Pembiakan dan Pertumbuhan Bakteri
A. Pertumbuhan SelPertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu
organisme, Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai Kemampuan untuk menghasilkan 2 sel dan hidup (Lay dan Hastowo 1992) , dan juga pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau subtansi atau masssa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.
Pertumbuhan merupakan suatu proses kehidupan yang irreversible artinya tidak dapat dibalik kejadiannya. Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah,
pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil
pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba (Sofa, 2008).
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri antara lain :
• Nutrien, dibutuhkan sebagai sumber energi dan untuk menyusun komponen sel. Nutrien yang dibutuhkan antara lain karbon, nitrogen, mineral dan vitamin.
• Air, merupakan komponen terbesar penyusun sel (70-80%), dibutuhkan dalam reaksi metabolisme.
• pH, bakteri dapat tumbuh dengan baik umumnya pada kisaran pH 3-6. pH optimum dimana terjadi pertumbuhan maksimum sekitar 6,5-7,5 (pH netral).
• Temperatur. berpengaruh pada proses metabolisme (mempengaruhi aktivitas enzim, bila suhu terlalu tinggi bahkan bisa merusak enzim) dan proses pembelahan sel. Berdasarkan rentang temperatur dimana dapat terjadi pertumbuhan, bakteri dikelompokkan menjadi tiga yaitu : • Oksigen, kebutuhan oksigen digunakan dalam memenuhi kebutuhan energi. Secara umum dibedakan menjadi bakteri aerob dan anerob.
1. Kelompok aerob memerlukan oksigen bebas dalam mengoksidasi nutrien (misalnya glukosa) untuk memperoleh energi. Contoh : Azotobacter, Nitrosomonas, Nitrosococcus dan Nitrobacter. 2. Kelompok anaerob tidak memerlukan oksigen bebas dalam repisrasinya. Energi diperoleh dari perombakan (reduksi) senyawa yang sudah jadi. Adanya oksigen bisa mematikan bakteri
anaerob. Contoh : Lactobacillus (glukosa menjadi asam susu dan energi), Escherechia coli dan Clostridium tetani.
B. Pembiakan atau Reproduksi
Pada umumnya bakteri hanya mengenal satu macam pembiakan saja, yaitu pembiakan secara aseksual atau vegetatif. Pelaksanaan pembiakan yaitu dengan pembelahan diri atau division, umum nya adalah pembelahan biner (dari sati sel menjadi 2 sel anak), biner berlangsung dengan interval yang teratur dengan penambahan atau kelipatan secara eksponensi.
a. Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.
b. Sekat tersebut diikuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna, dimana protoplasma kedua sel baru masih berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma itu disebut plasmodesmida.
c. Fase terakhir, yaitu terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali dari pada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. C. Grafik Pertumbuhan Koloni
Pada setiap pertumbuhan bakteri dalam suatu medium terdapat fase-fase atau tahapan pertumbuhan, tahapan tersebut antara lain fase lag, eksponensial, stasioner dan kematian. • Fase lag
adalah kondisi dimana bakteri baru saja di inokulasikan atau dibiakan dalam medium. Pada fase ini bakteri belum melakukan pembelahan, tetapi terjadi peningkatan massa volume, sintesis enzim, protein, RNA dan peningkatan aktifitas metabolik. Pada fase tersebut bakteri lebih banyak melakukan adaptasi dengan lingkungan.
• Fase eksponensial
Adalah fase dimana bakteri melakukan pembelahan secara biner dengan jumlah kelipatan (eksponensial). Pada fase ini, terjadi lonjakan peningkatan jumlah biomassa sel, sehingga bisa diketahui seberapa besar terjadi pertumbuhan secara optimal dan tingkatan produktifitas biomassa sel.
• Fase stasioner
Adalah fase dimana bakteri sudah tidak melakukan pembelahan lagi. Ada 3 penyebab utama yang menyebabkan fase tersebut, yaitu
1. ketidaktersediaan nutrient,
2. penumpukan metabolit penghambat dan produk akhir,
3. kekurangan ruang gerak. Pada fase stasioner juga disebut “lack of biological space”. • Fase kematian
Keterlanjutan dari fase stasioner adalah fase kematian, dimana akan terjadi pengurangan jumlah sel bakteri yang hidup. Fase kematian ditandai dengan jumlah sel yang mati lebih banyak daripada sel yang hidup karena nutrien semakin menurun (bahkan habis), energi cadangan di dalam sel juga habis dan terkumpulnya produk limbah.
Sebab-sebab kematian bakteri, antara lain :
a. Mungkin sekali zat makanan yang diperlukannya itu menjadi berkurang sekali, sehingga terjadi paceklik bagi mereka.
b. Mungkin juga hasil eksresi bakteri itu sendiri menjadi bertimbun-timbun, sehingga mengganggu pembiakan dan pertumbuhan.
Cara yang lain untuk menghitung jumlah bakteri dalam piaraan adalah dengan cara penghitungan dengan mikroskop. Cara yang ketika untuk menyusun grafik pertumbuhan ialah dengan
menggunakan turbidometer ( turbid = keruh ). D. Variasi Modifikasi
Variasi adalah perbedaan-perbedaan kecil yang terdapat diantara individu-individu dari suatu spesies yang sama. Faktor-faktor luar seperti keadaan medium temperature, pH, radiasi dan lain-lain, mempunyai pengaruh besar terhadap variasi bakteri secara individual maupun bakteri sebagai kelompok koloni. Perubahan sementara akibat faktor-faktor luar yang berlainan disebut modifikasi.
Karena factor-faktor luar yang berbeda-beda, mikroorganisme mempunyai tanggapan yang berbeda-beda pula.
E. Perubahan yang Menetap (Mutasi)
Mikroorganisme juga dapat mengalami perubahan genotif, perubahan yang demikian itu disebut mutasi. Perubahan genotif disebabkan karena perubahan gen yang terletak dalam kromosom. Mutasi dapat disebabkan juga karena perubahan menetap didalam protoplasma.
Mutasi dapat terjadi karena satu atau beberapa gen mengalami perubahan yang menetap. Sebab dari perubahan itu belum diketahui benar, akan tetapi telah diketahui dengan pasti tentang adanya zat-zat dan faktor luar yang dapat menimbulkan mutasi.
Faktor-faktor penyebab mutasi itu disebut secara umum mutagen. Macam mutasi dapat dibagi atas tiga golongan, yaitu : mutasi yang berhubungan dengan bentuk koloni, mutasi yang
berhubungan dengan kemampuan fermentasi atau dengan syarat-syarat untuk pertumbuhan, dan mutasi yang berhubungan dengan kekebalan terhadap zat-zat tertentu atau terhadap bakteriofage tertentu.
a. Mutasi yang berhubungan dengan bentuk koloni
Perubahan-perubahan sifat koloni yang dapat dialami oleh bakteri yang ditumbuhkan pada medium padat berupa kehalusan, kekasaran, berlendir atau tidak, tidak kasar dan tidak halus, besar atau tidak. Sifat-sifat tersebut ditandai dengan huruf besar sebagai singkatan dari bahasa asing yang lengkapnya seperti dibawah ini :
• R (Rough), koloni kasar dan tidak teratur. • M (Mucoid), untuk koloni yang berlendir. • I (Intermediate), yaitu sifat antara S dan R. • G (Gonidial), yaitu kecil-kecil serupa titik-titik
• L (PPLO) = Pleuropneumonia - Like - Organism ), yaitu serupa organisme yang menyebabkan penyakit pleuro – pneumonia.
b. Mutasi yang Berhubungan dengan Kemampuan Fermentasi atau dengan Syarat-Syarat Pertumbuhan
Perubahan pada gen dapat menyebabkan hilangnya kemampuan suatu bakteri untuk mengadakan fermentasi. Perubahan gen dapat juga mengakibatkan bakteri beroleh kemampuan untuk
mengadakan fermentasi. Pada Escherichia Coli terdapat varietas yang berbeda-beda dalam kemampuannya untuk mengadakan fermentasi.
c. Mutasi yang berhubungan dengan kekebalan terhadap antibiotik, bakteriopace dan bakteriosida.
Eksperimen-eksperimen menunjukkan bahwa dosis penesilin yang banyak membunuh bakteri, akan tetapi konsentrasi yang rendah mudah menimbulkan mutan.
F. Memelihara Piaraan Simpanan
Untuk menghindarkan atau paling sedikit mengurangi terjadinya mutasi dalam piaraan simpanan, perlu :
a. Pada waktu-waktu tertentu piaraan dipindahkan dipindahkan ke medium baru. Pemindahan ini sebaiknya dilakukan pada waktu koloni mencapai fase logaritma.
b. Piaraan disimpan didalam tempat yang bersuhu rendah dan terhindar dari radiasi.
c. Bakteri diliofilisasikan, yaitu dimasukkan dalam ampul berisi susu kering bercampur dengan CO2, kemudian disimpan dalam tempat yang dingin.
G. Pengukuran Pertumbuhan Bakteri Penentuan jumlah sel
1. Jumlah Sel Hidup
Menggunakan Metode Pengenceran Biakan, kemudian menghitung koloni yang tumbuh di atas medium biakan
Satuan : CFU (Colony Forming Unit) 2. Jumlah Total Bakteri
- Metode Mikroskopik (menurut Breed)
: Menggunakan mikroskop dengan luas lapang pandang - Metode Ruang Hidup (menurut Petroff-Hauser) : Menggunakan Sadwigh Rafter dan bantuan mikroskop Berat kering
Menggunakan metode komparasi berat medium dan berat kotor sel bakteri. Berat kotor sel bakteri didapatkan dari pemisahan sel bakteri daro medium melalui metode sentrifugasi. Maka berat sel bakteri yang sebenarnya, didapat dari :
Analisis kimiawi
Bakteri menghasilkan senyawa-senyawa kimia tertentu sebagai produk metabolismenya.Maka, massa sel bakteri dapat ditentukan dengan penghitungan jumlah produk bahan kimia yang dihasilkan seperti Protein (Nitrogen)
Analisis Protein (Nitrogen) bisa dilakukan melalui metode Titrimetri maupun Proksimat. Kekeruhan
Metode ini relatif praktis dan cepat. Pengukuran dilakukan melalui Kolorimeter,
Spektrofotometer ataupun Nefelometer. Prinsip pengukuran adalah dengan perbandingan tingkat absorbsi cahaya (scattering) sehingga didapat nilai absorbansi yang kemudian dikonversi
