Pertumbuhan Sel

PERTUMBUHAN SEL BAKTERI

DISUSUN OLEH :

Dr. SRI AMELIA, M.Kes

NIP. 197409132003122001

DEPARTEMEN MIKROBIOLOGI

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR ISI

Pertumbuhan Sel Bakteri ... 1

Kurva Pertumbuhan ... 2

Kebutuhan Untuk Tumbuh ... 7

Pembiakan ... 15

Kesimpulan ... 18

PERTUMBUHAN SEL BAKTERI

Populasi mikroorganisme dalam biosfer kurang lebih selalu tetap dimana pertumbuhan selalu diimbangi dengan kematian. Kelangsungan hidup kelompok mikroba apapun ditentukan oleh keberhasilannya dalam persaingan untuk makanan dan oleh adanya sekelompok sel yang dapat bertahan hidup selama masa kekurangan makanan. Kini semakin jelas bahwa banyak mikroorganisme hidup bersama dalam kelompok yang terdiri dari berbagai jenis genus. Mikroorganisme yang di laboratorium sering kita sebut sebagai sel tunggal, membentuk koloni kohesif di lingkungan alamiahnya.

Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah komponen dari suatu organisme secara teratur. Dengan demikian, peningkatan pada ukuran sel yang terjadi bila sel mengambil air atau menimbun lemak atau polisakarida bukanlah pertumbuhan sejati. Perkembangbiakan sel adalah akibat pertumbuhan; pada organisme uniseluler, pertumbuhan mengakibatkan peningkatan jumlah individu yang merupakan anggota suatu populasi atau biakan.

Pembiakan adalah proses perbanyakan organisme dengan menyediakan keadaan lingkungan yang tepat. Mikroorganisme yang sedang tumbuh membuat tiruan dirinya sendiri, untuk itu bakteri membutuhkan aspek fisik dan aspek kimia untuk dapat melakukan metabolisme tubuhnya untuk dapat tumbuh. Oleh karena itu dalam proses pembiakan di laboratorium untuk mengidentifikasi bakteri penyebab infeksi, dibutuhkan pemilihan perbenihan yang sesuai dengan bakteri penyebab dan isolasi bakteri dalam biakan harus murni.

Konsentrasi mikroba dapat diukur dari segi konsentrasi sel (jumlah sel hidup perunit volume biakan) atau dari konsentrasi biomassa (bobot kering sel per unit volume biakan). Kedua parameter ini tidak selalu sama, karena rata-rata berat kering sel berbeda-beda pada berbagai tahap biakan.

A. Konsentrasi sel, biasanya dikaitkan dengan jumlah sel yang hidup. Pada

umumnya kekeruhan suatu biakan yang diukur dengan cara fotolistrik dapat dikaitkan dengan jumlah sel hidup dalam bentuk kurva standar. Pada suatu perkiraan visual kasar; suspensi bakteri Escherichia coli yang hampir tidak keruh mengandung 107 sel permilimeter, dan suspensi yang cukup keruh mengandung sekitar 108 sel permilimeter.

Dalam menggunakan pengukuran turbidimetri, harus diingat bahwa hubungan antara kekeruhan dan jumlah sel hidup dapat berubah selama pertumbuhan dan kematian suatu biakan, sel dapat kehilangan kemampuan hidup sementara biakan masih tampak keruh.

Tabel 1. Contoh Penghitungan Jumlah Sel Hidup

Pengenceran Hitung Lempeng

Tanpa pengenceran 10-1

10-2 10-3 10-4 10-5

Terlalu rapat untuk dihitung Terlalu rapat untuk dihitung Terlalu rapat untuk dihitung

72 6 1

B. Kepadatan biomassa, pada dasarnya biomassa dapat diukur secara langsung

dengan menentukan bobot kering biakan mikroba setelah biakan ini dicuci dengan air suling. Dalam praktek, prosedur ini tidak praktis dan peneliti biasanya membuat kurva standard yang menghubungkan berat kering dan kekeruhan. Atau, konsentrasi biomassa dapat ditaksir secara tak langsung dengan mengukur komponen sel yang penting misalnya protein, atau dengan menentukan volume yang ditempati oleh sel yang telah mengendap dari suspensi.

KURVA PERTUMBUHAN

Bila suatu perbenihan cair ditanami sel-sel bakteri dari suatu biakan yang sebelumnya sudah tumbuh sampai jenuh dan jumlah sel hidup permilimeter ditentukan secara berkala dan digambarkan pada suatu kertas, biasanya akan diperoleh suatu kurva yang disebut dengan kurva pertumbuhan. Kurva pertumbuhan ini terdiri atas enam fase yaitu :

Gambar 1. Kurva pertumbuhan. A, B  Lag fase (fase penyesuaian) ; C, D  Fase eksponensial; E  Fase stationer maksimum; F  Fase kemunduran

Fase Penyesuaian

Fase penyesuaian merupakan suatu masa saat sel-sel, yang kekurangan metabolit dan enzim akibat keadaan yang kurang menguntungkan dalam pembiakan yang terdahulu, menyesuaikan diri dengan lingkungannya yang baru. Enzim-enzim dan zat-zat antara terbentuk dan terkumpul sampai mencapai konsentrasi yang memungkinkan pertumbuhan dimulai lagi.

Bila sel-sel diambil dari perbenihan yang sama sekali berlainan, sering terjadi bahwa sel-sel tersebut secara genetika tidak mampu tumbuh dalam perbenihan baru. Dalam hal ini, fase penyesuaian yang panjang diperlukan, sesuai dengan masa yang diperlukan oleh beberapa mutan dalam inokulum untuk berkembang biak secukupnya sehingga terlihat adanya pertambahan jumlah sel. 1

Fase Eksponensial

Selama fase eksponensial, sel-sel berada dalam keadaan yang stabil. Bahan sel baru terbentuk dengan laju yang konstan, tetapi bahan yang baru itu sendiri bersifat katalis sehingga massa bertambah secara eksponensial. Ini berlangsung sampai satu dari dua hal ini terjadi yaitu satu atau lebih zat makanan dalam perbenihan habis atau terkumpul produk metabolisme yang beracun sehingga pertumbuhan terhambat.1

Untuk organisme aerob, zat makanan yang biasanya membatasi adalah oksigen. Bila konsentrasi sel melebihi 1 x 107/ml (untuk bakteri) laju pertumbuhan akan berkurang kecuali bila oksigen dimasukkan dengan paksa ke dalam perbenihan dengan cara mengaduk atau dengan memasukkan gelembung-gelembung udara. Bila konsentrasi sel

mencapai 4-5 x 109/ml, laju penyebaran oksigen tidak dapat memenuhi kebutuhan meskipun perbenihan diberi udara yang cukup dan pertumbuhan akan diperlambat secara progresif.1

