bakteri juga menjaga proses pengolahan limbah sealami mungkin, yang menjadi tujuan akhir dari IPAL itu sendiri.http:www.suryapratamagemilang.co.idindex_file
sPage351.htm.
Sesuai dengan uraian diatas maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian yang berjudul “Penggunaan Bakteri Dari Lumpur Aktif Untuk Menurunkan Nilai
COD Chemical Oxygen Demand Limbah Cair Industri Oleokimia di PT. Socimas”.
1.2 Permasalahan
Apakah bakteri darilumpur aktif dapat menurunkan nilai COD limbah cair industri
pabrik oleokimia PT. Socimas.
1.3 Pembatasan Masalah
- Air limbah yang digunakan untuk mengukur nilai COD diambil dari tempat pengolahanairlimbah pabrik oleokimia PT. Socimas
.
- Bakteri yang digunakan berasal dari lumpur aktif yang diambil dari tempat pengolahan air limbah pabrik oleokimia PT. Socimas.
- Penentuan nilai COD dengan menggunakan metode yang telah dimodifikasi di PT. Socimas.
1.4 Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui kemampuanbakteri darilumpur aktif yang dapat menurunkan nilai
COD pada limbah cair pabrik oleokimia.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi bahwa bakteri dalamlumpur aktif dapat digunakan untuk menurunkan nilai COD limbah cair industri
oleokimia PT. Socimas.
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di LaboratoriumMikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Quality Control PT. Socimas, Medan.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan bersifat eksperimental laboratorium dengan menggunakan bakteri yang berasal dari lumpur aktif yang diambil dari tempat pengolahan air limbah
pabrik oleokimia PT. Socimas. Dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Air limbah yang telah diukur nilai CODnya kemudian disterilkan pada
autoklaf pada suhu 121
o
C selama 30 menit. 2.
Bakteri koloni krem,kuning dan orange dibiakkan pada media NANutrient Agar, NB Nutrient Broth dan BGLB Briliant Green Lactose Broth.
3. Penentuan nilai COD dilakukan dengan refluks terbuka dan dilakukan
terhadap sampel tanpa dan dengan penambahan bakteri. 4.
Dibuat perbandingan vv dengan berbagai variasi antara air limbah dan inokulum bakteri kemudian diinkubasi pada suhu 35-37
o
C selama 24 jam dan diukur nilai CODnya.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bakteri
Bakteri adalah suatu organisme yang sederhana. Sebagai pengurai, mereka sangat diperlukan perannya untuk mengurai kembali bahan organik yang rusak dan
menstabilkan limbah organik dengan perawatan organisme ini. Bakteri bereproduksi dengan kelipatan pembelahan yaitu sel terbagi lagi menjadi dua sel yang baru,
masing-masing bertumbuh dan kemudian membelah lagi. Pembelahan terjadi setiap 15 sampai 30 menit dalam lingkungan yang baik dan makanan yang cukup, oksigen
dan nutrisi lainnya. Hammer, 1977
2.1.1 Struktur Bakteri
Beberapa bagian struktural umum dijumpai pada semua bakteri seperti dinding sel dan membran sitoplasma. Struktur-struktur lainnya hanya ada pada atau di dalam sel
spesies tertentu. a. Dinding sel
Di bawah substansi ekstraseluler seperti kapsul atau lendir dan di luar membran sitoplasma, terletak dinding sel, yaitu suatu struktur amat kaku yang memberikan
bentuk pada sel. Tebal dinding berkisar dari 10 sampai 35 nm; namun beberapa dinding sel amat tebal. Dinding sel merupakan bagian nyata dari berat kering total sel.
Bergantung kepada spesies serta kondisi pembiakannya, dinding sel dapat mencapai 10 - 40 dari berat kering organisme yang bersangkutan. Dinding sel bakteri penting
artinya bagi pertumbuhan dan pembelahan. Kecuali mikoplasma semua bakteri mempunyai dinding sel yang kaku.
Komposisi kimiawi dinding sel Yang menyebabkan kakunya dinding sel ialah peptidoglikan. Polimer molekul besar
yang terdiri dari unit-unit yang diulang-ulang yang amat besar terdiri dari tiga macam bahan pembangun: 1 N-asetilglukosamin AGA ,2 asam N-asetilmuramat AAM,
dan 3 suatu peptida yang terdiri dari empat atau lima asam amino, yaitu L-alanin, D- alanin, asam D-glutamat dan lisin atau asam diaminopimelat. Dinding sel yang utuh
juga mengandung komponen-komponen kimiawi lain seperti asam tekoat, protein, polisakarida, lipoprotein dan lipopolisakarida yang terikat pada peptidoglikan. Peptido
glikan bersama-sama dengan dua komponen lain dinding sel yaitu asam diaminopimelat dan asam tekoat hanya dijumpai pada prokariota. Namun, susunan
kimiawi serta struktur peptidoglikan bervariasi dari satu spesies bakteri ke spesies bakteri yang lain. N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat merupakan
komponen konstan peptidoglikan, namun ada keragaman pada asam-asam amino yang ada dan pada sifat ikatan antara asam-asam amino ini. Penemuan penting lain yang
diperoleh selama berlangsungnya identifikasi komposisi kimiawi dinding sel bakteri ialah bahwa beberapa dari asam-asam amino di dalam peptida pada peptidoglikan
terdapat dalam kondfigurasi D. Ini berlawanan dengan penampilannya di dalam protein, yaitu terdapat dalam konfigurasi L.
