TEKNOLOGI PEMBIAKAN DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Identifikasi biakan mikroorganisme seringkali memerlukan pemindahan ke biakan segar tanpa terjadi pencemaran. Pemindahan mikroorganisme ini dilakukan dengan teknik aseptik untuk mempertahankan kemurnian biakan selama pemindahan berulangkali. Mikroorganisme dapat ditumbuhkan dalam biakan cair atau padat. Kekeruhan dalam kaldu menunjukkan terjadinya pertumbuhan mikroorganisme. Bila mikroorganisme menumpuk pada dasar tabung maka akan membentuk sedimen, sedangkan pada permukaan kaldu pertumbuhannya terlihat sebagai pelikel (Lay, 1998).

Pertumbuhan mikroorganisme dalam kaldu seringkali menggambarkan aktivitas metabolismenya. Mikroba aerob obligat berkembang biak pada lapisan permukaan karena pada bagian ini kandungan oksigen tinggi. Selain dalam media cair, mikroorganisme juga memperlihatkan pertumbuhan dengan ciri tertentu dalam biakan padat seperti agar miring atau lempengan agar. Agar miring lazimnya digunakan untuk menyimpan biakan murni sedangkan agar lempengan lazimnya digunakan untuk memurnikan mikroorganisme (Lay, 1998).

Dalam teknik biakan murni tidak saja diperlukan bagaimana memperoleh suatu biakan yang murni, tetapi juga bagaimana memelihara serta mencegah pencemaran dari luar. Media untuk membiakkan bakteri haruslah steril sebelum digunakan. Pencemaran terutama berasal dari udara yang mengandung banyak mikroorganisme. Pemindahan biakan mikroba yang dibiakkan harus sangat hati-hati dan mematuhi prosedur laboratorium agar tidak terjadi kontaminasi. Oleh karena itu, diperlukan teknik-teknik dalam pembiakan mikroorganisme yang disebut dengan teknik inokulasi biakan (Dwijoseputro, 1998).

Pembiakan mikroorganisme

1. Reproduksi mikroorganisme

Pekembangbiakan mikroorganisme dapat terjadi secara seksual dan aseksual. Yang paling banyak terjadi adalah perkembangbiakan aseksual. Pembiakan 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 adalah pembelahan ganda dan perkuncupan. Reproduksi bakteri terjadi secara pembelahan biner. Perbanyakan sel dengan cara ini, kecepatan pembelahan sel ditentukan dengan waktu generasi. Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah bevariasi tergantung dari spesies dan kondisi pertumbuhan. Pembelahan biner yang terjadi pada bakteri adalah pembelahan biner melintang yaitu suatu proses reproduksi aseksual, setelah pembentukan dinding sel melintang, maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel yang disebut dengan sel anak.

Reproduksi pada khamir, misalnya saccharomyces tipe pembelahan selnya ada yang seperti bakteri, yakni dengan pembelahan biner, tetapi ada yang membentuk kuncup, dimana tiap kuncup akan membesar seperti induknya. Kemudian tumbuh kuncup baru dan seterusnya, sehingga akhirnya membentuk semacam mata rantai. Tipe yang ketiga cara perkembangbiakan khamir adalah dengan pembelahan tunas, yakni kombinasi antara pertunasan dan pembelahan. Sedangkan cara keempat dengan sporulasi atau pembentukan spora, yang dapat dibedakan atas dua macam yaitu spora seksual dan aseksual.

Reproduksi dengan cara pertunasan, pembelahan, pembelahan tunas, dan pembentukan spora aseksual disebut sebagai reproduksi vegetatif, sedangkan reproduksi dengan cara membentuk spora seksual dinamakan reproduksi seksual.

Perkembangbiakan secara seksual, umumnya terjadi pada jamur dan mikroalga, serta secara terbatas terjadi pada bakteri, dapat terjadi secara:

• Oogami, bila sel betina berbentuk telur
• Anisogami, bila sel betina lebih besar dari sel jantan
• Isogami, bila sel jantan dan sel betina mempunyai bentuk yang sama.

Pertumbuhan mikrooganisme

1. 1. Definisi pertumbuhan

Pertumbuahan secara umum dapat didefinisikan sebagai prtambahan secara teratur secara komponen didalam sel hidup. Pada organisme multi seluler yang disebut pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel perorganisme, dimana ukuran sel menjadi lebih besar. Pada organisme uniseluler pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel yang juga berarti pertambahan jumlah organisme yang membemtuk okolasi atau suatu biakan. Pada organisme aseluler selama pertumbuhan ukuran sel menjadi besar tetapi tidak terjadi pembelahan sel. Pertumbuhan mahluk hidup dapat juga ditinjau dari dua sudut yaitu pertumbuhan individu dan pertumbuhan kelompok. Pettumbuah individu diartikan sebagi adanya penambahan sel serta bagian bagian sel lainnya. Sedangkan pertumbuhankelompok merupakan akibat pertumbuhan individu misalnya dari satu sel menjadi dua sel.

2. Pengukuran pertumbuahn

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengukur jumlah jasad renik

1. Perhitungan jumlah sel

• hitungan mikroskopik
• hitungan cawan
• MPN(most probable number)

1. Perhitungan masa sel secara langsung

• Cara volumetrik
• Cara grafimetrik
• Turbidimetri (kekeruhan)

1. Perhitungan massa sel secara tidak langsung

• Analisis komponen sel (protein, ADN, dan ATP)
• Analisis produk katabolisme (metabolik primer dan sekunder)
• Analisis konsumsi nutrien (karbon, nitrogen, dan oksigen)

3. Laju Pertumbuhan

Cara khas bakteri berkembangbiak adalah dengan cara pembelahan biner melintang. Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat dinamakan waktu generasi atau waktu berganda. Tidak semua spesies mikroba mempunyai waktu generasi yang sama. Waktu generasi untuk suatu spesies bakteri tertentu juga tidak sama pada segala kondisi. Waktu generasi amat bergantung pada cukup atau tidaknya kondisi fisik.

4. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba

• Nutrien
• Tersedianya air
• Nilai PH
• Suhu
• Tersedinya oksigen
• Komponen anti mikroba

Teknik inokulasi mikroorganisme

Teknik inokulasi merupakan suatu pekerjaan memindahkan bakteri dari medium yang lama ke medium yang baru dengan tingkat ketelitian yang sangat tinggi. Dengan demikian akan diperoleh biakan mikroorganisme yang dapat digunakan untuk pembelajaran mikrobiologi. Pada praktikum ini akan dilakukan teknik inokulasi biakan mikroorganisme pada medium steril untuk mempelajari mikrobiologi dengan satu kultur murni saja.

Ada beberapa metode yang digunakan untuk mengisolasi biakan murni mikroorganisme yaitu

1. Metode gores

Teknik ini lebih menguntungkan jika ditinjau dari sudut ekonomi dan waktu, tetapi memerlukan ketrampilan-ketrampilan yang diperoleh dengan latihan. Penggoresan yang sempurna akan menghasilkan koloni yang terpisah. Inokulum digoreskan di permukaan media agar nutrien dalam cawaan petri dengan jarum pindah (lup inokulasi). Di antara garis-garis goresan akan terdapat sel-sel yang cukup terpisah sehingga dapat tumbuh menjadi koloni (Winarni, 1997).

Cara penggarisan dilakukan pada medium pembiakan padat bentuk lempeng. Bila dilakukan dengan baik teknik inilah yang paling praktis. Dalam pengerjaannya terkadang berbeda pada masing-masing laboratorium tapi tujuannya sama yaiitu untuk membuat goresan sebanyak mungkin pada lempeng medium pembiakan (Kus Irianto, 2006)

Ada beberapa teknik dalam metode gores yakni:

1. Goresan T
2. Goresan kuadran
3. Goresan Radian
4. Goresan Sinambun

2. Metode tebar

Setetes inokolum diletakan dalam sebuah medium agar nutrien dalam cawan petridish dan dengan menggunakan batang kaca yang bengkok dan steril. Inokulasi itu disebarkan dalam medium batang yang sama dapat digunakan dapat menginokulasikan pinggan kedua untuk dapat menjamin penyebaran bakteri yang merata dengan baik. Pada beberapa pinggan akan muncul koloni koloni yang terpisah-pisah (Winarni, 1997).

3 Metode tuang

Isolasi menggunakan media cair dengan cara pengenceran. Dasar melakukan pengenceran adalah penurunan jumlah mikroorganisme sehingga pada suatu saat hanya ditemukan satu sel di dalam tabung (Winarni, 1997).

4 Metode tusuk

Metode tusuk yaitu dengan dengan cara meneteskan atau menusukan ujung jarum ose yang didalamnya terdapat inokolum, kemudian dimasukkan ke dalam media (Winarn, 1997)

Teknik Isolasi mikroorganisme

Beratus-ratus spesies mikroba dapat menghuni berbagai macam bagian tubuh kita, misal: mulut, saluran pencernaan, kulit, dll. Sekali bersin dapat menyebarkan beribu-ribu mikroorganisme. Satu gram kotoran manusia/hewan dapat mengandung jutaan bakteri. Udara, air, tanah, juga dihuni oleh sekumpulan mikroorganisme.

Populasi mikroorganisme tersebut pada umumnya terdapat dalam populasi campuran. Amat jarang mikroorganisme tersebut dijumpai sebagai satu spesies tunggal. Di sisi lain, untuk mencirikan dan mengidentifikasikan suatu spesies mikroorganisme tertentu, yang pertama harus dilakukan adalah memisahkannya dari organisme lain, hingga diperoleh biakan murni. Biakan murni adalah biakan yang sel-selnya berasal dari pembelahan satu sel tunggal.

Proses pemisahan/pemurnian dari mikroorganisme lain perlu dilakukan karena semua pekerjaan mikrobiologis, misalnya telaah dan identifikasi mikroorganisme, memerlukan suatu populasi yang hanya terdiri dari satu macam mikroorganisme saja. Teknik tersebut dikenal dengan Isolasai Mikroba. Terdapat berbagai cara mengisolasi mikroba, yaitu: 1) isolasi pada agar cawan, 2) isolasi pada medium cair, dan 3) Isolasi sel tunggal

1. Isolasi pada agar cawan

Prinsip pada metode isolasi pada agar cawan adalah mengencerkan mikroorganisme sehingga diperoleh individu spesies yang dapat dipisahkan dari organisme lainnya. Setiap koloni yang terpisah yang tampak pada cawan tersebut setelah inkubasi berasal dari satu sel tunggal. Terdapat beberapa cara dalam metode isolasi pada agar cawan, yaitu: Metode gores kuadran, dan metode agar cawan tuang. Metode gores kuadran, Bila metode ini dilakukan dengan baik akan menghasilkan terisolasinya mikroorganisme, dimana setiap koloni berasal dari satu sel. Metode agar tuang, Berbeda dengan metode gores kuadran, cawan tuang menggunakan medium agar yang dicairkan dan didinginkan (50oC), yang kemudian dicawankan. Pengenceran tetap perlu dilakukan sehingga pada cawan yang terakhir mengandung koloni-koloni yang terpisah di atas permukaan/di dalam cawan.

2. Isolasi pada medium cair

Metode isolasi pada medium cair dilakukan bila mikroorganisme tidak dapat tumbuh pada agar cawan (medium padat), tetapi hanya dapat tumbuh pada kultur cair. Metode ini juga perlu dilakukan pengenceran dengan beberapa serial pengenceran. Semakin tinggi pengenceran peluang untuk mendapatkan satu sel semakin besar.

3 Isolasi sel tunggal

Metode isolasi sel tunggal dilakukan untuk mengisolasi sel mikroorganisme berukuran besar yang tidak dapat diisolasi dengan metode agar cawan/medium cair. Sel mikroorganisme dilihat dengan menggunakan perbesaran sekitar 100 kali. Kemudian sel tersebut dipisahkan dengan menggunakan pipet kapiler yang sangat halus ataupun micromanipulator, yang dilakukan secara aseptis.

Isolasi Mikroba

Setelah diperoleh biakan murni (koloni yang berasal dari sel tunggal), mikroorganisme tersebut siap dilakukan telaah dan identifikasi,dan kemudian ditumbuhkan sesuaitujuan.

Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya, bahwa sistem reproduksi bakteri adalah dengan cara pembelahan biner melintang, satu sel membelah diri menjadi 2 sel anakan yang identik dan terpisah. Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat disebut sebagai waktu generasi. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari.

Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan.

Teknik pertumbuhan bakteri

1. Media biak dan persyaratan bagi pertumbuhan

Untuk menumbuhkan dan mengembangbiakkan mikroorganisme diperlukan suatu substrat yang disebut media. Dikarenakan dengan media yang cocok, maka pertumbuhan mikroorganisme akan maksimal, subur dan cepat. Media biak (larutan biak) dapat di buat dari senyawa-senyawa tertentu. Media biak dapat dibagi menjadi 3 macam yaitu:

1. Media biak sintetik : media ini dibuat dari senyawa – senyawa kimia.

2. Media biak kompleks, media ini dibuat dari senyawa yang mengandung ektrak ragi, otolitas ragi, pepton dan ekstrak daging.

3. Media biak padat, media ini dibuat dari larutan biak cair kemudian ditambahkan bahan pemadat yang memberi konsistensi seperti selai pada larutan air.

Salah satu syarat untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah kadar

ion hidrogen yang ada dilingkungannya. Perubahan kadar yang kecil saja sudah mampu menimbulkan pengaruh yang besar. Alasan inilah yang amat penting untuk menggunakan nilai pH awal yang optimum dan mempertahankannya sepanjang pertumbuhan. Organisme hidup paling baik pada pH 7. selain kadar ion hydrogen, dibutuhkan juga karbondioksida dan kadar air, suhu dan tekanan osmatik. Pertumbuhan mikroorganisme tergantung dari bahan-bahan makanan. Pada dasarnya larutan biak sekurang-kurangnya harus mengandung sebagai berikut :

1. Kebutuhan nutrien pokok. Diantaranya karbon, oksigen, hidrogen,

nitrogen, belerang, fosfat, kalium, magnesium dan besi.

2. Sumber-sumber karbon dan energi.

3. Zat-zat pelengkap, yaitu suplemen yang termasuk komponen dasar dan

yang oleh beberapa mikroorganisme tidak dapat disintesis dari komponen-komponen sederhana.

Dalam upaya mendukung pertumbuhan mikroorganisme secara

berkelanjutan dapat dilakukan dengan menyediakan media yang dikayakan. Kondisi pengkayaan adalah kondisi dimana organisme dapat tetap tumbuh dengan kehadiran saingan dengan menetapkan sejumlah faktor (sumber energi, sumber karbon dan sumber nitrogen akseptor hidrogen dan atmosfir gas, cahaya, suhu, pH dan selanjutnya) dapat ditetapkan kondisi lingkungan tertentu dan dapat ditanamkan populasi campur yang terdapat dalam tanah atau dalam lumpur. Bahan-bahan penanaman yang menguntungkan ialah bahan-bahan yang berasal dari tempat dimana telah terjadi “pengkayaan alamiah” seperti : mikroorganisme pengolah CO dalam limbah air pabrik gas, pengolah hemoglobin dalam limbah pajagalan dan oksidator hidrokarbon di ladang minyak bumi dan bak minyak. Untuk mikroorganisme yang sangat terspesialisasi harus dibuat kondisi pengkayaan yang sangat selektif. Medium mineral yang bebas nitrogen terikat dan tanpa cahaya merupakan medium yang amat selektif untuk sianobakteri yang memfiksasi nitrogen. Bila larutan medium yang sama dilengkapi dengan suatu sumber energi atau sumber energi dan sumber karbon maka pada keadaan gelap dan pada kondisi aerob dan tumbuh Azotobacter dan kalau Biak Murni. Untuk menumbuhkan dan mengembang-biakan mikroorganisme, diperlukan suatu substrat yang disebut  media. Sedang media itu sendiri sebelum dipergunakan harus dalam keadaan steril, artinya tidak ditumbuhi oleh mikroorganisme lain yang tidak diharapkan. Susunan bahan, baik berbentuk bahan alami (seperti tauge, kentang, daging, telur, wortel),

ataupun bahan buatan (berbentuk senyawa kimia organik ataupun anorganik) yang dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme dinamakan media. Secara garis besar media dibedakan atas:

1. Media hidup

Media hidup umumnya dipakai dalam laboratorium virology untuk pembiakan berbagai virus, sedangkan dalam bakterologi hanya beberapa jenis kuman tertentu saja dan terutama hewan percobaan.

2. Media mati

Berdasarkan konsentrasinya:

a. Media padat, terbagi media agar miring, agar deep dan agar sebar. Media ini umumnya dipergunakan untuk bakteri, ragi, jamur.

b. Media cair, jika media tidak ditambahkan zat pemadat, biasanya media cair dipergunakan untuk pembiakan mikroalga, bakteri dan ragi.

c. Media semi padat atau semi cair, jika penambahan zat pemadat hanya 50% atau kurang dari yang seharusnya. Ini umumnya diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme yang banyak memerlukan kandunga air dan hidup anaerobik atau fakultatif.

Berdasarkan komposisi atau susunan bahannya:

Sesuai dengan fungsi fisiologis dari masing-masing komponen ( unsur hara ) yang terdapat di dalam media, maka susunan media pada semua jenis mempunyai kesamaan isi, yaitu:

a. Kandungan air

b. Kandungan nitrogen, baik berasal dari protein, asam amino, dan senyawa lain yang mengandung nitrogen.

c. Kandungan sumber energi / unsur C, baik yang berasal dari karbohidrat, lemak,protein, ataupun senyawa-senyawa lain.

d. Faktor pertumbuhan, umumnya vitamin dan asam amino.

Berdasarkan kepada persyaratan,susunan media dapat berbentuk:

a. Media alami, yaitu media yang disusun oleh bahan-bahan alami seperti kentang, tepung, daging, telur, ikan, umbi-umbian.

b. Media sintetis, yaitu media yang disusun oleh senyawa kimia seperti media untuk pertumbuhan dan perkembang-biakan bakteri clostridium.

c. Media semi sintetis, yaitu media yang tersusun oleh campuran bahanbahan alami dan bahan-bahan sintetis.

Berdasarkan sifat Penggunaan media bukan hanya untuk pertumbuhan dan

perkembangbiakan mikroorganisme, tetapi juga untuk isolasi, seleksi,evaluasi, dan diferensiasi biakan yang didapatkan berdasarkan sifat-sifat media, yaitu:

a. Media umum, kalau media a dapat dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan satu atau lebih kelompok mikroorganisme secara umum.

b. Media penyangga, kalau media dipergunakan dengan maksud “memberikan kesempatan” terhadap suatu jenis atau kelompok mikroorganisme untuk tumbuh dan berkembang lebih cepat dari jenis atau kelompok lainnya yang sama-sama berada dalam satu bahan.

c. Media selektif, adalah media yang hanya dapat ditumbuhi oleh satu atau lebih jenis mikroorganisme tertentu tetapi akan menghambat atau mematikan untuk jenis-jenis lainnya.

d. Media diferensial, adalah media yang dipergunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme tertentu serta penemuan sifatsifatnya.

e. Media penguji, yaitu media yang digunakan untuk pengujian senyawa atau benda tertentu dengan bantuan mikroorganisme.

f. Media penghitungan, yaitu media yang digunakan untuk menghitung jumlah mikroorganisme pada suatu bahan. Media ini dapat berbentuk media umum, media selektif ataupun media differensial dan penguji.

Agar mikroorganisme dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di dalam media diperlukan persyaratan tertentu, yaitu:

a. Bahwa di dalam media harus terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.

b. Bahwa media harus dalam keadaan steril.

Gambar teknik pertumbuhan mikroba

 

KESIMPULAN

Pekembangbiakan mikroorganisme dapat terjadi secara seksual dan aseksual. Yang paling banyak terjadi adalah perkembangbiakan aseksual. Pembiakan 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.

Pertumbuahan secara umum dapat didefinisikan sebagai prtambahan secara teratur secara komponen didalam sel hidup. Pada organisme multi seluler yang disebut pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel perorganisme, dimana ukuran sel menjadi lebih besar.

Teknik inokulasi merupakan suatu pekerjaan memindahkan bakteri dari medium yang lama ke medium yang baru dengan tingkat ketelitian yang sangat tinggi. Dengan demikian akan diperoleh biakan mikroorganisme yang dapat digunakan untuk pembelajaran mikrobiologi. Pada praktikum ini akan dilakukan teknik inokulasi biakan mikroorganisme pada medium steril untuk mempelajari mikrobiologi dengan satu kultur murni saja.

Populasi mikroorganisme tersebut pada umumnya terdapat dalam populasi campuran. Amat jarang mikroorganisme tersebut dijumpai sebagai satu spesies tunggal. Di sisi lain, untuk mencirikan dan mengidentifikasikan suatu spesies mikroorganisme tertentu, yang pertama harus dilakukan adalah memisahkannya dari organisme lain, hingga diperoleh biakan murni. Biakan murni adalah biakan yang sel-selnya berasal dari pembelahan satu sel tunggal.

Proses pemisahan/pemurnian dari mikroorganisme lain perlu dilakukan karena semua pekerjaan mikrobiologis, misalnya telaah dan identifikasi mikroorganisme, memerlukan suatu populasi yang hanya terdiri dari satu macam mikroorganisme saja. Teknik tersebut dikenal dengan Isolasai Mikroba.

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro ,D, 1984 .Mikrobiologi Dasar. Jakarta ; Jembatan.

Hadioetomo R.S, 1985 .Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium Mikrobiologi. Jakarta : Gramedia.

Sastramiharja ,I. 1993 Peran Mikrobiologi Seminar Bioteknologi.Bandung

Sastramiharja,I.1993. Isolasi Bakteri Seminar Bioteknologi. Bandung

Surawiria, U. 1987.Mikrobiologi Air.Bandung : Alumni.

Winarni, D. 1997. Diktat Teknik Fermentasi. Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS :

Surabaya

Waluyo, lud. 2004. Mikrobiologi umum. Umm press. Malang

TEKNIK MEMBUAT BIAKAN MURNI

vIsolasi bakteri merupakan suatu cara untuk memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungan sehingga diperoleh kultur murni atau biakan murni. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan yaitu dengan cara goresan (streak plate), cara tuang (pour plate), cara sebar (spread plate), dan mikromanipulator ( Buckle,1998).
Persyaratan utama bagi isolasi dan kultivasi fage adalah harus adanya kondisi optimum untuk pertumbuhan organisme inangnya. Sumber bakteriofage yang paling baik dan paling utama adalah habitat inang. Sebagai contoh fage koli yang dijumpai di dalam pencernaan dapat diisolasi dari limbah atau pupuk kandang. Hal ini dilakukan dengan sentifugasi atau filtrasi bahan sumbernya dan penambahan kloroform untuk membunuh sel-sel bakterinya (Adams, 2000).
Pengembangan dalam cawan petri ada beberapa metode, yaitu:
 Metode Cawan Gores (Streak Plate)
Prinsip metode ini yaitu mendapatkan koloni yang benar-benar terpisah dari koloni yang lain, sehingga mempermudah proses isolasi. Cara ini dilakukan dengan membagi 3-4 cawan petri. Ose steril yang telah disiapkan diletakkan pada sumber isolat , kemudian menggoreskan ose tersebut pada cawan petri berisi media steril. Goresan dapat dilakukan 3-4 kali membentuk garis horisontal disatu cawan. Ose disterilkan lagi dengan api bunsen. Setelah kering, ose tersebut digunakan untuk menggores goresan sebelumnya pada sisi cawan ke dua. Langkah ini dilanjutkan hingga keempat sisi cawan tergores.
 Metode Cawan Sebar (Spread Plate)
Teknik spread plate (cawan sebar) adalah suatu teknik di dalam menumbuhkan mikroorganisme di dalam media agar dengan cara menuangkan stok kultur bakteri atau menghapuskannya di atas media agar yang telah memadat, sedangkan pour plate kultur dicampurkan ketika media masih cair (belom memadat). Kelebihan teknik ini adalah mikroorganisme yang tumbuh dapat tersebar merata pada bagian permukaan agar.
 Teknik Dilusi (Pengenceran)
Tujuan dari teknik ini adalah melarutkan atau melepaskan mikroba dari substratnya ke dalam air sehingga lebih mudah penanganannya. Sampel yang telah diambil kemudian disuspensikan dalam aquades steril. Teknik dilusi sangat penting dalam analisa mikrobiologi karena hampir semua metode penelitian dan perhitungan jumlah sel mikroba menggunakan teknik ini, seperti TPC (Total Plate Counter). Ada beberapa tahap yang harus dilakukan sebelum melakukan teknik penanaman bakteri (inokulasi), yaitu:
1. Menyiapkan ruangan
2. Pemindahan dengan pipet
3. Pemindahan dengan kawat inokulasi

Ada beberapa tahap yang harus dilakukan sebelum melakukan teknik penanaman
bakteri (inokulasi) yaitu :
1. Menyiapkan ruangan

Ruang tempat penanaman bakteri harus bersih dan keadannya harus steril agar tidak terjadi kesalahan dalam pengamatan atau percobaaan .dalam labotarium pembuataan serum vaksin dan sebagainya. Inokulasi dapat dilakukan dalam sebuah kotak kaca
(encast) udara yang lewat dalam kotak tersebut dilewatkan saringan melalui suatu jalan
agar tekena sinar ultraviolet (Pelczar, 1986).
2. Pemindahan dengan dengan pipet
Cara ini dilakukan dalam penyelidikan air minum atau pada penyelidikan untuk diambil
1 ml contoh yang akan diencerkan oleh air sebanyak 99 ml murni (Pelczar, 1986).
3. Pemindahan dengan kawat inokulasi

Ujung kawat inokulasi sebaliknya dari platina atau nikel .ujungnya boleh lurus juga boleh berupa kolongan yang diametrnya 1-3mm. Dalam melakukuan penanaman bakteri kawat ini terlebih dahulu dipijarkan sedangkan sisanya tungkai cukup dilewatkan nyala api saja setelah dingin kembali kawat itu disentuhkan lagi dalam nyala (Pelczar, 1986).
2.3 Teknik Inokulasi
Ada beberapa metode yang digunakan untuk mengisolasi biakan murni
mikroorganisme yaitu :
2.3.1 Metode gores

Teknik ini lebih menguntungkan jika ditinjau dari sudut ekonomi dan waktu, tetapi memerlukan ketrampilan-ketrampilan yang diperoleh dengan latihan. Penggoresan yang sempurna akan menghasilkan koloni yang terpisah. Inokulum digoreskan di permukaan media agar nutrien dalam cawaan petri dengan jarum pindah (lup inokulasi). Di antara garis-garis goresan akan terdapat sel-sel yang cukup terpisah sehingga dapat tumbuh menjadi koloni (Winarni, 1997).

Cara penggarisan dilakukan pada medium pembiakan padat bentuk lempeng. Bila dilakukan dengan baik teknik inilah yang paling praktis. Dalam pengerjaannya terkadang berbeda pada masing-masing laboratorium tapi tujuannya sama yaiitu untuk membuat goresan sebanyak mungkin pada lempeng medium pembiakan (Kus Irianto, 2006).

Ada beberapa teknik dalam metode goresan, yakni:
Teknik Gores T

Teknik Gores Kuadran

teknik Gores Sinambung

Teknik Gores Radian

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2008.www. go ogl e. com. image s diakses pada tanggal 8 Januari 2011 pukul

13.40 WIB

Anonim, 2008.www. wikipe dia .c om diakses pada tanggal 8 Januari 2011 pukul 13.40

WIB

Buckle,K.ADwidjoseputro, D. 1998. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan : Malang.
Pelczar, M.1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi I. Erlangga : Jakarta.

Waluyo, L. 2005. Mikrobiologi Umum. MM Press: Malang.

Winarni, D. 1997. Diktat Teknik Fermentasi. Program Studi D3 Teknik Kimia FTI-ITS :

Surabaya.

RESISTENSI MIKROORGANISME TERHADAP ANTIBIOTIK

Problem resistensi mikroorganisme terhadap antibiotik mula-mula ditemukan pada tahun 1980-an dengan ditemukannya kasus multipel resisten pada strain bakteri Streptococcus pneumoniae, Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus, dan Enterococcus faecalis. Semakin tingii penggunaan antibiotik semakin tinggi pula tekanan selektif proses evolusi dan poliferasi strain mikroorganisme yang bersifat resisten. Mikroorganisme patogen yang resisten terhadap antibiotik sangat sulit dieliminasi selama proses infeksi, dan infeksi oleh beberapa strain bakteri dapat berakibat letal (kematian).
Resistensi mikroorganisme dapat dibedakan menjadi resistensi bawaan (primer), resistensi dapatan (sekunder), dan resistensi episomal. Resistensi primer (bawaan) merupakan resistensi yang menjadi sifat alami mikroorganisme. Hal ini misalnya dapat disebabkan oleh adanya enzim pengurai antibiotik pada mikroorganisme sehingga secara alami mikroorganisme dapat menguraikan antibiotik. Contohnya adalah Staphylococcus dan  bakteri lainnya yang mempunyai enzim penisilinase yang dapat menguraikan penisilin dan sefalosporin. Mekanisme resistensi bawaan ini juga dapat berupa terdapatnya struktur khusus pada bakteri yang melindunginya dari paparan antimikroba, contohnya bakteri TB dan lepra memiliki kapsul pada dinding sel, sehingga resisten terhadap obat-obat antimikroba.
Mekanisme resistensi sekunder (dapatan) diperoleh akibat kontak dengan agen antimikroba dalam waktu yang cukup lama dengan frekunsi yang tinggi, sehingga memungkinkan terjadinya mutasi pada mikroorganisme. Terbentuknya mutan yang resisten terhadap obat antimikroba dapat secara cepat (resistensi satu tingkat) dan dapat pula terjadi dalam kurun waktu yang lama (resistensi multi tingkat). contoh resistensi satu tingkat adalah pada INH, streptomisin, dan tifampisin; dan contoh resistensi multitingkat adalah resistensi pada penisilin, eritromisin, dan tetrasiklin.terbentuknya mutan mikroorganisme yang resistan terhadap antimikroba ini dapat menimbulkan adanya ketergantungan (dependensi) mikroorganisme mutan tehadap agen antimikroba.

Gambar struktur penisilin aktif (a), dan tidak aktif (b).

Mekanisme resistensi dapatan juga dapat berlangsung akibat adanya mekanisme adaptasi atau penyesuaian aktivitas metabolisme mikroorganisme untuk melawan efek obat, contohnya dengan perubahan pola enzim. Dengan demikian, mikroorganisme dapat membentuk enzim yang menguraikan antibiotic. Misalnya pembentukan enzim penisilinase untuk menguraikan penisilin, enzim asetilase terhadap streptomisin, kanamisin, dan neomisin.
Mekanisme resistensi dapatan yang lain adalah dengan memperkuat diding sel mikroorganisme sehingga menjadi impermeable terhadap obat, dan perubahan sisi perlekatan pada diding sel. Adapula mimroorganisme yang melepaskan diding selnya sehingga menjadi tidak peka lagi terhadap penisilin, contohnya kuman berbentuk L.
Resistensi episomal disebabkan oleh faktor genetik di luar kromosom (episom=plasmid    pada plasmidnya yang dapat menular pada bakteri lain yang memilki kaitan spesies melalui kontak sel secara konjugasi maupun transduksi. Contohnya Salmonella, Escherichia, Yersinia, Klebsiela, Serratia, Proteus.

Gambar transfer resistensi antibiotik

Pada tahun 1955 terjadi epidemik disentri bakterial dan ditemukan bakteri Shigella dysentriae yang resisten terhadap kloramfenikol, streptomisin, sulfanilamide, dan tetrasiklin. Gen yang bertanggung jawab atas resistensi terhadap antibiotik tersebut adalah plasmid faktor- R (faktor resistensi) dengan daerah resistence transfer factor (RTF) yang disambung dengan gen r yang mengkode enzim-enzim yang dapat menginaktivasi obat-obat yang spesifik. Plasmid faktor-R yang kecil tanpa daerah RTF biasanya hanya berperan dalam resistensi satu macam antibiotik.
Ketergantungan (dependence) merupakan kejadian dimana pertumbuhan mikroorganisme tergantung pada adanya antibiotik tertentu. Contohnya penisilin, streptomisin, INH, dan kloramfenikol dapat digunakan mikrooragnisme sebagai zat tumbuh. Sifat ini dapat terjadi pada mikrorganisme muatan yang resisten.
Dikenal juga resistensi silang (cross resistance) pada mikroorganisme, di mana mikroorganisme yang resisten terhadap suatu antibiotik juga diketahui memiliki resistensi terhadap semua derivate antibiotik tersebut. Contohnya, penisilin dam ampisilin, tetrasiklin, sulfonamide, rifamisin dan rifampisin, amoksisilin, dan sebagainya.

gambar mekanisme resistensi bakteri terhadap antibiotik

Macam-Macam Resistensi Antibiotik Terhadap Antibiotik
Resistensi terhadap penisilin dan sefalosporin
Penisilin dan sefalosporin menghambat protein pengikat penisilin (penicillin-binding protein, PBP) yang merupakan enzim dalam membran plasma sel bakteri yang secara normal terlibat dalam penambahan asam amino yang berikatan silang dengan peptidoglikan dinding sel bakteri. Resistensin bakteri terhadap penisilin dapat timbul akibat adanya mutasi yang menyebabkan dihasilkannya produksi pengikat penisilin yang berbeda atau akibat bakteri memerlukan gen-gen protein pengiakt penisilin yang baru. Resistensi terhadap penisilin juga dapat muncul akibat bakteri memiliki sistem transfor membran luar (outer membrane) yang terbatas, yang mencegah penisilin mencapai membran sitoplasma (lokasi protein pengikat penisilin). Hal ini dapat terjadi akibat adanya mutasi yang mengubah porin yang etrlibat dalam transport melewati membrane luar. Hal lain yang memungkinkan terjadinya resistensi bakteri terhadap penisilin dan sefalosporin adalah apabila bakteri memiliki kemampuan untuk memproduksi β-laktamase, yang akan menghidrolisis ikatan pada cincin β-laktam molekul penisilin dan mengakibatkan inaktivasi antimikroba.
Resistensi mikroorganisme pathogen terhadap penisilin dan sefalosporin paling sering terjadi akibat bakteri memiliki gen pengkode β-laktamase. Terdapat 3 kelas besar β-laktamase, yaitu penisilinase, oksasilinase, dan karbenisilinase. Penisilinase memiliki kisaran aktivitas yang luas terhadap penisilin dan selafosporin , sedangkan oksasilinase dan karbenisilinase  memiliki aktivitas yang lebih terbatas.
Pada bakteri enteric (bakteri fakultatif anaerob gram negative yang terdapat dalam intestinal manusia), β-laktamase dihasilkan dalam konsentrasi rendah dan terikat pada membrane luar. Enzim ini mencegah antimikroba β-laktan untuk mencapai tapak target pada membrane sitoplasma dengan cara merusaknya saat antimikroba tersebut melewati membrane luar dan lapisan periplasma (periplasma space). Gen yang mengkode β-laktamase terdapat pada kromosom bakteri, pada bebrapa strain bakteri juga terdapat pada plasmid dan transposon. Sebagian besar bakteri resisten penisilinjuga memilki gen β-laktamase pada plasmid terutama plasmid R dan tranposon. Gen β-laktamase yang paling banyak terdapat secara luas adalah TEM-1 yang terdapat pada transposon Tn4.
Staphylococci resisten-metisilin terjadi akibat produksi protein alami pengikat penisilin PBP 2a atau 2’ yang memiliki afinitas rendah pada pengikatan metisilin. Sifat resistensi dikode oleh gen kromosom bakteri (mecA) yang tidak ditemukan pada semua strain Staphylococcus aureus sensitive-metisilin. Gen ini nampaknya terbatas pada Staphylococci, namun gen lain pada Streptococci juga mengkode PBP yang memiliki afinitas rendah terhadap metisilin dan antimikroba β-laktam lainnya.
Resistensi Terhadap Vankomisin
Resistensi vankomisin berkembang akibat adanya enzim pada sel bakteri yyang resisten, yang akan membuang residu alanin dari bagian peptida peptidoglikan. Vankomisin tidak dapat terikat pada peptide yang berubah, namun peptide yang berubah tersebut dapat tetap berfungsi dalam formasi ikatan silang selama sintesis peptidoglikan, sehingga bakteri resisten vankomisin tetap dapat membuat dinding sel fungsional.
Resisten Terhadap Tetrasiklin
Resistensi bakteri terhadap tetrasiklin dapat muncul bila dihasilkan membran sitoplasma yang berbeda (bentuk perubahan) dan mencegah pengikatan tetrasiklin pada subunit 30S ribosom, sehingga sintesis protein dapat terus berlangsung. Mekanisme resistensi tetrasiklin lainnya adalah resistensi pompa eflux, didasarkan atas transpor tetrasiklin keluar sel secara cepat, sehingga mencegah akumulasi tetrasiklin pada dosis toksik, sehungga sintesis protein bakteri tidak terhambat. Hal ini terjadi akibat adanya mutasi pada gen yang menyebabkan protein eflux tetrasiklin.
Secara normal, pada saat tetrasiklin berdifusi melewati membran sitoplasma bakteri, tetrasiklin akan dikonversi dalam bentuk ionik. Hal ini membuat tetrasiklin tidak lagi dapat berdifusi melewati membran sehingga menyebabkan akumulasi tetrasiklin di dalam sel, yang akhirnya dapat menghambat sintesis protein bakteri dan menyebabkan kematian sel bakteri.
Protein eflux tetrasiklin adalah protein membran sitoplasma yang mentranspor bentuk nondifusible tetrasiklin keluar sitoplasma. Pada sel bakteri yang resisten, tetrasiklin dikeluarkan dari sitoplasma secepat difusinya kedalam sel, sehingga mencegah akumulasi tetrasiklin yang dapat menghambat sintesis protein.
Resistensi Terhadap Aminoglikosida
Resistensi terhadap antibiotik golongan aminoglikosida muncul karena sel bakteri memproduksi enzim-enzim yang dapat menambah fosfat, asetat, atau gugus adenil pada berbagai macam tempat pada antibiotik aminoglikosida. Antibiotik aminoglikosida yang telah dimodifikasi tersebut nantinya tidak akan mampu terikat pada subunit 30S ribosom sehingga tidak lagi dapat menghambat sintesis protein.
Pada dasarnya, satu macam enzim yang telah digunakan untuk memodifikasi aminoglikosida tidak akan mampu memodifikasi aminoglikosida yang lain. Hal ini mencegah penambahan mutasi yang akan meningkatkan kisara modifikasi aminoglikosida oleh enzim pemodifikasi aminoglikosida. Sebagai contoh, tapak ikatan yang dimodifikasi oleh suatu muatan resisten-sreptomisin mengubah suatu asam amino pada protein S12 pada subunit 30S ribosom bakteri. Turunan semisintetik dari aminoglikosida selanjutnya didesain untuk resisten terhadap enzim pemodifikasi aminoglikosida tersebut. Amikasin adalah salah satu aminoglikosida semisintetik yang sangat resisten terhadap modifikasi oleh enzim sehingga banyak bakteri sensitif terhadap antibiotik ini.
Resistensi aminoglikosida juga muncul atas dasar penurunan aktivitas transpor antimikroba ke dalam sel bakteri. Aminoglikosida tidak ditranspor kedalam sel oleh spesies bakteri Bacteroides, sehingga Bacteroides resisten terhadap antimikroba ini. Escherichia coli juga lebih resisten terhadap aminoglikosida dalam kondisi anaerob seperti pada saluran pencernaan manusia.
Resistensi Terhadap Kloramfenikol
Resistensi kloramfenikol mayoritas disebabkan oleh adanya enzim yang menambahkan gugus asetil kedalam antibiotik. Kloramfenikol yang terasetilasi tidak akan dapat terikat pada submit 50S ribosom bakteri, sehingga tidak mampu menghambat sinetsis protein.
Mayoritas bakteri yag resistensi terhadap kloramfenikol memiliki plasmid dengan sebuah gen yang mengkode kloramfenikol astiltransferase. Enzim ini menginaktivasi kloramfenikol yang telah melewati membran plasma dan memasuki sel. Kloramfenikol asetiltransfase diproduksi secara terus menerus oleh mayoritas Gram negatif, namun pada Staphylococcus aureus, sintesis enzim ini diinduksi oleh kloramfenikol.
Resistensi Terhadap Makrolida
Eritromisin dan antibiotik golongan makrolida yang lain terikat pada subunit 50S ribosom bakteri dan mengeblok sintesis potein. Pada beberapa kasus, resistensi terhadap antibiotik makrolida terjadi akiat mutasi pada target antibiotik. Mekanisme utama resistensi makrolida adalah didasarkan atas enzim RNA metilase yang menambahkan gugus metil kedalam gugus adenin spesifik pada subunit 50S rRNA. Antibiotik makrolida termasuk eriromisin tidak akn terikat pad rRNA yang termetilasi.
Pada Escherchia coli dan beberapa strain bakteri resisten-eritromisin lainnya, terdapat perubahan pada gen pengkode protein L4 atau L12 eritromisin pada subunit 50S ribosom bakteri, mengakibatkan penurunan afinitas eritromisin terhadap ribosom. Pada Staphylococcus aureus, resistensi eritromisin akibat dimetilasi residu adenin pada rRNA 23S.
Resistensi Terhadap Fluorokuinolon
Antibiotik golongan fluorokkuinolon seperti halnya siprofloksasin dan norfloksasin terikat pada subunit β enzim DNA girase, dan mengeblok aktivitas enzim yang essensial dalam menjaga supercoling DNA dan penting dalam proses replikasi DNA. Mutasi pda gen pengkode DNA girase menyebabkan diproduksinya enzim yang aktif namun tidak dapat diikat oleg fluorokuinolon.
Resistensi Terhadap Rifampisin
Rifampisin (rifampin) terikat pada subunit β-RNA polimerase bakteri dan menghambat fungsi enzim ini dalam transkripsi mRNA. Rifampisin memiliki afinitas terhadap RNA polimerase bakteri yang lebih tinggi dibandingkan terhadap RNApolimerase mamalia, sehingga rifampisin dapat mengeblok transkripsi mRNA dan sintesis protein pada sel manusia. Resistensi terhadap rifampisi muncul akibat mutasi pada gen subunit RNA polimerase. RNA polimerase yang berubah akibat mutasi tersebut berfungsi secara normal, namun tidak dapat dihambat oleh rifampisin.
Resitensi Terhadap Sulfonamid Dan Trimetoprim
Sulfa drug (sulfonamid) dan trimetropin meghambat reaksi yang berbeda pada jalur metabolisme yang memproduksi asam tetrahidrofolat (tetrahydrofolic acid ), yang merupakan kofaktor esensial dalam sintesis asam nukleat.
Resistensi terhadap sulfonamid dan trimetoprim disebabkan oleh mutasi pada gen pengkode enzim yang terlibat dalam jalur metabolisme sintesis asam tetrahidrofolat. Enzim berubah berfungsi secara normal namun tidak dihambat oleh sulfanaid dan trimetoprim.
Pencegahan resistensi dapat dilakukan dengan menggunakan penakaran obat yang relatif tinggi, melebihi dosis efektif minimal, dan digunakan dalam waktu yang singkat. Penggunakan kombinasi dari 2 atau lebih obat juga ddapat dilakukan, misalnya pada pengobatan TBC, lepra, kanker. Cara pencegahan yang lain adalah dengan pembatasan pemberian antibiotik hanya untuk penyakit infeksi yang parah dan penggunaan dosis yang benar dan sesuai aturan.
Pencegahan resistensi dapat dilakukan dengan menggunakan penakaran obat yang relatif tinggi, melebihi dosis efektif minimal, dan digunakan dalam waktu yang singkat. Penggunaan kombinasi dari 2 atau lebih obat juga dapat dilakukan, misalnya pada pengobatan TBC, lepra, kanker. Cara pencegahan yang lain adalah dengan pembatasan pemberian antibiotik hanya untuk penyakit infeksi yang parah dan penggunaan dosis yang benar dan sesuai aturan.
Pencegahan resistensi dapat dilakukan dengan menggunakan penakaran obat yang relatif tinggi, melebihi dosis efektif minimal, dan digunakan dalam waktu yang singkat. Penggunakan kombinasi dari 2 lepra, dan kanker. Cara pencegahan yang lain adalah dengan pembatasan pemberian antibiotik hanya untuk penyakit infeksi yang parah dan penggunakan dosis yang benar dan sesuai aturan.

DAFTAR PUSTAKA
Agustina, W. 2004. Pemanfaatan Bacillus licheniformis sebagai Bakteri Penghasil Enzim Protease dengan Medium Tepung Biji Amaranth. PS MIPA Unsoed. Purwokerto.

Dwidjoseputro, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Phillip, T. 2009. Enzymes Used in the Dairy Industry. http://www.About.com

Pratiwi, Sylvia T. 2008. Mikrobiologi farmasi. Erlangga. Jakarta.

MACAM-MACAM TEKNIK PEWARNAAN BAKTERI

Mikroorganisme yang ada di alam ini mempunyai morfologi, struktur dan sifat-sifat yang khas, begitu pula dengan bakteri. Bakteri yang hidup hampir tidak berwarna dan kontras dengan air, dimana sel-sel bakteri tersebut disuspensikan. Salah satu cara untuk mengamati bentuk sel bakteri sehingga mudah untuk diidentifikasi ialah dengan metode pengecatan atau pewarnaan. Hal tersebut juga berfungsi untuk mengetahui sifat fisiologisnya yaitu mengetahui reaksi dinding sel bakteri melalui serangkaian pengecatan (Jimmo, 2008).

Berbagai macam tipe morfologi bakteri (kokus, basil, spirilum, dan sebagainya) dapat dibedakan dengan menggunakan pewarna sederhana. Istilah ”pewarna sederhana” dapat diartikan dalam mewarnai sel-sel bakteri hanya digunakan satu macam zat warna saja (Gupte, 1990). Kebanyakan bakteri mudah bereaksi dengan pewarna-pewarna sederhana karena sitoplasmanya bersifat basofilik (suka akan basa) sedangkan zat-zat warna yang digunakan untuk pewarnaan sederhana umumnya bersifat alkalin (komponen kromoforiknya bermuatan positif). Faktor-faktor yang mempengaruhi pewarnaan bakteri yaitu fiksasi, peluntur warna , substrat, intensifikasi pewarnaan dan penggunaan zat warna penutup. Suatu preparat yang sudah meresap suatu zat warna, kemudian dicuci dengan asam encer maka semua zat warna terhapus. sebaliknya terdapat juga preparat yang tahan terhadap asam encer. Bakteri-bakteri seperti ini dinamakan bakteri tahan asam, dan hal ini merupakan ciri yang khas bagi suatu spesies (Dwidjoseputro, 1994).

Teknik pewarnaan warna pada bakteri dapat dibedakan menjadi empat macam yaitu pengecatan sederhana, pengecatan negatif, pengecatan diferensial dan pengecatan struktural. Pemberian warna pada bakteri atau jasad- jasad renik lain dengan menggunakan larutan tunggal suatu pewarna pada lapisan tipis, atau olesan, yang sudah difiksasi, dinamakan pewarnaan sederhana. Prosedur pewarnaan yang menampilkan perbedaan di antara sel-sel microbe atau bagian-bagian sel microbe disebut teknik pewarnaan diferensial. Sedangkan pengecatan struktural hanya mewarnai satu bagian dari sel sehingga dapat membedakan bagian-bagian dari sel. Termasuk dalam pengecatan ini adalah pengecatan endospora, flagella dan pengecatan kapsul.(waluyo,2010)

Mikroba sulit dilihat dengan cahaya karena tidak mengadsorbsi atau membiaskan cahaya. Alasan inilah yang menyebabkan zat warna digunakan untuk mewarnai mikroorganisme. Zat warna mengadsorbsi dan membiaskan cahaya sehingga kontras mikroba dengan sekelilingnya dapat ditingkatkan. Penggunaan zat warna memungkinkan pengamatan strukur seperti spora, flagela, dan bahan inklusi yng mengandung zat pati dan granula fosfat (Entjang, 2003)

Melihat dan mengamati bakteri dalam keadaan hidup sangat sulit, kerena selain bakteri itu tidak berwarna juga transparan dan sangat kecil. Untuk mengatasi hal tersebut maka dikembangkan suatu teknik pewarnaan sel bekteri, sehingga sel dapat terlihat jelas dan mudah diamati. Olek karena itu teknik pewarnaan sel bakteri ini merupakan salahsatu cara yang paling utama dalam penelitian-penelitian mikrobiologi (Rizki, 2008).

2.1 Macam-macam pewarnaan

2.1.1  Pewarnaan

Tujuan pewarnaan terhadap mikroorganisme ialah untuk :

1. Mempermudah melihat bentuk jasad, baik bakteri, ragi, maupun fungi.

2. Memperjelas ukuran dan bentuk jasad

3. Melihat struktur luar dan kalau memungkinkan struktur dalam jasad.

4. Melihat reaksi jasad terhadap pewarna yang diberikan sehingga sifat-sifat fisik dan kimia dapat diketahui.

Langkah-langkah utama teknik pewarnaan

1. Pembuatan olesan bakteri, olesan bakteri tidak boleh terlalu tebal atau tipis

2. Fiksasi, dapat dilakukan secara pemanasan atau dengan aplikasi bahan kimia seperti sabun, formalin, fenol.

3. Aplikasi zat warna : tunggal, atau lebih dari 1 zat warna

Teknik pewarnaan dikelompokkan menjadi beberapa tipe, berdasarkan respon sel bakteri terhadap zat pewarna dan sistem pewarnaan yang digunakan untuk pemisahan kelompok bakteri digunakan pewarnaan Gram, dan pewarnaan “acid-fast”(tahan asam) untuk genus Mycobacterium.

Untuk melihat struktur digunakan pewarnaan flagela, pewarnaan kapsul, pewarnaan spora, dan pewarnaan nukleus. Pewarnaan Neisser atau Albert digunakan untuk melihat granula metakromatik (volutin bodies) pada Corynebacterium diphtheriae. Untuk semua prosedur pewarnaan mikrobiologi dibutuhkan pembuatan apusan lebih dahulu sebelum melaksanakan beberapa teknik pewarnaan yang spesifik (Pelezar,2008).

2.1.2 Macam-Macam Pewarnaan

Secara garis besar teknik pewarnaan bakteri dapat dikategorikan sebagai berikut :

1.   Pewarnaan sederhana

Menggunakan satu macam zat warna (biru metilen/air fukhsin) tujuan hanya untuk melihat bentuk sel. Pewarnaan sederhana, merupakan pewarna yang paling umum digunakan. Berbagai macam tipe morfologi bakteri (kokus, basil, spirilum, dan sebagainya) dapat dibedakan dengan menggunakan pewarna sederhana, yaitu mewarnai sel-sel bakteri hanya digunakan satu macam zat warna saja. Kebanyakan bakteri mudah bereaksi dengan pewarna-pewarna sederhana karena sitoplasmanya bersifat basofilik (suka akan basa) sedangkan zat-zat warna yang digunakan untuk pewarnaan sederhana umumnya bersifat alkalin (komponen kromoforiknya bermuatan positif).

Zat warna yang dipakai hanya terdiri dari satu zat yang dilarutkan dalam bahan pelarut. Pewarnaan Sederhana merupakan satu cara yang cepat untuk melihat morfologi bakteri secara umum. Beberapa contoh zat warna yang banyak digunakan adalah biru metilen (30-60 detik), ungu kristal (10 detik) dan fukhsin-karbol (5 detik).

 

 

 

 

 

 

 

gambar pewarnaan sederhana

2.   Pewarnaan differensial dibagi pewarnaan gram dan pewarnaan tahan asam

Pewarnaan differensial

Pewarnaan bakteri yang menggunakan lebih dari satu zat warna seperti pewarnaan gram dan pewarnaan tahan asam. Penjelasan sebagai berikut:

Pewarnaan Gram

Pewarnaan Gram atau metode Gram adalah suatu metode untuk membedakan spesies bakteri menjadi dua kelompok besar, yakni gram-positif dan gram-negatif, berdasarkan sifat kimia dan fisik dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–1938) yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella pneumoniae.

Dengan metode pewarnaan Gram, bakteri dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu bakteri Gram positif dan Gram negatif berdasarkan reaksi atau sifat bakteri terhadap cat tersebut. Reaksi atau sifat bakteri tersebut ditentukan oleh komposisi dinding selnya. Oleh karena itu, pengecatan Gram tidak bisa dilakukan pada mikroorganisme yang tidak mempunyai dinding sel seperti Mycoplasma sp Contoh bakteri yang tergolong bakteri tahan asam, yaitu dari genus Mycobacterium dan beberapa spesies tertentu dari genus Nocardia. Bakteribakteri dari kedua genus ini diketahui memiliki sejumlah besar zat lipodial (berlemak) di dalam dinding selnya sehingga menyebabkan dinding sel tersebut relatif tidak permeabel terhadap zat-zat warna yang umum sehingga sel bakteri tersebut tidak terwarnai oleh metode pewarnaan biasa, seperti pewarnaan sederhana atau Gram.

Dalam pewarnaan gram diperlukan empat reagen yaitu :

• Zat warna utama (violet kristal)
• Mordan (larutan Iodin) yaitu senyawa yang digunakan untuk mengintensifkan warna utama.
• Pencuci / peluntur zat warna (alcohol / aseton) yaitu solven organic yang digunakan uantuk melunturkan zat warna utama.
• Zat warna kedua / cat penutup (safranin) digunakan untuk mewarnai kembali sel-sel yang telah kehilangan cat utama setelah perlakuan denga alcohol.

Bakteri Gram-negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat warna metil ungu pada metode pewarnaan Gram. Bakteri gram-positif akan mempertahankan zat warna metil ungu gelap setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gram-negatif tidak. Pada uji pewarnaan Gram, suatu pewarna penimbal (counterstain) ditambahkan setelah metil ungu, yang membuat semua bakteri gram-negatif menjadi berwarna merah atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel mereka.

Pengecatan gram dilakukan dalam 4 tahap yaitu

1. Pemberian cat warna utama (cairan kristal violet) berwarna ungu.

2. Pengintesifan cat utama dengan penambahan larutan mordan JKJ.

3. Pencucian (dekolarisasi) dengan larutan alkohol asam.

4. Pemberian cat lawan yaitu cat warna safranin

Perbedaan dasar antara bakteri gram positif dan negatif adalah pada komponen dinding selnya. Kompleks zat iodin terperangkap antara dinding sel  dan membran sitoplasma organisme gram positif, sedangkan penyingkiran zat lipida dari dinding sel organisme gram negatif dengan pencucian alcohol memungkinkan hilang dari sel. Bakteri gram positif memiliki membran tunggal yang dilapisi peptidohlikan yang tebal (25-50nm) sedangkan bakteri negative lapisan peptidoglikogennya tipis (1-3 nm).

Sifat bakteri terhadap pewarnaan Gram merupakan sifat penting untuk membantu determinasi suatu bakteri. Beberapa perbedaan sifat yang dapat dijumpai antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif yaitu:

Ciri-ciri bakteri gram negatif yaitu:

• Struktur dinding selnya tipis, sekitar 10 – 15 mm, berlapis tiga atau multilayer.
• Dinding selnya mengandung lemak lebih banyak (11-22%), peptidoglikan terdapat didalam
• lapisan kaku, sebelah dalam dengan jumlah sedikit ± 10% dari berat kering, tidak mengandung asam tekoat.
• Kurang rentan terhadap senyawa penisilin.
• Pertumbuhannya tidak begitu dihambat oleh zat warna dasar misalnya kristal violet.
• Komposisi nutrisi yang dibutuhkan relatif sederhana.
• Tidak resisten terhadap gangguan fisik.
• Resistensi terhadap alkali (1% KOH) lebih pekat
• Peka terhadap streptomisin
• Toksin yang dibentuk Endotoksin

Ciri-ciri bakteri gram positif yaitu:

• Struktur dinding selnya tebal, sekitar 15-80 nm, berlapis tunggal atau monolayer.
• Dinding selnya mengandung lipid yang lebih normal (1-4%), peptidoglikan ada yang sebagai lapisan tunggal. Komponen utama merupakan lebih dari 50% berat ringan. Mengandung asam tekoat.
• Bersifat lebih rentan terhadap penisilin.
• Pertumbuhan dihambat secara nyata oleh zat-zat warna seperti ungu kristal.
• Komposisi nutrisi yang dibutuhkan lebih rumit.
• Lebih resisten terhadap gangguan fisik.
• Resistensi terhadap alkali (1% KOH) larut
• Tidak peka terhadap streptomisin
• Toksin yang dibentuk Eksotoksin Endotoksin

Contoh bakteri gram posittif                                    contoh bakteri gram negatif

 

 

 

 

 

 

 

 

Sumber: “http://id.wikipedia.org/wiki/Pewarnaan_Gram

Pewarnaan Tahan Asam

Pewarnaan ini ditujukan terhadap bakteri yang mengandung lemak dalam konsentrasi tinggi sehingga sukar menyerap zat warna, namun jika bakteri diberi zat warna khusus misalnya karbolfukhsin melalui proses pemanasan, maka akan menyerap zat warna dan akan tahan diikat tanpa mampu dilunturkan oleh peluntur yang kuat sekalipun seperti asam-alkohol. Karena itu bakteri ini disebut bakteri tahan asam (BTA).

Teknik pewarnaan ini dapat digunakan untuk mendiagnosa keberadaan bakteri penyebab tuberkulosis yaitu Mycobacterium tuberculosis . Ada beberapa cara pewarnaan tahan asam, namun yang paling banyak adalah cara menurut Ziehl-Neelsen.(anonymous,2009)

 

 

 

 

 

Bakteri Tahan Asam (pink) dan bakteri Tidak Tahan Asam (biru)

Sumber: http://www.google.com

3. Pewarnaan khusus untuk melihat struktur tertentu : pewarnaan flagel, pewarnaan spora, pewarnaan kapsul.

Pewarnaan Spora

Spora bakteri (endospora) tidak dapat diwarnai dengan pewarnaan biasa, diperlukan teknik pewarnaan khusus. Pewarnaan Klein adalah pewarnaan spora yang paling banyak digunakan.

Endospora sulit diwarnai dengan metode Gram. Untuk pewarnaan endspores, perlu dilakukan pemanasan supaya cat malachite hijau  bisa masuk ke dalam spora , seperti halnya pada pewarnaan  Basil Tahan Asam dimana cat  carbol   fuschsin  harus dipanaskan untuk bisa menembus  lapisan lilin asam mycolic  dari Mycobacterium .

Skema prosedur pengecatan Spora Schaeffer Fulton

 

 

 

 

Sumber http://images.suite101.com/400620_com_endosporestainprocpscanite.jpg

Protokol   pewarnaan diferensial endospores dan sel vegetatif adalah sebagai berikut:

 

 

 

Sumber:

Prinsip kerja:

Spora kuman mempunyai dinding yang tebal sehingga diperlukan pemanasan agar pori-pori membesar zat warna fuchsin dapat masuk, dengan pencucian pori-pori kembali mengecil menyebabkan zat warna fuchsin tidak dapat dilepas walaupun dilunturkan dengan asam alkohol, sedangkan pada badan bakteri warna fuchsin dilepaskan dan mengambil warna biru dari methylen blue.

Cara Kerja :

• Dibuat suspensi kuman, ditambah dengan carbol fuchsin sama banyak.

• Dipanaskan selama 6 menit pada api kecil atau pada penangas air 80oc selama 10 menit.

• Dibuat sediaan dan dikeringkan.

• Dimasukkan kedalam H2SO4 1% selama 2 detik

• Dimasukkan kedalam alkohol sehingga tidak ada lagi warna merah mengalir.

• Sediaan dicuci dengan air.

• Diwarnai dengan methylen blue selama 1 menit kemudian dicuci dan dikeringkan.

• Diperiksa dibawah mikroskop.

Pewarnaan flagel

Pewarnaan flagel dengan memberi suspense koloid garam asam tanat yang tidak stabil, sehingga terbentuk presipitat tebal pada dinding sel dan flagel.

Pewarnaan kapsul

Pewarnaan ini menggunakan larutan Kristal violet panas, lalu larutan tembaga sulfat sebagai pembilasan menghasilkan warna biru pucat pada kapsul, karena jika pembilasan dengan air dapat melarutkan kapsul. Garam tembaga juga memberi warna pada latar belakang. Yang berwana biru gelap.

4. Pewarnaan khusus untuk melihat komponen lain dan bakteri :

• pewarnaan Neisser (granula volutin),

• pewarnaan yodium (granula glikogen).

5. Pewarnaan negatif

Tujuan

Mempelajari penggunaan prosedur pewarnaan negatif untuk mengamati morfologi organisme yang sukar diwarnai oleh pewarna sederhana. Bakteri tidak diwarnai, tapi mewarnai latar belakang. Ditujukan untuk bakteri yang sulit diwarnai, seperti spirochaeta

Cara pewarnaan negatif

– Sediaan hapus → teteskan emersi → lihat dimikroskop

Pewarnaan negatif, metode ini bukan untuk mewarnai bakteri tetapi mewarnai latar belakangnya menjadi hitam gelap. Pada pewarnaan ini mikroorganisme kelihatan transparan (tembus pandang). Teknik ini berguna untuk menentukan morfologi dan ukuran sel. Pada pewarnaan ini olesan tidak mengalami pemanasan atau perlakuan yang keras dengan bahan-bahan kimia, maka terjadinya penyusutan dan salah satu bentuk agar kurang sehingga penentuan sel dapat diperoleh dengan lebih tepat. Metode ini menggunakan cat nigrosin atau tinta cina.

Pewarnaan negatif memerlukan pewarna asam seperti eosin atau negrosin.pewarna asam memiliki negatif charge kromogen,tidak akan menembus atau berpenetrasi ke dalam sel karena negative charge pada permukaan bakteri. oleh karena itu, sel tidak berwarna mudah dilihat dengan latar belakang berwarna.

Kajian religi

1. Al-Furqon: 2

2. 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[1053].

[1053] Maksudnya: segala sesuatu yang dijadikan Tuhan diberi-Nya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup.

2. An nahl: 12

12. Dan Dia menundukkan malam dan siang, matahari dan bulan untukmu. dan bintang-bintang itu ditundukkan (untukmu) dengan perintah-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahami (Nya),

1. Al-Baqarah : 164

164. Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Djambatan: Jakarta

Pelezar,chan. 2008. Dasar-Dasar Mikrobiologi. UI Press: Jakarta

Waluyo,lud. 2010. Buku Petunjuk Praktikum Mikrobiologi Umum. UMM. Malang

Widjoseputro, D., 1989. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Malang : Djambatan

Jimmo., 2008, http ://Pembuatan PReParAT dan PengeCaTAnnyA _ BLoG KiTa.mht,. diakses pada tanggal 14 April 2009, Makassar.

Fauziah., 2008, http://www.fkugm2008.com/wp-content/uploads/HSC/1- 2x/6/Praktikum6.pdf. diakses pada tangan 04 April 2009, Makassar.

PEWARNAAN BAKTERI DAN PERAN NUTRISI SEBAGAI DASAR KEHIDUPAN PADA MIKROBA

PEWARNAAN BAKTERI

 

PEWARNAAN BAKTERI

Bakteri memiliki beberapa bentuk yaitu basil (tongkat), kokus, dan spirilum. Bakteri yang berbentuk tongkat maupun kokus dibagi menjadi beberap macam. Pada bentuk basil, pembagiannya meliputi basil tunggal, diplobasil, dan triptobasil. Sedangkan pada kokus dibagi monokokus ( satu buah bakteri berbentuk kotak), diplococcus, sampai staphylococcus (berbentuk mirip buah anggur). Khusus pada spirilum hanya terbagi menjadi 2 yaitu setengah melengkung dan tidak melengkung.

Bakteri juga dapat dibedakan melalui teknik pewarnaan gram. Teknik pewarnaan gram tersebut dapat menghasilkan warna merah atau ungu. Bakteri gram negative ditandai dengan pewarnaan ungu, sedangkan yang positif berwarna merah. (Anonymous, 2008). Hal ini bertujuan untuk memberikan warna pada bakteri pada akhirnya dapat diidentifikasi dengan mudah. Selain itu, ada endospore yang yang bias diwarnai. Endospore adalah organism yang dibentuk dalam kondisi yang stress karena kurang nutrisi, yang memiliki kemungkinan untuk tetap berlanjut dilingkungan sampai kondisi mnjadi baik (Nobi, 2008) teknik pewarnaan gram haruslah sesuai prosedur karena dapat mengakibatkan kesalahn identifikasi data apakah gram positif atau gram negative, sehingga diperlukan agar mengetahui jalannya mekanisme pewarnaanya.

Metode pengecatan pertama kali ditemukan oleh Christian Gram pada tahun 1884. Dengan metode ini. Bakteri dapat dikelompokkan menjadi dua yatu, bakteri gram positif dan bakteri gram negative. Yang didasarkan dari reaksi atau sifat bakteri terhadap cat tersebut. Reaksi atau sifat bakteri tersebut ditentukan oleh komposisi dinding selnya sehingga pengecatan gram tidak bias dilakukan pada mikroorganisme yang tidak mempunyai dinding sel seperti Mycoplasma sp (Tryana, 2008)

Struktur dasr bakteri terbagi menjadi dua, yaitu:

1.      Struktur dasar (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu), meliputi: dinding sel, membrane plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan.

2.      Struktur tambahan (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu), meliputi kapsul, flagellum, pilus, fimbria, klorosom, vakuola, gas, dan endospora.

Melihat dan mengamati bakteri dalam keadaan hidup sangatlah sulit, karena selain bakteri itu tidak berwarna juga transparan dan sangat kecil. Untuk mengamati hal tersebut maka dikembangkansuatu teknik pewarnaan sel bakteri, sehingga sel dapat terlihat jelas dan mudah diamati. Oleh karena itu teknik pewarnaan sel bakteri ini merupakan salah satu cara yang paling utama dalam penelitian-penelitisn mikrobiologi. (Rizki, 2008)

Macam-macam pewarnaan

1.      Pewarnaan negative

Bakteri tidak diwarnai tapi mewarnai latar belakang

Ditujukan untuk bakteri yang sulit diwarna seperti spirochaeta

2.      Pewarnaan sederhana

Menggunakan satu macam zat warna (biru methilen atau air fukhsin)

Bertujuan hanya untuk melihat bentuk sel.

3.      Pewarnaan differensial

Menggunakan lebih dari satu macam zat wrna

Tujuan untuk membedakan antar baktericontoh pewrnaan gram, perwarnaan bakteri tahan asam.

4.      Pewarnaan khusus

5.      Untuk mewarnai struktur khusus / tertentu dari bakteri menjadi kapsul dan spora. Serta flagell.

Cara Pewarnaan Negative

Sediaan dihapus kemudian teteskan emrsi, kemudian lihat dimikroskop

Untuk mempelajari morfologi, struktur, sifat-sifat bakteri dalam membantu mengidentifikasi, kuman perlu diwarnai. Pewarnaan gram adalh suatu metode empiris untuk membebaskan spesies bakteri menjadi 2 kelompok besra, yakni gram positif, dan gram negative. Berdasrkan sifat kimia dan fisikanya dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark, Hant Cristian Gram (153-1938) yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1984 untuk membedakan antara pneomokokus dan bakteriislebsiella pneumonia (fizahazny, 2008)

Bakteri gram negative adalah bakteri yang tidak dapat mempertahankan zat warna metal ungu pada metode pewarnaan gram. Bakteri gram positif akan mempertahankan zat warna metal ungu gelap. Setelah dicuci dengan alkool, sementara bakteri gram negatifnya tidak. Pada uji pewarnaan gram, suatu pewarna menimbal di tambahkan setelah metal ungu yang membuat semua bakteri gram negative, menjadi berwrna merah, atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tip bakteri ini berdasarkan perbedaan  struktur dinding sel mereka (Fizahazny, 2008)

Pewarnaan sederhana

Adalah pewarnaan yang paling umum digunakan. Disebut demikian karena hanya digunakan satu jenis pewarnaan untuk mewarnai organism. Kebanyakan bakteri telah bereaksi dengan pewarnaan-pewarnaan sederhana, karena sitoplasma bersifat basofil (suka akan basa). Zat-zat warna yang akan digunakan untuk pewarnaan sederhana umumnya bersifat alkalin (komponen kromatofornya bersifat positif). Pewarnaan sederhana ini memungkinkan dibedakannya bakteri dengan bermacam-macam tipe morfologi (coccus, villario, basillus, dll), dan bahan-baha lainnya yang ada pada olesan yang diwarnai (hadiutomo, 1990)

Pewarnaan negative, metode ini bukan untuk mewarnai bakteri, tapi mewarnai latarbelakangnya menjadi hitam gelap. Pada pewarnaan ini mikroorganisme kelihatan transparan (tembus pandang). Teknik ini berguna untuk menentukan morfologi dan ukuran sel.

Cirri-ciri gram negative:

         Struktur dinding selnya tipis, sekitar 10-45mm, berlapis tiga atau multi layer

         Dinding slnya mengandung lemak lebih banyak (11-22%), peptidoglikan terdapt dalam  lapisan kaku,, sebelh dalam dengan jumlah sedikit 10% dari berat kering, tidak mengandung asam laktat.

         Kurag rentan terhadap senyawa penisilin.

         Tidak resisten terhadap gangguan fisik

Ciri-ciri bakteri gram positif:

         Struktur dindingnya tebal

         Dinding selnya mengandung lipid yang lebih normal

         Bersifat lebih rentan terhadap senyawa penisilin

         Pertumbuhan dihambat secara nyata oleh zat-zat warna seperti ungu Kristal

         Komposisi yang dibutuhkan lebih rumit

         Lebih resisten terhadap gangguan fisik.

Pengecatan gram dilakukan dalam 4 tahap. Yaitu

a.       Pemberian cat warna utama (cairan Kristal violet) berwarna ungu

b.      Pengintensifan cat warna dengan penambahan larutan mordan

c.       Pencucian (dekolarisasi) dengan larutan alcohol asam

d.      Pemberian cat lawan yaitu cat warna safranin

Banyak seenyawa organic berwarna (zat warna) digunakan untuk mewarnai mikroorganisme untuk pemeriksaan mikroskopis dan telah dikembangkan prosedur pewarnaan gram untuk:

Mengamati dengan baik morfologi mikroorganisme secara kasar

Mengidentifikasi bagian-bagian structural sel mikroorganisme

Membantu mengidentifikasi atau membedakan organism yang serupa ( Suriawieia, 2002).

3.1 Cara Kerja

3.1.1 alat                                   3.1.2 Bahan

         Mikroskop                                           aquades sterl

         Kaca benda                                         biakan murni bakteri

         Mangkuk pewarna                              Alkohol 70%

         Kawat penyangga                               Larutan iodin

         Pipet                                                    Kristal violet

         Pinset                                                  Larutan Safranin

         Lampu spirtus                                     Alkohol 95%

         Botol penyemprot

3.2 Cara Kerja

a. Menyediakan kaca benda yang bersih, lalu lewtkan diatas nyala api lampu spirtus

b. Meneteskan setetes aquades steril diatas kaca benda tersebut

c. Secara aseptic ambillah inokulum bakteri yang akan diperiksa, lalu letakkan diatas tekanan aquades itu. Kemudian ratakan perlahan-lahan.

d. Mengambil kaca benda lain yang bersih, lalu meletakkan diatas kaca benda sediaan sehingga membentuk sudut 45⁰

e. Menggeserkan kaca benda yang tegak ini, sehingga sediaan menjadi tipis dan merata. Biarkan sampai kering.

f. melakukan fiksasi dengan cara melewatkan sediaan tersebut diatas nyala api lampu spirtus dengan cepat.

g. Meletakkan sediaan diatas kawat penyangga yang berada diatas mangkuk pewarna. Lalu meneteskan Kristal violet diatas sediaan tersebut. Menunggu sampai 1 menit.

h. Mmembuang kelebihan zat warna tersebut kedalam mangkuk dan bilaslah sediaan dengan air kran

i. Meneteskan larutan iodine diats sediaan itu, lalu menunggu selama 2 menitdengan air kran.

k. Membuang alcohol 95% diatas sediaan, lalu membiarkan selama 1 menit.

l. Membuang sisa alcohol kedalam mangkuk dan membilas sedian dengan air kran.

m. Meneteskan larutan safranin diatas sediaan , lalu membiarkannya selama 30 detik.

n. Membuang kelebihan larutan safranin kedalam mangkuk, lalu bilas dengan air kran.

o. Mengeringkan sediaan itu secara hati-hati dengan kertas  penghisap lalu periksalah dibawah mikroskop. Bila teknik pewarnaannya berhasil dengan baik, maka sel-selnya bakteri yang bersifat gram positif akan berwarna ungu, sedangkan sel-sel bakteri yang bersifat gram negative akan berwarna merah dan merah muda.

Dibawah ini merupakan gambar dari pewarnaan bakteri gram positif

 

 

 

 

Pewarnaan bakteri untuk memperlihatkan atau memperjelas kontras antara sel dan latar belakang, sehingga dapat mempertajam bentuk sel-sel mikroba itu sendiri, dengan car mewarnai sel-sel mikroba dengan zat warna khususnya, yaitu warna Kristal violet pada pengecatan digunakan bakteri Bacillus aereus dan Salmonella typii. Setelah pengecatan diperoleh bakteri tersebut berwarna ungu, yamg berarti bakteri tersebut menyerap zat warna cat tersebut sehingga Nampak pada mikroskop. Zat wwarna yang umumnya digunakan adalah bersifat alkalin (Anonymous. 2008)

Langkang-langkah dalam pewarnaan gram

 

 

 

 

 

 

Pengamatan gram termasuk pengecatan differensial yang digunakan untuk membedakan bakteri garam positif atau bakteri gggram negate. Pada pengecatan ini digunakan 3 jenis bakteri, yaitu: Bacillus aerus, salmonella typii, dan Eschercia colli. Pengecatan ini menggumakan 4 jenis larutan, yaitu: Kristal violet sebagai catwarna, larutan iodin sebagi pengintensifan cat utama, alcohol asam untuk pencucian dan safranin sebagai zat penetup. Berdasarkan percobaan dapat Baccilus aerus, dan Salmonella typii bersifat gram positif yang berartibakteri dapat mengikat dengan kuat cat warna ungu dari Kristal violet. Pada saat gram positif ditambahkan dengan kristel violet, maka gram positif akan mengabsorbsi larutan tersebut hanya pada dinding sel. Dengan pemberian larutan iodin mak Kristal violet akan masuk sampai ke inti sel. Pemberian alcohol menyebabkan pori-pori di dalam sel disebabkan oleh rendahnya kandungan lipid. Pada praktikum yang telah dilakukan dapat juga diidentifikasi bahwa bakteri berbentuk basil dan memiliki bidang pandang mikroskopis. Bakteri ini ditemukan pada perbesaran 40×10 (Anonymous, 2010)

         Pewarnaan bakteri digunakan untuk memperlihatkan atau mempelajari kontras antar sel dan latar belakangnya sehingga dapat mempertsjsm bentuk sel-sel mikroba.

         Pengecatan gram termasuk pengecatan differensial yang digunakan untuk membedakan gram positif dan gram negative.

         Pada pengecatan, digunakan 4 larutan, yaitu: Kristal violet, iodine, alcohol. Dan safranin

         Bakteri yang bersifat gram positif dapat mengikat dengan kuat ungu dari krostal violet, sedangkan bakteri yang bersifat gram negative tidak dapat mengikat warna ungu dari Kristal violet biasa akan berwarna merah atau merah muda setelah diamati pad mikoskop.

PENYIAPAN SEBUAH MEDIA

PENYIAPAN SEBUAH MEDIA

Pembiakan mikroorganisme dalam laboratorium mikro biologi memerlkan medium yang berisi zat hara serta lingkungan yang sesuai bagi mikroorganisme. Zat hara duigunakan unuk pertumbuhan, sintesis sel, keperluan energi dalam metabolisme dan pergerakan. Lazimnya medium biakan mengandun air, umber energi, zat hara sebagai sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfat, oksigen, hidrogen serta unsur sekelumit ( tarce elements). Dalam bahan dasar medium ini dapat pula ditumbhan faktor pertumbuhan berupa asam amino, vitamin, atau neukleosida.

Untuk menumbuhkan dan mengembagbiakan mikroba, misalnya media. Media itu sendiri sebelum digunakan haus dalam keadaan seril, artinya tidak ditumbubi oleh mikroba lain yang tidak diharapkan.

Susunan bahan, baik berbentuk bahn alami( seperti touge, kentang, dagin, telur wortel, dan sebagainya) ataupun bahan tertentu (berbentu senyawa kimia organikatauun anorganik) yang dipergunakan untuk pertumbuhandan perkembangan mikroba, dinamakan media. (Suriawiria, 2002)

1 Macam- macam perbenihan

Oleh karena adanya perbedaan sifat kuman terhadap proses ( parasi komensalis, saffrofitis, dan sedagainya), maka media terbagi 2 golongan besar:, yaitu:

1. a. Media Hidup

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

1. b. Media mati
2. 1. Berdasarkan Konsistensinya

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

Media padat dieroleh dengan menambahkan agar. Agar tersebt berasal dari ganggang digunakan sebagai bahan pemadat karena tidak, karena tidak diuraikan oleh mikroba, dan membeku pada suhu diatas 45 dejat C. media setenah padat digunakaan untuk melihat gerak secara mikroskopis.

1. 2. Berdasarkan Kompsisinya atau susunan bahannya
2. a. Media sintesis

Yakni media yang mempunyai kandungan dari isi bahan yang telah dketahui secara terperinci. Media sintetik serng digunakan untu mempelajari sifat faali dan genetika mikroorganisme. Senyawa anorgank dan organik ditambahkan dala media sintetik harus murni, sehungga harganya mahal. Contoh: cairan hanks, locke, thyrode, eagle, dan sebagainya( dalam laboratorium virologi).

1. b. Media non sintesis

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

1. c. Media semi sintesis

Misalnya cairan hanks yan ditambah serum (laboratorium virologi).

1. Berdasarkan Sifat Fisiologik dan Biologi Kuman dan Untuk Tujuan Isolasi
2. Media Persemaian (nutrient media), yaiu media yang sangat kaya akan zat makanan dan mempunyai susunan bahan sedemikian rupa sehinga hanya menyuburkan satu jenis kuman yang dicari saja. Contoh: pembenihan kauffman untuk persemaian salmonela typhi
3. Media eksklusif, yaitu media yang hanya memungkinkan tumbuhnya satu jenis kuman saja, sedangkan yang lainya dihambat atau dimatikan. Contoh pembenihan air pepton alkalisyang mempenyai pH yang tinggi sehingga kuman lai tidak dapat tumbuh kecuali vibrio.
4. Media selektif efektif, yaitu media yang memiliki susunan bahan seemikian rupa sehingga kuman tertentu dapat tumbuh tetapi dengan masing-masing kooni yan sanga khas. Contoh : agar endo, untuk kuman coli, (coliform) akan berwarna merah, sedangkan salmonella koloninya tidak berwarna (Waluyo, 2010)
5. Media pengaya, yaitu kalau media tersebut digunakan untuk memberikan kesempatan terhadap satu jenis/keompok mikroba untuk tumbuh dan berkemban lebih cepat dari jenis/kelmpok lainnya yang sama-sama berada dalam satu bahan. Misalnya untuk memisahkan bakteri penyakit tifus (Salmonella typhi) dari bahan tinja(kotoran manusia)
6. Media differensial, yaitu media yan digunakan untuk penumbuhan mikroba tertentu serta penentuan sifat-sifatnya. Seperti media agar darah yan dipergunakan untuk prtumbuhan bakteri hemoloitik tidak dapa tumbuh atau aka dihambat.
7. Media penguji, yaitu meia yan dipergunakan untuk pengujian senyawa atau benda tertentu dengan bantuan mikroba. Misalnya media pengui vitamin, asam amino, antibiotika, residu pestisida, residu detergen, dan sebagainya. Media disamping disusun oleh media dasar untuk kepentingan pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba, juga ditambahkan sejmlah senyawa tertentu yang akan diuji.
8. Media perhiungan, yaitu media yang dipergunakan untuk menghitung jumlah mikroba pada suatu bahan. Media ini dapat berbentuk media umum, media selektif, ataupn media differensial, dan penguji.
9. Media umum, yaitu kalau media tersebut dapat diperguakan untuk perumbuhan dan perkembangbiakan satu aa lebih kelopok mikroba secara umum, seperti agar kaldu nutrisi untuk bakteria, agar kentang, Dekstosa untuk Jamur, dan sebagainya.

2.2 Keasaman (pH) medium

Keasama (pH) medium jga amat penting bagi pertumbuhan organisme, terutama kerja enzim sangat dipengaruhi oleh pH. Sebagian bakteri tumbuh paling baik pada pH sekitar 7, karena itu kaldu nutrient yaitu medium yang sering kali digunakan untuk menumbuhkan berbagai macam bakteri, harus disesuaikan pHnya menjadi 6,8. Di pihak lain, patogen biasanya menghendaki pH yag lebih alkalin. Karena itu trypticase so broth, yan sering kali digunakan untuk menumbuhkan organisme yang lebih rewel, harus disesuaikan pHnya menjadi 7.3. ( Ratna, 2005)

 

Cara Membuat Media

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1Alat

• Parut Tabung reaksi
• Mortl martil Autoklaf
• Timbangan Bunsen
• Erlenmeyer Enkast
• Cawan petri Kompor gas
• Kaca pengaduk Sendok
• Rak tabung reaksi Magneti Stirer
• Alumunium foil Plastik wrap

3.1.2Bahan

• Wortel SDA
• Toge NA
• Kentang Aquades
• Kapas

3.2Cara Kerja

3.2.1Ekstrak Wortel (Nutrient Alami)

1. Timbanglah wortel yang akan digunakan
2. Parutlah wortel yan telah ditimabang
3. Tumbuklah wotel yang sudah diparut dengan menggunakan mortal martil supaya lebih halus
4. Lakukanlah sterilisasi cawan petri beserta tabng reaksi yang akan digunakan untuk media padat lempeng, media paat tabung selama 5 menit didala autoklave.
5. Sambil menunggu proses sterilisasi selesai, campurkan wortel yan sudah dihaluskan dengan aquades yang telah ditimbang kebutuhannya.
6. Setelah tercampur, tuangkan ekstrak wortel tadi kedalam erlenmyer kemudian ditutup dengan menggunakan alumunim foil
7. Untuk pembuatan nutrien touge dan kentang, lakukanlah lakngah dari 1-6. Setelah semu selesai, homogenkan nutrient tersebudenganmenunakan fortex.
8. Setelah proses homogenasi selesai sisihkan nutrient tersebut.
9. Ambillah cawan petri dan tabung reaksi yang sudah sterilisasi, kemudia panaskanlah cawan petri dan tabung reaksi kedalam enkast diatas bunsen. Setelah dipanaskan, tuangkan nutrient tadi kedalam taung reaksi dan cawan petri.
10. Setelah itu, tutuplah tabung reaksi dengan alumunium fol, sedang cawan petri dengan merekakan plstik wrap agar media tersebut tidak terkontaminasi. Tuggulah 1×24 jam. Amati apakah media tersebut terkontaminas atau tidak.
11. Catatlah hasi pengamatnpada tabel pengamatan.
12. Untuk pembuatan nutrient toge da kentang, ikutilah langkah 1-11.

3.2.2Nutrient Sintesis (NA dan SDA)

1. Tekan tombol on pada timbnan analtik, kemudian leakkan alas berupa ketas aau semacamnya, tekan tombol restart tmbangan analitik tersebut. Ambillah NA dengan menggunakan sendok, kemudian timbanglah sesuai kebutuhan.
2. Masukkan Na kedalam erlenmeyer , sementara iu sisihkan. Kemudian timbanglah aquades yan diperlukan.
3. Setelam semua ditimbang, masukkan aquades kedalam erlenmeyer yang berisi NA. kemudian tutuplag dengan alumniu foil.
4. Hlakukanlah proses homogenasi nutrient tersebut dnnmenggunakan magnetik stirer sampai mendidih.
5. Lakkan proses sterilisasi cawan petri dan tabung reaksi yang akan digunakan menanam mikroba dengan membungkus cawan petri dengan kertas, sedang tabng reaksi menggunakan almunium foil, denganmenggunakan autoclave selama 15menit.
6. Setelah proses homogenasi dan sterilisasi selesai, langkah selanjunya adalah penanaman media didalam enkast, tapi sebelum itu,
7. Panaskan cawan petri dan tabung reaksi diatas bunsen yang sebelumnya sudah dimasukkan kedalam enkast
8. Tuangkanlah nutrient ke dalam cawan petri dan tabung reaksi
9. Setelah itu, tutp tabun reaksi dengan menggunakan alumnium foil, sedang cawan petri direkatkan dengan menggunakan palstik wrap agar media tidak terkontaminasi. Tunggu media tersebut selama 1×24 jam, kemudian amati apaka media tersebut terkontaminas atau tidak.
10. Catat hasi pengamatan pada tabel pengamatan.

Dibawah Ini Merupakan Media Lempeng yang Terkontaminasi

 

 

 

 

 

 

Dari data pengamatan dapat dikataka bahwa semua media terkontaminasi, baik meia sintesis, maupun non sintesis. Media sintesis yaitu media yang terbua dari bahan alami, seperti wortel, touge, dan kentang. Sedangkan media nonsintesis media yan terbuat bari bahan buatan seperti NA dan SDA. Pada pengamata yan telah dilakukan media dikatakan terkontaminasi karena media tersebut tampak bercak pui-putih mengkilap. Begitu juga dengan media sintesis juga terkontaminasikren tampak putih-putih mengkilap. Itu semua terjadi karena kurangnya sterilsasi dan keadaan yang idak steril saat penanaman media menyebabkan banyakmikroba yang tumbuh pada media, dan menyebabkan media terkonaminasi. Dari data pengamatan dapa dikatakan pada percobaan (praktikum ini) dinyatakan gagal. Karena semua media terkontaminasi.(Unus, 2005)

Media yang sudah terkontaminasi tidak dapat digunakan lagi, serta tidak dapat diamati lagi. Dari data pengamatan juga didapatkan bahwa semua media rusak, karena terkontamnasi dengan mikroba liar.

• Media adalah suatu bahan yang terbuat daribahan alami maupun sintetis yang dapat digunakan untuk penanaman mikroba.
• Media terbagi menjadi 2 golongan besar, yakni media mati dan media hidup
• Berdasarkan komposisinya medi dibagi menjadi 3 yaitu media sintetis, media non sintetis, dan media semi sintetis.
• Berdasarkan sifat fisiologik media terbagi menjadi 8 macam, yaitu media persemaian, media eksklusif, media selektif efektif, media pengaya, media differensial, media penguji, media perhitungan, dan media umum.
• Ukuran Ph juga brpengaruh terhadap pertumbuhan bakteri, sebagian bakteri yang baik tumbuh pada pH sekitar 7.
• Pada praktikum bab ini dinyatakan gagal, karena semua media terkontaminasi daik media sintetis maupun non sintetis.
• Kegagalan penanaman mikroba pada media dikarenakan keadaan yang kurang steril dan kurangnya sterilisasi alat yang akan digunakan untuk menanam mikroba.

Teknik Membuat Biakan Murni

Isolasi bakteri merupakan suatu cara untuk memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungan sehingga diperoleh kultur atau biakan murni. ada beberapa cara umum yang dapat dilakukan dengan cara goresan(steak plate), cara taburan atau tuang(pour plate), serta mikromanipulator(the micromanipulator methods). (lim,2001). Secar alami, bakteri di alam ditemukan dalam populasi campuran. Hanya dalam keadaan tertentu saja populasi ini ditemukan dalam keadan tertentu saja populasiini ditemukan dalam keadaan murni . Untuk dapat mempelajari sifat biakan, morfologi, dan sifat faalinya, maka organisme yang akan diteliti harus dapat dipisahkan. Ini berarti bahwa haruys ada biakan murni yang hanya mengandung satu jenis bakteri saja.

Untuk memperoleh biakan murni dapat dilakukan pengenceran dengan menggunakan bahan cair atau padat. Pada mulanya digunakan gelatin sebagai bahan pemadat. Teknik untuk memperoleh biakan murni ada 3 cara, yaitu: teknik penggoresan agar, teknik agar tuang, teknik agar sebar.

persyaratan utama bagi isolasi dan kultuvasi fage adalah harus adanya kondisi optimum untuk pertumbuhan organisme inangnya. Sumber bakteriofag yang paling baik dan paling utama adalah habitat inangnya. Sebagai contoh fage coli yang dijumpai di dalam pencernaan dapat diisolosi dari limbah atu pupuk kandang. Hal ini dilakukan dengan sentifugasi atau filtrasi bahan sumbrnya dan penambahan kloroform untuk membunuh sel-sel bajterinya.( adams, 2000)

Ada beberapa cara yang digunakan untuk bakteri, fungi, dan khamir dengan metode garis, metode tuang, metode sebar, metode penuangan, serta micromanipulator. Dua diantaranya yang paling sering banyak digunakan adalah teknik cawan tuang dan cawan gores. Kedua metode ini didasarkan pada prinsip yang sama yaitu mengencerkan organisme sedemikian rupa sehingga individu species dapat dipisahkan (plezar, 2006)

Mikroorganisme dibiakan di laboratorium yang terdiri dari bahan nutrient. Biasanya pemilihan medium yang dipakai bargantung pada banyak faktor seperti apa jenis mikroorganisme yang akan ditumbuhkan. Perbenihan untuk pertumbuhan bakteri agar dapat tetap dipertahankan harus mengandung sema zat makanan yang diperlukan oleh mikroorganisme tersebut. Faktor lain seperti pH, suhu, dan pendimginan harus dikendalikan dengan baik. (Buckle, 2007)

Selain untuk tujuan diatas medium juga memiliki fungsi lain seperti tempat untuk mengisolasi, seleksi, evaluasi dan differensiasi biakan yang didapatkan. Agar tiap-tiap medium memiliki karakteristik yang sesuai dengan tujuan sehingga seringkali digunakan beberapa jenis zat tertentu yang mempunyai pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba(Suriawiria, 2005)

Beberapa Indikasi pembiakan bakteri pada laboratorium mikrobiologi meliputi

1. Pengasingan (Isolasi) mikroba pada biakan bakteri.
2. Menunjukkan sifat khas mikroba
3. Untuk menentukan jenis mikroba yang diisolasi dengan cara-cara tertentu
4. Untuk mendapatkan bahan bakteri yang cukup untuk membuat antigen dan percobaan serologi lainya
5. Menentukan kepekan kuman trhadap antibiotik
6. Menghitung jmlah kuman
7. Mempertahankan biakan mikroba (Anonymous, 2010)

Pengembangbiakan Dalam Cawan Petri Ada Beberapa Metode, yaitu:

1. metode Cawan gores(Steak Plate)
Prinsip metode ini yaitu mendapatkan koloni yang benar-benar terpisah dari koloni yang lain, sehingga mempermudah proses isolasi. Cara ini dilakukan dengan membagi 3-4 cawan petri. Ose steril yang telah disiapkan diletakkan pada sumber isolat, kemudian menggoreskan ose tersebut pada cawam petri berisi media steril. Goresan dapat dilakukan 3-4 kali membentuk garis horisontal disatu cawan. Ose disterilkan lagi dengan api bunsen setelah kering ose tersebut digunakan untuk menggores goreskan sebelumnya pada sisi cawan kedua. Langkah ini dilanjutkan hingga keempat sisi cawan tergores.

2. Metode Cawan Sebar (Spred Palte)

Teknik spread palte (lempeng sebar) adalah suatu teknik didalam menumbuhkan mikroorganisme didalam media agar dengan cara menuangkan stok kultur bakteri atau menghapuskanya diatas media agar yang telah memadat. Sedangkan pour plate kultur dicampurkan ketika media masih cair (belum memadat). Kelebihan teknik ini adalah mikroorganisme yang tumbuh dapat trsebar merata pad abagian permukaan media agar.

3. Teknik Dilusi (Pengenceran)

Tujuan dari teknik ini adalah melarutkan atau melepaskan mikroba dari substratnya kedalam air, sehingga lebih mudah penanganannya. Sampel yang telah diambil kemudian disuspensikan dalam akuades steril. Teknil dilusi sangat penting dalam analisa mikrobiologi. Karena hampir semua metode penelitian dari penghitungan jumlah sel mikroba menggunakan teknik ini, seperti: TPC ( Total Plate Counter)

Ada beberapa tahap yang harus dilakukan sebelum melakukan teknik penanaman bakteri (inokulasi), yaitu:

a. Menyiapkan Ruangan

Ruang tempat penanaman bakteri harus bersih dan keadaannya harus steril agar tidak terjadi kesalahan dalam pengamatan atau percobaan

b. Pemindahan Dengan Pipet

Cara ini dilakukan dalam penyelidikan air minum atau untuk penyelidikan diambil 1 ml. Contoh yang akan diencerkan oleh air sebanyak 99ml murni

1. c. Pemindahan Dengan Kawat Inokulasi

Ujung kawat ini sebaiknya dari platina atau nikel. Dalam melakukan penanaman bakteri kawat ini terlebih dahulu dipijarkan sedangkan sisinya tungakai cukup dilewatkan nyala api saja setelah dingin kembali kawat tersebut disentuhkan lagi dalam nyala api ( Plezar, 2006)

Beberapa Metode Dlam Teknik Inokulasi

1. Biakan Agar Cawan

Kultur mikroba dibiakkan dengan cara menginokulasi pada agar cawan, dimana penyebaran kultur dilakukan dengan goresan diatas agar. Ada beberapa cara untuk menggoreskan kultur pada agar cawan yaitu: goresan lagsung, goresan kuadran, dan goresan radian.

Dibawah ini merupakan gambar goresan kuadran

Goresan dengan menggunakan teknik T

2. Biakan Agar Tuang

Digunakan untuk mengencerkan atau mengisolasi yang terdapat pada contoh. Setelah inkubasi pada suhu dan waktu tertentu, koloni akan tumbuh pada permukaan dan bagian bawah agar.

1. 3. Biakan Agar Miring dan Agar Tegak

Dapat dilakukan dengan cara menggoreskan secara zig-zag pada permukaan agar miring menggunakan jarum ose yang bagian atasnya dilengkungkan. Car ini juga dilakukan pada agar tegak untuk meminimalisir pertumbuhan mikroba dalam keadaan kekurangan oksigen. Usah mencegah masuknya mikroorganisme yang tidak diinginkN dan untuk menanam suatu spesies terdapat baberapa cara, yaitu: Penanaman dengan penggoresan Penanaman lapangan Biakan agar tabung (Rusdimin, 2003)

Cara Membuat Biakan Murni

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

• Jarum inokulum ujung lurus
• Lampu spirtus
• Enkast
• Erlenmeyer
• Kaki 3
• Inkubator

3.1.2 Bahan

• Biakan mikroba yang diperoleh dari kegiatan II
• Aquades steril
• Kertas penghisap
• Alcohol 70%
• Lap
• Medium lempeng 3 buah
• Medium miring 3 buah
• Korek api
• Spirtus

3.2 Cara kerja

a. Menyediakan 3 buah medium lempeng dan 3 buah medium miring

b. Memilih 3 macam koloni bakteri yang berasal dari biakan campuran (kegiatan II), menulis nomor koloni yang diperoleh pada medium campuran lempeng dan medium miring yang telah tersedia

c. Secara aseptic inokulasi bakteri itu ke

• medium lempeng, dengan arah zig-zag, dengan memakai jarum inokulasi ujung lurus (tiap medium hanya diinokulasi dengan 1 macam koloni bakteri).
• Media miring dengan arah lurus, mulai dari permukaan medium miring bagian bawah menuju ke atas (tiap medium hanya diinokulasi dengan 1 macam koloni bakteri). Hati- hati jangan sampai jarrum inokulasi menusuk medium.

d. melakukan pengamatan setelah dibiakan simpanlah piaraan tersebut dalam almari penyimpanan biakan bakteri selama 2×24 jam

e. mencatat bentuk koloni bakteri tersebut yang tumbuh pada medium miring.

Mikroba Hasil Dari Biakan Murni

 

 

Pada praktikum yang telah dilakukan pada medium lempeng ditemukan baakteri Staphylococcus aereus Staphylococcus aereus adalah bakteri garm negative aerob obligat, berkapsul, mempunyai flagell polar sehingga bakteri ini bersifat motil, berukuran sekitar 0.5-1mm. bakteri ini menghasilkan spora yang tidak dapat menfermentasikan karbohidrat. Pada uji biokimia bakteri ini menghasilkan hasil negative pada uji. Bakteri  ini secara luas dapat ditemukan di alam, contohnya ditanah, air, tanaman, dan hewan. P. aeruginosa memproduksi adalah pathogen oportunistik. Bakteri ini merupakan penyebab utama infwksi pneumonia nosokomial. Meskipun begitu, bakteri itu dapat berkolonisasi pada manusia normal tanpa menyebabkan penyakit. (Jurnal Framesti,2010)

Ketika bakteri ini ditumbuhkan pada media yang sesuai, bakteri ini akan menghasilkan pigmen nonfluoresan berwarna kebiruan, piosianin. Staphylococcus aereus pada cawan petri. Pada penanaman inokulasi bakteri ini, ditunjukkan dengan adanya penampakan bakteri di atas permukaan media, ini menunjukkan bahwa bakteri ini bersifat aerob, bakteri ini menuju keatas untuk mendapartkan oksigen lebih banyak, warna agar tetap putih tapi ada bintik biru dan terdapat lender berbentuk zig-zag (Anonymous, 2010)

Pada medium miring, tidak dapat di identifikasikasi jenis bakterinyya, karena medium miring mengalami kerusakan pada penggoresannya karena terlalu dalam saat menggores sehingga mengenai medium agarnya.

Isolasi bakteri merupakan suatu car mudah untuk memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungan sehingga diperoleh kultur murni atau biakan murni.

pada praktikum teknik biakan murni didapatkan bakteri staphylococcus aereus. Staphylococcus aereus adalah bakteri gram negative aerob obligat, berkapsul, berbentuk basil, bidang pandangnya mikroskopis berukuran sekitar 0,5-1mm

Staphyylococcus secara umum dapat ditemukan di alam seperti tanah, air, tanaman, dan hewan

Termasuk gram negative, Karen dapat mempertahankan warna ungu

Pada media lempeng warna agar tetap putih mengkilap, tapi ada bintik biru dan terdapat lender berbentuk zig-zag

Medium miring mengalami kerusakan karena penggoresan yang terlalu dalam sehingga mengenai agarnya sehingga tidak dapat diidentifikassi.

Peran Nutrisi Sebagai Dasar Kehidupan Pada Mikroba

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)

2.1            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 (SO₄^2-). 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 esherichia

 

2.2 Fungsi nutrisi dalam kehidupan mikroba

Peran utama nutrisi 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. Jasad hidup ada yang dapat menggunakan sumber nutrient didalam bentuk padat, ada pula yang hanya dapat menggunakan dalam bentuk cairan (larutan).

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.

Sumber nutrien yang sangat diperlukan adalah dalam bentuk :

1. Air

`Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Fungsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme.

2. Sumber energi

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

3. 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.

4. 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⁺.

5. 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.

6. 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.

 

 

7. 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.

Makhluk hidup menggunakan sumber-sumber nutrient dapat dalam bentuk padat, tetapi ada juga yang hanya dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk cair (larutan). Bila jasad hidup menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat digolongkan tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan nutrient dalam bentuk cairan tergolong tipe holofitik. Namun ada hidup holofitik dapat juga menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut dicerna dahulu diluar sel dengban bantuan enzim ekstraseluler. (Anonymous,2010)

Unsur utama, sumber dan fungsi nutrisi dalam sel bakteri.

Elemen	% dari berat kering	Sumber	Fungsi
Karbon	50	Kompleks organik atau CO2	material utama dari bahan selular
Oksigen	20	H 2O, Kompleks organik,CO2, dan O 2	Konstituen dari sel dan sel bahan air; O 2 adalah menerima elektron dalam respirasi aerobic
Nitrogen	+14	NH 3, NO3, Kompleks organik, N2	Konstituen dari asam amino, asam nukleik nucleotides, dan coenzymes
Hidrogen	8	H2O, Kompleks organik, H 2	Utama dari organik memanjang dan sel air
Fosfor	3	anorganik Fosfat (PO4)	Konstituen dari asam nukleik, nucleotides, phospholipids, LPS, teichoic asam
Belerang	1	SO4, H 2S, S, 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

2.3 pengelompokan mikroorganisme berdasarkan zat gizi

Semua para ahli makhluk hidup hanya mengenal pembagian organisme berdasarkan akan kebutuhan zat gizi adalah ototrof yang ditunjukkan oleh tumbuhan, yakni organisme yang dapat menggunakan seluruh zat gizi anorganik; dan heterotrof, yang ditunjukkan oleh hewan, yang memerlukan zat gizi organik. Sekarang, kedua kelompok ini tidak cukup menunjukkan keragaman pola gizi yang diketahui ada di dunia hidup, dan bermacam-macam usaha untuk membuat sistem yang lebih seksama untuk klasifikasi mengenai gizi.

Klasifikasi mikroorganisme berdasrkan zat gizi didasari oleh dua parameter, yakni sifat sumber energi dan sifat sumber karbon yang utama. Selanjutnya mengenai sumber energy, terdapat dikotomi, yakni fototrof merupakan organisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi dan kemotrof yang merupakan organisme yang menggunakan senyawa anorganik sederhana sebagai sumber enegi. Sedangkan pembagian organisme berdasarkan sifat sumber karbon utama, yaitu organisme ototrof yang merupakan organisme yang menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon utama atau untuk pertumbuhan; dan organisme hetrotof, merupakan organisme bergantung pada sumber karbon organik. Secara lebih sederhana pembagian organisme berdasarkan zat gizi dapat dilihat pada tabel.

Tipe	Sumber energi untuk pertumbuhan	Sumber karbon untuk pertumbuhan	Contoh genus
Fototrof Fotoautotrof     fotoheterotrof	Cahaya     Cahaya	Co2     Senyawa organic	Chromatium,alga bakteri fotosintetiik Rhodospirillum rubrum Bakteri hijau, bakteri ungu Rhodopseumdomonas
Kemotrof kemoautotrof     kemoheterotrof	Oksidasi senyawa organik     Oksidasi senyawa organik	Co2     Senyawa organic	Thiobacillus, nitrosomonas, nitrosocystis, nitrosospira, nitrosococcus   Esherichia,protozoa, cendawan, sebagian besar bakteri

Pada tipe mikroba heterotrof, baik yang fotoheterotrof dan kemoheterotrof terdapat perbedaan antar mikroba saprofit dengan bakteri parasit. Bakteri saprofit disebut juga saprobakteri atau saproba (sapros=sampah), yakni kelompok mikroba yang hidup dari zat-zat organic yang telah berupa sisa-sisa atau sampah; sedangkan mikroba parasit yang dapat dipiara diluar hospes, dinamakan mikroba parasit fakultatif dan mikroba yang tidak mungkin hidup kecuali pada ,hospesnya dinamakan mikroba parasit obligat. Sedangkan mikroba yang menyebabkan penyakit yang dapat mengganggu hospesnya disebut mikroba pathogen.

Berkaitan dengan masalah pembagian mikroba berdasarkan zat gizi, ada bebrapa istilah yang menyatakan keadaan fisis pada waktu zat organic memasuki sel, yakni :

Osmotrof, yakni organisme yang mengambil semua zat gizi dalam bentuk larutan. Misalnya, bakteri dan cendawan.

Fagotrof, yaitu organisme yang dapat mengambil partikel makanan padat dengan mekanisme yang dinamakan fagositosis. Misalnya protozoa.

Auksotrof, yakni organisme yang disamping memerlukan sumber karbon utama, juga tambahan satu atau lebih zat organik (faktor tumbuh). Misalnya pada banyak alga dan bakteri fotoototrof. (Lud Waluyo, 2004)

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.

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                    Zat anorganik                          Cahaya matahari

Fotoheterotrof      Zat organik                              Cahaya matahari

Khemotrof            Zat anorganik                     Oksidasizatanorganik

Khemoheterotrof    Zat organic                            Oksidasi zat organik

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.

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 Elrektro	Contoh
Fotolitotrof	Cahaya	Zat anorganik	Tumbuhan tingkat tinggi, alga
Fotoorganotrof	Cahaya	Zat organic	Bakteri belerang fotosintetik
Khemolitotrof	Oksidasi zat	Zat anorganik	Bakteri besi, bakteri Khemoorganotrof
heterotrof	Oksidasi zat organic	Zat organic	hidrogen, bakteri nitrifikasi

 

 

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.

2.4 Interaksi Antar Mikroba Dalam Menggunakan Nutrien

Jika dua atau lebih mikroba yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing mikroba 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. (Anonymous, 2010)

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 ayat 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.

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 ayat 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. 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 ayat 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. Dari pembahasan tentang “Peran Nutrisi Mikroba Sebagai Dasar Kehidupan Pada Mikroba” dapat disimpulkan bahwa jenis-jenis nutrisi yang diperlukan mikroba sebagai dasar kehidupannya adalah energi, karbon, nitrogen, sulfur, phospat, beberapa unsure logam. Natrium, kalium, magnesium, mangan, besi, seng, tembaga, dan kobalt, vitamin, air dan oksigen. Sedangkan fungsi nutrient bagi mikroba adalah 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 Pengelompokan mikroba berdasarkan kebutuhan karbon dibedakan atas autotrof dan heterotrof. Menurut kebutuhan energi dibedakan atas fototrof, jika berdasarkan energi dari reaksi kimia disebut kemotrof. Berdasarkan atas sumber donor elektron jasad digolongkan manjadi jasad litotrof dan organotrof. Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron jasad dapat digolongkan menjadi jasad fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan khemoorganotrof. Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Intersksi dari semua jenis mikroba dalam menggunakan nutrient yaitu Jika dua atau lebih mikroba yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing mikroba yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. DAFTAR PUSTAKA Anonymous, 2010. Suriawiria, unus. 1999. Pengantar Mikrobiologi Umum. Bandung: Aksara. Waluyo, lud. 2004. Mikrobiologi Umum. UMM Press. Malang. Hadiutomo. 1990. Mikrobiologi Dasar Jilid I. Jakarta: Erlangga Suriawiria. 200 Mikrobiologi Dasar dalam Praktek. Jakarta: PT. Garaemedia Tryana, S.T. 2008. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Malang: Djambatan Rizky.2008.http://ngecat bakteri makulrizki.blogspot.com/2008/02/materi kuliah html. Diakses tanggal 24 Nopember 2010 Fizahazny. 2008.http// wordpress.com/ Pengantar Temtamg Bakterihtml. Diakses tanggal 25 Nopember 2010 Anonymous. 2008.http//.id Wikipedia. Org/wiki.pewarnaan, gram. Anonymous: // makalh dan skripsi. Blogspot.com/2010/26 pewarnaan. Html pewarnann Adam,M. 2000. Mikro Biologi Dasar. Jakarta : Erlangga Buckle.2007 Mikrobiologi Terapan. Universitas Gajah Mada: Yogyakarta Framesti.2010. Dasar-Dasae Mikrobiologi. Jakarta: Jantaran Plezar.2006. Dasar-Dasar-Mikrobiologi. Jakarta : UI Press Rusdimin.2003. Mikrobiologi Dasar Dalam Praktek. Jakarta: Pt Gramedia Suriawiria. 2005. Pengantar Mikrobiologi. Jogjakarta: UGM Press Anonymous.2010. http:// www.scrib.com./ doc/403051141 Jenis-Jenis Pemindahan Mikroba (Diakses tanggal 25 Nopember 2010) Anonymous. 2007.http://www.scrib.com/doc/ 15546953 Morfologi Koloni Bakteri (diakses tanggal 25 Nopember 2010)

 

 

 

PERTUMBUHAN BAKTERI

PERTUMBUHAN BAKTERI

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, ARN dan ADN sebanyak dua kali pula.

Allah menciptakan segala sesuatu yang ada dibumi baik yang bersifat makroskopik dan mikroskopik dengan sempurna. Semua itu dijelaskan dalam ayat-ayat Al-qur’an sebagai berikut:

QS. Al-Furqan ayat 2 yang 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.

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 ayat 60 yang artinya:

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.

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 ayat 20 yang  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.

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).

 

PERTUMBUHAN SEL PADA BAKTERI

Reproduksi pada bakteri

Reproduksi bakteri terjadi secara pembelahan biner. Perbanyakan sel dengan cara ini, kecepatan pembelahan sel ditentukan dengan waktu generasi. Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah, bervariasi tergantung dari spesies dan kondisi pertumbuhan. Pembelahan biner yang terjadi pada bakteri adalah pembelahan biner melintang. Pembelahan biner melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual; setelah pembentukan dinding sel melintang, maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel yang disebut dengan sel anak. Dijelaskan bahwa sistem reproduksi bakteri adalah dengan cara pembelahan biner melintang, satu sel membelah diri menjadi 2 sel anakan yang identik dan terpisah. Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat disebut sebagai waktu generasi. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari. Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan.

Bakteri biasanya melakukan pembiakan secara aseksual atau vegetatif.  Pembiakan ini berlangsung cepat, jika faktor-faktor luar menguntungkan.  Pelaksanaan pembiakan yaitu dengan pembelahan diri atau divisio.  Pembelahan diri dapat dibagi atas 3 fase, yaitu:

1. Fase pertama, dimana  sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.
2. Sekat tersebut diikuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna; di tengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, di mana protoplasma kedua sel baru masih tetap berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma itu disebut plasmodesmida.
3. Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali daripada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. Bakteri yang semacam ini merupakan koloni yang merata, jika dipiara pada medium padat. Sebaliknya, bakteri-bakteri yang dindingnya lebih kokoh itu tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan. Bakteri macam ini merupakan koloni yang kasar permukaannya.

Pertumbuhan Sel

Jika faktor-faktor luar menguntungkan, maka setelah terjadi pembelahan, sel-sel baru membesar sampai masing-masing menjadi sebesar sel induk. Hal ini dimungkinkan karena gampangnya peresapan zat makanan yang tersedia di dalam medium.

Kokus membelah diri menjadi dua setengah bola, kemudian keduanya tumbuh menjadi dua bola yang masing-masing sebesar induk kokus. Ada basil yang setelah membelah diri, menjadi dua bagian yang masing-masing menyerupai kokus. Sudah barang tentu kokus ini bukan kokus yang sebenarnya, sebab kokus ini kemudian memanjang menjadi basil seperti induk semula.

Di dalam koloni yang tua, pembesaran basil itu tidak seimbang dengan kecepatan pembelahannya, artinya banyak basil sebelum mencapai panjang yang sebenarnya telah mulai membelah lagi. Dengan demikian panjang basil dapat berbeda-beda, sedang diameternya tetap sama saja.

Arah Pembelahan

Pada golongan dan golongan spiril, pembelahan itu satu jurusan saja. Dinding yang membagi dua bakteri-bakteri itu tegak lurus pada poros dari ujung ke ujung. Basil-basil baru yang tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan, merupakan streptobasil. Contoh untuk ini adalah Streptobaccilus moniliformis, yaitu suatu patogen yang kedapatan pad tikus dan kadang-kadang pada manusia.

Pada kokus kita kenal bentuk streptokokus, yaitu kalau pembelahan terus-menerus terjadi menurut satu jurusan dan sel-sel bergandeng-gandengan. Contoh untuk ini adalah Streptococcus lactis, suatu saproba yang menyebabkan masamnya air susu.

Jika pembelahan berlangsung menurut satu jurusan, akan tetapi kokus hanya bergandengan dua-dua saja terjadilah suatu bentuk yang kita sebut diplokokus. contoh untuk ini adalah Diplococcus pneumoniae, yaitu penyebab penyakit pneumonia atau yang disebut radang paru-paru.

Jika pembelahan terjadi menurut satu jurusan, kemudian diikuti dengan pembelahan ke lain jurusan yang tegak lurus pada arah pembelahan yang pertama, terjadilah suatu tetrad atau tetrakokus. Contoh untuk ini adalah Mikrococcus tetragenus. Sering kali beberapa tetrad masih mengelompok merupakan suatu kepingan.

Jika pembelahan kokus berlangsung berganti-ganti ke tiga jurusan yang tegak lurus satu sama lain, terjadilah kelompok serupa kubus. Kelompok semacam ini disebut sarsina. Contoh untuk ini adalah Sarcina lutea, suatu saproba yang kedapatan dimana-mana.

Jika pembelahan tidak teratur arahnya, sehingga terjadi kelompok serupa untaian buah anggur, maka kelompok ini disebut stafilokokus. Contoh ini adalah Staphylococcus aureus, suatu patogen yang banyak kedapatan pada kulit dan lapisan lendir.

Pengelompokan itu sangat dipengaruhi oleh keadaan dinding sel bakteri. Jika dinding itu liat, maka sel-sel akan tetap berkelompok. Jika dinding itu tidak liat, sel-sel mudah terpisah yang satu daripada yang lain. Bakteri yang suka bergerak itu merupakan koloni yang berliku-liku seperti huruf cina, contoh untuk ini adalah Corynebacterium diphtheria, yaitu patogen yang menyebabkan penyakit tenggorokan dipteri.

Grafik Pertumbuhan Koloni

Dari suatu percobaan dengan Escherichia coli dapat diketahui, bahwa bakteri ini tiap 20 menit mengadakan divisio, jika faktor-faktor luar seperti medium, kebasahan, pH, temperatur itu tetap baik. Kita dapat menghitung, betapa besar jumlah 1 E. coli setelah dibiarkan berbiak 24 jam, yaitu 2⁷² = 2² x 2⁷⁰ atau lebih dari 4 x 10²¹.

Untunglah, tidak semua bakteri itu lestari. Kenyataan menunjukan, bahwa sampai sekarang, dunia kita belum penuh dengan E. coli sebab-sebab kematian mereka adalah :

1. mungkin sekali bahwa zat makanan yang diperlukannya menjadi berkurang, sehingga terjadi paceklik bagi mereka.
2. Mungkin juga hasil eksresi bakteri itu sendiri menjadi tertimbun-timbun sehingga mengganggu pembiakan dan pertumbuhan.

Meskipun kedua faktor ini dapat dihindarkan, namun kenyataan menunjukan adanya pertumbuhan koloni yang maksimal sebelum faktor-faktor tersebut mengganggu.

Jika kita selidiki kecepatan biak bakteri adalah generation time atau dobling time (waktu berganda). Dari suatu piaraan yang cukup tua kita ambil sedikit bakteri untuk kita tanam pada suatu medim yang cocok. Berselang waktu-waktu yang sama kita ambil sejumlah medium – katakanlah sebanyak satu kolong kawat inokulasi yang berdiameter 3 mm – dan inokulum kita sebarkan pada agar-agar lempengan dalam cawan petri. Jumlah koloni yang kemudian tumbuh dalam cawan tersebut dapat kita hitung karena biasanya jumlah ini sangat besar, maka cukuplah kita ambil logaritma saja; hal ini menggampangkan pelukisan grafik.

Pada fase pertama, yaitu 1 sampai 2 jam pemindahan bakteri belum mengadakan pembiakan, fase ini disebut fase adaptasi. Fase ini disusul oleh fase kedua dimana jumlah bakteri mulai betambah sedikit demi sedikit, sel-sel dalam fase ini tampak gemuk-gemuk.

Fase kedua ini disusul oleh fase pembiakan cepat (fase logaritma) pada fase ini pembiakan bakteri berlangsung paling cepat. Jika kita ingin mengadakan piaraan yang cepat tumbuh, maka bakteri pada fase ini baik sekali untuk dijadikan inokulum.

Entah karena keadaan medium memburuk, entah karena perubahan pH, entah karena tertimbunnya zat kotoran, maka dalam fase barikut ini tampak sekali menyusutnya jumlah sel-sel yang segar, kecepatan berbiak menjadi berkurang sekali. Fase ini disebut fase pembiakan diperlambat. Kemudian datanglah fase dimana jumlah bakteri yang berbiak sama dengan jumlah bakteri yang mati makin banyak, dan makin melebihi jumlah bakteri yang membelah diri. Grafiknya mulai menurun, fase ini disebut fase kematian. Akhirnya sampailah fase yang ditandai dengan cepat merananya koloni, jumlah bakteri yang mati senantiasa bertambah. Keadaan ini berlangsung beberapa minggu, hal ini bergantung kepada spesies dan keadaan medium serta faktor-faktor lingkungan. Kalau keadaan dibiarkan demikian terus-menerus, besar kemungkinan bakteri tidak dapat dihidupkan kembali dalam medium baru. Sepertinya di alam bebas, sifat kehidupan bakteri sama saja dengan di dalam laboratorium, tiap-tiap tempat terbatas mempunyai batas kemampuan muat. Jumlah bakteri pada dewasa ini tidak tampak lebih banyak daripada jaman dulu.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah penyediaaan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, faktor fisika, dan faktor kimia. Meskipun medium yang digunakan amat beragam, namun sebagai makhluk hidup bakteri mempunyai kebutuhan dasar yang sama, yaitu meliputi air, karbon, dan mineral.

Perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum.  Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisi, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda terhadap kondisi fisik dalam lingkungannya.  Faktor-faktor fisik yaitu:

1. 1. Suhu

Suhu selain mempengaruhi pertumbuhan, juga mempengaruhi perbanyakan, dan daya tahan. Suhu setiap jenis bakteri bervariasi. Berdasarkan suhu pertumbuhan dibedakan menjadi :

• Mesofil, terdapat pada tanah, air, dan tubuh vertebrata, suhu pertumbuhan 10-47⁰C. Suhu pertumbuhan optimum 30-40⁰C.
• Termofil, ditemukan pada habitat yang bersuhu tinggi, pembuatan kompos, susu, tanah, dan air laut. Mampu tumbuh pada suhu 45-50⁰C, dibedakan menjadi psikrodura yang mampu hidup dibawah 0⁰C dan termodura yang tahan hidup pada suhu diatas 50⁰C.

1. 2. Tekanan osmosis

Suatu tekanan osmose akan sangat mempengaruhi bakteri jika tekanan osmose lingkungan lebih besar (hipertonis) sel akan mengalami plasmolisis.  Sebaliknya tekanan osmose lingkungan yang hipotonis akan menyebabkan sel membengkak dan juga dapat mengakibatkan rusaknya sel.  Olah karena itu dalam mempertahankan hidupnya, sel bakteri harus berada pada tingkat tekanan osmose yang sesuai, walaupun sel bakteri memiliki daya adaptasi, perbedaan tekanan osmose dengan lingkugannya tidak boleh terlalu besar.

1. 3. Kadar air
2. 4. Kadar oksigen

Mikroorganisme memiliki karakteristik sendiri-sendiri di dalam kebutuhannya akan oksigen. Mikroorganisme dalam hal ini digolongkan menjadi :

1)    Aerobik : hanya dapat tumbuh apabila ada oksigen bebas.

2)    Anaerob : hanya dapat tumbuh apabila tidak ada oksigen bebas.

3)    Anaerob fakultatif : dapat tumbuh baik dengan atau tanpa oksigen bebas.

4)    Mikroaerofilik : dapat tumbuh apabila ada oksigen dalam jumlah kecil.

Faktor kimia yaitu pH, setiap jenis bakteri mempunyai pH lingkungan yang optimal (Neutrofil 6.0-8.0), minimal (Asidofil 2.0-5.0), dan maksimal (Alkalofil, 8.4-9.5) dalam kegiatan fisiologisnya. Kegiatan fisiologis bakteri berguna dalam mempertahankan kelangsungan hidup dan melakukan proses biokimia yang berkelanjutan. Dimana proses ini dikatalisi oleh enzim-enzim. Kemudian adanya zat kimia, dapat berupa desinfektan dan antiseptik, seperti garam-garam logam, fenol, formaldehid, alkohol, yodium, zat-zat warna, detergen/sabun, dan antibiotik. Bakteri tumbuh pada pH mendekati netral ( pH 6,5 – 7,5 ). Pada pH dibawah 5,0 dan diatas 8,0 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik , kecuali bakteri asam asetat ( misalnya : Acetobakter suboxydans ) yang mampu tumbuh pada pH rendah dan bakteri Vibrio sp yang dapat tumbuh pada pH tinggi (basa ).

Fase-fase Pertumbuhan Bakteri

Bakteri yang diinokulasikan dalam medium yang sesuai dan pada keadaan yang optimum bagi pertumbuhannya, maka terjadi kenaikan jumlah yang sangat tinggi dalam waktu yang relatif pendek.  Pada beberapa spesies, populasi (panen sel terbanyak yang dapat diperoleh) tercapai dalam waktu 24 jam, populasinya dapat mencapai 10 sampai 15 milyar sel bakteri per mililiter.  Perbanyakan ini disebabkan oleh pembelahan sel secara aseksual.

Fase pertumbuhan bakteri adalah sebagai berikut :

1. Fase lag adalah fase dimana bakteri beradapatasi dengan lingkungannya dan mulai bertambah sedikit demi sedikit.
2. Fase logaritmik adalah fase dimana pembiakan bakteri berlangsung paling cepat.  Jika ingin mengadakan piaraan yang cepat tumbuh, maka bakteri dalam fase ini baik sekali untuk dijadikan inokulum.
3. Fase stationer adalah fase dimana jumlah bakteri yang berkembang biak sama dengan jumlah bakteri yang mengalami kematian.
4. Fase autolisis (kematian) adalah fase dimana jumlah bakteri yang mati semakin banyak, melebihi jumlah bakteri yang berkembang biak. Fase kematian ditandai dengan cepat merananya koloni dan jumlah bakteri yang mati senantiasa bertambah.  Keadaan ini dapat berlangsung beberapa minggu bergantung pada spesies dan keadaan medium serta faktor-faktor lingkungan.  Kalau keadaan ini dibiarkan terus menerus, besar kemungkinan bakteri tidak dapat dihidupkan kembali dalam medium baru.  Cara menghitung jumlah bakteri untuk membuat grafik pertumbuhan, yaitu dengan metode penuangan, penghitungan dengan mikroskop dengan menggunakan haemocytometer, dan dengan menggunakan turbidometer.

Pertumbuhan Bakteri dalam Biak Statik

Jika bakteri ditanam dalam suatu larutan biak, maka bakteri akan terus tumbuh sampai salah satu faktor mencapai minimum dan pertumbuhan manjadi terbatas. Kalalu sepanjang peristiwa ini tidak diadakan penambahan nutrient atau penyaluran keluar produk-produk metabolisme, maka pertumbuhan dalam lingkungan hidup seperti ini disebut kultur statik. Pertumbuhan biak bakteri dengan mudah dapat dinyatakan secara grafik dengan logaritme jumlah sel hidup terhadap waktu. Suatu kurva pertumbuhan khas mempunyai bentuk sigmoid dan dapat dibedakan dalam beberapa tahap pertumbuhan yang muncul secara teratur, sangat atau kurang menonjol: tahap ancang-ancang (lag phase), tahap eksponensial (logaritmik), tahap stasioner dan tahap menuju kematian.

Tahap ancang-ancang. Tahap ancang-ancang mencakup interval waktu antara saat penanaman dan saat tercapainya kecepatan pembelahan maksimum. Lamanya tahap ancang-ancang ini terutama tergantung dari biak awal, umur bahan yang ditanam, dan juga dari sifat larutan biak. Kalau bahan yang sel-sel harus terlebih dahulu menyesuaikan diri terhadap kondisi pertumbuhan baru, yaitu mengenai sintesis RNA, ribosom dan enzim. Kalau sumber energi dan sumber karbon dalam larutan biak baru berbeda daripada yang ada di biak awal, maka adaptasi terhadap kondisi baru kerap kali memerlukan sintetis baru enzim-enzim., yang ketika berada di biak awal tidak diperlukan sehingga tidak dibentuk.

Tahap eksponensial. Tahap pertumbuhan eksponensial atau logaritmik terciri oleh kecepatan pembelahan maksimum yang konstan. Kecepatan pembelahan diri sepanjang tahap log bersifat spesifik untuk tiap jenis bakteri dan tergantung lingkungan.  Pada banyak jenis bakteri ukuran sel dan kandungan protein sel sepanjang tahap log tetap konstan. Didalam sebuah biak statik  juga terjadi perubahan-perubahan sel sepanjang pertumbuhan eksponensial, karena lingkungan juga terus berubah, konsentrasi substrat semakin berkurang, kerapatan sel bertambah, dan produk-produk metabolisme tertimbun. Karena kecepatan pembelahan diri relatif konstan, maka tahap log ini paling cocok untuk menetapkan kecepatan pembelahan diri (dan kecepatan pertumbuhan).

Tahap stasioner. Tahap stasioner dimulai kalau sel-sel sudah tidak tumbuh lagi. Kecepatan pertumbuhan tergantung dari kadar substrat, menurunnya kecepatan pertumbuhan sudah terjadi ketika kadar substrat berkurang sebelum substrat habis terpakai. Massa bakteri yang dicapai pada tahap stasioner dinamakan hasil atau keuntungan. Massa bakteri ini tergantung dari jenis dan jumlah nutrient yang digunakan dan kondisi baik.

