Adapun faktor-faktor lingkungan dapat di bagi atas faktor-faktor biotik dan faktor-faktor abiotik. Faktor-faktor biotik terdiri atas mahluk-mahluk hidup, sedang faktor-faktor abiotik terdiri dari faktor-faktor alam (fisika) dan faktorfaktor kimia.
5.1 Faktor-Faktor Abiotik.
Faktor abiotik adalah faktor yang dapat mempengaruhi kehidupan yang bersifat fisika dan kimia. Di antara faktor-faktor yang perlu di perhatikan ialah suhu, pH, tekanan osmose, pengeringan, sinar gelombang pendek, tegangan muka dan daya oligodinamik.
1. Suhu
Masing-masing mikrobia memerlukan suhu tertentu untuk hidupnya. Suhu pertumbuhan suatu mikrobia dapat di bedakan dalam suhu minimum, optimum dan maksimum. Berdasarkan atas perbedaan suhu pertumbuhannya dapat di bedakan mikrobia yang psikhrofil, mesofil, dan termofil. Untuk tujuan tertentu suatu mikrobia perlu di tentukan titik kematian termal (thermal death point) dan waktu kematian termal (thermal death time)- nya.
Daya tahan terhadap suhu itu tidak sama bagi tiap-tiap spesies. Ada spesies yang mati setelah mengalami pemanasan beberapa menit di dalam cairan medium pada suhu 60°C, sebaliknya ,bakteri yang membentuk spora seperti genus Bacillus dan Clostridium itu tetap hidup setelah di panasi dengan uap 100°C atau lebih selama kira-kira setengah jam. Untuk sterilisali, maka syaratnya untuk membunuh setiap spesies untuk membunuh setiap spesies bakteri ialah pemanasan selama 15 menit dengan tekanan 15 pound serta suhu 121°C di dalam autoklaf.
Dalam cara menentukan daya tahan panas suatu spesies perlu di perhatikan syarat-syarat sebagai berikut:
1. Berapa tinggi suhu.
2. Berapa lama spesies itu berada di dalam suhu tersebut.
3. Apakah pemanasan bakteri itu di lakukan di dalam keadaan kering ataukah di dalam keadaan basah.
4. Beberapa pH dari medium tempat bakteri itu di panasi.
5. Sifat-sifat lain dari medium tempat bakteri itu di panasi.
Mengenai pengaruh basah dan kering ini dapat diterangkan sebagai berikut. Di dalam keadaan basah, maka protein dari bakteri lebih cepat menggumpal daripada di dalam keadaan kering, pada temperartur yang sama. Berdasarkan ini, maka sterilisasi barang-barang gelas di dalam oven kering itu memerlukan suhu yang lebih tinggi daripada 121° C dan waktu yang lebih lama daripada 15 menit. Sedikit perubahan pH menju ke asam atau ke basa itu sangat berpengaruh kepada pemanasan. Berhubung dengan ini, maka buah-buahan yang masam itu lebih mudah disterilisasikan daripada sayur-sayur atau daging.
Untuk menentukan suhu maut bagi bakteri orang mengambil pedoman sebagai berikut: Suhu maut (Thermal Death Point) ialah suhu yang serendahrendahnya yang dapat membunuh bakteri yang berada di dalam standard medium selama 10 menit. Ketentuan ini mencakup kelima syarat-syarat tersebut diatas. Perlu diperhatikan kiranya, bahwa tidak semua individu dari suatu spesies itu mati bersama-sama pada suatu suhu tertentu. Biasanya, individu yang satu lebih tahan daripada individu yang lain terhadap suatupemanasan, sehingga tepat jugalah bila kita katakana adanya angka kematian pada suatu suhu (Thermal Death Rate). Sebaliknya jika suatu standard suhu sudah ditentukan seperti pada perusahaan pengawetan makanan atau dalam perusahaan susu, maka lamanya pemanasan merupakan faktor yang berbeda-beda bagi tiap-tiap dapatlah kita adakan penentuan waktu maut (Thermal Death Rate). Biasanya standard suhu itu diatas titik didih dan pemanasan setinggi ini perlu bagi pemusnahan bakteri yang berspora. Umumnya bakteri lebih tahan suhu rendah daripada suhu tinggi. Hanya beberapa spesies neiseria mati karena pendinginan sampai 0° C dalam kedaan basah. Bakteri patogen yang bias hidup di dalam tubuh hewan atau manusia dapat bertahan sampai beberapa bulan pada suhu titik beku.
Pembekuan itu sebenarnya tidak berpengaruh kepada spora, karena spora sangat sedikit mengandung air. Pembekuan bakteri di dalam air lebih cepat membunuh bakteri daripada kalau pembekuan itu di dalam buih, buih tidak membeku sekeras air beku. Bahwa pembekuan air itu menyebabkan kerusakan mekanik pada bakteri mudahlah dimaklumi, tentang efek yang lain misalnya secara kimia, kita belum tahu. Pembekuan secara perlahan-lahan dalam suhu -16°C ( es campur garam ) lebih efektif dari pada pembekuan secara mendadak dalam udara beku (-190° C ). Juga pembekuan secara terputus-putus ternyata lebih efektif dari pada pembekuan secara terusmenerus. Sebagai contoh, piaraan basil tipus mati setelah dibekukan putus – putus dalam waktu 2 jam, sedang piaraan itu dapat bertahan beberapa minggu dalam keadaan beku terus-menerus.
Mengenai pengaruh suhu terhadap kegiatan fisiologi, maka seperti halnya dengan mahluk-mahluk lain, mikrooganisme pun dapat bertahan di dalam suatu batas-batas suhu tertentu. Batas-batas itu ialah suhu minimum dan suhu maksimum, sedang suhu yang paling baik bagi kegiatan hidup itu disebut suhu optimum. Berdasarkan itu adalah tiga golongan bakteri, yaitu:
Bakteri termofil (politermik), yaitu bakteri yang tumbuh dengan baik sekali pada suhu setinggi 55° sampai 65°C, meskipun bakteri ini juga dapat berbiak pada suhu lebih rendah atau lebih tinggi daripada itu, yaitu dengan batas-batas 40°C sampai 80°C. Golongan ini terutama terdapat didalam sumber air panas dan tempat-tempat lain yang bersuhu lebih tinggi dari 55°C.
Bakteri mesofil (mesotermik), yaitu bakteri yang hidup baik di antara 5° dan 60°C, sedang suhu optimumnya ialah antara 25° sampai 40°C, minimum 15°C dan maksimum di sekitar 55°C. Umumnya hidup di dalam alat pencernaan, kadang-kadang ada juga yang dapat hidup dengan baik pada suhu 40°C atau lebih.
Bakteri psikrofil (oligotermik), yaitu bakteri yang dapat hidup di antara 0° sampai 30°C, sedang suhu optimumnya antara 10° sampai 20°C. Kebanyakan dari golongan ini tumbuh di tempat-tempat dingin baik di daratan ataupun di lautan.
Pada tahun 1967 di Yellowstone Park di temukan bakteri yang hidup dalam air yang panasnya 93 – 94 °C dan pada tahun 1969 berapa spesies lagi di tempat yang sama yang juga sangat termofil. Spesies-spesies itu di tabiskan menjadi Thermus aquaticus, Bacillus caldolyticus, dan Bacillus caldotenax. Dalam praktek, batas-batas antara golongan-golongan itu sukar di tentukan, juga di antara beberapa individu di dalam satu golongan pun batas-batas suhu optimum itu sangat berbeda-beda. Bakteri termofil agak
menyulitkan pekerjaan pasteurisasi, karena pemanasan pada pasteurisasi itu hanya sekitar 70 ° C saja, sedang pada suhu setinggi itu spora-spora tidak mati. Spora bakteri termofil juga merepotkan perusahaan pengawetan makanan. Selama bahan makanan di dalam kaleng itu di simpan pada suhu yang rendah, spora-spora tidak akan tumbuh menjadi bakteri. Akan tetapi, jika suhu sampai naik sedikit, besarlah bahaya akan rusaknya makanan itu sebagai akibat dari pertumbuhan spora-spora tersebut.
Sebaliknya, bakteri psikrofil dapat mengganggu makanan yang di simpan terlalu lama di dalam lemari es. Golongan bakteri yang dapat hidup pada bata-batas suhu yang sempit, misalnya, Conococcus itu hanya dapat hidup subur antara 30 ° dan 40 ° C, jadi batas antara minimum dan maksimum tidak terlampau besar, maka bakteri semacam itu kita sebut stenotermik. Sebaliknya Escherichia coli tumbuh baik antara 8 °C sampai 46 °C, jadi beda antara minimum dan maksimum suhu di sini ada lebih besar daripada yang di sebut di atas, maka Escherichia coli itu termasuk golongan bakteri yang kita sebut euritermik. Pada umumnya dapat di pastikan, bahwa suhu optimum itu lebih mendekati suhu maksimum daripada suhu minimum.Hal ini nyata benar bagi Gonococcus dan Escherichia coli, keduanya mempunyai optimum suhu 37 °C. Bakteri yang dipiara di bawah
suhu minimum atau sedikit di atas suhu maksimum itu tidak segera mati, melainkan berada di dalam keadaan “tidur” (dormancy).
Suhu berpengaruh terhadap kinerja reaksi dalam mikroorganisme. Kecepatan reaksi kimia merupakan fungsi langsung daripada suhu dan mengikuti hubungan yang dikemukakan semula oleh Arrhenius :
Log10 V = − ΔH* + C
2.303RT
v ialah kecepatan reaksi, ΔH* ialah energi aktivitas pada reaksi, R ialah konstante gas, T ialah suhu dalam derajat Kelvin. Karena itu, kecepatan reaksi kimia sebagai fungsi T ¯¹ menghasilkan garis lurus dengan lereng negatif (Gambar 10.6). Gambar 10.7 menunjukkan kecepatan tumbuh E. coli yang dapat disamakan dengan fungsi T ¯¹. Kurvenya linear hanya pada bagian kisaran suhu untuk tumbuh. Sebab kecepatan tumbuh dengan tibatiba sangat menurun pada batas atas dan bawah kisaran suhu. Kecepatan tumbuh pada suhu tinggi yang menurun tiba-tiba disebabkan oleh denaturasi panas protein dan mungkin pula denaturasi struktur sel seperti membran. Pada suhu maksimum untuk tumbuh maka reaksi yang merusak menjadi sangat besar. Suhu itu biasanya hanya berapa derajat lebih tinggi daripada suhu untuk kecepatan tumbuh maksimal, yang dinamakan suhu optimum.
Gambar 5.3 Hubungan antara kecepatan reaksi kimiawi dan suhu menurut rumus arrthenius
Dari pengaruh suhu pada kecepatan reaksi kimia, dapat diramalkan bahwa semua bakteri dapat melanjutkan tumbuhnya (meskipun dengan kecepatan yang makin lama makin lebih rendah) selama suhu diturunkan sampai sistem itu membeku. Akan tetapi, kebanyakan bakteri berhenti tumbuh pada suhu (suhu minimum untuk tumbuh ) jauh di atas titik beku air. Setiap mikroorganisme mempunyai suhu yang tepat untuk pertumbuhan, tetapi di bawah suhu ini pertumbuhan tidak terjadi betapa pun lamanya masa
inkubasi.
Nilai suhu kardinal menurut angka (minimum, optimum, dan maksimum) dan kisaran suhu yang memungkinkan pertumbuhan, sangat beragam pada bakteri. Beberapa bakteri yang diisolasi dari sumber air panas dapat tumbuh pada suhu setinggi 95°C; yang diisolasi dari lingkungan dingin, dapat tumbuh sampai suhu serendah –10°C jika konsentrasi solut yang tinggi mencegah mediumnya menjadi beku. Berdasarkan kisaran suhu untuk tumbuh, bakteri seringkali dibagi atas tiga golongan besar: termofil, yang tumbuh pada suhu tinggi (diatas 55°C); mesofil, yang tumbuh baik antara 20°C sampai 45°C dan psikrofil, yang tumbuh baik pada 0°C.
Seperti juga dalam sistem klasifikasi biologis yang kerap kali benar, terminologi ini menunjukan perbedaan yang lebih jelas di antara tipe-tipe daripada yang di jumpai di alam. Klasifikasi reaksi suhu tiga pihak tidak memperhitungkan seluruh variasi di antara bakteri berkenaan dengan adanya perluasan kisaran suhu yang memungkinkan pertumbuhan. Perbedaan dalam kisaran suhu di antara termofil kadang-kadang dinyatakan dengan istilah stenotermofil (organisme yang tidak dapat tumbuh di bawah 37 °C),
dan euritermofil (organisme yang dapat tumbuh di bawah 37 °C). psikrofil yang masih dapat tumbuh di atas 20 °C di sebut psikrofil fakultatif; dan yang tidak dapat tumbuh di atas 20 °C di sebut psikrofil obligat.
Garis dengan satu tanda panah menunjukkan batas suhu tumbuh untuk paling sedikit satu galur spesies itu terdapat variasi di antara bermacam galur beberapa spesies. Tanda dengan dua panah menunjukkan bahwa pada batas suhu sebenarnya terletak di antara tanda panah tersebut. Garis dengan titik-titik menunjukkan bahwa pertumbuhan minimum belum ditentukan. Data yang menggambarkan kisaran suhu tumbuh berbagai macam bakteri menunjukkan sifat termofil, mesofil, dan psikrofil yang agak berubah-ubah.
Kisaran suhu yang memungkinkan pertumbuhan itu berubah-ubah seperti halnya suhu-suhu maksimum dan minimum. Kisaran suhu beberapa bakteri kurang dari 10°C, sedangkan untuk lainnya dapat sampai 50°C.
Faktor yang menentukan batas suhu untuk tumbuh telah disingkapkan oleh dua macam penelitian; perbandingan antara sifat organisme dengan kisaran suhu yang sangat berbeda; dan analisis sifat mutan yang peka terhadap suhu, kisaran suhunya menjadi lebih sempit oleh perubahan satu mutan. Ada dua macam mutan yang peka terhadap suhu; mutan peka panas, dengan suhu tumbuh maksimum yang menurun ; dan mutan peka dingin, dengan suhu tumbuh minimum yang menaik.
Studi mengenai kinetika denaturasi panas pada enzim dan struktur sel yang berprotein (misalnya flagelum, ribosom) menunjukkan bahwa banyak protein khusus pada bakteri termofil lebih tahan panas daripada protein homolognya dari bakteri mesofil. Mungkin pula untuk mengira-ngirakan ketahanan panas menyeluruh protein sel yang dapat larut, dengan mengukur kecepatan protein di dalam ekstrak bakteri menjadi tidak larut karena denaturasi panas pada beberapa suhu yang berbeda. Percobaan seperti ini (Tabel 10.6). Dengan jelas menunjukkan bahwa pada hakekatnya semua protein bakteri termofilik setelah perlakuan panas tetap pada tingkat asalnya yang sebenarnya menghilangkan semua protein mesofil yang sekelompok. Karena itu adaptasi mikroorganisme termofilik terhadap suhu di sekitarnya hanya dapat dicapai dengan perubahan mutasional yang mempengaruhi struktur utama kebanyakan (jika tidak semua) protein sel tersebut. Meskipun adaptasi evalusionar yang menghasilkan termofil agaknya melibatkan ,mutasi yang meningkatkan ketahanan panas proteinnya , namun kebanyakan mutasi yang berpengaruh pada struktur utama suatu protein khusus ( misalnya enzin) mengurangi ketahanan panas protein tersebut, walaupun banyak di antara mutasi ini mungkin berpengaruh sedikit atau tidak sama sekali pada sifat-sifat katalitik. Akibatnya, dengan tidak adanya seleksi tandingan oleh tantangan panas, maka suhu maksimum untuk pertumbuhan mikroorganisme apa pun harus menurun secara berangsur-angsur sebagai akibat mutasi acak yang berpengaruh pada struktur pertama proteinnya. Kesimpulan ini ditunjang oleh pengamatan bahwa bakteri psikrofilik yangdiisolasi dari air antartik mengandung sejumlah besar protein yang luar biasa labilnya terhadap panas.
Pada suhu rendah, semua protein mengalami sedikit perubahan bentuk, yang dianggap berasal dari melemahnya ikatan hidrofobik yang memegang peran penting dalam penentuan struktur tartier (berdimensi tiga). Semua tipe ikatan lain pada protein menjadi lebih kuat bila suhu diturunkan. Pentingnya bentuk yang tepat untuk fungsi sebenarnya protein alosterik dan untuk perakitan sendiri protein ribosomal menjadi kedua kelas protein ini teramat peka terhadap inaktivasi dingin. Oleh karen aitu, tidaklah mengherankan bahwa mutasi yang menaikkan suhu minimum untuk pertumbuhan biasanya terjadi di dalam gen yang menyandikan protein-protein ini.
Susunan lipid pada hampir semua organisme, baik prokariota maupun eukariota, berubah-ubah menurut suhu tumbuh. Bila suhu turun, kandungan relatif asam lemak tidak jenuh didalam lipid selular meningkat. Ilustrasi kejadian ini pada E. coli tampak pada perubahan dalam susunan lemak ini adalah komponen penting daripada adaptasi suhu pada bakteri. Titik cair lipid berhubungan langsung dengan asam lemak jenuh. Akibatnya, derajat kejenuhan asam lemak pada lipid membran menentukan derajat keadaan cairnya pada suhu tertentu. Karena fungsi membran bergantung pada keadaan cair komponen lipid, dapatlah dipahami bahwa pertumbuhan pada suhu rendah haruslah diikuti dengan penambahan derajat ketidakjenuhan asam lemak.
2. pH
Mikrobia dapat tumbuh baik pada daerah pH tertentu, misalnya untuk bakteri pada pH 6,5 – 7,5; khamir pada pH 4,0 – 4,5 sedangkan jamur dan aktinomisetes pada daerah pH yang luas. Setiap mikrobia mempunyai pH minimum, optimum dan maksimum untuk pertumbuhanya. Berdasarkan atas perbedaan daerah pH untuk pertumbuhanya dapat dibedakan mikrobia yang asidofil, mesofil ( neutrofil ) dan alkalofil. Untuk menahan perubahan dalam medium sering ditambahkan larutan bufer. pH optimum pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri antara 6,5 dan 7,5. Namun beberapa spesies dapat tumbuh dalam keaadaan sangat masam atau sangat alkalin, bila bakteri di kuitivasi di dalam suatu medium yang mula-mula disesuaikan pHnya misal 7 maka mungkin pH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawasenyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Pergesaran pH ini dapat sedemikian besar sehingga mengahambat pertumbuhan seterusnya organisme itu. Pergeseran pH dapat dapat dicegah dengan menggunakan larutan penyangga dalam medium, larutan penyangga adalah senyawa atau pasangan senyawa yang dapat menahan perubahan pH.
Istilah pH pada suatu symbol untuk derajat keasaman atau alkanitas suatu larutan; pH=log (1/[H+]) dengan [H+] sebagai konsentrasi ion hydrogen. pH air suling ialah 7,0 (netral); cuka 2,25; sari tomat, 4,2; susu, 6,6; natrium bikarbonat (0,1N), 8,4; susu magnesia, 10,5.
