Mikroorganisme

Agung Haryanto102010207(D6)6 Desember 2010Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

Pendahuluan Mikroorganisme terdapat dalam populasi yang besar dan beragam, dan mereka terdapat hampir dimana-mana. Di dalam setiap gram tanah subur terdapat berjuta-juta mikroorganisme. Mikroorganisme terdapat di aliran air, danau, sungai, dan laut. mikroorganisme terdapat terdapat pada permukaan tubuh dan di dalam mulut, hidung dan rongga-rongga tubuh lainnya. Satu kali bersin dapat melontarkan berjuta-juta mikroorganisme ke lingkungan sekitar. Mikroorganisme terdapat paling banyak di tempat-tempat yang mengandung nutrien, kelembaban, dan suhu yang sesuai untuk pertumbuhan dan perkembangbiakannya. Penemuan mikroskop mengungkapkan bahwa makhluk hidup bersel tunggal hidup hampir di segala tempat, dari kolam hingga debu rumah. Pada abad ke-20, para ilmuwan menemukan bahwa berbagai bentuk kehidupan sel tunggal terbagi dalam dua kelompok berbeda, sebagian serupa dengan sel kita, masing-masing dengan nukleus dan serangkaian organel. Yang lainnya jauh lebih kecil dan sederhana, dengan sangat sedikit struktur internal. Organisme sederhana ini yaitu bakteri adalah bentuk kehidupan yang paling banyak di bumi. Bakteri sendiri termasuk dalam kelompok sel prokariotik. Sel prokariotik umumnya berukuran berukuran lebih kecil dan mempunyai struktur lebih sederhana daripada sel eukariotik. Sel eukariotik itu sendiri contohnya adalah sel tumbuhan dan sel hewan. Definisi dan Sejarah MikroorganismeMikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari organisme hidup yang berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang melainkan dengan bantuan mikroskop. Organisme yang sangat kecil ini disebut sebagai mikroorganisme, atau kadang-kadang disebut sebagai mikroba, ataupun jasad renik. Dunia mikroorganisme terdiri dari 5 kelompok organisme, yaitu bakteri, protozoa, virus, algae, dan cendawan. Mikroorganisme sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Beberapa diantaranya bermanfaat dan yang lain merugikan. Mikroorganisme yang bermanfaat antara lain: yang menghuni tubuh (flora normal), beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam proses fermentasi makanan, yaitu seperti pembuatan keju, anggur, yoghurt, tempe/oncom, kecap, produksi penisilin, sebagai agens biokontrol serta yang berkaitan dengan proses pengolahan limbah. Mikroorganisme yang merugikan, antara lain yang sering menyebabkan berbagai penyakit (hewan, tumbuhan, manusia), diantaranya: flu burung yang belakangan ini menggemparkan dunia termasuk Indonesia, yang disebabkan oleh salah satu jenis mikroorganisme yaitu virus. Selain itu juga terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.1

Asal-usul Kehidupan MikroorganismeAsal-usul kehidupan mikroorganisme diawali dengan kegemaran seorang ilmuwan bernama Anton van Leeuwenhoek yang mengamati mikroorganisme pada air hujan, air laut, dan kotoran gigi. Ternyata pada berbagai bahan tadi banyak ditemukan jasad renik, diantaranya protozoa, khamir dan bakteri. Walaupun saat itu, Leeuwenhoek hanya menggunakan jenis mikroskop yang sangat sederhana. Kemudian berkembang, munculnya jasad renik berasal dari dekomposisi jaringan tumbuhan/hewan yang telah mati atau dengan kata lain kehidupan muncul baegitu saja dan berasal dari bahan mati, sehingga dikenal dengan teori Generatio Spontanea: Abiogenesis (abio: tidak hidup, genesis: asal). Teori tersebut diperkuat dengan pembuktian bahwa daging yang dibiarkan membusuk akan menghasilkan belatung.2Namun, teori tersebut dapat dipatahkan oleh Francesco Redi. Melalui beberapa percobaan yang dilakukannya, sehingga berkembang teori baru yang dikenal dengan Generatio Spontanea: Biogenesis yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari bahan yang hidup. Hal ini dibuktikan bahwa belatung pada daging yang membusuk tidak terjadi secara mendadak dan berasal dari bahan mati. Tetapi, lalat tertarik dengan daging yang membusuk, kemudian bertelur di atas kain yang menutupi dagingnya, baru kemudian tumbuh belatung. Teori itupun akhirnya disanggah lagi oleh beberapa tokoh yang menyatakan bahwa mikroorganisme terjadi tidak secara tiba-tiba. Tokoh-tokoh tersebut antara lain: John Needham, Lazzaro Spallanzani. Sedangkan John Tyndall dan Louis Pasteur adalah tokoh-tokoh yang memberikan sanggahan akhir terhadap teori Generation Spontanea dengan dibuktikannya proses fermentasi, dengan menyatakan bahwa mikroorganisme hanya dapat muncul atau timbul akibat dari aktivitas jasad renik lain.2Saat ini informasi yang diperoleh dari mikrobilogi memberikan sumbangan besar, khususnya dalam mengawasi penyakit menular. Selain itu, mikroorganisme telah digunakan untuk mempelajari berbagai proses biokimia yang diketahui terjadi pula pada bentuk kehidupan yang lebih tinggi. Banyak fakta tentang metabolisme manusia yang diketahui sekarang mula-mula diketahui terjadi pada mikroorganisme. Demikian pula dengan teknologi yang sekarang sedang popular, yaitu rekayasa genetik, yang tidak lain merupakan perkembangan genetika molekuler yang menjelaskan bagaimana gen mengatur aktivitas sel. Semua ini berasal dari studi tentang mikroorganisme.1,2Jadi, bidang mikrobiologi tidak hanya studi tentang penyebab penyakit tetapi merupakan studi tentang semua aktivitas hayati mikroorganisme. Diharapkan di waktu mendatang, dapat mengendalikan kelainan genetika dan penyakit seperti kanker. Selain itu, juga diharapkan dapat diperoleh berbagai varietas hewan/tumbuhan yang berkualitas (cepat panen, tahan penyakit, dan produktivitasnya tinggi).1,2

Mikroskop Mikroskop merupakan sebuah teknik untuk menghasilkan bayangan dari benda yang sangat kecil sehingga mampu dilihat oleh mata dengan baik. Mikroskop yang pertama kali digunakan oleh para saintis Renaisans adalah mikroskop cahaya (light microscope, LM). Cahaya tampak dilewatkan melalui spesimen dan kemudian menembus lensa kaca. Lensa ini merefraksi (membelokkan) cahaya sedemikian rupa sehingga bayangan spesimen diperbesar sewaktu bayangan itu diproyeksikan ke mata kita.3Dua nilai penting sebuah mikroskop ialah daya pembesaran dan penguraiannya, atau resolusi. Pembesaran mencerminkan berapa kali lebih besar objeknya terlihat dibandingkan dengan ukuran sebenarnya. Daya urai merupakan ukuran kejelasan citra; yaitu jarak minimum dua titik yang dapat dipisahkan dan masih dapat dibedakan sebagai dua titik terpisah. Misalnya, apa yang terlihat dengan mata telanjang sebagai satu bintang mungkin saja terurai menjadi bintang kembar dengan sebuah teleskop. Sama seperti daya urai mata manusia yang terbatas, daya urai teleskop dan mikroskop juga terbatas. Mikroskop dapat didesain untuk memperbesar objek sebesar yang diinginkan, tetapi mikroskop cahaya tidak pernah menguraikan rincian yang lebih halus dari sekitar 0,2 m, ukuran bakteri kecil. Resolusi ini dibatasi oleh panjang gelombang cahaya tampak yang digunakan untuk menerangi spesimennya. Mikroskop cahaya dapat memperbesar secara efektif hingga sekitar 1000 kali ukuran spesimen sebenarnya; pembesaran yang lebih akan meningkatkan kekaburan. Sebagian besar penyempurnaan mikroskop cahaya (teknik-teknik dalam menggunakan mikroskop cahaya) sejak permulaan abad ke 20 telah melibatkan metode-metode baru untuk meningkatkan kontras, yang membuat rincian yang dapat diuraikan diterima mata dengan lebih jelas.3

