NUTRISI, KULTUR, DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Presentasi berjudul: "NUTRISI, KULTUR, DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME"— Transcript presentasi:

1 NUTRISI, KULTUR, DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

2 Nutrisi Mikroba Nutrients Mensupply monomer (atau prekursor)
Dibutuhkan untuk pertumbuhan sel Makronutrien Elemen yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah besar Mikronutrien : dibutuhkan dalam jumlah sedikit (trace elements) Elemen anorganik Dibutuhkan dalam jumlah sedikit Biasanya sebagai kofaktor enzim Misal : besi

3 Other Macronutrients Sulfur In amino acids, thiamine and biotin
Sulfur for proteins (enzymes) and vitamins Most bacteria decompose proteins Some bacteria use sulfate ion (SO4-2) or hydrogen sulfide (H2S) Phosphorus Phosphorus for ATP, DNA, RNA, and membranes Important for phospholipids, nucleic acids, and high energy phosphate bonds Phosphate ion (PO4-3) is source of phosphorus

4 Other Macronutrients Potassium Used in enzymes Magnesium
Used to stabilize ribosomes, membranes, and nucleic acids Important for enzyme activity Calcium Not required by all Helps stabilize cell walls in microbes Heat stability of endospores Sodium (Na) Required by some microbes (e.g., marine microbes)

5 Mikronutrien : Besi (Fe)
Memainkan peranan penting dalam respirasi seluler Komponen kunci dari sitokrom dan protein besi sulfur (Fe-S) yang digunakan untuk transport elektron Ferrous (Fe2+) bersifat larut  kondisi anorganik Ferric (Fe3+) tidak larut  kondisi organik Untuk mendapatkan besi dari berbagai mineral yang tidak larut, sel akan menghasilkan suatau agen yang disebut siderofor yang dapat mengikat besi dan mengangkutnya ke dalam sel. Disebut enterobaktin

6 Faktor Pertumbuhan Senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit Merupakan senyawa kimia yang tidak dapat disintesis oleh mikroorganisme Senyawa oganik yang dapat diperoleh dari lingkungan Contoh : Vitamins, asam amino, purin dan pirimidin

7

8 Media Kultur Media kultur adalah :
nutrien yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba di laboratorium Terbagi 2 golongan besar : – Defined media: media yang komposisi kimianya diketahui – Complex media: media yang komposisi kimianya tidak diketahui Contoh : yeast, meat extracts, Tryptic Soy broth (TSB), TSA

9 Media Kultur Media Selektif
Media yang berisi senyawa-senyawa kimia yang secara selektif menghambat prtumbuhan beberapa mikroba tetapi tidak mikroba yang lain. Media Diferensial Media yang berisi senyawa kimia sebagai indikator, biasanya dapat mendeteksi reaksi kimia yang terjadi selama pertumbuhan mikroba

10 Media Pertumbuhan Prokariotik
Berisi nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba Sumber Energi Berisi makronutrien yang esensial Berisi mikronutrien yang esensial Faktor pertumbuhan Sterilisasi Bebas dari mikroba Inokulasi secara aseptik

11 Media Selektif Menekan pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan
Berisi komponen/kondisi yang menekan pertumbuhan beberapa prokariot dan membiarkan mikroba yang diinginkan tumbuh Menghambat pertumbuhan mikoba yang tidak dikehendaki Digunakan untuk menyeleksi grup mikroba yang spesifik Misal : media MacConkey menekan pertumbuhan bakteri Gram + dan merangsang pertumbuhan enteric bacteria

12 Media Diferensial Memudahkan untuk mengenal koloni dari mikroba yang berbeda Mengadung senyawa kimia yang dapat membedakan secara spesifik jenis prokariotik Pewarna yang ditambahkan pada media dapat membedakan satu orgnisme dengan organisme yang lain Contoh : media agar darah digunakan untuk membedakan organisme hemolitik dengan organisme non hemolitik

13 Pertumbuhan pada media MacConkey Agar
Selektif = Gram positif terhambat, hanya gram negatif yang tumbuh Differential – lactose fermenting Escherichia coli (E.coli) = gram - Salmonella typhimirium = gram -

14 KULTUR DI LABORATORIUM
Sel dapat tumbuh di media cair atau padat Mikroba ada dimana-mana maka : – Sterilisasi media sangat penting – Teknik aseptik harus diperhatikan (Lihat Gambar)

15 Teknik Aseptik

16 Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan pada organisme yang makro merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, Misal : bertambah tinggi, bertambah besar Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni yang semakin besar Pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.