b. Membran sitoplasma Langsung di bawah dinding sel terletak suatu membran tipis. Perkiraan ketebalannya,
yang didasarkan pada mikrograf elektron irisan-irisan tipis, ialah sekitar 7,5 nm. Membran sitoplasma amatlah penting karena mengendalikan lalu lalangnya
substansi kimiawi dalam larutan, masuk ke dalam dan keluar dari sel. Amatlah menakjubkan bahwa sel mikroskopis mengapung seperti itu dalam lingkungan
kimiawi yang sangat kompleks dan selalu berubah, mampu mengambil dan menahan nutrien dalam jumlah yang sesuai dan membuang kelebihan nutrien danatau produk-
produk buangannya. Membran sitoplasma juga menyediakan peralatan biokimia untuk memindahkan ion-ion mineral, gula, asam-asam amino elektron, serta metabolit-
metabolit lain melintasi membran. Substansi-substansi dalam larutan ini, atau solut, lewat melintasi membran dengan cara difusi pasif atau angkutan aktif. Penjelasan
mengenai kedua proses yang penting itu diuraikan berikut: 1. Difusi pasif osmosis. Difusi pasif tidak membedakan solut-solut yang lewat
melintasi membran pada suatu area berkonsentrasi lebih tinggi ke yang lebih rendah. Difusi pasif bekerja untuk menyamakan konsentrasi solut kedua pada sisi membran.
2. Angkutan aktif. Angkutan aktif berbeda dengan difusi pasif bersifat sangat spesifik; yaitu memperlakukan solut secara efektif. Di samping itu proses ini
memungkinkan penumpukan solut di dalam sel dengan konsentrasi yang lebih tinggi daripada yang ada di luar sel. Sel-sel ini harus mampu menghimpun nutrient supaya
dapat tumbuh. Proses angkutan aktif melibatkan mekanisme yang ruwet di dalam membran sitoplasma. Angkutan macam ini diwujudkan oleh senyawa-senyawa yang
disebut portir membran. Bersama-sama dengan reaksi - reaksi biokimiawi yang menghasilkan energi. Pelczar, 1986
c. Mesosom Mesosom merupakan lipatan atau lekukan folding dari membran sitoplasma yang
berperan aktif dalam proses pembelahan sel dan metabolisme. Proses pembelahan sel atau binary fision dimulai dengan terbentuknya septa melintang pada membran
sitoplasma di dalam mesosom, membagi dua sel induk sedemikian rupa sehingga sel anak yang terbentuk akan memiliki komponen dan sifat seperti induknya.
d. Inti sel Sel bakteri tidak mempunyai pembungkus inti yang sebenarnya. Di dalam inti terdapat
kromosom sebagai pusat informasi genetik yang mengatur semua kegiatan dari bakteri tersebut, termasuk metabolisme maupun yang menentukan sifat resistensi terhadap
suatu antimikroba. Sel bakteri terkadang juga mempunyai materi genetik ekstrakromosom yang berupa small cyclic DNA yang berada di luar inti dan disebut
plasmid. Plasmid secara otonom dapat mengadakan replikasi serta dapat berpindah tempat atau dipindahkan dari satu bakteri ke bakteri yang lain. Contoh plasmid adalah
R-plasmid yang membawa sifat resisten terhadap suatu antibiotika. e. Kapsul
Kapsul merupakan suatu lapisan tipis, berada di luar dinding sel dan secara kimiawi tersusun atas polisakarida, peptida atau kedua-duanya. Kapsul tidak dimiliki oleh
semua bakteri dan kekompleksan susunan kimiawinya tergantung dari spesies bakteri. Kapsul dapat melindungi bakteri terhadap fagositosis. Kapsul juga menentukan derajat
keganasan atau virulensi bakteri, artinya bakteri yang mempunyai kapsul lebih virulen dibandingkan yang tidak memiliki kapsul. Selain itu kapsul juga bersifat antigenik.
