BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
“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 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).”
1.2
Rumusan Masalah
a. “Nutrisi apa yang dibutuhkan oleh mikroba
itu?”
b. “Bagaimanakah
fase pertumbuhan mikroba terjadi?”
1.3
Tujuan
a. “Mengetahui nutrisi yang dibutuhkan oleh
mikroba”
b. “Mengetahui fase pertumbuhan mikroba”
1.4
Manfaat
1.4.1
Bagi mahasiswa :
a.
Mengetahui Nutrisi apa yang dibutuhkan oleh mikroba.
b.
Mengetahui pentingnya mikroba
dalam teknologi pengolahan pangan.
c.
Mengetahui fase pertumbuhan mikroba.
1.4.2
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 II
PEMBAHASAN
2.1
Jenis Nutrisi
Nutrien dalam media perbenihan harus mengandung seluruh
elemen yang penting untuk sintesis biologik organisme baru. Nutrient
diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai.
2.2
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 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 Karbon
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 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.
2.3
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 (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 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 N2. Proses asimilasi nitrogen ini
disebut fiksasi nitrogen dan meliputi reduksi permulaan N2 menjadi
amino.
2.4
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).
2.5
Sumber Mineral
Sejumlah 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-dihydroxybenzolyserine).
Siderofor yang dibentuk plasmid memainkan peranan utama dalam sifat invasi
beberapa bakteri patogen.
2.6
Sumber Oksigen
Untuk 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).
2.7
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.
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.
B.
Sumber energi
Ada
beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang
dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari.
C.
Sumber karbon
Sumber
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 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+.
E.
Sumber mineral
Mineral
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 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.
G.
Sumber nitrogen
Mikroba
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 kering
|
Sumber
|
Fungsi
|
|
Karbon
|
50
|
Kompleks organik atau CO
2
|
Material Utama dari bahan selular
|
|
Oksigen
|
20
|
H 2 O, Kompleks
organik, CO 2, dan O 2
|
Konstituen dari sel dan sel bahan
air; O 2 adalah menerima elektron dalam respirasi aerobik
|
|
Nitrogen
|
+14
|
NH 3, NO 3,
Kompleks organik, N 2
|
Konstituen dari asam amino, asam
nukleik nucleotides, dan coenzymes
|
|
Hidrogen
|
8
|
H 2 O, Kompleks
organik, H 2
|
Utama dari organik memanjang dan
sel air
|
|
Fosfor
|
3
|
anorganik Fosfat (PO 4)
|
Konstituen dari asam nukleik,
nucleotides, phospholipids, LPS, teichoic asam
|
|
Belerang
|
1
|
SO 4, H 2 S, S o,
belerang organik memanjang
|
Konstituen dari cysteine,
methionine, glutathione, beberapa coenzymes
|
|
Kalium
|
1
|
Kalium GARAM dapur
|
Utama selular anorganik gigih dan
cofactor untuk enzim tertentu
|
|
Magnesium
|
0.5 0,5
|
Magnesium GARAM dapur
|
Anorganik selular dengan gigih,
cofactor tertentu untuk reaksi enzimatis
|
|
Kalsium
|
0.5 0,5
|
Kalsium GARAM dapur
|
Anorganik selular dengan gigih,
cofactor untuk enzim tertentu dan komponen endospores
|
|
Besi
|
0.2 0,2
|
GARAM dapur besi
|
Komponen tertentu cytochromes dan
nonheme-besi dan protein yang cofactor untuk beberapa reaksi enzimatis
|
2.8
Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen
a.
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.
b.
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:
|
Jasad
|
Sumber Karbon
|
Sumber Energi
|
|
Fotoototrof
Fotoheterotrof
Khemotrof
khemoheterotrof
|
Zat anorganik
Zat organik
Zat anorganik
Zat organik
|
Cahaya matahari
Cahaya matahari
Oksidasi zat anorganik
Oksidasi zat organik
|
c.
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.
d.
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
|
Sumber Donor Elektron
|
Contoh
|
|
Fotolitotrof
Fotoorganotrof
Khemolitotrof
Khemoorganotrof
|
Cahaya
Cahaya
Oksidasi zat
anorganik
Oksidasi zat organik
|
Zat anorganik
Zat organik
Zat anorganik
Zat organik
|
Tumbuhan tingkat tinggi, alga
Bakteri belerang fotosintetik
Bakteri besi, bakteri
hidrogen, bakteri nitrifikasi
Jasad heterotrof
|
e.
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 memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi.
2.9 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.
2.10
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 III
KESIMPULAN DAN SARAN
1.1
Kesimpulan
Berdasarkan hasil penulisan “Nutrisi dan Pertumbuhan Mikroba”, dapat diambil kesimpulan bahwa:
Ø Nutrient diklasifikasikan
berdasarkan elemen yang mereka suplai yaitu:
·
Sumber Karbon
·
Sumber Nitrogen dan Belerang
·
Sumber Phospor
·
Sumber Mineral
·
Sumber Oksigen
Ø Fungsi utama nutrisi bagi organisme
diantaranya adalah: sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor
atau donor elektron.
Ø Pada umumnya bakteri dapat
memperbanyak diri dengan pembelahan biner.
Ø Dalam siklus
hidupnya mikroba mengalami 4 fase pertumbuhan yaitu :
·
Fase Lag
·
Fase Eksponensial
·
Fase Stasioner
·
Fase Kematian
Saran
Berdasarkan penulisan “Nutrisi dan Pertumbuhan Mikroba”, maka dapat disarankan bahwa
masyarakat ataupun pihak industri yang ingin memanfaatkan jasa dari mikroorganisme
harus selalu memperhatikan nutrisi dari mikroorganisme terutama jenis – jenis
nutrisi yang dibutuhkan dan fungsi apa saja dari nutrisi yang dibutuhkan oleh
mikroorganisme tersebut. Hal ini sangat diperlukan agar masyarakat ataupun
pihak industri dapat memanfaatkan semaksimal mungkin jasa dari mikroorganisme
tersebut untuk meningkatkan pendapatan atau juga untuk kepentingan lainnya yang
bermanfaat dalam kehidupannya, tanpa menganggu kehidupan dari mikroorganisme
tersebut.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar