KEBUTUHAN DASAR NUTRISI MIKROBA

Nutrisi adalah substansi organik yang dibutuhkan organisme untuk fungsi normal dari sistem tubuh, pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan. Nutrisi didapatkan dari makanan dan cairan yang selanjutnya diasimilasi oleh tubuh. 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).

Image

Gambar : Mikroba ( Sumber : trianda.herisonsurbakti.com)

 

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 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).

Peran Nutrisi Sebagai Dasar Kehidupan Pada MikrobaImage

Sumber : Juno Biotechcers

Mayoritas komponen seluler adalah karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor dan elemen ini merupakan penyusun utama membran, protein, asam nukleat dan struktur seluler lainnya. Elemen ini diperlukan paling banyak oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya. Oleh karena itu disebut makronutrien. Elemen lainnya yang sedikit diperlukan oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya disebut mikronutrien. Elemen lainnya yang sangat sedikit (bahkan tidak terukur) diperlukan sel untuk menyusun komponen seluler, tetapi harus hadir dalam nutrisinya disebut trace elemen. Semua elemen yang diperlukan oleh mikroba dipaparkan dalam bab selanjutnya. Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang penting bagi pertumbuhan tetapi tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino. ( Arudewangga, 2010) 

Semua organisme memerlukan karbon, energi dan elektron untuk aktivitas metabolismenya, dan bakteri telah dikelompokkan berdasarkan metode memperoleh dan mengunakan ketiga komponen tersebut. Karbon merupakan komponen utama dan penting bagi sistem hidup khususnya sebagai kerangka makromolekul seluler. Mikroba yang memperoleh karbon dari karbon dioksida disebut autotrof, sedangkan mikroba yang memperoleh karbon dari molekul organik disebut heterotrof. Energi untuk keberlangsungan reaksi seluler dapat berasal dari konversi cahaya atau reaksi oksidasi senyawa organik maupun anorganik. Mikroba fototrofik mampu mengkonversi cahaya menjadi energi kimia, sedangkan kemotrofik memperoleh energi dari oksidasi kimiawi baik organik maupun anorganik. Dalam memperoleh energi diperlukan sumber elektron. Mikroba yang memperoleh elektron dari senyawa organik, disebut organotrof, sedangkan yang memperoleh elektron dari senyawa anorganik disebut litotrof. ( Arudewangga, 2010)

 Jenis-jenis nutrisi yang diperlukan mikroba

Mikroorganisme teramat khusus dalam hal sifat-sifat faali. Berkenaan dengan hal tersebut persyaratan zat gizinya pun juga bersifat khusus. Ribuan macam medium dianjurkan untuk pembiakannya. Penentuan medium biakan harus berdasarkan persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme yang bersangkutan. Persyaratan nutrisi dalam bentuk zat-zat kimia diperlukan untuk pertmbuhan dan fungsi normal. Berikut ini persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme:

  • Semua organisme hidup membutuhkan sumber energi

Beberapa bentuk kehidupan, seperti tumbuhan hijau dapat menggunakan energi cahaya, hal tersebut dinamakan dengan fototrof. Sedangkan yang lain, seperti hewan berantung pada oksidasi senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya. Makhluk-makhluk semacam yang disebutkan terakhir disebut dengan kemotrof. Semua organism hidup terbagi menjadi fototrof dan kemotrof.

  • Semua oganisme hidup membutuhkan karbon

Sejumlah organisme membutuhkan sejumlah karbon dalam bentuk senyawa karbon dioksida, tetapi kebanyakan diantarannya juga membutuhkan beberapa senyawa karbon organik, seperti gula dan karbohidrat. Tumbuhan, alga, dan beberapa kuman berklorofil membutuhkan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis. Ditinjau dari segi nutrisi, semua organisme yang disebutkan diatas adalah organism ototrof. Bila mereka memperoleh energinya dari cahaya maka disebut organisme fotoototrof, dan bila memperoleh energinya dengan cara mengoksidasi senyawa kimia, maka disebut organisme kemoototrof. Mikroorganisme yang lain tidak dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon dan hidupnya bergantung pada organisme ototrof untuk memproduksi karbohidrat dan senyawa-senyawa organik lain yang digunakan sebagai makanan. Organisme yang membutuhkan senyawa-senyawa organik lain sebagai sumber karbonnya disebut organissme heterotrof . ( Lud Waluyo, 2004)

Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang paling teroksidasi, 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. (Anonymous, 2010)

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.

Kebanyakan 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.

 

  • Semua organisme hidup membutuhkan nitrogen

Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam bentuk garam nitrogen anorganik seperti kalium nitrat, sedangkan hewan membutuhkan senyawa nitrogen organik, seperti protein dan produk perurainnya, yakni peptida dan asm-asam amino tertentu. Beberapa kuman sangat beragam terhadap kebutuhan nitrogen; beberapa menggunakan nitrogen atmosferik, beberapa tumbuh pada senyawa nitrogen anorganik, dan yang lain membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa nitrogen organik. (Suriawiria, 1999)

  • Semua organisme hidup membutuhkan belerang (sulfur) dan fosfor

Persyaratan akan zat sulfur pada hewan secara khas dipenuhi oleh senyawa-senyawa sulfur organik. Sedangkan persayaratan akan sulfur pada tumbuhan secara khas dipenuhi melalui senyawa-senyawa anorganik. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat yaitu garam-garam fosfat.

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.

  • Semua organisme hidup membutuhkan beberapa unsure logam. Natrium, kalium, magnesium, mangan, besi, seng, tembaga, dan kobalt

Berbagai unsur tersebut digunakan untuk pertumbuhan yang normal, tidak terkecuali kuman. Jumlah yang dibutuhkan biasanya amat kecil dan diukur dalam satuan ppm (part per million = persejuta).

  • Semua organisme hidup membutuhkan vitamin

Vitamin adalah senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan. Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk subsansi yangmengaktifkan enzim. Dalam aspek nutrisi akan vitamin pada bakteri menunjukkan pola yang beragam. Meskipun bakteri membutuhkan vitamin didalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mikroba mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya.

  • Semua organisme hidup membutuhkan air

Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolik dan pertumbuhannya. Untuk mikroorganisme, semua nutrient harus dalam bentuk larutan sebelum dapat memasuki selnya. ( Lud Waluyo, 2004)

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+ dibutuhkan sebagai 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, dan mineral ini kerapkali terdapat dalam air kran atau sebagai kontaminan dari kandungan medium lainnya.

  • Semua organisme hidup membutuhkan oksigen

Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banyak 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 aromatik 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).

Tabel Kebutuhan Oksigen Pada Mikoorganisme

Tipe

Sumber energi untuk pertumbuhan

Sumber karbon untuk pertumbuhan

Contoh genus

Fototrof

Fotoautotrof

Fotoheterotrof

 

Cahaya

Cahaya

 

Co2

Senyawa organik

 

Chromatium

Rhodopseumdomonas

Kemotrof

kemoautotrof

 

kemoheterotrof

 

Oksidasi senyawa organik

Oksidasi senyawa organik

 

 

Co2

 

Senyawa organik

 

Thiobacillus esherich

 

Jenis Nutrisi

Nutrien dalam media perbenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik organisme baru. Nutrient diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai.

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.

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.

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).

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.

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).

Banyak, kalau tidak sebagian besar, jenis bakteri aerob, bersifat mikroaerofil, artinya mereka memang memerlukan O2 untuk mendapatkan energi, tetapi tidak tahan terhadap tekana parsial udara (0,20 bar), tetapi hanya tahan terhadap tekanan parsial 0,01 sampai 0,03 bar.

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.

Sumber energi

Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari.

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+.

 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.

Fungsi Unsur Nutrisi untuk Mikroba

ImageImage

Gambar : Contoh Mikroba Pengurai

Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel unsur tersebut di berikan kepada medium sebagai kation garam anornagilk 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 yang dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat tergolong dalam tipe holozoik, sedang yang menggunakan nutrient didalam bentuk cairan tergolong ke dalam tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut harus diencerkan terlebih dahulu diluar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler.

Unsur utama, sumber dan fungsi mereka dalam sel bakteri

Image

Gambar : Bakteri Pelarut Fosfat (Sumber : pupuk hayati.co.id)

 

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

 

Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen

1. 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.

 ImageImage

Gambar : Bakteri Patogen (Sumber : biobakteri.wordpress.com)

2. 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

3. 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.

4. 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

5. 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.

Interaksi Antar Jasad Dalam Menggunakan Nutrien

Jika dua atau lebih jasad yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing jasad yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. Fenomena ini merupakan hasil interaksi metabolisme atau interaksi dalam penggunaan nutrisi yang dikenal sebagai sintropik atau sintropisme atau sinergitik. Sebagai contoh ialah bakteri penghasil metan yang anaerob obligat tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa. Contoh lain ialah biakan campuran yang terdiri atas dua jenis mikroba atau lebih sering tidak memerlukan faktor tumbuh untuk pertumbuhannya. Mikroba yang dapat mensintesis bahan selnya dari senyawa organik sederhana dalam medium, akan mengekskresikan berbagai vitamin atau asam amino yang sangat penting untuk mikroba lainnya. Adanya ekskresi tersebut memungkinkan tumbuhnya mikroba lain. Kenyataan ini dapat menimbulkan koloni satelit yang dapat dilihat pada medium padat. Koloni satelit hanya dapat tumbuh kalau ada ekskresi dari mikroba lain yang menghasilkan faktor tumbuh esensiil bagi mikroba tersebut. Bentuk interaksi lain adalah cross feeding yang merupakan bentuk sederhana dari simbiose mutualistik. Dalam interaksi ini pertumbuhan jasad yang satu tergantung pada pertumbuhan jasad lainnya, karena kedua jasad tersebut saling memerlukanm faktor tumbuh esensiil yang diekskresikan oleh masing-masing jasad.

Media Sebagai Sumber Nutrisi Mikroba

Media pertumbuhan mikroorganisme adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran zat-zat makanan (nutrisi) yang di perlukan mikroorganisme untuk pertumbuhan.

Mikroorganisme memanfaatkan nutrisi media berupa molekul-melekul kecil yang dirakit untuk menyusun komponen sel. Dengan media pertumbuhan dapat dilakukan isolate mikroorganisme menjadi kultur murni dan juga memanipulasi komponen media pertumbuhannya.

Medium yang digunakan untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan mikroorganisme tersebut harus sesuai susunanya dengan kebutuhan jenis-jenis mikroorganisme yang bersangkutan. Untuk menumbuhkan mikroorganisme yang kita inginkan, yang pertama harus dilakukan adalah memahami kebutuhan dasarnya kemudian memformulasikan suatu medium atau bahan yang akan digunakan.

Media biakan yang digunakan untuk menumbuhkan bakteri terdapat dalam bentuk padat, semi-padat dan cair. Media biakan harus berisi zat hara dan mempunyai keadaan fisik yang sesuai pertumbuhan bakteri. Nutrisi yang berbeda di dalam media biakan di gunakan untuk pertumbuhan, sintesis sel, keperluan energi dalam metabolisme dan pergerakan. Pada umumnya nutrisi atau kandungan unsure dalam media biakan yang dibutuhkan oleh bakteri adalah sumber energi, karbon, nitrogen, sulfur, fasfor, unsur-unsur logam, vitamin dan air.

Bahan-bahan media biakan

1. Bahan dasar

a.       Air (H2O) sebagai pelarut

b.      Agar (dari rumput laut) yang berfungsi sebagai pemadat media. Agar sulit di degradasi oleh mikroorganisme pada umunya dan mencair pada suhu 450C.

c.       Glatin juga memiliki fungsi yang sama seperti agar. Glatin adalah polimer asam aminio yang diproduksi dari kologen. Kekurangannya adalah lebih banyak jemis mikroba yang mampu menguraikan dibandingkan agar.

d.      Silica gel, yaitu bahan yang mengandung natrium silikat. Fungsinya juga sebagai pemadat media. Silica gel khususnya digunakan untuk memadatkan media bagi mikroorganisme autotrof abligat.

2. Nutrisi atau zat makanan

a.       Media harus mengandung unsur-unsur yang diperlukan untuk metabolisme sel yaitu berupa unsur malro seperti C, H, O, N, P; unsur mikro seperti Fe, Mg dan unsur pelekat/trace element.

b.      Sumber karbon dan energi yang dapat di peroleh berupa semyawa organic atau anorganik sesuai dengan sifat mikrobanya. Jasad heterotrof memerlukan sumber karbon organik antara lain dari karbohidrat, lemak, protein, dan asam organic.

c.       Smber nitrogen mencakup asam amino, protein atau senyawa bernitrogen lain. Sejumalah mikroba dapat menggunakan sumber N anorganik seperti urea.

d.      Vitamin-vitamin.

3. Bahan tambahan

Bahan-bahan tambahan yaitu bahan yang ditambahkan ke dalam medium dengan tujuan tertentu, msalnya phenol red (indicator asam basa) ditambahkan untuk indicator perbahan pH akibat produksi asam organic hasil metabolisme.

Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan media

a.    Agar, dapat diperoleh dalam bentuk batangan, granula atau bubuk dan terbuat dari rumput laut. Kegunaannya adalah sebagai pemadat (gelling). Jika dicampur dengan air dingin, agar tidak akan larut, untuk melarutkannya harus diasuk dan dipanasi.

b.    Peptone, adalah produk hidrolisis protein hewani aau nabati seperti otot, liver, darah, susu, kasein, laktobumin, gelatin, dan kedelai.

c.    Meat extract, mengandung basa organic terbuat dari otak, limpa, plasenta, dan daging sapi.

d.   Yeast extract, terbuat dari ragi pengembang roti atau pembuat alcohol. Yeast extract mengandung asam amino yang lengkap dan vitamin (B complex).

Karbohidrat, ditambahkan untuk memperkaya asam amino dan gas dari karbohidrat. Jenis karbohidrat yang umumnya digunakan adalah amilum, glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, manitol, dan lain-lain. Konsentrasi yang ditambahkan untuk analisis fermentasi adalah 0,5-1%. 

Macam-macam media pertumbuhan:

1).        Berdasarkan konsistensi ataupun kepadatannya, medium terbagi tiga bagian, yaitu :

  1. Medium cair/broth/liquid yaitu media yang tidak mengandung agar, contohnya adalah NB (Nutrient Broth), LB (Lactose Broth).
  2. Medium setengah padat (semi solid medium) yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4% sehingga menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. Media semi solid dibuat dengan tujuan supaya pertumbuhan mikroba dapat menyebar ke seluruh media tetapi tidak mengalami percampuran sempurna jika tergoyang. Misalnya bakteri yang tumbuh pada media NfB (Nitrogen free Bromthymol Blue) semisolid akan membentuk cincin hijau kebiruan di bawah permukaan media, jika media ini cair maka cincin ini dapat dengan mudah hancur. Semisolid juga bertujuan untuk mencegah/menekan difusi oksigen, misalnya pada media Nitrate Broth, kondisi anaerob atau sedikit oksigen meningkatkan metabolisme nitrat tetapi bakteri ini juga diharuskan tumbuh merata diseluruh media.
  3. Medium padat (solid medium) yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah dingin media menjadi padat..

Contoh : endo agar, PDA, Nutrient agar

2).      Medium berdasarkan komposisi

a)      Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan takarannya secara pasti, misalnya Glucose Agar, Mac Conkey Agar.

b)      Medium semi sintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui secara pasti, misanya PDA (Potato Dextrose Agar) yang mengandung agar, dekstrosa dan ekstrak kentang. Untuk bahan ekstrak kentang, kita tidak dapat mengetahui secara detail tentang komposisi senyawa penyusunnya.

c)      Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak dapat diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya, misalnya Tomato Juice Agar, Brain Heart Infusion Agar, Pancreatic Extract.

3).      Media berdasarkan tujuan

a)      Medium umum, yaitu medium yang dapat ditumbuhi berbagai jenis mikroorganisme. Contoh : NA (nutrient agar) umum untuk bakteri, PDA (potato dextrose agar) dan toge umum untuk jamur.

b)      Medium diferensial, yaitu medium yang hanya ditumbuhi berbagai jenis mikroba, salah satu jenis memberikan cirri yang khas sehingga dapat segera diketahui berbeda dari yang lain. Contoh : Blood Agar, EMB agar, dll.

c)      Medium pengaya, yaitu  medium yang kaya akan nutrient tertentu sehingga dapat menumbuhkan dan memperbanyak sel dengan cepat. Contoh: medium Tetrathionat Broth, dll.

d)     Media diperkaya (Enrichment media), merupakan media yang mengandung komponen dasar untuk pertumbuhan mikroba dan ditambah komponen kompleks seperti darah, serum, kunuing telur.Media diperkaya juga bersifat selektif untuk mikroba tertentu. Bakteri yang ditambah dalam media initidak hanya membutuhkan nutrisi sederhana untuk berkembang biak, tetapi membutuhkan komponenkompleks, misalnya Blood Tellurite Agar , Blle Agar, Serum Agar, dll.

Media Selektif/penghambat merupakan media yang selain mengandung nutrisi juga ditambah suatu zat tertentu sehingga media tersebut dapat menekan pertumbuhan mikroba lain dan merangsang pertumbuhan mikroba yang diinginkan. Misalnya Luria Bertani Medium yang ditambah Amphisilin untuk merangsang E .coli resisten antibiotik dan menghambat kontaminan yang peka,  Ampicilline.Salt  Broth yang ditambah NaCl 4% untuk membunuh streptococcus agalactioe yang toleran terhadap garam.

Adapun beberapa definisi tentang media diperkaya/selektif diantaranya :

  • Media diperkaya ( Enrichment media) merupakan media yang diperlukan untuk oganismeyang memerlukan makanan tambahan.
  • Media diperkaya digunakan untuk memperbanyak bakteribaik di dalam  Specimen maupun koloni-koloni yang kecil.
  • Media diperkaya Eksklusif digunakan segolongan bakteri yang lain termasuk dalam media iniantaralain  Azide Broth, Selenite Broth.
  • Media Selektif merupakan media yang digunakan untuk membedakan golongan sehinggadapat dipilih,  koloni  bakteri yang ada. Contoh :  Endo Plate.

Medium untuk menumbuhkan mikroorganisme ada berbagai macam. Mikroorganisme dapat tumbuh sesuai dengan medium yang digunakan. Berikut adalah berbagai medium yang sering digunakan :

Nutrien Agar(NA)

Image

Sumber : (wikipedia.org/wiki/Nutrient_agar)

Nutrien agar adalah medium umum untuk uji air dan produk dairy. NA juga digunakan untuk pertumbuhan mayoritas dari mikroorganisme yang tidak selektif, dalam artian mikroorganisme heterotrof. Media ini merupakan media sederhana yang dibuat dari ekstrak beef, pepton, dan agar. Na merupakan salah satu media yang umum digunakan dalam prosedur bakteriologi seperti uji biasa dari air, sewage, produk pangan, untuk membawa stok kultur, untuk pertumbuhan sampel pada uji bakteri, dan untuk mengisolasi organisme dalam kultur murni. Pada pembuatan medium NA ini ditambahkan pepton agar mikroba cepat tumbuh, karena mengandung banyak N2 (Dwidjoseputro, 1994). Agar yang digunakan dalam proses ini untuk mengentalkan  medium sama halnya dengan yang digunakan pada medium PDA yang juga berperan sebagai media tumbuh yang ideal bagi mikroba (Schlegel, 1993). Agar dilarutkan dengan komposisi lain dan disterilisasi dengan autoklaf pada 121°C selama 15 menit. Kemudian siapkan wadah sesuai yang dibutuhkan.

Dalam percobaan warna NA sebelum dilarutkan dalam aquades adalah coklat, dan setelah dilarutkan dalam aquades berubah menjadi kekuning-kuningan dan terdapat endapan. Jadi untuk menghilangkan endapan tersebut maka dipanaskan dalam penangas air dengan tabung Erlenmeyer disumbat dengan alat penyumbat. Setelah sterilisasi warna medium menjadi agak coklat

 

Potato Dextrose Agar (PDA)

Image

Gambar : Fusarium roseum on Potato Dextrose Agar (PDA)

(Sumber : forestryimages.org)

PDA digunakan untuk menumbuhkan atau mengidentifikasi yeast dan kapang. Dapat juga digunakan untuk enumerasi yeast dan kapang dalam suatu sampel atau produk makanan. PDA mengandung sumber karbohidrat dalam jumlah cukup yaitu terdiri dari 20% ekstrak kentang dan 2% glukosa sehingga baik untuk pertumbuhan kapang dan khamir tetapi kurang baik untuk pertumbuhan bakteri. Cara membuat PDA adalah mensuspensikan 39 g media dalam 1 liter air yang telah didestilasi. Tetapi pada praktikum kali ini PDA dilarutkan pada 50mL air dengan perhitungan :

 

39×50 = 1000x

x =

x = 1,95gr

jadi PDA yang digunakan untuk 50 ml aquades adalah 1,95gr.

Serbuk PDA berwarna kuning karena merupakan ekstrak kentang yang pada dasarnya berarna kuning. serbuk dicampur dan dipanaskan serta aduk. Didihkan selama 1 menit untuk melarutkan media secara sempurna. Sterilisasi pada suhu 121°C selama 15 menit. setelah disterilisasi dalam autoklaf medium berwarna kecoklatan dan didapat endapan berwarna putih. Dinginkan hingga suhu 40-45°C dan tuang dalam cawan petri dengan pH akhir 5,6+0,2.). Setelah didinginkan, medium dapat ditanami bakteri (Schegel, 1993)

 

Plate Count Agar (PCA)

Image

Gambar : Listeria monocytogenes  pada PCA (Sumber: mikrobiyoloji.org)

PCA digunakan sebagai medium untuk mikroba aerobik dengan inokulasi di atas permukaan. PCA dibuat dengan melarutkan semua bahan (casein enzymic hydrolisate, yeast extract, dextrose, agar) hingga membentuk suspensi 22,5 g/L kemudian disterilisasi pada autoklaf (15 menit pada suhu 121°C). Media PCA ini baik untuk pertumbuhan total mikroba (semua jenis mikroba) karena di dalamnya mengandung komposisi casein enzymic hydrolisate yang menyediakan asam amino dan substansi nitrogen komplek lainnya serta ekstrak yeast mensuplai vitamin B kompleks.