Fase Stasioner Maksimum

Akhirnya kehabisan zat makanan atau penumpukan hasil-hasil metabolisme yang beracun akan menyebabkan pertumbuhan terhenti sama sekali. Namun dalam kebanyakan kasus, pergantian sel terjadi dalam fase stasioner. Dimana terjadi kehilangan sel secara lambat karena kematian, yang diimbangi oleh pembentukan sel-sel baru melalui pertumbuhan dan pembelahan. Bila ini terjadi, jumlah seluruh sel akan bertambah secara lambat meskipun jumlah sel hidup konstan.1

Fase Kemunduran

Sesudah beberapa saat dalam fase stasioner, yang bervariasi untuk tiap jenis organisme dan keadaan perbenihan, angka kematian bertambah sehingga mencapai suatu tingkat yang stabil. Seringkali, setelah sebagian besar sel mati, laju kematian berkurang secara drastis, sehingga sejumlah kecil sel yang selamat dapat bertahan berbulan-bulan bahkan sampai bertahun-tahun. Hal ini dalam beberapa kasus menandakan pergantian sel, beberapa sel tumbuh dengan zat makanan yang dilepaskan oleh sel-sel yang mati atau yang mengalami lisis.1

Tabel 1. Fase-fase pada kurva pertumbuhan 1

Bagian Kurva Fase Laju Pertumbuhan

A B C D E F Penyesuaian Percepatan Eksponensial Perlambatan Stasioner maksimum Kemunduran Nol Bertambah Konstan Berkurang Nol Negatif (kematian)

Laju pertumbuhan sel adalah hasil kali dari tetapan laju pertumbuhan (k) dan konsentrasi biomassa (B).

db = kB (1)

dt

Persamaan (1) yang disusun kembali menunjukkan bahwa tetapan laju pertumbuhan adalah laju pada saat sel menghasilkan lebih banyak sel :

Tetapan laju pertumbuhan sebesar 4,3 h-1, salah satu angka tertinggi yang tercatat, berarti bahwa tiap gram sel menghasilkan 4,3 gr sel perjam selama periode pertumbuhan ini. Organisme yang tumbuh pelan dapat mempunyai laju pertumbuhan sebesar 0,02 h-1. Dengan tetapan laju pertumbuhan ini, tiap gram sel dalam biakan menghasilkan 0,02 gram sel perjam.1

Bila persamaan (1) diintegrasikan, dihasilkan :

Logaritma naturalis dari rasio B1 (biomassa pada waktu l (t1)) terhadap Bo

(biomassa pada waktu 0 (to)) adalah sama dengan hasil kali tetapan laju pertumbuhan (k) dan perbedaan waktu (t1-t0). Pertumbuhan yang mengikuti persamaan (3) disebut bersifat

eksponensial karena biomassanya meningkat secara eksponensial bersamaan dengan waktu. Kurva linier dari pertumbuhan eksponensial dapat dihasilkan dengan menggambarkan logaritma konsentrasi biomassa (B) sebagai fungsi waktu (t).1

Perhitungan Tetapan Laju Pertumbuhan dan Ramalan Jumlah Pertumbuhan

Banyaknya bakteri berbiak dengan pembelahan biner dan waktu rata-rata yang diperlukan untuk membuat populasi atau biomassa, menjadi dua kali lipat disebut dengan waktu generasi atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan yang cepat sesuai dengan tetapan laju pertumbuhan yang tinggi. Misalnya, waktu penggandaan sebesar 10 menit sesuai dengan tetapan laju pertumbuhan sebesar 4,1h-1.Waktu penggandaan yang terlalu lama sekitar 35 jam sesuai dengan laju pertumbuhan sebesar 0,02 h-1 .

Gambar 2. Pertumbuhan eksponensial. Biomasa (B) berlipat dua pada tiap waktu penggandaan (t)

Tetapan laju pertumbuhan yang dihitung dapat digunakan untuk menentukan jumlah pertumbuhan yang akan terjadi dalam suatu selang waktu tertentu atau untuk menghitung jumlah waktu yang dibutuhkan untuk jumlah pertumbuhan tertentu. Dengan laju pertumbuhan, dalam 5 jam perbenihan pertumbuhan akan menghasilkan 200 kg bobot kering biomassa atau sekitar 1 ton sel. Untuk bakteri yang tumbuh sangat lambat membutuhkan waktu sekitar 800 jam (lebih dari sebulan) akan diperlukan untuk jumlah pertumbuhan tadi, misalnya pada pertumbuhan kuman tuberculosis yang memerlukan waktu 4-8 minggu untuk membentuk koloni.1

Kemampuan hidup organisme yang tumbuh pelan menunjukkan bahwa persaingan untuk hidup tidak selalu menguntungkan organisme yang tumbuh cepat. Spesies yang akan berkembang adalah spesies yang berhasil bersaing untuk mendapatkan makanan dan menghindari pemusnahan oleh pemangsa serta bahaya lingkungan.1

Pertumbuhan eksponensial dengan waktu penggandaan yang singkat pada beberapa spesies bakteri akan memberikan sangat banyak sel bakteri. Satu sel bakteri akan menghasilkan dua sel anakan, jadi sel bakteri membelah berdasarkan deret hitung logaritmik, dimana satu sel bakteri menghasilkan 2 sel anak, 8 sel anak pada 3 generasi, 16 sel bakteri setelah 4 generasi, 1024 sel setelah 10 generasi, dan sekitar satu juta sel setelah 20 generasi. Sebagai contoh satu sel E.coli akan menghasilkan lebih dari 1000 sel

bakteri baru dalam waktu kurang dari 3 jam dan lebih dari satu juta sel baru dalam waktu kurang dari 7 jam. Waktu penggandaan bakteri ini bervariasi tidak hanya bergantung pada spesies bakteri, tetapi juga jumlah bahan makanan yang cukup, pH, temperatur dan faktor lingkungan yang lain.2,3

KEBUTUHAN UNTUK TUMBUH

Untuk pertumbuhan sel bakteri dibutuhkan dua aspek yang sangat penting yaitu aspek fisik dan aspek kimia. Yang termasuk aspek fisik ialah suhu, pH dan tekanan osmotik. Sedang aspek kimianya antara lain sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, mineral, oksigen dan faktor pertumbuhan organik.4

Faktor Fisik 1. Suhu

Kebanyakan mikroorganisme tumbuh dengan baik pada suhu tubuh manusia. Mikroorganisme diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok besar didasarkan pada suhu yang disukai mikroba yaitu; psikrofilik (mikroba yang menyukai suhu dingin) biasanya tumbuh baik pada suhu 15-20°C, mesofilik (mikroba yang menyukai suhu sedang) dimana tumbuh dengan baik pada suhu 30-37°C dan termofilik (mikroba yang menyukai suhu panas) bentuk ini dapat tumbuh pada suhu 50-60°C. Kebanyakan bakteri hanya bisa tumbuh pada interval suhu yang terbatas, dan suhu maksimum dan minimum untuk tumbuh hanya sekitar 30°C, diluar suhu tersebut pertumbuhan bakteri akan terganggu.4