17 waktu generasi Adalah : Selang waktu yang dibutuhkan sel untuk membelah diri Tiap spesies bakteri memiliki waktu generasi yang berbeda-beda, Contoh: Escherichia coli, bakteri umum yang dijumpai di saluran pencernaan dan di tempat lain, memiliki waktu generasi menit

18 Pembelahan biner sel bakteri

19 Tabel pembelahan biner bakteri setian 15 menit
0’ 15’ 30’ 45’ 60’ 75’ 90’ 105’ 120’ 135’ 1 sel 2 sel 4 sel 8 sel 16 sel 32 sel 64 sel 128 sel 256 sel 512 sel 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Hubungan antara pertambahan sel dengan waktu adalah berbentuk geometrik eksponensial dengan rumus 2n

20 Kurva pertumbuhan bakteri
Kurva tumbuh bakteri dibuat untuk menggambarkan karakteristik pertumbuhan bakteri dalam suatu medium Ada 4 fase, yaitu : 1. Fase lag 2. Fase log (eksponensial) 3. Fase stasioner 4. Fase kematian

21 Kurva pertumbuhan bakteri
Fase Lag Pada fase tidak terjadi penambahan jumlah sel, tetapi aktivitas metabolisme sedang berlangsung untuk persiapan pembelahan sel. Disebut juga sebagai fase adaptasi (penyesuaian) Fase Log (Eksponensial) Pola pertumbuhan yang seimbang dan cepat. Sel-sel bakteri membelah secara teratur dengan laju yang konstan, tergantung pada komposisi medium kultur dan kondisi inkubasi sampai nutrien habis.

22 Kurva pertumbuhan bakteri
Fase stasioner Terjadi penumpukan racun akibat metabolisme sel dan kandungan nutrien mulai habis, akibatnya terjadi kompetisi nutrisi sehingga beberapa sel mati sedangkan yang lainnya tetap hidup. Pada fase ini bakteri masih melakukan aktivitas memproduksi metabolit sekunder seperti antibiotik. Fase Kematian Grafik menunjukkan penurunan secara tajam karena merupakan akhir dari suatu individu yang kembali ke titik awal.

23 Pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh :
1. Faktor Fisik 2. Faktor Kimia

24 Faktor fisik Faktor Kimia Dipengaruhi oleh : Dipengaruhi oleh :
Temperatur pH Tekanan osmotik Oksigen Karbon Nitrogen Sulfur Posfor

25 Temperatur Salah satu faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Suhu dapat mempengaruhi mikroba dalam dua cara yang berlawanan : 1)    Apabila suhu naik maka kecepatan metabolisme naik dan pertumbuhan dipercepat. Sebaliknya apabila suhu turun, maka kecepatan metabolisme akan menurun dan pertumbuhan diperlambat. 2)    Apabila suhu naik atau turun secara drastis, tingkat pertumbuhan akan terhenti, kompenen sel menjadi tidak aktif dan rusak, sehingga sel-sel menjadi mati

26 Temperatur optimum untuk pertumbuhan mikroba
Psikropiles (dingin) : 0 C C, optimum 15 C Mesopiles (moderat) : 20 C C Termopiles (panas) : 40 C C

27 pH pH berpengaruh terhadap sel dengan mempengaruhi metabolisme
Umumnya bakteri tumbuh pada pH 6,5 - pH 7,5 Sedikit bakteri yang hidup pada pH di bawah 4,0

28 Tekanan Osmotik Keberadaan mikroorganisma di lingkungan dapat dipengaruhi oleh kepekatan suspensi/cairan di lingkungan. Bila kepekatan suspensi di lingkungan tinggi maka isi sel akan ke luar. Sebaliknya kepekatan suspensi di lingkungan rendah maka akan terjadi pergerakan massa cair ke dalam sel

29 Tonisitas Isotonik (0,85% NaCl) hipertonik hipotonik

30 Water (outside of cell) Net Movement End Product
Tonicity of Solution Concentration of Solute (outside of cell) Water (outside of cell) Net Movement End Product Isotonic Same as cell None Hypotonic Less than cell More than cell Cell gains water Swells, turgor pressure Hypertonic Cell loses water Shrinks plasmolysis