Tahap kematian. Tahap kematian dan sebab-sebab kematian sel bakteri dalam larutan biak normal msih kurang diteliti. Jumlah sel hidup dapat berkurang secara eksponensial. Ada kemungkinan bahwa sel-sel dihancurkan oleh pengaruh enzim asal sel sendiri (otolisis).

Pertumbuhan Bakteri dalam Biak Sinambung

Dengan memindahkan sel-sel berulang-ulang dan sering kedalam larutan biak baru, dapat diciptakan kondisi yang mirip. Sasaran ini juga dapat dicapai secara lebih sederhana, dengan menambahkan terus-menerus  larutan biak baru pada populasi bakteri yang sedang tumbuh dan dengan memindahkan suspensi bakteri dalam jumlah sama. Prosedur ini menjadi dasar biak sinambung yang dilakukan dalam kemostat turbidostat.

Pertumbuhan dalam kemostat. Kemostat terdiri dari bejana biak, yang dimasuki larutan biak dari bejana persediaan dengan kecepatan aliran tetap. Oleh aerasi dan pengadukan mekanik diusahakan agar didalam bejana biak terdapat pemasokan O₂ secara optimum, dan supaya selekas mungkin terjadi distribusi merata dari nutrient yang dialirkan masuk sebagai larutan biak. Jumlah larutan biak yang dimasukkan kedalam bejana biak, sama dengan jumlah suspensi bakteri yang dikeluarkan.

Pertumbuhan dalam turbidostat. Sistem ini didasarkan pada kerapatan bakteri tertentu atau kekeruhan tertentu yang dipertahankan konstan. Alat pengukur kekeruhan mengatur pemasokan larutan nutrient melalui sitem penghubung. Di dalam bejana biak semua nutient terdapat dalam jumlah berlebihan, dan bakteri tumbuh dengan kecepatan pertumbuhan maksimum. Pengoperasian turbodistat teknis lebih mahal daripada kemostat.

Metode Pengukuran Pertumbuhan

Dalam pertumbuhannya bakteri memiliki suhu optimum dimana pada suhu tersebut pertumbuhan bakteri menjadi maksimal. Dengan membuat grafik pertumbuhan suatu mikroorganisme, maka dapat dilihat bahwa suhu optimum biasanya dekat puncak range suhu. Di atas suhu ini kecepatan tumbuh mikroorganisme akan berkurang. diperlukan suatu metode. Metode pengukuran pertumbuhan yang sering digunakan adalah dengan menentukan jumlah sel yang hidup dengan jalan menghitung koloni pada pelat agar dan menentukan jumlah total sel/jumlah massa sel. Selain itu dapat dilakukan dengan cara metode langsung dan metode tidak langsung. Dalam menentukan jumlah sel yang hidup dapat dilakukan penghitungan langsung sel secara mikroskopik, melalui 3 jenis metode yaitu metode pelat sebar, pelat tuang dan most-probable number (MPN). Sedang untuk menentukan jumlah total sel dapat menggunakan alat yang khusus yaitu bejana Petrof-Hausser atau hemositometer. Penentuan jumlah total sel juga dapat dilakukan dengan metode turbidimetri yang menentukan volume sel mampat, berat sel, besarnya sel atau koloni, dan satu atau lebih produk metabolit. Penentuan kuantitatif metabolit ini dapat dilakukan dengan metode Kjeldahl.

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoeseputro. 1998. Dasar-dasar mikrobiologi. Unipress: Jakarta

Pratiwi dkk. 2004. Penuntun Biologi SMA untuk Kelas X. Erlangga: Jakarta.

Tim Ganesha Operation. 2005. Instan Biologi SMA. Erlangga: Jakarta.

Schlegel, Hans G. 1994. Mikrobiologi  Umum Edisi keenam. UGM Press: Yogyakarta.

Waluyo, Lud. 2004. Mikrobiologi  Umum. UMM Press: Malang.

http://iqbalali.com/2008/04/21/pertumbuhan-bakteri-dan-suhu/ ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

http://chemicalzone.blogspot.com/2008/06/fase-pertumbuhan-bakteri_18.html ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

http://syariffauzi.wordpress.com/tag/faktor-faktor-yang-mempengaruhi-pertumbuhan-bakteri/ ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

http://firebiology07.wordpress.com/2009/10/13/pertumbuhan-mikroba/ ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

http://duniaveteriner.com/2010/04/faktor-penyebab-pertumbuhan-mikroorganisme-pada-bahan-makanan/print ( Diakses tanggal 18 Oktober 2010 )

REVOLUSI PENDETEKSI MIKROORGANISME MASA KINI MELALUI APLIKASI TEKNOLOGI NANO (NANOTECHNOLOGY)

Revolusi Pendeteksi Mikroorganisme Masa Kini Melalui Aplikasi Teknologi Nano (Nanotechnology)

PENDAHULUAN

Pertumbuhan teknologi pada zaman ini sangat pesat, apalagi teknologi bisa membantu pekerjaan manusia agar sedikit lebih ringan. Semua negara berkembang seakan berlomba mengeluarkan teknologi terbaru hasil buatan mereka. Bahkan hampir setiap tahun mereka selalu mengeluarkan teknologi terbaru buatan mereka. Negara-negara maju sekarang ini mulai menggunakan Mikroteknologi dan Nanoteknologi dalam setiap teknologi baru mereka.

Mikroteknologi adalah suatu teknologi yang ukurannya mendekati skala satu mikro. Pada awalnya mikroteknologi digunakan pada sebuah chip yang didalamnya terdapat sirkuit mikroelektronik yang bisa meningkatkan fungsi dan performanya. Bahkan karena bentuknya yang kecil, mikroteknologi tidak memerlukan tempat yang besar. Dalam industri sendiri, mikroteknologi juga bisa mengurangi biaya dan meningkatkan volume produksi. Bahkan bisa dikatakan mikroteknologi ini merupakan awal dari pengembangan teknologi  yang memicu para ilmuwan untuk membuat teknologi yang lebih canggih dan lebih kecil dari mikroteknologi. Seiring berjalannya waktu, para ilmuwan akhirnya berhasil membuat sebuah teknologi yang lebih kecil dari mikroteknologi yaitu nanoteknologi.

Nanoteknologi adalah sebuah teknologi yang ukurannya dalam skala nanometer, yang biasanya berukuran 0,1 sampai 100 nm. Satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter. Bisa dikatakan nanoteknologi adalah penyempurnaan dari mikroteknologi, yang lebih canggih dan lebih kecil. Nanoteknologi kadang disamakan dengan nanoteknologi molekul, yang dikenal juga sebagai “MNT”.

TEKNOLOGI NANO (NANOTECHNOLOGY)

Pertama kali konsep nanoteknologi diperkenalkan oleh Richard Feynman pada sebuah pidato ilmiah yang diselenggarakan oleh American Physical Society di Caltech (California Institute of Technology), 29 Desember 1959, dengan judul “There’s Plenty of Room at the Bottom”. Istilah nanoteknologi pertama kali diresmikan oleh Prof. Norio Taniguchi dari Tokyo Science University tahun 1974 dalam makalahnya yang berjudul “On the Basic Concept of Nano-Technology”, Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, Part II, Japan Society of Precision Engineering, 1974. Pada tahun 1980an definisi Nanoteknologi dieksplorasi lebih jauh lagi oleh  Dr. Eric Drexler melalui bukunya yang berjudul “Engines of Creation:  The Coming Era of Nanotechnology”.

Teknologi nano atau Nanotechnology sekarang makin pesat perkembangannya. Teknologi nano adalah pembuatan dan penggunaan materi atau devais pada ukuran sangat kecil. Materi atau devais ini berada pada ranah 1 hingga 100 nanometer (nm). Satu nm sama dengan satu-per-milyar meter (0.000000001 m), yang berarti 50.000 lebih kecil dari ukuran rambut manusia. Sehingga teknologi ini juga berkaitan dengan penciptaan benda-benda kecil. Di dalamnya tergabung ilmu fisika, teknik, biologi molekuler, serta kimia.

Gambar 1. Perbandingan partikel nano dan rambut manusia (Satu nanometer berukuran sepermilyar meter, atau sepersejuta milimeter = ukuran 1/50.000 kali diameter rambut manusia).

Ilmuwan menyebut ukuran pada ranah 1 hingga 100 nm ini sebagai skala nano (nanoscale), dan material yang berada pada ranah ini disebut sebagai kristal-nano (nanocrystals) atau material-nano (nanomaterials). Tetapi, sebenarnya tidak semua teknologi nano tersebut benar-benar nano. Ada yang aslinya menangani struktur ukuran mikron atau satu per satu juta meter, seperseribu, dan yang lebih besar daripada nano lainnya. Teknologi nano pada kebanyakan kasus juga bukan benar-benar teknologi. Tetapi, lebih berupa penelitian dasar terhadap aneka struktur dengan dimensi satu sampai ratusan nanometer.

Alam telah banyak menciptakan struktur nano. Tetapi, definisinya yang lebih tepat mungkin seperti yang disampaikan Mihail C. Rocco dari National Science Foundation (NSF) di Amerika Serikat. Menurut Mihail dalam situs sciam.com, teknologi nano memiliki sejumlah unsur penting, dimensinya antara satu sampai 100 nanometer, didesain melalui proses pengontrolan bahan kimia dan fisika, serta bisa digabungkan membentuk struktur lebih besar.

Gambar 2. Ukuran berbagai jenis “benda”

Skala nano terbilang unik karena tidak ada struktur padat yang dapat diperkecil. Hal unik lainnya adalah bahwa mekanisme dunia biologis dan fisis berlangsung pada skala 0.1 hingga 100 nm. Pada dimensi ini material menunjukkan sifat fisis yang berbeda, sehingga ilmuwan berharap akan menemukan efek yang baru pada skala nano dan memberi terobosan bagi teknologi.

Beberapa terobosan penting telah muncul dibidang nanoteknologi. Pengembangan ini dapat ditemukan pada berbagai produk yang digunakan di seluruh dunia. Sebagai contohnya adalah katalis pengubah pada kendaraan yang mereduksi polutan udara, devais pada komputer yang membaca dari dan menulis ke hard disk, beberapa pelindung terik matahari dan kosmetik yang secara transparan dapat menghalangi radiasi berbahaya dari matahari, dan pelapis khusus pakaian dan perlengkapan olahraga yang dapat meningkatkan kinerja dan performa atlit. Hingga saat ini para ilmuwan yakin bahwa mereka baru menguak sedikit dari potensi teknologi nano.

Teknologi nano saat ini berada pada masa pertumbuhannya, dan tidak seorang pun yang dapat memprediksi secara akurat apa yang akan dihasilkan dari perkembangan penuh bidang ini di beberapa dekade kedepan. Meskipun demikian, para ilmuwan yakin bahwa teknologi nano akan membawa pengaruh yang penting di bidang medis dan kesehatan, produksi dan konservasi energi, kebersihan dan perlindungan lingkungan, elektronik, komputer dan sensor, serta keamanan dan pertahanan dunia.

Gambar 3. Prototype nanotechnology

Pada september 2009, seperti dikutip sciencedaily.com, biosensor berbasis nano dapat mendeteksi bakteri secara langsung tanpa melalui proses laboratorium terlebih dahulu. Sekelompok peneliti dari Rovira Virgili University (URV), Tarragona, mengembangkan biosensor yang dapat mendeteksi secara cepat Salmonella typhii, bakteri yang menyebabkan penyakit tipus. Biosensor merupakan alat yang mengenali target molekul dalam suatu sampel dan kemudian dapat menerjemahkan konsentrasi senyawa yang ada dalam sampel tersebut. Teknik biosensornya menggunakan carbon nanotube dan fragmen DNA sintetis yang mengaktivasi sinyal elektrik saat perangkat itu bertemu dengan patogen.

Penciptaan fragmen mini dalam DNA artifisial diperlukan agar nantinya desain DNA itu dapat diikatkan dengan molekul spesifik, sel atau mikroorganisme yang dalam kasus ini ialah Salmonella typhii. Kronologisnya, jika bakteri tidak ditemukan, fragmen mini akan tetap berada dalam dinding carbon nanotube. Namun jika alat mampu mendeteksi, fragmen mini akan aktif dan melekat pada molekul tersebut. Carbon nanotube berfungsi membangkitkan sinyal elektrik yang diambil dari potensiometer yang terkoneksi dengan biosensor.

Kehadiran bakteri akan mengubah interaksi antara fragmen mini dan nanotube, yang berarti posisi fragmen mini akan terelokasi dalam beberapa detik serta mampu meningkatkan voltase elektroda.

Biosensor memerlukan tiga unsur utama, yaitu unsur biologi (reseptor biologi), transduser, dan sistem elektronik pemproses sinyal. Unsur biologi yang umumnya digunakan dalam mendesain suatu biosensor berupa enzim, organel, jaringan, antibodi, bakteri, jasad renik, dan DNA. Unsur biologi harus terimobilisasi pada suatu transduser dan juga spesifik terhadap satu molekul yang hendak dianalisis. Imobilisasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, diantaranya penyerapan fisik, memakai media membran atau perangkap matriks, serta membuat ikatan kovalen antara biomolekul dengan transduser.

Adapun transduser memiliki ragam pilihan berbeda, yakni transduser elektrokimia, optoelektronik, kristal piezoelektronik, field effect transistor, dan temistor. Proses yang terjadi dalam transduser bisa berupa calorimetric biosensor, potentiometric biosensor, amperometric biosensor, optical biosensor, maupun piezo electric biosensor. Dalam proses kerjanya, senyawa aktif biologi itu akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi. Molekul yang dideteksi tersebut dikenal sebagai molekul sasaran.

Hasil interaksi yang berupa besaran fisik, seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau lainnya akan dimonitor oleh transduser. Hasil dari interaksi itu kemudian diproses sebagai sinyal elektrik sehingga diperoleh hasil yang dapat dikuantifikasi menjadi data di monitor komputer.

Apabila pada penelitian di laboratorium biasa membutuhkan waktu satu atau dua hari, maka dengan nano biosensor penelitian dapat dilakukan secara real time. Biosensor ciptaan URV itu dapat mendeteksi sel tunggal sampel Salmonella sp. berukuran lima mililiter dan berhasil mengukur secara kuantitatif hingga 1.000 bakteri per mililiter.

Gambar 4. Nano  biosensor atau nano sensor

Selain teknologi nano biosensor, sekelompok peneliti di Texas A & M University telah mengembangkan nanoteknologi untuk cepat mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri. Para peneliti menyebut teknik mereka ‘Sensing of Phage-Triggered Ion Cascade’ atau SEPTIC.

Teknik SEPTIC menggunakan virus bakteriofag yang menyerang bakteri. Ketika suatu bakteriofag menginfeksi bakteri melalui suntikan ke dinding sel untuk menyuntikkan materi genetiknya. Akibatnya, kebocoran ion dari sel inang (sekitar 100 juta totalnya). Hal ini menyebabkan fluktuasi kecil dalam medan listrik di sekitar bakteri. Para ilmuwan menggunakan wadah yang sangat kecil (l nanowel) dan elektroda kecil untuk mendeteksi fluktuasi mikroskopis listrik lapangan.

Kunci untuk spesifisitas berasal dari sifat fag ini. Virus ini sangat pemilih tentang bakteri apa yang mereka infeksi. Para peneliti menguji teknik ini pada tiga strain bakteri E. coli, menggunakan tiga fag berbeda. Mereka memiliki tingkat keberhasilan 100 persen dalam mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri.

Teknik SEPTIC ini juga cepat. Metode lain untuk mendeteksi bakteri sering menghabiskan waktu berjam-jam atau berhari-hari untuk menyelesaikan, serta memerlukan peralatan yang rumit dan mahal, membuat teknik tersebut tidak cocok untuk digunakan di lapangan.

Diperlukan sebuah metode untuk mendeteksi bakteri dengan cepat dan murah. Mengingat respon yang cepat, spesifisitas tinggi dan biaya yang relatif rendah, SEPTIC bisa sangat berharga dalam pertanian dan praktek klinis, serta dalam perang saat ini melawan bioterorisme.

Tujuan utamanya adalah untuk memiliki sebuah biochip yang berisi ratusan nanowells. Setiap nanowell mencakup fag yang berbeda. Jika nanowell sesuai dengan sinyal yang dihasilkan pada bakteri tertentu,  nanowell akan mengidentifikasi bakteri. Ini akan menjadi sebuah alat ukuran yang akan mampu mengidentifikasi ratusan bakteri dalam beberapa menit.

Pada tahun 2003, Livermore National Laboratory (LLNL) yang diketuai oleh  Slezak mengenalkan Lawrence Livermore Mikroba Deteksi Array (LLMDA). Dikembangkan antara Oktober 2007 sampai Februari 2008, LLMDA mendeteksi virus dan bakteri dengan penggunaan 388.000 probe yang cocok dalam pola kotak-kotak di tengah-tengah slide lebar satu inci, kaca tiga inci panjangnya. Versi operasional saat ini, LLMDA mengandung probe yang dapat mendeteksi lebih dari 2.000 virus dan sekitar 900 bakteri. Dapat dideteksi hanya dalam waktu 24 jam. Tidak seperti metode kini, yang hanya dapat mendeteksi patogen sekitar 50 atau lebih jumlah mikroorganisme, LLDMA dapat mendeteksi berbagai patogen dalam tes tunggal dari seluruh rentang virus yang dikenal dan bakteri.

Proses LLMDA dimulai dengan pemurnian DNA atau RNA dari sampel, seperti dahak atau darah. Sampel ini selanjutnya diberi label dengan pewarna fluoresen dan hibridisasi pada microarray di 42⁰C atau sekitar 107,6⁰F. Kemudian, scanner neon dan perangkat lunak analisis yang digunakan untuk mendeteksi probe yang menerangi, mengidentifikasi kehadiran urutan virus atau bakteri.

Para peneliti saat ini sedang menguji versi baru dari teknologi LLMDA yang mencakup lebih dari dua juta probe. Versi ini berisi probe mewakili sekitar 5.700sekuen virus dari 178.000  virus, dan sekitar ribuan urutan bakteri dari 785.000 bakteri. Versi LLMDA terbaru juga meliputi jamur dan protozoa dengan probe mewakili sekitar ribuan urutan jamur dari 237.000 jamur dan urutan protozoa sekitar 75dari  202.000 protozoa.

Tim Livermore berencana untuk memperbarui probe pada array dengan urutan baru bakteri, virus dan mikroorganisme lainnya dari Gen Bank dan database publik lainnya sekitar sekali per tahun, di samping menggunakan urutan yang diperoleh dari kolaborator untuk probe mereka.

Gambar 5. Alat LLMAD (Lawrence Livermore Mikroba Deteksi Array)

Sumber Referensi

Anonymous. 2010. Teknologi Nano (Nanotechnology). Diakses dari http://nanozr.co.id/. Tanggal 9 Januari 2011.

JG Victoria, C. Wang, MS Jones, C. Jaing, K. McLoughlin, S. Gardner, EL Delwart,. Nukleat virus asam hidup-dilemahkan dalam vaksin: deteksi minoritas varian dan adventif sebuah virus. 2010. Journal of Virologi DOI: 10.1128/JVI.02690-09.

Koran Jakarta. Senin, 09 September 2009 (online). Pendeteksi Molekul Berbasis Nano.

Science Daily.6 Mei 2010 (online).Teknologi Baru Deteksi Mengidentifikasi Bakteri, Virus, Organisme Lain Dalam 24 Jam.DOE/Lawrence LivermoreNational Labotatory.

Trust, Wellcome. 2010. Nanoteknologi Mendeteksi Bakteri. Diakses dari http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://www.wellcome.ac.uk/Education-resources/Teaching-and-education/Big-Picture/All-issues/Nanoscience/index.htm&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhi1mako2G0LHe0NJeip4aUZ61mUYQ. Tanggal 9 Januari 2011.

Yohanes Surya dkk, Bina Sumber Daya MIPA ISBN 979-3070-69-1 (2004), Nanoteknologi : teknologi terkini menyambut masa depan.

Kemampuan Remobilisasi Logam Berat Oleh Mikroorganisme

“ Kemampuan Remobilisasi Logam Berat Oleh Mikroorganisme ”

Pengertian Logam Berat

Logam merupakan bahan pertama yang dikenal oleh manusia dan digunakan sebagai alat-alat yang berperan penting dalam sejarah peradaban manusia (Darmono, 2001). Logam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam lain. Perbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan efek-efek khusus pada mahluk hidup (Taberima, 2004). Keberadaan logam berat dalam lingkungan berasal dari dua sumber. Pertama dari proses alamiah seperti pelapukan secara kimiawi dan kegiatan geokimiawi serta dari tumbuhan dan hewan yang membusuk. Kedua dari hasil aktivitas manusia terutama hasil limbah industri (Connel dan Miller, 1995).

Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3, terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7 (Miettinen, 1977). Logam berat adalah bahan-bahan alami yang berasal dan termasuk bahan penyusun lapisan tanah bumi. Logam berat tidak dapat diurai atau dimusnahkan, tetapi dapat masuk ke dalam tubuh mahluk hidup melalui makanan, air minum, dan udara. Logam berat berbahaya karena cenderung terakumulasi di dalam tubuh mahluk hidup. Laju akumulasi logam-logam berat ini di dalam tubuh pada banyak kasus lebih cepat dari kemampuan tubuh untuk membuangnya. Akibatnya keberadaannya di dalam tubuh semakin tinggi, dan dari waktu ke waktu memberikan dampak yang makin merusak.

Di antara beberapa jenis logam berat yang telah ditemukan ternyata hanya beberapa logam yang sangat berbahaya dalam jumlah kecil yang dapat menyebabkan keracunan fatal. Menurut Gossel dan Bricker (1984), ada 5 logam yang berbahaya pada manusia, yaitu: arsenikum (As), kadmium (Cd), timbal (Pb), merkurium (Hg), dan besi (Fe). Selain itu ada tiga logam yang kurang beracun, yaitu tembaga (Cu), selenium (Se), dan seng (Zn) (Darmono, 2001).

Menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu :

a. Bersifat toksik tinggi yang terdiri dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn.

b. Bersifat toksik sedang terdiri dari unsur-unsur Cr, Ni, dan Co.

c. Bersifat tosik rendah terdiri atas unsur Mn dan Fe.

Sumber logam berat yang berasal dari aktivitas manusia adalah logam berat yang dihasilkan melalui limbah dari suatu industri atau penambangan. Aktivitas manusia terhadap peningkatan pergerakan, perpindahan, dan akumulasi logam berat menyebabkan logam berat masuk ke atmosfir, tanah, atau ekosistem perairan melebihi kemampuan alami ekosistem tersebut untuk memprosesnya. Aktivitas industri menyebabkan peningkatan jumlah logam berat beracun (toksik) dan radionuclide yang diemisi ke biosfer, sehingga mempunyai indikasi potensi berbahaya bagi suatu ekosistem (Gazso, 2001). Kehadiran logam berat secara berlebihan dapat menyebabkan polusi pada air bawah tanah, toksik pada tanaman, dan pengaruh merugikan bagi jaringan tanaman atau mikroorganisme tanah (California State Water Resources Control Board, 2000).

Gambar : Proses akumulasi logam berat

Pengertian Remobilisasi

Mobilisasi adalah proses pelarutan logam-logam toksik. Sedangkan remobilisasi adalah proses pelarutan kembali logam-logam toksik melalui reaksi oksidasi-reduksi dan produksi metabolisme asam organik atau mineral yang dipengaruhi oleh naik turunnya Ph dalam larutan.

Faktor – Faktor Terjadinya Remobilisasi

Adanya logam berat, dapat membahayakan baik secara langsung terhadap kehidupan mikroorganisme, maupun efeknya secara tidak langsung terhadap mikroorganisme itu sendiri. Pengaruh logam-logam berat terhadap komunitas mikroorganisme alami telah menarik banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir ini. Polusi logam berat berpengaruh terhadap pertumbuhan, morfologi, dan metabolisme mikroorganisme, melalui gangguan fungsi, perubahan protein atau penghancuran sel membran. Mikroorganisme adalah mahkluk hidup yang lebih sensitif/stress terhadap logam-logam berat dibandingkan binatang, tanah ataupun tanaman (Ghorbani et al., 2002).

Penambahan logam berat pada suatu ekosistem dalam jumlah dan konsentrasi tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme (bakteri) tertekan atau stres. Pada konsentrasi tinggi, ion logam berat akan bereaksi membentuk senyawa toksik di dalam sel mikroorganisme (Spain, 2003). Pengaruh menguntungkan antara mikroorganisme dan logam adalah mikroorganisme dapat membersihkan lingkungan terkontaminasi logam, namun yang tidak menguntungkan adalah mekanisme toleran terhadap logam menyebabkan terjadinya peningkatan bakteri resisten bersifat antibiotik.

Adapun faktor-faktor terjadinya remobilisasi logam berat oleh mikroorganisme antara lain :

• Keberadaan logam berat secara alami sulit untuk diuraikan, sehingga mudah untuk terakumulasi
• Logam berat merupakan racun bagi makhluk hidup, baik itu mikroorganisme, hewan, tumbuhan bahkan manusia
• Logam berat dapat membahayakan kehidupan mikroorganisme, karena merupakan desinfektan bagi mikroorganisme

Logam berat berfungsi sebagai antimikrobe oleh karena dapat mempresipitasikan enzim-enzim atau protein esensial dalam sel. Logam-logam berat yang umum dipakai adalah Hg, Ag, As, Zr dan Cu. Daya antimikrobe dari logam berat, dimana pada konsentrasi yang kecil saja dapat membunuh mikrobe dinamakan daya oligodinamik. Tetapi garam dari logam berat ini mudah merusak kulit, merusak alat-alat yang terbuat dari logam, dan harganya mahal. Ion-ion logam berat seperti Hg⁺⁺ , Cu⁺⁺ , Ag⁺⁺ dan Pb⁺⁺ pada kadar yang sangat rendah bersifat toksis terhadap mikrobia. Karena ion-ion tersebut dapat bereaksi dengan bagian-bagian penting dalam sel. Daya bunuh logam-logam berat pada kadar yang sangat rendah ini disebut daya oligodinamik. Garam dari beberapa logam berat seperti air rasa dan perak dalam jumlah yang kecil saja dapat membunuh bakteri.

 

Penerapan Mikroorganisme dalam Remobilisasi Logam Berat

Gadd dalam Nurdin (2000) menyatakan bahwa mikroorganisme seperti khamir, jamur, dan alga dapat menyerap logam-logam berat secara efisien dari lingkungan eksternalnya. Pemanfaaan mikroorganisme sebagai agen pengadsorpsi mempunyai kendala, hal ini disebabkan ukuran partikelnya yang sangat kecil dengan densitas rendah dan dapat membentuk koloid dalam air. Kelemahan ini dapat diatasi dengan mengimobilisasi biomassa sehingga memiliki kekuatan partikel, porositas dan ketahanan kimia yang tinggi (Sri Lestari, 2002).

Logam-logam berat mempunyai peranan penting dalam proses kehidupan mikroorganisme. Beberapa logam-logam seperti : Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, dan Zn adalah hara esensial dan berperan dalam proses redoks untuk menstabilkan molekul melalui interaksi elektrostatik. Namun ada beberapa logam yang tidak mempunyai peranan biologi, seperti : Ag, Al, Cd, Au, Pb, dan Hg, karena bukan merupakan hara esensial (nonesensial), tetapi racun (toksik) bagi mikroorganisme. Logam-logam non-esensial ini dapat pula menggantikan posisi logam esensial yang terjerap dalam kompleks koloid atau melalui interaksi ligan.

Bila kondisi ini terjadi, dapat merugikan mikroorganisme maupun tumbuhan yang menyerap unsur hara nonesensial tersebut. Mikroorganisme memainkan peranan penting di banyak bidang industry dan teknologi, terutama di tanah-tanah bekas penambangan, pertanian, dan juga sebagai pengontrol sampah/limbah buangan. Di daerah pertambangan, bakteri Thiobacillus ferrooxidans merupakan salah satu mikroorganisme penting. Bakteri ini termasuk pelarut (leaching) logam-logam dari bijih tambang, ditemukan pada daerah tambang yang telah didrainase dengan Ph lingkungan masam. Thiobacillus ferrooxidans merupakan kelompok acidophilik kemolithotropik yang toleran terhadap logam-logam toksik (Clausen, 2000) dan hidup pada lingkungan masam dengan temperatur panas, retakan bahan vulkanik, dan deposit bijih sulfida dengan konsentrasi asam sulfurik tinggi (Brierley, 1982).

Sebagai ilustrasi disajikan mekanisme pengolahan logam oleh mikroorganisme (Gazso, 2001) sebagai berikut :

1. Oksidasi enzimatik

Oksidasi enzimatik berguna untuk memindahkan spesies inorganik dari

larutan. Pencucian logam dari bijih tambang secara biologi dilakukan oleh mikroorganisme autotropik, seperti : Thiobacillus ferrooxidans atau T.thiooxidans. Aktivitas T.ferrooxidans berperan memindahkan uranium dari bijih tambang melalui reaksi secara langsung dan tidak langsung. Secara langsung adalah : UO2 + 2 Fe3+ à UO22+ + Fe2+ , dan secara tidak langsung adalah :

UO2 à UO22+.

Besi ferro yang dihasilkan adalah sebagai pembawa elektron untuk oksidasi uranium (U) dan direduksi oleh T. ferrooxidans melalui reaksi :

4 Fe2+ + O2 + 4H+ à 4 Fe3+ + 2 H2O.

2. Reduksi enzimatik

Reduksi enzimatik diperankan oleh mikroorganisme anaerobik obligat dan fakultatif yang memiliki potensi bioremidiasi secara in situ. Contoh reduksi oleh mikroorganisme adalah : UO22+ à UO2 ; Fe3+ à Fe2+ ; Mn4+ à Mn2+.

Agent pembentuk kompleks dari mikroorganisme bermanfaat dalam menggerakkan senyawa inorganik toksik dan memindahkannya dari sampah/limbah padat.

3. Siderapore

Siderapore atau pengkelat Fe spesifik adalah dihasilkan ketika mikroorganisme bertumbuh dalam medium yang kekurangan Fe. Siderapore memegang peranan penting dalam mengkompleks logam-logam toksik dan meningkatkan daya larutnya (Gazso, 2001).

Berikut adalah gambar Prinsip Kerja Mikroorganisme yang mempengaruhi Mobilisasi Logam

 

DAFTAR PUSTAKA

Brierley, C.L., 1982. Microbial Mining. Scientific American. 247:42-50.

California State Water Resources Control Board, 2000. Risks and Benefits.

Clausen, C. A., 2000. Isolating metal-tolerant bacteria capable of removing Cu,Cr, and As from treated wood. Waste Management & Research. 18: 264-268. UK.

Connel dan Miller, 1995.Logam Berat. http://id.shvoong.com/tags/logam-berat. Diakses pada tanggal 9 Januari 2011

Darmono.2001.Pengertian Logam Berat. http://letsbelajar.blogspot.com/2007/08/logam-berat.html Diakses pada tanggal 9 Januari 2011

Gazso, L. G. 2001. The key microbial in the removal of toxic metal and radionuclides from the enviroment. CEJOEM 2001. 7:178-185.

Ghorbani, N. R., Salehrastin, N., and Moeni, A., 2002. Heavy metals affect the microbial populations and their activities. Symposium No. 54. 17^th WCSS 14-21 August, Thailand. 2234:1-11.

Ledin, M., and K. Pedersen, 1996. The environmental impact of mine wastes – Roles of microorganisms and their significance in treatment of mine wastes. Earth-Science Reviews 41 (1996) 67-108.

Miettinen.1977. Pengertian dan Macam Logam Berat. http://dedepurnama.blogspot.com/2009/07/logam-berat.html Diakses pada tanggal 9 Januari 2011

Spain, A., 2003. Implication of microbial heavy metal tolerance in the environment. Review in Undergraduate Research. 2: 1-6.

Sri Lestari, dkk, 2002, Pengaruh pH dan KonsentrasiAwal Terhadap Adsorpsi Tembaga oleh Saccaromyces cerevisiae yang terimobilisasi pada silika gel, Yogyakarta : Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, UGM.

Taberima, Sartji.2004. Peranan Mikroorganisme Dalam Mengurangi Efek Toksik Pada Tanah Terkontaminasi Logam Berat. Institut Pertanian Bogor.

REKAYASA GENETIKA DALAM PROSES PEMBUATAN INSULIN SEBAGAI SALAH SATU TERAPI PENYAKIT DIABETES MELLITUS

1.1 Prinsip Dasar Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah proses mengidentifikasi dan mengisolasi DNA dari suatu sel hidup atau mati dan memasukkannya dalam sel hidup lainnya. Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkombinasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun. Rekayasa Genetika pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan dan kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri ( Sel pancreas yang mempu mensekresi Insulin digunting , potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri ) DNA rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksikan lagi ke vektor, jika hidup segera di kembangbiaakan.

Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Pada proses rekayasa genetika organisme yang sering digunakan adalah bakteri Escherichia coli. Bakteri Escherichia coli dipilih karena paling mudah dipelajari pada taraf molekuler.

Proses Rekayasa Genetika

Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu

1. Vektor, yaitu pembawa gen asing yang akan disisipkan, biasanya berupa plasmid, yaitu lingkaran kecil AND yang terdapat pada bakteri. Plasmid diambil dari bakteri dan disisipi dengan gen asing.
2. Bakteri, berperan dalam memperbanyak plasmid. Plasmid di dalam tubuh bakteri akan mengalami replikasi atau memperbanyak diri, makin banyak plasmid yang direplikasi makin banyak pula gen asing yang dicopy sehingga terjadi cloning gen.
3. Enzim, berperan untuk memotong dan menyambung plasmid. Enzim ini disebut enzim endonuklease retriksi, enzim endonuklease retriksi yaitu enzim endonuklease yang dapat memotong ADN pada posisi dengan urutan basa nitrogen tertentu.

1.2 Pembuatan Insulin dan Peranan Mikroorganisme

Insulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas anjing pada tahun 1921 oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James Richard Macleod. Seorang ahli boikimia James Betram Collip kemudian memproduksi dengan tingkat kemurnian yang cukup baik untuk digunakan sebagai obat pada manusia. Pada tahun 1965 insulin manusia telah berhasil disintesis secara kimia. Insulin merupakan protein manusia pertama yang disintesis secara kimia. Secara tradisional, insulin untuk pengobatan pada manusia diisolasi dari pankreas sapi atau babi. Walaupun insulin hewan secara umum cukup memuaskan tetapi untuk penggunaan pada manusia dapat menimbulkan dua masalah. Pertama, adanya perbedaan kecil dalam asam amino penyusunnya yang dapat menimbulkan efek samping berupa alergi pada beberapa penderita. Kedua, prosedur pemurnian sulit dan cemaran berbahaya asal hewan tidak selalu dapat dihilangkan secara sempurna. Pada tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin melalui rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Karena kedua hal tersebut di atas, insulin hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan berbahaya. Pembuatan insulin dari bahan berupa makhluk hidup menunjukkan tanda – tanda kekuasaan Allah SWT sesuai firman Allah SWT dalam surat An Nahl ayat 5 yang artinya

“Dan Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu, padanya ada (bulu) yang menghangatkan dan berbagai – bagai manfaat dan sebahagiannya kamu makan”

Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

Produk hormon insulin manusia dapat dihasilkan dari teknik rekayasa genetika dengan teknologi Plasmid. Insulin adalah hormon yang berfungsi menurunkan kadar gula dalam darah. Hormon ini sangat diperlukan oleh penderita diabetes mellitus karena kelenjar pankreas penderita tidak mampu menghsilkan hormone tersebut. Hormon insulin berfungsi untuk mengubah glukosa dalam darah menjadi glikogen.

Produksi insulin dapat dilakukan dengan cara mentransplantasikan gen-gen pengendali hormon tersebut ke plasmid bakteri. Keberhasilan memindahkan gen insulin manusia ke dalam bakteri sudah dapat diperoleh, yaitu melalui bakteri-bakteri yang tumbuh dengan metode fermentasi. Teknik Plasmid bertujuan untuk membuat hormone dan antibodi. Misal untuk membuat hormon insulin dengan teknik plasmid. Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi Gen /DNA disambung dengan Enzim Ligase.

Proses Pembuatan Insulin

Gambar di atas adalah rekayasa genetika pada bakteria guna menghasilkan hormon insulin yang penting untung pengendalian gula darah pada penderita diabetes. Tahap-tahapnya adalah sebagai berikut:

1. Tahap pertama dalam membuat bakteria yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri tersebut yang akan direkayasa. Plasmid adalah materi genetik berupa DNA yang terdapat pada bakteria namun tidak tergantung pada kromosom karena tidak berada di dalam kromosom.
2. Kemudian plasmid tersebut dipotong dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai calon tempat gen baru yang nantinya dapat membuat insulin.
3. Gen yang dapat mengatur sekresi (pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang berasal dari sel manusia.
4. Gen yang telah dipotong dari kromosom sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’ di plasmid tadi tepatnya di tempat bolong yang tersedia setelah dipotong tadi.
5. Plasmid yang sudah disisipi gen manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam bakteria.
6. Bakteria yang telah mengandung gen manusia itu selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang dibutuhkan. Dengan begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang tidak terbatas di pabrik-pabrik.

Insulin bervariasi dari satu organisme ke organisme lainnya, namun hal ini tidak membedakan aktivitasnya. Pada mulanya sumber insulin untuk penggunaan klinis pada manusia diperoleh dari pancreas sapi atau babi. Insulin yang diperoleh dari sumber – sumber tersebut efektif bagi manusia karena indentik dengan insulin manusia. Insulin pada manusia, babi, dan sapi mempunyai perbedaan dalam susunan asam aminonya, tapi aktivitasnya tetap sama.

Perbedaan susunan asam amino pada insulin manusia,

babi (pork), dan sapi (beef)

Spesies	A8	A10	B28	B29	B30
Manusia	Thr	Ile	Pro	Lys	Thr
Babi	Thr	Ile	Pro	Lys	Ala
Sapi	Ala	Val	Pro	Lys	Ala

Insulin manusia dan insulin babi hanya beda 1 asam amino yaitu pada B30, sedangkan insulin manusia dan insulin sapi beda 3 asam amino yaitu pada A8, A10, dan B30 sehingga pemakaian insulin babi kurang imunogenik dibandingkan insulin sapi. Tapi masalahnya, 1 babi yang diekstraksi insulinnya hanya cukup untuk 1 orang selama 3 hari padahal saat ini ada ± 60 juta orang di dunia yang menderita diabetes tergantung insulin dan diduga meningkat 5-6 % per tahunnya. Maka dari itu sekarang banyak dikembangkan teknologi rekombinan untuk mendapatkan insulin.

Salah satu sumber insulin yang sudah tidak asing lagi digunakan dalam dunia kedokteran adalah insulin babi. Untuk menghasilkan 1 pound insulin didapatkan dari 60 ribu ekor babi serta diperkirakan mampu mengobati pasien diabetes sebanyak 750-1.000 orang selama setahun . Jika produksi babi pertahun sebanyak 85 juta maka insulin yang mampu dihasilkan selama setahun adalah 1.400 pound. Jumlah tersebut dapat mengobati pasien sebanyak 1, 050 juta sampai 1,4 juta pertahunnya. Jumlah yang cukup spektakuler. Saat ini ada alternatif lain pengganti insulin seperti Humulin. Humulin merupakan produk insulin manusia pertama yang dipasarkan perusahaan farmasi Amerika serikat, Eli Lily pada tahun 1982. Walaupun lebih sedikit mahal, ternyata cukup diminati oleh pasien untuk mengganti hormon insulin babi. Namun, teknologi rekayasa genetika juga telah banyak berperan dalam produksi insulin, dimana bakteri di rekayasa sedemikian rupa sehingga mamapu memproduksi insulin. Dengan demikian insulin yang beredar pada dunia pengobatan merupakan gabungan dari insulin babi dan insulin dari bakteri. Penggunaan obat insulin yang diproduksi dari transplantasi sel pancreas babi ke sel bakteri, serta xenotransplatation yang menggunakan katup jantung babi ditransplantasikan ke jantung manusia memberikan kekhawatiran terhadap mereka yang beragama Islam. Sesuai dengan Al Qur’an Al Baqarah 173

“Sesungguhnya Allah hanya mengharamkan bagimu bangkai, darah, daging babi, dan binatang yang (ketika disembelih) disebut (nama) selain Allah. Tetapi barangsiapa dalam keadaan terpaksa (memakannya) sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka tidak ada dosa baginya. Sesungguhnya Allah Maha Pengampun lagi Maha Penyayang”

Pemanfaatan babi dalam dunia Bioteknologi seharusnya menjadi perhatian lebih bagi umat muslim untuk lebih selektif dalam memilih produk Bioteknologi tersebut. Islam melarang mengkonsumsi bahan haram tentu ada hikmah-hikmahnya, baik yang telah diketahui maupun yang belum diketahui manusia dikarenakan akal manusia yang begitu lemah. Masalah halal dan haram dari sediaan Bioteknologi ini merupakan bagian esensial dan membutuhkan tinjauan yang kritis bagi seorang muslim, karena hal ini menyangkut keamanan dari segi ruhaniah bagi seseorang yang mengkonsumsinya seperti mempengaruhi terkabulnya doa dan ibadah di sisi Allah swt. Selain itu,  kita sebagai seorang muslim yang mengenyam pendidikan seharusnya merasa prihatin atas keadaan yang demikian dan terpacu untuk mencari bahan pengganti bahan-bahan haram yang sering digunakan dalam pembuatan sediaan farmasi.

Dari abu Hurairah r.a. yang berkata : Rosulullah saw bersabda : “ Sesungguhnya Allah Ta’ala itu Thayyib (Bersih dari kekurangan dan kotoran) dan tidak menerima kecuali yang thayyib. Sesungguhnya Allah telah memerintahkan kaum mukminin dengan apa yang diperintahkannya kepada rasul. Allah Ta’ala berfirman : ‘Hai para rasul, makanlah dari makanan-makanan yang thayyib dan kerjakanlah amal saleh. Allah Ta’ala juga berfirman : “Hai orang-orang yang beriman, makanlah diantara rezki-rezki yang thayyib yang Kami berikan kepadamu.” Kemudian beliau menyebut tentang seseorang laki-laki yang menempuh perjalanan yang panjang, badannya kusut dan berdebu, ia mengangkat tanggannya ke langit sambil berdoa : ‘Rabbi, Rabbi!’ sedangkan makanannya haram, minumannya haram, pakaiannya haram, dan ia dikenyangkan dengan hal-hal yang haram, maka mana mungkin doanya terkabulkan ?” (HR. Muslim)

Wahai Sa’ad, perbaikilah (murnikanlah) makananmu, niscaya kamu menjadi orang yang terkabul do’anya. Demi yang jiwa Muhammad dalam genggamanNya. Sesungguhnya seorang hamba melontarkan sesuap makanan yang haram ke dalam perutnya maka tidak akan diterima amal kebaikannya selama empat puluh hari. Siapapun yang dagingnya tumbuh dari yang haram maka api neraka lebih layak membakarnya. (HR. Ath-Thabrani)

Jadi Penggunaan insulin yang berasal dari pankreas babi diperbolehkan apabila tidak ada lagi sumber yang berasal dari sesuatu yang di halalkan oleh Allah.

“Katakanlah: “Tiadalah aku peroleh dalam wahyu yang diwahyukan kepadaku, sesuatu yang diharamkan bagi orang yang hendak memakannya, kecuali kalau makanan itu bangkai, atau darah yang mengalir atau daging babi – karena sesungguhnya semua itu kotor – atau binatang yang disembelih atas nama selain Allah. Barangsiapa yang dalam keadaan terpaksa, sedang dia tidak menginginkannya dan tidak (pula) melampaui batas, maka sesungguhnya Tuhanmu Maha Pengampun lagi Maha Penyayang.”

1.3 Pemberian Insulin Pada Penderita Diabetes Mellitus

Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas. Insulin memungkinkan sel – sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah untuk digunakan sebagai sumber energy, diubah menjadi molekul lain yang diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan sinyal control untama konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel otot.  Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon adanya insulin (tidak sensitif atau resisten), atau bila insulin itu sendiri tidak diproduksi oleh sel – sel beta akibat rusaknya sel –sel beta pada pancreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan dalam bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi adalah peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan proses – proses metabolisme dalam tubuh. Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam semua jaringan tubuh. Jika jumlah insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar glukosa dalam darah akan meningkat dan sebagai akibatnya glukosa akan di ekskresi dalam urine. Defisiensi insulin dalam manusia menyebabkan penyakit genetik diabetes mellitus jenis I atau disebut IDDM (Insulin Dependent Diabetes Mellitus). Bila tidak diobati penyakit ini akan membahayakan kehamilan, bahkan dapat menyebabkan kematian. Adanya insulin yang dapat membantu mengatur kadar glukosa darah merupakan salah satu tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman Allah surat Al furqan ayat 2 yang artinya

“ yang kepunyaanNya lah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi Nya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menviptakan segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran – ukurannya dengan serapi – rapinya.”

Pemberian injeksi insulin secara teratur dalam meningkatkan kadar insulin dalam darah penderita dapat meminimumkan komplikasi. Pengobatan ini hanya mungkin dilaksanakan bila insulin tersedia dalam jumlah besar dengan kemurnian dan mutu yang baik. Pemberian insulin kepada penderita diabetes hanya bisa dilakukan dengan cara suntikan, jika diberikan melalui oral insulin akan rusak didalam lambung. Setelah disuntikan, insulin akan diserap kedalam aliran darah dan dibawa ke seluruh tubuh. Disini insulin akan bekerja menormalkan kadar gula darah (blood glucose) dan merubah glucose menjadi energi. Perlu diperhatikan daerah mana saja yang dapat dijadikan tempat menyuntikkan insulin. Bila kadar glukosa darah tinggi, sebaiknya disuntikkan di daerah perut dimana penyerapan akan lebih cepat. Namun bila kondisi kadar glukosa pada darah rendah, hindarilah penyuntikkan pada  daerah perut. Secara urutan, area proses penyerapan paling cepat adalah dari perut, lengan atas dan paha. Insulin akan lebih cepat diserap apabila daerah suntikkan digerak-gerakkan. Penyuntikkan insulin pada satu daerah yang sama dapat mengurangi variasi penyerapan. Penyuntikkan insulin selalu di daerah yang sama dapat merangsang terjadinya perlemakan dan menyebabkan gangguan penyerapan insulin. Daerah suntikkan sebaiknya berjarak 1inchi (+ 2,5cm)  dari daerah sebelumnya. Lakukanlah rotasi di dalam satu daerah selama satu minggu, lalu baru pindah ke daerah yang lain. Kerja insulin dalam tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya :

1. Dosis

Semakin tinggi dosisnya maka semakin cepat aksinya.

2. Tempat injeksi

Pada umumnya insulin diberikan dengan injeksi menembus kulit. Pada pemberian intravena aksinya cepat, pad transdermal atau secara subkutan maka pada otot terjadi degradasi insulin 20-25%. Makanya harus diperhitungkan untuk mendapatkan dosis yang tepat. Kebanyakan insulin diinjeksikan pada perut (intrperional). Jarum untuk injeksi insulin kecil sekali dan pendek (0,5-1 cm). Dapat juga menggunakan implant pad dada yang dapat mensuplai insulin sedikit demi sedkit.

3. Kehadiran antibodi insulin

Hal ini terutama pada penggunaan hewan sebagai insulin. Jika digunakan insulin dari luar dikhawatirkan terjadi reaksi antigen antibodi maupun perusakan lain, kecuali pada penderita autoimun.

4. Aktivitas fisik

Semakin banyak aktivitas fisik yang kita lakukan maka kita perlu energi  (dari glukosa) yang semakin besar sehingga tidak perlu aksi insulin yang ekstra untuk mengubah glukosa menjadi glikogen (insulin yang diperlukan semakin sedikit).

Insulin dapat dibedakan atas dasar:

1. Waktu kerja insulin (onset), yaitu waktu mulai timbulnya efek insulin sejak disuntikan.
2. Puncak kerja insulin, yaitu waktu tercapainya puncak kerja insulin.
3. Lama kerja insulin (durasi), yaitu waktu dari timbulnya efek insulin sampai hilangnya efek insulin.

Terdapat 4 buah insulin eksogen yang diproduksi dan dikategorikan berdasarkan puncak dan jangka waktu efeknya. Berikut keterangan jenis insulin eksogen :

1. Insulin Eksogen kerja cepat.

Bentuknya berupa larutan jernih, mempunyai onset cepat dan durasi pendek. Yang termasuk di sini adalah insulin regular (Crystal Zinc Insulin / CZI ). Saat ini dikenal 2 macam insulin CZI, yaitu dalam bentuk asam dan netral. Preparat yang ada antara lain : Actrapid, Velosulin, Semilente. Insulin jenis ini diberikan 30 menit sebelum makan, mencapai puncak setelah 1– 3 macam dan efeknya dapat bertahan samapai 8 jam.

2. Insulin Eksogen  kerja sedang.

Bentuknya terlihat keruh karena berbentuk hablur-hablur kecil, dibuat dengan menambahkan bahan yang dapat memperlama kerja obat dengan cara memperlambat penyerapan insulin kedalam darah. Yang dipakai saat ini adalah Netral Protamine Hegedorn ( NPH ),MonotardÒ, InsulatardÒ. Jenis ini awal kerjanya adalah 1.5 – 2.5 jam. Puncaknya tercapai dalam 4 – 15 jam dan efeknya dapat bertahan sampai dengan 24 jam.

3. Insulin Eksogen campur antara kerja cepat & kerja sedang (Insulin premix)

Yaitu insulin yang mengandung insulin kerja cepat dan insulin kerja sedang. Insulin ini mempunyai onset cepat dan durasi sedang (24 jam). Preparatnya: Mixtard 30 / 40

1. Insulin Eksogen kerja panjang (lebih dari 24 jam).

Merupakan campuran dari insulin dan protamine, diabsorsi dengan lambat dari tempat penyuntikan sehingga efek yang dirasakan cukup lam, yaitu sekitar 24 – 36 jam. Preparat: Protamine Zinc Insulin ( PZI ), Ultratard.

