BIOLOGI MIKROBIA NUTRISI, KULTIVASI, PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI MIKROBIA OLEH: JANNATUN NAIYM G2L JURUSAN KIMIA KONSENTRASI BIOLOGI PROGRAM PASCA.

Presentasi berjudul: "BIOLOGI MIKROBIA NUTRISI, KULTIVASI, PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI MIKROBIA OLEH: JANNATUN NAIYM G2L JURUSAN KIMIA KONSENTRASI BIOLOGI PROGRAM PASCA."— Transcript presentasi:

1 BIOLOGI MIKROBIA NUTRISI, KULTIVASI, PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI MIKROBIA OLEH: JANNATUN NAIYM G2L116004 JURUSAN KIMIA KONSENTRASI BIOLOGI PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2017

2 NUTRISI DAN KULTIVASI A. NUTRISI Merupakan aspek yang menyangkut fisiologi yang disepakati sebagai suplai monomer (bahan dasar monomer) yang dibutuhkan sel untuk tumbuh monomer) yang dibutuhkan sel untuk tumbuh. Substansi yang diperlukan ini disebut Nutrien. Mikronutrien : nutrien yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit sedikit. Makronutrien : nutrien yang dibutuhkan dalam jumlah banyak.

3 MIKRONUTRIEN Jenis Mikronutrien dan fungsinya untuk mikroba

4 MAKRONUTRIEN Jenis Makronutrien Dan Ketersediannya Dilingkungan

5 MAKRONUTRIEN Jenis Makronutrien Dan peranannya

6 PENGGOLONGAN MIKROBA BERDASARKAN NUTRISI DAN OKSIGEN 1. Berdasarkan sumber karbon Berdasarkan atas kebutuhan karbon jasad dibedakan menjadi jasad ototrof dan heterotrof. Jasad ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO dan senyawa karbonat. Jasad heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Jasad heterotrof dibedakan lagi menjadi jasad saprofit dan parasit.

7 2. Berdasarkan sumber energi Berdasarkan atas sumber energi jasad dibedakan menjadi jasad fototrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal jasad fotoototrof, fotoheterotrof, khemoototrof dan khemoheterotrof. Tabel perbedaan dari keempat jasad Steptoccocus.Sp.

8 3. Berdasarkan sumber donor elektron Berdasarkan atas sumber donor elektron jasad digolongkan manjadi jasad litotrof dan organotrof. Jasad litotrof ialah jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, HS, dan S. jasad organotrof ialah jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik. Lostridium sp.

9 4. Berdasarkan sumber energi dan donor elektron Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron jasad dapat 2 digolongkan menjadi jasad fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan khemoorganotrof. Perbedaan keempat golongan jasad tersebut sbb: JasadSumber energiSumber donor elektron Contoh FotolitotrofCahayaZat anorganikTumbuhan tingkat tinggi, alga FotoorganotrofCahayaZat organikBakteri belerang fotosintetik KhemolitotrofOksidasi zat anorganik Zat anorganikBakteri besi, bakteri hidrogen, bakteri nitrifikasi KhemoorganotrofOksidasi zat organikZat organikJasad heterotrof

10 5. Berdasarkan kebutuhan oksigen Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Pertumbuhan mikroba di dalam media cair dapat menunjukkan sifat berdasarkan kebutuhan oksigen

11 Sebaran Mikroba Sesuai Tipe Nutrisi TYPE NUTRISIUMBER ENERGI & SUMBER C ASEPTOR elektronCONTOH Khemoheterotrof, An Aerob Zat Kimia Organik Zat OrganikE.Coll Steptoccocus.Sp. (Organ Pencernaan) Khemoheterotrof, An Aerob Zat Kimia Organik Zat An OrganikLostridium.Sp(maka Nan Kaleng) KHEMOHETEROTROF, Aerob Zat Kimia Organik O2Semua Hewan Fungi Sebagian Bakteri Khemo AutotrofCo2 Zat KimiaO2Bakteri Nitrat Nitrit Sulfat (Tanah) Foto HeterotrofSinar Mthr Zat Organik Bakt. Hijau non Sulfur Bakt.Purple,non Sulfur (PERAAIRAN) Foto AutotrofSinar Mthr Zat Organik An Aerob – Pereduksi H2s Bakt Sulfur

