Pertumbuhan Bakteri

Posted by, Dona Mantiara

Sabtu, 16 April 2011

     Pertumbuhan merupakan proses perubahan bentuk yang semula kecil kemudian menjadi besar. Pertumbuhan menyangkut pertambahan volume dari individu itu sendiri. 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 relatif singkat dan sempurna.

     Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, misalnya kita makhluk makro ini dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah berat. Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau subtansi atau massa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.

      Pertumbuhan mikroorganisme tergantung dari tersediannya air. Bahan-bahan yang terlarut dalam air, yang digunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk bahan sel dan memperoleh energi, adalah bahan makanan. Tuntutan berebagai mikroorganisme yang menyangkut susunan larutan makanan dan persyaratan lingkungan tertentu, sangat berbeda-beda. Oleh karena itu diperkenalkan banyak resep untuk membuat media biak untuk mikroorganisme.

      Mikroba merupakan mikroorganisme yang perlu diketahui kemampuannya untuk tumbuh dan hidup sebab beberapa diantaranya sering dimanfaatkan untuk keperluan penelitian.Sampai sekarang ini perkembangan ilmu pengetahuan terus menggali potensi apa yang terdapat di dalam mikriba, oleh karena itu perlu diketahui seluk beluk dari mikroba itu sendiri. Salah satunya yaitu faktor- faktor apa saja yang dapat mempengaruhi pertumbuhannya. Setiap mikroba memiliki karakteristik kondisi pertumbuhan yang berbeda- beda. Pertumbuhan bakteri pada kondisi yang optimum lebih cepat jika dibandingkan dengan jamur dan kapang. Hal ini disebabkan karena bakteri memiliki struktur sel yang lebih sederhana, sehingga sebagian besar bakteri memiliki waktu generasi hanya sekitar 20 menit jika dibandingkan dengan khamir dan kapang yang struktur selnya lebih rumit dan waktu  generasinya yang cukup lama.

Pengertian Pertumbuhan Mikroorganisme

     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.

Pada organisme multiselular (banyak sel), yang disebut pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel per organisme, dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Pada organisme uniselular (bersel tunggal) pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel, yang juga berarti pertambahan jumlah organisme yang membentuk populasi atau suatu biakan. Pada organisme yang membentuk soenositik (aselular), selama pertumbuhan ukuran sel menjadi besar, tetapi tidak terjadi pembelahan sel.

Pada mikroorganime, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel dan pertumbuhan populasi, serta sebagai satu kesatuan populasi yang kemudian terjadi, kadang-kadang karena terlalu cepat perubahannya, sulit untuk diamati dan dibedakan.

Pertumbuhan dalam keadaan kesetimbangan bila terjadi secara teratur pada kondisi konstan, sehingga jumlah pertambahan komponen kimia juga konstan. Misalnya, pertambahan jumlah massa sel sebanyak dua kali dalam keadaan kesetimbangan akan mengakibatkan penambahan jumlah komponen sel seperti air, protein,

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba

1. Tingkat keasaman (pH)

Kebanyakan mikroba tumbuh baik pada pH sekitar netral dan pH 4,6 – 7,0 merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri, sedangkan kapang dan khamir tumbuh pada pH yang lebih rendah.

2. Suhu

Suhu merupakan salah satu factor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba. Setiap mikroba mempunyai kisaran suhu dan suhu optimum tertentu untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhan, mikroba dibedakan atas tiga kelompok sebagai berikut:

1. Psikrofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan pada suhu

0-20^o C.

1. Mesofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 20- 45^o C.
2. Termofil, yaitu mikroba yang suhu pertumbuhannya diatas 45 ^o C.

Kebanyakan mikroba perusak pangan merupakan mikroba mesofil, yaitu tumbuh baik pada suhu ruangan atau suhu kamar. Bakteri pathogen umumnya mempunyai suhu optimum pertumbuhan sekitar 37^o C, yang juga adalah suhu tubuh manusia. Oleh karena itu suhu tubuh manusia merupakan suhu yang baik untuk pertumbuhan beberapa bakteri pathogen. Mikroba perusak dan pathogen umumnya dapat tumbuh pada kisaran suhu 4–66^oC.

3. Nutrient

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 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.

4. Oksigen

Mikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen, mikroba dibedakan atas 4 kelompok sebagai berikut:

• Aerob, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya.

• Anaerob, yaitu mikroba yang tumbuh tanpa membutuhkan oksigen.

• Anaerob fakultatif, yaitu mikroba yang dapat tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen.

• Mikroaerofil, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen pada konsentrasi yang lebih rendah daripada konsentrasi oksigen yang normal di udara. Mikroba perusak pangan sebagian besar tergolong aerob, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, kecuali bakteri yang dapat tumbuh pada saluran pencernaan manusia yang tergolong anaerob fakultatif.

Media Biak dan Persyaratan bagi Pertumbuhan

Sejumlah besar mikroorganisme yang tidak banyak tuntutan, misalnya banyak pseudomonad dalam tanah dan air, dan juga Escherechia coli tumbuh subur dalam larutan biak sesuai susunannya. Selain susunan pertumbuhannya banyak mikroorganisme masih memerlukan unsur-unsur lain yakni unsur pelengkap, vitamin-vitamin dan unsur senyawa tanbahan lain. Sesuatu larutan biak yang dapat dibuat dari senyawa-senyawa kimia tertentu, disebut media biak sintetik. Harus diusahakan agar untuk setiap mikroorganisme dapat ditetapkan kebutuhan bahan makanan minuman dan mengembangkan medium minimum yang tidak mengandung lebih banyak komponen daripada yang diperlukan untuk pertumbuhan. Jenis-jenis yang mempunyai tuntutan tinggi memerlukan sejumlah besar zat pelengkap. Untuk Leuconostoc mesenteroides telah mengembangkan suatu medium sintetik yang mengandung lebih dari 40 komponen.

Media biak kompleks. Untuk banyak mikroorganisme bertuntutan tinggi belum dikenal benar bahan-bahan makanan yang diperlukan. Orang membiakkannya dalam larutan biak yang mengandung ekstrak ragi, otolisat ragi, pepton atau ekstrak daging. Untuk beberapa kelompok organisme lazim juga digunakan: rempah-rempah, dekok rumput kering, sari buah prem, sari wortel, santan dan untuk cendawan koprofil juga sari perasan tahi kuda. Mengingat biaya, larutan-larutan biak tidak dibentuk dari senyawa-senyawa murni tetapi lebih disukai untuk menggunakan zat-zat kompleks, seperti air dadih, melase, air rendaman jagung atau ekstrak kedele, yang sebagai produk sisa tersedia dengan harga murah. Media biak seperti ini disebut media biak kompleks.

Media biak padat. untuk membuat biak padat pada larutan biak cair ditambahkan bahan pemadat yang memberi konsistensi seperti selai pada larutan air. Hanya untuk keperluan tertentu masih digunakan gelatin, karena sudah mencair pada suhu 26-30^o C dan banyak mikroorganisme mampu mencairkan gelatin. Bahan pemadat yang hampir ideal adalah agar. Agar adalah polisakarida dengan susunan kompleks dan terajut kuat berasal dari ganggan laut. Agar hanya dipengaruhi oleh sejumlah kecil bakteri. Bila diperlukan media biak padat tanpa komponen-komponen organik, maka dipakai silikagel sebagai bahan pemadat.

Pembiakan mikroba dalam laboratorium memerlukan medium yang berisi zat hara serta lingkungan pertumbuhan yang sesuai dengan mikroorganisme. Zat hara digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhan, sintesis sel, keperluan energi dalam metabolisme, dan pergerakkan. Lazimnya, medium biakan berisi air, sumber energi, zat hara sebagai sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfat, oksigen, hidrogen serta unsur-unsur sekelumit (trace elements). Media terbagi menjadi 2 golongan besar, yakni:

1. a. Media hidup

Media hidup  umumnya dipakai dalam laboratorium virologi untuk pembiakan berbagai virus, sedangkan dalam bakteriologi hanya beberapa jenis kuman tertentu saja dan terutama hewan percobaan. Contoh media hidup antara lain: hewan percobaan (termasuk manusia), telur berembrio, biakan jaringan, dan sel-sel biakan bakteri tertentu untuk bakteriofaga.

1. b. Media mati

(1) Berdasarkan konsistensinya

• Media padat, terbagi media agar miring, agar deep, misalnya: agar buylon, agar endo, agar ss, dan sebagainya.
• Media setengah padat: agar buylon setengah padat (buylon=kaldu).
• Media cair : air buylon, air pepton, deret gula-gula.

Media padat diperoleh dengan menambahkan agar. Agar berasal dari ganggang digunakan sebagai bahan pemadat karena tidak diuraikan oleh mikroba, dan membeku pada suhu di atas 45^o C. Media setengah padat digunakan untuk melihat gerak kuman secara mikroskopik.

(2) Berdasar komposisi atau susunan bahannya

(a) Media sintetis

Yakni media yang mempunyai kadungan dan isi bahan yang telah diketahui secara terperinci. Media sintetik sering digunakan untuk mempelajari sifat faal dan genetika mikroorganisme. Senyawa anorganik dan organik ditambahkan dalam media sintetik harus murni, sehingga harganya mahal. Contoh: cairan Hanks, Locke, Thyrode, Eagle. Dalam (laboratorium virologi).

(b) Media non-sintetis

Merupakan media yang mengandung bahan-bahan yang tidak diketahui secara pasti baik kadar maupun susunannya. Contohnya: ekstrak daging, pepton, ekstrak ragi, kaldu daging. Seringkali dalam media ini ditambahkan darah, serum, vitamin, asam amino, atau nukleosida.

(c) Media semi-sintetis

Misalnya, cairan Hanks yang ditambahkan serum (laboratorium virologi).

(3) Berdasar sifat fisiologik dan biologik kuman dan untuk tujuan isolasi

(a) Media persemaian (nutrient media), yaitu media yang sangat kaya akan zat makanan dan mempunyai susunan bahan sedemikian rupa sehingga hanya menyuburkan satu jenis kuman yang dicari saja. Contoh: perbenihan Kauffmann untuk persemaian Salmonella typhi.

(b)Media eksklusif adalah media yang hanya memungkinkan tumbuhnya satu jenis kuman saja, sedangkan yang lainnya dihambat atau dimatikan. Contoh: perbenihan Dieudoune atau air pepton alkalis yang mempunyai pH yang tinggi sehingga kuman lain tidak dapat tumbuh, kecuali Vibrio.

(c) Media selekti/ elektif yakni media yang mempunyai susunan bahan sedemikian rupa sehingga kuman tertentu dapat tumbuh tetapi dengan masing-masing koloni yang sangat khas. Contoh: agar endo, untuk kuman golongan coli (coliform) akan berwarna merah, sedangkan Salmonella koloninya tidak berwarna.

Reproduksi Mikroorganisme

Perkembangan mikroorganisme dapat terjadi secara seksual dan aseksual yang paling banyak terjadi adalah perkembangbiakan aseksual. Perkembangan biakan aseksual terjadi dengan pembelahan biner, yakni satu sel induk membelah menjadi dua sel anak. Kemudian masing-masing sel anak membentuk dua sel anak lagi, dan seterusnya. Tipe lain cara perkembangbiakan aseksual disamping pembelahan biner (binaryfission) adalah pembelahan ganda (multiplefission) dan perkuncupan (budding).