Mikrobiologi

Merupakan salah satu cabang ilmu biologiBanyak ilmu lain yang bersifat terapan memerlukan pengetahuan dasar mikrobiologi.

Kedudukan mikroorganisme di alam•

Makluk hidup

1. Tumbuhan ( C- otrotrof ): makanan dr, bhn anorganik lewat proses fotosintesis.

2 . Hewan : makanan dari bhn organik siap pakai (C-heterotrof). Dalam tubuh ( sal, cerna mengalami: pengolahan, pencernakan dan penyerapan.

• Contoh: poriferaChaelenterataPlatelmintesEchinodermataMoluscaAnelidaArtopoda : Insekta; Crustacea dllCordata : Pisces; Amphibi; Reptil Aves; Primata dan Mamalia.

• 3. Jasad Renik /Protista (Haekel 1866) dikelompokkan:•

A. Ekariotik . Golongan ini memiliki struktur sel lebih maju yaitu : sama dengan sel tumbuhan dan bianatang.Yang termasuh gol. Ini ialah : - Algae- Protozoa : Pastigopora (berflagel); Amuba; Sporozoa dan Siliata.- Jamur- Jamur berlendir

B.Prokariotik. Golongan ini berderajad rendah. Yg termasuk keompok ini adalah : - Bakteri; termasuk juga Riketsia ( parasit intrasel obligat ) - Sianobakteria.

•

• Protista : memiliki bentuk sel yang amat berbeda dg semua jasad lain.

Mikroorganisme : menunjuk pada wujud jasad yg amat kecil.

Virus : Sebagai partikel yg tidak bersel. Harus dibedakan dr semua jasad lain.

Virus :Tidak dapat bereproduksi sendiri, tetapi memerlukan sel hidup untuk bereproduksi

Perkembangan mikro biologi•

Pd mulanya mikroorganisme tdk dianggap perlu utk dipelajari karena ukurannya yang terlalu kecil.

Penemuan Pasteur, Kock dan Lister akhir abat XIX : manusia menyadari keuntungan dan kerugian yang dapat ditrimbulkan oleh mikroorganisme.

Leewenhoek ( Belanda) : mengamati Mikroorganisme dg mikropskup lensa tunggal (perbesaran 50 – 300 kali), Beliau mengamati bentuk-bentuk dr mikroorgarnisme dr berbagai sumber ( air hujan, tong, danau, kotoran gigi)

Pasteur. Mempelajari fungsi biologik dr m.o. Penelitiannya terutama dlm pencegahan penyakit, perbaikan kesehatan dan pengertian dasar dari mikroba.Penemuan Pasteur yang terkenal adalah :- Pasteurisasi

- Proses fermentasi

- Pengembangan vaksin Rabies dan Antrax

Postulat Koch

• Bukti mengenai hubungan mikroorganisme dan penyakiyt diberikan oleh Kock yang kemudian diperkuat oleh Pasteur dan Joubert. Bakteri yang digunakan adalah Bacillus antracis penyebab antrax.Bunyi Postulat Koch :1. Agen penyebab harus dapat ditemukan pada setiap penyakit.2. Mikroorganisme penyeabab hrs dapat diisolasi dr penderita penyakit dan ditumbuhkan dlm laboratorium.3. Inokulasi biakan murni dr agens penyerbab pd hewan normal dan peka harus menyebabkan gejala yg sama.4. Mikroorganisme hrs dpt diisolasi kembali dr hewan percobaan.

Postulat River

• Sewaktu postulat Koch, virus sebagai penyebab penyakit belum diketahui. River kemudian membuat peraturan bagi virus yang disebut Postulat River yg berbunyi :1. Agens virus harus ditemukan dlm cairan tubuh sewaktu sakit atau dr sel yang menunjukkan lesio spesifik.2. Agens virus yang diperoleh dari hewan terinfeksi harus dapat menimbulkan penyakit pd hewan percobaan dalam bentuh antibodi terhadap virus tersebut. 3. Virus yg diisolasi dr hewan percobaan hrs dpt ditularkan ke hewan peka lainnya

Pertumbuhan dan pembiakan bakteri

• Berdasarkan zat hara yg diperlukan mikroorganisme dibagi menjadi : fototrop, kemotrop, ototrof atau heterotrof.

• A. Sumbber energi :• - Kemotrofik : energi dari bahan kimia• - fototrofik : energi dari sinarmatahariB. Sumber elektron : - Lithotrofik : sumber elektron dari senyawa anorganik

- Organotrofik : sumber elektron dari senyawa organik.C. Sumber karbon :

- Ototrofik : CO2 sebagai satu-satunya sumber karbon.- Heterotrofik : Senyawa organik sebagai sumber karbon

1. Fototrof a. Fotolithotrof : menggunakan senyawa anorganik sbg sumber elektron.Contoh : H2S sebagai donor elektron untk dioksidasi menjadi SH2S S + 2 e- + H+

b. Fotoorganotrof : menggunakan senyawa organik (misalnya asam lemak dan alkohol ) sbg donor elektron.Contoh : Suksinat Fumerat + 2 e- + 2 H+

2. Kemotrof Elektron donor dpt berupa senyawa senyawa anorganik (khemilitotrop) atau organik (kemoorganotrof).Contoh : Kemolitotrop : memperoleh energi dg mengoksidasi amoniak (NH4) menjadi nitrit (NO2

_).

Kemoorganotrof : memperoleh energi dengan mengoksidasi Glukosa CO2 + H2O

3. Ototrop dan Heterotrop.- Ototrop : dapat menggunakan CO2 sbg satu-satunya sumber karbon.- Miksotrofik : sebagian besar bersifat ototrof, namun sebagian kecil bersifat heterotrofik.Ini berarti, energi yg diperoleh dr donor elektron yg bersifat anorganik dan memperoleh sumber karbon dari senyawa organik.Contoh : Disulvovibrio desulfurilcans Elektron dari H2 untuk reduksi sulfat, memperoleh karbon dr senyawa organik dari media.

Pembiakan Bakteri

• Pembiakan : adalah Proses memperbanyak organisme dg menyediakan keadaan lingkungan yg sesuai Yaitu : zat makanan ( nutrisi ) dan faktor-faktor lingkungan ( pH, suhu, udara ) ; juga faktor-faktor lain misalnya : konsentrasi garam, tekanan osmotik perbenihan dan faktor-faktor khusus misalnya , cahaya utk organisme fotosintetik.

A. Zat-zat makanan ( nutrisi ) 1. Berdasarkan peranannya dlm metabolisme.a. Donor hidrogen. Semua organisme khemosinthetik memerlukan sumber energi dlm bentuk donor H ( yaitu subtrat yg dioksidasi).b. Penerima Hidrogen.Penerima H yg diperlukan dlm reaksi oksidasi – reduksi yg melepas energi.Mikroba aerop : O2 dlm bentuk gas.Mikrobva anaerop : Zat anorganik ( sulfat, nitrat, karbonat )

H. Donor Penerima HO2 (respirasi

aerop)NO3- , SO42-, fumarat (respirasi anaerop)

Zat organih(Fermentasi)

Zat anorganik Respirasi aeropzat anorganikCothNitrosomonasNH3 NO2-

O2 H2O

Respirasi anaerop zat anorganik.Contoh : Thiobacillus denitrificans.S SO42-

NO3- N2

Tidak ada

Zat organik Respirasi aerop zat organik.Coth: banyak organismeGlukosa CO2 O2 H2O

Respirasi anaerop zat organikConth: DesulfovibrioAs.Laktat CO2SO42- H2S

Fermentasi zat organikCoth: Streptococcus -4HGlukosa 2 piruvat +4H 2 asam laktat

Tabel Pola2 Reaksi Oksidasi-Reduksi Penghasil Energi Yg Digunakan

c. Sumber karbonOrganisme fotosintetik & litotropik : CO2 satu-satunya sebagai sumber karbon.Organisme-2 lainnya menggunakan sumber energi organik sbg sumber karbon ( organisme heterotrop ).

d.Sumber nitrogenBanyak sebagian sel, terutama protein(mengandung N) Pd kuman ±10 % dr berat kering.Nentuk nitrogen yg dibutuhkan tergantung pd kemampuan reduksi enzim organisme tersebut.

Misal : bila sumber N ialah R – NH2 : organisme menggunakan dg cara diaminasae menjadi NH3 yg kemudian dipakai dlam senyawa nitrogen.

• R – CH – COOH + R – C – COOH R – C- COOH + R – CH-COOH

• NH2 O O NH2• Donor penerima • Atau dg cara transfer langsung gugus amino pada penerima

yg sesuai.• Sejumlah kecil jasad renik dapat mengikat nitrogen atmosfir

dengan mengubah menjadi NH3 dlm sel.• Beberapa kuman dapat menggunakan nitrat sbg sumber

nitrogen, mereduksinya sampai tingkat NH3 dlm sel. • Sebagian besar jasad renik dpt menggunakan NH3 sbg

sumber nitrogen. Reaksinya dikatalisa oleh enzim dehidrogenase glutamik

• O + NH3.• HOOC – C – CH2 – C – COOH• O + 2H• Asam alpa keto glutamat

• O • HOOC – C – CH2 –CH2 – CH – COOH + H2O • NH2

e. Mineral-mineral.- Belerang : ada yg butuh dr zat sel organik ( - SH); belerang organik ( R – SH ) dalam protein. Ada juga mikroba yg dpt mereduksi sulfat ( SO42-) krdalam bentuk organik ( sebagian besar kuman ).- Fosfor : Fosfat ( PO43- ) untuk komponen ATP, As. Nukleat dan koenzim seperti NAD, NADF dan Flafin-Aktivator enzim :Mg2+ (ion magnesium ) dan ion besi : pada porrfirin.Ion Ca : utk diding sel Gram +. Mg2+ dan K+ utk fungsi integritas ribosom. Fe 2+ : Pd koenzim sitokrom dan peroksidase.

f. Faktor pertumbuhan Yaitu persenyawaan organik yg hrs terdapat dlm sel agar dapat tumbuh, tetapi yg tidak dapat dibuat sendiri oleh sel itu. Mikroorganisdme mutasi gen kegagalan suatu reaksi enzim hasil akhir terputus.

- Tiap-2 organisme berlainan, sangat berfariasi akan kebutuhan faktor pertumbuhan.

- Beberapa spesies tidak butuh faktor pertumbuhan.

- Ada species yg butuh faktor pertumbuhan.

Ringkasan Nutrisi dalam media pembiakan bakteri (secara teknis /terapan)

1. CarbonSebagai sumber C dpt digunakan berbagai gula, pati, glicogen.Gula diurai mol. Kekil digunakan untuk bhn dasar protein, polisakarida, lipid dan asam nukleat.

2. Nitrogen.Sebagai bhn dasar utk protein, asam nukleat dan vitamin.N berupa : NH4Cl; N anorganik; Na No3; pepton

3. Vitamin & faktor pertumbuhan. Vitamin : Thiamin, riboflavin, as. Nukleat, as. Pentenoat, biotin. Berfungsi sebagai koenzym atau bagian lain dr bahan dasar selFaktor pertumbuhan : seperti pemula ( precursor ) protein dan bahan-2 lainnya.Contoh :

• - As. Pimelat : pemula biotin.• - Beta alanine : pemula as pantotenat.• - Purin atau Purinidine : untuk sintesis asam Nukleat.• Ada bakteri memerlukan faktor pertumbuhan khusus,.

Misalnya : Hemophilus influenzae : bhn dari HB selain NAD ( Niktonin adenin dinukletida ).

• Lactobacillus : butuh Vitamin B 12.

4. Garam mineral• Sulfur ( dlm bentuk ) Nh4So4, S : Utk koenzim, as. Amino,

komponen sel lainnya.• P ( Dlm bentuk ) Untuk: Asam Nukleat, fosfolipit & ATP. • K, Mg, Mn, Fe & Ca : Sbg. Kofaktor dlm berbagai enzim & utk

pertumbuhan.• Unsur kecil kebutuhannya a,l : Kobal, Zn & Cu : bag enzim

ttt.

5. Air : ± 80 %. Utk pertumbuahan.

• Faktor-2 Lingkungan yg mempengaruhi pertumbuhan

1. SuhuBerdasarkan Suhu ada 3 golongan mik. Organisme yaitu :- Psikrofil : 5 – 30 0. Optimum : ± 28 0 C.- Mesofil : 15 – 50 0C. Optimum35 – 400 C.- Termofil : 50 – 60 0 C.

2. pH.Bakteri umumnya tumbuh baik pd pH ( 5,0 – 8,0 ).Ragi : pH rendah. Thiobacillus : pH 1; Mikroba air panas : pH 2; Vibrio cholera : pH 8,0.Utk mengatur pH bisa ditambahkan HCl; KOH atau NaOH.

• Buffer ( penyangga pH ) : bisa digunakan H2PO4 dan HPO4 ( buffer phosfat ).

• Pepton juga mempunyai buffer. Karena komponen asam aminonya yaitu : COOH / -COO; NH3 / -NH2 : -NH2+ / -NH

• Buffer.• H+ ( as. Kuat ) + HPO4 -2 H2PO4- as. Lemah.• OH ( basa kuat ) + HPO4 -1 HPO4 -2 as lemah + H2O

3. OksigenAda beberapa golongan bakteri yaitu :a. Aerob obligat yaitu : selalu butuh O2.b. Anaerob obligat yaitu : tumbuh bila tidak ada O2. Sebab mikrobva ini tidak memiliki enzim superoksida dimustase / dan katalase.

2 O2- + H+ sup ok dimustase O2 + H2O

2H2O katalase 2H2O + O2

• Reduksi enzim dlm sel ( misal flavo protein ) akan terbentuk Hidrogen peroksida ( H2O2) , juga radikal bebas (O2- ). Keduanya bersifat racun.

• Utk menumbuhkan M.o. anaerob, pd media ditambahkan bahan yg dpt mengikat O2 secara kimiawi antara lain : Na. thioglikolat; cystein; Asam askorbat.

• Sebagai indikator an aerob : zat Rezasurin; dimana suasana aerob berwarna merah.

• C. Mikroaerofilik : bujtuh O2 hanya sangat sedikit.• d. fakultatif anaerob : tumbuh dlm keadaan dengan atau

tanpa oksigen. Meskipun pertumbuhannya jauh lebih cepat bila ada oksigen

4. Tekanan osmotik Bakteri halophilik : tumbuh pd kadar garam tinggi

• Macam-2 media utk bakteri• Asal media :• - Non sintetik (dr alam ). Misal : pepton, ekstrak daging;

ekstrak ragi dll.• - Sintetik : diketahui secara rinci komponennya.• Mikroba heterotrop : menggunakan media non sintetik dr

bhn mentah ( pepton, ekstrak daging , ektrak ragi ) + pemadat agar.

• Berdasarkan penggunaannya :• A. Media umum. Cont : NA, BA (Blood agar).• B. Media deferensial : media yg menunjang

kehidupan beberapa bakt, juga dpt membedakan berbagai kelompok bakteri.

• Cont.: Agar darah : mengetahui gol kuman yg melisiskan eritrosit.

• pH indikator Cont. merah fenol. Merah netral, biru bromtimol.

• C. Media Selektif : media yg dapat menghambat pertumbuhan bakteri ttt dan juga bisa menumbuhkan bakteri ttt. Media ini untuk keperluan isolasi.

• Bahan penghambat :kristal violet; eosin Y; biru metilen dan Brillian green yaitu untuk menghambat bakteri Gram positif.

d. Media selektif defrensial : media yh bersifat selektif dan bisa digunakan untuk udentifikasi.

e. Media penyubur ( enrichment media ) : media yg memberikan keempatan / mempercepat pertumbuhan mikroba ttt.Selektif enrichment : selain memberi zat hara, juga ditambahkan pula bhn penghambat mikroba yg lain.Selain zat penghambat, juga bisa ditambahkan indikator.

Pertumbuhan Bakteri

• Pertumbuhan adalah : pertambahan teratur semua komponen sel suatu organisme.

• Pada mikroorganisme bersel satu : multiplikasi adalah konsekwensi pertumbuhan.

• Multiplikasi akan menghasilkan pertambahan jumlah Mikroorganisme yg membentuk suatu populasi.

• Pengukuran Pertumbuhan.• Dapat diukur berdasarkan kon sentrasi sel (jml sel

per satuan isi biakan )atau densitas sel ( berat kering sel per satuan isi biakan)

Lok konsentraasi sel

Waktu

A B

C

B

D

E

F

Gb. Kurva Pertumbuhan

• Keterangan :• A. Fase penyesuaian• C. Eksponensial : - Sel berada dlm keadaan stabil.• - Sel baru terbentuk dg laju yg konsta• E. fase stasioner ,aksimum• F. Fase kemunduran ( kematian.

Laju pertumuhanUntuk m.o bersel satu yg bereproduksi melalui emembelah

diri, satu generasi didefinikan sbg pengadaan jumlah sel.Misal : jumlah sel = N. Bertambuh dg generasi = g.

gN

0 1

1 2

32 43 6

waktu

Log jml sel

• Persamaan :• log N – log No• g = • log 2• Misal : Bila suatu inokulum dari 103 sel tumbuh secara

exponensial menjadi 1x 109 sel

• log 109 - log 103

• g =• log 2• 9 – 3• g = = 20 generasi• 0.3• Bila pertumbuhan memerlukan waktu 13,3 jam, maka laju pertumbuhan 20 : 13,13,3 = 1,3 generasi per jam

Bacillus Gram Positif

Coccus Gram Positif

Aerob-Staphylocococcus v

- Streptococcus v

- Micrococcus

-Leuconoctoc

- Pediacoccuc

Anaerob Peptococcus, Peptostreptococcus, Ruminoccus, Sarcina

A. Coccus Gram Posditip

B. Bacillus Gram Positif

AerobKelompok Corenebakterium (corene = gada. Antara lain :

-Corenebvakcterium., v-Mycobacterium.v

-Nocordia. v

-Arthobacter

-Brevibacterium.

-Cellumonas

-Eubacterium

- Befidobacterium

Listeria

Erysepelathrik

Lactobacillus

Caryopphanon

Aerob berspora : Bacillus v; Sporalactobacillus; Sporasarcina, Thermoactinomyces.

Anaerob Clostridium v; Desulfotomaculum; Oscillospira.

Sumber : Bergeya!s manual of Determinative Bacteriologie edisi 8 th. 1974

Cara identifikasi

Gram +Batang

Coccus :

-Staphylococcus

-StreptococcosTdk tahan asam

-Corenybacterium

-Lactobacillus

-Renibacterium

Tahan asam

Thn asam kuat :

- Mycobacterium

Thn asam lemah :

- Nocordia

Bakteri Batang Gram Positif

• 1. Mycobacterium• - Thn asam ; Non motil ; Batang ; Koloni krem – kuning orange;

media Lowenstein-Jensen; Suhu : opt 22 -25 0 C ( 2 – 28 hari )

M. Forfuitum M. marinum

- Red niutrat + -- Nicotinamidase - + - Pyrazinamidase - + - Koloni putih Kuning-orange - Tbh pd suhu 37o C + -

+ _

p ms

lps

p

ms

P : peptidoglikan

+ : 50 %.

- : 10 %

• 2. Nocardia• Batang filamen, batang, cocoid• Tahan asam.• Media ; lowenstein – Jansen.• Suhu opt : 25 0 C ( 4 – 5 hr ).• Koloni : putih / kuning / jingga.• Non motil.

• 3. Lactobacillun (Lactobacillus picicola )• Batang / cocco- bacilli . Ukuran 1.1 – 1,4 x 0,5 – 0,6 um, kadang-2

berpasangan, tdk thn asam; non motil, fermentasi + membentuk asam laktat.

• Kultur : media TSA. Inkubasi 4 – 26 0C ( opt 20 0 C ) selama 48 jam.

• 4. Reniabacterium ( = Corenebacterium salmoninarum ))• Batang : 0,3 – I,5 x 0,1 – 1,0 um, kdg-2 berpasangan, tdk thn asam,

non motil, kastalase +, oxidase -

• Kultur : media TSA, inkubasi 4 – 6 0 C ( opt 20 0 C ) selama 48 jam.

• Renibacterium ( Coryne baterium salmoninarum).

• Btg , 0,3 – 1,5 x 0,1 – 1,0 um kadang-2 berpasangan.tdk thn asam, non motil, catalase + ; oxidase -.

• Kultur : - media KDM ( Kidney Desease Medium ) atau MHA ( Muller Hilton Agar ) + 0,1 % Cystein Hydro Cl.

• Inkubasi suhu : 150 C ; pH 7,8 selama 20 hr.

• Clostridium ( C. botolinum).• Anaerob. Gram +; tdk tahan asam; motil : flager peritrichous.• Berspora ( sub terminal ). • Toxin : Neurotoxin ; hemolysin• Toxin C. botulinum ( td dr protein ) : bekerja dg menghambat

pengeluaran atau pembentukan asetilkolin pd pertemuan dan hubungan syaraf otot.

Gram + Coccus ( Identifikasi )

Katalase

Positif :

-Staphylococcus

-Micrococcus

Negatif :

- Streptococcus

Staphylococcus :

St. Koagulasi Oksidasi/ fermentasi O- manitol

St. aurus +

Micrococcus sp. - +/- atau - / -

Stf epidermidis - + / + -

Stf saprophytycum - + / - -

• Gram positif – Coccus• PX. Pd ik air tawar / laut.

• Staphylococcus ( S. epidermidis )• Terjadi kasus pd ik. Yellow tail, red sea bream, trout.• Penyakit : belum banyak diketahui• Menyebabhan luka pd ekor.• Toksin dan enzim.• - exotoxin ( suatu campuran termolabil ) : menyebabkan nekrosis

pd kulit dan mengandung beberapa hemolisin. Hemolisin perup protein ( Bm 3 x 10 4 ) : bisa melarutkan eritrosit dan merusak trombosit.

• Lekosidin : mematikan sel drh putih.• Enterotoxin : ( protein Bm 3,5 – 104 ) : menyebabkan diare.• Koagulasa : Dpt menggumpalkan plasma. Koagulase dpt

mengendapkan fibrin pd permukaaan Staphylococcus, shg dpt merubah dimakannya kuman oleh fagositik.

• - Zat extraselluler lain : Hialoronidasa : menyebabkan fibrinolisis ( lambat).

• Isolasi bakteri :• Media : BHA ( 370 C ), 24 jam.

• Koloni putih kekuningan

• Morfologi bakteri• Sel coccus/ bola ( Ø 1 um ) ,tersusun sendiri-2 / kelompok tidak teratur.

• Gram + , non motil.

• Mudah tumbuh aerob, fakultatif.

• Menghasilkan pigmen :

• S. aureus : kuning emas.

• S. albus / S. epidermidis : putih

• Stap, ganas bila : koagulase positip, manitpl fermentase.

• hemolitik.

• Isolasi : media umum ( Blood agar ). Media selektif : Braid Parker media atau manitol Salt Agar. Inkubasi selama 48 jam pd 370 C

• Koloni Stap : Bentuk bulat, halus, menonjol / cembung, mengkialap.

Streptococcos

• Bentuk bulat membentuk rantai 2 – 40 sel.• Semua Gram positip. Non motil, tdk berspora, Sebagian berkapsul.• Toxin dan enzim• - Streptokinase (fibrinolisin ) : mengubah plaasmogen menjadi

plasmin (menghancurkan fibrin dan protein lain ).• Streptodornasa : enzim yg melarutkan depolimerase DNA.• - Hialoroidasa : enzim yg memecah as. Hialoronat ( komponen

penting jaringan ikat ).• - Toxin eritrogenik ( pd manusia ; bercak-2 merah pd kondisi tubuh

panas )..• - Difosfopiridin nukleotidasa : mematikan leukusit.• Hemolisin : mmenghemolisiskan sel darah merah.

• 1. Strep. Pyogenes.• 2. Strep. Zooepidermicus.• 3. a. Strep. Agalactiae.

– B. Strep. Dysgalactiae

– C. Strep vbrris.

4. strep. Equi.

5. Strep. Pneumoniae

Morfologi :.

1. Antai bervariasi. Pd media buatan lebih

2. - sda -.

3. A & b. rantai panjang.

C. rantai pendek.

4. Bervariasi.

Berpasangan / rantai pendek.

• Sifat biokimiawi.• 1 2 3a b c 4 5• Hemolisis ß ß £/ß £ £ / gama ß £• Laktosa + - d d + - +• Maltosa + + + + + + +• Manitol - + - - - - -• Rafinosa - - - - + - d• Salicin + + + d + + -• Sorbitol - + - d + - -• Sukrosa + + + + + + +

• Resistensi : Strep mati pd suhu 600 C selama 30 menit. Kecuali Strep. equi. : lbh tahan panas.