T. Simarmata 1

NUTRISI DAN KULTIVASI MIKROBA

• Nutrisi (Hara makro dan hara mikro)• Faktor tumbuh (growth factor)• Sumber energi dan Elektron• Kondisi lingkungan (fisik dan kimia)

APA YANG DIPERLUKAN MAHLUK DIDUP?

T. Simarmata 2

Nutrisi/Hara ? : Elemen kimia (chemical elements) yang mutlak diperlukan organisme untuk biosintesis komponen sel maupun dan menjalan fungsi sel disebut nutrisi. Mikroba dan tanaman mengambil nutrisi tersebut dalam bentuk ion (anion = bermuatan negatif dan kation = bermuatan positif ) dan molekul sedangkan manusia/hewan mengambil dalam bentuk senyawa organik dan molekul

Unsur hara makro (macro elements): jumlah yang relatif besar (% BK) : C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S (NO3-1, NH4+, H2PO4

-1, K+, Ca2+, Mg2+, SO4=, O2, CO2 dan H2O)

Unsur hara mikro (micro elements atau trace elements): sedikit (ppm atau mg/kg atau µg/g): Fe, Zn, Mn, Cl, Cu, B, Mo, Co, Ni (Cl-, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Mo6+, Ni2+, B3+, Co+2)

T. Simarmata 3

PENGELOMPOKAN MIKROBA

• Sumber Karbon Autotrof : Karbon diooksida (CO2), CH4 (menggunakan C-1)

Heterotof: Menggunakan karbon dari senyawa organik

Sumber Energi Fototrof : Sinar matahari Chemotrof : Senyawa organik

Elektron (Elektron donor dan elektrok akseptor) Lithtrof : Menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron Organotrof : Senyawa organik sebagai elektron donor

Oksigen– Aerob obligat: hanya dapat hidup jika terdapat oksigen– Anaerob: mikroba yang hidup tanpa oksigen– Anaerob fakultatif: dapat hidup dengan maupun tanpa oksigen– Mikroaerofilik: hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang lebih rendah

daripada kadar oksigen di udara.

T. Simarmata 4

Pengelompokan MIkroba Berdasarkan Oksigen

T. Simarmata 5

Kategori Sumber Energi

Sumber karbon

Contoh mikroba

Fotoautotrof Cahaya CO2 Cyanobacteria, bakteri fotosintetik, alga

Fotoheterotrof Cahaya Bahan organik Bakteri fotosintetik

Khemoautotrof(litoototrof)

Komponenanorganik

CO2 Bakteri pengoksidasi sulfur, besi, dan amonia; beberapa tipe bakteri yang memproduski metana.

Contoh: Nitrosomonas dan Nitrobacter yang mengoksidasi amonium sebagai sumber energi.

Khemoorgatotrof* Bahanorganik

Bahan orbanik Protozoa, fungi, sebagian besar bakteri

Tabel 1. Kategori nutrisi pada mikroorganisme berdasarkan sumber karbon dan energi)

T. Simarmata 6

FAKTOR LINGKUNGAN

1) Suhu

– Psikhrofil, mikroba yang tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0oC. Mikroba ini berkembang di laut dalam, di habitat artik dan antartik serta di lemari es.

– Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40oC. Beberapa bakteri mesofil dapat tumbuh (tetapi tidak optimal) pada suhu tinggi atau suhu yang lebih rendah. Fenomena inilah yang menyebabkan terjadinya keracunan masakan pada makanan di restoran, catering atau makanan yang disimpan di lemari es.

– Termofil, mikroba ini tumbuh optimum pada suhu di atas 45oC, bahkan ada yang di atas 100 oC (ekstrim). Habitat mikroba termofil meliputi sumber air panas, tanah-tanah tropis, kompos, aliran air panas di dasar laut.

T. Simarmata 7

T. Simarmata 8

2. pH (Kemasaman)

Neutrofil, Mikroba yang hidup optimum pada pH

netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4

dan di atas 9.Contoh: bakteri

Asidofil, Mikroba yang tumbuh optimum pada pH di

bawah 5.5. Contoh: fungi, bakteri Thiobacillus yang

hidup pada pH 2-3.

Alkalofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di

atas 9, beberapa dapat hidup di atas pH

11.Contoh: Aktinomisetes, mikroba yang tumbuh di

habitat danau dan tanah alkalin

T. Simarmata 9

3).Tekanan Osmotik Tekanan osmotik yang ditimbulkan

oleh perbedaan ini dapat memecahkan sel.

Beberapa arkhaeobakteri hanya dapat tumbuh

pada konsentrasi elektrolit (biasanya NaCl),

tinggi, sedikitnya 1.5 M NaCl untuk tumbuh dan

3 - 4 M NaCl untuk pertumbuhan optimal.

Bakteri ini disebut bakteri Halofil yang bersifat

halotoleran.

4). Karbon Dioksida (CO2). Kapnofil adalah mikroba yang

memerlukan CO2 dalam konsentrasi yang

tinggi. Contoh: Neisseria gonorrhoeae

T. Simarmata 10

MEDIA KULTUR

KOMPOSISI• Medium Kimia (Sintetik): Jenis Dan Konsentrasi Bahan Kimia

Terukur Dan Pasti • Medium Kompleks: Jenis Dan Konsentrasi Bahan

Penyusunnya Tidak Diketahui

MEDIA BERDASARKAN FUNGSI:• Media transport: menyimpan suatu spesimen yang akan

dibawa ke suatu laboratorium; mengandung penyangga (buffer) dan garam-garam; mikroba tidak bermultiplikasi.

• Media yang diperkaya (enrichment media): memperbanyak sejumlah besar mikroba yang terdapat di dalam suatu spesimen.

• Media selektif: untuk mengisolasi dan mengindentifikasi mikroba tertentu dengan mencegah pertumbuhan kontaminan.

• Media diferensial: membedakan mikroba berdasarkan penampakannya pada medium

• Kaldu yang diperkaya (enrichment broth): mendukung dan memperkuat pertumbuhan mikroba tertentu dalam bersaing dengan kompetitornya.

T. Simarmata 11

MEDIA BERDASARKAN KONSISTENSI

• Media padat yaitu media yang ditambah agar-agar sebanyak 1.5-2.0 % :

– Penghitungan Populasi

– Isolasi/Biakan murni

– Penampakan Koloni

• Media cair yang tidak mengandung agar-agar

– Perbanyakan (produksi inokulan)

– Perhitungan populasi (MPN)

• Media semisolid yang mengandung agar-agar sebanyak maksimal 0.5 %

– Pergerakan Bakteri.

Mengapa menggunakan agar-agar?

T. Simarmata 12

PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI

Pertumbuhan sel: adalah peningkatan massa dan isi sel yang menghasilkan pembelahan sel.

Reproduksi: peningkatan ukuran populasi (Sexual dan asexual)

a. Binnary fission: simetri dan asimetri b. Multiple fission c. Ternary fission d. Budding (kuncup)e. Fragmentasi. f. Pembentukan konidiospora atau sporangiospora.

Doubling time = generation time. Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus sel ( 1-> 2 4 dst)

doubling time yang terkecil kondisi pertumbuhan optimum. • E.coli 20 menit, • Mycobacterium leprae 2 minggu.

T. Simarmata 13

T. Simarmata 14

T. Simarmata 15

T. Simarmata 16

Binary Fission

Figure 6.11

T. Simarmata 17

T. Simarmata 18

Bacterial growth curve

• lag phase

• log phase – logarithmicphase

• stationary phase

• death phase

Mathematics of growth

Nt = 2n∙N0 n = t/g g = 0.301t log Nt –log N0

Biphasic growth or diauxic growth

Continuous culture

KURVA PERTUMBUHAN BAKTERI

T. Simarmata 19

Kurva Pertumbuhan

T. Simarmata 20

• 1. Fase lag: – Belum terjadi peningkatan jumlah sel – Sel beradaptasi dengan lingkungan baru – Pertumbuhan tidak berimbang.

• 2. Fase log– Sel tumbuh dan membelah pada kecepatan maksimum– pertumbuhan berimbang– di akhir fase log: nutrisi esensil habis dan akumulasi

senyawa toksik. • 3. Fase stasioner

– tidak ada peningkatan populasi– sel menjadi tua. – membentuk endospora dan metabolit sekunder

• 4. Fase kematian– Mikroba rusak dan kultur memasuki fase kematian. – Lisis atau perubahan morfologi.

T. Simarmata 21

T. Simarmata 22

T. Simarmata 23

Jika 100 sel tumbuh dalam 5 jam menghasilkan 1,720,320 sel:

T. Simarmata 24Figure 6.12b

T. Simarmata 25Figure 6.13

T. Simarmata 26

PENGUKURAN PERTUMBUHAN BAKTERI (Langsung dan Tidak Langsung)

• Kuantitatif– Populasi– Massa (bobot)– Aktivitas (Respirasi, Enzim, substrat, dll)

• Kualitatif– Kekeruhan– Perubahan warna– pH– dll

T. Simarmata 27

• Plate Counts: Perform serial dilutions of a sample

Direct Measurements of Microbial Growth

Figure 6.15, top portion

T. Simarmata 28

Direct Measurements of Microbial Growth

Figure 6.19

T. Simarmata 29

T. Simarmata 30

T. Simarmata 31

Direct Measurements of Microbial Growth

• Direct Microscopic Count

Terdapat 25 kotak = 25 X 14 = 350

T. Simarmata 32

T. Simarmata 33

• Multiple tube MPN test

• Count positive tubes and compare to statistical MPN table.

DIRECT MEASUREMENTS OF MICROBIAL GROWTH METODA MPN

Figure 6.18b

T. Simarmata 34

T. Simarmata 35

T. Simarmata 36

Jika Pengenceran 10-7

Populasi = 43 X 107 sel

T. Simarmata 37

• Inoculate Petri plates from serial dilutions

Plate Count

Figure 6.16

T. Simarmata 38

• After incubation, count colonies on plates that have 25-250 colonies (CFUs)

Plate Count

Figure 6.15

T. Simarmata 39

T. Simarmata 40

T. Simarmata 41

T. Simarmata 42

• Filtration

Direct Measurements of Microbial Growth

Figure 6.17a, b

T. Simarmata 43

• Turbidity

Estimating Bacterial Numbers by Indirect Methods

Figure 620

T. Simarmata 44