Pada pertumbuhan bakteri kita mengenal istilah minimum, optimum dan maksimum temperatur. Minimum growth temperatur adalah suhu terendah dimana bakteri dapat tumbuh. Optimum growth temperatur adalah suhu dimana bakteri paling baik untuk tumbuh. Sedang maksimum growth temperatur adalah suhu tertinggi dimana bakteri masih mungkin tumbuh. Pada suhu yang sangat tinggi biasanya akan menghambat proses metabolisme sel bakteri.4

Bagian atas rentang suhu yang dapat ditahan oleh satu spesies sesuai dengan stabilitas panas protein spesies tersebut, yang diukur pada ekstrak sel. Mkroorganisme seperti halnya tanaman atau binatang, memberikan respon syok-panas; bila bakteri tiba-tiba terkena suhu yang tiba-tiba-tiba-tiba meningkat diatas suhu optimal pertumbuhan, untuk

sesaat akan dibentuk ”protein syok-panas”, protein ini tampak sangat tahan terhadap panas dan menstabilkan protein sel yang peka panas.1

Hubungan antara suhu dan laju pertumbuhan sel bakteri dapat terlihat pada kurva Arrhenius yang khas. Arrheniuss memperlihatkan bahwa logaritma kecepatan suatu reaksi kimia (log k) adalah fungsi linear yang berbanding terbalik dengan suhu (1/T); karena pertumbuhan sel merupakan akibat suatu reaksi kimia, hubungan tersebut juga akan terlihat. Namun di atas dan di bawah batas normal, log k turun dengan cepat, sehingga nilai suhu maksimum dan minimum dapat ditetapkan.1

Gambar 3. Bentuk umum kurva Arrhenius pada pertumbuhan bakteri.

Di samping pengaruhnya pada laju pertumbuhan, suhu panas yang ekstrim digunakan untuk mensterilkan preparat. Suhu dingin yang ekstrim juga membunuh sel-sel bakteri, meskipun suhu yang dingin tidak digunakan untuk sterilisasi. Bakteri juga memperlihatkan suatu fenomen yang dinamakannya syok-dingin; pendinginan yang cepat akan membunuh sel bakteri. Contohnya, pada pendinginan Escherichia coli dari suhu 37°C menjadi 5°C dapat membunuh 90% sel. Sejumlah senyawa melindungi sel dari pembekuan maupun syok dingin; gliserol dan dimetilsulfoksida yang paling sering digunakan.1

Interval dan suhu tumbuh maksimum pada bakteri psikrofilik, mesofilik dan thermofilik tidak mempunyai batas yang jelas. Pada Psikrofilik, pada dasarnya dapat dibedakan pada dua kelompok yaitu kelompok psikrofilik dimana mikroba dapat tumbuh pada suhu 0°C, tetapi suhu optimumnya untuk tumbuh adalah 15°C. Kebanyakan mikroba yang masuk kelompok ini sensitif pada suhu yang lebih tinggi dan mereka tidak dapat tumbuh pada suhu kamar 25°C. Sedang kelompok yang kedua disebut dengan

psikrotrops, mikroba jenis ini lebih sering dijumpai dibanding psikrofilik. Mikroba ini menyukai suhu yang rendah pada refrigerator dan mereka dapat tumbuh pada suhu tersebut dan dapat menyebabkan pengrusakan makanan.4

Refrigerator merupakan alat yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk menyimpan makanan. Pada dasarnya reproduksi mikroba menurun pada temperatur rendah. Meskipun mikroba biasanya dapat bertahan hidup pada suhu subfreezer, tetapi mereka mengalami penurunan dalam segi jumlah. Mikroba Psikrotrops sebenarnya tidak dapat tumbuh dengan baik pada suhu rendah, tetapi mereka dapat merusak makanan dengan lambat. Perusakan makanan bisa dalam bentuk adanya ragi, atau adanya lapisan tipis diatas permukaan makanan, hilangnya rasa makanan atau hilangnya warna makanan. Temperatur refrigerator dapat mejadi lingkungan untuk pertumbuhan yang lambat dari organisme perusak makanan atau beberapa bakteri patogen.4

Sebagian besar mikroba masuk ke dalam golongan mesofilik, terutama mikroba yang hidup pada tubuh binatang atau manusia. Biasanya suhu optimum untuk tumbuh mikroba ini sama dengan suhu tubuh inangnya. Suhu optimum untuk bakteri patogen biasanya 37°C dan pada kultur mikroba, inkubator dibuat sesuai dengan suhu tersebut.4

Beberapa mikroba golongan Archae, mempunyai suhu optimum untuk tumbuh 80°C atau lebih, disebut dengan hiperthermofilik atau extreem thermofilik. Oganisme jenis ini dapat hidup pada musim panas yang berhubungan dengan aktifitas vulkanik, sulfur merupakan salah satu bahan yang sangat penting untuk metabolisme organisme ini. Pernah dilaporkan bahwa organisme ini dapat hidup pada suhu 110°C.4

2. pH (konsentrasi ion hidrogen)

Sebagian besar organisme memiliki rentang pH optimal yang cukup sempit. Penentuan pH optimal untuk tiap jenis spesies harus ditentukan secara empirik. Sebagian besar organisme (neutrofil) tumbuh baik pada pH 6,0-8,0 meskipun adapula (asidofil) yang memiliki pH optimal 3,0 dan yang lain (alkalofil) memiliki pH optimal 10,5. Mikroorganisme mengatur pH internalnya terhadap rentang nilai pH eksternal yang cukup luas. Organisme asidofil mempertahankan pH internal kira-kira 6,5 dengan pH eksternalnya berkisar 1,0-5,0. Organisme neutrofil mempertahankan pH internalnya sekitar 7,5 dengan pH eksternal kira-kira 5,5-8,5. Organisme alkalofil mempertahankan

pH internal kira-kira 9,5 dengan pH eksternal sekitar 9,0-11,0. pH internal diatur oleh rangkaian sistem pengangkutan proton dalam selaput sitoplasma, termasuk pompa proton berpenggerak ATP primer dan penukar Na+/H+. Sistem pertukaran K+/H+ diduga juga ikut mengatur pH internal pada organisme neutrofil.1

3. Tekanan Osmotik

Terkadang, faktor-faktor seperti tekanan osmotik dan konsentrasi garam harus dikendalikan. Untuk sebagian besar organisme, sifat-sifat perbenihan yang biasa sudah memuaskan, tetapi untuk bakteri-bakteri dari laut dan organisme yang sudah beradaptasi dan hidup dalam larutan gula yang pekat, faktor ini harus diperhatikan. Organisme yang membutuhkan konsentrasi garam tinggi dinamakan halofilik. Organisme yang membutuhkan tekanan osmotik yang tinggi dinamakan osmofilik.1

Sebagian besar bakteri sanggup menahan tekanan osmosis luar dan kuat ion yang sangat bervariasi karena mereka mampu mengatur osmolalitas internal dan konsentrasi ion. Osmolalitas diatur melalui angkutan aktif ion K+ ke dalam sel; kuat ion internal dipertahankan konstan dengan mengekspresikan putresin, poliamina organik yang bermuatan positif. Karena putresin mengandung beberapa muatan positif pada tiap molekul, kuat ion dapat menurun banyak sekali dengan hanya mengorbankan sedikit kekuatan osmotik.1

