MAKALAHNUTRISI DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME
DISUSUN OLEH :NAMANIM1. Arif Mustofa(2012.01.1516)2.
Asmira(2012.01.1517)3. Ayu Sinta Arsiata(2012.01.1518)4. Candra Eka
Saputra(2012.01.1519)5. Derisya Rosi(2012.01.1520)
TINGKAT/ SEMESTER: 1B / IISTIKES PKU MUHAMMADIYAH SURAKARTAPRODI
DIII KEPERAWATAN2013BAB IPENDAHULUAN
A. Latar BelakangUntuk 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
sumber-sumber 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, 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).Pertumbuhan adalah
penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.
Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada jasad bersel
tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan
pertambahan jumlah individu. Misalnya pembelahan sel pada bakteri
akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri. Pada
jasad bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel pembentukan
jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan
mikrobia harus dibedakan antara pertumbuhan masing-masing individu
sel dan pertumbuhan kelompok sel atau pertumbuhan
populasi.Pertumbuhan 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 (Sofa, 2008).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 syarat-syarat berikut. Di
dalamnya harus tersedia semua unsur yang ikut serta pada
pembentukan bahan sel dalam bentuk berbagai senyawa yang dapat
dioloah (Schlegel, 1994).
B. Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas maka dapat
diambil rumusan masalah sebagai berikut :1. Apa saja faktor yang
mempengaruhi pertumbuhan mikroba?2. Apa saja jenis-jenis nutrisi
yang diperlukan dalam perkembangan mikroorganisme ?3. Bagaimana
fase pertumbuhan mikroba ?
C. Manfaat Bagi mahasiswa : a. Mengetahui nutrisi apa yang
dibutuhkan oleh mikroba.b. Mengetahui pentingnya mikroba dalam
teknologi pengolahan pangan.c. Mengetahui fase pertumbuhan
mikroba.
Bagi penulis : a. Membiasakan diri untuk menyelesaikan suatu
masalah.b.Menjadi salah satu sarana untuk melatih diri
mengembangkan bakat dalam menulis dan meneliti.c. Menghasilkan
karya yang dapat bermanfaat bagi masyarakat
BAB IIPEMBAHASAN
A. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROBAKemampuan
mikroorganisme untuk tumbuh dan tetap hidup merupakan suatu hal
yang penting untuk diketahui. Pengetahuan tentang faktor-faktor
yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba sangat penting di dalam
mengendalikan mikroba. Berikut ini faktor-faktor penting yang
mempengaruhi pertumbuhan mikroba :a. Suplai NutrisiMikroba 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
sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba
hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak
bersih dan higinis 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 higinis adalah
untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba
agar pertumbuhannya terkendali.b. Suhu / TemperaturSuhu merupakan
salah satu faktor penting di dalam mempengaruhi dan pertumbuhan
mikroorganisme. Suhu dapat mempengaruhi mikroba dalam dua cara yang
berlawanan :1. Apabila suhu naik maka kecepatan metabolisme naik
dan pertumbuhan dipercepat. Sebaliknya apabila suhu turun, maka
kecepatan metabolisme akan menurun dan pertumbuhan diperlambat.2.
Apabila suhu naik atau turun secara drastis, tingkat pertumbuhan
akan terhenti, kompenen sel menjadi tidak aktif dan rusak, sehingga
sel-sel menjadi mati.Berdasarkan hal di atas, maka suhu yang
berkaitan dengan pertumbuhan mikroorganisme digolongkan menjadi
tiga, yaitu : Suhu minimum yaitu suhu yang apabila berada di
bawahnya maka pertumbuhan terhenti. Suhu optimum yaitu suhu dimana
pertumbuhan berlangsung paling cepat dan optimum. (Disebut juga
suhu inkubasi) Suhu maksimum yaitu suhu yang apabila berada di
atasnya maka pertumbuhan tidak terjadi.Sehubungan dengan
penggolongan suhu di atas, maka mikroba digolongkan menjadi :Tabel
1 : Penggolongan bakteri menurut suhuKelompokSuhu MinimumSuhu
OptimumSuhu Maksimum
Psikrofil- 15o C.10o C.20o C.
Psikrotrof- 1o C.25o C.35o C.
Mesofil5 10o C.30 37o C.40o C.