Tabel 5.7 Indikator Asam – Basa
NAMA INTERVAL pH PK INDIKATOR WARNA
ASAM – BASA
Biru timol 8,0 – 9,6 1,7 Merah – kuning
Biru brom fenol 3,0 – 4,6 4,1 Kuning – biru
Merah metal 4,4 – 6,2 5,0 Merah – kuning
Biru brom timo l 6,0 – 7,6 7,1 Kuning – biru
Merah feno 6,8 – 8,4 7,8 Kuning – merah
Merah kresol 7,0 – 8,8 8,2 Kuning – merah
Fenolftalein 8,2 – 9,8 9,6 Tak berwarna -merah muda
Tabel 5.8 pH minimum, optimum, dan maksimum untuk pertumbuhan beberapa spesies bakteri
Bakteri KISARAN pH UNTUK PERTUMBUHAN
Batas bawah Optimum Batas atas
Thiobacillus 0,5 2,0-3,5 6,0
Thiooxidans 4,0-4,5 5,4-6,3 7,0-8,0
Acetobacter aceti 4,2 7,0-7,5 9,3
Staphylococcus aureus 5,5 7,0-7,5 8,5
Azotobacter spp 6,0 6,8 7,0
Clhorobium limicola 6,0 7,5 – 7,8 9,5
Thermos aquaticus
Atas dasar daerah-daerah pH bagi kehidupan mikroorganisme dibedakan menjadi 3 golongan besar yaitu:
Mikroorganisme yang asidofilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0-5,0
Mikroorganisme yang mesofilik (neutrofilik), yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 5,5-8,0
Mikroorganisme yang alkalifilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 8,4-9,5
Suhu, lingkungan, gas dan pH adalah faktor-faktor fisik utama yang harus dipertimbangkan di dalam penyediaan kondisi optimum bagi pertumbuhan kebanyakan spesies bakteri. Beberapa kelompok bakteri mempunyai persyaratan tambahan. Sebagai contoh, organisme fotoautotrofik (fotosintetik) harus diberi sumber pencahayaan, karena cahaya adalah sumber energinya. Pertumbuhan bakteri dapat dipengaruhi oleh keadaan tekanan osmotik (tenaga atau tegangan yang terhimpun ketika air berdifusi melalui suatu membran) atau tekanan hidrostatik (tegangan zat alir). Bakteri tertentu, yang disebut bakteri halofilik dan dijumpai di air asin, wadah berisi garam, makanan yang diasin, air laut, dan danau air asin, hanya tumbuh bila mediumnya mengandung konsentrasi garam yang tinggi. Air laut mengandung 3,5 persen natrium klorida; di danau air asin, konsentrasi natrium kloridanya dapat mencapai 25 persen. Mikroorganisme yang membutuhkan NaCl untuk pertumbuhannya di sebut halofil obligat – mereka tidak akan tumbuh kecuali bila konsentrasi garamnya tinggi, yang dapat tumbuh dalam larutan natrium kloride tetapi tidak mensyaratkannya disebut halofil fakultatif – mereka tumbuh dalam lingkungan berkonsentrasi garam tinggi atau rendah. Ini menunjukkan adanya tanggapan terhadap tekanan osmotik. Telah diisolasi bakteri dari parit-parit terdalam dilautan yang tekanan hidrostatiknya mencapai ukuran ton meter persegi.
Tabel 5.9 Kondisi-kondisi fisik yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri
Kondisi Fisik Tipe Bakteri Kondisi Biakan
(Kelompok Psikologis) (Inkubasi
Suhu (kisaran Psikrofil 0 – 30°c
pertumbuhan) : Mesofil 25 – 40°c
minimum dan Termofil :
maksimum; Termofil 25 – 55°c
optimumnya pada Fakultatif (bebas pilih)
suatu titik didalam Termofil obligat 45 – 75°c
kisaran bergantung ada
spesies Aerob Hanya tumbuh bila
ada oksigen bebas
Anaerob Hanya tumbuh
Persyaratan akan gas tanpa oksigen
Anaerob fakultatif bebas
Tumbuh baik tanpa
Mikroaerofil oksigen bebas
Tumbuh bila ada
oksigen bebas
dalam jumlah
sedikit
Kebanyakan bakteri
berkaitan dengan
kehidupan hewan dan pH optimum 6,5 –
Keasaman atau tumbuhan 7,5
alkanitas (pH) Beberapa spesies eksotik
pH minimum 0,5;
Fotosintetik (autotrof dan pH maksimum 9,5
heterotrof)
Cahaya sumber cahaya
Halofil (halofil obligat)
Salinitasi konsentrasi garam
yang tinggi, 10 –15% NaCl
3. Kelembaban
Mikroorganisme mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi diatas 85°C, sedangkan untuk jamur dan aktinomises diperlukan kelembaban yang rendah dibawah 80°C. Kadar air bebas didalam lautan (aw) merupakan nilai perbandingan antara tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air murni, atau 1/100 dari kelembaban relatif. Nilai aw untuk bakteri pada umumnya terletak diantara 0,90 – 0,999 sedangkan untuk bakteri halofilik mendekati 0,75. Banyak mikroorganisme yang tahan hidup didalam keadaan kering untuk waktu yang lama seperti dalam bentuk spora, konidia, arthrospora, klamidospora dan kista. Seperti halnya dalam pembekuan, proses pengeringan protoplasma, menyebabkan kegiatan metaobolisme terhenti. Pengeringan secara perlahan-lahan menyebabkan perusakan sel akibat pengaruh tekanan osmosa dan pengaruh lainnya dengan naiknya kadar zat terlarut.
4. Tekanan osmosis
Pada umumnya mikrobia terhambat pertumbuhannya di dalam larutan yang hipertonis. Karena sel-sel mikrobia dapat mengalami plasmolisa. Didalam larutan yang hipotonis sel mengalami plasmoptisa yang dapat di ikuti pecahnya sel. Beberapa mikrobia dapat menyesuaikan diri terhadap tekanan osmose yang tinggi; tergantung pada larutanya dapat dibedakan jasad osmofil dan halofil atau halodurik. Medium yang paling cocok bagi kehidupan bakteri ialah medium yang isotonik terhadap isi sel bakteri. Jika bakteri di tempatkan di dalam suatu larutan yang hipertonik terhadap isi sel, maka bakteri akan mengalami plasmolisis. Larutan garam atau larutan gula yang agak pekat mudah benar menyebabkan terjadinya plasmolisis ini. Sebaliknya, bakteri yang ditempatkan di dalam air suling akan kemasukan air sehingga dapat menyebabkan pecahnya bakteri, dengan kata lain, bakteri dapat mengalami plasmoptisis. Berdasarkan inilah maka pembuatan suspense bakteri dengan menggunakan air murni itu tidak kena, yang digunakan seharusnyalah medium cair.
Jika perubahan nilai osmosis larutan medium tidak terjadi sekonyongkonyong, akan tetapi perlahan-lahan sebagai akibat dari penguapan air, maka bakteri dapat menyesuaikan diri, sehingga tidak terjadi plasmolisis secara mendadak.
6. Senyawa toksik
Ion-ion logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, Zn, Li, dan Pb. Walaupun pada kadar sangat rendah akan bersifat toksis terhadap mikroorganisme karena ion-ion logam berat dapat bereaksi dengan gugusan senyawa sel. Daya bunuh logam berat pada kadar rendah disebut daya ologodinamik. Anion seperti sulfat tartratklorida, nitrat dan benzoat mempengaruhi kegiatan fisiologi mikroorganisme. Karena adanya perbedaan sifat fisiologi yang besar pada masing-masing mikroorganisme maka sifat meracun dari anion tadi juga berbeda-beda. Sifat meracun alakali juga berbeda-beda, tergantung pada jenis logamnya. Ada beberapa senyawa asam organik seperti asam benzoat, asetat dan sorbet dapat digunakan sebagai zat pengawet didalam industry bahan makanan. Sifat meracun ini bukan disebabkan karena nilai pH, tetapi merupakan akibat langsung dari molekul asam organik tersebut terhadap gugusan didalam sel.
7. Tegangan Muka
Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaannya akan menyerupai membran yang elastis, sehingga dapat mempengaruhi kehidupan mikroorganisme. Protoplasma mikroorganisme terdapat didalam sel yang dilindungi dinding sel. Dengan adanya perubahan bahan pada tegangan muka dinding sel, akan mempengaruhi permukaan protoplasma, yang akibatnya dapat mempengaruhi pertumbuhan dan perubahan bentuk morfologinya. Bakteri yang hidup didalam alat pencernaan dapat berkembangbiak didalam medium yang mempunyai tegangan permukaan relatif rendah. Tetapi kebanyakan lebih menyukai tegangan permukaan yang relatif tinggi.
8. Tekanan Hodrostatik dan Mekanik
Beberapa jenis mikroorganisme dapat hidup didalam samudra pasifik dengan tekanan lebih dari 1208 kg tiap cm persegi, dan kelompok ini disebut barofilik. Selain itu tekanan yang tinggi akan menyebabkan meningkatnya beberapa reaksi kimia, sedang tekanan diatas 7500 kg tiap cm persegi dapat menyebabkan denaturasi protein. Perubahan-perubahan ini mempengaruhi proses biologi sel jasad hidup.
9. Kebasahan dan kekeringan
Bakteri sebenarnya mahluk yang suka akan keadaan basah, bahkan dapat hidup di dalam air. Hanya di dalam air yang tertutup mereka tak dapat hidup subur; hal ini di sebabkan karena kurangnya udara bagi mereka. Tanah yang cukup basah baiklah bagi kehidupan bakteri. Banyak bakteri menemui ajalnya, jika kena udara kering. Meningococcus, yaitu bakteri yang menyebabkan meningitis, itu mati dalam waktu kurang daripada satu jam, jika digesekkan di atas kaca obyek. Sebaliknya,spora-spora bakteri dapat bertahan beberapa tahun dalam keadaan kering.
Pada proses pengeringan, air akan menguap dari protoplasma. Sehingga kegiatan metabolisme berhenti. Pengeringan dapat juga merusak protoplasma dan mematikan sel. Tetapi ada mikrobia yang dapat tahan dalam keadaan kering, misalnya mikrobia yang membentuk spora dan dalam bentuk kista. Adapun syarat-syarat yang menentukan matinya bakteri karena kekeringan itu ialah:
Bakteri yang ada dalam medium susu, gula, daging kering dapat bertahan lebih lama daripada di dalam gesekan pada kaca obyek. Demikian pula efek kekeringan kurang terasa, apabila bakteri berada di dalam sputum ataupun di dalam agar-agar yang kering.
Pengeringan di dalam terang itu pengaruhnya lebih buruk daripada pengeringan di dalam gelap.
Pengeringan pada suhu tubuh (37°C) atau suhu kamar (+ 26 °C) lebih buruk daripada pengeringan pada suhu titik-beku.
Pengeringan di dalam udara efeknya lebih buruk daripada pengeringan di dalam vakum ataupun di dalam tempat yang berisi nitrogen. Oksidasi agaknya merupakan faktor-maut.
10. Sinar gelombang pendek
Sinar-sinar yang mempunyai panjang gelombang pendek (misalnya sinar, sinar Ultra violet, sinar gama), mempunyai daya penetrasi yang cukup besar terhadap mikribia. Sinar-sinar tersebut dapat menyebabkan kematian. Perubahan genetik (mutasi) atau penghambatan pertumbuhan mikrobia. Sinar-sinar tersebut banyak digunakan di dalam praktek sterilisasi dan pengawetan bahan makanan. Kebanyakan bakteri tidak dapat mengadakan fotosintesis, bahkan setiap radiasi dapat berbahaya bagi kehidupannya. Sinar
yang nampak oleh mata kita, yaitu yang bergelombang antara 390 m μ sampai 760 m μ, tidak begitu berbahaya; yang berbahaya ialah sinar yang lebih pendek gelombangnya, yaitu yang bergelombang antara 240 m μ sampai 300 m μ. Lampu air rasa banyak memancarkan sinar bergelombang pendek ini. Lebih dekat, pengaruhnya lebih buruk. Dengan penyinaran pada jarak dekat sekali, bakteri bahkan dapat mati seketika, sedang pada jarak yang agak jauh mungkin sekali hanya pembiakannya sajalah yang terganggu. Spora-spora dan virus lebih dapat bertahan terhadap sinar ultra-ungu. Sinar ultra-ungu biasa dipakai untuk mensterilkan udara, air, plasma darah dan bermacam-macam bahan lainya. Suatu kesulitan ialah bahwa bakteri atau virus itu mudah sekali ketutupan benda-benda kecil, sehingga dapat terhindar dari pengaruh penyinaran. Alangkah baiknya, jika kertas-kertas pembungkus makanan, ruang-ruang penyimpan daging, ruang-ruang pertemuan, gedunggedung bioskop dan sebagainya pada waktu-waktu tertentu dibersihkan dengan penyinaran ultra-ungu. Sinar X dan sinar radium yang bergelombang lebih pendek daripada sinar ultra-ungu juga dapat membunuh mikroorganisme, akan tetapi memerlukan lebih banyak dosis daripada sinar ultra-ungu. Bakteri yang disinari dengan sinar X kerap kali mengalami mutasi. Aliran listrik tidak nampak berbahaya bagi kehidupan bakteri. Jika ada bakteri yang mati karenanya, hal ini di sebabkan oleh panas atau oleh zat-zat yang timbul di dalam medium sebagai akibat daripada arus listrik, seperti ozon dan klor (chlor).
11. Tegangan muka
Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan itu menyerupai membran yang elastik. Demikian juga permukaan cairan yang menyelubungi sel mikrobia. Tekanan dari membran cairan ini di teruskan ke dalam protoplasma sel melalui dinding sel dan membran sitoplasma, Sehingga dapat mempengaruhi kehidupan mikrobia. Kebanyakan bakteri lebih menyukai tegangan muka yang relatif tinggi. Tetapi adapula yang hidup pada tegangan muka yang relatif rendah. Misalnya bakteri-bakteri yang hidup dalam saluran pencernaan. Sabun mengurangi ketegangan permukaan, dan oleh karena itu dapat menyebabkan hancurnya bakteri. Diplococcus pneumoniae sangat peka terhadap sabun. Empedu juga mempunyai khasiat seperti sabun; hanya bakteri yang hidup di dalam usus mempunyai daya tahan terhadap empedu. Bolehlah dikatakan pada umumnya, bahwa bakteri yang Gram negatif lebih tahan terhadap pengurangan (depresi) tegangan permukaan daripada bakteri yang Gram positif.
12. Daya oligodinamik
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 di sebut daya oligodinamik. Garam dari beberapa logam berat seperti air rasa dan perak dalam jumlah yang kecil saja dapat membunuh bakteri, daya mana di sebut oligodinamik. Hal ini mudah sekali di pertunjukkan dengan suatu eksperimen. Sayang benar garam dari logam berat itu mudah merusak kulit, makan alatalat yang terbuat dari logam, dan lagipula mahal harganya. Meskipun demikian, orang masih biasa menggunakan merkuroklorida (sublimat) sebagai desinfektan. Hanya untuk tubuh manusia lazimnya kita pakai merkurokrom, metafen atau mertiolat. Persenyawaan air rasa yang organic dapat pula dipergunakan untuk membersihkan biji-bijian supaya terhindar dari gangguan bangsa jamur. Nitrat perak 1 sampai 2% banyak digunakan untuk menetesi selaput lender, misalnya pada mata bayi yang baru lahir untuk mencegah gonorhoea. Banyak juga orang yang mempergunakan persenyawaan perak dan protein. Garam tembaga jarang dipakai sebagai bakterisida, akan tetapi banyak digunakan untuk menyemprot tanamantanaman mematikan tumbuhan ganggang dikolam-kolam renang.
13. Desinfektan
Pada umumnya bakteri muda itu kurang daya-tahannya terhadap desinfektan daripada bakteri yang tua. Pekat encernya konsentrasi, lama berada dibawah pengaruh desinfektan, merupakan faktor-faktor yang masuk pertimbangan pula. Kenaikan suhu menambah daya desinfektan. Selanjutnya, medium dapat juga menawar daya desinfektan. Susu, plasma darah, dan zat-zat lain yang serupa protein sering melindungi bakteri terhadap pengaruh desinfektan tertentu. Dalam menggunakan desinfektan haruslah diperhatikan hal-hal tersebut dibawah ini. Apakah suatu desinfektan tidak meracuni suatu jaringan, apakah ia tidak menyebabkan rasa sakit, apakah ia tidak memakan logam, apakah ia dapat diminum, apakah ia stabil, bagaimanakah baunya, bagaimanakah warnanya, apakah ia mudah dihilangkan dari pakaian apabla desinfektan tersebut sampai kena pakaian, dan apakah ia murah harganya. Faktor-faktor inilah yang menyebabkan orang sulit untuk menilai suatu desinfektan. Zat-zat yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan bakteri dapat dibagi atas garam-garam logam, fenol dan senyawa-senyawa lain yang sejenis, formaldehida, alcohol, yodium, klor dan persenyawaan klor, zat warna, detergen, sulfonamide, dan anti biotik.
a. Fenol Dan Senyawa-Senyawa Lain Yang Sejenis
Larutan fenol 2 sampai 4% berguna bagi desinfektan. Kresol atau kreolin lebih baik khasiatnya daripada fenol. Lisol ialah desinfektan yang berupa campuran sabun dengan kresol; lisol lebih banyak digunakan daripada desinfektan-desinfektan yang lain. Karbol ialah lain untuk fenol. Seringkali orang mencampurkan bau-bauan yang sedap, sehingga desinfektan menjadi menarik.
b. Formaldehida (CH2O)
Suatu larutan formaldehida 40% biasa disebut formalin. Desinfektan ini banyak sekali digunakan untuk membunuh bakteri, virus, dan jamur. Formalin tidak biasa digunakan untuk jaringan tubuh manusia, akan tetapi banyak digunakan untuk merendam bahanbahan laboratorium, alat-alat seperti gunting, sisir dan lain-lainnya pada ahli kecantikan.
c. Alkohol
Etanol murni itu kurang daya bunuhnya terhadap bakteri. Jika dicampur dengan air murni, efeknya lebih baik. Alcohol 50 sampai 70% banyak digunakan sebagai desinfektan.
d. Yodium
Yodium-tinktur, yaitu yodium yang dilarutkan dalam alcohol, banyak digunakan orang untuk mendesinfeksikan luka-luka kecil. Larutan 2 sampai 5% biasa dipakai. Kulit dapat terbakar karenanya , oleh sebab itu untuk luka-luka yang agak lebar tidak digunakan yodium-tinktur.
e. Klor Dan Senyawa Klor
Klor banyak digunakan untuk sterilisasi air minum. Persenyawaan klor dengan kapur atau natrium merupakan desinfektan yang banyak dipakai untuk mencuci alat-alat makan dan minum.
f. Zat Warna
Beberapa macam zat warna dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya bakteri gram positif iktu lebih peka terhadap pengaruh zat warna daripada bakteri gram negative. Hijau berlian, hijau malakit, fuchsin basa, kristal ungu sering dicampurkan kepada medium untuk mencegah pertumbuhanbakteri gram positif. Kristal ungu juga dipakai untuk mendesinfeksikan luka-luka pada kulit. Dalam penggunaan zat warna perlu diperhatikan supaya warna itu tidak sampai kena pakaian.
g. Obat Pencuci (Detergen)
Sabun biasa itu tidak banyak khasiatnya sebagai obat pembunuh bakteri, tetapi kalau dicampur dengan heksaklorofen daya bunuhnya menjadi besar sekali. Sejak lama obat pencuci yang mengandung ion (detergen) banyak digunakan sebagai pengganti sabun. Detergen bukan saja merupakan bakteriostatik, melainkan juga merupakan bakterisida. Terutama bakteri yang gram positif itu peka sekali terhadapnya. Sejak 1935 banyak dipakai garam amonium yang mengandung empat bagian. Persenyawaan ini terdiri atas garam dari suatu basa yang kuat dengan komponen-komponen. Garam ini banyak sekali digunakan untuk sterilisasi alat-alat bedah, digunakan pula sebagai antiseptik dalam pembedahan dan persalinan, karena zat ini tidak merusak jaringan, lagipula tidak menyebabkan sakit. Sebagai larutan yang encer pun zat ini dapat membunuh bangsa jamur, dapat pula beberapa genus bakteri Gram positif maupun Gram negatif. Agaknya alkil-dimentil bensil-amonium klorida makin lama makin banyak dipakai sebagai pencuci alat-alat makan minum di restoran-restoran. Zat ini pada konsentrasi yang biasa dipakai tidak berbau dan tidak berasa apa-apa.
h. Sulfonamida
Sejak 1937 banyak digunakan persenyawaan-persenyawaan yang mengandung belerang sebagai penghambat pertumbuhan bakteri dan lagi pula tidak merusak jaringan manusia. Terutama bangsa kokus seperti Streptococcus yang menggangu tenggorokan, Pneumococcus, Gonococcus, dan Meningococcus sangat peka terhadap sulfonamida. Penggunaan obat-obat ini, jika tidak aturan akan menimbulkan gejalagejala alergi, lagi pula obat-obatan ini dapat menimbulkan golongan bakteri menjadi kebal terhadapnya. Khasiat sulfonamida itu terganggu oleh asam-p-aminobenzoat. Asam-p-aminobenzoat memegang peranan sebagai pembantu enzim-enzim pernapasan, dalam hal itu dapat terjadi persaingan antara sulfanilamide dan asam-paminobenzoat. Sering terjadi, bahwa bakteri yang diambil dari darah atau cairan tubuh orang yang habis diobati dengan sulfanilamide itu tidak dapat dipiara di dalam medium biasa. Baru setelah dibubuhkan sedikit asam-p-aminobenzoat ke dalam medium tersebut, bakteri dapat tumbuh biasa.
.
Gambar 5.5 Rumus bangun sulfonamide dan asam-p-aminobenzoat
i. Antibiotik
Menurut Waksman, antibiotik ialah zat-zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme, dan zat-zat itu dalam jumlah yang sedikit pun mempunyai daya penghambat kegiatan mikroorganisme yang lain. Antibiotik yang pertama dikenal ialah pinisilin, yaitu suatu zat yang dihasilkan oleh jamur Pinicillium. Pinisilin di temukan oleh Fleming dalam tahun 1929, namun baru sejak 1943 antibiotik ini banyak digunakan sebagai pembunuh bakteri. Selama Perang Dunia Kedua dan sesudahnya bermacam-macam antibiotik diketemukan, dan pada dewasa ini jumlahnya ratusan.
Genus Streptomyces menghasilkan streptomisin, aureomisin, kloromisetin, teramisin, eritromisin, magnamisin yang masing-masing mempunyai khasiat yang berlainan. Akhir-akhir ini orang telah dapat membuat kloromisetin secara sintetik, obat-obatan ini terkenal sebagai kloramfenikol. Diharapkan antibiotik-antibiotik yang lain pun dapat dibuat secara sintetik pula.
Ada yang kita kenal beberapa antibiotik yang dapat dihasilkan oleh golongan jamur, melainkan oleh golongan bakteri sendiri, misalnya tirotrisin dihasilkan oleh Bacillus brevis, basitrasin oleh Bacillus subtilis, polimiksin oleh Bacillus polymyxa.Antibiotik yang efektif bagi banyak spesies bakteri, baik kokus, basil, maupun spiril, dikatakan mempunyai spektrum luas. Sebaliknya, suatu antibiotik yang hanya efektif untuk spesies tertentu, disebut antibiotik yang spektrumnya sempit. Pinisilin hanya efektif untuk membrantas terutama jenis kokus, oleh karena itu pinisilin dikatakan mempunyai spektrum yang sempit. Tetrasiklin efektif bagi kokus, basil dan jenis spiril tertentu, oleh karena itu tetrasiklin dikatakan mempunyai spektrum luas. Sebelum suatu antibiotik digunakan untuk keperluan pengobatan, maka perlulah terlebih dahulu antibiotik itu diuji efeknya terhadap spesies bakteri tertentu. Pada medium agar-agar yang telah disebari spesies bakteri tertentu diletakkan beberapa kepingan kertas yang masing-masing mengandung antibiotik yang diuji dalam kontrentasi yang tertentu. Jika sesudah 24 jam kemudian tidak nampak pertumbuhan bakteri sekitar bahwa bakteri itu tercekik pertumbuhannya oleh antibiotik yang terkandung dalam kepingan kertas. Besar kecilnya daerah kosong sekitar kepingan kertas itu sesuai dengan konsentrasi antibiotik yang terkandung didalamnya.
Sesuai dengan keperluan, maka suatu antibiotik dapat diberikan kepada seorang pasien dengan jalan penelanan atau penyuntikan. Penyuntikan dapat dilakukan intra vena (dalam pembuluh darah balik) atau intra muscular (dalam daging).
a. daerah pertumbuhanbakteri
b. kepingan kertas yangmengandung antibioticdalam konsentasitertentu.
c. daerah kosong
a. daerah pertumbuhanbakteri
b. kepingan kertas yangmengandung antibioticdalam konsentasitertentu.
c. daerah kosong
Gambar 5.6 Pengaruh antibiotic terhadap pertumbuhan bakteri, M adalah agar-agar lempengan yang disebari bakteri
j. Garam – Garam Logam
Garam dari beberapa logam berat seperti air raksa dan perak dalam jumlah yang kecil saja dapat menumbuhnkan bakteri, daya mana disebut oligodinamik. Hal ini mudah sekali dipertunjukkan dengan suatu eksperimen.
Sayang benar garam dari logam berat itu mudah merusak kulit, maka alat–alat yang terbuat dari logam, dan lagi pula mahal harganya. Meskipun demikian orang masih bisa menggunakan merkuroklorida (sublimat) sebagai desinfektan. Hanya untuk tubuh manusia lazimnya kita pakai merkurokrom, metafen atau mertiolat.
Persenyawaan air rasa yang organik dapat pula dipergunakan untuk membersihkan biji – bijian supaya terhindar dari gangguan bangsa jamur. Nitrat perak 1 sampai 2% banyak digunakan untuk menetesi selaput lendir, misalnya pada mata bayi yang baru lahir untuk mencegah gonorhoea. Banyak juga orang mempergunakan persenyawaan perak dengan protein. Garam tembaga jarang dipakai sebagai bakterisida, akan tetapi banyak digunakan untuk menyemprot tanaman dan untuk mematikan tumbuhan ganggang di kolam–kolam renang.
Cara Menilai Khasiat Desinfektan
Untuk mengetahui kekuatan masing-masing desinfektan, orang perlu mempunyai suatu ukuran pokok. Adapun zat yang dipakai ialah fenol. Mikroorganisme yang dipakai sebagai penguji khasiat desinfektan ialah Salmo nella typhosa, kadang-kadang digunakan juga Micrococcus aureus. Desinfektan yang akan diuji itu di encerkan menurut perbandingan tertentu. Misal, kita membuat 2 larutan fenol, yang satu (1:90) dan yang lain (1:100). Di samping itu kita membuat beberapa larutan suatu desinfektan A yang akan kita banding khasiatnya dengan khasiat fenol. Katakan, larutan desinfektan A itu (1:300), (1:350), (1:400), (1:450). Dari tiap-tiap larutan kita ambil 5 ml untuk kita masukkan dalam tabung steril banyaknya tabung sesuai dengan banyaknya larutan fenol dan desinfektan A. kita memerlukan 3 perangkat dalam pengujian ini, yaitu 12 tabung untuk desinfektan 0,5 ml inokulum Salmonella typhosa yang masih muda. Setelah 5 menit berada di dalam larutan, maka diambillah satu kolong inokulum untuk digesekkan pada agar-agar lempengan, dan piaraan ini kemudian disimpan dalam suhu 37 °C. Setelah berselang 48 jam piaraan dapat diperiksa tentang ada tidaknya koloni-koloni Salmonella. Jika tak ada pertumbuhan, hal ini berarti bahwa bakteri telah mati ketika diambil dari tabung yang berisi larutan desinfektan. Hal semacam ini dikerjakan pula dengan perangkat kedua, dimana Salmonella dibiarkan berada dalam larutan selama 10 menit. Di dalam perangkat yang ketiga bakteri dibiarkan selama 15 menit berada dalam desinfektan.
5.2 Faktor-Faktor Biotik
Faktor-faktor biotik ialah faktor-faktor yang disebabkan jasad (mikrobia)
atau kegiatannya yang dapat mempengaruhi kegiatan (pertumbuhan) jasad atau mikrobia lain. Faktor-faktor tersebut antara lain ialah adanya asosiasi atau kehidupan bersama diantara jasad. Asosiasi dapat dalam bentuk komensalisme, mutualisme, parasitisme, simbiose, sinergisme, antibiose dan sintropisme.
Komensalisme
Merupakan asosiasi yang sangat renggang, dimana salah satu jenis mendapatkan keuntungan sedang lainnya tidak mendapat keuntungan atau kerugian.
Mutualisme
Merupakan bentuk assosiasi dimana masing-masing jenis mendapat keuntungan. Sering simbiosis dipakai untuk menyatakan bentuk assosiasi yang mutualistik, tetapi sekarang orang lebih banyak menggunakan istilah mutualisme. Sebagai contoh mutualisme antara bakteri Rhizobium dengan polong-polongan.
Parasitisme
Merupakan bentuk assosiasi diantara parasit dengan jasad inang. Jasad parasit yang obligat dapat merusak jasad inang dan pada akhirnya memusnahkan. Keadaan ini akan dapat pula memusnahkan (melenyapkan) parasitnya sendiri, karena jasad inang sebagai sumber kehidupannya.
Simbiosis
Simbiosis ialah asosiasi antara dua atau lebih jasad (mikrobia) di mana satu jenis (spesies) di antara jasad yang berasosiasi tersebut mendapat keuntungan, Sedangkan jasad yang lain mungkin mengalami kerugian atau tidak, tergantung pada macamnya simbiose. Simbiose dapat dibedakan tiga macam, ialah komensalisme, mutualisme, dan
parasitisme.
Sinergisme
Sinergisme ialah suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk melakukan perubahan kimia tertentu dalam suatu subtrat atau medium. Tanpa sinergisme masing-masing mikkrobatidak mampu melakukan perubahan tersebut.
Antibiosis
Antibiosis disebut juga antagonisme atau amensalisme ialah suatu bentuk asosiasi antara jasat (mikkroba) yang menyebabkan salah satu pihak dalam asosiasi tersebut terbunuh. tErhambat pertumbuhannya atau mengalami gangguan-gangguan yang lain. Contohnya adanya pembentukan toksindan sat-sat antibiotika oleh salah satu mikroorganisme pada suatu asosiasi.
Sintropisme
Sintropisme disebut juga nutrisi bersama atau mutualnutrition ialah bentuk asosiasi yang lebih komplek . sebab biasanya terdiri atas berjenis-jenis mikroorganisme yang satu dengan yang lainnyaakan saling menstimulasi kegiatan {pertumbuhan}-nya misalnya mikrobia jenis pertama akan menguraikan suatu subtrad yang hasilnya dapat digunakan dan di uraikan oleh mikrobia jenis kedua dan yang hasil hasilnya dapat digunakan oleh mikrobia jenis ketiga dan seterusnya yang hasil hasilnya akhirnya dapat menstimulasi kegiatan mikrobia jenis pertama.
5.3 Fungi Dan Lingkungannya
Christensen (1957) membagi fungi dalam 3 golongan berdasar keadaan lingkungan perkembangannya yaitu: 1) fungi lapangan (field fungi), 2) fungi penyimpanan (storage fungi) dan 3) fungi perusakan lanjutan (advanced decay fungi). Golongan 3) merupakan bagian sementara, sedang 2 bagian terdahulu khusus padakomoditas biji-bijian. (Bothast, 1978). Fungi lapangan menyerang bijian yang sedang dan masak penuh dengan kandungan air paling sedikit 20% atau keseimbangan lembab relatif (Rh) 90 – 100%; fungi penyimpanan menyerang bijian yang tersimpan setelah panen dengan kandungan air sekitar 13 – 20 % atau keseimbangan lembab relative (Rh) 70 – 90% (Bothast, 1978).
Contoh fungi lapangan adalah alternaria, Fusarium, Helminthosporium dan Cladosporium (Uraguci dan yamazaki, 1978). Juga termasuk pula Curvularia, Stemphylium, Epicoccum dan Nigospora yang umumnya menyerang dekat atau saat panen (Bothast, 1978). Menurut Christensen dan Kauftmann (1969) dilaporkan lebih dari 150 spesies fungi telah diisolasi dari bagian biji tanaman. Fungi yang dominan pada suatu komoditas tergantung atas macam tanaman, wilayah atau lokasi geografis dan keadaan iklim. Alternaria, umumnya banyak terdapat pada biji sayuran atau biji serealia, namun tidak hanya terbatas pada biji serealia. Cladosporium umumnya pada biji serelia dalam kondisi basah selama panennya, dan pada tempat
penyimpanan fungi ini hamper tidak terdapat. Helminthosporium banyak didapat pada jenis padi, barley, dan obat khususnya bila terjadi cuaca lembab sebelum panen. Fusarium banyak terdapat pada serealia yang baru dipanen. Pada barley, gandum, dan jagung dikenal sebagai bentuk “kudis” biji-biji yangdemikian dapat mendatangkan kercunan pada hewan maupun manusia(Uraguchi dan Yamazaki, 1978). Beberapa spesies tertentu penicillium kadang-kadang dimasukkan dalam fungi lapangan (Mislivec dan Tuite, 1970).
Fungi penyimpanan juga terdiri dari beberapa spesies antara lain Penicillium, Aspergillus dan Sporendomena dan kadang-kadang beberapa jenis khamir (Uraguchi dan Yamazaki, 1978). Penicillium dan Aspergillus merupakan fungi yang diketahui ada dimana-mana dan hamper terdapat disetiap wilayah. Kebanyakan fungi penyimpanan terdiri dari dari 5 atau 6 golongan Apergillus dan baru kemudian dan beberapa spesies Penicillium sampai terjadi kerusakan lebih lanjut (Christensen dan Kaufmann, 1974). Wallace (1973)menyebutkan 26 spesies Aspergillus dan 66 spesies Penicillium yang dapat diisolasi pada produk simpanan. Selain Aspergillus dan Penicillium dikategorikan pula dalam fungi penyimpanan adalah Absidia, Mucor, Rhizopus, Chaetomium, Scopulariopis, Paecylomices, dan Neurospora. Ibasidia, Mucor dan Rhizopus pada umumnya ada hubungannya dengan kerusakan pada kondisi lembab, karena mereka menghendaki suatu lembab relatif (Rh) minimum 88% untuk pertumbuhannya, mereka bukanlah fungi pemula kerusakan bahan dalam penyimpanan (Wallace, 1973). Kekecualian adalah Aspergillus flavus yang dapat menyerang bahan dilapangan (meski termasuk fungi penyimpanan) demikian pula Fusarium akan dapat melanjutkan kerusakan bahan bijian dalam gudang (meski termasuk fungi lapangan) bila kandungan air bahan cukup tinggi (Lillehoj dkk,1975;1976; Caldwell dan Tuite, 1974).
Terdapat beberapa faktor pokok yang akan mempengaruhi perkembangan fungi pada bahan pangan yang disimpan, antara lain: 1) Kandungan air bijian yang disimpan, 2) suhu ruang penyimpanan, 3)periode penyimpanan, 4) derajat awal penyerangan oleh fungi sebelum sampai tempat penyimpanan, 5) banyknya benda-benda asing (bukan bahan sejenisnya) dan 6) terdapatnya aktivitas serangga dan kutu dalam ruang simpan (Uraguchidan Yamazaki, 1978). Faktor-faktor seperti disebutkan diatas ditujukan pada bahan dimana fungi tumbuh, maka untuk pertumbuhan fungi endiri memerlukan faktor fisik-khemis antara lain 1) suhu, 2) aktivitasair (water activity), 3) tekanan osmosis, 4) pH, 5) potensial oksidasi-reduksi
(Eskin dkk, 1975). Suhu dan aktivitas air sangatlah penting dan perlu mendapat perhatian, disamping faktor lainnya. Lihatlah dua table dibawah ini. Fungi pada umumnya akan dapat berkembang baik pada aw sekitar 0,65- 0,80, sedangkan golongan fungi hidrofil diinginkan aw mencapai 0,89. Dalam kaitannya dengan kelembaban relatif (Rh) yang dapat diukur dari sekeliling bahan maka umumnya diharapkan kelembaban relatif sekitar 70-80%.
Setiap jenis fungi selain adalah batasan-batasan normal, mempunyai kekhususan diantara spesies dan lainnya seperti terlihat pada beberapa table kelembaban relatif, suhu dan lainnya. Dibawah ini diberikan gambaran Rh ruang penyimpanan dan suhu untuk pertumbuhan beberapa fungi penyimpanan yang penting.
Kelembaban relatif minimum untuk perkecambahan fungi umumnya adalah 75% pada suhu biasa, dalam keadaan iniuntuk setiap bahan bijian akan berbeda kandungan airnya sesuai komposisi (Pomeranz, 1974). Keseimbangan lembab relatif bijian lebih penting daripada kandungan air guna mengendalikan kerusakan fungi dalam ruang penyimpanan, meskipun keduanya mempunyai hubungan erat. Pertumbuhan fungi berkaitan dengan kenaikan suhu yang dipengaruhi berbagai faktor antara laininaktivitas thermal enzim, kehilangan substrat, mengecilnya oksigen dan kandungan air atau akumulasi CO2 menjadi terbatas. Hubungan antara bagian-bagian tersebut sangat kompleks maka kondisi minimum, optimum dan maksimum
sebagaimana tercantum dalam tabel diatas adalah perkiraan (Christensen dan Kaufmann, 1974)
11/08/2010 Posted by zaifbio | MIKROBIOLOGI | 2 Komentar
PERTUMBUHAN MIKROORGANISME
OLEH:DR.H. AGUS KRISNO BUDIYANTO, M.KES
DOSEN PENDIDIKAN BIOLOGI UMM
4.1 Pendahuluan
Bila bakteri diinokulasi ke dalam suatu medium yang sesuai dan pada keadaan yang optimum bagi pertumbuhannya, maka terjadi kenaikan jumlah yang amat tinggi dalam waktu yang relatif pendek. Perbanyakan seperti ini disebabkan oleh pembelahan sel secara aseksual. Pembelahan sel terjadi secara pembelahan biner melintang. Pembelahan biner melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual. Setelah pembentukan dinding sel melintang maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel, dan disebut sel anak. Beberapa spesies mikroorganisme dapat bereproduksi dengan proses tambahan termasuk produksi spora reproduktif, fragmentasi pertumbuhan berfilamen, dengan masing-masing fragmen menghasilkan pertumbuhan dan penguncupan.
Para peneliti mikrobiologi tertarik untuk menentukan dengan tepat apa yang terjadi di dalam sel induk ketika berevolusi ke suatu taraf pada saat membelah menjadi dua sel baru. Hasil–hasil penelitian mengenai proses pembelahan sel telah menampakkan hal- hal berikut:
Terdapat kenaikan jumlah bahan inti, yang terpisah menjadi dua unit, satu untuk masing-masing sel anak baru.
Dinding sel dan membran sel tumbuh ke arah luar dan membran sel tumbuh (meluas) ke dalam sitoplasma pada suatu titik di tengah-tengah sumbu panjang sel. Pada perbatasan tersebut disintesis dua lapisan bahan dinding sel.
Pembentukan mesosom menjadi lebih jelas. Mesosom mempunyai kaitan dengan pembentukan septum (dinding sel yang membagi) dan juga memungkinkan perpautan dengan daerah inti.
Pertumbuhan digunakan untuk bakteri dan mikroorganisme lain dan biasanya mengacu pada perubahan di dalam hasil panen sel (pertambahan total massa sel) dan bukan perubahan individu organisme. Inokulum hamper selalu mengandung ribuan organisme. Pertumbuhan menyatakan pertambahan jumlah dan massa melebihi yang ada di dalam inokulum asalnya. Selama fase pertumbuhan seimbang (balanced growth), maka pertambahan massa melebihi massa bakteri berbanding lurus (proporsial) dengan pertambahan komponen selular yang lain seperti DNA, RNA, dan protein. Oleh karena itu maka mungkinlah untuk mengembangkan pengukuran bagi pertumbuhan dengan berbagai cara.
Cara khas reproduksi bakteri ialah pembelahan biner melintang; satu sel membelah diri, menghasilkan dua sel. Jadi bila kita mulai dengan satu bakteri tumggal, maka populasi bertambah secara geometric 1 2 22 23 24 25…..2n atau dengan perhitungan sederhana,1 2 4 8 16 23……
Istilah pertumbuhan sebagaimana digunakan pada bakteri mengacu pada perubahan dalam populasi total dan bukannya perubahan dalam suatu individu organisme saja. Tambahan pula pada kondisi pertumbuhan seimbang ada suatu pertambahan semua komponen selular secara teratur. Akibatnya, pertumbuhan dapat ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel tetapi juga dengan mengukur jumlah berbagai komponen selular (RNA, DNA, protein) dan juga produk-produk metabolism tertentu. Pertumbuhan mikroorganisme dapat diketahui dengan berbagai metode.
Tabel 4.1 Rangkaian metode-metode untuk mengukur pertumbuhan bakteri
Metode Penggunaan
Hitungan mikroskopik Perhitungan bakteri dalam susu dan vaksin
Hitungan cawan Perhitungan bakteri dalam susu, air, makanan, tanah, biakan dan sebagainnya
Membran atau filter Sama seperti hitungan cawan
Molekuler
Pengukuran kekeruhan Uji mikrobiologis, pendugaan hasil panen sel
dalam kaldu, biakan, atau suspense berair
Penentuan nitrogen Pengukuran panen sel dari suspense biakan
kental untuk digunakan pada
penelitian mengenai metabolisme
Penentuan berat Sama seperti untuk penentuan nitrogen
Pengukuran aktivitas Uji mikrobiologis
biokimiawi
4.2 Pertumbuhan Mikroorganisme
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 mikroorganisme yang bersel satu berbeda dengan mikroorganisme yang bersel banyak (multiseluler). Pada mikroorganisme yang bersel satu (uniseluler) pertumbuhan ditandai dengan bertambahnya sel tersebut. Setiap sel tunggal setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah menjadi mikroorganisme yang lengkap, mempunyai bentuk dan
sifat fisiologis yang sama. Pertumbuhan jasad hidup, dapat ditinjau dari dua segi, yaitu pertumbuhan sei secara individu dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi.
Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume serta bagian-bagian sel lainnya, yang diartikan pula sebagai penambahan kuantiatas isi dan kandungan didalam selnya. Pertumbuhan populasi merupakan akibat dari adanya pertumbuhan individu, misal dari satu sel menjadi dua, dari dua menjadi empat ,empat menjadi delapan, dan seterusnya hingga berjumlah banyak.
Pada mikroorganisme, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel sebagai individu serta satu kesatuan populasi yang kemudian terjadi kadang-kadang karena terlalu cepat perubahannya, sulit untuk diamati dan dibedakan. Pada pertumbuhan populasi bakteri misalnya, merupakan penggambaran jumlah sel atau massa sel yang terjadi pada saat tertentu. Kadang-kadang didapatkan bahwa konsentrasi sel sesuai dengan jumlah sel perunit volume, sedang kerapatan sel adalah jumlah materi perunit volume.
Penambahan dan pertumbuhan jumlah sel mikroorganisme pada umumnya dapat digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan. Kurva tersebut merupakan penjabaran dari penambahan jumlah sel dalam waktu tertentu, misal bernilai b, maka:
a. Pada generasi pertama, b = 1×2
b. Pada generasi kedua,b = 1×22
c. Pada generasi ke-n,b = 1x2n sehingga akhirnya: b=a x 2n
Dengan perhitungan logaritma, persamaan dapat dituliskan menjadi :
Log b = log 10a + alog 102
= log 10a + 0,301 n
= log 10b – log 10a
atau n = 0,301
Pertumbuhan bakteri dalam biak statik akan mengikuti kurva pertumbuhan. Jika bakteri ditanam dalam suatu larutan biak, maka bakteri akan terus tumbuh sampai salah satu faktor mencapai minimum dan pertumbuhan menjadi terbatas. Pertumbuhan biak bakteri dengan mudah dapat dinyatakan secara grafik dengan logaritme jumlah sel hidup terhadap waktu. Suatu kurva pertumbuhan punya bentuk sigmoid dan dapat dibedakan dalam beberapa tahap pertumbuhan. Ada beberepa tahap pertumbuhan yaitu : terdapat kurva pertumbuhan atau gambar.
Tahap ancang-ancang yang mencakup interval waktu antara saat penanaman dan saat tercapainya kecepatan pembelahan maksimum, lamanya tahap ancang-ancang ini terutama tergantung dari biak wal, umur bahan yang ditanam dan juga dari sifat larutan biak.
Tahap eksponensial; Pada tahap pertumbuhan eksponensial terciri oleh kecepatan pembelahan maksimum yang konstan kecepatan pembelahan diri sepanjang tahap log bersifat spesifik untuk tiap jenis bakteri dan tergantung lingkungan.
Tahap stationer; Tahap ini dimulai kalau sel-sel sudah tidak tumbuh lagi. Kecepatan pertumbuhan tergantung dari kadar substrat, menurunnya kecepatan pertumbuhan sudah terjadi ketika kadar subtrat berkurang sebelum subtrat habis terpakai. Massa bakteri yang dicapai pada tahap stationer dinamakan hasil atau keuntungan.
Tahap kematian; Pada tahap kematian dan sebab-sebab kematian sel bakteri dalam larutan biak normal masih kurang diteliti. Ada kemungkinan bahwa sel-sel dihancurkan oleh pengaruh enzim asal sel sendiri (otolisis)
Pertumbuhan bakteri dalam biak sinambung tidak akan mengikuti kurva pertumbuhan. Dalam pertumbuhan bakteri ini terdapat prosedur yang menjadi dasar biak sinambung yang dilakukan dalam kemostat dan turbidostat
1. Pertumbuhan dalam kemostat
Kemostat terdiri dari bejana biak yang dimasuki larutan biak dari bejana persediaan dengan kecepatan aliran tetap. Diusahakan dalam bejana biak terdapat pemasokan O2 secara optimum dan supaya selekas mungkin terjadi distribusi merata dari nutrien yang dialirkan masuk sebagai larutan biak. Kecepatan pertambahan dinyatakan sebagai μx = dx/dt dan kerapatan bakteri meningkat dengan x = x0 e μ/t. Biak dalam kemostat dikendalikan subtrat. Stabilitas sistem ini berlandaskan keterbatasan kecepatan tumbuh oleh konsentrasi subtrat yang diperlukan pertumbuhan (donor H, sumber N, Sumber S, atau sumber P).
2. Pertumbuhan dalam turbidostat
Sistem ini didasarkan pada kerapatan bakteri tertentu atau kekeruhan tertentu yang dipertahankan konstan. Ada perbedaan mendasar antara biak statik klasik dengan biak sinambung dalam kemostat biak static harus dilihat sebagai sistem tertutup (boleh disamakan dengan organisme sial, tahap stationer dan tahap kematian. Kalau pada biak sinambung merupakan sistem terbuka yang mengupayakan keseimbangan aliran untuk organisme selalu terdapat kondisi lingkungan yang sama.
Dalam pertumbuhan sinkron akan terjadi sinkronisasi pembelahan sel. Hal ini dimaksudkan agar proses metabolisme siklus pembelahan bakteri dapat dipelajari disperlukan suspensi sel yang mengalami pembelahan sel dalam waktu sama yaitu sinkron. Sinkronisasi populasi sel dapat dicapai dengan berbagai tindakan buatan antara lain dengan merubah suhu rangsangan cahaya, pembatasan nutrien atau menyaring untuk memperoleh sel-sel yang sama ukurannya. Sinkronisasi pertumbuhan ini juga dimaksudkan untuk menyediakan stater dengan usia yang sama.
4.3 Fase-Fase Pertumbuhan Mikroorganisme
Secara umum fase-fase pertumbuhan mikroorganisme adalah sebagai berikut.
1. Fase lag (fase masa persiapan, fase adaptasi, adaptation phase)
Pada fase ini laju pertumbuhan belum memperlihatkan pertumbuhan ekponensial, tetapi dalam tahap masa persiapan. Hal ini tergantung dari kondisi permulaan, apabila mikroorganisme yang ditanami pada substrat atau medium yang sesuai, maka pertumbuhan akan terjadi. Namun sebaliknya apabila diinokulasikan mikroorganisme yang sudah tua meskipun makanannya cocok, maka pertumbuhannya mikroorganisme ini membutuhkan masa persiapan atau fase lag. Waktu yang diperlukan pada fase ini digunakan untuk mensintesa enzim. Sehingga mencapai konsentrasi yang cukup untuk melaksanakan pertumbuhan ekponensial. Fase ini berlangsung beberapa jam hingga beberapa hari, tergantung dari jenis mikroorganisme serta lingkungan yang hidup.
Selama fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tidak secara nyata terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian) ataupun fase-pengaturan jasad untuk suatu aktivitas didalam lingkungan yang mungkin baru. Sehingga grafik selama fase ini umumnya mendatar.
Kalau G ( = waktu generasi rata-rata ) sama dengan t ( = waktu yang dibutuhkan dari jumlah a menjadi b ) dibagi oleh a ( = jumlah keturunan ) sehingga:
G = t / n
= 0,301
log10a - -log10b
2. Fase tumbuh dipercepat (fase logaritme, fase eksponensial, logaritma phase)
Pada setiap akhir persiapan sel mikroorganisme akan membelah diri.masa ini disebut masa pertumbuhan, yang setiap selnya tidak sama dalam waktu masa persiapan.Sehingga secara berangsur-angsur kenaikan jumlah populasi sel mikroorganisme ini mencapai masa akhir fase pertumbuhan mikroorganisme.
Setelah setiap individu menyesuaikan diri dengan lingkungan baru selama fase lag, maka mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah individu sel sehingga kurva meningkat dengan tajam (menanjak). Peningkatan ini harus diimbangi dengan banyak faktor, antara lain:
Faktor biologis, yaitu bentuk dan sifat jasad terhadap lingkungan yang ada, serta assosiasi kehidupan di antara jasad yang ada kalau jumlah jenis lebih dari sebuah.
Faktor non-biologis, antara lain kandungan sumber nutrien di dalam media, temperatur, kadar oksigen, cahaya, dan lain sebagainya.
Kalau faktor-faktor di atas optimal, maka peningkatan kurva akan nampak tajam seperti gambar. Pada fase ini pertumbuhan secara teratur telah tercapai. Maka pertumbuhan secara ekponensial akan tercapai. Pada fase ini menunjukkan kemampuan mikroorganisme berkembang biak secara maksimal. Setiap sel mempunyai kemampuan hidup dan berkembang biak secara tepat. Fase pengurangan pertumbuhan akan terlihat berupa keadaan puncak dari fase logaritmik sebelum mencapai fase stasioner, dimana penambahan jumlah individu mulai berkurang atau menurun yang di sebabkan oleh banyak faktor, antara lain berkurangnya sumber nutrien di dalam media tercapainya jumlah kejenuhan pertumbuhan jasad. Fase tumbuh reda akan terlihat dimana fase logaritma mencapai puncaknya, maka zat-zat makanan yang diproduksi oleh setiap sel mikroorganisme akan mengakibatkan pertumbuhan mikroorganisme, sehingga pada masa pertumbuhan ini reda atau dikatakan sebagai fase tumbuh reda.
3. Fase stasioner
Pengurangan sumber nutrien serta faktor –faktor yang terkandung di dalam jasadnya sendiri, maka sampailah puncak aktivitas pertumbuhan kepada titik yang tidak bisa dilampaui lagi, sehingga selama fase ini, gambaran grafik seakan mendatar. Populasi jasad hidup di dalam keadaan yang maksimal stasioner yang konstan.
4. Fase kematian
Fase ini diawali setelah jumlah mikroorganisme yang di hasilkan mencapai jumlah yang konstan, sehingga jumlah akhir mikroorganisme tetap maksimum pada masa tertentu. Setelah masa dilampaui, maka secara perlahan-lahan jumlah sel yang mati melebihi jumlah sel yang hidup. Fase ini disebut fase kematian dipercepat. Fase kematian dipercepat mengalami penurunan jumlah sel, karena jumlah sel mikroorganisme mati. Namun penurunan jumlah sel tidak mencapai nol, sebab sebagian kecil sel yang mampu beradaptasi dan tetap hidup dalam beberapa saat waktu tertentu. Pada fase ini merupakan akhir dari suatu kurva dimana jumlah individu secara tajam akan menurun sehingga grafik tampaknya akan kembali ke titik awal lagi.
Gambaran pertumbuhan mikroorganisme seringkali tidak sesuai seperti yang sudah diterangkan kalau faktor-faktor lingkungan yang menyertainya tidak memenuhi persyaratan. Beberapa penyimpangan yang sering terjadi pada gambaran kurva tersebut dapat diterangkan sebagai berikut :
Pengaruh lingkungan terhadap kurva pertumbuhan
1. Kurva A : Menunjukkan terdapatnya fase lag yang cukup lama sebelum mikroorganisme dapat tumbuh dan bertambah.
2. Kurva B : Menunjukkan tidak adanya fase lag, karena begitu ditanamkan, maka pertumbuhan mikroorganisme dapat langsung ke fase logaritmik atau fase eksponensial pertumbuhan.
3. Kurva C : Menunjukkan fase lag yang panjang atau lama serta tidak dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannya yang baru (mati).
4. Kurva D : adalah gambaran suatu kurva pertumbuahan mikroorganisme yang secara kontinu terus menerus diberi tambahan sumber nutrient, sehingga ada kesinambungan pertumbuhan walau makin lama mengarah kepada penurunan.
4.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroorganisme
A. Faktor alam
1. Temparatur
Umumnya batas daerah temperatur bagi kehidupan mikroorganisme terletak antara 0-90oC. Temperatur minimum adalah suhu paling rendah dimana kegiatan mikroorganisme masih dapat berlangsung. Temperatur maksimum adalah temperatur tertinggi yang masih dapat digunakan untuk aktifitas mikroorganisme, tetapi pada tingkatan kegiatan fisiologis paling minimal. Sedang temparatur yang paling baik bagi aktivitas hidup disebut temperatur optimum.
Berdasarkan pada daerah aktivitas temperatur, mikroorganisme dapat dibagi menjadi tiga golongan utama yaitu:
Tabel 4. 4 Daerah aktivitas temperatur mikroorganisme
Suhu Pertumbuhan
Golongan Minimum Optimum Maksimum
Psychrophil 0oC 10o-15oC 30oC
Mesophil 15o-25oC 25o-37oC 40o-55oC
Thermophil 24o-45oC 50o-60oC 60o-90oC
Bakteri-bakteri patogen pada manusia termasuk bakteri Mesophil. Suhu optimumnya sama dengan suhu tubuh manusia ( 37oC ). Titik kematian termal suatu jenis mikroorganisme ialah nilai temparatur yang dapat mematikan jenis tersebut didalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu. Sedang waktu kematian termal adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu jenis mikroorganisme pada suatu temperatur yang tetap. Kedua istilah tersebut mempunyai arti yang penting di dalam praktek, terutama di dalam industri pengawetan bahan makanan dan obat-obatan. Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian termal
antara lain: waktu, temperature, kelembaban, bentuk dan jenis spora, umur mikroorganisme, pH dan komposisi medium.
Komposisi medium juga mempengaruhi kepekaan bakteri terhadap pemanasan. Adanya partikel atau benda padat dan senyawa tertentu di dalam medium akan menaikkan resistensi ( ketahanan ) mikroorganisme terhadap panas, sebab penetrasi panas kedalam medium terhalang oleh adanya benda atau zat tadi. Temparatur rendah menyebabkan gangguan pada metabolisme, jenisnya tergantung pada temparatur dan cara perlakuanya. Kematian mikroorganisme pada temperatur rendah disebabkan oleh terjadinya perubahan keadaan koloid protoplasma yang tidak reversible. Penurunan temperature yang tiba-tiba di atas titik beku dapat menyebabkan kematian, akan tetapi penurunan temperature secara bertingkat hanya mengakibatkan kegiatan metabolisme untuk sementara saja. Bila suspensi bakteri didinginkan dengan cepat dari 45oC, maka jumlah bakteri yang mati mencapai 95%, tetapi pendinginan secara bertingkat menyebabkan jumlah kematian tersebut akan berkurang.
Kematian akibat penurunan temperatur yang tiba-tiba, mungkin karena air menjadi tidak siap untuk kegiatan fisiologi. Misalnya pada pembekuan, mungkin terjadi kerusakan sel oleh adanya kristal es di dalam air antar sel. Proses pendinginan di bawah titik beku dan di dalam keadaan hampa udara secara bertingkat, banyak digunakan untuk mengawetkan biakan dan proses tersebut disebut lyofilisasi. Hasil lyofilisasi merupakan tepung yang terdiri atas sel yang lyofilik dan sangat mudah menarik air, juga tidak menyebabkan denaturasi protein sebab molekul air protoplasma di dalam proses ini langsung dirubah menjadi uap air tanpa melalui fase cair (sublimasi ).
2. Cahaya
Sebagian besar bakteri adalah chemotrophe, karena itu pertumbuhannya tidak tergantung pada cahaya matahari. Pada beberapa spesies, cahaya matahari dapat membunuhnya karena pengaruh sinar ultraviolet.