Selain medium di atas masih terdapat medium lain yang juga memiliki fungsi untuk menumbuhkan kultur mikroorganisme, yaitu :

 

Lactose Broth

Image

Gambar : Kaldu hasil laktosa (Sumber: marietta.edu)

Lactose broth digunakan sebagai media untuk mendeteksi kehadiran koliform dalam air, makanan, dan produk susu, sebagai kaldu pemerkaya (pre-enrichment broth) untuk Salmonellae dan dalam mempelajari fermentasi laktosa oleh bakteri pada umumnya. Pepton dan ekstrak beef menyediakan nutrien esensial untuk memetabolisme bakteri. Laktosa menyediakan sumber karbohidrat yang dapat difermentasi untuk organisme koliform. Pertumbuhan dengan pembentukan gas adalah presumptive test untuk koliform. Lactose broth dibuat dengan komposisi 0,3% ekstrak beef; 0,5% pepton; dan 0,5% laktosa.

 

Fermentasi laktosa menyebabkan produksi asam dan perubahan dalam indikator pH ke warna kuning. Jika laktosa tidak difermentasi media tetap merah. Produksi gas ditunjukkan oleh akumulasi dalam tabung Durham (panah).

Nutrient Broth (NB)

Image

Gambar : media nutrient agar (NA) yang telah ditanam dari biakan media nutrient broth (NB) Sumber: mulyadiveterinary.wordpress.com

 

Nutrient broth merupakan media untuk mikroorganisme yang berbentuk cair. Intinya sama dengan nutrient agar. Nutrient broth dibuat dengan cara sebagai berikut.

1. Larutkan 5 g pepton dalam 850 ml air distilasi/akuades.

2. Larutkan 3 g ekstrak daging dalam larutan yang dibuat pada langkah pertama.
3. Atur pH sampai 7,0.

4. Beri air distilasi sebanyak 1.000 ml.

5. Sterilisasi dengan autoklaf

EMBA (Eosin Methylene Blue Agar)

 

Media Eosin Methylene Blue mempunyai keistimewaan mengandung laktosa dan berfungsi untuk memilah mikroba yang memfermentasikan laktosa seperti S. aureus, P. aerugenosa, dan Salmonella. Mikroba yang memfermentasi laktosa menghasilkan koloni dengan inti berwarna gelap dengan kilap logam. Sedangkan mikroba lain yang dapat tumbuh koloninya tidak berwarna. Adanya eosin dan metilen blue membantu mempertajam perbedaan tersebut. Namun demikian, jika media ini digunakan pada tahap awal karena kuman lain juga tumbuh terutama P. Aerugenosa dan Salmonella sp dapat menimbulkan keraguan. Bagaiamanapun media ini sangat baik untuk mengkonfirmasi bahwa kontaminan tersebut adalah E.coli. Agar EMB (levine) merupakan media padat yang dapat digunakan untuk menentukan jenis bakteri coli dengan memberikan hasil positif dalam tabung. EMB yang menggunakan eosin dan metilin bklue sebagai indikator memberikan perbedaan yang nyata antara koloni yang meragikan laktosa dan yang tidak. Medium tersebut mengandung sukrosa karena kemempuan bakteri koli yang lebih cepat meragikan sukrosa daripada laktosa. Untuk mengetahui jumlah bakteri coli umumnya digunakan tabel Hopkins yang lebih dikenal dengan nama MPN (most probable number) atau tabel JPT (jumlah perkiraan terdekat), tabel tersebut dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah bakteri coli dalam 100 ml dan 0,1 ml contoh air.