Gambar 1. Mikroskop Monokuler4 Gambar 2. Mikroskop Cahaya5Biologi sel telah mengalami kemajuan pesat pada tahun 1950 dengan pengenalan mikroskop elektron. Sebagai pengganti cahaya tampak, mikroskop elektron (electron microscop, EM) memfokuskan berkas elektron melalui spesimen. Daya urai dihubungkan terbalik dengan panjang gelombang radiasi yang digunakan mikroskop, dan berkas elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek dari panjang gelombang cahaya tampak. Mikroskop elektron modern secara teoritis dapat mencapai resolusi sekitar 0,1 nanometer (nm), tetapi dalam prakteknya batas untuk struktur biologis umumnya hanya sekitar 2 nm (masih merupakan peningkatan ratusan kali lipat dari mikroskop cahaya). Para ahli biologi menggunakan istilah ultrastruktur sel untuk mengacu pada anatomi sel yang diuraikan oleh mikroskop elektron.3Terdapat dua jenis dasar mikroskop elektron: yaitu mikroskop elektron transmisi (transmission electron microscope, TEM) dan mikroskop elektron payar (scanning electron microscope, SEM). TEM mengarahkan berkas elektron melalui bagian tipis spesimen, serupa dengan cara yang dilakukan oleh mikroskop cahaya yang mentransmisi (menghantarkan) cahaya melalui kaca mikroskop. Akan tetapi bukan lagi menggunakan lensa kaca yang tidak bisa ditembus elektron, TEM menggunakan elektromagnet sebagai lensa untuk memfokuskan dan memperbesar citra dengan cara membelokkan jalan elektronnya. Citra yang terbentuk akhirnya difokuskan pada layar supaya dapat dilihat atau difokuskan pada film fotografik. Untuk meningkatkan kontras pada citra, irisan yang sangat tipis dari sel awetan diwarnai dengan atom logam berat, yang melekat pada tempat-tempat tertentu di dalam sel. Ahli biologi sel menggunakan TEM terutama untuk mengkaji ultrastruktur internal sel.3

Gambar 3. Mikroskop Elektron TEM6Mikroskop elektron payar atau SEM sangat berguna untuk melihat permukaan spesimen secara rinci. Berkas elektron memayar (scan) permukaan sampel, yang biasanya dilapisi dengan film emas tipis. Berkas ini mengeksitasi elektron pada permukaan sampel, dan elektron sekunder ini dikumpulkan dan difokuskan di layar. Hasilnya berupa citra topografi spesimen tersebut. Perlengkapan penting SEM ini ialah kedalaman medannya yang besar, menghasilkan citra yang tampak seperti tiga dimensi.3