3.Kelembaban
Air sangat penting untuk kehidupan bakteri terutama karena bakteri hanya dapat mengambil makanan dari luar dalam bentuk larutan (holophytis). Semua bakteri tumbuh baik pada media yang basah dan udara yang lembab. Dan tidak dapat tumbuh pada media yang kering. Mikroorganisme mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi diatas 85%, sedang untuk jamur dan aktinomiset diperlukan kelembaban yang rendah dibawah 80%. Kadar air bebas didalam larutan merupakan nilai perbandingan antar tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air murni, atau 1 / 100 dari kelembaban relatif. Nilai kadar air bebas didalam larutan untuk bakteri pada umumnya terletak diantara 0,90 sampai 0,999 sedang untuk bakteri halofilik mendekati 0,75. Banyak mikroorganisme yang tahan hidup didalam keadaan kering untuk waktu yang lama seperti dalam bentuk spora, konidia, arthrospora, kamidiospora dan kista. Seperti halnya dalam pembekuaan, proses pengeringan protoplasma, menyebabkan kegiatan metabolisme terhenti. Pengeringan secara perlahan menyebabkan kerusakan sel akibat pengaruh tekanan osmosa dan pengaruh lainnya dengan naiknya kadar zat terlarut.
4. pH
pH sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Umumnya asam mempunyai pengaruh buruk terhadap pertumbuhan bakteri. Lebih baik hidup dalam suasana netral ( pH 7,0 ) atau sedikit basa ( pH 7,2-7,4), tetapi pada umumnya dapat hidup pada pH 6,6 – 7,5. Bakteri-bakteri yang patogen pada manusia tumbuh baik pada pH 6,8-7,4, yaitu sama dengan pH darah.
Batas pH untuk pertumbuhan jasad merupakan suatu gambaran dari batas pH bagi kegiatan enzim. Untuk itu jasad dikenal nilai pH minimum, optimum, dan maksimum. Bakteri memerlukan nilai pH antara 6,5-7,5, ragi antara 4,0-4,5, sedang jamur dan aktinomiset tertentu mempunyai daerah pH yang luas. Atas dasar daerah-daerah pH bagi kehidupan mikroorganisme dibedakan adanya tiga golongan besar,yaitu:
a. Mikroorganisme yang asidofilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0-5,0
b. Mikroorganisme yang mesofilik (Neutrofilik), yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 5,5-8,0
c. Mikroorganisme yang alkalifilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 8,4-9,5.
5. O2 dari udara
Untuk melangsungkan hidupnya, makhluk hidup membutuhkan O2 yang diambil dari udara melalui pernafasan. Fungsi O2 ini sudah jelas yaitu untuk pembakaran zat-zat jaringan, sehingga dihasilkan panas dan tenaga. Hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 dalam jumlah yang normal disebut hidup secara aerob. Organisme yang tidak hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 bebas disebut
organisme anaerob. Berdasarkan responnya terhadap O2 bebas, maka bakteri dibagi dalam tiga golongan yaitu :
Bakteri aerob ( obligate aerob )
Yaitu bakteri yang hanya hidup dalam lingkungan yang mengandung O2 bebas. Misalnya : Vibroiro cholera, Corynebacterium diphtheriea
Bakteri anaerob ( obligate anaerob )
Yaitu bakteri yang hanya dapat hidup di dalam lingkungan yang tidak mengandung oksigen bebas. Misal: Clostridium tetani,Treptonema pallida.
Fakultatif aerob
Yaitu bakteri yang hidup di dalam lingkungan yang mengandung oksigen bebas maupun tidak. Misal : Salmonella typhi, Neisseria mengitidis. Bakteri-bakteri fakultatif aerob pada umumnya lebih baik tumbuh pada pada lingkungan yang sedikit mengandung oksigen bebas. Karena itu lebih tepat bila dinamakan bakteri microaerophil.
6. Tekanan osmotik
Air keluar masuk sel bakteri melalui proses osmosis, karena perbedaan tekanan osmotik antara cairan yang ada di dalam dengan sel yang ada di luar bakteri.Protoplasma selalu mengandung zat yang terlarut di dalamnya, karena itu tekanan osmotiknya selalu tinggi dari air murni. Bila bakteri dimasukkan dalam aquades, maka air akan masuk ke dalam sel bakteri. Hal ini menyebabkan bakteri menggembung, mungkin pecah dan mati. Peristiwa ini disebut Plasmoptysis.
Sebaliknya bila bakteri dimasukkan ke dalam cairan hipertonis akan menyebabkan plasma dari dinding sel dan kematian bakteri. Peristiwa ini disebut Plasmolisa.
Pada umumnya larutan hipertonis menghambat pertumbuhan, karena dapat menyebabkan plasmolisa. Tekanan osmosa tinggi banyak digunakan di dalam praktek untuk pengawetan bahan-bahan makanan, seperti pengawetan ikan dengan penambahan garam, untuk pengawetan buah-buahan dengan penambahan gula. Beberapa mikroorganisme dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula yang tinggi, antara lain ragi yang osmofil (dapat tumbuh pada kadar garam tinggi), bahkan beberapa mikroorganisme dapat tahan di dalam substrat dengan kadar garam sampai 30%,golongan ini bersifat halodurik.
7. Pengaruh mikroorganisme di sekitarnya
Kehidupan organisme di alam tidak dapat dipisahkan dari adanya organisme lain. Seperti halnya manusia tidak dapat hidup bila tidak ada tumbuhan atau hewan. Organisme-organisme di alam ini berada dalam suatu keseimbangan yang disebut keseimbangan biologis.
B. Faktor kimia
Mengubah permeabilitas membran sitoplasma sehingga lalu lintas zat-zat yang keluar masuk sel mikroorganisme menjadi kacau.
Oksidasi,beberapa oksidator kuat dapat mengoksidasi unsur sel tertentu sehingga fungsi unsur terganggu. Misal, mengoksidasi suatu enzim.
Terjadinya ikatan kimia, ion-ion logam tertentu dapat megikatkan diri pada beberapa enzim. Sehigga fungsi enzim terganngu.
Memblokir beberapa reaksi kimia,misal preparat zulfat memblokir sintesa folic acid di dalam sel mikroorganisme.
Hidrolisa, asam atau basa kuat dapat menghidrolisakan struktur sel hingga hancur.
Mengubah sifat koloidal protoplasma sehingga menggumpal dan selnya mati.
Faktor zat kimia yang mempengaruhi pertumbuhan:
Logam-logam berat Klor dan senyawa klor
Fenol dan senyawa-senyawa sejenis Zulfonomida
Alkohol Detergen
Aldehit Zat pewarna
Yodium Peroksida
4.5 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:
Media biak sintetik : media ini dibuat dari senyawa – senyawa kimia.
Media biak kompleks, media ini dibuat dari senyawa yang mengandung ektrak ragi, otolitas ragi, pepton dan ekstrak daging.
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 :
Kebutuhan nutrien pokok. Diantaranya karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, belerang, fosfat, kalium, magnesium dan besi.
. Sumber-sumber karbon dan energi.
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
Media padat, terbagi media agar miring, agar deep dan agar sebar. Media ini umumnya dipergunakan untuk bakteri, ragi, jamur.
. Media cair, jika media tidak ditambahkan zat pemadat, biasanya media cair dipergunakan untuk pembiakan mikroalga, bakteri dan ragi.
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 kandungan air dan hidup anaerobik atau fakultatif.
Berdasarkan komposisi atau susunan bahannya Sesuai dengan fungsi fisiologis dari masing-masing komponen ( unsure 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:
Media umum, kalau media a dapat dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan satu atau lebih kelompok mikroorganisme secara umum.
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.
Media selektif, adalah media yang hanya dapat ditumbuhi oleh satu atau lebih jenis mikroorganisme tertentu tetapi akan menghambat atau mematikan untuk jenis –jenis lainnya.
Media diferensial, adalah media yang dipergunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme tertentu serta penemuan sifatsifatnya.
Media penguji, yaitu media yang digunakan untuk pengujian senyawa atau benda tertentu dengan bantuan mikroorganisme.
Media penghitungan, yaitu media yang digunakan untuk menghitungn 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:
Bahwa di dalam media harus terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.
Bahwa media harus dalam keadaan steril.
4.6 Reproduksi Mikroorganisme sebagai Komponen Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme ditentukan pula oleh kemampuan dalam mereproduksi sel. Perkembangbiakan mikroorganisme dapat terjadi secara aseksual (yang paling umum) dan secara seksual (terjadi pada beberapa individu saja). Pada bakteri misalnya, perkembang-biakan secara aseksual terjadi secara pembelahan biner, yaitu sel induk membelah menjadi dua selanak. Kemudian masing-masing sel anak akan membentuk dua sel anak lagi, dan seterusnya hingga makin membanyak. Selama sel membelah maka akan terjadi keselarasan replikasi DNA sehingga tiap-tiap sel anak akan menerima paling sedikit satu kopi (salinan) dari genom.
Perbanyakan sel dengan cara pembelahan ini, kecepatannya ditentukan oleh waktu generasi.Ada jenis yang mempunyai waktu generasi lambat atau lambat sekali. Ada pula yang waktu generasinya sangat singkat atau cepat.
Tabel 4.5 Waktu generasi mikroorganisme
Kelompok Jenis
Mikroorganisme Waktu Generasi ( Jam )
Bakteri heterotrofik:
Bacillus megatarium 0,58
Escherichia coli 0,28
Rhizobium meliloti 1,80
Treponema pallidum 34,0
Bakteri fotosintetik:
Chloropseupdomonas 7,0
Ethylicum 2,4
Rhodopseudomonas spheroids 5,0
Rhodospirillum rubrum
Ragi:
Saccharomyces cerevisiae 2,0
Bakteri memang mempunyai cara-cara perkembang-biakan aseksual yang unik kalau dibandingkan dengan mikroorganisme lainnya. Juga didalam kecepatan perbanyakan dan waktu generas, tetapi pembelahan sel mikroorganisme tidak saja terjadi hanya secara biner sajamungkin pula dapat berbentuk multiple perkuncupan.
Ragi, seperti ragi untuk membuat kue atau roti Saccharomyces cerevisiae pembelahan ada yang seperti bakteri (dari satu sel menjadi dua dst.) tetapi ada pula yang membentuk kuncup, dimana tiap kuncup akan membesar seperti induknya. Kemudian tumbuh kuncup baru dan seterusnya sehingga akhirnya membentuk semacam mata rantai.
Virus tumbuh dan berkembang-biak di dalan sel hidup jasad lain, perbanyakan individunya terjadi secara pembelahan atau replikasi DNA(gambar 47) Perkembang-biakan aseksual dapat juga terjadi secara fragmentasi, yaitu pemotongan serat atau hifa atau filamen. Misal yang terjadi pada jamur atau mikroalge. Filamen yang terpotong menjadi beberapa bagian, tiap potongannya akan tumbuh dan berkembang pula seperti induknya. Perkembang-biakan aseksual yang paling umum lagi adalah melalui spora. Spora yang dapat diumpamakan seperti biji tanaman tinggi, dihasilkan dalam berbagai bentuk mikroorganisme. Untuk bakteri, spora terbentuk didalam sel, sehingga dinamakan endospora. Sedang untuk jamur misalnya, spora terbentuk diluar tubuh jasadnya, sehingga dinamakan
eksospora. Kalau spora jatuh ke tempat yang lembab maka ia akan berkecambah dan tumbuh menjadi individu baru. Perkembang biakan secara seksual, umumnya terjadi pada jamur dan mikro alga serta secara terbatas pada bacteria, dapat terjadi secara :
1. Oogami, kalau sel betina berbentuk telur.
2. Secara anisogami, kalau sel betina lebih besar dari sel jantan.
3. Isogami, kalau sel jantan dan sel betina mempunyai bentuk yang sama.
Hasil perkawinan (fertilisasi) akan membentuk zigot (sel betina atau sel telur yang telah di buahi oleh sel jantan atau sel sperma), yang kemudian zigot akan berkecambah membentuk individu baru setelah mengalami pembelahan. Rangkaian kehidupan mikroorganisme yang dimulai dari spora, spora berkecambah, membentuk massa sel ataupun tubuh buah kemudian menghasilkan alat perkembang biakan kembali, disebut siklus atau daur hidup. Pada bacteria siklus hidup kurang jelas rangkaianya, berbeda pada jamur dan mikro alga. Pada jamur kompos (Agaricus bisporus), yaitu jenis jamur yang sudah dibudidayakan dan bernilai ekonomi dengan nama mushroom atau champignon, siklus hidupnya sangat jelas mulai dari spora yang berkecambah, membentuk massa hifa atau misellia, membentuk tubuh buah stadia awal sampai membentuk tubuh buah yang nyata terlihat. Juga pada alga hijau (Chlamydomonas) jenis alag yang banyak kita temukan pada bak aquarium ataupun pada kolam ikan, serta pada protozoa (Trypanosoma gambiense) penyebab penyakit tidur yang ditularkan melalui lalat tsese.
Di dalam siklus hidup, tahapan yang terjadi sejak spora berkecambah sampai menghasilkan kembali alat perkembang biakan, akan di lalui tingkat perkembang biakan secara seksual ataupun aseksual sesuai dengan sifat mikroorganisme. Faktor – faktor yang mempengaruhi, khususnya factor lingkungan abiotik seperti :
1. Kelengkapan unsur yang terdapat di dalam media 5. Cahaya
2. pH media 6. Sirkulasi oksigens
3. Kadar air media 7. Kelembaban
4. Temperatur
A. Bakteri
Pada umumnya bakteri berkembang biak secara aseksual atau vegetatif yaitu dengan cara membelah diri. Pada kondisi lingkungan yang memungkinkan, bakteri akan membelah diri dengan cepat. Pembelahan terjadi setiap 15-20 menit. Sehingga dalam waktu kurang lebih 7-8 jam bakteri sudah menjadi jutaan.
Proses pembelahan diri dibagi menjadi tiga fase,yaitu:
1. Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.
2. Sekat tersebut diukuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna,ditengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, dimana protoplasma kedua sel baru masih tetap berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma ini disebut plasmodesmida.
3. Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali dari pada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. Bakteri yang semacam ini merupakan koloni yang merata, jika dipiara pada medium yang padat. Sebaliknya, bakteri-bakteri yang dindingnya lebih kokoh tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan. Bakteri macam ini merupakan koloni yang kasar permukaannya.
B. Jamur
Perkembangbiakan jamur ditemukan dua macam,yaitu: aseksul dan seksual.
1. Secara aseksual
Dengan cara membelah diri atau bertunas, dilakukan oleh jamur yang bersel satu. Tunas yang dihasilkan disebut blastospora.
Dengan fragmentasi, berupa potongan misselium atau hifa.
Dengan pembentukan konidia,yaitu ujung-ujung hifa tertentu membagi-bagi diri membentuk :
bentuk-bentuk yang bulat ( konidiospora ) atau serupa telur (oidiospora)
bentuk empat persegi panjang ( artispora )
spora yang berdinding tebal,disebut klamidospora
2. Secara seksual
Perkembangbiakan secara seksual memerlukan 2 jenis jamur yang cocok. Untuk kecocokan ini diberikan tanda + dan – Proses perkawinannya terdiri atas persatuan 2 protoplas ( plasmogami ) kemudian diikuti persatuan inti ( kariogami ). Jamur ada yang menghasilkan alat kelamin jantan saja atau hanya alat kelamin betina saja,sehingga jamur yang seperti ini disebut jamur berumah dua (diesi).jamur yang dapat menghasilkan alat kelamin jantan dan alat kelamin betina disebut hermaprodit atu disebut berumah satu (monoesi).
Alat kelamin disebut gametangium.gametangium menghasilkan se l kelamin jantan disebut anteridium, sedangkan gametangium yang menghasilkan sel kelamin betina disebut oogonium. Gamet jantan dan betina yang tidak dapat dibedakan disebut isogamet. Jika jelas berbeda disebut anisogamet yang berciri besar dan kecil,atau heterogamet (bila beda jenis kelamin). Pada jamur tingkat rendah dijumpai gamet – gamet yang dapat bergerak (planogamet). Sel telur adalah suatu aplanogamet, sedangkan anterozoida adalah planogamet.
Cara bersatunya dua sel yang berlainan jenis dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Persatuan planogamet
Merupakan persatuan 2 gamet yang dapat bergerak, untuk itu disebut planogametogami. Kalau persatuan terjadi antara dua gamet yang berbeda ukuran, atau planogamet yang satu dapat bergerak sedang yang lain tidak, maka persatuan itu disebut anisogametogami.
b. Kontak antara gametangium
Pada spesies jamur yang tidak menghasilkan sel kelamin, plasmogami dapat terjadi langsung antara dua gametangium yang kompatiabel, sedang masing-masing gametangium selama plasmogami terjadi tidak mengalami perubahan. Lewat suatu lubang atau saluran kecil yang terjadi antara kedua gametangium yang mengadakan kontak. Mengalirlah inti atau inti-inti dari anteridium ke oogonium.
c. Persatuan antara gametangium dengan gametangiogami
Pada gametangiogami terjadi perpindahan seluruh isi anteridium ke oogonium,dalam hal ini ada dua cara : Pertama, antara anteridium dan oogonium terbentuk lubang atau saluran, sehingga seluruh protoplast dari anteridium pindah ke oogonium lewat lubang atau saluran tersebut. Kedua, gametangium luluh menjadi satu tubuh baru.
1) Spermatisasi
Beberapa jamur tingkat tinggi menghasilkan semacam konidia kecil berinti satu disebut spermatia.spermatia dapat dibawa angin, air, serangga yang berguna untuk membuahi gametangium betina.
2) Somatogami
Pada jamur tingkat tinggi tertentu tidak terdapat alat kelamin maupun sel kelamin dan persatuan antara protoplas antara dua jenis yang kompatibel dapat berlangsung dari setiap hifa dari jenis yang satu dengan hifa jenis yang lainnya. Somatogami terdiri dari peristiwa.
a) Terjadinya inti diploid dalam miselium yang heterokariotik
b) Pembiakan inti diploid, bersama-sama dengan pembiakan inti-inti haploid dalam miselium yang heterokariotik
c) Terjadi pemisahan inti haploid hingga terkurung dalam sel yang homo kariotik, kemudian tumbuh menjadi miselium baru.
d) Terjadinya meiosis dan mitosis yang mengakibatkan adanya inti- inti haploid lagi.
11/08/2010 Posted by zaifbio | MIKROBIOLOGI | Tinggalkan sebuah Komentar
SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI
OLEH: DR.H.M. AGUS KRISNO BUDIYANTO, M.KES
DOSEN PENDIDIKAN BIOLOGI UMM
SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI
1.1. Pendahuluan
Mikrobiologi merupakan suatu istilah luas yang berarti studi tentang organisme hidup yang terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan mata terlanjang. Dalam bahasa Yunani “Mikrobiologi” diartikan mikros yang berarti kecil, bios yang artinya hidup dan logos yang artinya kata atau ilmu. Dalam konteks pembagian ilmu modern, Mikrobiologi mencakup studi tentang bakteri (bakteriologi), jamur (mikologi), dan virus (virologi).
