pengaruh faktor lingkungan terhadap pertumbuhan mikroorganisme

Telah diketahui bahwa aktivitas hidup suatu organisme sangat dipengaruhi oleh lingkungannya. Perubahan yang terjadi pada lingkungan turut mempengaruhi perubahan organisme, baik secara morfologi maupun sifat-sifat fisiologisnya. Bakteri memiliki kemampuan yang cukup besar terhadap perubahan lingkungan dan dapat beradaptasi secara cepat terhadap perubahan lingkungan yang baru tersebut. Semua proses pertumbuhan tergantung pada reaksi kimia dan karena laju reaksi-reaksi ini dipengaruhi oleh suhu, maka pola pertumbuhan bakteri dapat sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu juga mempengaruhi laju pertumbuhan dan jumlah total pertumbuhan organisme[1].

Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi mikroba dibagi atas faktor-faktor abiotik dan faktor-faktor biotik.

a. Faktor abiotik

1. Faktor-faktor alam, terdiri atas :

a. Pengaruh temperatur

Temperatur merupakan salah satu faktor yang penting di dalam kehidupan. Beberapa jenis mikroba dapat hidup pada daerah yang bertemperatur yang luas , sedangkan jenis yang lainnya pada daerah yang terbatas. Pada umumnya batas daerah temperatur bagi kehidupan mikroba terletak antara 0^oC sampai 90^oC dan kita kenal adanya temperatur minimum, optimum, dan maksimum. Daya tahan mikroba terhadap temperatur tidak sama untuk tiap-tiap species.

b. Pengaruh kebasahan dan kekeringan

Mikroba mempunyai nilai kelembaban optimum. Bakteri sebenarnya adalah makhluk yang suka akan keadaan basah, bahkan dapat hidup di air. Tanah yang cukup basah sangat baik untuk kehidupan bakteri. Tetapi banyak bakteri mati, jika udara kering. Keadaan kering menyebabkan proses pengeringan protoplasma yang berakibat berhentinya metabolisme.

c. Pengaruh perubahan nilai osmotik

Pada umumnya larutan hipertonik menghambat pertumbuhan mikroba karena dapat menyebabkan plasmolisis. Medium yang paling cocok bagi kehidupan mikroba adalah medium yang isotonik terhadap isi sel mikroba.

d. Pengaruh sinar

Pada umumnya mikroorganisme rusak akibat cahaya, terutama pada mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik. Sinar dengan gelombang pendek akan berpengaruh buruk terhadap mikroba. Sedangkan sinar dengan gelombang panjang mempunyai daya fotodinamik dan daya biosfik.

2. Faktor-faktor kimia

Di alam jarang mikroorganisme yang mati akibat terkena zat-zat kimia. Zat-zat yang hanya menghambat pembiakan mikroorganisme dengan tiada membunuhnya dinamakan zat antiseptik dan desinfektan. Antiseptik dan desinfektan merupakan zat yang sama tetapi berbeda dalam cara penggunannya.

b. Faktor biotik

Di alam bebas banyak mikroba dari berbagai genus maupun dari berbagai species hidup berkumpul di dalam suatu medium yang sama. Tidak mudah meneliti pengaruh atau hubungan hidup antar species, namun pengaruh timbal balik niscya ada. Hal ini karena pada suatu species yang mencerna zat makanan menimbulkan perubahan kimia dalam komposisi substrat. Pengaruh kemungkinan baik, buruk, mungkin juga pengaruh tersebut tidak memiliki efek sama sekali. Hubungan antar species termasuk pada mikroba dapat dibedakan yaitu, netralisme, kompetisi, antagonisme, komensalisme, mutualisme, sinergisme, parasitisme, predatorisme, dan sintropisme[2].

Suhu adalah faktor terpenting yang mempengaruhi perumbuhan mikroorganisme dan kelangsungan hidupnya. Suhu yang rendah umumnya memperlambat metabolisme seluler, sedangkan suhu yang lebih tinggi meningkatkan taraf kegiatan sel. Tetapi tiap organisme memiliki batas suhu terendah dan batas suhu tertinggi, serta suhu optimum bagi organisme tersebut[3].

pH juga mempengaruhi pertumbuhan bakteri, kebanyakan bakteri yang patogen mempunyai suhu pH optimum 7,2 – 7,6. Meskipun suatu pembenihan pada suatu permulaannya baik pada suatu bakteri, tetapi pertumbuhan bakteri selanjutnya juga akan terbatas karena produk metabolisme bakteri itu sendiri. Hal utama yang dijumpai pada bakteri yang sifat fermentasinya akan menghasilkan sejumlah besar asam-asam organik yang bersifat menghambat[4].

Pengaruh logam berat terhadap pertumbuhan bakteri adalah dimana ion-ion dari beberapa logam berat dalam konsentrasi yang rendah berdaya meracuni bakteri. Daya ini dapat dilihat apabila sekeping tembaga kemudian dituang ke dalam medium NB yang sebelumnya telah diinokulasikan dengan bakteri, dimana setelah 48 jam akan terlihat pertumbuhan bakteri yang tidak merata, zona dimana titik-titik koloni tidak tumbuh disebut dengan zona oligodinamik atau zona bening[5].

Bakteri merupakan organisme kosmopolit yang dapat kita jumpai di berbagai tempat dengan berbagai kondisi di alam ini. Mulai dari padang pasir yang panas, sampai kutub utara yang beku kita masih dapat menjumpai bakteri. Namun bakteri juga memiliki batasan suhu tertentu dia bisa tetap bertahan hidup, ada tiga jenis bakteri berdasarkan tingkat toleransinya terhadap suhu lingkungannya:

1. Mikroorganisme psikrofil yaitu mikroorganisme yang suka hidup pada suhu yang dingin, dapat tumbuh paling baik pada suhu optimum dibawah 20^oC.

2. Mikroorganisme mesofil, yaitu mikroorganisme yang dapat hidup secara maksimal pada suhu yang sedang, mempunyai suhu optimum di antara 20^oC sampai 50^oC

3. Mikroorganisme termofil, yaitu mikroorganisme yang tumbuh optimal atau suka pada suhu yang tinggi, mikroorganisme ini sering tumbuh pada suhu diatas 40^oC, bakteri jenis ini dapat hidup di tempat-tempat yang panas bahkan di sumber-sumber mata air panas bakteri tipe ini dapat ditemukan, pada tahun 1967 di yellow stone park ditemukan bakteri yang hidup dalam sumber air panas bersuhu 93-94^oC[6].

Berdasarkan suhu optimum untuk pertumbuhan maka dapat dikelompokan menjadi 3 yaitu : 1. psikrofilik (0-20⁰C), 2. mesofilik Mesofilik (20-30⁰C), 3. termofilik (50-100⁰C). Suhu merupakan faktor lingkungan yang sangat menentukan kehidupan mikroorganisme, pengaruh suhu berhubungan dengan aktivitas enzim. Suhu rendah menyebabkan aktiivtas enzim menurun dan jika suhu terlalu tinggi dapat mendenaturasi protein enzim[7].

Pengaruh temperatur pada bakteri tidak sama bagi tiap-tiap species. Ada species yang mati setelah mengalami pemanasan beberapa menit di dalam cairan medium pada temperatur 60^oC, sebaliknya bakteri yang berbentuk spora sperti genus Basillus dan Clostridium tetap dapat hidup setelah dipanasi dengan uap 100^oC atau lebih selam kira-kira setengah jam. Untuk sterilisasi, maka syarat untuk membunuh setiap species bakteri adalah pemanasan selama 15 menit dengan temperatur 121^oC di dalam otoklaf[8].

Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. Pada fase kematian eksponensial tidak diamati pada kondisi umum pertumbuhan kultur bakteri, kecuali bila kematian dipercepat dengan penambahan zat kimia toksik, panas atau radiasi. Dalam pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi yang mencukupi serta kondisi lingkungan yang mendukung demi proses pertumbuhan tersebut, termasuk juga bakteri. Pertumbuhan bakteri pada umumnya akan dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Pengaruh faktor ini akan memberikan gambaran yang memperlihatkan peningkatan jumlah sel yang berbedadan pada akhirnya memberikan gambaran pula terhadap kurva pertumbuhannya[9].

---

[1]Ali Alimuddin, Mikrobiologi Dasar I (Makassar : FMIPA UNM, 2008), h. 159.

[2]Lud Waluyo, Mikrobiologi Umum (Makassar : UMM Press, 2007), h. 89.

[3]Koes Irianto, Mikrobiologi Dalam praktik (Jakarta : PT Gramedia, 1990), h. 177.

[4]Ibid

[5]M. Natsir Djide dan Sartini, Analisis Mikrobiologi Farmasi (Makassar : Universitas Hasanuddin, 2008), h. 158.

[6]Iqbal Ali, “Pertumbuhan Bakteri dan Suhu,” Blog Iqbal Ali. http://id.iqbalali/Pertumbuhan- Bakteri_dan_suhu/co.id/ (13 Desember 2009).

[7]Nasrullah, “Pengaruh Suhu Terhadap Bakteri,” Blog Nasrullah. http://id.scribd/Nasrullah/pengaruhsuhuterhadapbakteri/ (13 Desember 2009).

[8]Ali Alimuddin, Mikrobiologi Dasar I (Makassar : FMIPA UNM, 2008), h. 162.

[9]Alfarizi, “Pertumbuhan Mikroba,” Blog Alfarizi. http://alfarizi.wordpress.com/Mikroba/ (13 Desember 2009).

mikrobiologi (enzim n Bioenergetik mikroba)

Enzim

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Enzim berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap.

1. mekanisme kerja enzim

Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energy aktivasi. Energy aktivasi adalah energy yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya. Ikatan sementara ini bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai katalisator untuk reaksi yang sama.

E + S → ES → E + P

Ket : E = enzim, S = Substrat (reaktan), ES= Ikatan sementara, P = hasil reaksi.

2. struktur enzim

Umumnya enzim tersusun dari protein, dapat berupa protein sederhana atau protein terikat pada gugusan non-protein, dan ada juga yang hanya terdiri dari protein saja, ex tripsin. Dialysis enzim dapat memisahkan bagian-bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian protein yang berupa koenzim, gugus prostetis, dan kofaktor ion logam.

3. Penggolongan enzim

a. Berdasarkan tempat bekerjanya.

1. endoenzim, enzim yang bekerja di dalam sel.

2. eksoenzim, enzim yang bekerja di luar sel.

b. Berdasarkan daya katalisis

1. Oksidoreduktase, enzim yang mengkatalisis oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hydrogen, dan oksigen.

2. Transferase, enzim yang mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain.

3. Hidrolase, enzim yang emngkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis.

4. Liase, enzim yang berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis.

5. Isomerase, enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi.

6. Ligase, Enzim yang mengakatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dan nukleosida trifosfat.

7.enzim lain dengan tata nama berbeda.

c. Berdasarkan cara terbentuknya

1. enzim konstitutif.

2. enzim adaptif.

4. faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

1. substrat (reaksi)

2. suhu

3. keasaman (pH)

4. Penghambat enzim (inhibitor)

a. penghambat bersaing (kompetitif)

b. Penghambat tidak bersaing (non-kompetitif)

c. Penghambat umpan balik (feed back inhibitor)

d. penghambat repressor

e. penghambat alosterik

5. activator (penggiat) atau kofaktor

6. penginduksi (inductor).

B. Bioenergetik mikroba

Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energy oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolism yang merupakan serangkaian reaksi kimia yang luar biasa banyaknya. Proses ini terdiri atas katabolisme yang merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energy (reaksi eksergonik), dan anabolisme yaitu merupakan proses biosintesis yang memerlukan energy (reaksi endergonik).

a. biooksidasi dan pemindahan energi

energy yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energy kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik. Dalam sel, energy kima terdapat dalam bentuk gugus organik benergi tinggi. Gugus ini mengandung S atau P. Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis penerima proton atau elektron dari substrat dan memberikannya kepada aseptor lewat perantara yang memiliki potensial redoks lebih tinggi dari pada donornya.

b. fermentasi

glukosa dapat dimetabolisme oleh hamper semua jasad untuk karbon dan energy. Fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat rangkaian reaksi kimia berikut :

1. jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)

Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan jasad dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah. Reaksi glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor elektronnya.

2. jalur Entner-Doudoroff

Reaksi ini dilakukan oleh beberapa jasad antara lain Pseudomonas sp yang dapat membentuk alcohol dari gula lewat jalur atau bagan ini.

3. jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)

Reaksi ini berguna untuk membentuk gula pentose dll, untuk keperluan biosintesis. HMP tidak langsung menghasilkan energy, tetapi terutama membentuk NADPH_2.

4. Jalur heterofermentatif bakteri asam laktat

5. jalur metabolisme asam piruvat secara anaerob

c. respirasi

respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O₂ sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membrane plasma atau mesosome. Pada respirasi dihasilkan banyak energy yang dapat digunakan untuk proses biosintesis.

1. siklus krebs

Reaksi ini penting untuk pembentukan energy juga penting untuk biosintesis, sebab dpat menyediakan kerangka karbon untuk berbagai senyawa penting dalam sel. Pada kebanyakan bakteri, asam glutamate adalah asam amino kunci yang dibentuk dari sumber amonia dan karbon. Pada siklus krebs satu asam piruvat yang dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 15 ATP. Satu molekul glukosa yang dimetabolisme lewat glikolisis dan siklus krebs secara sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 38 ATP