Embed Size (px)
Citation preview
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 1
Ekologi Mikroorganisme
Mikrobiologi UmumSemester Genap 2012/2013Esti Widowati,S.Si.,M.P
Pengaruh Faktor Abiotik dan Faktor Tumbuh
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 2
Faktor Fisika
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 3
Suhu
Daya tahan MO ditentukan oleh tinggi suhu, paparan dalam suhu, pemanasan dalam kondisi kering atau basah, pH dan sifat lain media
Suhu minimum adalah suhu paling rendah saat aktivitas fisiologis masih berlangsung dan sebaliknya pada suhu maksimum.
Suhu optimum adalah suhu terbaik dan dekat dengan suhu maksimum.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 4
termofil (politermik) : tumbuh baik pada suhu 55-65°C. Batas suhu 40-80°C dan suhu optimum antara 50-60°C. Misalnya Thermus
aquaticus, Bacillus caldolyticus dan Bacillus caldotenax. Kelompok mikroorganisme termofilik (stenotermofil)(termofil obligat)
yang tumbuh baik pada 60°C dan tidak dapat tumbuh pada suhu 30°C Euritermofil (termofil fakultatif) yang masih dapat tumbuh pada suhu
dibawah 30°C. mesofil (mesotermik) : suhu 5-60°C dengan suhu optimum 25-40°C.
Suhu 15-55°C dan suhu optimum 25-37°C. psikrofil (oligotermik) : batas suhu 0-3°C dengan suhu optimum 10-20°C. Suhu 0-30°C dan suhu optimum 15°C. stenotermik : golongan bakteri yang hidup pada kisaran suhu sempit
yaitu 30-40°C misalnya Gonococcus sp. euritermik : golongan bakteri yang hidup pada kisaran suhu lebar yaitu
8-46°C. Misalnya E.coli.
Pembagian Mikroorganisme
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 5
Bakteri dipanasi dalam air akan lebih cepat mati daripada dalam buih.
Protein dalam kondisi pemanasan basah lebih cepat menggumpal pada suhu yang sama. Pemanasan kering suhu lebih tinggi dan waktu yang lebih lama.
Faktor yang mempengaruhi titik kematian thermal : waktu, suhu, kelembapan, bentuk dan jenis spora, usia
mikroorganisme, pH dan komposisi media. Faktor-faktor yang mempengaruhi ketahanan terhadap
panas : waktu yang diperlukan untuk membunuh spora akan berkurang dengan naiknya suhu
Suhu Tinggi
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 6
Setiap kenaikan suhu 10°C terjadi peningkatan kecepatan reaksi 2-3 kali lipat. Suhu yang tinggi menyebabkan denaturasi protein sel.
Spora bakteri termofil menyulitkan dalam pasteurisasi dan pengawetan makanan.
Bakteri psikrofil menyulitkan penyimpanan dalam lemari pendingin.
Thermal Death Point (TDT) nilai suhu yang serendah-rendahnya dapat membunuh
bakteri yang berada dalam standar medium selama 10 menit pada kondisi tertentu.
Thermal Death Rate terjadi karena perbedaan kematian pada suhu berbeda. Bakteri berspora pemanasan diatas titik didih dalam waktu tertentu.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 7
Bakteri umumnya lebih tahan pada kondisi dingin. Pembekuan tidak berpengaruh terhadap spora (spora
mengandung sedikit air) Bakteri mati jika dibekukan dalam air bukan dalam buih. Pembekuan spora pada suhu -16°C (es dan garam) lebih
efektif daripada pembekuan mendadak dalam udara pada suhu -190°C.
Pembekuan secara terputus-putus lebih efektif daripada terus-menerus.
Kematian sel : perubahan koloidal protoplasma irreversibel, denaturasi atau koagulasi protein sel, aw turun, air mengkristal.
Suhu Rendah
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 8
Pembekuan (usaha penyimpanan dan pengawetan). Proses ini dapat dilakukan dengan nitrogen cair.
Pendinginan secara cepat dari suhu optimal ke 0°C dapat menyebabkan kematian (cold shock) karena terjadi perubahan lipid pada membran.
Efek letal : denaturasi atau flokulasi protein sel atau enzim rusak
Ketahanan sel dipengaruhi faktor internal sel, cara pembekuan, suhu beku, lama pembekuan, kecepatan pencairan, ada tidaknya cryoprotectant atau kombinasi faktor diatas, fase pertumbuhan sel atau fase eksponensial.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 9
Pengaruh kebasahan dan kekeringan
Proses pengeringan dapat membunuh bakteri jika kondisinya
pengeringan dengan cahaya terang lebih berefek daripada dalam gelap
pengeringan pada suhu tubuh lebih berefek daripada suhu beku
pengeringan dalam udara lebih baik karena ada faktor oksidasi daripada dalam kondisi vakum
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 10
Kelembapan pada suhu tinggi mempercepat koagulasi protein.
Mikroorganisme lebih cepat mati dalam pemanasan dengan media asam atau basa.
Partikel senyawa meningkatkan resistensi terhadap panas dan menghalangi penetrasi panas kedalam media.
Kelembapan optimum diatas 85% (bakteri) dan dibawah 80% (jamur).
Nilai aw bakteri antara 0,9-0,999 sedangkan untuk bakteri halofilik mendekati 0,75.
Pengeringan protoplasma menyebabkan aktivitas sel terhenti dan sel rusak karena pengaruh tekanan osmosis.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 11
Pengaruh perubahan nilai osmosis
Media isotonis terhadap isi sel. Kondisi hipertonis menyebabkan plasmolisis. Perubahan nilai osmosis terjadi perlahan membantu
bakteri beradaptasi. Larutan hipertonis menghambat pertumbuhan (Prinsip
manisan atau asinan). Mikroorganisme yang beradaptasi dengan konsentrasi
gula atau garam tinggi : osmofil. Mikroorganisme yang tahan dalam larutan dengan kandungan garam sampai 30% disebut halodurik.
Garam bersifat hidrasi sehingga aw turun.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 12
pH
Batas pH mikroorganisme adalah antara 6,5-7,5 untuk bakteri, 4,0-4,5 untuk ragi dan rentang pH yang luas untuk kapang dan actinomycetes.
Pembagian mikroorganisme berdasarkan rentang pH adalah
1. asidofilik yang dapat tumbuh pada pH 2,0-5,02. mesofilik (neutrofilik) yang dapat tumbuh pada pH
antara 5,5-8,03. alkalifilik yang dapat tumbuh pada pH 8,4-9,5 Sel berusaha memompa proton keluar sehingga sel
mengalami kehilangan gradien konsentrasi atau denaturasi karena asam.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 13
Pengaruh senyawa toksik
Ion-ion logam (Hg, Ag, Cu, Au, Zn, Li dan Pb) Ion logam berat dapat bereaksi dengan gugus
senyawa sel. Daya bunuh ini disebut oligodinamik. Misalnya ion Hg2+ yang bergabung dengan gugus sufhidril (-SH) pada enzim akan menghambat aktivitas enzim. Ion Li+ dan Zn2+ akan menghentikan aktivitas enzim karena kation ini bersifat antagonis dengan H+.
Hal ini dapat terjadi sebaliknya jika pH ditingkatkan sehingga efek toksisitas enzim dapat dikurangi.
Logam
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 14
Anion (sulfat, tartrat, klorida, nitrat dan benzoat) Sifat toksik alkali tergantung pada logam
penyusunnya. Misalnya konsentrasi –OH yang sama pada larutan Ba(OH)2 lebih toksik daripada pada NaOH karena Ba2+ bersifat lebih toksik daripada Na+.
Prinsip ini digunakan dalam pengawetan makanan. Sifat toksik disebabkan oleh molekul asam organik
terhadap gugus di dalam sel.
Anion
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 15
Pengaruh cahaya dan arus listrik
Cahaya 240-300 nm (gelombang pendek). Bakteri terganggu atau mati. Spora dan virus tahan pada sinar UV.
Energi sinar X, γ dan UV digunakan dalam sterilisasi air dan pengawetan makanan.
Faktor yang mempengaruhi resistensi : komposisi kimia dan fisik bahan, suhu, aw dan kondisi sel.
Cahaya gelombang panjang punya efek fotodinamik dan biofisik. Radiasi menyebabkan ionisasi komponenen, kematian, mutasi atau
penghambatan pertumbuhan sel. Panas atau senyawa yang muncul dalam media seperti ozon dan klor
dapat mematikan sel. Arus AC atau DC voltase tinggi mempengaruhi komponen medium.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 16
Pengaruh hidrostatik dan mekanik
Tekanan 600 atm dapat menghentikan perkembangbiakan. Tekanan 6.000 atm membunuh bakteri. Tekanan 12.000 atm membunuh spora.
Pengguncangan media tidak berbahaya kecuali terdapat pecahan kaca, tanah radiolaria atau foraminifera.
Pengguncangan 9.000 kali/detik membunuh bakteri Beberapa mikoorganisme dapat hidup dengan tekanan
tinggi : barofilik. Tekanan tinggi menyebabkan peningkatan reaksi kimia,
pengecilan volume koloid organik dan meningkatkan viskositas cairan serta dissosiasi elektrolit.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 17
Pengaruh Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan mempengaruhi cairan (cairan permukaan seperti membran elastis).
Perubahan tegangan dinding sel mempengaruhi perubahan morfologi dan aktivitas fisiologis.
Senyawa sabun dan deterjen dapat diadsorbsi oleh permukaan interfasial (permukaan antara udara dan cairan) (Tween 80 dan Triton A20).
Bakteri di saluran pencernaan tahan tegangan permukaan relatif tinggi.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 18
Oksigen
Golongan aerobik memerlukan oksigen bebas sebagai akseptor tunggal hidrogen terakhir dalam respirasi.
Golongan anaerobik menggunakan senyawa organik. Variasi kehidupan mikroorganisme berdasarkan kebutuhan
oksigen adalah a. mikroaerofilik : memerlukan oksigen dalam jumlah
sangat sedikit b. fakultatif-anaerobik atau fakultatif aerobik : secara
terbatas dapat hidup dalam keadaan aerobik maupun anaerobik
c. kapnofilik : memerlukan oksigen dalam konsentrasi rendah tetapi karbondioksida dalam konsentrasi tinggi
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 19
Faktor Kimia
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 20
Zat bakteriostatik atau antiseptik adalah zat yang hanya menghambat pembiakan dan fisiologis bakteri.
Zat yang dapat membunuh bakteri adalah zat desinfektan, germisida atau bakterisida.
Batas kedua jenis zat tersebut sulit ditentukan tergantung pada konsentrasi dan lamanya paparan zat tersebut.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 21
Faktor yang mempengaruhi daya desinfektan usia bakteri. Bakteri berusia tua lebih tahan kepekatan desinfektan paparan terhadap desinfektan kenaikan suhu yang menambah efek desinfektan pengaruh bahan (susu, plasma darah dan zat lain serupa
protein yang dapat melindungi bakteri) Desinfektan perlu memperhatikan faktor pengaruhnya
pada kerusakan jaringan, rasa sakit, logam, kestabilan, konsumsi, bau dan warna.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 22
Garam logam (oligodinamik) : raksa (merkurokrom, metafem atau mertiolat), nitrat perak 2% dan tembaga.
Larutan fenol 2-4% (karbol), kresol/kreolin dan Lisol (campuran deterjen dan kresol).
Formaldehida (CH2O) 40% dapat membunuh bakteri, virus dan jamur.
Alkohol 50-70%. Larutan yodium 2-5% untuk luka kecil. Klor untuk sterilisasi air minum. Warna hijau berlian, hijau malakit, fuschin basa dan
kristal ungu.
Senyawa Desinfektan
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 23
Sabun biasa dan heksaklorofom lebih berefek. Deterjen (bakteriostatik dan bakterisidal terutama untuk
bakteri Gram positif). Alkil-dimetil-bensil-ammonium klorida (pencuci alat makan).
Antibiotik dalam jumlah sedikit dapat bersifat bakterisidal. Antibiotik spektrum luas efektif untuk bakteri kokus, basil
dan spiril misalnya tetrasiklin.Uji paper disc. Kerusakan bakteri karena zat kimia yaitu oksidasi, koagulasi,
depresi atau ketegangan permukaan. Hidrolisis dapat disebabkan oleh basa dan asam organik.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 24
Oksidasi dapat disebabkan H2O2, Na2BO4 dan KMnO4 yang mudah melepaskan O2 sehingga dapat menyebabkan oksidasi.
Zat ini adalah desinfektan. Hubungan klor langsung dengan sitoplasma dapat menjadi desinfektan.
Koagulasi protein protoplasma disebabkan raksa, perak, tembaga, senyawa organik seperti fenol, formaldehida dan etanol.
Protein yang menggumpal tersebut mengalami denaturasi seingga tidak berfungsi lagi.
Oksidasi
Koagulasi
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 25
Depresi disebabkan sabun yang menurunkan tegangan permukaan dan hancurnya sel bakteri.
Garam empedu memiliki efek yang sama tetapi bakteri usus lebih tahan. Bakteri Gram negatif lebih tahan.
Depresi
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 26
Faktor Tumbuh
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 27
Kebutuhan nutris i dan faktor biotik
Mikroorganisme memerlukan karbohidrat, protein, lemak, vitamin, mineral dan penyusun asam nukleat.
Pengendalian pH media tumbuh dilakukan dengan buffer.
Mikroorganisme dapat memanfaatkan sumber energi dalam bentuk padat (holozoik) sebaliknya holofitik.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 28
Mikroorganisme berdasarkan kebutuhan nutrisi fotoautotrof memerlukan cahaya sebagai sumber energi fotoheterotrof menggunakan cahaya sebagai sumber energi
dan senyawa organik sebagai sumber karbon utama kemoautotrof menggunakan sumber energi kimiawi dan
karbondioksida sebagai sumber karbon utama kemoheterotrof menggunakan sumber energi kimiawi dan
bahan organik sebagai sumber karbon utama Mikroorganisme autotrofik memerlukan sumber C dalam
bentuk senyawa anorganik seperti karbondioksida atau karbonat
Mikroorganisme heterotrofik memerlukan sumber C dalam bentuk senyawa organik. Kelompok heterotrof dapat hidup secara saprofitik atau parasitik.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 29
Tipe Kehidupan Mikroorganisme
Sumber Energi Primer
Sumber Nutrien
Tipe KehidupanDisusun dari sumber anorganik
Diserap dari sumber organik
Cahaya FotolitotrofikBakteri belerang unguBakteri belerang hijauAlgae biru-hijauAlgae hijau
FotoorganotrofikBakteri belerang ungu
Fotosintetik
Kimia KemolitotrofikBakteri belerangBakteri besiBakteri hidrogenBakteri nitrifikasi
KemoorganotrofikBakteri saprofitBakteri pembusukBakteri denitrifikasiBakteri simbiosaJamur
Kemosintetik
Autotrofik Heterotrofik
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 30
Sumber Nutrisi
Air (pelarut, alat pengangkut dan sumber oksigen untuk bahan organik sel dan respirasi).
Sumber energi (senyawa organik dan anorganik yang dapat dioksidasi serta cahaya matahari).
Sumber karbon (karbohidrat, asam dan garam organik dan polialkohol).
Sumber akseptor elektron. Penangkap elektron dalam oksidasi yaitu oksigen, senyawa organik, nitrat, nitrit, N2O, sulfat, karbondioksida dan Fe3+
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 31
Sumber mineral Komponen mineral utama adalah nitrogen fosfor, karbon,
oksigen dan hidrogen selain itu adalah K, Ca, Mg, Na, S, Cl sedangkan Fe, Mn, Co, Ca, Bo, Za, Mo dan Al. Unsur mineral berperan sebagai pengatur tekanan osmosis, kadar ion hidrogen, permeabilitas dan tekanan oksidasi-reduksi media.
Faktor pertumbuhan : vitamin dan asam amino. Sumber nitrogen : ammonium, nitrat, asam amino dan
protein. Beberapa jenis mikroorganisme dapat memfiksasi N2 bebas dari udara.
07/04/13 S1-THP Mikroumum 2011/2012 32
Tugas Ekologi MO
Tuliskan 1 contoh aplikasi dan mekanisme senyawa bakterisidal atau bakteriostatik fenol, antibiotik, formaldehida, alkohol dan sulfonamida. (kapan senyawa tersebut bersifat bakterisidal dan bakteriostatik). (Pilih 1)
Tuliskan 1 contoh mekanisme kematian sel karena pendinginan/pembekuan, pengasinan, pemanisan dan pengasaman (Pilih 1).
Tugas perorangan Sumber dapat dari artikel, jurnal, skripsi/thesis. Tugas dapat diketik atau tidak. Tidak perlu dijilid. Rapi.
Dapat disertai gambar atau tabel. Tidak boleh sama persis dengan yang lain (Copy Paste).
Dikumpul via email [email protected]