Gambar 4. Mikroskop Elektron SEM7

Mikroskop elektron mengungkapkan banyak organel yang mustahil diuraikan oleh mikroskop cahaya. Tetapi mikroskop cahaya memiliki keunggulan, khususnya untuk mengkaji sel-sel hidup. Kelemahan mikroskop elektron adalah dalam hal metode yang digunakan untuk mempersiapkan sel mati spesimennya. Selain itu, mikroskop elektron menghasilkan artifak-artifak, ciri-ciri struktural yang terlihat dalam mikrograf yang sebenarnya tidak ada dalam sel hidup.3 Sel Prokariotik dan Sel EukariotikDua jenis utama sel, yaitu prokariotik dan eukariotik, dapat dibedakan berdasarkan organisasi strukturalnya. Sel-sel dari mikroorganisme yang biasa disebut bakteri adalah sel prokariotik. Semua bentuk kehidupan lainnya tersusun dari sel-sel eukariotik. Sel eukariotik jauh lebih kompleks daripada sel prokariotik, karena dibagi-bagi oleh membran-membran internal menjadi ruangan-ruangan fungisional, atau organel, yang berbeda-beda.3,8Kata prokariota (prokaryote) berasal dari bahasa Yunani, pro yang artinya sebelum, dan karyon, yang artinya kernel, yang disebut nukleus. Sel prokariotik tidak memiliki nukleus, materi genetiknya (DNA) terkonsentrasi pada suatu daerah yang disebut nukleoid, tetapi tidak ada membran yang memisahkan daerah ini dari bagian sel lainnya. Pada sel prokariotik yang jauh lebih sederhana, DNA tidak terpisah dari bagian-bagian lain sel tersebut yang ada di dalam nukleus. Sel prokariotik juga tidak memiliki organel sitoplasmik seperti yang dimiliki oleh sel eukariotik. Hamper semua sel prokariotik (bakteri) memiliki dinding sel eksternal yang kuat.8 BakteriSatuan ukuran bakteri adalah mikrometer (m), yang setara dengan 1/1000 mm atau 10-3 mm. Bakteri yang paling umum dipelajari di dalam praktikum mikrobiologi dasar berukuran kira-kira 0,5-1,0 x 2,0-5,0 m. Sebagai contoh bakteri stafilokokus dan streptokokus yang berbentuk bola mempunyai diameter yang berkisar dari 0,75 1,25 m. Bentuk batang yang berukuran rata-rata seperti bakteri tifoid dan disentri mempunyai lebar 0,5 - 1 m dan panjang 2 3 m. sel beberapa spesies bakteri amat panjang; panjangnya dapat melebihi 100 m dan diameternya berkisar dari 0,1 0,2 m. Sekelompok bakteri yang dikenal sebagai mikoplasma, ukurannya khas amat kecil, demikian kecilnya sehingga hamper tidak tampak di bawah mikroskop cahaya. Mereka juga pleomorfik, yaitu morfologinya amat beragam.1 Sel-sel individu bakteri dapat berbentuk seperti elips, bola, batang (silindris), atau spiral (heliks). Masing-masing cirri ini penting dalam mencirikan morfologi suatu spesies. Sel bakteri yang berbentuk seperti bola atau elips dinamakan kokus. Sel bakteri berbentuk silindris atau seperti batang dinamakan basilus. Ada banyak perbedaan dalam ukuran panjang dan lebar di antara berbagai spesies basilus. Ujung beberapa basilus tampak persegi, yang lain bundar, dan yang lain lagi meruncing atau lancip seperti ujung cerutu. Kadang-kadang basilus tetap saling melekat satu dengan lainnya, ujung dengan ujung, sehingga memberikan penampilan rantai. Bakteri berbentuk spiral, atau spirilium, terutama dijumpai sebagai individu-individu sel yang tidak saling melekat. Tercakup di dalam kelompok morfologis ini ialah spiroketa, beberapa di antaranya menyebabkan penyakit yang gawat pada manusia. Individu-individu sel dari spesies yang berbeda-beda menunjukkan perbedaan-perbedaan yang menyolok dalam hal panjang, jumlah, dan amplitudo spiralnya serta kekakuan dinding selnya. Sebagai contoh, beberapa spirilium berukuran pendek, spiralnya berpilin ketat; yang lain sangat panjang dan menunjukkan sederetan pelintiran dan lengkungan. Spiral yang pendek dan tidak lengkap disebut sebagai bakteri koma atau vibrio.1 Tabel 1. Fungsi Struktur Permukaan Sel Bakteri1STRUKTURFUNGSIKOMPOSISI KIMIAWI

FlagelaLokomosiProtein

PiliTabung konjugasiPelekatan selProtein

Kapsul dan bahan ekstra selularPenutup lindungPelekatan selMakanan cadanganPolisakarida, polypeptide

Dinding selPenutup lindungPermeabilitasPeptidoglikan, asam tekoat, polisakarida,lipid,dan protein

Membran sitoplasma dan mesosomPenutup semipermeabel Mekanisme transporPembelahan selSintesis makromolekulbiolgisLipid, protein

Jamur Fungi atau jamur adalah organisme heterotrofik, mereka memerlukan senyawa organik untuk nutrisinya. Fungi terdiri dari kapang dan khamir. Morfologi kapang ialah berbenang-benang sedangkan khamir umumnya uniselular. Fungi bereproduksi dengan berbagai cara, meliputi penguncupan, pembelahan, atau sporulasi. Spora dapat dihasilkan secara aseksual atau seksual dan dapat dikelilingi oleh utbuh buah. Fungi dapat tumbuh dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan bagi kebanyakan mikroorganisme lain; yaitu meliputi adanya asam dan konsentrasi gula yang tinggi. Klasifikasi fungi terutama didasarkan pada ciri-ciri morfologis terutama struktur-struktur yang berkaitan dengan reproduksi, yaitu spora aseksual dan seksual serta tubuh-tubuh buahnya. Ada empat kelas fungi: Phycomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, dan Deuterocymetes. Kebanyakan fungi yang merupakan pathogen bagi manusia dijumpai dalam kelas Deuteromycetes. Meskipun bukan merupakan kelompok taksonomi tunggal, kapang lendir merupakan sekumpulan mikroorganisme renik yang mempunyai ciri-ciri serta daur hidup morfogenetik (berubah bentuk) seperti ameba.1Bila mereka hidup dari benda organik mati yang terlarut, mereka disebut saprofit. Saprofit menghancurkan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang kompleks, menguraikannya menjadi zat-zat kimia yang lebih sederhana, yang kemudian dikembalikan ke dalam tanah, dan selanjutnya meningkatkan kesuburannya. Jadi mereka dapat sangat menguntungkan bagi manusia. Sebaliknya mereka juga dapat merugikan kita bilamana mereka membusukkan kayu, tekstil, makanan, dan bahan-bahan lain. Jamur saprofitik juga penting dalam fermentasi industri, misalnya pembuatan bir, minuman anggur, dan produksi antibiiotik seperti penisilin. Peragian adonan dan pemasakan beberapa keju juga bergantung kepada kegiatan jamur.1Beberapa fungi meskipun saprofitik, dapat juga menyerbu inang yang hidup lalu tumbuh dengan subur sebagai parasit. Sebagai parasit, mereka menimbulkan penyakit pada tumbuhan dan hewan., termasuk manusia. Akan tetapi, di antara sekitar 500.000 spesies jamur, hanya kurang lebih 100 yang patogenik terhadap manusia. Kematian karena infeksi oleh jamur selain penyakit kulit sangat tinggi. Hal ini bisa disebabkan oleh diagnosis yang terlambat atau yang salah selama penyakit itu menjalar atau karena tidak tesedianya antibiotic yang nontoksik yang secara medis tepat guna. Banyak fungi patogenik, misalnya Histoplasma capsulatum, yang menyebabkan histoplasmosis (infeksi mikosis pada sistem retikuloendotelium yang meliputi banyak organ), dapat juga hidup hidup sebagai saprofit. Fungsi seperti itu menunjukkan dimorfisme; artinya mereka dapat ada dalam bentuk uniselular seperti halnya khamir ataupun dalam bentuk benang (filamen) seperti halnya kapang. Fase khamir timbul bilamana organisme itu hidup sebagai parasit atau pathogen dalam jaringan, sedangkan bentuk kapang bila organisme itu merupakan saprofit dalam tanah atau dalam medium laboratorium.1 Virus Virus adalah mikroorganisme yang sedemikian kecilnya sehingga hanya dapat dilihat pada perbesaran yang disediakan oleh mikroskop elektron. Mereka dapat lolos melewati pori-pori saringan yang tidak memungkinkan lewatnya bakteri. Virus juga memperbanyak diri hanya di dalam sel-sel hewan, tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme lain. Karena itulah maka mereka disebut parasit intraselular obligat.1 Virus tidak mempunyai perlengkapan metabolik sendiri, virus tidak mampu membangkitkan energi atau mensitesis protein. Oleh karena itu mereka bergantung kepada sel-sel inangnya untuk melaksanakan fungsi-fungsi yang vital. Seperti halnya sel-sel inangnya, virus mempunyai informasi genetis untuk bereproduksi dan untuk mengambil alih sistem pembangkit energy dan pembuat protein sel inangnya. Informasi ini ada di dalam gen-gen virus.1 Virus berpindah dari satu sel inang ke yang lain dalam bentuk paket-paket gen berukuran kecil. Berbeda dengan sel-sel inang, bahan genetis virus adalah DNA atau RNA tetapi tidak kedua-duanya. Bahan genetis tersebut terkemas di dalam selubung protein yang sangat khusus dengan bentuk yang berbeda-beda. Selubung tersebut melindungi bahan genetis ketika virus ada di luar sel inang dan berfungsi sebagai wahana masuk ketika virus memasuki sel inang tertentu. Virus yang sempurna secara struktural, matang serta mampu menginfeksi disebut virion. Selama berkembang biak di dalam sel inang, virus dapat menimbulkan penyakit. Sesungguhnya, virus menimbulkan penyakit-penyakit menular akut yang paling umum pada manusia, dan telah terhimpun semakin banyak bukti yang menyarankan bahwa mereka juga dapat menimbulkan banyak penyakit kronis yang berbeda-beda.1Kesimpulan Mikroorganisme merupakan organisme yang sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop. Mikroorganisme terdapat dimana-mana, baik itu di lingkungan sekitar, maupun di dalam tubuh kita. Mikroorganisme sangat erat kaitannya dengan kehidupan kita, beberapa di antaranya bermanfaat dan yang lain merugikan. Beberapa mikroorganisme bisa menyebabkan penyakit dan yang lainnya bisa berguna dalam kegiatan sehari-hari yaitu seperti untuk pembuatan anggur, keju, yoghurt, produksi penisilin, serta proses pembuangan limbah. Daftar Pustaka