12 Unsur % BKBentuk bahan kimia yang digunakan mikroba Fungsi fisiologi C50Bahan organik, CO, CO 2 Konstituen utama bahan penusun sel protein, asam nukleat, lemak, Karbohidrat dan lainnya O20Bahan organik, H 2 O,O 2, CO 2 N14Bahan organik, NH4 +, NO3 -, N2 H8Bahan organik, H2O, H2 P3HPO4 2- Asam nukleat, fosfolipid, asam teichoic, koenzim S1Bahan organik sulfur, SO4 2-, HS -, S 0, S2O3 2- protein, koenzim k1K+K+ Kation inorganik utama, kofaktor enzim Na1Na + transportasi, tranduksi energi Ca0.5Ca 2+ Kofaktor enzim, mengikat dinding sel Mg0.5Mg 2+ Kofaktor enzim, mengikat dinding sel, membran & ester fosfat Cl0.5Cl - Anion inorganik utama Fe0.2Fe 2+, Fe 3+ sitokrom, ferredoxin, kofactor Komposisi Nutrien Yang Dibutuhkan Untuk Pertumbuhan

13 Media Pertumbuhan Mikroba Media pertumbuhan mikroorganisme adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran zat-zat makanan (nutrisi) yang diperlukan mikroorganisme untuk pertumbuhan. Mikroorganisme memanfaatkan nutrisi media berupa molekul-molekul kecil yang dirakit untuk menyusun komponen sel. 1.Berfungsi untuk menumbuhkan mikroba, 2.Isolasi, memperbanyak jumlah, 3.Menguji sifat-sifat fisiologi 4.dan perhitungan jumlah mikroba 1.terkandung semua unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme 2.pH yang sesuai Dalam proses pembuatannya harus disterilisasi dan menerapkan metode aseptis untuk menghindari kontaminasi pada media

14 Media Pertumbuhan Mikroba Jenis Media Bentuk Sifat Susunan 1.Cair (broth) 2.Padat (Solid) 3.Semi-solid 1.Sintetis 2.Semi sintetis 3.Non sintesis 1.Umum 2.Pengaya 3.Selektif 4.Difrensiasi 5.Media penguji

15 Media Pertumbuhan Mikroba Media Berdasarkan Bentuk 1.Medium cair/broth/liquid yaitu media yang tidak mengandung agar. 2.Medium setengah padat (semi solid medium) yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4% sehingga menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. 3.Medium padat (solid medium) yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah dingin media menjadi padat.

16 Media Pertumbuhan Mikroba Media Berdasarkan susunan 1.Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan takarannya secara pasti 2.Medium semi sintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui secara pasti 3.Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak dapat diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan dasarnya

17 Media Pertumbuhan Mikroba Media Berdasarkan Sifat 1.Medium umum, yaitu medium yang dapat ditumbuhi berbagai jenis mikroorganisme. 2.Medium diferensial, yaitu medium yang hanya ditumbuhi berbagai jenis mikroba, salah satu jenis memberikan cirri yang khas sehingga dapat segera diketahui berbeda dari yang lain. 3.Medium pengaya, yaitu medium yang kaya akan nutrient tertentu sehingga dapat menumbuhkan dan memperbanyak sel dengan cepat 4.Media diperkaya (Enrichment media), merupakan media yang mengandung komponen dasar untuk pertumbuhan mikroba dan ditambah komponen kompleks seperti darah, serum, kunuing telur.Media diperkaya juga bersifat selektif untuk mikroba tertentu. Bakteri yang ditambah dalam media initidak hanya membutuhkan nutrisi sederhana untuk berkembang biak, tetapi membutuhkan komponen kompleks.

18 Teknik Kultivasi Mikroba Adalah Upaya pemeliharaan bagi pertumbuhan mikroba. Untuk berhasilnya kultivasi mikroba diperlukan teknik aseptik, medium serta lingkungan fisik yang sesuai. Lingkungan dipengaruhi oleh:. Temperatur Kelembaban kadar oksigen pH, dan tekanan osmosis

19 Teknik Kultivasi Mikroba Teknik biakan murni : Metode cawan gores Metode cawan sebar metode tuang

20 Teknik Kultivasi Mikroba 1.Metode cawan gores Prinsip metode ini yaitu mendapatkan koloni yang benar-benar terpisah dari koloni yang lain, sehingga mempermudah proses isolasi. Cara ini dilakukan dengan membagi 3-4 cawan petri. Ose steril yang telah disiapkan diletakkan pada sumber isolat, kemudian menggoreskan ose tersebut pada cawan petri berisi media steril. Goresan dapat dilakukan 3-4 kali membentuk garis horisontal disatu cawan. Ose disterilkan lagi dengan api bunsen. Setelah kering, ose tersebut digunakan untuk menggores goresan sebelumnya pada sisi cawan ke dua. Langkah ini dilanjutkan hingga keempat sisi cawan tergores. Kesalahan-kesalahan yang umum dilakukan dalam metode ini antara lain : (1) tidak memanfaatkan permukaan medium untuk digores sehingga pengenceran kurang optimal, (2).