Karakteristik farmakokinetik: pendek, intermediet dan long-acting sediaan insulin

Kategori	Onset (jam setelah pemberian)	Aktivitas puncak (jam setelah pemberian)	Durasi (jam)
Aksi pendek	0,5-1	2-5	6-8
Aksi menengah	2	4-12	Sampai 24
Aksi lama	4	10-20	Sampai 36

Pemberian insulin:

– short acting              : diberi 0,5-1 jam sebelum maakan

– intermediet acting   : diberi 2 jam sebelum makan

– long acting               : diberi 4 jam sebelum makan

Pemberian preparat insulin perlu diatur seperti di atas supaya saat kadar glukosa dalam tubuh tinggi (mencapai puncak) maka kadar insulin juga sudah tinggi, jadi harus seimbang. jika kadar insulin tinggi kadar glukosa darah rendah maka akan terjadi shock. Jika kadar insulin rendah tetapi kada glukosa darah tinggi maka terjadi kelebihan gula (diabetes).

Keragaman Genetika Mikroorganisme sebagai Bukti Kedahsyatan Penciptaan

1. Ilmu Genetika dan Kedhasyatan Penciptaan Allah

Ilmu genetika mendefinisikan dan menganalisis keturunan (heredity) atau konstansi dan perubahan pengaturan dari berbagai fungsi fisiologis yang membentuk karakter organisme.Unit keturunan disebut gen,adalah suatu segmen DNA yang nukleotidanya membawa informasi karakter biokimia atau fisiologis tertentu. Pendekatan tradisional pada genetika telah mengidentifikasikan gen sebagai dasar kontribusi karakter fenotip atau karakter dari keseluruhan stuktural dan fisiologis dari suatu sel atau organisme, karakter fenotip seperti warna mata pada manusia atau resistensi terhadap antibiotik pada bakteri, pada umumnya di amati pada tingkat organisme. Dasar kimia untuk variasi daam fenotip, atau perubahan urutan DNA dalam suatu gen atau dalam organisasi gen (Jawets, 2001).

Penelaahan tentang genetika pertama kali dilakukan oleh seorang ahli botani bangsa Austria, Gregor Mendel  pada tanaman kacang polongnya. Pada tahun 1860-an ia menyilangkan galur-galur kacang polong dan mempelajari akibat-akibatnya. Hasilnya antara lain terjadi perubahan-perubahan pada warna,bentuk, ukuran, dan siat-sifat lain dari kacang polong tersebut.Penelitian iniia mengembangkan hukum-hukum dasar kebakaan. Hukum kebakaan berlaku umum bagi semua bentuk kehidupan. Hukum-hukum mendel berlaku manusia dan juga organisme percobaan dahulu amat populer dalam genetika, yakni lalat buah Drosophila. Namun sekarang, percobaan-percobaan ilmu kebakaan dengan menggunakan bakteri Escherichia coli.Bakteri ini di pilih karena paling mudah di pelajari pada taraf molekuler sehingga merupakan organisme pilihan bagi banyak ahli genetika.Hal ini membantu perkembangan bidang genetika mikroba.Jasad renik yang di pelajari dalam bidang genetika mikroba meliputi bakteri, khamir, kapang, dan virus (Waluyo, 2005).

Variasi fenotif telah diamati berdasar kemampuan gen untuk tumbuh dibawah kondisi terseleksi, misalnya bakteri yang mengandung satu genyang resisten terhadap ampisilin dapat dibedakan dari bakteri kekurangan gen selama pertumbuhannya dalam lingkungan yang mengandung anti biotik sebagai suatu bahan penyeleksi. Catatan, bahwa seleksi gen memerlukan expresinya dibawah kondisi yang tepat, dapat diamati pada tingkat fenotif.

Genetika mikroba telah mengungkapkan bahwa gen terdiri dari DNA, suatu pengamatan yang melekat dasar bagi biologi molekuler. Penemuan selanjutnya dari bakteri telahmengungkapkan adanya restriction enzymes (enzim restriksi) yang memotong DNA pada tempat spesifik, menghasilkan fragmen potongan DNA.Plasmida diidentifikasikan sebagai elemen genetika kecil yang mampu melakukan replikasi diri pada bakteri dan ragi.Pengenalan dari sebuah fragmen potongan DNA kedalam suatu plasmid memungkinkan fragmen di perbanyak (teramplifikasi).Amplifikasi regio DNA spesifik dapat di capai oleh enzim bakteri menggunakan polymerase chain reaction (PCR) atau metode amplifikasi nukleotida berdasar enzim yang lain (misalnya amplifikasi berdasar transkripsi).DNA yang di masukkan kedalam plasmid dapat di kontrol oleh promoter ekspresi pada bakteri yang mengamati protein, di ekspresi pada tingkat tinggi.Genetika bakteri mendasari perkembangan rekayasa genetika, suatu teknologi yang bertanggung jawab terhadap perkembangan di bidang kedokteran (Jewetz, 2001).

Eksperimen-eksperimen telah berulang-ulang dilaksanakan selama bertahun-tahun oleh para ahli biokimia dan biofisika dalam upaya membuktikan kemungkinan secara spontan kuantitas-kuantitas tak terbatas senyawa-senyawa kimia tertentu yang terdapat pada sel-sel yang susunannya sangat kompleks.Para ilmuwan tersebut berpendapat bahwa karena pengaruh fisis yang mendukung, maka senyawa-senyawa itu secara spontan menjadi tertata dan teratur, kemudian membentuk kompleks menabjubkan yang kita namakan sel, atau bahkan organisme-organisme hidup yang elementer.

Semua keanekaragaman yang terjadi dengan berbagai proses yang begitu rumit dan lengkap tidak terjadi semata-mata secara kebetulan. Semua itu terencana secara rapi dan  terperinci. Setiap gen-gen mengatur aktifitas kimiawi dalam sel yang melahirkan pertukaran-pertukaran zat dan energy sesuai kode yang tepat.Aktifitas semacam ini sangat besar jumlahnya, terutama yang menyangkut reproduksi bakteri.Sungguh sebuah bakteri baru dapat dibentuk dari substansi bakteri itu sendiri dalam waktu singkat, mengikuti informasi yang diterima dari gen-gen yang tercatat didalam pita DNA.Setiap terjadi pembagian diri, pita itu dibuat duplikatnya secara menyeluruh dalam organisme yang baru.Beginilah caranya hidup diturunkan.Fungsi-fungsi kimiawi bakteri pada kenyataannya sangat banyak.E. coli dapat melahirkan tiga ribu spesies protein.Pita DNA bakteri itu, di situ gen-gen tercatat, satu millimeter panjangnya.Semua itu merupakan modifikasi Allah yang memiliki teka-teki dan melihatkan kebesaran Allah.

Dalam hubungan ini, kita akan percaya pada Allah labih rela untuk mengemukakan adanya campur tangan dari kemampuan-Nya untuk mencipta. Ilmu sendiri didapatkan untuk membuktikan batapa kekuasaan Allah itu nyata dan dapat kita lihat di sekeliling kita melalui apa saja termasuk alam ini. Nabi sendiri memerintahkan untuk “Mencari ilmu sejak dari buaian hingga ke liang kubur” hal ini bertujuan untuk agar manusia mengerti bahwa banyak Al-Qur’an mendorong manusia agar mencari tanda-tanda kekuasaan Allah melalui perenungan maupun fenomena alam.

Di dalam Al Quran, Allah SWT menyiratkan akan penciptaan makhluk hidup termasuk penciptaan mikroorganisme yang merupakan bagian dari mahluk hidup ciptaan Allah SWT, serta proses penciptaan dan komponen penyusun makhluk hidup termasuk mikroorganisme seperti dalam beberapa ayat yaitu:

Q.S Al Baqarah 164: Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan.

Q.S An Nur 45: Dan Allah telah menciptakan semua jenis hewan dari air, maka sebagian dari hewan itu ada yang berjalan di atas perutnya dan sebagian berjalan dengan dua kaki sedang sebagian (yang lain) berjalan dengan empat kaki. Allah menciptakan apa yang dikehendaki-Nya, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu.

Q.S An Nahl 12: Dan Dia menundukkan malam dan siang, matahari dan bulan untukmu. Dan bintang-bintang itu ditundukkan (untukmu) dengan perintah-Nya.Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar ada tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang memahami (nya).

Q.S 21:30 “ Tidakkah orang-orang kafir itu melihat kelangit dan bumi disatukan, kemudian mereka Kami pisahkan dan Kami menjadikan setiap yang hidup dari air. Lantas akankah mereka tak beriman?”

QS 82:7-8 “ (Tuhanlah) yang menciptakan kamu lalu membentukmu secara selaras dan dalam proporsi yang tepat, dalam bentuk apa saja yang Dia kehendaki, Dia membuatmu dari komponen-komponen.

Dari beberapa ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT telah menciptakan makhluk hidup termasuk mikroorganisme secara sempurna atau secara mendetail tanpa ada hal yang tertinggal atau kurang pada diri makhluk hidup tersebut termasuk mikroorganisme.Sehingga kita sebagai makhluk hidup harus bersukur dengan pemberian Allah SWT, termasuk penciptaan mikroorganisme yang banyak memberi manfaat kepada manusia.Begitu dahsyatnya Allah menciptakan makhluk hidup di dunia ini.

2. Genetika Berbagai Mikroba

A. Genetika Bakteri

a) DNA Bakteri

Bakteri memiliki kekurangan unsur-unsur yang mengacu pada stuktur komplek yang terlibat dalam pemisahan kromsom-kromosom eukariota menjadi nukleid anak yang berbeda.Replikasi dari DNA bakteri dimulai pada satu titik dan bergerak ke semua arah.Dalam prosesnya, dua pita lama DNA terpisah dan digunakan sebagai model untuk mensistensiskan pita-pita baru (replikasi semikonservatif).Strukur dimana dua pita terpisah dan sintesis baru terjadi disebut sebagai percabangan replikasi.Replikasi kromosom bakteri sangat terkontrol, dan kromosom tiap sel yang tumbuh berkisar antara satu dan empat. Beberapa plasmida bakteri bias memiliki sampai 30 tiruan dalam satu sel bakteri, dan mutas yang menyebabkan control bebas dari relikasi plasmida bahkan bias menghasilkan tirun yang lebih banyak.

Replikasi pita DNA ganda sirkular dimuli pada locus ori dan membuuhkan interaksi dengan beberapa protein.Dalam E coli, replikasi kromosom berakhir pada suatu tempat yang disebut “ter“.Dua kromosom anak terpisah, atau terpecah sebelum pembagian sel, sehingga tiap-tiap keturunan memiliki satu DNA anak.Hal ini dapat disempurnakan dengan bantuan topoisomerase atau melakukan pengkombinasian. Proses serupa yang mengacu pada replikasi DNA plasmida, kecuali pada beberpa kasus, replikasinya adalah tidak terarah.

b) Rekombinasi Gen pada Bakteri

Rekombinasi gen ialah pembentukan suatu genotip baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah terjadinya pertukaran bahan genetis antara dua kromosom yang berbeda mempunyai gen-gen serupa pada situssitus yang bersangkutan

Konjugasi

Konjugasi ialah pemindahan gen antara sel-sel yang kontak satu dengan yang lain secara fisik. Konjugasi bakteri pertama kali dipertunjukkan o!eh Lederbeng dan Tatuni pada tahun 1946. Mereka menggabungkan dua galur mutan Eschericihia Coli yang berbeda yang tidak mampu mensintesis satuatau lebih faktor tumbuh esensiil dan memberinya kesempatan untuk kawin.Kemudian mereka mencawankan biakan campuran tersebut pada medium minimal yang hanya menunjang pertumbuhan galur-galur tipe liar.Ketika mereka menemukan koloni-kotoni tipe liar, mereka tahu bahwa mestinya koloni-kolooni tersebut merupakan hasil rekombinasi genetik melalui kunjugasi antara galur-galur mutan.Konjugasi pada bakteri dapat dipahami dengan lebih jelas ketika ditemukan bahwa ada diferensiasi seksual pada E.coli, dengan perkataan lain, ada tipe-tipe perkawinan yang berbeda-beda pada bakteri tersebut

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Transformasi

Transformasi ialah proses pemindahan DNA bebas sel atau “bugil” yang mengandung sejumlah terbatas informasi DNA dari satu sel ke sel yang lain. DNA tersebut diperoleh dari sel donor melalui lisis sel alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi. Begitu DNA diambil oleh sel resipien, maka terjadilah rekombinasi. Bakteri yang telah mewarisi penanda dan sel donor tersebut telah tetransformasi, bakteri-bakteri tertentu, bila ditumbuhkan dengan diberi sel- sel mati, filtrat biakan, atau ekstrak sesuatu galur yang berkerabat dekat, maka akan memperoleh dan lalu memindah sebarkan ciri-ciri dari galur yang sekerabat tersebut.

Transduksi

Di samping melalui konjugasi dan transformasi, mikroorganisme juga dapat melakukan rekombinasi gen dengan cara transduksi. Transduksi ialah proses pemindahan gen dari satu bakteri ke bakteri lain oleh bakteriofaga. Beberapa bakteriofaga tenang (yang mempunyai siklustemperate), yang biasanya tidak melisis sel inang, membawa DNA yang dapat berperilaku sebagai episom di dalam bakteri.

B. Genetika Virus

a) Komponen Penyusun

Virus mampu bertahan hidup, tetapi tidak tumbuh, bila tidak di dalam sel inang.Replikasi genom virus tegantung pada energi metabolik dan mesin sintesis makromolekul pada inang.Sering, bentuk parasitisme genetik ini mengakibatkan debilitas atau kematian sel inang. Oleh karena itu, keberhasilan perbanyakan virus memerlukan sebagai berikut :

1. Suatu bentuk stabil yang memungkinkan virus bertahan hidup di luar inangnya,
2. Suatu mekanisme invasi pada sel inang,
3. Informasi genetik untuk replikasi komponen virus dalam sel
4. Informasi tambahan yang mungkin diperlukan untuk packaging (menyimpan) komponen virus dan pengeluaran virus dari sel inang.

Perbedaan sering ditemukan antara virus pada sel eukariotik dengan virus pada sel prokariotik (bakteriofag). Perhatian lebih tepat pada sub grup virus, tetapi jangan dilupakan dictum Andre Lwoff : Virus adalah virus. Banyak konsep dasar dari biologi molekuler, muncul dari penemuan bakteriofag.

b) Replikasi Gen Virus

Replikasi DNA (RNA) virus terjadi melalui beberapa tahap di sel host, yaitu sebagai berikut :

1.   Adsorpsi dan penetrasi

Langkah pertama pada reproduksi suatu bakteriofag ialah adsorpsi.Di sini ujung ekor virus menjadi melekat pada dinding sel. Pelekatan itu khusus bagi virus-virus tertentu tersebut dan bakteri yang rentan mempunyai konfigurasi molekular yang komplementer pada situs-situs penerimanya yang berlawanan.Bila terlampau banyak faga melekat pada bakteri itu dan menembusnya, maka mungkin terjadi lisis prematur, yang tidak disertai pembentukan virus-virus baru.Penetrasi yang sesungguhnya oleh faga kedalam sel inang bersifat mekanis, tetapi dipermudah oleh sutu enzim lizozim, yang dibawa pada ekor faga yang mencernakan dinding sel.

Penetrasi tercapai bila :

1. Serabut ekor virus melekat pada sel dan ekor terikat pada dinding sel
2. Selundang seludang sel berkontraksi, mendorong inti ekor kedalam sel melalui dinding sel dan membran sel
3. Virus itu menginfeksikan DNAnya seperti menggunakan sebuah alatsuntik menyuntikkan vaksin. Selundang proteinnya yang membentuk kepala faga, dan struktur ekor virus tetap tertinggal diluar sel

Virus menginfeksi bakteri dengan cara menginjeksikan isi kepala virus (stain asam nukleat virus) melalui sebuah lubang tusukan yang dibuatnya pada dinding sel Asam nukleat virus itu kemudian mengendalikan metabolisme sel dan mengarahkan bakteri itu untuk mensintesis lebih banyak asam nukleat virus serta bahan-bahan lain yang diperlukan unusik untuk membuat partikel virus yang lengkap. Dalam waktu singkat partikel-partikel virus baru yang terbentuk ini dibebaskan oleh pecahnya dinding sel secara tiba-tiba yaitu lisis dan menjadi bebas untuk menginfekisi menginfeksikan bakleri-bakteri lain yang rentan.Penetrasi sel inang oleh bakteriofaga. Serabut ekor menempatkan virus tersebut ketempatnya pada dinding sel. Selundang ekor memendek, intinya menembus kedalam sel, dan DNA virus disuntikkan kedalam sel. Pada kasus bakteriofaga yang tidak rnempunyai seludang kontraktil, masih belum jelas bagaimana asam nukleat memasuki sel. Faga coli RNA dan yang berbentuk filamen, keduanya teradsorpsi pada pili, yaitu suatu embel-embel halus yang mencuat dan dari permukaan sel, Asam nukleat rnungkin lewat di bagian dalam pili pillus itu sampai suatu jarak pendek tertentu dan kemudian pilus itu tertarik masuk ke dalam sel dengan demikian mengawali injeksi asam nukleat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.   Replikasi, Perakitan, dan Lisis

Penelitian mengenai faga coli telah menyingkapkan beberapa aspek reproduksi dan struktur faga serta mekanisme pengendalian genetis terhadap perbanyakan ini.Seperti telah disebutkan sebelumnya, bahan virus yang memasuki sel ialah asam nukleat (RNA atau DNA), yang membawa informaasi yang diperlukan bagi sintesis partikel-partikel virus baru.Segera setelah infeksi asam nukleat virus ke dalam sel inang, virus itu mengambil alih perlengkapan metabolik sel inang, menyebabkannya membuat asam nukleat virus ketimbang asam nukleat bakteri.Kira-kira 25 menit setelah infeksi awal.sejumlah 200 bakteriofaga baru telah terakit dan sel bakteri itupun meledak pecah, melepaskan faga-faga baru itu untuk menginfeksi bakteri-bakteri lain dan memulai lagi daur tersebut. Tahapan pertama ialah periode laten (selarna waktu ini tidak dapat diperagakan adanya virus yang dapat mengirsfeksi menginfeksi) diikuti oleh periode naik (disebabkan oleh lisis sel dan pembebasan sejumlah besar faga). Daur hidup yang serupa telah diperlihatkan untuk sejumlah virus lain.

3.   Lisogeni

Tidak semua infeksi pada sel bakteri oleh faga berlangsung sebagaimana diuraikan di atas untuk menghasilkan lebih banyak partikel virus dan berakhir dengan lisis. Suatu hubungan yang sama sekali berbeda dikenal sebagai lisogeni, dapat berkembang antara virus dan bakteri inangnya. Pada lisogeni, DNA virus faga tenang itu tidak mengambil alih fungsi gengen sel, tetapi menjadi tergabung ke dalam DNA inang dan menjadi profaga pada kromosom bakteri, berlaku seperti gen. Pada keadaan ini bakteri itu bermetabolisme dan berbiak secara normal, dengan DNA virusnya diteruskan kepada setiap sel anak melalui semua generasi berikutnya. Tetapi, kadang-kadang karena alasan-alasan yang belum diketahui, DNA virus itu terlepas dan dari kromosom inang dan terjadilah daur litik. Proses ini disebut induksi spontan. Infeksi suatu bakteri oleh faga lisogenik dapat dikenali oleh fakta bahwa bakteri itu resisten terhadap infeksi oleh faga yang sama atau yang sekerabat dan bahwa bakteri itu dapat diinduksi untuk menghasilkan partikel-partikel faga. Suatu perubahan dan lisogeni menjadi lisis kadang-kadang dapat diinduksi oleh iradiasi dengan cahaya ultraviolet atau dikenai suatu zat kimia.Banyak dan dari pengetahuan kita mengenai lisogeni diperoleh dan dari penelitian-penelitian mengenai fagakoli lambda.

C. Genetika Jamur

a) Komponen Penyusun

Genom adalah keseluruhan informasi genetik dalam suatu organisme.Hampir semua genom eukariota dibawa pada satu atau lebih kromosom linear terpisah dari sitoplasma didalam membran inti sel (nukleus).Diploid sel eukariota mengandung 2 homologeus (salinan evolusioner) dari setiap kromosom.Mutasi atau perubahan genetik sering tidak dapat dideteksi pada sel diploid karena susunan satu salinan gen kompensasi untuk perubahan fungsi homolognya. Satu gen yang tidak dapat mengekspresi fenotipitik pada keberadaan homolognya. Dinyatakan resesif, sedangkan satu gen yang mengatasi efek homolognya dinyatakan dominan.Efek mutasi dapat sangat tampak pada sel – sel haploid, yang membawa hanya satu salinan tunggal dari kebanyakan gen. Sel – sel yeast (suatu eukairota) sering diteliti, Karena dapat dipertahankan dan dianalisis pada keadaan haploid.

Sel-sel eukariota mengandung mithocondria.Pada beberapa kasus dinyatakan sebagai kllroplas. Didalam setiap organel ini ada satu molekul DNA sirkuler yang mengandung beberapa gen yang berfungsi seperti organel khusus. Kebanyakan gen berhubungan dengan fungsi organel, dibawa oleh kromosom eukariota. Banyak yeast mengandung suatu elemen genetik tambahan, suatu lingkaran 2 μm mampu berreplikasi secara independen, mengandung 6,3 kbp DNA. Semacam lingkaran kecil DNA ini disebut plasmid, sering ditmukan padagenetik eukariota.Ukuran kecil dari plasmid memudahkan manipulasi genetik, dan setelah perubahannya, dapat dimasukkan ke dalam sel-sel. Oleh karena itu, plasmid digunakan pada rekayasa genetika.

Gen-gen yang penting untuk pertumbuhan jamur dibawa pada kromosom, dan plasmid yang membawa gen dikaitkan dengan fungsi-fungsi spesifik. Banyak plasmid membawa gen untuk di pindahkan dari satu organisme ke organisme lain sebaik pada pengaturan DNA (rearrangement DNA). Oleh karena itu gen-gen yang berasal dari hasil evolusi independent dapa di gabungkan dengan plasmid, dapat menyebar diantara populasi bakteri secara luas.Akibat kejadian genetik ini telah diamati pada penyebaran plasmid pembawa resistensi anti biotika setelah penggunaan anti biotika yang bebas di rumah sakit.

b) Replikasi DNA

Replikasi DNA eukariota terjadi pada beberapa titik tumbuh di sepanjang kromosom linear.Replikasi akurat pada ujung-ujung kromosom linear membutuhkan aktifitas enzimatis yang berbeda dari fungsi-fungsi normal yang terkait dengan replikasi DNA.Berbagai aktifitas tersebut mungkin melibatkan telomere, rangkaian DNA khusus (yang dibawa pada ujung kromosom eukariota) yang cenderung terlibat dalam replikasi akurat dari ujung kromosom. Eukariota telah mengembangkan alat – alat khusus yang disebut kumparan, yang melepas kromosom anak menjadi nukleid terpisah yang baru terbentuk oleh proses mitosis. Pembagian nukleid yang lebih ekstensif oleh meiosis merupakan satu faktor penting dalam mempertahankan struktur kromosom dalam satu spesies.Terkadang sel – sel tunggal tersebut merupakan gamet.Pembentukan gamet yang diikuti oleh penyatuan mereka untuk membentu zigot – zigot gandan merupakan sumber utama untuk variabilitas genetika melalui rekombinasi eukariota.

Jamur juga memiliki RNA yang berperan dan sintesis polipeptida.Baik jamur yang bersahaja maupun jamur yang tingkat tinggi tubuhnya mempunyai ciri yang khas, yaitu berupa benang tunggal bercabang-cabang yang disebut miselium atau berupa benang-benang padat yang menjadi satu.Golongan ragi misalnya, Saccharomycetes tubuhnya terdiri dari sel tunggal, sehingga hidupnya heterotrof.Sifat ini menguatkan pendapat, bahwa jamur itu merupakan kelanjutan bakteri di dalam evolusi.Golongan jamur mencakup lebih 55.000 spesies, jumlah ini jauh melampaui jumlah spesies bakteri.Tentang klasifikasinya belum ada kesatuan pendapat yang menyeluruh diantara para sarjana taksonomi.Bakteri dan jamur merupakan golongan tumbuh-tumbuhan yang tubuhnya tidak mempunyai diferensiasi, oleh karena itu disebut tumbuhan talus (thallophyta), lengkapnya adalah thalophyta yang tidak berklorofil.Ganggang adalah thallophyta yang berklorofil.

Daftar Pustaka

Budiyanto, A.K. 2010.Hand Out-7 Genetika Mikroorganisme.UMM Malang

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 1. Bharata Karya Aksara. Jakarta.

Stanier Roger, Edward Alderberg dan John Ingraham. 1986. Dunia Mikroba 3. Bharata Karya Aksara. Jakarta.

Syurachman, Agus. 1994. Mikrobiologi Kedokteran. Binarupa Aksara. Jakarta

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

Anonymous, 2010.Keanekaragaman Genetika. (On line) Http://huzaifbio.wordpress.com(diakses 19 November 2010)