MIKROBIOLOGI

1. PENGERTIAN MIKROBIOLOGI DAN MIKROBA
Mikrobiologi adalah salah satu bang biologi yang menelaah mengenai organisme hidup berukuran mikrokopis yang meliputi virus, bakteri, archaea, protozoa, alga dan fungi. Beberapa mikroba ( algae dan fungi ) berukuran cukup besar dan dapat dilihat dengan mata telanjang tetapi masih dimasukkan dalam kajian mikrobiologi. Orientasi taksonomi meliputi virology, bakteriologi, mikologi, fikologi atau algologi dan protozoologi. Pada orientasi habitat terdiri dari mikrobiologi air, tanah dan laut sedangkan orientasi problema yaitu ekologi mikroba, mikrobia patogenik, pertanian, industri dan geologi. Lapangan mikrobiologi terapan antara lain mikrobiologi kedokteran, akuatik, aeromikrobiologi, mikrobiologi makanan, pertanian, industri geokimia dan eksomikrobiologi.
Mikroba yaitu jasad hidup yang berukuran kecil, secara fisik jasad hidup digolongkan menjadi dunia tumbuhan ( plantae ) dan dunia binatang ( animalia ). Menurut wase menggolongkan jasad hidup berdasarkan susunan kimia makromolekul yang terdapat didalam sel yaitu Archaebacteria, Eukariota dan Eubacteria. Ciri umum mikroba dialam secara umum berperan sebagai produsen, konsumen dan redusen. Ada mikroba yang bersifat non seluler yaitu virus, virus yaitu jasad hiudp yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop electron. Selain itu ada yang disebut viroid yaiyu bahan genetic RNA yang bersifat infeksus ( dapat menginfeksi ) sel inang. Terdapat tiga rentang keragaman yaitu keragaman ukuran, keragaman nutrisi dan keragaman factor fisik lingkungan. Kemudia diversitas kehidupan mikroba antara lain thermofilik, psikofilik, acidofilik, alkalofilik, halofilik, barofilik, radiofilik dan anaerobic obligat.

2. SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBILOGI
Menurut para ahli yang menemukan mikroba misalnya saja menurut Francescoredi (1626-1697) bahwa ulat didalam daging busuk tidak akan berkembang biak apabila disimpan didalam suatu tempat yang tertutup yang tidak tersentuh oleh lalat. John Tyndall menemukan bakteri berspora yaitu percobaannya mendukung pendapat Pasteur bahwa cairan bahan organic dipanaskan dalam air garam yang mendidih selama 5 menit dan diletakan didalam ruangan bebas debu, tidak akan membusuk dalam waktu berbulan-bulan tanpa pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Peran mikroba dalam transformasi bahan organic yaitu bahan mikroba akan mengalami perubahan susunannya kimianya dan perubahan kimia yang terjadi yaitu Fermentasi dan Pembusukan.
Penemuan keidupan anaerob oleh Pasteur bahwa pada fermentasi asam batiraf ditemukan adanya proses kehidupan yang baik membutuhkan udara. Sedangkan penemuan enzim yaitu proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan. Selain itu ada mikroba penyebab penyakit kerusakan pada minuman anggur oleh mikrobia diduga adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad tinggi. Pada penemuan virus diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran lebih kecil dari bakteri karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai Viny. Selain itu adanya macam-macam penggunaan mikroba antara lain penggunaan mikroba untuk prose4s klasik, untuk proses baru, untuk reduksi antibiotic, untuk teknik genetika modern, dibidang pertanian, pertambangan dan dibidang lingkungan.

3. STRUKTUR DAN FUNGSI SEL MIKROBA
Pada komposisi material sel yaitu DNA dan RNA protein, lemak dan fosfolipid. Ada 2 tipe sel yaitu sel prokariotik dan eukariotik. Tipe sel prokariotik yaitu mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan sel eukariotik, tidak mempunyainorganda seperti mitokondria, kloroplas dan aparat golgi, inti sel prokariorik tidak mempunyai membran dll, Sel eukariotikmempunyai inti sejati yang diselumi membrane inti. Inti sel mengandung bahan genetic berupa genoma / DNA yang tersusun dalam suatu kromosom ddl.
Pada struktur sel terdiri dari inti sel, membrane sel prokariotik, dinding sel, flagel dan plli, ddan kapsul dan lendir. Perbadaan sel tanaman, sel hewan dan sel bakteri. Pada dinding sel tanaman sangat kuat dan kasar, sel hewan tidak mempunyai dinding sel, pada sel bakteri dinding sel terdiri dari rental polisakarida dan rental peptide, selain itu terdapat perbedaan pada membrane sel, inti sel, mitokondria, RE, ribosom, kloroplas dan vakuola.Pengertian Mikroba
Jasad hidup yang ukurannya kecil atau disebut jasad renik.
digolongkan menjadi : dunia binatang (animalia)
dunia tumbuhan (plantae)
 Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah dapat digolongkan ke dalam plantae atau animalia
 Mikroba ukurannya sangat kecil sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau animalia
 Mikroba kadang-kadang juga mempunyai sifat antara plantae dan animalia
Menurut teori evolusi, setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae atau animalia
Virus adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron . Virus bukan berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak tanpa menggunakan jasad hidup lain
PENEMUAN ANIMALCULUS
Leeuwenhoek 1633-1723 awal terungkap mikroba : mikroskop sangat sederhana dengan satu lensa jarak fokus yang sangat pendek sangat sederhana dengan satu lensa jarak fokus yang sangat pendek perbesarannya antara 50-300 kali. struktur mikroskopis:biji, jaringan, tumbuhan, invertebrata kecil
francscko redi 1626-1697 ulat di dalam daging busuk tidak akan berkembang biak apabila disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat, bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging, belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri

MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur 1875-1876 kerusakan pada minuman anggur oleh mikrobia penyakit Bir
Davaine (1863-1868) membuktikan:bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan dapat ditularkan pada hewan yang sehat sehingga menimbulkan penyakit yang sama
Robert Koch (1876)
Membuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri sehingga ditemukan “Postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit
PENEMUAN VIRUS
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai VIRUS..
STRUKTUR DAN FUNGSI SEL MIKROBA
sel Prokariotik : merupakan tipe sel pada bakteri dan sianobakteria/alga biru (disebut jasad prokariot)
sel Eukariotik : merupakan tipe sel pada jasad yang tingkatnya lebih tinggi dari bakteri (disebut jasad eukariot) yaitu khamir, jamur (fungi), alga selain alga biru, protozoa, dan tanaman serta hewan
TEORI SIMBIOSIS PROKARYOT MENJADI EUKARYOT
SEL PROKARIOTIK
1. mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan sel eukariotik
2. Beberapa sel bakteri Pseudomonas hanya berukuran 0,4-0,7µ diameternya dan panjangnya 2-3µ
3. tidak mempunyai organela seperti mitokondria, khloroplas, dan aparat golgi
SEL EUKARIOTIK
1. Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti
2. Inti sel mengandung bahan genetis berupa genome/DNA yang tersusun dalam suatu kromosom
3. Di dalam kromosom terdapat DNA yang berasosiasi dengan suatu protein yang disebut histon
STRUKTUR SEL
1. Inti Sel
a. Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers)
b. DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang disebut kromosom
c. Pembelahan inti dari satu menjadi dua anak inti dikenal sebagai mitosis
d. Pada tanaman dan hewan tingkat tinggi dikenal adanya reproduksi secara seksual
2. Membran Sel Prokariotik
a. Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob
b. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik
c. Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya
3. Dinding Sel
a. Dinding sel bakteri bersifat agak elastis dan tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah
b. Secara normal konsentrasi garam dan gula yang menentukan tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel
c. Apabila tekanan osmose di luar sel naik, air sel akan mengalir ke luar, protoplasma mengalami pengkerutan, dan membran akan terlepas dari dinding sel, proses ini disebut dengan plasmolisis.
Dinding sel bakteri gram positif: Dinding sel bakteri gram positif terdiri 40 lapis rangka dasar murein, meliputi 30-70 % berat kering dinding sel bakteri . Senyawa lain penyusun dinding sel gram positif adalah polisakarida yang terikat secara kovalen, dan asam teikoat yang sangat spesifik
Dinding sel bakteri gram negatif hanya terdiri atas satu lapis rangka dasar murein yang hanya mengandung diaminopemelat, dan tidak mengandung lisin, hanya meliputi ± 10% dari berat kering dinding sel .
4. Peranan Lisosom, lisosim akan merusak ikatan antar N-asetilglukosamin dan N-asetil asam muramat dalam murein, sehingga lisosim dapat merombak murein dalam dinding sel.
5. Flagel dan Pili. Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri yang letaknya dapat polar, bipolar, peritrik, maupun politrik.
Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan ialah 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.
Pada bakteri pertumbuhan dilakukan dengan pembelahan biner yaitu dari satu sel membelah menjadi dua sel baru. Wakltu untuk membelah dari satu sel menjadi dua sel beru disebut dengan waktu generasi. Selain waktu generasi adajuga istilah lain dalam pertumbuhan mikroba yaitu doubling time atau waktu penggandaan yaitu waktu yang dibutuhkan untuk sel untuk menjadi dua kali jumlah sel atau massa sel semula. Doubling time pada sertiap mikroba berbeda-beda tergantung dari pertumbuhannya.
Pada perkembangan ilmu moikrobiologi ditemukan suatu alat yang dapat digunakan untuk menghitung bakteri dan nama alat tersebut ialah Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) dan ada juga alat untuk menghitung khamir, spora atau sel-sel mikroba lain yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri yaitu Haemocytometer.