21 Teknik Kultivasi Mikroba Macam-macam metode cawan gores  Goresan T  Goresan kuadran

22 Teknik Kultivasi Mikroba Macam-macam metode cawan gores  Goresan radian  Goresan sinambung

23 Teknik Kultivasi Mikroba 2. Metode sebar Teknik spread plate (cawan sebar) adalah suatu teknik di dalam menumbuhkan mikroorganisme di dalam media agar dengan cara menuangkan stok kultur bakteri atau menghapuskannya di atas media agar yang telah memadat, sedangkan pour plate kultur dicampurkan ketika media masih cair (belom memadat). Kelebihan teknik ini adalah mikroorganisme yang tumbuh dapat tersebar merata pada bagian permukaan agar. Setetes inokolum diletakan dalam sebuah medium agar nutrien dalam cawan petridish dan dengan menggunakan batang kaca yang bengkok dan steril. Inokulasi itu disebarkan dalam medium batang yang sama dapat digunakan dapat menginokulasikan pinggan kedua untuk dapat menjamin penyebaran bakteri yang merata dengan baik.Pada beberapa pinggan akan muncul koloni koloni yang terpisah –pisah

24 Teknik Kultivasi Mikroba 3. Metode Cawan Tuang Metode cawan tuang merupakan teknik lain yang dapat digunakan untuk mendapatkan koloni murni mikroorganisme. Kelemahan metode ini adalah membutuhkan waktu dan bahan yang lama dan banyak, akan tetapi tidak memerlukan keterampilan tinggi. Biakan campuran diencerkan dengan menggunakan medium agar yang telah dicairkan dan didinginkan. Pengenceran dilakukan dalam beberapa tahap hingga diperoleh koloni tunggal. Isolasi menggunakan media cair dengan cara pengenceran. Dasar melakukan pengenceran adalah penurunan jumlah mikroorganisme sehingga pada suatu saat hanya dalam ditemukan satu sel di dalam tabung

25 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Pengertian pertumbuhan Pengertian tumbuh – Pertambahan dimensi satu : pertambahan ukuran panjang, diamater, jari-jari, jumlah sel – Pertambahan dimensi dua : pertambahan luas permukaan sel – Pertambahan dimensi tiga : pertambahan volume, berat – Pertambahan komponen seluler : pertambahan DNA, RNA, protein – Pertambahan kegiatan metabolisme : kebutuhan O 2, CO 2, dan metabolit lainnya Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Pada organisme multiseluler, pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel perorganisme, dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Pada organisme uniseluler yang disebut pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel, yang berarti juga pertambahan jumlah organisme.

26 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Pengertian pertumbuhan Pertumbuhan : pertumbuhan individu & pertumbuhan koloni Pertumbuhan individu : pertambahan ukuran sel Pertumbuhan koloni : pertambahan kuantitas / populasi Faktor yg mempengaruhi : biotik & abiotik

27 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Kurva pertumbuhan mikroorganisme

28 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Pada Mikroorganisme  Reproduksi pada mikroorganisme terjadi secara seksual & aseksual  Pembelahan aseksual : – Pembelahan biner (binary fission) : pembelahan dari 1 sel induk menjadi 2 sel anak, dst – Pembelahan ganda (multiple fission) : pembelahan dari 1 sel induk menjadi beberapa sel anak, ex : Paramecium sp – Perkuncupan (budding) : sel anak tumbuh dari penguncupan kecil sel inang

29 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Reproduksi aseksual : pembelahan Reproduksi seksual : transformasi, transduksi, konjugasi Reproduksi seksual pada bakteri tanpa melalui penyatuan inti sel, tapi melalui pertukaran materi genetik (rekombinasi genetik)

30 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Reproduksi Aseksual Pada Bakteri Dilakukan dengan cara pembelahan biner Kecepatan pembelahan ditentukan oleh waktu generasi Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan sel untuk membelah, bergantung pada spesies dan kondisi pertumbuhan

31 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Tahap Pembelahan Biner Fase 1 : sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus Fase 2 : Tumbuhnya sekat diikuti oleh tumbuhnya dinding yang melintang Fase 3 : terpisahnya kedua sel anak yang identik

32 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Reproduksi Seksual Pada Bakteri Transformasi Pemindahan materi genetik dari satu bakteri ke bakteri lain. DNA bebas sel bakteri donor akan mengganti sebagian DNA bakteri penerima, tanpa melalui kontak langsung. Ex : Streptococcus pneumoniae, Haemophilus sp, Bacillus sp, Neisseria sp, Pseudomonas sp. Transformasi merupakan cara bekteri menularkan sifatnya ke bakteri lain

33 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Reproduksi Seksual Pada Bakteri Transduksi Merupakan perpindahan sebagian materi genetik dari satu sel bakteri ke bakteri lain melalui perantara virus. Virus tersebut menyambungkan materi genetik dengan cara membentuk profag. Ketika terbentuk virus baru, dalam DNA virus tersebut mengandung sebagian DNA bakteri. Virus yang memiliki 2 macam DNA ini disebut dengan Partikel Transduksi

34 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Bakteri Reproduksi Seksual Pada Bakteri Konjugasi Merupakan pemindahan sebagian materi genetik satu bakteri ke sel bakteri lainnya dengan kontak langsung. Transfer materi genetik ini terjadi melalui ujung pilus. Kemampuan sel donor memindahkan DNA diatur oleh transfer faktor.