Bakteri memperoleh sebagian besar makanannya dalam bentuk larutan. Jadi mereka membutuhkan air untuk tumbuh dan sel terdiri dari 80-90% air. Tekanan osmotik yang tinggi menimbulkan perpindahan air dari sel. Ketika sel bakteri berada dalam larutan dengan konsentrasi tinggi (hipertonik), air dalam sel akan keluar melalui membran plasma menuju ke daerah yang hipertonik. Sehingga tekanan osmotik di dalam sel hilang menimbulkan plasmolisis atau sel akan mengkerut karena hilangnya cairan dalam sitoplasma. 4

Peningkatan tekanan osmotik dapat digunakan dalam proses penyimpanan makanan. Misalnya ikan yang diasinkan, madu dan susu yang dimaniskan, dimana konsentrasi garam dan gula yang tinggi akan menyebabkan cairan di dalam sel bakteri akan keluar menuju konsentrasi yang tinggi tersebut, sehingga akan menghambat pertumbuhan sel bakteri dan mencegah pertumbuhannya. Beberapa mikroba disebut

dengan extreem halofilik, mikroba ini dapat beradaptasi dengan konsentrasi garam yang tinggi dan menggunakannya untuk tumbuh, pada kasus ini mikroba tersebut dapat dinamakan dengan obligat halofilik. Contohnya mikroba yang berasal dari air garam di laut hitam yang memerlukan 30% garam untuk tumbuh dan ose yang digunakan untuk mengambil mikroba ini harus dicelupkan ke dalam larutan garam dulu sebelum digunakan. Jenis lain fakultatif halofilik, jenis ini tidak membutuhkan konsentrasi garam yang tinggi tetapi dapat tumbuh pada konsentrasi garam di atas 2%, konsentrasi garam sebesar ini sebenarnya sudah dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain. Beberapa spesies bakteri fakultatif halofilik dapat beradaptasi dengan konsentrasi garam sampai 15%.4

Jika tekanan osmotik di sekitar mikroba rendah (hipotonik), maka cairan di sekitar mikroba akan masuk ke dalam sel mikroba dan akan menyebabkan dinding sel menjadi lemah dan hal ini dapat digunakan untuk pengobatan.4

2. Aspek Kimia 1. Sumber Karbon

Selain air, salah satu kebutuhan sel mikroba untuk dapat tumbuh adalah karbon. Karbon adalah struktur yang sangat penting dalam kehidupan sel bakteri. Setengah dari berat kering sel bakteri terdiri dari karbon. 4

Berdasarkan darimana sumber karbon didapat, maka mikroba dapat dibagi atas beberapa kelompok antara lain, mikroba autotrof, mikroba ini menggunakan energi fotosintesis untuk mereduksi karbon dioksida dan air, mikroba ini tidak membutuhkan zat makanan organik untuk pertumbuhan. Kemolitotrof, mikroba yang menggunakan substrat anorganik misalnya hydrogen dan tiosulfat sebagai reduktan, dan karbon dioksida sebagai sumber karbon. Heterotrof membutuhkan karbon organik untuk pertumbuhan dan karbon organik itu harus dalam bentuk yang dapat diasimilasi.

Kemoheterotrof memperoleh karbon dari sumber energinya – material organik seperti

protein, karbohidrat dan lemak.1,4

Glukosa dapat menyokong pertumbuhan peragian atau pertumbuhan pernafasan pada banyak organisme. Substrat pertumbuhan perlu dipasok pada tingkat yang sesuai untuk strain mikroba yang sedang ditanam; tingkat yang akan menyokong pertumbuhan

satu organisme dapat menghambat pertumbuhan organisme lain. Karbon dioksida dibutuhkan untuk beberapa reaksi biosintesis. Banyak organisme pernafasan menghasilkan karbon dioksida yang lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhannya. Tetapi organisme lain membutuhkan sumber karbon dioksida dalam perbenihan tempat tumbuhnya.1

2. Sumber nitrogen

Nitrogen adalah komponen utama protein dan asam nukleat, umumnya sekitar 10% dari bobot kering sel bakteri. Nitrogen dipasok dalam beberapa bentuk berbeda dan kemampuan mikroorganisme dalam mengasimilasi nitrogen berbeda-beda pula. Hasil akhir dari semua jalur untuk asimilasi nitrogen adalah ion amonium (NH4+ ). Banyak

mikroorganisme memiliki kemampuan mengasimilasi nitrat (NO3-) dan nitrit (NO2-)

lewat reduksi dengan mengubah ion ini menjadi amonia (NH3). Jalur asimilasi berbeda

dengan jalur yang digunakan untuk disimilasi nitrat dan nitrit. Jalur disimilasi digunakan oleh organisme yang menggunakan ion-ion itu sebagai penerima elektron akhir dalam pernafasan, proses ini dikenal sebagai denitrifikasi, dan hasilnya adalah gas nitrogen (N2) yang dilepas ke atmosfer.1

Kemampuan mengasimilasi N2 dengan reduksi lewat NH3 yang disebut dengan penambatan ( fiksasi) nitrogen, merupakan sifat unik dari prokariota. Proses ini

membutuhkan sejumlah besar energi metabolisme dan mudah dibuat menjadi tidak aktif oleh oksigen. Kemampuan menambat nitrogen ditemukan pada berbagai macam bakteri yang telah mengembangkan strategi biokimia yang berbeda-beda untuk melindungi enzim penambat-nitrogennya dari oksigen. 1

Sebagian besar mikroorganisme dapat menggunakan NH4+ sebagai sumber

nitrogen satu-satunya, dan banyak organisme memiliki kemampuan menghasilkan NH4+

dari amina (R-NH2).1

3. Sumber sulfur (belerang)

Seperti nitrogen, belerang juga komponen dari banyak bahan organik dalam sel. Nitrogen merupakan bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan pada rantai samping sistein dan metionin pada protein. Sebagian besar mikroorganisme dapat

menggunakan sulfat (SO42-) sebagai sumber belerang, dan mereduksi sulfat sampai

tingkat hidrogen sulfida (H2S). Beberapa mikroorganisme dapat mengasimilasi H2S

langsung dari perbenihan, tetapi senyawa ini bersifat toksik bagi banyak organisme.1

4. Sumber fosfor

Fosfat (PO43-)dibutuhkan untuk komponen ATP, asam nukleat dan berbagai

koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit dan beberapa protein mengandung fosfor. Fosfat selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi).1

5. Sumber mineral

Banyak mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium (Mg2+) dan ion fero (Fe2+) ditemukan pada turunan porfirin ; magnesium dalam molekul klorofil dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg2+ dan K+ merupakan mineral esensial untuk fungsi dan integritas ribosom. Ca2+ dibutuhkan sebagai unsur dalam dinding sel gram-positif, tetapi mineral ini kadang-kadang tidak dibutuhkan oleh bakteri gram-negatif. 1

