Pertumbuhan, Kelangsungan Hidup & Kematian Mikroorganisme: Biomedik

PERTUMBUHAN, KELANGSUNGAN HIDUP & KEMATIAN MIKROORGANISME Biomedik

PENDAHULUAN • Kelangsungan hidup organisme didukung atau dipengaruhi oleh 3 peristiwa yaitu adaptasi, seleksi alam, dan perkembangbiakan. • Adaptasi merupakan penyesuaian makhluk hidup terhadap lingkungan. • Seleksi alam merupakan kemampuan alam untuk menyeleksi organisme yang ada di dalamnya. Dengan beradaptasi makhluk hidup yang mampu bertahan akan berlangsung hidupnya, sedangkan yang tidak mampu bertahan akan punah, dalam peristiwa inilah alam akan berperan sebagai penyeleksi. • Perkembangbiakan untuk melestarikan jenisnya sehingga kelangsungan hidupnya akan tetap berlangsung.

PERANAN LINGKUNGAN DALAM PERTAHANAN MIKROORGANISME DALAM KEHIDUPAN

Faktor abiotik • Faktor abiotik adalah faktor yang dapat mempengaruhi kehidupan yang bersifat fisika dan kimia. • Diantara faktor-faktor yang perlu diperhatikan ialah : 1. Suhu 2. pH 3. Kelembaban 4. Tekanan osmosis 5. Senyawa toksik 6. Tekanan hidrostatik dan mekanik 7. Pengaruh Sinar

Faktor biotik • Faktor biotik ialah faktor-faktor yang disebabkan jasad (mikrobia) atau kegiatannya yang dapat mempengaruhi kegiatan (pertumbuhan) jasad atau mikrobia lain. • Adapun faktor biologi diantaranya : 1. Netralisme 2. Komensalisme 3. Sinergisme 4. Mutualisme (Simbiosis) 5. Kompetisi 6. Amensalisme (Antagonisme) 7. Parasitisme 8. Predasi

Suhu • Masing-masing mikrobia memerlukan suhu tertentu untuk hidupnya. • Suhu pertumbuhan suatu mikrobia dapat di bedakan dalam suhu minimum, optimum dan maksimum. • Berdasarkan atas perbedaan suhu pertumbuhannya dapat di bedakan mikrobia yang psikhrofil, mesofil, dan termofil. • Untuk tujuan tertentu suatu mikrobia perlu di tentukan titik kematian termal (thermal death point) dan waktu kematian termal (thermal death time) nya.

pH • Mikrobia dapat tumbuh baik pada daerah pH tertentu, misalnya untuk bakteri pada pH 6,5 – 7,5; khamir pada pH 4,0 – 4,5 sedangkan jamur dan aktinomisetes pada daerah pH yang luas. • Setiap mikrobia mempunyai pH minimum, optimum dan maksimum untuk pertumbuhanya. • Berdasarkan atas perbedaan daerah pH untuk pertumbuhanya dapat dibedakan mikrobia yang asidofil, mesofil ( neutrofil ) dan alkalofil. Untuk menahan perubahan dalam medium sering ditambahkan larutan bufer. • pH optimum pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri antara 6,5 dan 7,5.

Atas dasar pH bagi kehidupan mikroorganisme dibedakan menjadi 3 golongan besar yaitu : • Mikroorganisme yang asidofilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0-5,0 • Mikroorganisme yang mesofilik (neutrofilik), yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 5,5-8,0 • Mikroorganisme yang alkalifilik, yaitu jasad yang dapat tumbuh pada pH antara 8,4-9,5

Kelembaban • Mikroorganisme mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi diatas 85°C, sedangkan untuk jamur dan aktinomises diperlukan kelembaban yang rendah dibawah 80°C.

Tekanan osmosis • Pada umumnya mikrobia terhambat pertumbuhannya di dalam larutan yang hipertonis. Karena sel-sel mikrobia dapat mengalami plasmolisa. • Di dalam larutan yang hipotonis sel mengalami plasmoptisa yang dapat diikuti pecahnya sel. Beberapa mikrobia dapat menyesuaikan diri terhadap tekanan osmose yang tinggi. • Medium yang paling cocok bagi kehidupan bakteri ialah medium yang isotonik terhadap isi sel bakteri. Jika bakteri di tempatkan di dalam suatu larutan yang hipertonik terhadap isi sel, maka bakteri akan mengalami plasmolisis.

Senyawa toksik • Ion-ion logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, Zn, Li, dan Pb. Walaupun pada kadar sangat rendah akan bersifat toksis terhadap mikroorganisme karena ion-ion logam berat dapat bereaksi dengan gugusan senyawa sel. • Daya bunuh logam berat pada kadar rendah disebut daya ologodinamik.

Pengaruh Sinar • Kebanyakan bakteri tidak dapat mengadakan fotosintesis, bahkan setiap radiasi dapat berbahaya bagi kehidupannya. Sinar yang nampak oleh mata kita, yaitu yang bergelombang antara 390 m μ sampai 760 m μ, tidak begitu berbahaya; yang berbahaya ialah sinar yang lebih pendek gelombangnya, yaitu yang bergelombang antara 240 m μ sampai 300 m μ. • Lampu air rasa banyak memancarkan sinar bergelombang pendek ini. Lebih dekat, pengaruhnya lebih buruk. Dengan penyinaran pada jarak dekat sekali, bakteri bahkan dapat mati seketika, sedang pada jarak yang agak jauh mungkin sekali hanya pembiakannya sajalah yang terganggu.

HUBUNGAN HOSPES, KUMAN DAN LINGKUNGAN

HUBUNGAN HOSPES DAN KUMAN • Adanya mikroorganisme dalam tubuh manusia (hospes) tidak selalu menyebabkan suatu penyakit • Hubungan antara hospes dan mikroorganisme ditentukan oleh keseimbangan antara virulensi mikroorganisme dan daya tahan hospes

Virulensi kuman • Adalah derajat patogenitas yang dinyatakan dengan jumlah mikroorganisme yang diperlukan untuk menimbulkan suatu penyakit dalam waktu tertentu • Dipengaruh oleh a. Daya invasi b. Toksigenitas

Daya Invasi • Ialah kemampuan mikroorganisme untuk berpenetrasi ke dalam jaringan hospes, berkembang biak dan menyebar • Daya invasi dipengaruhi oleh komponen permukaan dan enzim mikroorganisme yang membantu penyebaran kuman serta membuatnya resisten (tahan) terhadap fagositosis. Exp. Koagulase, hyaluronidase, lesitinase dll

Toksgenitas a. Eksotoksin • Dihasilkan bakteri gram negatif, staphylococcus, escherichia coli, shigella dysentruae, vibrio cholera, etc a. Endotoksin • Salmonella, shigella, brucella, neiddera, escherichia coli, pseudomanas aeru ginosa

Perbedaan Eksotoksin 1.

Diproduksi

oleh

Endotoksin

sel

bakteri

hidup, Diproduksi oleh sel bakteri yang telah mati

konsentrasinya tinggi dlm media cair 2. Tersusun atas molekul polipeptida,

Tersusun

atas

lipopolisakarida

kompleks,

dimana gugus lemak mrpk penentu tingkat toksisitasnya 3. Relatif tidak stabil pada pemanasan; rusak Masih stabil pd 600C selama 2 jam tanpa pd

>600C,

toksin

akan

kehilangan

daya mengubah daya toksisitasnya

toksisitasnya

4.

Bersifat

antigenik;

mampu

menstimulasi Tidak

bersifat

antigenik,

tidak

mampu

membentukan antibodi. Mampu merangsang menstimulasi pembentukan antitoksin. Hanya pembentukan antitoksin

mampu membentuk antibodi terhadap gugus polisakaridanya

5. Bisa

dibuat

toksoid

dgn. Penambahan Tidak dapat dibuat toksoid

formalin, asam, pemanasan dll. 6. Mempunyai sifat toksisitas tinggi, fatal pd Lebih ringan, pd dosis tinggi fatalDiperlukan hewan coba pd dosis yg sangat kecilDosis dosis tinggi untuk dapat menimbulkan gejala rendah sdh mampu menimbulkan gejala

7. Tidak menimbulkan demam pd inang

Menimbulkan demam pd inang

Daya Tahan Tubuh • Bila daya tubuh hospes menurun, mikroorganisme yang dalam keadaan biasa tidak patogen, dapat menimbulkan penyakit • Keadaan tersebut disebut oportunisme, organismenya disebut oportunis

HUBUNGAN KUMAN dengan LINGKUNGANNYA • Dialam bebas mikroorganisme hidup berkumpul dalam suatu medium yang sama, exp. Tanah, air, udara, manusia etc • Untuk bertahan hidup mikroorganisme akan melakukan interaksi dengan lingkungannya.

Netralisme • Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. • Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikroba nonindigenous di atmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah.

Komensalisme Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contohnya adalah: -Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein dapat digunakan oleh Legionella pneumophila. •

Sinergisme Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami.

Mutualisme (Simbiosis) Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan samasama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip.

Kompetisi Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.

Parasitisme • Parasitisme terjadi antara dua populasi, populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. • Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama.

Predatorisme • Hubungan antara dua kelompok mikroorganisme yang hidup dengan memangsa salah satu kelompok mikroorganisme. • Exp. Amoeba dan bakteri. Untuk bertahan hidup amoeba memangsa bakteri.

PERTUMBUHAN, PEMBIAKAN DAN METABOLISME MIKROBA

Pertumbuhan • Pertumbuhan mikroorganisme lebih ditunjukkan oleh adanya peningkatan jumlah mikroorganisme dan bukan peningkatan sel individu. • Pertumbuhannya sangat diipengaruhi oleh banyak faktor. lingkungan (suhu, kelembapan, pH, pencahayaan etc), hubungan antar mikoorganisme.

• Suhu mempengaruhi laju pertumbuhan, mempengaruhi jumlah total pertumbuhan • Suhu pertumbuhan optimum adalah suhu inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu yang singkat, yaitu antara 12 s/d 24 jam. • Berdasarkan suhu inkubasi (kelompok fisiologis) bakteri ini, bakteri terkelompok ke dalam: Psikrofil (suhu 0 – 30 C), mesofil (suhu 25 – 40 C), termofil fakultatif (35 – 55 C) dan Termofil obligat (45 – 75 C)

• Persyaratan akan gas, khususunya O harus diperhatikan apakah bakteri tersebut termasuk : a. bakteri aerob (bakteri dalam pertumbuhannya memerlukan oksigen) exp. Vibrio cholera, Corynebacterium diphtheria, dan Bacillus anthracis. b. Anaerob exp. Clostridium tetani dan Treponema pallid. c. bakteri anaerob fakultatif exp. Salmonella typhi, Neisseria meningitides, dan Streptococcus pyogenes. • pH optimum bagi pertumbuhan bakteri berkisar antara 6,5 – 7,5

Fase pertumbuhan bakteri 1. Fase adaptasi Periode penyesuain diri bakteri trhdp lingkungan, lamanya tergantung dari macam, umur biakan dan nurisi 2. Fase pertumbuhan Selama fase ini pembiakan bakteri berlangsung cepat, sel-sel membelah dan jumlahnya meningkat secara logaritma sesuai dengan pertambahan waktu 3. Fase stasioner Fase ini merupakan suatu keadaan seimbang antara laju peryumbuhan dengan laju kematian, sehingga jumlah keseluruah bakteri yang hidup akan tetap 4. Fase kematian Pada fase ini, laju kematian bakteri melampaui laju pembiakan bakteri

Pembiakan bakteri • media pembiakan untuk bakteri ini terbagi ada tiga macam yaitu: padat (solid), setengah padat (semi solid), dan cair (liquid) • penanaman bakteri dengan menggunakan media padat ini bertujuan untuk menyebarkan kolonibakteri dari specimen, merata pada permukaan media plate, sehingga mudah dipisahkan atau diisolasi/dipisahkan bakteri satu dengan ang lain.

• Penanaman media cairbertujuan untuk memperbanyak dan mengientifikasi bakteri. Misalnya penanaman pada media nutrient broth. • Media semosolid Yaitu media yang berbentuk padat pada suhu dingin, dan berbentuk cir bila suhu panas,

Metabolisme • Metabolisme merupakan reaksi biokimia yang terjadi didalam sel makhluk hidup termasuk mikoorganisme • Metabolisme ditunjang adanya sistem enzim yang memadai dan kompleks • Dalam melakukan proses metabolisme selain membutuhkan energi, bakteri juga menghasilkan energi

Metabolisme mikroba : • Anabolisme Anabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang membentuk suatu molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Dan selama proses anabolisme membutuhkan energy dalam reaksinya. Atau dapat dikatakan segala bentuk sintesa dalam mikroorganisme. • Katabolisme Katabolisme merupakan reaksi yang menghasilkan energi dengan memecah molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Proses ini juga disebut exergonic (menghasilkan energi)

Anabolisme • Fotosintesis Penyusunan zat organik (gula) dari zat anorganik (air,karbon dioksida) dengan bantuan energi cahaya • Siklus Calvin Proses penggunaan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula • Kemosintesis Proses penyusunan bahan organik yang menggunakan energi dari pemecahan senyawa kimia

Katabolisme • Proses penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi • Energi yang dihasilkan tidak dpt langsung digunakan oleh sel, tetapi dirubah dahulu menjadi ATP (Adenin Trifosfat), yang dpt digunakan sel sebagai sumber energi • Contoh katabolisme adalah pernafasan sel atau respirasi sel.

• Respirasi dilakukan oleh semua sel penyusun tubuh. • Bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak atau protein • Hasil respirasi berupa karbondikosida, air dan energi (ATP) • Respirasi ada 2, : 1. Respirasi aerobik (menggunakan oksigen bebas) 2. Respirasi anaerobik (tidak menggunakan energi bebas, menggunakan senyawa tertentu, asetaldehid.)

TERIMA KASIH...