Pertumbuhan Mikroorganisme

PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

A.DEFINISI PERTUMBUHAN MIKOORGANISME

Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur semua komponen di

dalam sel hidup. Pada organisme multiseluler, pertumbuhan adalah  peningkatan jumlah sel

perorganisme, dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Pada organisme uniseluler yang disebut

pertumbuhan adalah pertambahan jumlah sel, yang berarti juga pertambahan jumlah organisme. Umur

suatu sel ditentukan setelah pembelahan sel selesai. (Black, Jacquelyn G. 2002)

Sedangkan umum kultur ditentukan dari waktu atau lamanya inkubasi. Ukuran sel tergantung

dari kecepatan pertumbuhan. Semakin baik zat nutrisi di dalam substratnya mengakibatkan

pertumbuhan sel semakin cepat. (Black, Jacquelyn G. 2002)

Pertumbuhan merupakan proses perubahan bentuk yang semula kecil kemudian menjadi

besar. Pertumbuhan menyangkut pertambahan volume dari individu itu sendiri. Pertumbuhan

pada umumnya tergantung pada kondisi bahan makanan dan juga lingkungan. Apabila

kondisi makanan dan lingkungan cocok untuk mikroorganisme tersebut, maka

mikroorganisme akan tumbuh dengan waktu yang relatif singkat dan sempurna.

Pertumbuhan mikroorganisme yang bersel satu berbeda dengan mikroorganisme yang bersel

banyak (multiseluler). Pada mikroorganisme yang bersel satu (uniseluler) pertumbuhan

ditandai dengan bertambahnya sel tersebut. Setiap sel tunggal setelah mencapai ukuran

tertentu akan membelah menjadi mikroorganisme yang lengkap, mempunyai bentuk dan

sifat fisiologis yang sama. Pertumbuhan jasad hidup, dapat ditinjau dari dua segi, yaitu

pertumbuhan sei secara individu dan pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi.

Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume serta bagian-bagian sel

lainnya, yang diartikan pula sebagai penambahan kuantiatas isi dan kandungan didalam

selnya. Pertumbuhan populasi merupakan akibat dari adanya pertumbuhan individu, misal

dari satu sel menjadi dua, dari dua menjadi empat ,empat menjadi delapan, dan seterusnya

hingga berjumlah banyak. (Brock. TD. Madiqan. MT. 1991)

Pada mikroorganisme, pertumbuhan individu (sel) dapat berubah langsung menjadi

pertumbuhan populasi. Sehingga batas antara pertumbuhan sel sebagai individu serta satu

kesatuan populasi yang kemudian terjadi kadang-kadang karena terlalu cepat perubahannya,

sulit untuk diamati dan dibedakan. Pada pertumbuhan populasi bakteri misalnya, merupakan

penggambaran jumlah sel atau massa sel yang terjadi pada saat tertentu. Kadang-kadang

didapatkan bahwa konsentrasi sel sesuai dengan jumlah sel perunit volume, sedang kerapatan

sel adalah jumlah materi perunit volume. (Brock. TD. Madiqan. MT. 1991)

Penambahan dan pertumbuhan jumlah sel mikroorganisme pada umumnya dapat

digambarkan dalam bentuk kurva pertumbuhan. Kurva tersebut merupakan penjabaran dari

penambahan jumlah sel dalam waktu tertentu, misal bernilai b, maka:

a. Pada generasi pertama, b = 1×2

b. Pada generasi kedua,b = 1×22

c. Pada generasi ke-n,b = 1x2n sehingga akhirnya: b=a x 2n

Dengan perhitungan logaritma, persamaan dapat dituliskan menjadi :

Log b = log 10a + alog 102

= log 10a + 0,301 n

= log 10b – log 10a

atau n = 0,301

Pertumbuhan bakteri dalam biak statik akan mengikuti kurva pertumbuhan. Jika bakteri

ditanam dalam suatu larutan biak, maka bakteri akan terus tumbuh sampai salah satu faktor

mencapai minimum dan pertumbuhan menjadi terbatas. Pertumbuhan biak bakteri dengan

mudah dapat dinyatakan secara grafik dengan logaritme jumlah sel hidup terhadap waktu.

Suatu kurva pertumbuhan punya bentuk sigmoid dan dapat dibedakan dalam beberapa tahap

pertumbuhan. Ada beberepa tahap pertumbuhan yaitu : terdapat kurva pertumbuhan atau

gambar. (Brock. TD. Madiqan. MT. 1991)

Tahap ancang-ancang yang mencakup interval waktu antara saat penanaman dan saat

tercapainya kecepatan pembelahan maksimum, lamanya tahap ancang-ancang ini terutama

tergantung dari biak wal, umur bahan yang ditanam dan juga dari sifat larutan biak.

Tahap eksponensial; Pada tahap pertumbuhan eksponensial terciri oleh kecepatan

pembelahan maksimum yang konstan kecepatan pembelahan diri sepanjang tahap log bersifat

spesifik untuk tiap jenis bakteri dan tergantung lingkungan. (Brock. TD. Madiqan. MT. 1991)

Tahap stationer;

Tahap ini dimulai kalau sel-sel sudah tidak tumbuh lagi. Kecepatan pertumbuhan tergantung

dari kadar substrat, menurunnya kecepatan pertumbuhan sudah terjadi ketika kadar subtrat

berkurang sebelum subtrat habis terpakai. Massa bakteri yang dicapai pada tahap stationer

dinamakan hasil atau keuntungan.

Tahap kematian;

Pada tahap kematian dan sebab-sebab kematian sel bakteri dalam larutan biak normal masih

kurang diteliti. Ada kemungkinan bahwa sel-sel dihancurkan oleh pengaruh enzim asal sel

sendiri (otolisis)

Pertumbuhan bakteri dalam biak sinambung tidak akan mengikuti kurva pertumbuhan. Dalam

pertumbuhan bakteri ini terdapat prosedur yang menjadi dasar biak sinambung yang

dilakukan dalam kemostat dan turbidostat. (Tortora Gerard J. et al. 1992)

1. Pertumbuhan dalam kemostat

Kemostat terdiri dari bejana biak yang dimasuki larutan biak dari bejana persediaan dengan

kecepatan aliran tetap. Diusahakan dalam bejana biak terdapat pemasokan O2 secara

optimum dan supaya selekas mungkin terjadi distribusi merata dari nutrien yang dialirkan

masuk sebagai larutan biak. Kecepatan pertambahan dinyatakan sebagai μx = dx/dt dan

kerapatan bakteri meningkat dengan x = x0 e μ/t. Biak dalam kemostat dikendalikan subtrat.

Stabilitas sistem ini berlandaskan keterbatasan kecepatan tumbuh oleh konsentrasi subtrat

yang diperlukan pertumbuhan (donor H, sumber N, Sumber S, atau sumber P).(Tortora

Gerard J. et al. 1992)

2. Pertumbuhan dalam turbidostat

Sistem ini didasarkan pada kerapatan bakteri tertentu atau kekeruhan tertentu yang

dipertahankan konstan. Ada perbedaan mendasar antara biak statik klasik dengan biak

sinambung dalam kemostat biak static harus dilihat sebagai sistem tertutup (boleh disamakan

dengan organisme sial, tahap stationer dan tahap kematian. Kalau pada biak sinambung

merupakan sistem terbuka yang mengupayakan keseimbangan aliran untuk organisme selalu

terdapat kondisi lingkungan yang sama.(Tortora Gerard J. et al. 1992)

Dalam pertumbuhan sinkron akan terjadi sinkronisasi pembelahan sel. Hal ini dimaksudkan

agar proses metabolisme siklus pembelahan bakteri dapat dipelajari disperlukan suspensi sel

yang mengalami pembelahan sel dalam waktu sama yaitu sinkron. Sinkronisasi populasi sel

dapat dicapai dengan berbagai tindakan buatan antara lain dengan merubah suhu rangsangan

cahaya, pembatasan nutrien atau menyaring untuk memperoleh sel-sel yang sama ukurannya.

Sinkronisasi pertumbuhan ini juga dimaksudkan untuk menyediakan stater dengan usia yang

sama. .(Tortora Gerard J. et al. 1992)

4.3 Fase-Fase Pertumbuhan Mikroorganisme

Secara umum fase-fase pertumbuhan mikroorganisme adalah sebagai berikut.

1. Fase lag (fase masa persiapan, fase adaptasi, adaptation phase)

Pada fase ini laju pertumbuhan belum memperlihatkan pertumbuhan ekponensial, tetapi

dalam tahap masa persiapan. Hal ini tergantung dari kondisi permulaan, apabila

mikroorganisme yang ditanami pada substrat atau medium yang sesuai, maka pertumbuhan

akan terjadi. Namun sebaliknya apabila diinokulasikan mikroorganisme yang sudah tua

meskipun makanannya cocok, maka pertumbuhannya mikroorganisme ini membutuhkan

masa persiapan atau fase lag. Waktu yang diperlukan pada fase ini digunakan untuk

mensintesa enzim. Sehingga mencapai konsentrasi yang cukup untuk melaksanakan

pertumbuhan ekponensial. Fase ini berlangsung beberapa jam hingga beberapa hari,

tergantung dari jenis mikroorganisme serta lingkungan yang hidup.

Selama fase ini perubahan bentuk dan pertumbuhan jumlah individu tidak secara nyata

terlihat. Karena fase ini dapat juga dinamakan sebagai fase adaptasi (penyesuaian) ataupun

fase-pengaturan jasad untuk suatu aktivitas didalam lingkungan yang mungkin baru.

Sehingga grafik selama fase ini umumnya mendatar. (Tortora Gerard J. et al. 1992)

Kalau G ( = waktu generasi rata-rata ) sama dengan t ( = waktu yang dibutuhkan dari jumlah

a menjadi b ) dibagi oleh a ( = jumlah keturunan ) sehingga:

G = t / n

=         0,301

log10a –  -log10b

2. Fase tumbuh dipercepat (fase logaritme, fase eksponensial, logaritma phase)

Pada setiap akhir persiapan sel mikroorganisme akan membelah diri.masa ini disebut masa

pertumbuhan, yang setiap selnya tidak sama dalam waktu masa persiapan.Sehingga secara

berangsur-angsur kenaikan jumlah populasi sel mikroorganisme ini mencapai masa akhir fase

pertumbuhan mikroorganisme. (Kusnadi, dkk. 2003)

Setelah setiap individu menyesuaikan diri dengan lingkungan baru selama fase lag, maka

mulailah mengadakan perubahan bentuk dan meningkatkan jumlah individu sel sehingga

kurva meningkat dengan tajam (menanjak). Peningkatan ini harus diimbangi dengan banyak

faktor, antara lain:

Faktor biologis,

yaitu bentuk dan sifat jasad terhadap lingkungan yang ada, serta assosiasi kehidupan di

antara jasad yang ada kalau jumlah jenis lebih dari sebuah. (Kusnadi, dkk. 2003)

Faktor non-biologis,

antara lain kandungan sumber nutrien di dalam media, temperatur, kadar oksigen, cahaya,

dan lain sebagainya.

Kalau faktor-faktor di atas optimal, maka peningkatan kurva akan nampak tajam seperti

gambar. Pada fase ini pertumbuhan secara teratur telah tercapai. Maka pertumbuhan secara

ekponensial akan tercapai. Pada fase ini menunjukkan kemampuan mikroorganisme

berkembang biak secara maksimal. Setiap sel mempunyai kemampuan hidup dan

berkembang biak secara tepat. Fase pengurangan pertumbuhan akan terlihat berupa keadaan

puncak dari fase logaritmik sebelum mencapai fase stasioner, dimana penambahan jumlah

individu mulai berkurang atau menurun yang di sebabkan oleh banyak faktor, antara lain

berkurangnya sumber nutrien di dalam media tercapainya jumlah kejenuhan pertumbuhan

jasad. Fase tumbuh reda akan terlihat dimana fase logaritma mencapai puncaknya, maka zat-

zat makanan yang diproduksi oleh setiap sel mikroorganisme akan mengakibatkan

pertumbuhan mikroorganisme, sehingga pada masa pertumbuhan ini reda atau dikatakan

sebagai fase tumbuh reda. (Kusnadi, dkk. 2003)

Fase stasioner

Pengurangan sumber nutrien serta faktor –faktor yang terkandung di dalam jasadnya sendiri,

maka sampailah puncak aktivitas pertumbuhan kepada titik yang tidak bisa dilampaui lagi,

sehingga selama fase ini, gambaran grafik seakan mendatar. Populasi jasad hidup di dalam

keadaan yang maksimal stasioner yang konstan. (Kusnadi, dkk. 2003)

Fase kematian

Fase ini diawali setelah jumlah mikroorganisme yang di hasilkan mencapai jumlah yang

konstan, sehingga jumlah akhir mikroorganisme tetap maksimum pada masa tertentu. Setelah

masa dilampaui, maka secara perlahan-lahan jumlah sel yang mati melebihi jumlah sel yang

hidup. Fase ini disebut fase kematian dipercepat. Fase kematian dipercepat mengalami

penurunan jumlah sel, karena jumlah sel mikroorganisme mati. Namun penurunan jumlah sel

tidak mencapai nol, sebab sebagian kecil sel yang mampu beradaptasi dan tetap hidup dalam

beberapa saat waktu tertentu. Pada fase ini merupakan akhir dari suatu kurva dimana jumlah

individu secara tajam akan menurun sehingga grafik tampaknya akan kembali ke titik awal

lagi. (Kusnadi, dkk. 2003)

SYARAT-SYARAT PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Mikroorganisme untuk pertumbuhannya memerlukan nutrisi dan faktor lingkungan untuk

kelangsungan hidupnya. Mikroorganisme memerlukan komponen-komponen tertentu untuk

pertumbuhannya, yaitu :

1. Energi, mikroorganisme dapat dibedakan menjadi 2 kelompok berdasarkan kebutuhan energinya,

yaitu : mikroorganisme fototrof dan kemotrof. Mikroorganisme fototrof menggunakan cahaya

matahari sebagai sumber energinya, sedangkan mikroorganisme kemotrof sumber energi berasal

dari oksidasi senyawa organik seperti glukosa atau senyawa anorganik seperti H2S atau NaNO2

2. Sumber karbon, berdasarkan kebutuhan karbonnya mikroorganisme dapat dibedakan menjadi 2

kelompok, yaitu : mikroorganisme autotrof dan heterotrof. Mikroorganisme autotrof adalah

mikroorganisme yang menggunakan karbon anorganik (CO2) sebagai sumber karbonnya,

sedangkan mikroorganisme heterotrof memerlukan sumber karbon organik, misalnya glukosa.

3. Sumber nitrogen, mikroorganisme mengambil sumber N dalam bentuk gas nitrogen, amonium,

garam nitrat atau berupa N dari senyawa organik (mis. Asam amino)

4. Elemen Non Metal, Terutama Sulfur dan Fosfor

5. Elemen metal terdiri dari Ca2+, Zn2+, Na,Cu2+, Mn2+,Mg2+, Fe2+, Fe2+ dalam bentuk garam-

garam anorganik. Ion-ion ini berperan penting dalam osmoregulasi, mengatur aktivitas enzim,

dan transfer elektron.

6. Vitamin,penting dalam pertumbuhan sel dan diperlukan dalam jumlah sedikit.Juga berperan

sebagai koenzim.

7. Air,semua sel memerlukan air dalam mediumnya sebagai pelarut, sehingga

nutrien dengan berat molekul rendah dapat melewati membran sel (Fardiaz, S. 1987)

.Medium pertumbuhan mikroorganisme, harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

1. Mengandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan

perkembangan mikoorganisme

2. Mempunyai tekanan osmosa, tegangan permukaan, dan pH yang sesuai dengan kebutuhan

mikroba.3.Media harusdalam keadaansteril, artinya sebelum ditanami mikroorganisme yang

diinginkan, tidak ditumbuhi oleh mikroba lain yang tidak diharapkan. (Fardiaz, S. 1987)

Daftar Pustaka

Black, Jacquelyn G. 2002. Microbiology. John Wiley & Sons, Inc.

Brock. TD. Madiqan. MT. 1991. Biology of Microorganisms. Sixth ed. Prentice-HallInternational, Inc.

Fardiaz, S. 1987. Fisiologi Fermentasi, PAU IPB.

Kusnadi, dkk. 2003. Mikrobiologi (Common Teksbook). Biologi FPMIPA UPI,IMSTEP.

Tortora Gerard J. et al. 1992. Microbiology an Introduction. Fourth Ed. TheBenjamin Cummings Publishing Company, Inc.