31 Oksigen Mikroorganisme memiliki karakteristik sendiri- sendiri di dalam kebutuhannya akan oksigen. Berdasarkan kebutuhan oksigen, mikroorganisme dibagi dalam tiga kelompok : 1. Aerobik : hanya dapat tumbuh apabila ada oksigen bebas. 2. Anaerob : hanya dapat tumbuh apabila tidak ada oksigen bebas. 3. Anaerob fakultatif : dapat tumbuh baik dengan atau tanpa oksigen bebas 4. Mikroaerofilik : dapat tumbuh apabila ada oksigen dalam jumlah kecil

32 Oksigen

33 FAKTOR KIMIA YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN
Karbon : - Sumber energi - Struktur organik molekul - Bakteri yang bersifat kemoheterotrop menggunakan karbon organik - Bakteri autotrop menggunakan CO2

34 FAKTOR KIMIA YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN
Nitrogen : - Terdapat di dalam asam amino dan protein - Umumnya bakteri berperan sebagai dekomposer protein - Beberapa bakteri menggunakan NH4+ atau NO3- - Hanya sedikit bakteri yang menggunakan N2 untuk fiksasi nitrogen

35 FAKTOR KIMIA YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN
Sulfur - Terdapat dalam asam amino, tiamin, dan biotin - Beberapa bakteri menggunakan SO42- atau H2S Posfor -Terdapat di dalam DNA, RNA, membran, dan ATP - PO43- merupakan sumber posfor

36 Oksigen dapat bersifat letal untuk bebeberapa mikroorganisme
Harus dinetralisir terlebih dahulu oleh enzim : - Superoksida dismutase - Katalase - Peroksidase Jika mikroorganisme tidak menghasilkan enzin tersebut maka organisme tersebut bersifat anaerob.

37 Toksik yang dibentuk oksigen

38 Teknik kultur khusus Bakteri Mikroaerofilik
Tumbuh dengan baik pada level O2 di bawah normal dan level CO2 di atas normal Atmosfir normal - 21 % O2 -.0,3 - 3 % CO2

39 Meningkatkan level CO2 untuk menumbuhkan bakteri Mikroaerofilik dengan metode Candle Jar

40 Anaerobic jar mengeliminasi oksigen untuk menumbuhkan bakteri anaerob

41 Cara mengukur pertumbuhan bakteri
Plate Count/Viable Cell Count Filtrasi (very small numbers) Most Probable Number (MPN) Direct Microscopic Count - Breed Count method : Petroff-Hausser counter Metode secara tidak langsung: - kekeruhan (turbidity) - Aktifitas metabolik - Berat kering

42 Metode Plate Count memerlukan Pengenceran
(Dilution series) untuk memperoleh koloni

43

44 Filtrasi Digunakan untuk mikroorganisme yang jumlahnya sedikit

45 Most Probable Number adalah metode yang digunakan untuk menghitung
Mikroorganisme yang masih hidup yang hidup Di dalam sampel yang diuji. Berdasarkan aplikasi kemungkinan jumlah pertumbuhan mikroorganisme positif terhadap pengenceran berseri (serial dilution) Biasa digunakan untuk sampel heterogen, seperti: tanah, air, produk pertanian, yang jumlah sel individu mikroorganisme yang pasti tidak mungkin ditentukan

46

47 Menghitung langsung

48 Mengukur pertumbuhan mikroba secara langsung
Direct Microscopic Count

49 Estimasi jumlah bakteri dengan metode tidak langsung
Kekeruhan Aktifitas metabolik Berat kering

50 Kekeruhan Spektrofotometer digunakan untuk mengukur kekeruhan
Absorbansi/Densitas optis (Optical Density/OD) : ukuran kuantitatif yang diekspresikan sebagai rasio logaritmik antara radiasi yang jatuh ke suatu bahan dan yang ditransmisikan menembus bahan.

51 Aktifitas Metabolik

52 Berat Kering

53 Faktor lingkungan yang menghambat pertumbuhan mikroba
Kekurangan makanan, air, atau nutrisi Populasi yang terlalu padat Akumulasi metabolit yang tidak berguna Kekurangan oksigen Perubahan pH Temperatur

54 Terima Kasih