1. Pelczar Michael J, Chan E.C.S. Dasar-dasar mikrobiologi. Edisi pertama. Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press); 2008.h.5-6, 99-106, 189-190, 282-3.2. Universitas Bangka Belitung. Sejarah perkembangan mikrobiologi. Post at 2008. Diunduh dari http://www.ubb.ac.id/SejarahPerkembanganMikrobiologi&nomorurut artikel=216, 31 Januari 20103. Campbell Neil A, Reece Jane B, Mitchell Lawrence G. Biologi. Edisi ke-5. Jakarta: Erlangga; 2004.h.113-5, 6, 116.4. Artikel guru. Mikroskop cahaya monokuler. Post at 2010. Diunduh dari http://gurungeblog.wordpress.com, 31 Januari 2010.5. Fakta ilmiah. Mikroskop cahaya. Post at 2010. Diunduh dari http://faktailmiah.com, 31 Januari 2010.6. What is cell. Mikroskop elektron TEM. Post at 2010. Diunduh dari http://www.whatiscell.wordpress.com, 31 Januari 2010.7. Carleton. Mikroskop Elektron SEM. Post at 2010. Diunduh dari http://serc.carleton.edu, 31 Januari 2010.8. Cano R, Colome J, Stansfield W. Biologi molekuler dan sel. Edisi pertama. Jakarta: Erlangga; 2006.h.2-4.

10