f. Flagela bulu cambuk Flagela adalah alat gerak yang tidak dimiliki oleh semua bakteri. Flagela tersusun dari
protein yang disebut flagelin. Bakteri yang memiliki flagela dapat bergerak aktif dan pergerakan tersebut dapat diamati dengan cara melakukan pemeriksaan atau
percobaan tetes gantung hanging drop, pemeriksaan dengan mikroskop lapangan gelap darkfield microscope atau melakukan penanaman pada media pembenihan
semi solid. g. Filamen aksial
Alat pergerakan yang khusus dimiliki oleh bakteri famili Treponemataceae, misalnya Treponema pallidum. Filamen aksial ini didapatkan pada bagian dalam dinding sel
bakteri dan membungkus bakteri dari satu ujung ke ujung yang lain. Bakteri yang memiliki filamen aksial pergerakannya seperti ular.
h. Pili Pili atau fimbriae adalah struktur tambahan yang melekat pada permukaan dinding sel
tetapi lebih pendek dari flagella serta lebih halus. Pili tersusun dari protein yang disebut pilin dan biasanya dimiliki bakteri gram negatif. Pili yang berfungsi sebagai
alat untuk menempelkan dirinya pada sel hospes disebut colonizing factor. Selain itu, ada pili yang berperan pada proses pemindahan materi genetik dari salah satu bakteri
ke bakteri yang lain, disebut sex pili. i. Spora
Beberapa bakteri gram positif dalam keadaan tertentu dapat membentuk resting cells yang disebut endospora spora. Pembentukan spora akan terjadi apabila nutrisi
esential yang diperlukan tidak memenuhi kebutuhan untuk pertumbuhan bakteri.
Prosesnya disebut sporulasi. Spora bukan merupakan alat reproduksi dan apabila keadaan menjadi baik kembali atau nutrisi esensial telah terpenuhi maka spora
tersebut akan berubah menjadi bakteri lagi bentuk vegetatif dan prosesnya disebut germinasi. Menurut letaknya, spora dapat terletak di ujung sel bakteri terminal
spore, dapat juga terletak di subterminal atau pada bagian tengah sel bakteri. Spora dapat bertahan bertahun-tahun sehingga bakteri tersebut dapat bersifat dormant
hidup, tetapi tidak berkembang biak. Tim Mikrobiologi FK, 2003
Tabel 2.1 Fungsi struktur permukaan sel bakteri
NO. STRUKTUR
FUNGSI KOMPOSISI KIMIAWI
1. Flagela
Lokomosi Protein
2. Pili
Tabung konjugasi pelekatan sel
Protein
3. Kapsul dan
bahan ekstraselular
Penutup lindung, pelekatan sel, makanan cadangan
Polisakarida, polipeptide
4. Dinding sel
Penutup lindung, permeabilitas Peptidoglikan, asam tekoat, polisakarida, lipid,
dan protein 5.
Membran sitoplasma dan
mesosom Penutup semipermeabel,
mekanisme transpor, pembelahan sel, sintesis
makromolekul biologis Lipid, protein
Pelczar,1986
2.1.2 Bentuk Bakteri
Ukuran bakteri berkisar antara panjang 0,5 sampai 10µ dan lebar 0,5 sampai 2,5µ tergantung dari jenisnyaµ=1 mikron=0,001 mm. Walaupun terdapat beribu jenis
bakteri, tetapi hanya beberapa karakteristik bentuk sel yang ditemukan yaitu: 1
Bentuk bulat atau cocci tunggal=coccus 2
Bentuk batang atau bacilli tunggal=bacillus 3
Bentuk spiral atau spirilli tunggal=sprillum
4 Bentuk koma atau vibrios tunggal=vibrio
coccus batang
cocci berpasangan batang dalam
cocci dalam bentuk rantai bentuk rantai
cocci dalam kelompok vibrio atau koma
kecil spirillum
Gambar 2.1. Beberapa bentuk dan susunan yang khas dari sel-sel bakteri
Sel-sel ini dapat dijumpai dalam keadaan tunggal, berpasangan, tetrad, kelompok kecil, gerombolan atau rantai.Buckle, 1987
Beberapa faktor utama yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme meliputi:
1. Suplai zat gizi Mikroorganisme juga membutuhkan suplai makanan yang akan menjadi sumber
energi dan menyediakan unsur-unsur kimia dasar untuk pertumbuhan sel. Unsur- unsur dasar tersebut adalah karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor,
magnesium, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. 2. Suhu
Suhu adalah satu faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi kehidupan dan pertumbuhan organisme. Suhu dapat mempengaruhi,mikroorganisme dalam
dua cara yang berlawanan. a. Apabila suhu naik, kecepatan metabolisme naik dan pertumbuhan
dipercepat. Sebaliknya apabila suhu turun, kecepatan metabolisme juga turun dan pertumbuhan diperlambat.
b. Apabila suhu naik atau turun, tingkat pertumbuhan mungkin terhenti komponen sel
menjadi tidak aktif dan sel-sel dapat mati.
