak langsung dapat dilakukan dengan beberapa metode : Metode Viable Count, Metode Aktivitas Metabolik, Metode Berat Sel Kering
DAFTAR PUSTAKA
Meilia, 2015. Pertumbuhan Mikroorganisme.
http://dokumen.tips/documents/pertumbuhan-mikroorganisme.html
Budiyanto. K. Agus, Pertumbuhan Mikroorganisme.
https://zaifbio.wordpress.com/2010/11/08/pertumbuhan-mikroorganisme/
Anonym, 2013. Makalah : Pembelahal Sel Pada Bakteri.
https://bioselfarmasi3.wordpress.com/2013/01/14/makalah-pembelahan-sel-pada-sel-bakteri-5/
Anonym, 2013. Kurva Dan Fase Pertumbuhan Bakteri Dari Hidup Sampai Mati. http://www.sawitchem.com/post/25/kurva-dan-fase-pertumbuhan-bakteri-dari-hidup-sampai-mati.html
anonim, 2014, Kurva pertumbuhan Mikroorganisme.
http://www.belajarbiologi.com/2014/04/kurva-pertumbuhan-mikroorganisme.html
handayani Meuthia. 2012. Fase Petumbuhan Bakteri.
https://tothelastbreath.wordpress.com/2012/06/11/fase-pertumbuhan-bakteri/
anonym, 2015. Metose-metode untuk Mengukur Pertumbuhan Bakteri.
http://agroteknologi.web.id/metode-metode-untuk-mengukur-pertumbuhan-bakteri/