ImageImage

Gambar : Salmonella enteritidis  tumbuh di EMB Agar  (Sumber : microbiologyatlas.kvl.dk)

 

MRSA (deMann Rogosa Sharpe Agar)

MRSA merupakan media yang diperkenalkan oleh De Mann, Rogosa, dan Shape (1960) untuk memperkaya, menumbuhkan, dan mengisolasi jenis Lactobacillus dari seluruh jenis bahan. MRS agar mengandung polysorbat, asetat, magnesium, dan mangan yang diketahui untuk beraksi/bertindak sebagai faktor pertumbuhan bagi Lactobacillus, sebaik nutrien diperkaya MRS agar tidak sangat selektif, sehingga ada kemungkinan Pediococcus dan jenis Leuconostoc serta jenis bakteri lain dapat tumbuh. MRS agar mengandung:

1. Protein dari kasein 10 g/L

2. Ekstrak daging 8,0 g/L

3. Ekstrak ragi 4,0 g/L

4. D (+) glukosa 20 g/L

5. Magnesium sulfat 0,2 g/L

6. Agar-agar 14 g/L

7. dipotassium hidrogen phosphate 2 g/L

8. Tween 80 1,0 g/L

9. Diamonium hidrogen sitrat 2 g/L

10. Natrium asetat 5 g/L

11. Mangan sulfat 0,04 g/L

MRSB merupakan media yang serupa dengan MRSA yang berbentuk cair/broth

 

 

Trypticase Soy Broth (TSB)

Image

(Sumber : totallyfreeimages.com)

Setelah 24 jam, menunjukkan pertumbuhan kolonial kasar, dan halus pada bakteri Enterobacter cloacae.

 

TSB adalah media broth diperkaya untuk tujuan umum, untuk isolasi, dan penumbuhan bermacam mikroorganisme. Media ini banyak digunakan untuk isolasi bakteri dari spesimen laboratorium dan akan mendukung pertumbuhan mayoritas bakteri patogen. Media TSB mengandung kasein dan pepton kedelai yang menyediakan asam amino dan substansi nitrogen lainnya yang membuatnya menjadi media bernutrisi untuk bermacam mikroorganisme. Dekstrosa adalah sumber energi dan natrium klorida mempertahankan kesetimbangan osmotik. Dikalium fosfat ditambahkan sebagai buffer untuk mempertahankan pH.

APDA
Media APDA berfungsi untuk menumbuhkan dan menghitung jumlah khamir dan yeast yang terdapat dalam suatu sampel. Khamir dan yeast akan tumbuh dengan optimal pada media yang sesuai. Adanya asam tartarat dan pH rendah maka pertumbuhan bakteri terhambat. APDA dibuat dengan merebus kentang selama 1 jam/45 menit, agar dilelehkan dalam 500 ml air. Campurkan ekstrak kentang dalam agar lalu ditambahkan glukosa dan diaduk rata. Pada APDA jadi ini juga ditambah asam tartarat.

VRBA (Violet Red Bile Agar)

VRBA dapat digunakan untuk perhitungan kelompok bakteri Enterobactericeae. Agar VRBA mengandung violet kristal yang bersifat basa, sedangkan sel mikroba bersifat asam. Bila kondisi terlalu basa maka sel akan mati. Dengan VRBA dapat dihitung jumlah bakteri E.coli. Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat VRBA adalah yeast ekstrak, pepton, NaCl, empedu, glukosa, neutral red, kristal violet, agar). Bahan-bahan tersebut kemudian dicampur dengan 1 liter air yang telah didestilasi. Panaskan hingga mendidih sampai larut sempurna. Dinginkan hingga 50-60°C. Pindahkan dalam tabung sesuai kebutuhan, pH akhir adalah 7,4. Campuran garam bile dan kristal violet menghambat bakteri gram positif. Yeast ekstrak menyediakan vitamin B-kompleks yang mendukung pertumbuhan bakteri. Laktosa merupakan sumber karbohidrat. Neutral red sebagai indikator pH. Agar merupakan agen pemadat.

PGYA
Media ini berfungsi untuk isolasi, enumerasi, dan menumbuhkan sel khamir. Dengan adanya dekstrosa yang terkandung dalam media ini, PGYA dapat digunakan untuk mengidentifikasi mikroba terutama sel khamir. Untuk membuatnya, semua bahan dicampur dengan ditambah CaCO3 terlebih dahulu sebanyak 0,5 g lalu dilarutkan dengan akuades. Kemudian dimasukkan dalam erlenmeyer dan disumbat dengan kapas lalu disterilisasi pada suhu 121°C selama 15 menit.

 

 

Kajian Religius Tentang Peran dan Fungsi Nutrisi Pada Mikroba

Didalam Al-Qur’an allah telah berfirman pentingnya penyerapan nutrisi bagi makhluk ciptaanya, termasuk golongan mikroorganisme. Meskipun makhluk yang sangat kecil, tapi mikroorganisme juga merupakan makhluk ciptaan allah. Hal ini tercantum dalam beberapa surat didalam Al-Qur’an diantaranya adalah:

QS. Al-Furqan: 2

Artinya:

“Yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya”(Qs. Al-Furqan:2).