Berdasarkan hal diatas, beberapa hal sehubungan dengan suhu bagi setiap organisme dapat digolongkan sebagai berikut:
1. Suhu minimum : dibawah suhu ini pertumbuhan mikroorganisme tidak
terjadi lagi. 2. Suhu optimum
:suhu di mana pertumbuhan paling cepat. 3. Suhu maksimum : di atas suhu ini pertumbuhan mikroorganisme tak
mungkin terjadi. Buckle, 1987
Semua bakteri dapat diklasifikasikan ke dalam satu diantara tiga golongan besar, tergantung pada suhu yang dibutuhkan:
a. Psikrofil : jenis bakteri yang dapat hidup antara suhu -5 - 20
o
C. b. Mesofil
: jenis bakteri yang dapat hidup antara suhu 20-40
o
C. Perbedaan karakter mesofil adalah mereka mampu hidup seperti suhu
tubuh manusia 37
o
C dan mereka tidak dapat hidup pada suhu di atas 45
o
C. c. Termofil
: jenis bakteri yang dapat hidup pada suhu 35
o
C dan diatasnya.
Kelompok pada termofil adalah : 1. Fakultatif Termofil : bakteri yang dapat tumbuh pada suhu 37
o
C, dengan suhu pertumbuhan optimum 45-60
o
C. 2. Obligate Termofil : organisme yang dapat tumbuh hanya pada suhu diatas
50
o
C. Dengan suhu optimum di atas 60
o
C. Capuccino and Sherman, 1996
3. pH Kebanyakan bakteri tumbuh pada kisaran sempit; pH mendekati netral 6,5-
7,5. Sedikit bakteri yang tumbuh pada pH asam di bawah 4. Ada bakteri bahkan
dapat hidup pada pH 1. Alkalinitas juga menghambat pertumbuhan tapi tidak digunakan sebagai preservasi. Suryanto, 2006
4. Tekanan Osmosa Pada umumnya larutan hipertonis menghambat pertumbuhan, karna
dapat menyebabkan plasmolisa. Beberapa mikroorganisme dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula yang tinggi antara lain ragi yang
osmofil dapat tumbuh pada kadar gula yang tinggi dan bakteri halofilik dapat
tumbuh pada kadar garam tinggi, bahkan beberapa mikroorganisme dapat tahan di dalam substrat dengan kadar garam sampai 30, golongan ini bersifat
halodurik. Suriawiria, 1996.
Sebanyak 80-90 bakteri tersusun atas air. Tekanan osmose sangat diperlukan bakteri agar tetap hidup. Apabila bakteri berada dalam larutan yang
konsentrasinya lebih tinggi daripada konsentrasi yang ada dalam sel bakteri, maka akan terjadi keluarnya cairan dari sel bakteri melalui membran sitoplasma yang
disebut plasmolisis. Pada umumnya, bakteri untuk pertumbuhannya memerlukan
kadar garam hanya 1 - 2. Tim Mikrobiologi FK, 2003
5. Atmosfer gas Gas-gas utama yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri ialah oksigen dan
CO
2
. Bakteri memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respons terhadap oksigen bebas. Organisme yang membutuhkan oksigen adalah bakteri
aerob.Pelczar, 1986
2.2Persyaratan nutrisi
Pengamatan-pengamatan berikut ini melukiskan hal tersebut dan juga menampakkan keragaman yang amat besar dalam hal tipe nutrisi yang dijumpai antara bakteri:
1. Tumbuhan hijau dapat menggunakan energi pancaran atau cahaya dinamakan fototrof. Yang lain seperti hewan, bergantung pada oksidasi
kehilangan elektron dari satu atom senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya. Makhluk- makhluk ini disebut kemotrof. Semua organisme hidup terbagi
menjadi fototrof atau kemotrof dan kedua tipe nutrisi ini dijumpai di antara bakteri. 2. Banyak bakteri juga membutuhkan CO
2
sebagai sumber karbonnya. Semua organisme macam itu disebut autotrof. Bila mereka memperoleh energinya
dengan cara mengoksidasi senyawa kimiawi maka disebut kemoautotrof. Mikrorganisme yang mensyaratkan senyawa organik sebagai sumber karbonnya
disebut heterotrof. 3. Semua organisme membutuhkan nitrogen, sulfur, fosfor dan beberapa unsur
logam Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Zn, Cu dan Co untuk pertumbuhan tidak terkecuali bakteri.
4. Semua organisme hidup membutuhkan vitamin senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan yang berfungsi membentuk substansi
yang mengaktivasi enzim substansi yang menyebabkan perubahan kimiawi. Beberapa bakteri mampu membuat mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya
dari senyawa-senyawa lain di dalam medium. Yang lain tidak akan tumbuh kecuali bila ditambahkan satu atau lebih vitamin ke dalam mediumnya.