Thermofil40o C.45 55o C.60 80o C.
Thermotrof15o C.42 46o C.50o C.
Berdasarkan ketahanan panas, mikroba dikelompokkan menjadi tiga
macam, yaitu:1. Peka terhadap panas, apabila semua sel rusak
apabila dipanaskan pada suhu 60oC selama 10-20 menit.2. Tahan
terhadap panas, apabila dibutuhkan suhu 100oC selama 10 menit untuk
mematikan sel.3. Thermodurik, dimana dibutuhkan suhu lebih dari
60oC selama 10-20 menit tapi kurang dari 100oC selama 10 menit
untuk mematikan sel.
c. Keasaman atau Kebasaan (pH)Setiap organisme memiliki kisaran
pH masing-masing dan memiliki pH optimum yang berbeda-beda.
Kebanyakan mikroorganisme dapat tumbuh pada kisaran ph 8,0 8,0 dan
nilai pH di luar kisaran 2,0 sampai 10,0 biasanya bersifat
merusak.
d. Ketersediaan OksigenMikroorganisme memiliki karakteristik
sendiri-sendiri di dalam kebutuhannya akan oksigen. Mikroorganisme
dalam hal ini digolongkan menjadi :1. Aerobik : hanya dapat tumbuh
apabila ada oksigen bebas.2. Anaerob : hanya dapat tumbuh apabila
tidak ada oksigen bebas.3. Anaerob fakultatif : dapat tumbuh baik
dengan atau tanpa oksigen bebas.4. Mikroaerofilik : dapat tumbuh
apabila ada oksigen dalam jumlah kecil.
B. JENIS NUTRISI
Nutrien dalam media perbenihan harus mengandung seluruh elemen
yang penting untuk sintesis biologik organisme baru. Nutrient
diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai.
a. Sumber KarbonTumbuhan-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 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).
Keperluan akan Zat KarbonOrganisme 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 CO2,
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 CO2 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 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 CO2 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 sifat-sifat 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, 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 CO2 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 CO2 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.
b. Sumber Nitrogen dan BelerangNitrogen 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
(NH4+).Banyak mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi
nitrat (NO3) dan nitrit (NO2) 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 (N2), yang dikeluarkan ke
atmosfer.Kemampuan untuk mengasimilasi N2 secara reduksi melalui
NH3, yang disebut fiksasi nitrogen, adalah sifat untuk prokariota,
dan relatif sedikit bakteri yang memiliki kemampuan 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 nya dari oksigen.Kebanyakan mikroorganisme dapat
menggunakan NH4+ sebagai sumber nitrogen utama, dan banyak
organisme memiliki kemampuan untuk menghasilkan NH4+ dari amina
(R-NH2) atau dari asam amino (RCHNH2COOH). 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 (SO42-). Kebanyakan
mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang,
mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida (H2S). Beberapa
mikroorganisme dapat mengasimilasi H2S 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 (N2 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 H2S atau sistein sebagai
sumber S.
Keperluan Akan Nitrogen dan BelerangNitrogen 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 N2. Proses asimilasi
nitrogen ini disebut fiksasi nitrogen dan meliputi reduksi
permulaan N2 menjadi amino.
c. Sumber PhosporFosfat (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).
d. Sumber MineralSejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi
enzim. Ion magnesium (Mg2+) dan ion ferrum (Fe2+) juga ditemukan
pada turunan porfirin yaitu: magnesium dalam molekul klorofil, dan
besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg2+ dan
K+ keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca2+
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+, Mg2+, Ca2+, 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 (-CONH2OH) yang disebut
sideramines, dan turunan catechol (seperti
2,3-Ddihydroxybenzolyserine). Siderofor yang dibentuk plasmid
memainkan peranan utama dalam sifat invasi beberapa bakteri
patogen.
e. Sumber OksigenUntuk sel oksigen tersedia dalam bentuk air.
Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO2 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 O2 bersifat toksik. Mikroorganisme
anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O2 udara, jadi bersifat
aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O2,
tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri
anaerob fakultatif lain (Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat
beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O2) ke
peragian (tanpa O2).
C. FUNGSI NUTRISI UNTUK MIKROBA
Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi
sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam
anorganik yang 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 dapat
menggunakan makanannya dalam bentuk padat maupun cair (larutan).