Bila membuat formula perbenihan untuk membiakkan sebagian besar mikroba, perlu disediakan sumber kalium, magnesium, kalsium dan besi, biasanya dalam bentuk ion (K+, Mg2+, Ca2+ dan Fe2+). Mineral lain yang juga dibutuhkan (Mn2+, Mo2+, Co2+, Cu2+ dan Zn2+).1

6. Faktor pertumbuhan organik

Faktor pertumbuhana adalah suatu senyawa organik yang harus ada dalam sel agar sel dapat tumbuh, tetapi sel sendiri tidak dapat mensintesanya. Banyak mikroorganisme, dapat mensintesis semua blok pembangun makromolekul : asam amino, purin, pirimidin, dan pentosa (prekursor metabolik asam nukleat); karbohidrat tambahan (prekursor polisakarida) dan asam lemak serta senyawa isoprenoid. Selain itu, organisme yang hidup bebas harus dapat mensintesis vitamin kompleks untuk bertindak sebagai prekursor koenzim.1

Tiap senyawa essensial ini disintesis melalui rangkaian reaksi enzim yang berlainan, tiap enzim diproduksi di bawah kendali gen khusus. Bila suatu organisme

mengalami mutasi gen yang mengakibatkan kegagalan fungsi salah satu enzim ini, rantai itu akan terputus dan hasil akhir tidak terbentuk lagi. Organisme itu kemudian mendapat senyawa tersebut dari lingkungannya; senyawa itu telah menjadi faktor pertumbuhan untuk organisme tadi. Jenis mutasi ini dapat dengan mudah diinduksi dalam laboratorium.1

Spesies mikroba yang berbeda membutuhkan faktor pertumbuhan yang berbeda-beda pula. Beberapa spesies tidak membutuhkan faktor pertumbuhan, sementara laktobacilus yang selama berevolusi telah kehilangan 30-40 senyawa penting karena itu mikroba tersebut membutuhkan senyawa-senyawa tersebut dalam perbenihan.1

7. Oksigen

Oksigen sangat dibutuhkan dalam kehidupan sel. Banyak mikroorganisme bersifat obligat aerob, dimana memerlukan oksigen sebagai penerima hidrogen, beberapa bersifat fakultatif yang sanggup hidup dalam keadaan aerob dan anaerob dan ada yang bersifat anaerob obligat, memerlukan zat yang bukan oksigen sebagai penerima hidrogen dan sangat peka terhadap hambatan oleh oksigen.1

Toksisitas O2 merupakan hasil reduksi oleh enzim dalam sel (misalnya

flavoprotein) menjadi hidrogen peroksida (H2O2) atau reduksi oleh ion fero menjadi

radikal bebas yang lebih beracun lagi, superoksida (O2). Bakteri-bakteri aerob dan

anaerob yang tahan terhadap udara terlindung dari zat-zat ini karena adanya superoksida dismutase.1

Bakteri asam laktat, merupakan bakteri anaerob yang aerotoleran dan tidak mengandung katalase. Kelompok ini malah mengandalkan peroksidase yang mereduksi H2O2 menjadi 2H2O dengan mengorbankan zat-zat organik yang dapat dioksidasi. Semua

bakteri anaerob obligat tidak memiliki superoksida dismutase dan katalase; enzim superoksida dismutase diperlukan untuk bertahan dalam suasana ada O2.1

Sebagian besar toksisitas hidrogen peroksida dilakukan lewat perusakan DNA. Mutan-mutan DNA yang tidak punya sistem perbaikan sangat sensitif terhadap hidrogen peroksida; hasil gen recA, yang berfungsi dalam rekombinasi dan perbaikan gen, terbukti lebih penting daripada katalase atau superoksida dismutase dalam melindungi E.coli terhadap toksisitas hidrogen peroksida.

Penyediaan udara untuk biakan aerob merupakan masalah tekhnik yang utama. Tabung-tabung biasanya dikocok secara mekanik agar udara dapat masuk ke dalam perbenihan, atau udara dipaksa melewati perbenihan dengan tekanan. Kurangnya difusi oksigen serng menjadi penghambat pada pertumbuhan bakteri aerob, bila telah tercapai konsentrasi sel sebesar 4-5 x 109 / ml, laju difusi oksigen ke dalam sel sangat mambatasi laju pertumbuhan selanjutnya.1

Sebaliknya, masalah anaerob obligat adalah peniadaan oksigen. Banyak cara untuk mencapai ini, zat pereduksi seperti natrium tioglikolat dapat ditambah pada perbenihan cair, tabung agar-agar dapat ditutup dengan selapis petrolatum dan parafin; atau tempat perbenihan dapat ditaruh dalam suatu tempat penyimpanan yang bebas oksigen karena oksigen telah diisap keluar atau karena oksigen diikat secara kimia, atau organisme dibiak di dalam suatu kotak anaerob.1

PEMBIAKAN

Dalam pembiakan mikroba, ada dua hal yang penting yaitu pemilihan perbenihan yang sesuai, dan isolasi bakteri dalam biakan murni.

Perbenihan

A. Membiakkan sel dari Spesies Tertentu

Mikroorganisme yang dengan mikroskop terlihat tumbuh dalam lingkungan alamiahnya mungkin sulit untuk dibiak secara murni pada perbenihan buatan. Tetapi dapat dibuat suatu perbenihan yang sesuai yang meniru secara seksama keadaan yang terdapat di lingkungan alamiah organisme tersebut. Suhu, pH dan oksigen dapat ditiru, zat-zat makanan merupakan masalah yang besar. Lingkungan hidup berperan penting, tetapi sukar dianalisis; suatu parasit mungkin memerlukan suatu ekstrak jaringan inang dan bakteri yang hidup bebas mungkin membutuhkan suatu zat yang diekskresikan oleh mikroorganisme yang ada hubungannya dengan bakteri tersebut dalam alam. Keberhasilan dari perbenihan tergantung dari tersedianya sumber zat-zat makanan yang diperlukan oleh organisme.1,3

Suatu bahan dari alam mungkin mengandung berbagai jenis lingkungan-mikro yang masing-masing dapat memberikan tempat hidup bagi spesies yang berlainan. Membiak suatu contoh bahan memungkinkan sekelompok bakteri tertentu saja yang dapat tumbuh, bakteri jenis lain terabaikan. Olehkarena itu sering dilakukan enam sampai delapan kali pembiakan yang berbeda untuk menemukan sebagian besar bakteri yang terdapat pada bahan tersebut. Tiap jenis bakteri harus mendapat kesempatan untuk tumbuh, digunakan perbenihan padat dan dicegah pertumbuhan koloni yang terlalu padat. Kalau tidak, persaingan antara bakteri-bakteri akan menghalangi tumbuhnya beberapa bakteri.1