5. Semua organisme hidup membutuhkan air untuk fungsi-fungsi metabolik dan pertumbuhannya. Untuk bakteri, semua nutrien harus ada dalam bentuk
larutan sebelum dapat memasuki bakteri tersebut. Pelczar,1986
2.3 Enzim
Kegiatan kimiawi yang dilakukan oleh sel-sel sangatlah rumit.Demikian beragamnya bahan yang digunakan sebagai bahan nutrien oleh sel disatu pihak dan sebagai ragam
substansi yang disintesis menjadi komponen–komponen sel di pihak lain. Sel melakukan kegiatan initerletak pada kerja enzim, substansi yang ada dalam sel dalam
jumlah yang amat kecil dan mampu menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan yang berkaitan dengan proses-proses selular dan kehidupan. Tak mungkin ada
kehidupan tanpa enzim.
Di dalam sebuah sel rata-rata terdapat ribuan jenis enzim yang berbeda-beda. Di dalam sel hidup, kesemua enzim ini beserta kegiatannya harus terkoordinasi
sedemikian rupa sehingga produk-produk yang sesuai dapat terbentuk dan tersedia, pada tempat yang tepat dalam jumlah yang tepat, dan waktu yang tepat, dan dengan
menggunakan energi seminimum mungkin. Koordinasi ini dimungkinkan oleh adanya pengendalian enzim. Pelczar, 1986
Sistem enzim yang berperan dalam jalannya reaksi biokimiawi sangat kompleks dan tiap enzim hanya mempengaruhi satu macam reaksi spesifik, misalnya
enzim yang berperan pada metabolisme protein tidak dapat mempengaruhi atau berperan pada metabolisme karbohidrat ataupun lemak.Agar enzim dapat bekerja
dengan baik pada beberapa enzim diperlukan bahan-bahan nonprotein misalnya
adanya ion-ion Mg, ion Mn, dan sebagainya yang disebut kovaktor atau aktifator. Enzim diproduksi dalam jumlah yang tidak banyak, karena enzim tersebut tidak ikut
terproses tidak rusak pada reaksi biokimiawi dan dapat digunakan berulang-ulang. Oleh karena tersusun dari protein enzim sangat peka terhadap pengaruh pH, suhu dan
beberapa agen kimiawi maupun pengaruh fisis tertentu. Enzim memiliki suhu maupun pH optimal yang sama dengan pH dan suhu optimal bakteri, disamping itu bekerjanya
sangat spesifik.
Pemecahan atau sintesis suatu bahan biasanya berlangsung dalam satu rantai reaksi kimiawi dimana tiap-tiap tahapan reaksi dikatalisir oleh enzim tertentu. Bila
salah satu enzim yang mempengaruhi tahapan reaksi metabolisme tidak ada maka reaksi kimiawi tersebut akan berhenti pada bagian dimana enzim yang diperlukan tadi
tidak ada dan berakibat terjadinya penumpukan bahan-bahan metabolit yang bersifat toksis yang dapat mematikan bakteri tersebut. Tim Mikrobiologi FK, 2003
Enzim adalah katalis hayati. Katalis walaupun dalam jumlah yang sedikit memiliki kemampuan yang unik untuk mempercepat berlangsungnya reaksi kimiawi
tanpa enzim itu sendiri terkonsumsi atau berubah setelah reaksi selesai. Enzim adalah senyawa organik yang dihasilkan oleh sel-sel hidup. Inilah mengapa enzim disebut
katalis hayati atau organik atau sarana katalitik. Suatu katalis tertentu akan berfungsi pada hanya satu jenis reaksi tertentu saja. Sekalipun semua enzim pada mulanya
dihasilkan di dalam sel beberapa diekskresikan melalui dinding sel dan dapat berfungsi di luar sel. Jadi dikenal dua tipe enzim: enzim ekstraseluler, atau eksoenzim
berfungsi di luar sel dan enzim intraseluler atau endoenzim berfungsi di dalam sel.
Fungsi utama enzim ialah melangsungkan perubahan-perubahan seperlunya pada nutrien disekitarnya sehingga memungkinkan nutrien tersebut memasuki sel.
Misalnya amilase menguraikan pati menjadi unit-unit gula yang lebih kecil. Enzim intraseluler mensintesis bahan seluler dan juga menguraikan nutrien untuk
menyediakan energi yang dibutuhkan sel.Misalnya, heksokinase mengkatalisis fosforilasi heksose dan glukose senyawa-senyawa gula sederhana di dalam sel.
Khasnya satu molekul enzim dapat merngkatalisis perubahan 10 sampai 10.000 molekul substratsenyawa yang dikenai proses perubahan oleh enzim perdetik.
