bio210 slide kuliah 6 - nutrisi dan media
TRANSCRIPT
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
BIO210 MikrobiologiBIO210 Mikrobiologi
Dr. Dwi SuryantoProf. Dr. Erman MunirNunuk Priyani, M.Sc.
Dr. Dwi SuryantoProf. Dr. Erman MunirNunuk Priyani, M.Sc.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY Kuliah 6.
NUTRISI DAN MEDIA
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
• Kebutuhan dan syarat untuk pertumbuhan, ada 2 macam:fisik suhu, pH, dan tekanan osmosis.kimia air, sumber C dan N, mineral, O2, dan faktorpertumbuhan organik.
A. Kebutuhan Fisik1. Suhu• Mikroba tumbuh pada suhu biasa/umum seperti halnya
organisme lain.• Kebanyakan bakteri tumbuh pada kisaran suhu tertentu,
sekitar 30ºC.• Beberapa bakteri dapat bertahan pada suhu sangat dingin
atau sangat panas.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
• Spesies bakteri dapat tumbuh pada suhu minimum,optimum, dan maksimum tertentu.
• Suhu minimum: suhu terendah untuk mikroba tetap dapathidup.
• Suhu optimum: suhu organisme tumbuh dengan baik.• Suhu maksimum: suhu tertinggi untuk organisme tetap
dapat hidup.• Berdasarkan faktor suhu, mikroba dibagi dalam 3
kelompok:1. Psikrofil, hidup pada suhu dingin, di bawah 20ºC,optimum 15ºC.2. Mesofil, hidup pada suhu antara 10-45ºC.3. Termofil, hidup pada suhu tinggi 40-60ºC.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Laju pertumbuhan tipikal dari mikroorganisme berbeda dalam merespon suhu.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
• Pengawetan makanan dengan refrigerator menahan/menekan laju pertumbuhan semua mikroba.
• Mikroba psikrofil tetap tumbuh meski lama, sehinggadalam waktu relatif agak lama makanan tetap akan busuk.
• Bakteri patogenik biasanya mesofil tumbuh baik padasuhu sekitar suhu tubuh inang, misal manusia 37ºC, jugamikroba pembusuk.
• Bakteri termofil ada yang tumbuh mendekati suhu 90ºC.• Termofil juga merupakan bagian penting dari
pengkomposan; proses ini dapat mencapai suhu 50-60ºC• Endospora tahan panas.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
2. pH• Kebanyakan bakteri tumbuh pada kisaran sempit; pH
mendekati netral (6.5-7.5).• Sedikit bakteri yang tumbuh pada pH asam di bawah 4,
misal bakteri acar, sauerkrout, dan beberapa keju.• Ada bakteri bahkan dapat hidup pada pH 1.• Jamur dan yeast akan tumbuh pada kisaran pH yang lebih
luas daripada pH bakteri, tetapi pH optimum jamur danyeast biasanya di bawah bakteri (5-6).
• Alkalinitas juga menghambat tumbuhanm tapi tidakdigunakan sebagai preservasi.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
3. Tekanan osmosis• Mikroba memerlukan air untuk pertumbuhan.• Sewaktu sel mikroba di dalam larutan dan konsentrasi
larutan lebih tinggi, air sel akan keluar membransitoplasma plasmolisis.
• Keadaan ini dimanfaatkan untuk preservasi sepertimenanbah garam dan gula dalam larutan.
• Ekstrem halofil beberapa bakteri tahan hidup padakondisi konsentrasi garam tinggi .
• Fakultatif halofil konsentrasi garam sampai 2%, bahkanada yang 15%.
• Media pertumbuhan biasanya menggunakan garamkurang daripada 1.5%.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Plasmolisis.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
B. Kebutuhan kimia1. Karbon (C)• C yang diperlukan oleh semua senyawa organik
penyusun sel.• C merupakan tulang punggung struktural dari bahan
hayati.• Dengan valensi 4 memungkinkan membentuk
pemanjangan dan kompleksitas.• Sekitar ½ berat kering bakteri berupa karbon.• Berdasarkan kebutuhan C dan energi mikroba dibagi
dalam:
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
2. Nitrogen (N), sulfur (S), dan fosfat (P)• Digunakan dalam sintesis bahan sel.• Sintesis protein membutuhkan N; DNA dan RNA
membutuhkan N dan P untuk membuat ATP.• N, S, dan P 18% berat kering sel; 15% N.• Sumber N dekomposisi protein, NH4+, nitrat NO3
-;beberapa bakteri dan sianobakter menggunakan gas N2 fiksasi nitrogen bebas.