C. Isolasi suatu Mikroorganisme Tertentu

Pada isolasi tanah subur (basah, cukup terkena udara, kaya mineral dan zat organik) dapat diisolasi ratusan bahkan ribuan jenis mikroorganisme. Untuk membiakkan satu jenis mikroorganisme misalnya Azotobacter (bakteri penambat nitrogen aerob) pada tanah, maka diambil satu gram tanah kemudian ditanamkan ke dalam tabung reaksi yang berisi media perbenihan yang cocok, digunakan perbenihan yang tidak mengandung senyawa nitrogen dan dieramkan secara aerob. Bila sel Azotobacter terdapat dalam tanah itu bakteri ini akan tumbuh baik dalam perbenihan tersebut, bakteri-bakteri yang tidak dapat menambat nitrogen hanya tumbuh sampai semua nitrogen yang terikat habis terpakai. Jadi apabila biakan tumbuh baik, populasi Azotobacter akan sangat meningkat, metode ini disebut pembiakan diperkaya. Bila sebagian biakan dipindahkan pada perbenihan baru, akan dihasilkan biakan Azotobacter yang lebih subur lagi, setelah beberapa kali pemindahan, biakan dapat ditanam pada media perbenihan padat yang diperkaya dan koloni-koloni Azotobacter dapat diisolasi.1

Pembiakan yang diperkaya ialah suatu prosedur untuk membuat perbenihan sedemikian rupa sehingga meniru lingkungan alamiah dari bakteri yang diinginkan, dan dengan demikian bakteri itu dapat diseleksi. Satu pokok penting yang terlibat dalam seleksi ialah mikroorganisme yang dicari merupakan mikroorganisme yang kebutuhan makanannya hampir tidak terpenuhi. Misalnya Azotobacter tumbuh paling baik dalam perbenihan yang mengandung nitrogen organik, tetapi kebutuhan minimumnya keberadaan N2, karena itu digunakan perbenihan yang mengandung N2 sebagai satu-satunya sumber nitrogen untuk mengisolasi bakteri tersebut.

Bila mencari suatu tipe bakteri tertentu dalam bahan pemeriksaan yang berasal dari alam, lebih menguntungkan bila mikroorganisme yang diperoleh dibiak pada perbenihan diferensial . Perbenihan diferensial adalah perbenihan yang menyebabkan koloni bakteri tertentu memberi tampilan khas. Misalnya koloni E.coli memiliki kilauan warna khas pada perbenihan EMB (eosin methylen blue). Agar EMB mengandung satu jenis gula dalam kadar tinggi, dan bakteri yang meragikan gula tersebut akan membentuk koloni yang kemerah-merahan. Perbenihan diferensial digunakan untuk tujuan menentukan ada tidaknya bakteri usus dalam air atau susu, dan adanya bakteri patogen tertentu dalam bahan pemeriksaan klinik.1

Isolasi Mikroorganisme dalam Biakan Murni

Untuk meneliti sifat-sifat suatu mikroorganisme, mikroorganisme itu perlu dibiak terlebih dahulu dalam biakan murni yang bebas dari jenis bakteri lain.

A. Penanaman pada Lempeng Agar

Berlainan dengan sel-sel dalam perbenihan cair, sel-sel yang terletak di atas atau dalam perbenihan padat tidak dapat bergerak. Karena itu, bila beberapa sel diletakkan pada perbenihan padat, tiap sel akan tumbuh dan membentuk koloni terpisah. Zat ideal untuk perbenihan padat adalah agar-agar, suatu polisakarida asam yang diekstraksi dari ganggang merah tertentu. Suspensi agar-agar 1,5-2% dalam air akan mencair pada suhu 100°C, membentuk larutan yang bening dan akan mengeras pada suhu 45°C. Jadi suatu agar-agar yang steril dapat didinginkan dengan cepat di bawah suhu 45°C sehingga berbentuk padat. Sekali menjadi padat, agar-agar tidak dapat mencair lagi kecuali dipanaskan pada suhu diatas 80°C, sehingga setiap suhu yang cocok untuk pengeraman biakan mikroorganisme dapat digunakan.1

Pada metode lempengan tuang, suatu suspensi sel dicampur dengan agar-agar cair pada suhu 50°C dan dituang pada lempeng petri. Bila agar telah mengeras, sel tidak dapat bergerak lagi dan akan tumbuh membentuk koloni. Bila suspensi sel cukup encer, koloni akan terpisah dengan baik, sehingga tiap koloni mempunyai kemungkinan besar berasal dari satu sel.

Cara lain dengan menggoreskan suspensi pertama pada lempeng agar-agar dengan pertolongan sengkelit. Bila penggoresan ini dilanjutkan pada seluruh permukaan lempeng perbenihan, lambat laun makin sedikit sel bakteri yang terdapat pada sengkelit dan

akhirnya sengkelit hanya memindahkan sel-sel tunggal pada perbenihan. Lempeng perbenihan kemudian dieramkan dan setiap koloni yang tumbuh terpisah diambil, disuspensikan ke dalam air dan digoreskan lagi pada lempeng agar.

B. Pengenceran

Suatu metode yang kurang dapat diandalkan. Suspensi diencerkan secara berantai dan bahan dari tiap tabung pengenceran di tanam pada lempeng perbenihan. Bila hanya beberapa contoh dari suatu pengenceran memperlihatkan pertumbuhan, dapat dianggap bahwa beberapa biakan itu berasal dari sel tunggal. Metode ini tidak dipakai kecuali bila penanaman pada lempeng perbenihan tidak mungkin. Kelemahan metode ini ialah hanya dapat dipakai untuk mengisolasi bakteri yang paling domnan dalam suatu populasi suspensi yang beragam.1,4

BAB III KESIMPULAN

Dua aspek yang sangat penting dalam pertumbuhan bakteri ialah aspek fisik dan kimia. Aspek fisik antara lain : suhu, pH dan tekanan osmotik. Sedangkan aspek kimia : sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, trace element, oksigen dan faktor pertumbuhan organik.

Konsentrasi mikroba dapat diukur dari segi konsentrasi sel (jumlah sel hidup perunit volume biakan) atau dari konsentrasi biomassa (bobot kering sel per unit volume biakan).

Fase dalam pertumbuhan bakteri terdiri dari fase penyesuaian, fase eksponensial, fase stationer maksimum dan fase kemunduran.

Banyaknya bakteri berbiak dengan pembelahan biner dan waktu rata-rata yang diperlukan untuk membuat populasi atau biomassa, menjadi dua kali lipat disebut waktu generasi atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan yang cepat sesuai dengan tetapan laju pertumbuhan yang tinggi.

1 sel bakteri menghasilkan 2 sel anakan, jadi sel bakteri membelah berdasarkan deret hitung logaritmik, dimana satu sel bakteri menghasilkan 2 sel anak, 8 sel anak pada 3 generasi, 16 sel bakteri setelah 4 generasi, 1024 sel setelah 10 generasi, dan sekitar satu juta sel setelah 20 generasi. Sebagai contoh satu sel E.coli akan menghasilkan lebih dari 1000 sel bakteri baru dalam waktu kurang dari 3 jam dan lebih dari satu juta sel baru dalam waktu kurang dari 7 jam.

Dalam pembiakan mikroba, ada dua hal yang penting yaitu pemilihan perbenihan yang sesuai, dan isolasi bakteri dalam biakan murni.

DAFTAR PUSTAKA

1. Brooks, Butel, Morse. Medical Microbiology. Twenty second edition. Appleton & Lange. 2002.

2. Levinson, Jawetz. Medical Microbiology & Immunology. Seventh edition. McGraw-Hill Companies,Inc. 2002.

3. Ryan, Ray. Sherris Medical Microbiology. 4th edition. The McGraw Hill companies. 2004.

4. Tortora, Funke, Case. Microbiology an Introduction. 7th edition. An imprint of Addison Wesley Longman,Inc. 2001.

mengalami mutasi gen yang mengakibatkan kegagalan fungsi salah satu enzim ini, rantai itu akan terputus dan hasil akhir tidak terbentuk lagi. Organisme itu kemudian mendapat senyawa tersebut dari lingkungannya; senyawa itu telah menjadi faktor pertumbuhan untuk organisme tadi. Jenis mutasi ini dapat dengan mudah diinduksi dalam laboratorium.1

Spesies mikroba yang berbeda membutuhkan faktor pertumbuhan yang berbeda-beda pula. Beberapa spesies tidak membutuhkan faktor pertumbuhan, sementara laktobacilus yang selama berevolusi telah kehilangan 30-40 senyawa penting karena itu mikroba tersebut membutuhkan senyawa-senyawa tersebut dalam perbenihan.1

7. Oksigen

Oksigen sangat dibutuhkan dalam kehidupan sel. Banyak mikroorganisme bersifat obligat aerob, dimana memerlukan oksigen sebagai penerima hidrogen, beberapa bersifat fakultatif yang sanggup hidup dalam keadaan aerob dan anaerob dan ada yang bersifat anaerob obligat, memerlukan zat yang bukan oksigen sebagai penerima hidrogen dan sangat peka terhadap hambatan oleh oksigen.1

Toksisitas O2 merupakan hasil reduksi oleh enzim dalam sel (misalnya

flavoprotein) menjadi hidrogen peroksida (H2O2) atau reduksi oleh ion fero menjadi

radikal bebas yang lebih beracun lagi, superoksida (O2). Bakteri-bakteri aerob dan

anaerob yang tahan terhadap udara terlindung dari zat-zat ini karena adanya superoksida dismutase.1

Bakteri asam laktat, merupakan bakteri anaerob yang aerotoleran dan tidak mengandung katalase. Kelompok ini malah mengandalkan peroksidase yang mereduksi H2O2 menjadi 2H2O dengan mengorbankan zat-zat organik yang dapat dioksidasi. Semua

bakteri anaerob obligat tidak memiliki superoksida dismutase dan katalase; enzim superoksida dismutase diperlukan untuk bertahan dalam suasana ada O2.1

Sebagian besar toksisitas hidrogen peroksida dilakukan lewat perusakan DNA. Mutan-mutan DNA yang tidak punya sistem perbaikan sangat sensitif terhadap hidrogen peroksida; hasil gen recA, yang berfungsi dalam rekombinasi dan perbaikan gen, terbukti lebih penting daripada katalase atau superoksida dismutase dalam melindungi E.coli terhadap toksisitas hidrogen peroksida.

Penyediaan udara untuk biakan aerob merupakan masalah tekhnik yang utama. Tabung-tabung biasanya dikocok secara mekanik agar udara dapat masuk ke dalam perbenihan, atau udara dipaksa melewati perbenihan dengan tekanan. Kurangnya difusi oksigen serng menjadi penghambat pada pertumbuhan bakteri aerob, bila telah tercapai konsentrasi sel sebesar 4-5 x 109 / ml, laju difusi oksigen ke dalam sel sangat mambatasi laju pertumbuhan selanjutnya.1

Sebaliknya, masalah anaerob obligat adalah peniadaan oksigen. Banyak cara untuk mencapai ini, zat pereduksi seperti natrium tioglikolat dapat ditambah pada perbenihan cair, tabung agar-agar dapat ditutup dengan selapis petrolatum dan parafin; atau tempat perbenihan dapat ditaruh dalam suatu tempat penyimpanan yang bebas oksigen karena oksigen telah diisap keluar atau karena oksigen diikat secara kimia, atau organisme dibiak di dalam suatu kotak anaerob.1

PEMBIAKAN

Dalam pembiakan mikroba, ada dua hal yang penting yaitu pemilihan perbenihan yang sesuai, dan isolasi bakteri dalam biakan murni.

Perbenihan

A. Membiakkan sel dari Spesies Tertentu

Mikroorganisme yang dengan mikroskop terlihat tumbuh dalam lingkungan alamiahnya mungkin sulit untuk dibiak secara murni pada perbenihan buatan. Tetapi dapat dibuat suatu perbenihan yang sesuai yang meniru secara seksama keadaan yang terdapat di lingkungan alamiah organisme tersebut. Suhu, pH dan oksigen dapat ditiru, zat-zat makanan merupakan masalah yang besar. Lingkungan hidup berperan penting, tetapi sukar dianalisis; suatu parasit mungkin memerlukan suatu ekstrak jaringan inang dan bakteri yang hidup bebas mungkin membutuhkan suatu zat yang diekskresikan oleh mikroorganisme yang ada hubungannya dengan bakteri tersebut dalam alam. Keberhasilan dari perbenihan tergantung dari tersedianya sumber zat-zat makanan yang diperlukan oleh organisme.1,3

Suatu bahan dari alam mungkin mengandung berbagai jenis lingkungan-mikro yang masing-masing dapat memberikan tempat hidup bagi spesies yang berlainan. Membiak suatu contoh bahan memungkinkan sekelompok bakteri tertentu saja yang dapat tumbuh, bakteri jenis lain terabaikan. Olehkarena itu sering dilakukan enam sampai delapan kali pembiakan yang berbeda untuk menemukan sebagian besar bakteri yang terdapat pada bahan tersebut. Tiap jenis bakteri harus mendapat kesempatan untuk tumbuh, digunakan perbenihan padat dan dicegah pertumbuhan koloni yang terlalu padat. Kalau tidak, persaingan antara bakteri-bakteri akan menghalangi tumbuhnya beberapa bakteri.1

C. Isolasi suatu Mikroorganisme Tertentu

Pada isolasi tanah subur (basah, cukup terkena udara, kaya mineral dan zat organik) dapat diisolasi ratusan bahkan ribuan jenis mikroorganisme. Untuk membiakkan satu jenis mikroorganisme misalnya Azotobacter (bakteri penambat nitrogen aerob) pada tanah, maka diambil satu gram tanah kemudian ditanamkan ke dalam tabung reaksi yang berisi media perbenihan yang cocok, digunakan perbenihan yang tidak mengandung senyawa nitrogen dan dieramkan secara aerob. Bila sel Azotobacter terdapat dalam tanah itu bakteri ini akan tumbuh baik dalam perbenihan tersebut, bakteri-bakteri yang tidak dapat menambat nitrogen hanya tumbuh sampai semua nitrogen yang terikat habis terpakai. Jadi apabila biakan tumbuh baik, populasi Azotobacter akan sangat meningkat, metode ini disebut pembiakan diperkaya. Bila sebagian biakan dipindahkan pada perbenihan baru, akan dihasilkan biakan Azotobacter yang lebih subur lagi, setelah beberapa kali pemindahan, biakan dapat ditanam pada media perbenihan padat yang diperkaya dan koloni-koloni Azotobacter dapat diisolasi.1