Reaksi- reaksi yang dikatalisis oleh enzim seringkali berlangsung beberapa ribu sampai lebih dari sejuta kali lebih cepat dari reaksi-reaksi yang sama tetapi tidak
dikatalisis oleh enzim.
2.3.1 Sifat-sifat fisik dan kimiawi enzim
Enzim dapat berupa protein murni ataugabungan antara protein dengan gugusan- gugusan kimiawi lainnya. Seperti halnya semua protein, enzim akan terdenaturasikan
oleh panas,terpresipitasikan terendapkanoleh etanol atau garam-garam anorganik berkonsentrasi tinggi seperti ammonium sulfat,dan tidak dapat melewati membran
semipermeabel atau membran selektif; dengan perkataan lain, tak terdialisis. Protein enzim adalah molekul yang amat besar; berat molekulnya berkisar antara kurang lebih
10.000 sampai satu juta.
Banyak enzim terdiri dari protein yang bergabung dengan molekul organik dengan berat molekul rendah yang dinamakan koenzim. Bagian proteinnya disebut
apoenzim. Bila bergabung kedua bagian tersebut membentuk enzim yang lengkap, disebut holoenzim
Apoenzim +
Koenzim Holoenzim
tidak aktif tidak aktif
aktif protein
protein tidak terdialisis
terdialisis berat molekul tinggi berat molekul rendah
Molekul-molekul enzim amatlah efisien dalam mempercepat pengubahan substrat menjadi produk akhir. Sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya, satu
molekul enzim tunggal dapat melangsungkan pengubahan sebanyak 1.000 molekulsubstrat per detik. Kemampuan ini serta kenyataan bahwa enzim tidak
dikonsumsi ataupun mengalami perubahan, menerangkan mengapa enzim dalam jumlah yang amat sedikit sudah cukupbagi proses-proses selular.
Tetapi enzim bersifat tidak stabil. Aktivitasnya berkurang dengan nyata atau hancur oleh berbagai kondisi fisik atau kimiawi. Dalam hal ini terdapat perbedaan
besar diantara enzim yang berbeda-beda. Beberapa menjadi tidak aktif oleh perubahan-perubahan yang amat kecil disekitarnya seperti misalnya bila dibiarkan
sebentar saja dalam suhu kamar. Dua ciri yang amat menyolok mengenai enzim ialah efisiensi katalitiknya yang tinggi
dan derajat kekhususannnya yang tinggi terhadap substrat. Sel biasanya menghasilkan enzim yang berbeda untuk setiap senyawa yang harus dikenai proses metabolisme
olehnya. Lagipula setiap enzim menyebabkan perubahan satu langkah pada substratnya.
Glukose + Sel-sel khamir Alkohol + CO
2
substrat sumber enzim produk akhir
Pengubahan ini dicapai bukan oleh satu enzim tunggal, tetapi oleh sekelompok enzim, yaitu suatu sistem enzim, lebih dari selusin individu enzim bekerja berurutan, masing-
masing menyebabkan terjadinya suatu reaksi kimiawi yang menghasilkan suatu perubahan spesifik pada produk yang dibentuk oleh reaksi enzim yangtepat
mendahuluinya. Reaksi terakhir sekian banyak enzim dalam sistem tersebut menghasilan produk-produk akhir.
2.3.2 Sifat dan mekanisme kerja enzim
Kebanyakan reaksi enzim dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi keseluruhan sebagai berikut:
enzim E + substrat S komp. enzim - substrat ES produk P + enzim E
Enzim E dan substrat S bergabung menjadi kompleks enzim substrat ES, yang kemudian terurai menjadi produk P. Enzimnya tidak terkonsumsi di dalam reaksi
tersebut tetapi dilepaskan kembali untuk reaksi selanjutnya dengan molekul substrat yang lain. Proses ini diulang-ulang banyak sekali sampai semua molekul substansi
yang tersedia habis terpakai.
Yang menjadi pokok dalam teori mengenai mekanisme kerja enzim ialah konsep aktivasi substrat yang terjadi setelah pembentukan kompleks enzim-substrat
ES. Aktivasi memungkinkan substrat diubah oleh kerja enzim.Terjadinya aktivasi molekul substrat inidisebabkan oleh affinitas kimiawi substrat yang tinggi terhadap
daerah-daerah tertentu pada permukaan enzim yang disebut situs aktif. Ketegangan atau distorsi yang dihasilkan pada beberapa ikatan pada molekul substrat membuatnya
labil tidak mantap dan karenanya mengalami perubahan sebagaimanaditentukan oleh enzim yang bersangkutan. Molekul-molekul yang telah mengalami perubahan itu
tidak lagi mempunyai affinitas terhadap situs-situs aktif tadi dan karenanya dilepaskan. Enzimnya kemudian bebas untuk bergabung lagi dengan substrat
berikutnya dan demikianlah proses tersebut berulang.