• Sumber S ion SO42-, H2S, dan asam amino S.
• Sumber P ion PO43-.
3. Unsur kelumit• Dibutuhkan dalam jumlah sedikit: Fe, Cu, Mo, dan Zn.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
4. Kebutuhan OksigenAerob• Mikroba yang menggunakan O2 memproduksi lebih
banyak energi dari makanan daripada mikroba yang tidakmenggunakan.
• Obligat aerob memiliki kelemahan jika kurang O2,misal dalam air; membutuhkan oksigen secara mutlakuntuk kehidupannya.
• Fakultatif anaerob aerob yang dapat hidup dalamkeadaan tidak ada O2, misal bakteri saluran pencernaanmelakukan fermentasi dan respirasi anaerob.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Obligat anaerob• Bakteri yang tidak menggunakan O2 untuk menghasilkan
energi Aerotoleran anaerob.• Tidak menggunakan O2 tetapi cukup toleran.• Kebanyakan organisme ini bersifat menfermentasi
karbohidrat menjadi asam laktat.• Lactobacillus digunakan dalam fermentasi makanan
menjadi acar dan keju.
Mikroaerofilik• Hidup pada konsentrasi O2 yang lebih rendah daripada
O2 udara.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Pola penggunaan oksigen.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Mengapa dengan O2
• Oksigen singlet molekul oksigen dalam keadaanberenergi tinggi, sangat reaktif; biasanya terbentuk karenacahaya tampak.
• Ada dalam fagosit merusak sel asing.• Radikal bebas superoksida (O2
-) terbentuk selamarespirasi normal dari organisme yang menggunakan O2
sebagai penerima elektron terakhir.• Jika ada oksigen obligat anaerob, misal Clostridium
terlihat membentuk radikal bebas superoksida racununtuk sel.
• Organisme mengeluarkan enzim superoksida dismutaseuntuk menetralisir radikal ini.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
• Aerob, fakultatif, dan aerotoleran anaerob menggunakanenzim ini untuk mengubah radikal bebas superoksidamenjadi O2 dan H2O2; H2O2 kemudian dikonversimenjadi O2 dan H2O oleh enzim katalase.
• Peroksidase merupakan enzim lain pemecah H2O2, tidakmenghasilkan oksigen.
• Peroksida (O2-) bentuk racun oksigen yang mungkin
terjadi selama respirasi normal.• Radikal bebas hidroksil (OH*) bentuk antara oksigen
dan mungkin yang paling reaktif.• Terbentuk dalam sitoplasma karena radiasi ionisasi, juga
dari radikal bebas superoksida dan peroksida; respirasiaerob memproduksi senyawa ini.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
5. Faktor pertumbuhan organik• Faktor esensial yang tidak dapat dibuat oleh organisme,
harus diperoleh langsung dari lingkungan, misal vitamin kebanyakan diproduksi oleh mikroba, tapi ada kalanyamikroba tidak memiliki enzim untuk produksi vitamin.
• Faktor organik lain yang dibutuhkan: asam amino, purin,dan pirimidin.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Media• Beberapa bakteri dapat mudah tumbuh pada berbagai
medium, bakteri lain membutuhkan media khusus.• Media merupakan bahan nutrisi yang disiapkan untuk
pertumbuhan mikroba.• Agar-agar merupakan kompleks polisakarida, dihasilkan
oleh alga laut dan digunakan untuk pemadat padamakanan.
Keunggulan agar:• Sedikit organisme yang dapat mendegradasi.• Mencair pada suhu sama dengan air, namun tetap dalam
keadaan cair sampai suhu sekitar 40ºC untuk kegiatanlaboratorium diletakkan pada penangas air suhu 50ºC.
• Pada suhu ini agar tidak merusak bakteri, juga dapatdicampur dalam penangas air sehingga didapat suspensibakteri yang seragam.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Media kimia pasti (chemically defined media)• Penyiapan media harus mempertimbangkan:
Penyediaan energi.Sumber karbon, nitrogen, sulfur, dan fosfor.Faktor pertumbuhan yang diperlukan yang tidak mampudisintesis organisme.
• Media kimia pasti merupakan media yang komposisikimia diketahui dengan pasti.
• Organisme yang membutuhkan banyak faktorpertumbuhan disebut fastidious mencerminkan bahwaorganisme tersebut tidak mampu menghasilkan sendiribahan-bahan yang diperlukan.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Media kompleks• Kebanyakan bakteri dan fungi heterotrof secara rutin.
ditumbuhkan pada media kompleks media yangkomposisi pasti bahan kimia sedikit beragam dari satukultur ke kultur lain.
• Media kompleks biasanya terdiri dari ekstrak yeast, dagingsapi, tumbuhan, atau protein yang sudah dicerna.
• Pada media kompleks energi, karbon, nitrogen, dan sulfuryang dibutuhkan oleh mikroba yang tumbuh dipenuhisebagian besar oleh protein; masalahnya protein seringbersifat tak larut sehingga perlu didigesti.
• Vitamin dan faktor pertumbuhan organik lain disediakanoleh ekstrak yeast dan daging; ekstrak yeast kaya akanvitamin B.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Media anaerobik• Karena anarob dapat terbunuh jika terkena O2 ada
media khusus media reduksi (reducing media)• Mengandung bahan seperti natrium tioglikolat yang dapat
berikatan dengan oksigen terlarut dan menghilangkanoksigen pada medium.
• Pemanasan alat untuk kultur juga bisa dilakukan untukmengusir O2.
• Juga dapat digunakan stoples khusus anaerobik jar; O2
dibuang dengan bahan kimia dalam sachet berisi Nabikarbonat dan Na borohidrat dalam tabung jar yangdilembabkan dengan beberapa mililiter air
• Hidrogen dan CO2 diproduksi dari reaksi bahan kimiatersebut dengan air
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Jar untuk kultivasi bakteri anaerob.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Media selektif dan diferensial• Media selektif dibuat untuk menekan pertumbuhan
bakteri yang tidak diinginkan dan meningkatkanpertumbuhan bakteri yang diinginkan, contoh:Bismuth sulfide agar (BSA) bakteri tifoid dari fesesSabouraud’s glucose agar pH 5.6 isolasi fungiBrillian green agar Gram - batang Salmonella,menghambat pertumbuhan Gram -
• Media diferensial memudahkan untuk mengenalikoloni organisme yang diinginkan dengan organisme lainyang tumbuh di media yang sama, contoh:Agar darah untuk bakteri pemecah darah sepertiStreptococcus pyogenes
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Agar darah, medium diferensial mengandung sel darah.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
• Kadang kala media selektif dan diferensial digunakanbersama, misal ingin mengisolasi Staphyllococcus aureusdengan menggunakan media garam manitol memfermentasi manitol dan toleran terhadap kadargaram tinggi (7.5% NaCl).
• Media juga mengandung indikator pH yang merubahwarna jika manitol difermentasi menjadi asam.
• Contoh lain: agar MacConkey mengandung garamempedu dan kristal violet, menghambat Gram + karenamengandung laktosa.fermentasi laktosa merah atau merah mudanon fermentasi laktosa tak berwarna.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Kultur Murni• Kebanyakan pekerjaan di bidang mikrobiologi
membutuhkan kultur murni.• Metode isolasi yang paling sering digunakan yaitu metode
gores (streak plate method).
Metode gores untuk isolasi kultur murni.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY
Preservasi Kultur Bakteri• Refrigerator dapat digunakan untuk waktu tak lama.• Ada 2 metode umum untuk preservasi kultur bakteri, yaitu:
Deep-freezing, suatu proses yang menempatkan kulturbakteri dalam suatu suspensi cair kemudian dibekukansegera pada suhu antara -50oC sampai -95oC.Liofilisasi (freeze-drying), suspensi mikroba dibekukandengan segera pada suhu -54oC sampai -72oC, dan airdibuang dengan vakum kuat.
DE
PAR
TME
NT
OF
BIO
LOG
YFA
CU
LTY
OF
MA
THE
MA
TIC
SA
ND
NA
TUR
AL
SCIE
NC
ES
NO
RTH
SUM
ATR
AU
NIV
ER
SITY