KULTIVASI, REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN BAKTERI ARIF SUPENDI, M.Si.
Berdasarkan zat hara yang diperlukan bakteri : 1. Sumber energi : - Kemotrofik : energi dari bahan kimia - Fototrofik : energi dari cahaya 2. Sumber elektron : - Litotrofik : dari senyawa anorganik - Organotrofik : dari senyawa organik 3. Sumber karbon : - Ototrofik : dari CO 2 - Heterotrofik : dari senyawa organik
Teknik biakan murni : 1. Metode cawan gores 2. Metode cawan tuang atau metode agar tuang atau metode pengenceran 3. Isolasi sel tunggal Catatan : Medium : tempat mikroorganisme dibiakkan Inokulum : bahan yang diinokulasikan pada medium Inokulasi : cara menanam pada media
Beberapa istilah : Biakan campuran : biakan yang mengandung lebih dari dua jenis bakteri Biakan murni : biakan yang terdiri dari populasi sel yang sejenis Koloni : massa sel yang berasal dari satu bakteri Propagasi : tehnik pemindahan kultur dengan jangka waktu tertentu dengan maksud untuk menyegarkan kembali bakteri yang terdapat dalam medium.
Pemeliharaan dan pengawetan biakan murni Penyimpanan dalam suhu 0 10 o C yaitu penyimpanan jangka pendek, hanya dapat disimpan beberapa bulan. Penyimpanan dalam nitrogen cair (suhu 196 o C, untuk pemeliharaan jangka panjang. Liofilisasi, yaitu tehnik dehidrasi dalam tabung sambil dibekukan dalam ruang hampa.
Zat hara bakteri : Medium sintetik : Media yang diketahui komposisinya secara terinci, biasanya untuk mikroorganisme ototrofik. Medium non-sintetik : media dari bahan mentah yang tidak diketahui komposisinya secara pasti seperti pepton, ekstrak daging, ektrak ragi dan sebagainya, untuk m.o. heterotrofik
Bahan mentah untuk media non sintetik : Ekstrak daging : KH, N, Vit Ektrak khamir/ragi : Vit B, N, C Pepton : N, Vit, KH Agar : tidak ada zat hara Catatan : Protein dalam media didigesti oleh bakteri dengan asam atau enzim
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri : 1. Faktor zat hara 2. Faktor lingkungan fisik Catatan : S : untuk ko-enzim dan asam amino P : Asam nukleat, fosfolipida, ATP (K 2 HPO 4 dan KH 2 PO 4 ) K, Mg, Mn, Fe, Ca : Kofaktor Fe : Sitokrom Ca : Spora
1. Sumber energi : cahaya, zat kimia 2. Sumber Karbon : CO2 dan zat organik (oleh bakteri dirombak jadi protein, polisakarida, lipida dan asam nukleat 3. Sumber Nitrogen : Protein dan NPN (bahan dasar untuk pembentukan protein) 4. Sumber belerang dan fosfor 5. Sumber logam (Na, K, Ca, Mg, Mn, Fe, Zn, Ag, Co) 6. Sumber vitamin, untuk aktivasi enzim 7. Sumber air 8. Sumber elektron Faktor zat Hara, zat hara yang diperlukan bakteri :
Jenis Media : Media diferensial : media yang dapat membedakan beberapa kelompok bakteri, contohnya Agar Darah Media selektif : Media yang menghambat pertumbuhan bakteri tertentu dan mendukung pertumbuhan bakteri yang diinginkan. Media anaerobik : untuk bakteri anaerob Media penyubur (media enrichment) yaitu media yang dapat mempercepat pertumbuhan mikroorganisme tertentu. Media cair Media padat
Beberapa cara untuk mensterilkan medium Mendidihkan medium (beberapa jam) Tindalisasi : Proses pemanasan berulang, sehingga spora mati Autoklaf : panci bertekanan dengan suhu 121 o C selama 15 menit Penyaringan atau filtrasi Desinfeksi : mematikan semua m.o. dengan cara fisik dan kimiawi.
Sterilisasi : Panas basah : menyebabkan denaturasi Protein (autoklaf) Panas kering : menyebabkan oksidasi dari komponen sel (oven) Penyaringan (filtrasi) : silika, porselin, asbes Bahan kimia (alkohol, Clor, Yodium, Formaldehide, fenol, gas etilen oksida Radiasi (sinar, ultraviolet)
Faktor fisik yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri : 1. Suhu : - Psikrofil (0-30 o C) - Mesofil (25 40 o C) - Thermofil (> 50 o C) Suhu Pertumbuhan optimum : suhu inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu yang singkat. Psikrodurik/kriodurik : tahan dingin Thermodurik : Tahan Panas 2. PH : 4 9 (paling senang pada ph 7)
3. Oksigen - Aerob obligat : O 2 mutlak perlu - Anaerob obligat : O 2 mutlak tidak perlu. - Mikroaerofilik : memerlukan O 2 sedikit - Kapneik : perlu CO 2 - Aerotoleran anaerobik : dapat ada O 2 - anaerobik fakultatif : dapat ada O 2 atau tidak
Kondisi fisik : 4. Tekanan osmotik Halofilik : tahan garam (NaCl) tinggi (3,5 25%) Halofilik obligat : tidak dapat tumbuh bila tidak ada garam tinggi. Halofilik fakultatif : dapat tumbuh ada atau tidak ada garam
Bakteri yang sulit dibiakkan : Bakteri parasit obligat Contoh : Mycobacterium leprae (lepra) Treponema pallidum (sipilis) Bakteri anaerob Contoh : Clostridium botulinum
Pertanyaan : 1. Bagaimana melakukan tehnik biakan murni? 2. Sebutkan jenis-jenis bakteri berdasarkan kondisi fisik (lingkungan) yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya?
REPRODUKSI BAKTERI Pembelahan sel secara asexual Pembelahan biner melintang
Pembelahan sel
Kurva pertumbuhan bakteri
Kurva pertumbuhan Fase lamban (lag fase) : fase adaptasi terhadap lingkungan Fase log : periode pertumbuhan cepat Fase statis : periode pertumbuhan yang tidak mengalami kenaikan massa sel (jumlah sel yang membelah seimbang dengan jumlah yang mati) Fase kematian : karena nutrisi semakin terbatas dan banyak produk metabolit yang menghambat pertumbuhannya sendiri.
Pertumbuhan bakteri Pertambahan total massa sel Laju pertumbuhan : pertumbuhan populasi secara geometrik Waktu generasi: selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri atau untuk populasi menjadi dua kali lipat. Contoh : Escherichia coli 15-20 min pada lingkungan dan kondisi yang cocok
Rumus waktu generasi t G = ------------------- 3,3 log (b/b) G = waktu generasi t = waktu B ke b B = Populasi awal b = populasi setelah waktu t 3,3 = faktor konversi log 2 menjadi log 10
KLASIFIKASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI Berdasarkan karakteristik atau ciri-ciri mikroorganisme : 1. Morfologi 2. Susunan kimiawi sel 3. Sifat biakan : zat hara, kondisi fisik 4. Metabolisme : cara mendapat energi 5. Sifat antigenik dan patogenitas 6. Sifat genetik: susunan basa DNA 7. Ekologi: air tawar, air laut, dll
METABOLISME MIKROBA Metabolisme : serentetan reaksi kimia yang terjadi dalam sel hidup Katabolisme : reaksi penguraian bahan organik kompleks menjadi bahan organik yang lebih sederhana atau bahan anorganik Anabolisme : sintesis makromolekul (misalnya: asam nukleat, lipida, polisakarida) Reaksi eksergenik : menghasilkan energi Reaksi endergenik : memerlukan energi
Katalis : bahan yang mempercepat reaksi (tidak bereaksi) Enzim terdiri dari koenzim (non-protein) dan apoenzim (protein) dan bila bergabung disebut holoenzim Reaksi metabolisme memerlukan katalis berupa enzim
Pada mikroorganisme heterotrof ada 3 jalur metabolisme glukosa: Jalur Embden-Meyerhoff (glikolisis) Jalur pentosa fosfat (Hexose monophosphate shunt) Jalur Entner Doudoroff Hasil Glikolisis berupa asam piruvat, ATP dan NADH 2 (Nikotinamid-Adenin- Dinukleotida-Hidroksifosfat).