Maksud dari ayat tersebut adalah Bahwa allah lah pemilik dari segela sesuatu yang ada di bumi, dan segala sesuatu itu telah ditentukan batasan-batasannya dengan sangat detail dan seadil-adilnya.

QS. Al-Ankabut : 60

Arinya:

“Dan berapa banyak binatang yang tidak (dapat) membawa (mengurus) rezkinya sendiri. Allah-lah yang memberi rezki kepadanya dan kepadamu dan Dia Maha Mendengar lagi Maha Mengetahui”. (QS. Al-Ankabut : 60)

Maksud dari ayat diatas dalah bahwa allah yang mengurusi segala sesuatu (termasuk rezeki) baik benda mati maupun benda hidup, karena Allah maha mendengar lagi maha mengetahui.

QS. Al-Hijr : 20

Artinya :

“Dan Kami telah menjadikan untukmu di bumi keperluan-keperluan hidup, dan (Kami menciptakan pula) makhluk-makhluk yang kamu sekali-kali bukan pemberi rezki kepadanya”.

QS. Al-Maidah : 88

Artinya :

 “Dan makanlah makanan yang halal lagi baik dari apa yang Allah telah rezekikan kepadamu, dan bertakwalah kepada Allah yang kamu beriman kepada-Nya”.

 

QS. An-Nahl : 114

Artinya :

“Maka makanlah yang halal lagi baik dari rezki yang telah diberikan Allah kepadamu; dan syukurilah nikmat Allah, jika kamu hanya kepada-Nya saja menyembah”.

Dari beberapa ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT sangat menganjurkan makan makanan yang bergizi dimana dengan makanan atau nutrient yang bergizi, akan terjadi proses nutrisi yang juga bagus kepada semua mahluknya termasuk kepada mikoorganisme, namun semua mahluknya tidak boleh khwatir akan kekurangan bahan makanan karena Allah SWT yang akan menjamin makanan atau rezeki yang diberikan kepada mereka termasuk juga akan menjamin sember daya makanan kepada mikroorganisme, makhluk terkecil yang Allah SWT ciptakan.

 

DAFTAR PUSTAKA

Adam,M. 2000. Mikro Biologi Dasar. Jakarta : Erlangga

Buckle.2007.Mikrobiologi Terapan. Universitas Gajah Mada: Yogyakarta

Framesti.2010. Dasar-Dasae Mikrobiologi. Jakarta: Jantaran

Jawetz. 2001. Mikrobiologi Kedokteran. Salemba Medika. Jakarta.

Hadiutomo. 1990.Mikrobiologi Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga

Plezar.2006. Dasar-Dasar-Mikrobiologi. Jakarta : UI Press

Rusdimin.2003. Mikrobiologi Dasar Dalam Praktek. Jakarta: Pt Gramedia.

Schlegel, Hans. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.

Stanier Roger, Edward Alderberg dan John Ingraham. 1982. Dunia Mikroba 1. Bharata Karya Aksara. Jakarta.

Suriawiria, unus. 1999. Pengantar Mikrobiologi Umum. Bandung: Aksara.

Tryana, S.T. 2008. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Malang: Djambatan

Waluyo, Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah Malang Prees. Malang.

Fizahazny. 2008. Pengantar Temtamg Bakteri html. http// wordpress.com/ (Diakses tanggal 25 Nopember 2011)

Rizky.2008.http://ngecat bakteri makulrizki.blogspot.com/2008/02/materi kuliah html. (Diakses tanggal 24 Nopember 2011)

Anonymous. 2006. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba. (Online). (http://rachdie.blogsome.com/2006/10/14/faktor-yang-mempengaruhi-pertumbuhan-mikroba/) (Diakses Tanggal 5 Desember 2011)

Anonymous. 2008. http//.id Wikipedia. Org/wiki.pewarnaan, gram.

Anonymous. 2011. Html pewarnann makalh dan skripsi. http//www. blogspot.com/2010/26 pewarnaan. (Diakses tanggal 1 Desember 2011)

Anonymous.2010. Jenis-Jenis Pemindahan Mikroba  http:// www.scrib.com./ doc/403051141 (Diakses tanggal 25 Nopember 2011)

Anonymous. 2007. Morfologi Koloni Bakteri http://www.scrib.com/doc/ 15546953(diakses tanggal 25 Nopember 2011)

 

 

 

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 61 other followers

%d bloggers like this: