Faktor Lingkungan Pertumbuhan Bakteri

(1)

PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI ATA 2023/2024 LEMBAR KERJA

PENGARUH FAKTOR LINGKUNGAN TERHADAP PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Dosen: Dr. Fitrianingsih, M.Eng.

--- Oleh Rhamdina Ulfa - 1906374433

Hari/Tanggal Praktikum : Selasa, 16 April 2024 Pengamatan Praktikum : 24 Jam

Bentuk Laporan : Lembar Kerja Pengumpulan Laporan : Senin, 22 April 2024 Kelompok : 9 Siang

Nama Asisten Kelompok : Amalia Putri Wardani Nama Ketua dan Anggota :

1) Hasil pengamatan pertumbuhan bakteri dengan variasi pH Bakteri Uji : Bacillus siamensis LDR

Medium : Plate Count Agar (PCA) Suhu inkubasi : Suhu Ruang

Waktu inkubasi : 24 Jam

Tabel 1. Pengaruh variasi pH terhadap pertumbuhan bakteri

No. pH Foto Pengamatan Keterangan

1.

5 ++

(2)

2.

7 -

3.

9 ++

Waktu Inkubasi : 48 Jam

No. pH Foto Pengamatan Keterangan

1.

5 ++

2.

7 +++

3.

9 +

(3)

Keterangan: ada/tidak ada endapan/kekeruhan (biomassa bakteri) pada medium

– : tidak ada ++ : sedang

+ : sedikit +++ : banyak

(4)

2) Berdasarkan hasil pengamatan uji variasi pH yang sudah dilakukan, apakah yang dapat Saudara simpulkan?

Jawab

Berdasarkan pengamatan pada 48 Jam Bakteri Bacillus siamensis dapat tumbuh baik pada pH 5-7 dengan suhu inkubasi suhu ruang dan merupakan bakteri mesofil yang dapat tumbuh pada pH berkisar 5,5 - 8. Hal ini sesuai dengan literatur dimana derajat keasaman (pH) merupakan salah satu faktor yang dapat memengaruhi pertumbuhan bakteri dengan menunjukkan tinggi rendahnya densitas bakteri yang dihasilkan. Pertumbuhan bakteri memiliki nilai pH minimum dan maksimum sebesar 4 - 9 , namun pH yang paling optimal adalah 6,5-7,5 dan pada pH dibawah 5 atau diatas 8,5 sebagian besar bakteri tidak mampu tumbuh kecuali bakteri asam asetat serta bakteri oksidasi sulfur. Derajat keasaman (pH) berkaitan dengan aktivitas enzim yang sesuai bagi bakteri untuk mengkatalisis reaksi – reaksi pertumbuhan bakteri. Jika pH dalam suatu medium atau lingkungan tidak optimal maka akan mengganggu kerja enzim-enzim bakteri dan dapat mengganggu pertumbuhan bakteri itu sendiri (Respati 2017: 249; Fajar 2022: 2). Berdasarkan pengamatan 48 jam menunjukkan bahwa Bacillus siamensis tidak dapat tumbuh optimal pada pH 9 hal ini dapat dilihat endapan atau kekeruhannya yang menunjukkan biomassa atau densitas dari bakteri tidak sebanyak pada pH 7. Jika pH lingkungan terlalu rendah atau tinggi maka dapat menyebabkan kematian bakteri. Pada pH rendah , membran sel mikroba menjadi jenuh oleh ion hidrogen sehingga membatasi transport membran dan terjadi keracunan karena subtansi asam yang tidak terurai meresap ke dalam sel sehingga terjadi ionisasi dan perubahan pH. Perubahan ini akan menghambat proses pengiriman asam – asam amino dari RNA sehingga dapat membunuh bakteri itu (Fajar 2022: 5).

3) Jelaskan bagaimana mekanisme adaptasi bakteri pada lingkungan yang memiliki pH asam dan basa tinggi.

Jawab

Mekanisme adaptasi bakteri pada pH asam yang tinggi atau bakteri asidofil secara aktif, yaitu dengan cara dengan mempertahankan gaya gerak proton dan pH yang mendekati netral dalam sitoplasma. Asidofil mampu menggunakan perubahan pH untuk menghasilkan ATP dalam jumlah besar dan akan menyebabkan sitoplasma menjadi asam karena tingginya konsentrasi proton.

Maka dari itu, asidofil memiliki kemampuan memompa proton keluar dari sel dengan kecepatan tinggi melalui hidrolisis ATP pada respirasi sel. Pada

(5)

kondisi asam, terjadi peningkatan enzim dekarboksilase asam amino yang dapat mengonsumsi proton sitoplasma melalui katalitik sehingga mendukung homeostatis pH intraselular. Beberapa genom asidofil juga memiliki gen transporter kation dalam jumlah besar untuk menghambat masuknya proton.

Selain itu, bakteri dapat mensintesis membran kedap air dalam merespons serangan proton. Ditemukan bahwa membran sel dapat menahan asam dengan meningkatkan asam lemak tak jenuh dan asam lemak. Sementara itu, mekanisme pasif adaptasi bakteri asidofil , yaitu peningkatan protein dan DNA untuk memperbaiki kerusakan makromolekul ketika proton dengan konsentrasi tinggi atau kondisi asam yang tinggi masuk ke dalam sel. Selain itu, bakteri juga melakukan sistem penginderaan kuorum yang dapat membentuk biofilm. Sifat kemotaksis dan motilitas dengan flagel juga mendukung bakteri asidofil untuk menghindar dari suasana asam (Chen 2021: 3 – 6).

Alkalifil adalah mikroorganisme yang tumbuh pada nilai pH yang tinggi atau basa. Adaptasinya dengan mempertahankan homeostasis pH sitoplasma serta penyerapan H+ menggunakan antiporter kation/proton sekunder elektrogenik.

Mikroba ini mengembangkan lapisan pelindung zat asam seperti asam amino, asam teichuronopeptida, dan asam teichuronat di luar sel untuk menghindari alkalinitas lingkungan. Beberapa alkalifil menghasilkan sitokrom C pada membran luar yang mengatur transfer proton membran. Selain itu, alkalifil juga mensintesis aminotransferase fosfoserin yang meningkatkan interaksi hidrofobik dan asam amino bermuatan negatif pada permukaan untuk meningkatkan stabilitas dalam kondisi basa. Selain itu, alkalifil juga memiliki adaptasi fisiologis dan metabolik seperti fluiditas membran yang tinggi, peningkatan laju translasi dan transkripsi, protein antibeku, dan osmoprotekstan (Salwan 2020: 13 – 15).

(6)

B. Pengaruh tekanan osmotik (variasi konsentrasi garam) terhadap pertumbuhan bakteri

1) Hasil pengamatan pertumbuhan bakteri dengan variasi konsentrasi garam (NaCl)

Bakteri Uji : Bacillus siamensis LDR Medium : Plate Count Agar (PCA) Suhu inkubasi : Suhu ruang

Waktu inkubasi : 24 Jam

Tabel 2. Pengaruh variasi konsentrasi garam terhadap pertumbuhan bakteri No. Konsentrasi garam Foto Pengamatan Keterangan

1.

2% -

2.

6% -

(7)

3.

10% ++

Waktu Inkubasi : 48 Jam

No. Konsentrasi garam Foto Pengamatan Keterangan 1.

2% +++

2.

6% -

3.

10% -

Keterangan: ada/tidak ada endapan/kekeruhan (biomassa bakteri) pada medium

(8)

2) Berdasarkan hasil pengamatan uji pengaruh tekanan osmotik yang sudah dilakukan, apakah yang dapat Saudara simpulkan?

Jawab

Tekanan osmotik merupakan peristiwa perpindahan pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi melalui membran semipermeabel.

Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh hasil bahwa tekanan osmotik NaCl 2%, NaCl 6%, dan NaCl 10% dengan Bacillus siamensis menunjukkan bakteri ini dapat tumbuh dengan baik pada pada tekanan osmotik NaCl 2%

dan tidak dapat tumbuh pada tekanan osmotik NaCl 6% dan NaCl 10% dilihat dari kekeruhan medium yang diinkubasi selama 48 jam dalam suhu ruang.

Bakteri dalam kondisi tekanan osmotik yang rendah akan mmenyebabkan larutan masuk ke dalam sel atau disebut lisis. Namun, bakteri memiliki dinding sel yang kaku dan dapat menahan perubahan tekanan osmotik sehingga tidak terjadi perubahan bentuk secara signifikan bila terjadi lisis.

Efek tekanan osmotik berkaitan dengan jumlah ion dan molekut terlarut.

Konsentrasi garam atau gula yang tinggi dapat menyebabkan larutan ke luar sel dan terjadi plasmolisis sehingga menghambat pertumbuhan. Namun, pada tekanan osmotik yang sesuai fisiologis bakteri bermanfaat untuk kelangsung hidup bakteri yang melibatkan katalisis oleh enzim – enzim (Arivo 2017:

158).

3) Sebutkan dan jelaskan pengelompokkan mikroorganisme berdasarkan toleransinya terhadap tekanan osmotik di lingkungan.

Jawab

Berdasarkan toleransi terhadap tekanan osmotik mikroorganisme terbagi menjadi :

- Osmofil merupakan mikroorganisme yang dapat tumbuh pada kadar gula yang tinggi. Contoh : Khamir osmofil

- Halofil merupakan mikroorganisme yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi. Contoh: Halobacteriun (Archaebacterium).

- Halodurik merupakan mikroorganisme yang mampu bertahan namun tidak dapat tumbuh pada kadar garam yang tinggi hingga mencapai 30%.

(Suryani 2021: 81).

(9)

4) Jelaskan bagaimana mekanisme adaptasi bakteri pada lingkungan yang memiliki tekanan osmotis tinggi.

Jawab

Bakteri yang dapat beradaptasi pada tekanan osmotis tinggi atau kadar garam yang tinggi umumnya memiliki kandungan KCl yang tinggi dalam selnya.

Bakteri ini juga membutuhkan konsentrasi kalium yang tinggi untuk stabilitas ribosomnya. Bakteri halofil yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi memiliki membran purple bilayer dimana dinding selnya terdiri dari murein sehingga tahan terhadap ion natrium (Suryani 2021: 81).

C. Pengaruh suhu terhadap pertumbuhan bakteri

1) Hasil pengamatan pertumbuhan bakteri dengan variasi suhu Bakteri Uji : Bacillus siamensis LDR

Medium : Plate Count Agar (PCA) Suhu inkubasi : 4^oC, suhu ruang, dan 37^oC Waktu inkubasi : 24 Jam

Tabel 3. Pengaruh variasi suhu terhadap pertumbuhan bakteri

No. Suhu Foto Pengamatan Keterangan

1.

4^oC +

(10)

2.

Suhu ruang ++

3.

37^oC -

Waktu Inkubasi : 48 Jam

No. Suhu Foto Pengamatan Keterangan

1.

4^oC +

(11)

2.

Suhu ruang ++

3.

37^oC ++

Keterangan: ada/tidak ada endapan/kekeruhan (biomassa bakteri) pada medium

2) Berdasarkan hasil pengamatan uji pengaruh suhu yang sudah dilakukan, apakah yang dapat Saudara simpulkan?

Jawab

Berdasarkan pengamatan pada ketiga suhu menunjukkan bahwa suhu optimal bagi pertumbuhan Bacillus siamensis adalah suhu ruang hal ini ditunjukkan dengan kekeruhan yang banyak pada medium PCA dan dapat termasuk ke dalam bakteri mesofil yang dapat tumbuh optimum pada suhu 25 - 37^oC. Pada suhu 37^oC bakteri masih dapat bertahan hidup. Peningkatan suhu lingkungan akan menyebabkan peningkatan pertumbuhan hingga peningkatan suhu tidak lagi diikuti oleh pertumbuhan bakteri yang berarti sudah melebihi suhu maksimum bakteri. Suhu memengaruhi kecepatan pertumbuhan, sintesis enzim, dan inaktivasi enzim bakteri. Setiap bakteri memiliki suhu minimum, optimum, dan maksimum masing – masing untuk pertumbuhannya.

Jika suhu lingkungan lebih rendah dari suhu minimum dan lebih tinggi dari suhu maksimum pertumbuhannya maka aktivitas enzim dapat berhenti ataupun terdenaturasi pada suhu yang sangat tinggi (Arivo 2017: 159).

(12)

3) Sebutkan dan jelaskan pengelompokkan mikroorganisme berdasarkan toleransinya terhadap suhu di lingkungan.

Jawab

Mikroorganisme berdasarkan toleransi terhadap suhu lingkungan terbagi menjadi:

- Psikrofil (kriofil) merupakan mikroorganisme yang dapat tumbuh pada suhu -3^oC dan memiliki suhu optimum 15^oC.

- Mesofil merupakan bakteri yang memiliki suhu minimum 15ôC, suhu optimum 25 - 37ôC, dan suhu maksimum 45-55ôC

- Termofil merupakan mikroorganisme yang memiliki suhu minimum 40ôC, suhu optimum 55ôC, dan suhu maksimum 75ôC. Contoh : Bacillus, Clostridium, Sulfobulus, dan bakteri pereduksi sulfat.

o Termofil obligat : Mikroorganisme yang tidak mampu tubuh pada suhu dibawah 30^oC dan memiliki suhu optimum 60^oC disebut bakteri

o Termofil fakultatif : Mikroorganisme termofil yang dapat tumbuh pada suhu dibawah 30^oC.

o Termotoleran : Mikroorganisme termofil yang mampu tumbuh pada suhu diatas 50^oC. Contoh : Methylococcus capsulatus.

(Suryani: 2021: 78 – 79).

4) Jelaskan bagaimana mekanisme adaptasi bakteri pada lingkungan yang memiliki suhu ekstrim (sangat panas dan dingin).

Jawab

Bakteri yang mampu tumbuh dan bertahan hidup pada suhu tinggi disebut dengan bakteri termofil. Hal ini dikarenakan bakteri termofil melakukan adaptasi dimana membran selnya mengandung lipid jenuh sehingga titik didihnya tinggi. Selain itu, bakteri termofil memproduksi protein termasuk enzim yang tidak akan terdenaturasi oleh suhu tinggi. DNA bakteri termofil mengandung guanin dan sitosin yang jumlahnya relatif besar sehingga molekul DNA akan tetap stabil walaupun di kondisi suhu yang tinggi (Suryani 2021: 78 – 79)

(13)

Bakteri yang mampu hidup pada suhu sangat rendah disebut bakteri psikrofil . Pada lingkungan dengan suhu yang sangat rendah bakteri ini beradaptasi secari molekular dan fisiologi. Adaptasi molekularnya , yaitu struktur genom dengan kandungan guanin dan sitosin yang tinggi serta enzimnya memiliki tingkat fleksibilitas tinggi, termostabilitas rendah, dan aktivitas spesifik tinggi dengan mengurangi kandungan arginin dan prolin.

Selain itu, adaptasi membran pada mikroorganisme psikrofil meliputi peningkatan rasio asam lemak tak jenuh ganda terhadap asam lemak jenuh dalam membran fosfolipid, perubahan komposisi kelas lipid, dan dan berkurangnya ukuran serta muatan gugus kepala lipid (Maayer 2014: 512 – 513).

Adaptasi membran psikrofil berkaitan dengan fluiditas membran dimana diketahui adanya pigmen karotenoid dapat menyangga fluiditas membran dan membantu mempertahankan homeoviskositas selama fluktuasi suhu.

Adaptasi lainnya adalah menghasilkan krioprotektan dan protein antibeku.

Akumulasi zat terlarut seperti glisin, betain, sukrosa, dan manitol menyebabkan penurunan titik beku sitoplasma sehingga melindungi dari pembekuan, pengeringan, dan hiperosmolalitas. Disakarida trehalosa dapat mencegah denaturasi dan agregasi protein, membersihkan radikal bebas, dan menstabilkan membran sel saat dingin. Adapun Protein ice-nucleating (IN) dapat mencegah pendinginan super pada air dengan membentuk kristal es pada titik leleh. Krioproteksi lainnya adalh Eksopolisakarida yang dapat menurunkan titik beku dan suhu nukleasi es pada air (Maayer 2014: 515 – 517).

Referensi

Maayer, P.D., Dominique, A., Craig, C., & Don, A.C. 2014. Some like it cold: understanding the survival strategies of psychrophiles 15(5): 508 – 517

Arivo, D. & Nurul, A. 2017. Pengaruh Tekanan Osmotik, pH, dan Suhu terhadap Pertumbuhan Bakteri Escherichia Coli. Jurnal Ilmu Kedokteran dan Kesehatan 4(3): 153 – 160.

Salwan, R. & Vivek, S. 2020. Physiological and Biotechnological Aspects of Extremophiles. Academic Press, India : 155 hlm.

Suryani, Y. & Opik, T. 2021. Mikrobiologi Dasar. LP2M UIN SGD Bandung, Bandung : xiii + 142 hlm.

(14)

Chen, X. 2021. Thriving at Low pH: Adaptation Mechanism of Achidophiles. IntechOpen, Beijing : 1 – 26.

Fajar, I., Ima, Y.P., & Ni Made, E. 2022. Pengaruh Derajat Keasaman (pH) terhadap Pertumbuhan Bakteri Toleran Kromium Heksavalen dari Sedimen Mangrrove di Muara Tukad Mati, Bali. V(1): 1 – 6.