Di Indonesia sendiri, dunia mikrobiologi saat ini telah berkembang pesat dan mempunyai perhimpunan sendiri yakni Perhimpunan Mikrobiologi Indonesia (PERMI) adalah suatu organisasi profesi ilmiah dalam bidang mikrobiologi yang beranggotakan ilmuwan, pakar dan teknisi yang mempunyai keahlian dalam ilmu pengetahuan dan teknologi bidang mikrobiologi serta ilmuwan lain yang berminat dalam bidang mikrobiologi.
Mikrobiologi adalah suatu kajian tentang mikroorganisme. Mikroorganisme itu sangat kecil, biasanya bersel tunggal, secara individual tidak Dapat dilihat dengan mata telanjang. Mikroorganisme hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop. Walaupun beberapa pengaruh mikroorganisme telah diketahui dan juga telah dimanfaatkan selama ribuan tahun, tetapi baru 300 tahun yang lalu organisme- organisme mikroskopik terlihat dan dipelajari pertama kali.
Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723) ialah orang yang pertama kali mengetahui adanya dunia mikroorganisme itu. Pada tahun 1675 Antonie, membuat mikroskop dengan kualitas lensa yang cukup baik, sehingga dia bisa mengamati mikroorganisme yang terdapat pada air hujan yang menggenang dan air jambangan bunga. Dari air hujan yang menggenang di kubangan-kubangan dan dari air jambangan bunga, ia peroleh beraneka hewan bersel satu dengan menggunakan mikroskop buatan yang diperbesar hingga 300 kali. Ia tertarik dengan banyaknya benda-benda kecil yang dapat bergerak yang tidak terlihat dengan mata biasa. Ia menyebut benda-benda bergerak tadi dengan ‘animalcule’ yang menurutnya merupakan hewan-hewan yang sangat kecil. Selain itu ia juga menemukan adanya Hewan bersel satu ini kemudian diberi nama Infusoria atau “hewan tuangan”. Penemuan ini membuatnya lebih antusias dalam mengamati benda-benda tadi dengan lebih meningkatkan mikroskopnya. Hal ini dilakukan dengan menumbuk lebih banyak lensa dan memasangnya di lempengan perak. Akhirnya Leewenhoek membuat 250 mikroskop yang mampu memperbesar 200- 300 kali. Leewenhoek mencatat dengan teliti hasil pengamatannya tersebut dan mengirimkannya ke British Royal Society. Salah satu isi suratnya yang pertama pada tanggal 7 September 1674 ia menggambarkan adanya hewan yang sangat kecil yang sekarang dikenal dengan protozoa. Antara tahun 1963-1723 ia menulis lebih dari 300 surat yang melaporkan berbagai hasil pengamatannya. Salah satu diantaranya adalah bentuk batang, coccus maupun spiral yang sekarang dikenal dengan bakteri. Pentingnya penemuan tersebut tidak dihargai pada saat itu terlebih lagi Penemuan Leewenhoek tentang animalcules menjadi perdebatan darimana asal animalcules tersebut. Ada dua pendapat yang muncul, satu mengatakan animalcules ada karena proses pembusukan tanaman atau hewan, melalui fermentasi misalnya. Pendapat ini mendukung terori yang mengatakan bahwa Makhluk hidup berasal dari benda mati melalui proses abiogenesis. Konsep ini dikenal dengan ganaratio spotanea. Pendapat ini mengatakan bahwa animalcules tadi berasal dari animalcules sebelumnya seperti halnya organismea tingkat tinggi. Pendapat atau teori ini disebut dengan biogenesis. Mikrobiologi tidak berkembang sampai perdebatan tersebut terselesaikan dengan dibuktikannya kebenaran teori biogenesis. Pembuktian ini memerlukan berbagai macam eksperimen yang nampaknya sederhana dan perlu waktu lebih dari 100 tahun.. Baru setelah hampir 200 tahun berikutnya, seorang ahli Perancis, Louis Pasteur, Louis Pasteur (1822 – 1895) seorang ahli kimia yang menaruh perhatian pada mikroorganisme, Oleh karena itu ia tertarik untuk meneliti peran mikroba dalam industri anggur dan pembuatan alkohol dalam mempelajari proses fermentasi dan menunjukkan bahwa mikroorganismelah penyebab rasa asam yang tidak dikehendaki pada beberapa jenis anggur. Kenyataannya, ada satu jenis
mikroorganisme yang membantu pembuatan anggur, namun ada organisme lain yang menyebabkan rusaknya minuman anggur. Setelah gagasan ini diterima studi tentang organisme dengan proses metabolisme menjadi ilmu yang penting.
Antara tahun 1674 sampai 1683 ia terus menerus mengadakan hubungan
dengan lembaga “ Royal Society” di Inggris.Ia melaporkan hal-hal yang diamatinya dengan miskroskop itu kepada lembaga tersebut. Laporan-laporan itu disertai dengan gambar-gambar mikroorganisme yang beraneka ragam. Atas kecermatanketelitian pengamatan leeuwenhock nyata sekali pada gambar–gambar tersebut.Kemudian ia membuat sketsa bakteri dengan bentuk bola (kokus), silindris atau bentuk batang (basillus), spiral (spirilum). Akan tetapi arti penemuan leeuwcnhock tidak dihiraukan sebelum tahun 1800, ketika orang belum menyadari benar bahwa mikroorganisme adalah penyebab banyak penyakit atau menyebabkan perubahan kimia pada pahan – bahan disekitar kita yang tidak terhitung banyaknya. Dalam sejarah mikrobiologi, Leeuwenhoek dapat dipandang sebagai peletak dasar utama atau bapak mikrobiologi.
1.2 Pembahasan
Mikrobiologi mencangkup pengetahuan tentang virus (virologi), pengetahuan tentang bakteri (bakteriologi), pengetahuan tetang hewan bersel satu (Protozoologi), pengetahuan tentang jamur (Mikologi), terutama yang meliputi jamur-jamur rendah seperti Phycomycetes, dan juga Ascomycetes, serta Deuteromycetes. Lebih dari satu abad yang lalu Louis Pasteur dan beberapa rekannya meyakinkan profesi medis bahwa sebenarnya organisme yang kecil inilah yang menyebabkan penyakit. Informasi yang diperoleh dari mikrobiologi membawa kemajuan besar untuk mengawasi banyaknya penyakit menular. Disamping itu mikroorganisme telah digunakan untuk mempelajari berbagai proses biokimia yang diketahui terjadi pada bentuk kehidupan yang lebih tinggi. Jadi banyak fakta tentang metabolisme manusia yang diketahui oleh sekarang, mula-mula diketahui terjadi pada bukan hanya studi tentang mikroorganisme penyebab penyakit, tetapi merupakan studi tentang semua aktifitas hayati mikroorganisme.
1.2 Perkembangan Studi Mikroorganisme
Studi pengaruh dan pemanfaatan mikroorganisme, sebenarnya sudah berlangsung selama ribuan tahun, tetapi baru 300 tahun yang lalu mikroorganisme dipelajari dan dikaji lebih mendalam.
1.2.1 Antonie Van Leeuwenhoek (1632-1723)
Antony van Leeuwenhoek (1632 – 1723) sebenarnya bukan peneliti atau ilmuwan yang profesional. Profesi sebenarnya adalah sebagai ‘wine terster’ di kota Delf, Belanda. Ia biasa menggunakan kaca pembesar untuk mengamati serat-serat pada kain. Sebenarnya ia bukan orang pertama dalam penggunaan mikroskop, tetapi rasa ingin tahunya yang besar terhadap alam semesta menjadikannya salah seorang penemu mikrobiologi. Mikroorganisme untuk pertama kali diketahui oleh Leeuwenhoek dengan menggunakan karya ciptaannya yaitu mikroskop. Dengan sarana ini ia mengamati mikroorganisme dalam air hujan, air laut, bahan pengorekan dari sela-sela gigi, campuran yang sedang berfermentasi dan berbagai bahan lainnya, kemudian ia menamakan hewan temuan pertamanya ini “hewan kecil” (animalcule).
1.2..2 Teori Generatio Spontanea (Abiogenesis) dan Biogenesis
Teori Generatio Spontanea ini dikembangkan untuk menjelaskan adanya lalat pada daging yang membusuk. Tikus pada makanan ternak yang terurai, dan ular yang membusuk pada air yang menggenang. Pada abad XIX, muncul isu ilmu pengetahuaan mengenai asal–usul kehidupan. Setelah ditemukannya suatu dunia organisme yang tidak tampak dengan mata telanjang membangun minat terhadap perbedaan mengenai asal–usul kehidupan yaitu dari manakah asal jasad – jasad renik ini muncul. Oleh karena itu muncullah pertentangan dari para ahli dan ilmuwan, sehingga melahirkan dua aliran atau tokoh yaitu aliran Non Vital dan aliran Vital. Pada zaman Aristoteles lebih dari 2000 tahun yang lalu (300 sebelum isa almasih) muncul suatu pendapat, bahwa kehidupan berasal dari bahan atau benda mati yang mengalami penghancuran. Konsepsi ini dikenal sebagai teori sebagai spontan atau abiogenesis (abio,”tidak hidup”: genesis “asal”). Aristoteles berpendapat, bahwa organisme hidup (mahluk –mahluk kecil) terjadi daribenda mati. Banyak orang pada masa yang lalu tidak sependapat bahwa mikroorganisme menjelma melalui generasi spontan, tetapi tidak sedikit pula yang mendukung berlakunya generasi. Spontan bagi cacing, serangga,bahkan binatang seperti tikus dan katak.Ilmuwan-ilmuwan yang juga mengamati teori Generatio Spontanea antaralain:
1. Francesco Redi
Francesco Redi (1668), seorang fisikawan Italia merupakan orang pertama yang melakukan pembantahan teori generation spontania. Dia melakukan experimen dengan memasukkan daging ke dalam wadah yang ditutup dengan kain tipis yang berlubang halus untuk mencegah masuknyalalat, ia membuktikan bahwa belatung tidak terjadi secara mendadak pada daging yang membusuk. Lalatlah yang tertarik oleh daging yang membusuk, bertelur di atas kain tipis penutup wadah. Ketiadaan belatung yang tumbuh pada daging yang membusuk memberikan bukti yang menentukan untuk menentang perkembangan secara mendadak.. disamping itu dia melakukan serangkaian penelitian menggunakan daging segar yang telah dipanaskan terlebih dahulu. Redi memperhatikan bahwa ulat akan menjadi lalat dan lalat sela ia terdapat jauh dari sisa –sisa daging. Pada penelitiannya Redi menggunakan dua kerat daging segar yang diletakkan dalam dua wadah. Wadah yang satu ditutupi kain yang tembus udara dan yang satu tidak ditutupi. Setelah beberapa hari, pada daging tidak tertutup mulailah keluar belatungbelatung. Sementara itu pada daging yang tertutup tidak tumbuh belatung dari experimen itu maka Franscesco Redi menyimpulkan dan menunjukkan bahwa ulat yang ada dalam daging busuk adalah larva yang berasal dari telur lalat, bukan hasil dari generatio. Sehingga Tujuan dari penelitian Redi ini adalah untuk menjelaskan bahwa setiap makhluk hidup perlu asal–usul dimana ia berasal. Teori Abiogenesis juga ditentang pula oleh Lazzaro Spallinzani.
2. John Needham (1713-1781)
Needhan (1713-1781), adalah seorang pendeta bangsa Irlandia. Selama tahun 1745-1750 ia mengadakan eksperimen–eksperimen atau percobaan dengan daging yang direbus. Ia juga mengadakan eksperimen-eksperimen dengan berbagai rebusan padi-padian, dan lain sebagainya. Meskipun air rebusan tersebut disimpannya rapat-rapat dalam botol tertutup, namun timbulah mikroorganisme dengan kata lain menurutnya kehidupan dapat timbul dari benda mati. Pendapat ini lebih dikenal sebagai teori Abiogenesis. Kemudian air tersebut disimpannyarapat- rapat dalam botol tertutup, dan mengamati bahwa terdapat mikroorganisme pada awal percobaan. Sehingga menyimpul bahwa jasad- jasad (mikroorganisme) tersebut terjadi secara spontan dari daging. Dengan kata lain bahwa adanya animalcules berasal dari air kaldu hasil. perebusan daging namun teori necdhan ini lalu dipatahkan oleh Lazzaro Spallanzani.
3. Lazzaro Spallanzani (1729-1799)
Lazzaro Spallinzani (1729 – 1799), seorang biologiwan italia, dalam usahanya untuk membantah dan membuktikan bahwa konsepsi abiogenesis yang dikemukakan oleh Aristoteles dan Nedham itu tidak benar. Dia mengatakan bahwa perebusan dan kemudian penutupan botol–botol berisi air rebusan yang dilakukan needham itu tidak sempurna. Kemudian Spallanzani melakukan percobaan dengan merebus kaldu daging selama 1 jam dan menempatkannya pada toples yang disegel/ditutup rapat dan hasilnya menunjukkan tidak ditemukannya mikroorganisme dalam kaldu tersebut, karena dengan menutup botol tidak memungkinkan masuknya udara (oksigen) yang sangat dibutuhkan bagi kehidupan mikroorganisme. Jadi ekperimen ini menentang teori abiogenesis. Hal ini juga tetap tidak dapat menyakinkan Needham bahwa mikroorganisme tidaklah muncul karena generasi spontan. Lazzaro menyimpulkan bahwa faktor yang menentukan kehidupan adalah potensi faktor biologis. Namun Needham bersikeras dan membantah bahwa pemanasan yang oleh Spallanzani menyebabkan bahan makan makhluk hidup rusak, dan udara atau oksigen itu hilang karena dikeluarkan dari toples selagi percobaan pemanasan sehingga generasi spontan mikroorganisme tidak dapat hidup dan muncul.
4. Franz Shchulze (1815-1873) dan Theodor Shcwann (1810-1882).
Hampir 100 tahun setelah percobaan Needham ada 2 peneliti Franz Shchulze (1815-1873) dan Theodor Shcwann (1810-1882). Mereka berdua yang mencoba memecahkan kontroversi tentang peran udara. Pada tahun 1836, Franz Schulze dengan experimennya melewatkan larutan asam kuat ke dalam tabung tertutup yang berisi daging yang telah dimasak. Tahun 1837, Theodor Schwann mengalirkan udara melalui pipa yang dipanai ke dalam tabung tertutup yang bersisi kaldu yang dipanasi dan membara ke dalam labu berisi kaldu daging yang dididihkan berjam-jam lamanya. Maka baik Schultze maupun Schwann tidak menemukan mikroorganisme di dalam kaldunya sebab mikroba telah mati oleh adanya asam kuat maupun oleh panas. Tetapi para pendukung teori generatio spontanea berpendapat bahwa adanya asam dan panas akan mengubah udara sehingga tidak mendukung pertumbuhan mikroba Namun tetap saja hal ini belum meyakinkan mereka yang menyokong konsepsi abiogenesis terhadap eksperimen kedua sarjana tersebut. Mereka mengatakan bahwa udara yang lewat asam ataupun pipa panas itu telah mengalami perubahan sedemikian rupa, sehingga tidak memungkinkan dan tidak mendukung timbulnya kehidupan makhlukmakhluk baru. Sampai akhirnya tahun 1954 peneliti menyelesaikan perdebatan tersebut dengan melakukan percobaan menggunakan tabung tertutup berisi kaldu yang telah dipanaskan. Ke dalam tabung tersebut dimasukkan pipa yang pada sebagiannya diisi dengan kapas dan ujungnya dibiarkan terbuka. Dengan demikian mikroba akan tersaring dan udara tetap bisa masuk. Dengan tidak ditemukannya mikroba dalam kaldu daging tersebut membuktikan bahwa teori generatio spontanea adalah salah.
5. H. Scroeder dan Th. Von Dusch
H. Scroeder dan Th. Von Dusch (1854) melakukan percobaan yang lebih meyakinkan dan memantapkan. Penelitian Schwan yaitu dengan melewatkan udara melalui tabung berisi kapas yang steril menuju ke dalam labu berisi kaldu yang sebelumnya dipanaskan. Dengan cara ini mikroorganisme disaring keluar dari udara oleh serat-serat kapas dan dengan demikian dicegah masuk ke dalam labu maka ia tidak mendapatkan mikroorganisme (jasad renik) baru yang tumbuh di dalam kaldu tersebut. Dengan demikian tumbanglah teori abiogenesis.
6. Louis Pasteur dan John Tyndall
Louis Pasteur (1822-1895), seorang ahli kimia yang mendapat pengakuan nasional tidak lama setelah memulai karirnya ketika ia menemukan rumus bangun asam tertarat. Kemudian Pasteur tertarik pada industri minuman anggur dan perubahan-perubahan yang terjadi selama proses fermentasi. Melalui penelitian fermentasi gula, Pasteur mengatakan bahwa faktor lingkungan sangat penting bagi kehidupan
mikroorganisme. Hal ini menandakan berakhirnya pertentangan konflik nonvital dan vital.
Berdasarkan hasil-hasil percobaan ilmuwan yang juga seorang biologiwan bernama Louis Pasteur ini, dapat meyakinkan khalayak, bahwa tidak ada kehidupan baru yang dapat timbul dari benda mati, maka muncullah teori “Biogenesis” yaitu “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang berarti “semua kehidupan itu berasal dari telur, dan semua telur itu berasal dari sesuatu yang hidup”. Louis Pasteur sebenarnya seorang sarjana kimia, akan tetapi berkat jasa-jasanya dalam bidang mikrobiologi demikian banyaknya, sehingga ia disebut seorang pelopor mikrobiologi.
@Pernyataan Louis Pasteur tersebut, belum memberi jawaban atas pertanyaan “darimana asal bakteri?”. Sesungguhnya, bahwa pertanyaan ini hingga sekarang belum terjawab, pertanyaan ini identik dengan pertanyaan“darimana asal kehidupan”. Jawaban atas semua ini bergantung pada pandangan hidup seseorang, dan dengan demikian terletak diluar bidang ilmu pengetahuan atau science. Seorang vitalist akan menjawab berlainan dengan paham gereja yang berlandaskan materialisme, sehingga akan menyebabkan timbulnya pemisahan antara ilmu dengan urusan agama dimana paham vital yang mengarah pada peranan adanya organisme dan paham non vital yang peranannya mengarah pada faktor diluar organisme. Pada masa pasteur terdapat salah seorang penyokong yang penuh dedikasi terhadap generasi spontan (Abiogenesis) pasteur ialah Felix Arhimede Pautcht, seorang naturalis Perancis. Dalam tahun 1859 ia menerbitkan laporan panjang lebar untuk membuktikan kejadiannya, tetapi ia tidak memperhitungkan sifat Louis Pasteur yang cerdik, keras kepala dan tak kenal lelah.Karena merasa jengkel akan logika dan data Pouchet, maka Louis Pasteur didalam tahun 1865 melakukan percobaan untuk lebih meyakinkan dan untuk mengakhiri pertikaian itu untuk selama-selamanya. Louis Pasteur mempersiapkan larutan nutrien (kaldu) didalam labu yang dilengkapi dengan lubang atau pipa panjang dan sempit berbentuk “leher angsa”. Pasteur sendiri meyakini bahwa sebuah sel pasti berasal dari sel lainnya. Dalam percobaannya menggunakan tabung berleher angsa, Pasteur memanaskan dengan merebus larutan nutrien (kaldu) itu dan udara tanpa perlakuan dan tanpa disaring kemudian dibiarkan lewat keluar masuk. Setelah sekian lama, ternyata tidak ada mikroorganisme yang tumbuh dalam larutan itu. Pada prinsipnya udara mampu masuk ke dalam tabung, namun partikel-partikel debu yang mengandung mikroorganisme tidak mencapai larutan nutrien karena partikel debu akan menempel dan mengendap dalam bagian lengkungan tabung “leher angsa” yang berbentuk huruf V dan aliran udara demikian berkurangnya sehingga partikel-partikel debu yang mengandung mikroorganisme tidak terbawa masuk ke dalam labu. Dalam hal ini mikroba beserta debu akan mengendap pada bagian tabung yang berbentu U sehingga tidak akan dapat mencapai kaldu. Ia juga membawa tabung tersebut ke pegunungan Pyrenes dan Alpen. Pasteur menemukan bahwa mikroorganime terbawa debu oleh udara dan ia menyimpilkan bahwa semakin bersih/murni udara yang masuk ke dalam bejana, semakin sedikit kontaminasi yang terjadi. Dari hasil experiment tersebut Pada tanggal 7 April 1864 ia mengatakan bahwa: For I have kept them and am still keeping from them, that one thing that is above the power of man to make; I have kept from them, the germ that float in the air, I have kept them from life.