Fungsi utama suatu enzim ialah mengurangi hambatan energi aktivasi pada suatu reaksi kimiawi. Yang dimaksud energi aktivasi ialah energi yang dibutuhkan
untuk membawa substansi ke situs reaktifnya. Enzim bergabung dengan substrat membentuk status transisi yang membutuhkan energi aktivasi lebih kecil untuk
berlangsungnya reaksi kimiawi tersebut. Pembahasan ini berlaku bagi substrat yang mengalami peruraian dan digunakan untuk memperoleh energi. Pelczar, 1986
2.4 Metabolisme
Metabolisme ialah semua reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel yang menghasilkan energi dan yang menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan
untuk kegiatan-kegiatan selular, seperti pergerakan. Reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui perombakan nutrien disebut reaksi disimilasi atau
peruraian; jadi merupakan kegiatan katabolitik sel. Jadi reaksi disimilasi menghasilkan energi, reaksi asimilasi menggunakan energi.
2.4.1 Metabolisme Karbohidrat
Karbohidrat selain merupakan sumber utama karbon bagi bakteri aerob maupun anaerob, juga merupakan sumber energi. Unsur karbon tersebut oleh bakteri
diperlukan untuk sintesis karbohidrat, asam amino, lipid dan purin.
Molekul karbohidrat terdiri atas dua atau lebih monosakarida yang disebut gula kompleks atau polisakarida yang sebenarnya terbentuk oleh karena adanya
kondensasi antara molekul-molekul heksosa monosakarida. Untuk memecah gula kompleks atau polisakarida, terlebih dahulu bakteri harus memecah ikatan glikosidik
antara molekul-molekul monosakarida yang menyusunnya dengan bantuan enzim. Proses pemecahan ikatan glikosidik terdiri atas: hidrolisis, fosforilasi, dan
transglikosidasi. Protein dihidrolisis berjalan secara menetap irreversible dengan bantuan enzim glikosidase atau invertase:
Invertase dan air Sukrosa
Glukosa + Fruktosa Hasil akhir pemecahan karbohidrat oleh bakteri aerob adalah H
2
O dan CO
2
, sedangkan oleh bakteri anaerob hasilnya adalah asam laktat.
Pemecahan senyawa polisakarida selulosa umumnya melalui proses dekomposisi oleh bakteri anaerob, baik yang berada di tanah maupun yang berada dalam saluran cerna
hewan memamah biak. Walaupun selulosa terdiri atas molekul-molekul heksosa tetapi lebih sukar dihidrolisis. Tim Mikrobiologi FK, 2003
2.4.2Metabolisme lemak
Glukosa adalah sumber energi tunggal yang terpenting bagi kebanyakan sel. Tetapi, bagi banyak mikroorganisme, zat-zat lain seperti lemak dan protein, dapat digunakan
sebagai sumber energi pilihan. Zat-zat tersebut diubah secepat dan seefisien mungkin menjadi intermediat lintasan-lintasanglikolitik dan TCAtricarboxylic acid
sehingga untuk terlaksananya peruraian secara lengkap hanya dibutuhkan sejumlah minuman enzim tambahan. Lintasan glikolitik dan siklus TCA berlaku sebagai suatu
pusat umum dan lintasan-lintasan katabolitik lainnya dibangun disekelilingnya.
Perombakan lipid atau lemak diawali dengan pecahnya trigliserida oleh penambahan air sehingga terbentuk gliserol dan asam lemak dengan bantuan enzim-
enzim lipase:
O O
H
2
C O C R1
H
2
C OH HO C
R1 O
O Lipase
HC O C R2 + 3H
2
O HC OH + HO C R2
O O
H
2
C O C R3 H
2
C OH HO C R3
Trigliserida Gliserol Asam-asam lemak
-R = rantai hidrokarbon
Gliserol sebagai komponen lemak dapat diubah menjadi intermediat lintasan glikolitik dihidroksiaseton fosfat melalui reaksi reaksi berikut:
Gliserol kinase Gliserol + Adenosin trifosfat ATP
Adenosin difosfat ADP+ Mg
2+
Gliserol – 3 – fosfat Gliserol dehidrogenase
Gliserol – 3-fosfat + NAD
+
dihidroksiaseton fosfat + NADH
2
Dihidroksiaseton fosfat yang terbentuk akan diuraikan melalui mekanisme. Asam-asam lemak dioksidasi melalui pengusiran berturut – turut fragmen berkarbon
dua dalam bentuk asetil-KoA.Asetil-KoA yang terbentuk kemudian dapat memasuki siklus TCA, sedangkan atom-atom hidrogen beserta elektron-elektronnya memasuki
rantai angkutan elektron menuju fosforilasi oksidatif.
