REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME€¦ · •Pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen (sel tubulus dan panjang). •Sel mengeluarkan serabut panjang filamen yang

REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN

MIKROORGANISME

Susi Novaryatiin, S.Si., M.Si.

PENDAHULUAN

• Reproduksi mikroorganisme ialahperkembangbiakan mikroorganisme.

• Mikroorganisme mengadakanperkembangbiakan dengan dua cara, yaitusecara aseksual dan seksual.

• Reproduksi secara seksual hanya dijumpai pada mikroorganisme bersel banyak seperti jamur.

REPRODUKSI ASEKSUAL

Reproduksi secara aseksual dilakukan dengancara :

1. Pembelahan biner

2. Pembentukkan tunas

3. Pembentukkan filamen

Reproduksi mikroorganisme secara aseksualdijumpai pada bakteri dan archaea.

1. Pembelahan Biner

• Ciri khas reproduksi bakteri adalahpembelahan biner (binary fussion), dimanadari satu sel bakteri dapat dihasilkan dua selanakan yang sama besar.

• Reproduksi aseksual melalui pembelahanbiner umumnya dilakukan secara amitosis. Amitosis adalah reproduksi sel di mana selmembelah diri secara langsung tanpa melaluitahap-tahap pembelahan sel.

Pembelahan biner

Waktu generasi

• Dalam pembelahan sel biner, kecepatanpembelahan sel ditentukan dengan waktugenerasi.

• Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah, bervariasi tergantung dari spesies dan kondisipertumbuhan.

Waktu generasi pada beberapa jenismikroorganisme

Pertambahan populasi bakteri dengan pembelahan biner

Bila sel tunggal bakteri bereproduksi dengan pembelahanbiner, maka secara geometrik pertambahan populasibakteri adalah seperti tabel di bawah ini :

2. Pembentukan Tunas

• Pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut induk dan sel yang kecil disebut anak).

• Reproduksi dengan pembentukan tunas diawalidengan pembentukan tunas yang tumbuh menjadicabang.

• Mikroorganisme membentuk tunas, tunas akanmelepaskan diri dan membentuk mikroorganismebaru.

• Contoh : Fam. Streptomycetaceae

Proses pembentukan tunas pada ragi

3. Pembentukan Filamen

• Pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen (sel tubulus dan panjang).

• Sel mengeluarkan serabut panjang filamen yang tidakbercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalamfilamen. Filamen terputus beberapa bagian, tiap bagianmembentuk bakteri baru.

• Dijumpai terutama dalam keadaan abnormal.

• Contoh : Bakteri Haemophylus influenzae dibiakkandalam perbenihan yang basah.

REPRODUKSI SEKSUAL

Proses reproduksi secara seksual pada mikrobaberbeda dengan eukariota lainnya.

Dalam proses pembiakan tersebut tidak adapenyatuan inti sel sebagaimana biasanya terjadipada eukariot, yang terjadi hanya berupapertukaran materi genetika (rekombinasi genetik).

Pembelahan bakteri didahului oleh peleburan bahankromosom dari 2 bakteri, sehingga terjadi sel-selbakteri dengan sifat yang berasal dari kedua selinduknya.

REPRODUKSI SEKSUAL

1. Transformasi

• Merupakan perpindahan materi genetik berupa DNA dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lain, tanpa melalui kontak langsung.

• Dapat berlangsung dengan baik apabila sel donor dan sel resipien memiliki hubungan kekerabatan yang sangat dekat.

• Saat transformasi berlangsung, sel resipien harus dalam keadaan kompeten (suatu kondisi fisiologis dimana terjadi perubahan struktur pada dinding sel dan membran sel), sehingga sel resipien menjadi permeabel untuk menerima molekul DNA.

REPRODUKSI SEKSUAL

2. Konjugasi

• Merupakan proses transfer bahan genetik dari sel satu kesel yang lain melalui kontak langsung dengan melibatkan melalui pili seks.

• Konjugasi diperantarai oleh plasmid, yaitu molekul DNA sirkular yang terdapat bebas dalam sel bakteri danbereplikasi secara independen (tidak tergantung kromosombakteri).

REPRODUKSI SEKSUAL

3. Transduksi

• Merupakan pemindahan materi genetik dari sel donor ke sel resipien dengan perantara virus bakteri yang disebut bakteriofage.

• Selama transduksi, untai ganda DNA dipisahkan dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima oleh bakteriofage (virus bakteri).

PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

• Tipe pertumbuhan :

1. Pembelahan inti tanpa diikuti pembelahanseldihasilkan peningkatan ukuran sel.

2. Pembelahan inti diikuti pembelahan seldihasilkanpeningkatan jumlah dan pembesaran ukuran sel.

• Reproduksi bakteri dengan pembelahan binerdari 1 selbakteri dapat dihasilkan 2 sel anakan yang sama besar.

• Waktu generasi : interval waktu yang dibutuhkan bagi seluntuk membelah diri menjadi berjumlah 2x lipat

• Mayoritas waktu generasi 1-3 jam, E.coli 15-20 menit, M.tuberculosis 20 jam.

PERSYARATAN TUMBUH BAKTERI

Kondisi Fisik Faktor kimia

-Temperatur-pH-Tekanan Osmose-Oksigen-Radiasi

Nutrisi- Makroelemen- MikroelemenMedia Kultur

Nutrient Uptake

Temperatur

• Berdasarkan temperatur yang diperlukan untuk tumbuh, mikroorganisme dibedakan atas :

– Psikrofil (cold loving bacteria) optimal 0-15°C, maksimal 20°C.

– Psikofil fakultatif Optimal 20-30°C, maksimal 30°C, dapat tumbuh pada 0°C.

– Mesofil (moderate temperatur loving bacteria) Minimal 15-20°C, optimal 20-45°C, maksimal 45°C

– Termofil (heat loving bacteria) minimal 45°C, optimal 55-65°C, maksimal 100°C.

pH

• Asidofil 1,0-5,5

• Neutrofil 5,5-8

• Alkalofil 8,5-11,5

• Alkalofil ekstrim ≥ 10

Tekanan Osmose

• Larutan dengan konsentrasi yang sesuaidengan tekanan dalam sitoplasma sel disebutlarutan isotonis.

• Lar. isotonis mengandung 0,75-1% NaCl

• Konsentrasi >> hipertonis

• Konsentrasi << hipotonis

Oksigen

• Berdasarkan kebutuhan oksigen, bakteridigolongkan :– Bakteri Aerob mutlak Micobacterium

tuberculosis, Pseudomonas aurogenusa

– Bakteri Anaerob fakultatif Yersinia pestis

– Bakteri anaerob mutlak Clostridium tetani

– Bakteri mikroaerofilik Neisseria gonorrhoeae

Radiasi

• Radiasi yang berbahaya untuk mikroorganismeadalah radiasi pengionisasi (ionizing radiaton).

• Pada level rendah, radiasi pengionisasi dapatmengakibatkan mutasi yang dapat mengarahpada kematian.

• Pada level tinggi pengaruh radiasi bersifatletal.

Nutrient Uptake

• Pertumbuhan bakteri juga tergantung darikemampuan memindahkan bahan makanan kedalamsitoplasma

– Pemindahan secara pasif yaitu dengan sistemdifusi untuk bahan yang berat molekulnya kecil

– Pemindahan secara aktif yaitu dengan bantuancarrier (periplasmic binding protein).

Nutrisi

• Makroelemen Elemen2 nutrisi yang diperlukan dalamjumlah banyak. Contoh:karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, sulfur, fosfor, kalium, magnesium, kalsium, dan besi.

• Mikroelemen (trace element) Elemen2 nutrisi yang diperlukan dalam jumlah sedikit (takaran mg hingga ppm). Contoh:mangan, zinc, kobalt, molibdenum, nikel, dantembaga.

• Accesory nutrient faktor pertumbuhan (growth factor), yaitu bagian yang diperlukan oleh sel namun tidak dapatdisintesis oleh sel tersebut.

• Accesory nutrient meliputi vitamin, asam amino, purin, pirimidin.

Media Kultur Menurut konsistensinya

Media Cair

Media Padat

Media Kultur

Menurut kandungan nutrisinya

Defined media (synthetic media)

Media kompleks (complex media)

Media umum (general media)

Media penyubur (enrichment media)

Media selektif (selective media)

Media diferensial (differential media)

Media khusus

FASE PERTUMBUHAN

Lag phase (fase adaptasi)

• Peningkatan ukuran sel tanpa adanya peningkatanjumlah sel.

• Pada fase ini belum terjadi pertumbuhan danperkembangbiakan.

• Peningkatan sintesis protoplasma.

• Peningkatan asam ribonukleat.

• Peningkatan aktivitas metabolisme.

Log phase atau fase eksponensial– Kecepatan pertumbuhan dan perkembangbiakan

(pembelahan) mikroorganisme sangat cepat danmaksimum.

Fase stasioner– Pertumbuhan mikroorganisme berhenti dan jumlah sel

yang membelah seimbang dengan jumlah sel yang mati.

Death phase– Jumlah sel yang mati meningkat.