Salah satu argumen klasik untuk menantang buiogenesis adalh bahwa panasang digunakan untuk mensterilkan udara atau bahan juga dianggap merusak ‘vital force’. Mereka yang mendukung teori abiogenesis berpendapat bahwa tanpa adanya kekuatan vital force tersebut mikroorganisma tidka dapat muncul serta spontan. Untuk merespon argumen tersebut John Tyndall mengatakan udara dapat dengan mudah dibebaskan dari mikroorganisma dengan cara melakukan percobaab dengan meletakkan tabung reaksi berisi kaldu steril ke dalam kotak tertutup. Udara dari luar masuk ke dalam kotak melalui pipa yang sudah dibengkokkan membentuk dasar U seperti spiral. Terbukti bahwa meskipun udara luar dapat masuk ke dalam kotak yang berisi tabung dengan kaldu di dalamnya, namun tidak ditemukan adanya mikroba. Hasil percobaan Pasteur dan Tyndall memacu diterimanya konsep biogenesis.
Di antara bukti-bukti yang paling penting ialah hasil percobaan John Tyndall pada awal tahun 1870-an, denan menciptakan sebuah kotak bebas debu, dan menempatkan tabung-tabung berisi kaldu steril didalamnya. Selama udara dalam kotak bebas dari debu maka selama itu pula kaldu akan mengendap dan tertahan pada tabung berleher angsa yang menuju ke dalam kotak, sehingga dari percobaan John Tyndall terbukti bahwa mikroorganisme terbawa oleh partikel-partikel debu.
Disamping percobaan abiogenesis Pasteur juga tertarik pada industry minuman anggur dan perubahan-perubahan yang terjadi selama proses
fermentasi. Pada zaman dahulu, orang memperbaiki mutu produk-produk fermentasinya dengan cara mencoba-coba, tanpa menyadari bahwa mutu sesungguhnya bergantung kepada penyediaan atau perbaikan kondisi bagi pertumbuhan mikroorganisme pelaku fermentasi tersebut. Barulah setelah Pasteur menelaah peranan mikroorganisme dalam proses fermentasi pada pembuatan anggur maka orang menjadi mengerti bahwa mikroorganisme itulah yang menyebabkan terjadinya fermentasi.
Dimana proses fermentasi terjadi karena enzim yakni zat yang dihasilkan sel hidup yang menyebabkan berlangsungnya reaksi-reaksi kimiawi tertentu. Untuk masa berpuluh-puluh tahun tetap dianut adalah tentang proses fermentasi. Proses tersebut adalah suatu proses kimia.Karena jasad pemrosesannya tidak nampak. Serta kalaupun kemudian adanya pertumbuhan jasad (misal ragi) pada permukaan larutan dianggap sebagai akibat proses fermentasi. Tetapi berkat penelitian tiga orang ahli, antara lain Pasteur pada tahun 1830, dapat diketahui dan dipastikan bahwa proses fermentasi adalah proses biologis dimana mikroorganisme (ragi) yang berperan. Ia setelah membuktikan ketidakbenaran teori spontan, jadi memastikan bahwa mikroorganisme merupakan penyebab fermentasi, ia siap membantu para pembuat minuman anggur dan bir Perancis, yang acapkali menghadapi kesukaran untuk menghasilkan produk bermutu tinggi. Setelah memeriksa banyak kelompok minuman anggur, maka dia menemukan berbagai macam mikroorganisme. Pasteur menetapkan bahwa dengan seleksi yang tepat terhadap mikroorganisme yang bersangkutan, maka dapat dipastikan bahwa akan diperoleh hasil yang baik dan merata secara konsisten. Untuk mencapai hal ini, maka mikroorganisme yang sudah ada dalam sari buah harus dihilangkan dan fermentasi yang baru dimulai dengan biakan, yaitu suatu pertumbuhan mikroorganisme yang diambil dari tong anggur yang dinilai baik. Pasteur menyarankan agar menghilangkan tipe-tipe mikroorganisme yang tidak diinginkan dengan pemanasan-yang tidak sampai merusaka aroma sari buah tetapi cukup tinggi untuk membunuh mikroorganisme. Ia mendapati bahwa perlakuan dengan suhu 62,80C selama setengah jam cukuplah untuk mencapai hal tersebut. Kini proses ini, dinamai pasteurisasi, digunakan secara meluas pada industri fermentasi, tetapi yang paling kita kenal ialah yang dimanfaatkan di industri hasil susu, untuk membunuh jasad-jasad renik penyebab penyakit yang terdapat dalam susu dan produk-produk susu. Bahkan sebelum Pasteur berhasil membuktikan bahwa bakteri menjadi sebab beberapa penyakit, banyak pengamatan yang cermat menentang keras adanya teori nutfah penyakit. Dalam tahun 1546 Francastoro dari Verona (1483-1553) menyatakan bahwa penyakit dapat disebabkan oleh jasad renik yang terlalu kecil untuk dapat dilihat yang dipindahkan (ditularkan) dari seseorang ke seseorang lain. Pada
tahun 1762 von Plnciz dari Vienna tidak hanya mengemukakan bahwa sesungguhnya makhluk hiduplah yang menjadi penyebab penyakit, tetapi juga berpendapat bahwa berbagai jasad renik menimbulkan bermacammacam penyakit pula. Konsepsi parasitisme, yakni adanya organism yang hidup pada atau didalam organisme lain dengan mengambil nutrient dari padanya, tersebar luas dalam tahun 1700-an. Dikarenakan keberhasilan Pasteur dalam memecahkan masalah fermentasi maka pemerintah Perancis memintanya untuk meneliti pebrine, penyakit pada ulat sutra yang menghancurkan industri sutra yang penting di Negara tersebut. Ternyata masalah itu rumit, dan selama bertahun mereka mencari-cari pemecahannya dengan susah payah. Akan tetapi, pada akhirnya ia berhasil mengisolasi jasad renik (suatu protozoa) penyebabnya. Pasteur bahkan meningkat lebih lanjut dan menganjurkan kepada para petani ulat sutra agar mereka menyeleksi ulat–ulat / baru yang sehat dan bebas penyakit untuk menghindari penyakit itu. Kemudian pasteur (1877) menangani masalah antraks. Penyakit pada sapi, domba, dan terkadang manusia. Setelah mengamati penyebab penyakit itu dari darah hewan yang mati karena penyakit tersebut. Maka ia menumbuhkannya dalam labu –labu di laboratorium. Walaupun sejak jaman dulu sudah banyak ahli yang mempunyai keyakinan bahwa penyebab penyakit dapat berpindah tempat dan menyebar dari satu orang ke orang lain, baik melalui udara, melalui air. Ataupun melalui pembawa lainnya. Baru oleh Fracastorius (1478-1553) dasar-dasar yang meyakinkan tentang perpindahan dan penyebaran jasad penyebab penyakit, mulai diungkapkan. Serta lebih kurang satu setengah abad kemudian oleh Kircher (1602-1680) cara-cara yang pasti tentang penularan, penyebaran dan perpindahan jasad penyebab penyakit lebihterperinci. Uraian, bahasan, dan batasan Kircher inilah yang kemudian dapat mengungkapkan berbagai jenis penyebab penyakit serta cara penyebaran dan penularannya, seperti yang kemudian dilanjutkan oleh Panum (1820-1885) ahli kedokteran Denmark untuk penyakit campak, Snow (1813-1858) dan Budd (1811-1880) tentang epidemi kolera Asia, dan sabagainya. Pada periode ini terjadinya gejala pembengkakan pada luka yang dibiarkan,kemudian diketahui, disebabkan oleh adanya pertumbuhan mikroorganisme pengubah darah menjadi nanah yang kemudia banyak hidup di sekitar dan didalam luka.
Menurut Pasteur, fermentasi asam laktat yang tidak ingin terjadi dari kontaminasi dengan bakteri berbentuk batang. Produksi etanol terjadi karena aktivitas sel khamir. Menurut penelitian yang dilakukan Pasteur bahwa jenis bakteri mampu mengubah gula menjadi produk akhir. Jadi suatu bakteri menyebabkan pembentukan asam laktat dari gula. Jenis lain membentuk asam butirat dan seterusnya. Pasteur menemukan bahwa proses fermentasi terjadi tanpa adanya udara. Ialah yang pertama menggunakan istilah aerob (aerobic) dan anaerob (anaerobic) yang artinya proses yang memerlukan udara dan proses yang yang tidak mungkin berlangsung jika tidak ada udara.
7. Robert Koch (1843-1910)
Di Jerman, Robert Koch (1843 – 1910) seorang profesional di bidang kesehatan mendapat hadiah mikroskop dari istrinya untuk hadiah ulang
tahunnya yang ke-28.. Koch adalah seorang dokter yang tenang dan sangat teliti, ia terkadang melalaikan praktek dokternya untuk mengejar ilmu baru yang sangat memukau yaitu bakteriologi. Selanjutnya ia mulai meneliti dunia mikroorganisma yang sudah dilihat oleh Pasteur. Baik Pasteur maupun Koch menjadi rival bersama yang sama-sama ingin mengetahui penyebab penyakit anthrax yang sangat merugikan peternak sapi dan domba di Eropa. Koch akhirnya menemukan dari darah domba yang telah mati karena anthrax. Dengan sering meninggalkan prkateknya sebagai dokter, Koch membuktikan bahwa bakteri tersebut penyebab anthrax dengan cara memisahkan bakteri untuk batang tersebut dari bakteri lain yang ada kemudian menginjeksikannya ke dalam tikus yang sehat. Tikus selanjutnya menunjukkan perkembangan menuju anthrax dan bakteri yang diisolasi dari tikus menunjukkan kesamaan bakteri yang berasal dari domba yang sakit sebelumnya. Pada 1876, setelah meneliti selama 6 tahun Koch mengumumkan bahwa dia telah menemukan bakteri penyebab anthrax. Ia juga menyarankan bahwa ternak sakit supaya dibunuh dan dibakar atau dikubur yang dalam, setelah ia mengetahui bahwa spora yang dihasilkan oleh bakteri dapat bertahan hidup selama berbulan-bulan di daerah peternakan. Dengan penemuan anthraxnya Koch merupakan orang pertama yang membuktikan mikroba tertentu merupakan agen penyakit tertentu. Selanjutnya Koch dan kawan-kawan menemukan bakteri penyebab tuberculosis dan cholera. Perkembangan teknik laboratorium untuk mempelajari mikroorganisma. Koch dan anggotanya banyak memberi kontribusi mengenai teknik-teknik tersebut. Diantaranya adalah prosedur pengecatan bakteri untuk pengamatan dengan mikroskop cahaya dan juga koch menemukan bakteri yang menimbulkan tuberkolosis dan kolera. Khusus mengenai Robert Koch yang sampai sekarang namanya tetap dikenang dan dihargai karena jasajasanya besarnya di bidang mikrobiologi kedokteran dan kemanusiaan. Berkat penelitian Koch ini maka ihwal dan penyebab penyakit TBC, tifus, difteri, kolera dan gonorhu serta antraks, dapat terungkap dan dipisahkan secara murni. Yang paling penting untuk diketahui adalah Postulat Koch yang menjadi dasar bagi seorang ahli untuk mencari, menemukan dan mengetahui jasad penyebab suatu penyakit didalam suatu wabah yang sedang berkecamuk. Tahap-tahap kerja Postulat tersebut mempunyai 4 dalil, yaitu :
Bahwa mikroorganisme yang disangka penyebab harus selalu didapatkan pada semua penderita penyakit dan tidak didapatkan pada bukan penderita atau yang masih sehat.
Bahwa mikroorganisme penyebab harus dapat dibiakkan secara murni di dalam media tanpa kehadiran bagian/jaringan jasad yang tadinya dikenai.
Bahwa biakan jasad yg sudah dibiakkan, bila diinokulasikan (disuntikkan) kepada hewan percobaan, akan menimbulkan gejala penyakit yg sama
Bahwa biakan jasad yang sudah diinokulasikan. Dapat diisolasi/dipisahkan kembali serta kalau kemudian dibiakkan akan mempunyai bentuk yang sama seperti asal.
Dalam perkembangan berikutnya, nama-nama seperti Ehrlich (1854- 1915), Von Behring dan Kitasato (1890), Metchnikoff (1883), Loeffer (1884) Park (1894) dan banyak nama-nama ahli di bidang mikrobiologi, merupakan nama yang ditulis dengan tinta emas di dalam sejarah perkembangan mikrobiologi. Seperti secara khusus untuk bidang mikroorganisme penyakit di Amerika Serikat oleh Rush (1813), Webster (1843), Spencer (1851), Welch (1894), McCoy (1910) dalam bidang penyakit sipilis, pes, kolera, tifus dan difteri. Virus misalnya, sudah sejak Pasteur dan Koch melakukan penelitian, masalahnya sudah ada dan di usahakan untuk diketahuinya. Tetapi baru ketika diumumkan hasil penelitian Iwanowski (1892) sarjana mikroorganisme Rusia, meneliti penyebab penyakit aneh pada daun tembakau (yang dikenal dengan nama TMV/tobacco mosaic virus) Dimitri Ivanovski menunjukkan bahwa agen yang menyebabkan penyakit mosaik pada tembakau dapat ditularkan melalui ekstrak tanaman yang sakit. Ekstrak terebut disaring dengan filter yang ditemukan oleh kawan-kawan Pasteur dimana filter tersebut diketahui dapat menyaring bakteri.
Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa agen tersebut mempunyai ukuran yang jauh lebih kecil dari bakteri. Selanjutnya nama-nama ahli seperti Buist (1887), Negri (1903),Ricketts (1906), Woodruff dan Goodpasture (1930), Stanley (1937) banyak berkecimpung didalam penelitian dan
pengembangan virus. Pada tahun 1900 seorang ahli bedah bernama Walter reed (1851-1902) dengan menggunakan manusia sebagai volunteer membuktikan bahwa virus tersebut dibawa oleh nyamuk tertentu lainnya membawa protozoa penyebab malaria. Salah satu cara penting untuk mencegah penyakit tersebut adalah mengurus air yang tergenang yang digunakan nyamuk untuk tempat berkembang biak. Pada massa periode modern ditandai dengan diraihnya beberapa hadiah Nobel oleh para ahli mikrobiologi yang bergerak dalam bidang pengobatan dan kedokteran, seperti oleh Domagk (1939) untuk penemuan obat-obat sulfa sebagai obat ampuh untuk infeksi bakteri, oleh Flemming, Florey & Chain (1945) untuk penemuan antibiotika penisilin, oleh Waksman (1952) untuk penemuan antibiotik sterptomisin, oleh Stanley (1946) untuk penemuan protein-virus secara murni, dan oleh Enders, Welle Beadle (1954) untuk penemuan virus poliomyelitis sehingga pembuatan vaksin polio memungkinkan untuk dilakukan. Metode pencegahan dan pengobatan yang telah dikemukakan untuk memberantas penyakit karena mikroorganisme mencakup imunisasi (misalnya vaksinasi), antisepsis (cara-cara untuk meniadakan atau mengurangi kemungkinan infeksi), kemoterapi (perawatan pasien dengan bahan kimia), dan cara-cara kesehatan masyarakat (misalnya, pemurnian air, pembuangan limbah, dan pengawetan makanan). Pasteur melanjutkan penemuannya mengenai penyebab dan pencegahan penyakit-penyakit menular. Sekitar 1880 ia mengisolasi bakteri yang menjadi penyebab kolera ayam dan menumbuhkannya pada biakan murni. Untuk menunjukkan bahwa benar-benar dia telah mengisolasi bakteri penyebab penyakit tersebut maka ia menggunakan teknik-teknik dasar yang dikemukakan Koch.
Pada tahun 1880, Pasteur dengan menggunakan teknik dari Konch untuk mengisolasi dan membiakkan bakteri yang menyebabkan kolera pada ayam. Untuk membuktikan penemuannya, Pasteur membuat demonstrasi dihadapan publik tentang percobaannya yang telah dilakukan berulang kali di laboratorium. Dia menginjeksikan biakkan bakteri kolera pada ayam sehat dan menunggunya sampai ayam tersebut menunjukkan gejala penyakit. Akan tetapi hasilnya membuat Pasteur mendapat malu karena ayamnya tetap hidup dan sehat. Pasteur kemudian mengevaluasi langkah-langkah yang menyebabkan demonstrasi tersebut gagal. Dia menemukan bahwa secara kebetulan dia menggunakan biakan tua seperti yang telah dilakukan sebelumnya, dan satu kelompok adalah ayam yang tidak pernah di inokulasi. Selanjutnya kedua kelompok ayam tersebut diinjeksi dengan biakan segar. Hasilnya, kelompok ayam yang kedua mati sedang kelompok ayam yang pertama tetap sehat. Pertama hal ini membuatnya bingung, tetapi Pasteur segera menemukan jawabannya. Pasteur menemukan bahwa, bakteri jika dibiarkan tumbuh menjadi biakan tua menjadi avirulen yaitu kehilangan virulensinya atau kemampuan untuk menyebabkan penyakit. Tetapi bakteri avirulen ini masih dapat menstimulasikan sesuatu dalam tubuh host dan pada infeksi berikutnya manjadi imun atau tahan terhadap penyakit. Pasteur selanjutnya menerapkan prinsip imunisasi untuk mencegah anthrax. Pasteur menyebut bakteri yang telah avirulen tersebut engan vaccin dari bahasa latin vaccayang artinya sapi dan imunisasi dengan biakan tersebut dikenal dengan vaksinasi (istilah yang diturunkan dari bahasa Latin vacca yang berarti “sapi”) dan imunisasi dengan biakan bakteri diatenuasi disebutnya vaksinasi. Dengan demikian Pasteur telah menghormati Edward Jenner (1749- 1823). Dengan vaksinasi tersebut Pasteur mengenali atau mengetahui hasil kerja sebelumnya yang dilakukan oleh Edward Jenner (1749 – 1823) yang telah sukses memfaksinasikan para pekerjanya di peternakan yang telah terkena copox dari ternak sapinya tetapi tidak pernah berkembang menjadi serius. Jenner menduga bahwa karena terbiasa menghadapi cowpox akan mencegahnya dari serangan smallpox. Untuk membuktikan hipotesisnya ini Jener menginokulasi James Phipps pertama dengan materi yang menyebabkan cowpox yang diambil dari luka, kemudian dengan agen smallpox. Anak laki-laki tersebut tidak menunjukkan gejala smallpox. Nama Pasteur selanjutnya dikenal dimana-mana dan oleh banyak orang dianggap sebagai peneliti tentang mikroorganisme yang ajaib. Untuk itu ia diminta membuat vaksin pencegah hidrofobia atau rabies, penyakit yang ditularkan ke manusia melalui gigitan anjing, kucing, atau binatang yang terinfeksi lainnya. Pasteur adalah seorang ahli kimia, bukan dokter dan Pasteur tidak biasa memperlakukan manusia. Disamping kenyataan bahwa penyebab penyakit rabies adalah belum diketahui, tetapi Pasteur mempunyai keyakinan yang kuat bahwa itu adalah mikroorganisma. Ia dapat membuat kelinci terkena penyakit setelah diinokulasi dengan saliva anjing. Selanjutnya Pasteur dan asistennya mengambil otak dan tulang belakang kelinci tersebut dan mengeingkannya dan membuatnya menjadi larutan. Anjing yang diinokulasi dengan campuran tersebut dapat terhindar dari rabies. Akan tetapi vaksinasi terhadap anjing sangat berbeda dengan manusia. Pada bulan Juli 1885, seorang anak laki-laki bernama Joseph Meister digigit oleh serigala dan keluarganya membujuk Pasteur untuk menginokulasi anak tersebut. Kekawatiran Pasteur dan orang-orang menjadi berkurang setelah anak laki-laki tersebut tidak mati. Selanjutnya Pasteur menjadi terkenal dan memperoleh banyak dana yang kemudian digunakan untuk mendirikan Institute Pasteur di Paris yang sangat terkenal.
Dalam waktu yang bersamaan. Elie Metchnikoff (1845-1916) yang bekerja di laboratorium Pasteur, mengamati bahwa leukosit, semacam sel dalam darah manusia, dapat memakan bakteri penyebab penyakit yang ada dalam tubuh. Pelindung terhadap infeksi ini dinamakan fagosit atau “pemakan sel” dan prosesnya disebut fagositosis. Dalam pengertian umum, kata sepsis berarti infeksi, antisepsis berkenaan dengan cara-cara pemberantasan atau pencegahan infeksi. Telah dikemukakan mengenai diperkenalkannya oleh Semmelweis tentang caracara aseptik selama kelahiran agar mengurangi terjadinya demam nifas karena mikroorganisme. Dalam tahun 1860-an seorang ahli bedah Inggris Joseph Lister (1827-1912) mencari cara-cara menjauhkan mikroorganisme dari luka dan torehan (insisi) yang dibuat para ahli bedah karena kematian akibat sebab-sebab tinggi sekali. Dalam tahun 1864, misalnya, Lister mencatat 45 persen dari pasiennya sendiri meninggal setelah pembedahan. Desinfektan pada waktu itu belum dikenal, tetapi asam karbolat (fenol). Sudah diketahui membunuh bakteri,maka Lister menggunakan larutan encer asam tersebut untuk merendam perlengkapan bedah dan menyemprot ruang bedah.Luka dan torehan yang dilindungi dengan cara ini jarang terkena infeksi dan dengan cepat menjadi sembuh. Demikian gemilangnya keberhasilannya itu sehingga tekniknya dengan cepat diterima oleh para ahli bedah lain, dan praktek antisepsis inilah yang mendasari prinsip teknik asesptik masa kini yang digunakan untuk mencegah masuknya mikroorganisme kedalam luka atau insisi. Sekarang banyak sekali macam zat kimia, seperti alkohol dan larutan iodium, dan teknik fisik, seperti misalnya saringan udara, dan lampu ultraviolet germisidal(dapat membunuh kuman), yang digunakan menurunkan jumlah mikroorganisme di tempat –tempat seperti kamar bedah dan kamar anak- anak untuk bayi yang prematur. Pada peralihan abad ini telaah tentang mikrobiologi bercabang menjadi dua arah berbeda tetapi saling melengkapi; yang pertama berkenaan dengan penelitian lebih lanjut untuk menemukan kegunaan mikroorganisme dan yang kedua berkaitan dengan telaah terperinci ciri-ciri hayati jasad renik. Jasad-jasad renik ini acapkali diteliti untuk memperoleh informasi mengenai organisme lain yang tidak mudah diperoleh melalui percobaan-percobaan langsung pada organism tersebut. Penelitian ini dengan jasad renik telah menghasilkan banyak sumbangan yang luar biasa bagi biologi, biokimia dan kedokteran. Mikrobiologi yang merupakan bagian dari bidang biologi, tersusun oleh banyak disiplin (sub bidang). Pembagian disiplin ini tergantung kepada arah atau orientasinya, apakah terhadap taksonomi (susunan dan pengelompokan mikroorganisme), terhadap habitat (tempat hidup dan perkembangan mikroorganisme), terhadap problema (permasalahan yang ada atau ditimbulkan akibat mikroorganisme), sehingga sedikitnya akan ada 21 disiplin/sub bidang mikrobiologi yang dikenal sesuai keberadaannya. Berdasarkan kepada disiplin didalam bidang mikrobiologi, akan nampak jelas kaitan ilmu tersebut sebagai ilmu dasar dan ilmu terapan. Sebagai ilmu dasar karena di dalamnya tercakup pembahasan permasalahan yang berhubungan dengan bentuk, sifat, perkembangbiakan, penyebaran dan lingkungan yang mempengaruhinya. Sedang sebagai ilmu terapan, karena secara langsung jasad-jasad yang terdapat di dalam dapat berperan, baik di bidang yang menguntungkan seperti proses pembuatan dan peningkatan nilai gizi-nutrisi dan organileptik bahan makanan, industri farmasi, industri-kimia, bidang pertanian dan sebagainya. Juga secara langsung peranan jasad-jasad sebagai penyebab penyakit pada tanaman, hewan dan manusia, serta sebagai jasad penghasil toksin (racun) yang membahayakan. Bahkan peranan mikroorganisme di dalam lingkungan hidup, yang saat ini mulai dikembangkan adalah:
Sebagai jasad yang secara langsung ataupun tidak langsung mempengaruhi lingkungan
Juga sebagai jasad yang secara langsung ataupun tidak langsung dipengaruhi oleh lingkungan,
Sehubungan dengan hal tersebut di atas, maka pengembangan penggunaan mikroorganisme sebagai jasad parameter-alami (indikator–alami) terhadap perubahan didalam lingkungan, mulai banyak digunakan, khususnya akibat adanya pencemaran domestik (dari rumah tangga) ataupun non-domestik (dari pabrik, industri, pertanian dan sebagainya).
Mengkaji sejarah perkembangan mikrobiologi sangat menarik. Dimana dalam perjalanan sejarahnya tepatnya pada abad ke XIX, muncul isu tentang asal-usul perbedaan pendapat dari para ilmuwan dan para peneliti pada zaman itu. Mereka tetap bersikeras dengan pendapat dan teori-teori masing-masing, sehingga secara tidak langsung, menyebabkan lahirnya dua paham aliran, yaitu paham aliran “non vital” atau Abiogenesis yang lebih dikenal dengan teori generatio spontania, dimana para ilmuwan yang mendukung teori ini berpendapat bahwa kehidupan itu asalnya atau kejadiannya secara tiba-tiba ada dengan sendirinya, dan mereka menganggap bahwa makhluk hidup (mikroorganisme) berasal dari benda mati. Adapun para ilmuwan penganut paham “non vital” diantaranya Antonie van Leeuwenhock yang diberi gelar sebagai bapak mikrobiologi atau orang pertama kali yang meletakkan dasar utama, Jhon Needlot dan John Nedham. Sedangkan para ilmuwan yang menganut paham aliran vital atau dikenal sebagai teori biogenesis adalah Lazzaro Spallazani, Schwan dan Schroder, mereka mengemukakan bahwa makhluk hidup ini berasal dari makhluk hidup yang sebelumnya. Mereka membantah dan menentang teori abiogenesis atau generasio spontanea dengan melakukan berbagai pembuktian dan percobaan. Dari sini terlihat bahwa timbulnya pertentangan-pertentangan dari para ilmuwan yang mengemukakan teori asal-usul kehidupan ialah salah satunya adanya factor pertentangan ahli-ahli ilmuwan dari paham gereja yang lebih berlandaskan atas unsur materialisme semata, dan adanya pemisahan ilmu pengetahuan dengan urusan agama yang terutama berhubungan dengan Tuhan sebagai sang Khalik yang menciptakan alam semesta. Sehingga teori-teori yang mengungkap tentang rahasia darimana sebenarnya asal-usul kehidupan itu berasal, sesungguhnya belum semuanya terbukti. Jawaban atas ini bergantung pada pandangan hidup seseorang, jika dikaitkan dengan segi spiritual yaitu aqidah Islam yaitu keyakinan dasar seseorang tentang adanya Allah SWT sebagai pencipta, dan pengatur seluruh alam semesta. Dialah yang maha kuasa atas segala sesuatunya, baik yang ada di langit dan di bumi semua berada di bawah pengawasan dan kekuasaan Allah SWT. Bukti-bukti tentang penciptaan alam semesta termasuk di dalamnya seluruh makhluk hidup di muka bumi, jelas tercantum dalam Al-Quran sebagaimana firman Allah yaitu:
“Dia-lah Allah, yang menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu dan dia berkehendak menciptakan langit, lalu dijadikan- Nya tujuh langit! Dan Dia Maha Mengetahui segala sesuatu “(QS Al – Baqarah : 29)
“Yang kepunyaan-Nyalah kerajaan langit dan bumi, dan dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagi-Nya, dalam kekuasan-Nya. Dan Dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuranukurannya dengan serapi-rapinya sesuai dengan apa yang dikehendaki mudah bagi Allah” (QS Al-Furqon:2).
“Sesungguhnya keadaan-Nya apabila Dia menghendaki sesuatu hanyalah berkata kepadanya : “Jadilah! ”maka terjadilah ia. (QS Yaasiin :82).
“Dan (ingatlah), ketika Tuhanmu berfirman kepada para Malaikat: Sesungguhnya Aku akan menciptakan seorang manusia dari tanah liat kering (yang berasal) dari lumpur hitam yang diberi bentuk. Maka apabila Aku telah menyempurnakan kejadiannya, dan telah meniupkan kedalamnya ruh (ciptaan ) Ku, maka tunduklah kamu kepadanya dengan bersujud” (QS. Al-Hijr: 28-29 ).
“Hai manusia, jika kamu dalam keraguan tentang kebangkitan (dari kubur), maka (ketahuilah) sesungguhnya Kami telah menjadikan kamu dari tanah, kemudian dari setetes mani, kemudian dari segumpal darah, kemudian dari segumpal daging yang sempurna kejadiaanya dan yang tidak sempurna, agar Kami jelaskan kepada kamu dan Kami tetapkan dalam rahim, apa yang Kami kehendaki sampai waktu yang telah ditentukan, kemudian Kami keluarkan kamu sebagai bayi, kemudian (dengan berangsur-angsur) kamu sampailah kepada kedewasaan, dan diantara kamu ada yang diwafatkan dan (ada pula) diantara kamu yang dipanjangkan umurnya sampai pikun, supaya dia tidak mengetahui lagi sesuatupun yang dahulunya telah diketahuinya. Dan kamu lihat Bumi ini kering, kemudian apabila telah Kami turunkan air atasnya, hiduplah bumi itu dan suburlah dan menumbuhkan berbagai macam tumbuh-tumbuhan yang indah”. (Q.S. Al-Hajj: 5).
“Allah lah yang menciptakan langit dan bumi dan apa yang ada diantara keduanya dalam enam masa, kemudian Dia bersemayam di atas ‘Arsy. Tidak ada bagi kamu selain daripada-Nya seorang penolong pun dan tidak (pula) seorang pemberi syafaat. Maka apakah kamu tidak memperhatikan?” (Q.S. As-Sajadah: 4).
Dari penggalan bukti ayat-ayat Al-quran tersebut telah jelas bahwa kita sebagai orang yang beriman, yang yakin akan adanya sang Khalik harus percaya bahwa seluruh makhluk baik di langit dan di bumi, baik berukuran besar maupun kecil, bahkan sampai mikroorganisme (jasad renik) yang tidak dapat terlihat dengan mata telanjang adalah makhluk ciptaan Allah SWT, sehingga dengan mempelajari sejarah mikrobiologi. Secara tidak langsung pengetahuan tentang aqidah kitapun semakin bertambah. Sesungguhnya manusia hanyalah sedikit pengetahuannya, jika dibandingkan dengan ilmu Allah SWT yang maha luas dan tak terbatas.
1.3 Ringkasan
• Definisi mikrobiologi
Menurut bahasa mikrobiologi yang berasal dari bahasa yunani mikros yang berarti kecil, bios yang artinya hidup dan logos yang artinya ilmu. Dengan demikian dapat ditarik satu arti mikrobiologi merupakan suatu ilmu yang mempelajari tentang makhluk hidup yang berukuran kecil yang tidak dapat dilihat dengan kasap mata biasa serta memerlukan suatu benda untuk dapat melihatnya yang telah kita kenal dengan nama mikroskop yang mencakup bakteri, miko (jamur), viro (virus).
• Perkebangan Mikrobiologi
Mikrobiologi mulai ada dan dipelajari sekitar 300 tahun yang lalu, dimulai dari beberapa ilmuwan yang melakukan berbagai eksperimen untuk mengetahui keberadaan mikroba
• Antonie Van Leeuwenhock (1632-1723)
Tahun 1675 Antonie membuat mikroskop dengan kualitas lensa yang cukup baik, dengan menumpuk lebih banyak lensa sehingga dia bisa mengamati mikroorganisme yang terdapat pada air hujan yang menggenang dan air jambangan bunga, juga dari air laut dan bahan pengorekan gigi. Ia menyebut benda-benda bergerak tadi dengan ‘animalcule’. Selain itu ia juga menemukan adanya hewan bersel satu ini kemudian diberi nama Infusoria atau “hewan tuangan”. Maka muncul pendapat bahwa makhluk hidup berasal dari benda mati ”biogenesis”. Konsep ini dikenal dengan ganaratio spotanea. Pendapat ini mengatakan bahwa animalcules tadi berasal dari animalcules sebelumnya.
@Louis Pasteur (1822 – 1895)
Mempelajari proses fermentasi dan menunjukkan bahwa mikroorganismelah penyebab rasa asam yang tidak dikehendaki pada beberapa jenis anggur. Ia membuat sketsa bakteri dengan bentuk bola (kokus), silindris atau bentuk batang (basillus), spiral (spirilum). Melalui penelitian fermentasi gula, Pasteur mengatakan bahwa faktor lingkungan sangat penting bagi kehidupan mikroorganisme. Louis Pasteur dapat meyakinkan khalayak, bahwa tidak ada kehidupan baru yang dapat timbul dari benda mati, maka muncullah teori “Biogenesis” yaitu “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang berarti “semua kehidupan itu berasal dari telur, dan semua telur itu berasal dari sesuatu yang hidup”. Untuk membunuh mikroorganisme. Pasteur mendapati bahwa perlakuan dengan suhu 62,80C selama setengah jam cukuplah untuk mencapai hal tersebut. Kini proses ini, dinamai pasteurisasi.
@Aristoteles
Pada zaman Aristoteles lebih dari 2000 tahun yang lalu (300 sebelum isa almasih) muncul suatu pendapat, bahwa kehidupan berasal dari bahan atau benda mati yang mengalami penghancuran. Teori ini disebut juga dengan Teori Generateo Spontanea. Merupakan suatu teori yang berpendapat bahwa makhuk hidup terjadi secara spontan.
@ Francesco Redi (1668)
Melakukan suatu penelitian menggunakan daging yang diletakan dalam suatu wadah dan diberi lubang kemudian ditutup kain.. Percobaan yang kedua ia menggunakan daging yang telah dipanaskan, dalam satu wadah ditutup dan satu wadah lain tidak diberi tutup. Pada daging tidak tertutup mulailah keluar belatung-belatung. Pada daging yang tertutup tidak tumbuh belatung dari experimen itu maka Franscesco Redi menyimpulkan dan menunjukkan bahwa ulat yang ada dalam daging busuk adalah larva yang berasal dari telur lalat, bukan hasil dari generatio.
@John Needham (1713 – 1781)
John Needhem mengadakan eksperimen dengan daging yang direbus juga berbagai rebusan padi-padian, dan lain sebagainya. Meskipun air rebusan tersebut disimpannya rapat-rapat dalam botol tertutup, namun timbulah mikroorganisme, dengan kata lain menurutnya kehidupan dapat timbul dari benda mati. Pendapat ini lebih dikenal sebagai teori Abiogenesis. menyimpul bahwa jasad (mikroorganisme) tersebut terjadi secara spontan dari daging.
@Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799)
Spallanzani melakukan percobaan dengan merebus kaldu daging selama 1 jam,dan menempatkannya pada toples yang disegel/ditutup rapat dan hasilnya menunjukkan tidak ditemukannya mikroorganisme dalam kaldu tersebut, karena dengan menutup botol tidak memungkinkan masuknya udara (oksigen) yang sangat dibutuhkan bagi kehidupan mikroorganisme dan ini menentang teori abiogenesis.
@Franz Shchulze (1815 – 1873) dan Theodor Shcwann (1810 – 1882)
Franz Schulze experimennya melewatkan larutan asam kuat ke dalam tabung tertutup yang berisi daging yang telah dimasak. Theodor Schwann mengalirkan udara melalui pipa yang dipanai ke dalam tabung tertutup yang bersisi kaldu yang dipanasi dan membara ke dalam labu berisi kaldu daging yang dididihkan berjamjam lamanya. Mereka berpendapat bahwa sebab mikroba telah mati oleh adanya asam kuat maupun oleh panas.
@H. Scroeder dan Th. Von Dusch (1854)
Penelitian Schwan yaitu dengan melewatkan udara melalui tabung berisi kapas yang steril menuju ke dalam labu berisi kaldu yang sebelumnya dipanaskan. Dengan cara ini mikroorganisme disaring keluar dari udara oleh serat-serat kapas dan dengan demikian dicegah masuk ke dalam labu maka ia tidak mendapatkan mikroorganisme (jasad renik) baru yang tumbuh di dalam kaldu tersebut. Hal ini menyebabkan tumbangnya teori abiogenesis.
@Robert Koch (1843-1910)
Koch membuktikan bahwa bakteri tersebut penyebab anthrax dengan cara memisahkan bakteri untuk batang tersebut dari bakteri lain yang ada kemudian menginjeksikannya ke dalam tikus yang sehat. Koch mengumumkan bahwa dia telah menemukan bakteri penyebab TBC, tifus, difteri, kolera dan gonorhu serta antraks. Seiring dengan perkembangan mikrobiologi, terdapat peranan mikroorganisme dalam proses fermentasi pada pembuatan anggur. Dimana proses fermentasi terjadi karena enzim yakni zat yang dihasilkan sel hidup yang menyebabkan berlangsungnya reaksi-reaksi kimiawi tertentu, proses biologis dimana mikroorganisme (ragi) yang berperan.
0 komentar: