Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir Nunuk Priyani, M.Sc.

(1)

EPARTMENTOFBIOLOGY ACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENCES ORTHSUMATRAUNIVERSITY

BIO210 Mikrobiologi BIO210 Mikrobiologi

Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir

Nunuk Priyani, M.Sc.

Dr. Dwi Suryanto Prof. Dr. Erman Munir

Nunuk Priyani, M.Sc.

(2)

DEPARTMENTOFBIOLOGY FACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENC NORTHSUMATRAUNIVERSITY

Kuliah 7.

PERTUMBUHAN

(3)

A. Pembelahan Sel Bakteri

• Pembelahan transversal/biner.

• Dalam persiapan pembelahan, sel memajang disebut periode inisiasi (I), setlah I masuk periode replikasi kromosom (C). Protein yang dibutuhkan untuk pembelahan dibuat saat periode C. Setelah bahan inti terbagi menjdai 2 bagian periode pembelahan (D) dimulai.

• Beberapa spesies bakteri bertunas, beberapa yang lain filamentous  fragmentasi.

(4)

Pembelahan biner pada bakteri

(5)

B. Waktu Generasi (Generation Time)

• Karena pembelahan biner, satu sel akan menjadi 2 sel, selanjutnya 4 sel

1  2  4  8  16  ………

20  21  22  23  24  2ⁿ

• Dengan pertumbuhan seperti ini akan terjadi pertumbuhan eksponensial

• Waktu yang dibutuhkan untuk 1 sel membelah menjadi 2 sel  waktu generasi (generation time)

• Dalam keadaan alami dapat dihitung dengan N = 2ⁿ

• Jika kita nyatakan populasi awal Ni dan populasi akhir Nt, maka

• Nt = (2ⁿ) Ni

(6)

Pembelahan sel

(7)

• Jika kita gunakan log pada kedua sisi, maka log Nt = n log 2 + log Ni

n log Ni = log Nt - log Ni n = log Nt - log Ni

log 2

• Jika n = t (waktu pertumbuhan) g (waktu generasi)

t/g = log Nt - log Ni log 2

g = t log 2

log Nt - log Ni

(8)

Kurva pertumbuhan meningkat secara eksponensial

(9)

C. Fase Pertumbuhan

 Jika bakteri diinokulasikan dalam medium cair, kemudian populasi dihitung pada interval waktu tertentu, akan didapat suatu kurva pertumbuhan bakteri.

1. Fase lag

• Untuk beberapa waktu setelah inokulasi tidak terlihat adanya pertambahan jumlah sel

• Periode ini disebut fase lag. Dapat terjadi beberapa jam bahkan beberapa hari.

(10)

2. Fase log

• Setelah sel mulai membelah  masuk ke periode pertumbuhan eksponensial atau logaritme  fase log atau fase pertumbuhan eksponensial.

• Fase ini merupakan fase reproduksi seluler yang paling aktif, juga metabolisme.

• Karena waktu penggandaan ini konstan, plot logaritme pertumbuhan dapat berupa garis lurus.

• Selama periode ini, sel menunjukkan sifat yang dapat diamati: bentuk, warna, densitas, dan pengelompokan koloni.

• Di sisi lain, mikroba sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan, misal radiasi dan pemberian antibiotik lebih berpengaruh pada periode ini

(11)

3. Fase stasioner

• Pada fase ini, pertumbuhan melambat; cepat atau lambat jumlah sel mati dengan jumlah sel baru seimbang  populasi stabil.

• Penyebab fase ini kadang-kadang tidak begitu jelas.

Akumulasi sisa produk beracun dan kehabisan bahan nutrisi tertentu mungkin menjadi sebab, bersamaan dengan perubahan pH dan suhu.

• Dengan menggunakan kemostat mungkin dapat dipertahankan pertumbuhan eksponensial.

(12)

4. Fase kematian

• Biasanya, pada akhir pertumbuhan akan terjadi jumlah sel mati lebih banyak dari pada sel hidup.

• Populasi masuk ke dalam fase kematian, atau fase penurunan logaritme.

• Hal ini terus terjadi sampai populasi menjadi sangat kecil jumlahnya.

(13)

(14)

D. Menghitung/mengukur Pertumbuhan Mikroba

• Dapat dihitung jumlah sel, dapat juga massa total populasi

• Jumlah populasi sering dicatat sebagai jumlah sel dalam milimeter larutan atau gram dalam bahan padat

• Karena populasi bakteri biasanya besar, maka sering dihitung dengan cara langsung atau tak langsung dari populasi kecil/sebagian

(15)

1. Perhitungan jumlah sel langsung

• Perhitungan dilakukan dalam daerah yang tertentu dari suatu suspensi bakteri. Contoh:

Breed count untuk susu  0.01 ml contoh disebar di daerah sliede 1 cm².

Petroff-Hausser counter  menggunakan slide khusus.

Electronic cell counter  menghitung jumlah sel secara otomatis.

• Dihitung jumlah sel mikroba dalam kotak tertentu, dirata- rata, dan dikalikan dengan faktor pengenceran.

• Kelemahannya  jika mikroba motil dan sel mati juga ikut terhitung.

• Kelebihan  tidak memerlukan waktu untuk inkubasi.

(16)

Perhitungan mikroskop langsung dengan pencacah sel Petroff-Hausser

(17)

2. Standard plate count

• Metode yang paling sering digunakan untuk menghitung jumlah sel bakteri.

• Hanya sel hidup yang dihitung, sehingga jumlah sel yang sedikitpun dapat dihitung.

• Asumsi  setiap sel akan membentuk satu koloni, jadi koloni yang dihitung  colony forming unit (cfu).

• Metode dengan cawan tuang atau dengan stik penyebar.

(18)

Metode cawan tuang dan metode sebar.

(19)

• Penting untuk membatasi jumlah koloni yang ada dalam cawan (sel yang tumbuh).

• Jika terlalu banyak koloni, beberapa sel akan terlalu padat (overcrowded) dan tidak tumbuh, dapat menyebabkan inakurasi/ketidaktepatan perhitungan.

• Batasan yang digunakan biasanya antara 30-300 koloni dalam petri.

• Memerlukan waktu untuk inkubasi.

(20)

Plate count dan pengenceran seri.

(21)

3. Filtrasi

• Beberapa bakteri sering dijumpai dalam jumlah sangat sedikit, misalnya dalam danau atau air sungai  diperlukan cara pemekatan sekaligus menyaring (filtrasi).

• Filter kemudian dapat ditransfer ke media.

• Memerlukan waktu untuk inkubasi.

(22)

Metode filtrasi pada sampel air minum.

(23)

4. Most pobable number (MPN)

• Suatu metode statistik untuk menghitung jumlah sel dari suatu contoh.

• Dasarnya  semakin besar jumlah sel, semakin banyak pengenceran yang diperlukan untuk menurunkan densitas sampai tidak lebih daripada 1 sel untuk setiap contoh yang diukur.

• Beberapa tabung dengan media digunakan untuk keperluan ini.

• Dihitung jumlah tabung yang menunjukkan adanya pertumbuhan, kemudian dicocokkan dengan tabel yang tersedia.

• MPN hanya menyatakan 95% kemungkinan bahwa populasi terletak pada kisaran tertentu.

(24)

Contoh perhitungan dengan MPN.

(25)

5. Turbiditas

• Pekerjaannya praktis.

• Dasarnya  semakin turbid (keruh) semakin banyak sel

• Terhitung juga sel yang mati.

• Perhitungan berdasarkan % transmisi cahaya yang menembus, contoh melalui photoelectric cells.

• Juga tertulis dalam bentuk ekspresi logaritme absorbansi (optical density atau OD).

• Sewaktu sel dalam fase pertumbuhan logaritme, plot absorbansi menunjukkan garis lurus.

• Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah sel disebut spektrofotometer atau kolorimeter.

(26)

Estimasi jumlah sel berdasarkan turbiditas.

(27)

6. Aktifitas metabolisme

• Satu cara perhitungan tak langsung yaitu dengan mengukur aktifitas metabolisme.

• Menghitung produk metabolisme tertentu, misal CO₂ atau penggunaan O₂ langsung/tak langsung.

• Medium seperti susu  dapat dilakukan pengukuran penggunaan O₂ dengan penambahan zat warna. Contoh methylene blue akan berwarna biru jika ada oksigen dan tidak berwarna jika oksigen tidak ada. Makin cepat warna hilang, makin cepat O₂ hilang, dan makin banyak bakteri yang ada.

(28)

DEPARTMENTOFBIOLOGY FACULTYOFMATHEMATICSANDNATURALSCIENCE NORTHSUMATRAUNIVERSITY

• Untuk organisme filamentous, perhitungan dengan metode biasa tidak dapat dilakukan.

• Digunakan dengan cara menghitung berat kering.

(29)