23.13
hendra.hidayat
Pertumbuhan Mikroba
A. Definisi Pertumbuhan Populasi
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.
Pada jasad bersel tunggal (uniseluler) pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu, artinya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri.
Pada jasad bersel banyak (multiseluler) pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya.
Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi)
Pertumbuhan dapat diamati dari meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel)
Bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru. Pertumbuhan diukur dari bertambahnya jumlah sel.
Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut Waktu Generasi
Doubling Time atau Waktu penggandaan adalah Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula
- tidak sama antara berbagai mikrobia
- dari beberapa menit, sampai beberapa hari
- tergantung kecepatan pertumbuhannya
B. Penghitungan Waktu Generasi
Dari hasil pembelahan sel secara biner:
1 sel menjadi 2 sel
2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2 x 2
4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2 x 2 x 2
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:
N = N0 2n
N: jumlah sel akhir, N0: jumlah sel awal, n: jumlah generasi
Waktu Generasi = t/n
t: waktu pertumbuhan eksponensial
n: jumlah generasi
Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:
log N = log N0 + n log 2
log N – log N0 = n log 2
n = (log N – log N0) / log 2 = (log N – log N0) / 0,301
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
slope = 0,301/ waktu generasi
C. Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel
Jumlah sel dihitung dari jumlah sel total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau mati (viable count).
Sedangkan melalui pengamatan mikroskopis:
- sampel kering (slide)
- sampel cairan
Alat Untuk Menghitung Mikroba
- alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri
- alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri
Metode Plate Count atau Colony Count
- Metode taburan permukaan (spread plate method)
- Metode taburan (pour plate method)
ditaburkan pada medium agar , sehingga satu sel hidup, akan tumbuh membentuk satu koloni
kesimpulan:
jumlah koloni dianggap setara dengan jumlah sel
Filter Membran dan Most Probable Number
- Menggunakan medium cair
- Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran
Cara Perhitungan:
Massa sel dipisahkan dari cairan mediumnya menggunakan alat sentrifus (pemusing) sehingga dapat diukur volume massa selnya atau diukur berat keringnya (dikeringkan dahulu dengan suhu 90-1100C semalam), umumnya berat kering bakteri adalah 10-20 % dari berat basahnya.
Pengukuran Turbiditas
Photometer (penerusan cahaya) semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit.
Spektrofotometer (optical density/OD) terlebih dahulu dibuat kurva standar berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel.
D. Pertumbuhan Populasi Mikroba
Bakteri bila ditempatkan di medium yang kondusif akan tumbuh memperbanyak diri
Jika jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu akan diperoleh Kurva Pertumbuhan.
Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia.
dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu:
- Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture)
- Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture)
Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan. Terdapat beberapa fase-fase pertumbuhan:
1. Fase Permulaan
2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat
3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)
4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat
5. Fase Stasioner maksimum
6. Fase Kematian dipercepat
7. Fase Kematian logaritma
Fase Permulaan: Bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, sehingga sel belum membelah diri
Fase Pertumbuhan dipercepat: Sel mikrobia mulai membelah diri, tetapi waktu generasinya masih panjang.
Fase permulaan sampai fase pertumbuhan dipercepat disebut Lag Phase
Fase Pertumbuhan logaritma (Eksponensial):
· Kecepatan sel membelah diri paling cepat dengan waktu generasi pendek dan konstan
· metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis
· terjadinya penimbunan hasil metabolisme menyebabkan mulai terhambatnya pertumbuhan
Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat: Kecepatan pembelahan sel berkurang dan jumlah sel yang mati mulai bertambah.
Fase Stasioner maksimum: Jumlah sel yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup = jumlah sel mati, sehingga jumlah sel hidup konstan, seolah-olah pertumbuhan nol.
Fase Kematian dipercepat: kecepatan kematian sel terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol.
Fase Kematian logaritma: kecepatan kematian sel maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti deret ukur. Penurunan jumlah sel hidup tidak mencapai nol, sel mikrobia akan tetap bertahan sangat lama dalam medium.
Biakan Sistem Terbuka (Continuous Culture)
- Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma
- Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat
- Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas)
- Sebagai nutrien pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N, atau faktor tumbuh
D = W/V per jam
Populasi sel dalam tabung biakan dipengaruhi oleh peningkatan populasi sebagai hasil pertumbuhan dan pengenceran kadar sel akibat penambahan medium baru dan pelimpahan aliran keluar tabung biakan
Kecepatan pertumbuhannya dirumuskan sebagai berikut:
dX/dt = µ X – DX = (µ - D) X
Pada keadaan mantap (steady state):
maka µ = D, sehingga dX/dt = 0
Dengan sistem ini sel seolah-olah dibuat dalam keadaan setengah kelaparan (nutrien sebagai pembatas)
Kadar nutrien yang rendah menyebabkan kecepatan pertumbuhan berbanding lurus dengan kadar nutrien atau substrat tersebut, sehingga kecepatan pertumbuhan adalah sebagai fungsi konsentrasi nutrien, dengan persamaan:
µ = µmax S / (Ks + S)
µmax : kecepatan pertumbuhan pada keadaan nutrien berlebihan
S : konstante nutrien
Ks : konstante pada konsentrasi nutrien saat µ = ½ µmax
LOMPAT KE BAHASAN LAINNYA:
0 komentar:
Posting Komentar