Ada lebih banyak hasil energi per gram lemak daripada per gram karbohidrat. Namun, relatif hanya beberapa spesies mikroba yang efektif dalam merombak lipid,
baik tipe yang sederhana maupun yang rumit, antara lain karena terbatasnya daya larut lipid. Pelczar, 1986.
Bagian-bagian tertentu bakteri juga tersusun dari lipid misalnya sel membran serta bagian tertentu dinding sel dan kapsul. Pada umumnya lemak tersebut
merupakan lipopolisakarida. Lipopolisakarida tersusun dari lemak lipid yang berikatan dengan senyawa polisakarida inti core polysaccharide. Bakteri memiliki
enzim lipase yang dapat memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Lipopolisakarida merupakan bagian yang menyusun endotoksin dari bakteri
gram negatif. Tim Mikrobiolgi FK, 2003
2.4.3 Metabolisme protein
Banyak bakteri heterotrofik dapat menghancurkan protein di luar tubuhnya dan menggunakan produk-produk hasil proses tersebut sebagai sumber tenaga karbon dan
nitrogen. Karena molekul protein terlampau besar untuk dapat melewati membran, bakteri mengekskresikan enzim yang disebut proteaseyang menghidrolisis protein
tersebut menjadi peptide-peptide. Bakteri menghasilkan peptidase yang menguraikan peptide menjadi asam-asam amino
individu, yang kemudian dikatabolisme melalui cara yang bergantung pada tipe asam aminonya dan spesies atau galur bakteri yang menguraikannya. Proses ini adalah
sebagai berikut:
Protease peptidase
Protein peptide
asam amino
Bilamana asam amino diuraikan, kerangka karbon asam-asam amino tersebut mengalami peruraian oksidatif menjadi senyawa-senyawa yang dapat memasuki siklus
TCA untuk dioksidasi lebih lanjut. Masuknya ke dalam siklus TCA dapat melalui asetil-
KoA, asam α ketoglutarat, asam suksinat, asam fumarat atau asam oksaloasetat. Pelczar, 1986
Gambar 2.2 Metabolisme karbohidrat, lipid dan asam amino
Seperti dapat dilihat dari gambar, asetil KoA merupakan intermediate umum dari metabolisme karbohidrat dan lipid dan siklus TCA merupakan lintasan umum untuk
oksidasi karbohidrat, lipid dan asam amino.
2.5 Isolasi Bakteri
Ketahanan dan kesinambungan pertumbuhan mikroorganisme bergantung pada persediaan nutrisi yang mencukupi dan lingkungan pertumbuhan yang baik. Untuk
ketahanan pertumbuhan, sebagian besar mikroba harus menggunakan bahan berbobot molekul rendah dan dapat larut yang sering diperoleh dari degradasi nutrien kompleks
secara enzimatik. Suatu larutan yang mengandung nutrien-nutrien tersebut disebut
dengan media biakan. Pada dasarnya semua media biakan berbentuk cair, semipadat atau padat. Cappucino dan Sherman, 2013
Bakteri di alam umumnya tumbuh dalam populasi yang terdiri dari berbagai spesies. Oleh karena itu, untuk mendapatkan biakan murni, sumber bakteri harus
diperlakukan dengan pengenceran agar didapat hanya 100-200 bakteri yang ditransfer ke medium, sehingga dapat tumbuh menjadi koloni yang berasal dari bakteri tunggal.
Ada beberapa metode untuk mengionokulasi bakteri sesuai dengan jenis medium tujuannya yaitu:
1. Metode gores atau streak plateadalah metode isolasi kualitatif, menggunakan
loop ose dan menggoreskannnya ke permukaan medium agar dengan pola tertentu dengan harapan pada ujung goresan,hanya sel-sel bakteri tunggal yang
terlepas dari ose dan menempel ke medium. Sel- sel bakteri tunggal ini akan membentuk koloni tunggal yang kemudian dapat dipindahkan ke medium
selanjutnya agar didapatkan biakan murni. 2.
Metode sebar atau spread plate. Metode ini membutuhkan campuran suspensi sebelumnya dari mikroorganisme yang digunakan. Dilakukan dengan
menyemprotkan suspensi ke atas medium agar kemudian menyebarkannya secara merata dengan trigalski. Dengan ini diharapkan bakteri terpisah secara
individual, kemudian dapat tumbuh menjadi koloni tunggal. 3.
Metode tuang atau pour plate dilakukan dengan 2 cara, yaitu dengan mencampur suspensi bakteri dengan medium agar pada suhu 50
o
C kemudian menuangkannya pada petridisk atau denganmenyemprotkan suspensi pada
dasar petridisk, kemudian menuang medium agar keatasnya dan diaduk. Setelah agar mengeras, bakteri akan berada pada tempatnya masing-masing
dan diharapkan bakteri tidak mengelompok sehingga terbentuk koloni tunggal.
Cappucino dan Sherman, 1996
2.6 Teknik Pewarnaan