Pembiakan yang diperkaya ialah suatu prosedur untuk membuat perbenihan sedemikian rupa sehingga meniru lingkungan alamiah dari bakteri yang diinginkan, dan dengan demikian bakteri itu dapat diseleksi. Satu pokok penting yang terlibat dalam seleksi ialah mikroorganisme yang dicari merupakan mikroorganisme yang kebutuhan makanannya hampir tidak terpenuhi. Misalnya Azotobacter tumbuh paling baik dalam perbenihan yang mengandung nitrogen organik, tetapi kebutuhan minimumnya keberadaan N2, karena itu digunakan perbenihan yang mengandung N2 sebagai satu-satunya sumber nitrogen untuk mengisolasi bakteri tersebut.

Bila mencari suatu tipe bakteri tertentu dalam bahan pemeriksaan yang berasal dari alam, lebih menguntungkan bila mikroorganisme yang diperoleh dibiak pada perbenihan diferensial . Perbenihan diferensial adalah perbenihan yang menyebabkan koloni bakteri tertentu memberi tampilan khas. Misalnya koloni E.coli memiliki kilauan warna khas pada perbenihan EMB (eosin methylen blue). Agar EMB mengandung satu jenis gula dalam kadar tinggi, dan bakteri yang meragikan gula tersebut akan membentuk koloni yang kemerah-merahan. Perbenihan diferensial digunakan untuk tujuan menentukan ada tidaknya bakteri usus dalam air atau susu, dan adanya bakteri patogen tertentu dalam bahan pemeriksaan klinik.1

Isolasi Mikroorganisme dalam Biakan Murni

Untuk meneliti sifat-sifat suatu mikroorganisme, mikroorganisme itu perlu dibiak terlebih dahulu dalam biakan murni yang bebas dari jenis bakteri lain.

A. Penanaman pada Lempeng Agar

Berlainan dengan sel-sel dalam perbenihan cair, sel-sel yang terletak di atas atau dalam perbenihan padat tidak dapat bergerak. Karena itu, bila beberapa sel diletakkan pada perbenihan padat, tiap sel akan tumbuh dan membentuk koloni terpisah. Zat ideal untuk perbenihan padat adalah agar-agar, suatu polisakarida asam yang diekstraksi dari ganggang merah tertentu. Suspensi agar-agar 1,5-2% dalam air akan mencair pada suhu 100°C, membentuk larutan yang bening dan akan mengeras pada suhu 45°C. Jadi suatu agar-agar yang steril dapat didinginkan dengan cepat di bawah suhu 45°C sehingga berbentuk padat. Sekali menjadi padat, agar-agar tidak dapat mencair lagi kecuali dipanaskan pada suhu diatas 80°C, sehingga setiap suhu yang cocok untuk pengeraman biakan mikroorganisme dapat digunakan.1

Pada metode lempengan tuang, suatu suspensi sel dicampur dengan agar-agar cair pada suhu 50°C dan dituang pada lempeng petri. Bila agar telah mengeras, sel tidak dapat bergerak lagi dan akan tumbuh membentuk koloni. Bila suspensi sel cukup encer, koloni akan terpisah dengan baik, sehingga tiap koloni mempunyai kemungkinan besar berasal dari satu sel.

Cara lain dengan menggoreskan suspensi pertama pada lempeng agar-agar dengan pertolongan sengkelit. Bila penggoresan ini dilanjutkan pada seluruh permukaan lempeng perbenihan, lambat laun makin sedikit sel bakteri yang terdapat pada sengkelit dan

akhirnya sengkelit hanya memindahkan sel-sel tunggal pada perbenihan. Lempeng perbenihan kemudian dieramkan dan setiap koloni yang tumbuh terpisah diambil, disuspensikan ke dalam air dan digoreskan lagi pada lempeng agar.

B. Pengenceran

Suatu metode yang kurang dapat diandalkan. Suspensi diencerkan secara berantai dan bahan dari tiap tabung pengenceran di tanam pada lempeng perbenihan. Bila hanya beberapa contoh dari suatu pengenceran memperlihatkan pertumbuhan, dapat dianggap bahwa beberapa biakan itu berasal dari sel tunggal. Metode ini tidak dipakai kecuali bila penanaman pada lempeng perbenihan tidak mungkin. Kelemahan metode ini ialah hanya dapat dipakai untuk mengisolasi bakteri yang paling domnan dalam suatu populasi suspensi yang beragam.1,4

BAB III KESIMPULAN

Dua aspek yang sangat penting dalam pertumbuhan bakteri ialah aspek fisik dan kimia. Aspek fisik antara lain : suhu, pH dan tekanan osmotik. Sedangkan aspek kimia : sumber karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, trace element, oksigen dan faktor pertumbuhan organik.

Konsentrasi mikroba dapat diukur dari segi konsentrasi sel (jumlah sel hidup perunit volume biakan) atau dari konsentrasi biomassa (bobot kering sel per unit volume biakan).

Fase dalam pertumbuhan bakteri terdiri dari fase penyesuaian, fase eksponensial, fase stationer maksimum dan fase kemunduran.

Banyaknya bakteri berbiak dengan pembelahan biner dan waktu rata-rata yang diperlukan untuk membuat populasi atau biomassa, menjadi dua kali lipat disebut waktu generasi atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan yang cepat sesuai dengan tetapan laju pertumbuhan yang tinggi.

1 sel bakteri menghasilkan 2 sel anakan, jadi sel bakteri membelah berdasarkan deret hitung logaritmik, dimana satu sel bakteri menghasilkan 2 sel anak, 8 sel anak pada 3 generasi, 16 sel bakteri setelah 4 generasi, 1024 sel setelah 10 generasi, dan sekitar satu juta sel setelah 20 generasi. Sebagai contoh satu sel E.coli akan menghasilkan lebih dari 1000 sel bakteri baru dalam waktu kurang dari 3 jam dan lebih dari satu juta sel baru dalam waktu kurang dari 7 jam.

Dalam pembiakan mikroba, ada dua hal yang penting yaitu pemilihan perbenihan yang sesuai, dan isolasi bakteri dalam biakan murni.

DAFTAR PUSTAKA

1. Brooks, Butel, Morse. Medical Microbiology. Twenty second edition. Appleton & Lange. 2002.

2. Levinson, Jawetz. Medical Microbiology & Immunology. Seventh edition. McGraw-Hill Companies,Inc. 2002.

3. Ryan, Ray. Sherris Medical Microbiology. 4th edition. The McGraw Hill companies. 2004.

4. Tortora, Funke, Case. Microbiology an Introduction. 7th edition. An imprint of Addison Wesley Longman,Inc. 2001.