01 -pertumbuhan mikroba

PERTUMBUHAN MIKROBAPengertian

Fase pertumbuhan

Pengukuran pertumbuhan

Faktor lingkungan pertumbuhan

PENGERTIAN

• Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponensel suatu organisme

• Pertumbuhan adalah hasil dari pembelahan sel

• Organisme uniseluler pembelahan sel merupakan pertambahanjumlah individu; misalnya: pembelahan sel pada bakteri akanmenghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendirimembentuk populasi

• Organisme multiseluler pembelahan sel tidak menghasilkanpertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakanpembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya

• Pertumbuhan mikroba lebih ditunjukkan oleh adanya peningkatanjumlah individu, bukan peningkatan ukuran sel individu

PENGERTIAN

• Ada 2 tipe pertumbuhan, yaitu: Pembelahan inti tanpa diikuti pembelahan sel sehingga

dihasilkan peningkatan ukuran sel (misal pada mikrobakoenositik)

Pembelahan inti yang diikuti pembelahan sel membentuk 2 selberukuran +/- sama; sehingga dihasilkan peningkatan jumlahsel

• Ciri khas reproduksi bakteri pembelahan biner, dimana 1 seldihasilkan 2 sel anakan yang sama besar

• Populasi bakteri bertambah secara geometrik:

1 2 22 23

24 … 2n

• Interval waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah dirimenjadi 2x disebut waktu generasi

• Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadidua kali jumlah/massa sel semula disebut doubling time atau waktupenggandaan

PENGERTIAN

• Waktu generasi tiap spesies mikroba berbeda-beda: Bakteri 1-3 jam; E. coli = 15-20 menit, M. tuberculosis = 20 jam Ragi 90-120 menit Kapang 4-8 jam

• Waktu generasi juga tidak sama pada semua kondisi dipengaruhioleh faktor kimia dan fisik

• Penghitungan waktu generasi:Dari hasil pembelahan sel secara biner;

1 sel menjadi 2 sel2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2x24 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2x2x2Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:

N = N0 2n

N= jumlah sel akhir, N0 = jumlah sel awal, n = jumlah generasi;Waktu generasi = t / n

t = waktu pertumbuhan eksponensial, n: jumlah generasi

PENGERTIAN

Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:log N = log N0 + n log 2log N – log N0 = n log 2n = log N – log N0 = log N – log N0

log 2 0,301

Contoh 1:N = 108, N0 = 5x107, t = 2Dengan rumus dalam bentuk logaritma:n = log 108 – log (5x 107) = 8 – 7,6 =1

log 2 0,301 Jadi, waktu generasi = t/n = 2/1 = 2 jamWaktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritmakurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus, slope = 0,301/waktugenerasi. Dari grafik pertumbuhan tersebut diketahui bahwa slope = 0,15, sehingga juga diperoleh waktu generasi = 2 jam

Contoh 2:Jika 100 sel setelah ditumbuhkan selama 5 jam menghasilkan 1.720.320 sel, makajumlah generasi dapat dihitung sebagai berikut:n = log N – log N0 = log 1.720.320 – log 100 = 14

log 2 0,301Waktu Generasi: t/n = 60 x 5 / 14 = 21 menit/generasi

PENGERTIAN

PENGERTIAN

Grafik Pertumbuhan danJumlah Generasi

FASE PERTUMBUHAN

• Bila suatu sel mikroba ditempatkan dalam suatumedium yang mengandung nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan di dalam suatusistem tertutup (batch system), maka polapertumbuhannya mengikuti fase-fase tertentu

• Pada dasarnya ada 4 fase, yaitu: Fase lag (fase adaptasi) Fase log (fase eksponensial) Fase stasioner Fase kematian

Kurva pertumbuhan mikroba

(batch culture)

FASE PERTUMBUHAN

Fase lag (fase adaptasi)

• Yaitu fase penyesuaian mikroba pada suatu lingkunganyang baru

• Pada fase ini terjadi reorganisasi konstituen molekulmikro dan makro yang melibatkan sintesis komponenstruktur sel atau represi enzim

• Cirinya: tidak ada peningkatan jumlah sel, yang adahanya peningkatan ukuran sel

• Lamanya tergantung pada kondisi dan jumlah awalmikroba, dan media pertumbuhan

• Bila sel mikroba diambil dari kultur yang sama sekaliberlainan, maka yang sering terjadi adalah mikrobatersebut tidak mampu tumbuh dalam kultur

FASE PERTUMBUHAN

Fase log (fase eksponensial)

• Yaitu fase dimana mikroba tumbuh dan membelahpada kecepatan maksimum; tergantung padagenetika mikroba, sifat media, dan kondisipertumbuhan

• Sel baru terbentuk dengan laju konstan dan massayang bertambah secara eksponensial

• Hal yang dapat menghambat laju pertumbuhanadalah satu atau lebih nutrisi dalam kultur habis

• Untuk mikroba aerob, nutrisi yang membatasipertumbuhan biasanya adalah oksigen

FASE PERTUMBUHAN

Fase stasioner

• Yaitu fase dimana pertumbuhan mikrobaterhenti dan terjadi keseimbangan antarajumlah sel yang membelah dan jumlah sel yang mati

• Pada fase ini terjadi akumulasi produk buanganyang bersifat toksik

• Pada sebagian besar kasus, pergantian sel terjadipada fase ini

FASE PERTUMBUHAN

Fase kematian

• Yaitu fase dimana jumlah sel yang mati semakinmeningkat; mengikuti grafik terbalik fase log

Adakalanya setelah fase stasioner; beberapa saat terjadi lisis pada sel yang telah matimenyebabkan keluarnya produk/isi sel

Isi sel yang lisis dapat menjadi nutrisi bagisebagian sel yang masih hidup sehinggamemungkinkan terjadinya pertumbuhan barufase kriptik (cryptic growth)

FASE PERTUMBUHAN

PENGUKURAN PERTUMBUHAN

• Pertumbuhan mikroba dapat diukurberdasarkan konsentrasi sel (jumlah sel per satuan isi kultur) atau densitas sel (berat keringdari sel per satuan isi kultur)

• Cara pengukuran pertumbuhan ada 2, yaitu:

secara langsung, dan

tidak langsung

Pengukuran secara langsung• Pengukuran menggunakan counting chamber

Jumlah sel dihitung dengan menggunakan alat bilik hitungPetroff-Hausser untuk bakteri, dan homositometer untukeukariotKeuntungan: mudah, murah, cepat, dan dapat diketahui ukuran danmorfologi mikrobaKekurangan: populasi sel harus banyak (<106 CFU/mL) kalaujumlah sedikit tidak dapat dibedakan sel mati/hidup dan sulitmenghitung sel yang motil

• Pengukuran menggunakan electonic counterJumlah sel dihitung dengan cara mengalirkan suspensi sel melaluilubang kecil (orifice) dengan bantuan aliran listrik; elektroda padadua sisi orifice mengukur tahanan listrik pada saat melewatinyaKeuntungan: hasil lebih cepat, lebih akurat, dan dapat menghitungsel dengan ukuran besarKekurangan: tidak dapat menghitung bakteri dan tidak dapatdibedakan sel hidup/mati

PENGUKURAN PERTUMBUHAN

Pengukuran secara langsung• Pengukuran dengan plating technique

Jumlah sel dihitung dengan melihat sel tampak (visible) yang tumbuh dalam bentuk koloni; caranya dibuat seri pengenceransampel dan menumbuhkan pada media padatAsumsi: 1 sel mikroba hidup akan membelah dan tumbuh menjadi 1 koloni; satuannya CFU (colony forming unit)Keuntungan: sederhana, mudah, dan sensitifmenggunakancolony counterKekurangan: media yang digunakan harus sesuai, perhitungankurang akurat

• Pengukuran dengan membrane filtration techniqueJumlah sel dihitung dengan mengalirkan sampel pada suatu sistemfilter membran dengan bantuan vacuum; sel mikroba yang terperangkap ditumbuhkan pada media yang sesuai dan jumlahkoloni dihitungKeuntungan: dapat menghitung sel hidup dan sistempenghitungannya langsungKekurangan: tidak ekonomis

PENGUKURAN PERTUMBUHAN

Pengukuran secara tidak langsung

• Pengukuran kekeruhan/turbidityBakteri yang tumbuh dalam media cair akan menyebabkanmedia menjadi keruh. Kekeruhannya diukur denganspektrofotometer atau kolorimeter dengan caramembandingkan optical density (OD) antara media blank dan media yang ditumbuhi mikroba

• Pengukuran aktivitas metabolikMetode ini didasarkan pada asumsi bahwa jumlah produkmetabolik tertentu, misalnya asam atau CO2 menunjukkanjumlah mikroba yang terdapat di dalam media

• Pengukuran berat sel kering (BSK)Metode ini umum digunakan untuk mengukur pertumbuhanfungi berfilamen; miselium dipisahkan dari media dandihitung sebagai berat kotor lalu dicuci dan dikeringkanhingga mencapai bobot konstan yang dihitung sebagai BSK

PENGUKURAN PERTUMBUHAN

TABEL metode pengukuran dan penerapannya

PENGUKURAN PERTUMBUHAN

FAKTOR LINGKUNGAN PERTUMBUHAN

• Pengaruh faktor fisik pada pertumbuhan Temperatur psikrofil, mesofil, termofil pH asidofil, neutrofil, alkalofil, alkalofil ekstrem Tekanan osmosis halofil Radiasi radisi pengionisasi

• Pengaruh faktor kimia pada pertumbuhan Makroelemen (dalam gram) CHONSP Mikroelemen/trace element (dalam mg hingga ppm) Mn, Zn, Co, Mo, Ni, Cu

Accessory nutrient yang merupakan faktorpertumbuhan, yaitu bagian yang diperlukan namuntidak dapat disintesis oleh sel vitamin

TABEL pembagian mikroba berdasar temperatur

FAKTOR LINGKUNGAN PERTUMBUHAN

OKSIGEN dan pertumbuhan bakteri

FAKTOR LINGKUNGAN PERTUMBUHAN

TABEL pembagian mikroba berdasar kebutuhan oksigen

FAKTOR LINGKUNGAN PERTUMBUHAN