35 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Khamir Reproduksi aseksual : binary fission, budding, kombinasi binary & budding, sporulasi Reproduksi seksual (pada alga) : – Oogami : bila sel betina berbentuk telur – Anisogami : bila sel betina lebih besar dari sel jantan – Isogami : bila sel betina dan sel jantan memiliki ukuran yang sama

36 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Khamir Aseksual : Pembelahan, budding, sporulasi Jenis spora aseksual : – Spora yang terjadi karena protoplasma dalam suatu sel mebentuk kelompok kecil. Masing2 memiliki membran dan inti sel. Sel tempat terbentuknya spora disebut sporangium, spora yg dihasilkan disebut sporangiospor – Spora yang terjadi karena ujung suatu hifa berbelah seperti tasbih disebut konidiospora. Sporanya disebut konidia, tangkainya disebut konidiofor – Pada bbrp bagian miselium membesar & berdinding tebal, disebut klamidiospor – Bagian miselium tidak membesar disebut artospora, oidiospora (oidia)

37 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Khamir Reproduksi seksual : peleburan gamet → isogamet dan heterogamet (mikrogamet untuk jantan, makrogamet untuk betina) Spora seksual : – Askospora : spora bersel satu, terbentuk dalam kantung disebut askus. Terdapat 8 askospora dalam tiap askus – Basidiospora : spora bersel satu, terbentuk dalam basidium – Zigospora : spora besar dan berdinding tebal, terbentuk apabila ujung dua hifa serasi secara seksual, disebut gametangia – Oospora : spora terbentuk dalam oogonium. Pembuahan oosfer oleh gamet jantan dalam anteridium menghasilkan oospora.

38 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Alga Aseksual : pembelahan biner sederhana → organisme baru didapat dari fragmen yang terlepas dr organisme multiseluler yang tua Seksual : konjugasi → isogami, heterogami

39 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Protozoa Aseksual : pembelahan biner sederhana → organisme baru didapat dari fragmen yang terlepas dari organisme multiseluler yang tua Seksual : konjugasi → isogami, heterogami

40 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Virus Virus bereproduksi dengan cara mereplikasi materi genetik pada sel hidup Daur Litik – Adsorpsi : penempelan virus pada sel inang – Injeksi / Penetrasi : virus merusak membran sel inang dengan mengeluarkan lisozim dan memasukkan substansi genetik ke dalam inti sel inang – Sintesis / replikasi : virus menonaktifkan DNA sel inang dan mengambil alih kerja sel inang – Perakitan : pembentukan kapsid virus – Litik : virus yang matang berkumpul di membran sel dan menyuntikkan lisozim untuk menghancurkan membran sel inang dan mengeluarkan sel2 virus yang baru

41 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Reproduksi Virus Daur Lisogenik – Adsorpsi – Injeksi – Penggabungan – Pembelahan – Sintesis – Perakitan – Litik

42 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Fase Pertumbuhan Fase Lag 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) 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.

43 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Fase Pertumbuhan Fase stasioner 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 Fase Kematian Grafik menunjukkan penurunan secara tajam karena merupakan akhir dari suatu individu yang kembali ke titik awal.

44 Pertumbuhan dan reproduksi mikrobia Teknik Mengukur Pertumbuhan Mikroba Menghitung Sel Hidup Dengan Cara Ditanam Pada Media Padat Perhitungan melalui pengenceran dan diteruskan dengan menumbuhkan pada media kultur. Ada dua cara menumbuhkan pada media kultur, yakni : bentang rata (spread- plate) dan tabur tuang rata (pour-plate). Menghitung Dengan Ruang Hitung Perhitungan sel menggunakan ruang hitung dilakukan dengan menggunakan suspensi hasil pengenceran diteteskan ke dalam ruang hitung kemudian ditutup menggunakan gelas penutup preparat. Menghitung Dengan Turbidimeter Turbiditas dapat diukur menggunakan alat photometer (penerusan cahaya), semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit. Turbiditas juga dapat diukur menggunakan spektrofotometer (optical density/ OD), yang sebelumnya dibuat kurva standart berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel.

45 TERIMA KASIH

46 Tipe mikroba berdasarkan nutrisinya Komposisi nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan Jenis media pertumbuhan Teknik kultivasi mikroba Pengertian pertumbuhan Reproduksimikroba Fase pertumbuhan Teknik mengukur pertumbuhan