Jasad yang dapat menggunakan makanan dalam bentuk padat tergolong
tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan dalam bentuk cair
tergolong tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan
makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus
dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim
ekstraseluler. Pencernaan di luar sel ini dikenal sebagai
extracorporeal digestion. Bahan makanan yang digunakan oleh jasad
hidup dapat berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel,
dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan
makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi,
sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor
tumbuh, dan sumber nitrogen.a. AirAir 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.b. Sumber energiAda
beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau
anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya
matahari.
c. Sumber karbonSumber karbon untuk mikroba dapat berbentuk
senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi
karbohidrat, lemak, protein, asam amino, asam organik, garam asam
organik, polialkohol, dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya
karbonat dan gas CO2 yang merupakan sumber karbon utama terutama
untuk tumbuhan tingkat tinggi.d. Sumber aseptor elektronProses
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+.e. Sumber mineralMineral
merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N,
H, dan P. unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca,
Mg, Na, S, Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat
sedikit ialah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu,
dan sebagainya yang tidak diperlukan jasad. Unsur yang digunakan
dalam jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang unsur
oligo, dan dalam jumlah sangat sedikit unsur mikro. Unsur mikro
sering terdapat sebagai ikutan (impurities) pada garam unsur makro,
dan dapat masuk ke dalam medium lewat kontaminasi gelas tempatnya
atau lewat partikel debu. Selain berfungsi sebagai penyusun sel,
unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmose, kadar
ion H+ (kemasaman, pH), dan potensial oksidasireduksi (redox
potential) medium.f. Faktor tumbuhFaktor 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.g.
Sumber nitrogenMikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk
amonium, nitrat, asam amino, protein, dan sebagainya. Jenis senyawa
nitrogen yang digunakan tergantung pada jenis jasadnya. Beberapa
mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2 (zat lemas)
udara. Mikroba ini disebut mikrobia penambat nitrogen.
Unsur utama, sumber dan fungsi mereka dalam sel bakteri.Elemen%
dari berat keringSumberFungsi
Karbon50Kompleks organik atau CO 2Material Utama dari bahan
selular
Oksigen20H 2 O, Kompleks organik, CO 2, dan O 2Konstituen dari
sel dan sel bahan air; O 2 adalah menerima elektron dalam respirasi
aerobik
Nitrogen+14NH 3, NO 3, Kompleks organik, N 2Konstituen dari asam
amino,asam nukleik nucleotides, dan coenzymes
Hidrogen8H 2 O, Kompleks organik, H 2Utama dari organik
memanjang dan sel air
Fosfor3anorganik Fosfat (PO 4)Konstituen dari asam
nukleik,nucleotides, phospholipids, LPS,teichoic asam
Belerang1SO 4, H 2 S, S o, belerang organik memanjangKonstituen
dari cysteine, methionine, glutathione, beberapa coenzymes
Kalium1Kalium GARAM dapurUtama selular anorganik gigih dan
cofactor untuk enzim tertentu
Magnesium0.5 0,5Magnesium GARAM dapurAnorganik selular dengan
gigih, cofactor tertentu untuk reaksi enzimatis
Kalsium0.5 0,5Kalsium GARAM dapurAnorganik selular dengan gigih,
cofactor untuk enzim tertentu dan komponen endospores
Besi0.2 0,2GARAM dapur besiKomponen tertentu cytochromes dan
nonheme-besi dan protein yang cofactor untuk beberapa reaksi
enzimatis
D. PENGGOLONGAN MIKROBA BERDASARKAN NUTRISI DAN OKSIGEN
a. Berdasarkan sumber karbonBerdasarkan 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.b.
Berdasarkan sumber energiBerdasarkan 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:
JasadSumber KarbonSumber Energi
FotoototrofFotoheterotrofKhemotrofKhemoheterotrofZat
anorganikZat organikZat anorganikZat organikCahaya matahariCahaya
matahariOksidasi zat anorganikOksidasi zat organik
c. Berdasarkan sumber donor elektronBerdasarkan 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.
d. Berdasarkan sumber energi dan donor elektronBerdasarkan atas
sumber energi dan sumber donor elektron jasad dapat digolongkan
menjadi jasad fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan
khemoorganotrof. Perbedaan keempat golongan jasad tersebut sbb:
JasadSumber EnergiSumber Donor ElektronContoh
Fotolitotrof
Fotoorganotrof
Khemolitotrof
KhemoorganotrofCahaya
Cahaya
Oksidasi zatanorganik
Oksidasi zat organikZat anorganik
Zat organik
Zat anorganik
Zat organikTumbuhan tingkat tinggi, algaBakteri belerang
fotosintetikBakteri besi, bakterihidrogen, bakteri nitrifikasiJasad
heterotrof
e. Berdasarkan kebutuhan oksigenBerdasarkan 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 memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar
CO2 tinggi.
E. PERTUMBUHAN POPULASI
Pertumbuhan dapat 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 untuk membelah diri
dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi.
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.
F. PERTUMBUHAN POPULASI MIKROBA
Suatu bakteri yang dimasukkan ke dalam medium baru yang sesuai
akan tumbuh memperbanyak diri. Jika pada waktu-waktu tertentu
jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah
bakteri dengan waktu maka akan diperoleh suatu grafik atau kurva
pertumbuhan. Pertumbuhan populasi mikrobia dibedakan menjadi dua
yaitu biakan sistem tertutup (batch culture) dan biakan sistem
terbuka (continous culture).Pada biakan sistem tertutup, pengamatan
jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran
berdasarkan kurva pertumbuhan bahwa terdapat fase-fase pertumbuhan.
Fase pertumbuhan dimulai pada 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.Pada fase
permulaan, bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang
baru, sehingga sel belum membelah diri. Sel mikrobia mulai membelah
diri pada fase pertumbuhan yang dipercepat, tetapi waktu
generasinya masih panjang. Fase permulaan sampai fase pertumbuhan
dipercepat sering disebut lag phase. Kecepatan sel membelah diri
paling cepat terdapat pada fase pertumbuhan logaritma atau
pertumbuhan eksponensial, dengan waktu generasi pendek dan konstan.
Selama fase logaritma, metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan
sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis atau
terjadinya penimbunan hasil metabolisme yang menyebabkan
terhambatnya pertumbuhan. Selanjutnya pada fase pertumbuhan yang
mulai terhambat, kecepatan pembelahan sel berkurang dan jumlah sel
yang mati mulai bertambah. Pada fase stasioner maksimum jumlah sel
yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup hasil
pembelahan sama dengan jumlah sel yang mati, sehingga jumlah sel
hidup konstan, seolah-olah tidak terjadi pertumbuhan (pertumbuhan
nol). Pada fase kematian yang dipercepat kecepatan kematian sel
terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol, sampai pada
fase kematian logaritma maka kecepatan kematian sel mencapai
maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti
deret ukur. Walaupun demikian penurunan jumlah sel hidup tidak
mencapai nol, dalam jumlah minimum tertentu sel mikrobia akan tetap
bertahan sangat lama dalam medium tersebut.Grafik pertumbuhan
mikroba dalam biakan sistem tertutup (batch culture)
BAB IIIKESIMPULAN DAN SARAN1.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penulisan Nutrisi dan Pertumbuhan Mikroba,
dapat diambil kesimpulan bahwa:
Nutrient diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai
yaitu: Sumber Karbon Sumber Nitrogen dan Belerang Sumber Phospor
Sumber Mineral Sumber Oksigen
Fungsi utama nutrisi bagi organisme diantaranya adalah: sumber
energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor
elektron.
Pada umumnya bakteri dapat memperbanyak diri dengan pembelahan
biner.
Dalam siklus hidupnya mikroba mengalami 4 fase pertumbuhan yaitu
: Fase Lag Fase Eksponensial Fase Stasioner Fase Kematian
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 2006. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba.
(Online).(http://rachdie.blogsome.com/2006/10/14/faktor-yang-mempengaruhi-
pertumbuhan-mikroba/) Diakses Tanggal 4 Maret 2011.
Jawetz. 2001. Mikrobiologi Kedokteran. Salemba Medika.
Jakarta.
Schlegel, Hans. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Gajah Mada
University Press. Yogyakarta.
Stanier Roger, Edward Alderberg dan John Ingraham. 1982. Dunia
Mikroba Bharata Karya Aksara. Jakarta.
Waluyo, Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah
Malang Prees. Malang.