B. Faktor Lingkungan Mikroba
Faktor lingkungan mikroba mempengaruhi terhadap aktiviatas kehidupan mikroba baik secara morfologi maupun fisiologinya. Faktor lingkunagan mikroba terdiri dari dua macam yaitu faktor abiotik dan faktor biotik. Faktor abiotik terdiri dari :
1. Suhu pertumbuhan mikroba
Terdapat tiga macam suhu ada suhu optimum, suhu minimum dan suhu maksimum. Suhu optimum ialah suhu yang paling cocok untuk pertumbuhan dan perkembangan mikroba. Pengaruh suhu yang terlalu tinggi pada mikroba akan mengakibatkan titik kematian thermal (suhu yang dapat mematikan bakteri dalam waktu 10 menit) dan waktu kematian thermal (waktu yang diperlukan untuk membunuh bakteri atau mikroba). Sedangkan pengaruh suhu yang terlalu rendah dapat mengakibatkan :
Ø Cold shock
Ø Pembekuan (freezing)
Ø lyofilisasi
2. Kandungan air
3. Tekanan osmosis
Tekanan osmotis ini mengakibatkan plasmolosis dan plasmoptisa.
4. Ion-ion dan listrik, kebanyakan mikroba menyukai pH yang normal yaitu sekitar 7
Ø Kadar ion H
Ø Buffer
Ø Ion-ion lain
Ø Listrik
Tegangan listrik bisa mengakibatkan elektrolisis, elektroforesis, dan menyebabkan shock sehingga mikroba menjadi mati.
Ø Radiasi
Ø Tegangan muka
Ø Tekanan hidrostatik
Ø Getaran
Berdasarkan pH nya mikroba dikelompokkan menjadi mikroba asidofil, mikroba mesofil dan mikroba alkalifil.
Faktor biotik yaitu :
1. Interaksi dalam satu populasi mikroba, ada interaksi positif dan interaksi negatif. Interaksi positif ialah interaksi yang meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan kepadatan populasi mokroba. Sedangkan interaksi negatif ialah interaksi yang bisa menurunkan kecepatan pertumbuhyan dan meningkatnya kepadatan populasi.



2. Interaksi antar populasi mikroba
Ø Netralisme
Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi dan terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat
Ø Komensalisme
Hubungan terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh.
Ø Sinergisme
Menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat
Ø Mutualisme
Asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan
Ø Kompetisi
Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian yang ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya
Ø Amensalisme (antagonisme)
Asosiasi antar spesies yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun
Ø Parasitisme
Terjadi antara dua populasi, satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host/inang)
Ø Predasi
Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey)

C. Medium dan Nutrisi Mikroba
Medium ialah tempat untuk pertumbuhan mikroba. Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula. Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain.
Nutrisi ialah makanan atau senyawa organik yang dibutuhkan oleh mikroba. Nutrisi tersebut berfungsi untuk aktivitas fisiologi sel. Setiap nutrisi yang dibutuhkan oleh setiap mikroba berbeda-beda kadar dan jumlahnya tergantung pada kebutuhan mikroba itu sendiri. Nutrisi atau bahan makanan yang dibutuhkan oleh mikroba dikelompokkan ke dalam tujuh kelompok besar yaitu :
Ø air
Ø sumber energi
Ø sumber karbon
Ø sumber aseptor elektron
Ø sumber mineral
Ø faktor tumbuh
Ø sumber nitrogen
Mikroba juga digolongkan berdasarkan nutrisi dan kebutuhan oksigennya. Berdasarkan osumber karbon mikroba dikelompokkan menjadi jasad ototrof dan jasad heterotrof. Berdasarkan jumlah energi dikelompokkan menjadi jasad fototrof dan jasad khemotrof. Berdasarkan sumber elektron ada mikroba litotrof dan ada mikroba organotrof. Dan berdasarkan kebutuhan oksigen mikroba dikelompokkan menjadi mikroba aerob, mikroba anaerob, mikroba mikroaerob, mikroba fakultatif dan mikroba kapnofil.
Macam-macam medium mikroba ialah :
Ø Madium dasar
Ø Medium kompleks
Ø Medium diperkaya
Ø Medium kimia

D. Bioenergetik Mikroba
Bioenergetik mikroba mempelajari pengahasilan dan penggunaan energi oleh mikroba. Proses metabolisme yang terjadi yaitu prose anabolisme dan katabolisme. Proses bioenergetik tersebut ialah :
Ø Biooksidasi dan pemindahan energi
Perubahan energi cahaya menjadi energi kimia sebelum digunakan nantinya dalam reaksi endergonik
Ø Fermentasi
Suatu reaksi oksidasi reduksi yang merombak gula secara anaerob
Ø Respirasi
Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir
Ø Penggunaan energi olah jasad
Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik
Ø Fotosintesis
Ø Katabolisme makromolekul
Terjadinya proses penguraian karbohidrat, penguraian lemak, penguraian asam nukleat, dan penguraian protein.
E. Enzim Mikroba
Enzim ialah suatu senyawa kimia yang berperan sebagai biokatalisator reaksi kimia sehingga dapat mempercepat proses reaksi kimia. Enzim digolongkan ke dalam beberapa kelompok. Berdasarkan tempat bekerjanya ada endoenzim (enzim yang bekerja secara intraseluler) dan ada eksoenzim (enzim yang bekerja di luar sel). Berdasarkan daya katalisisnya ada enzim oksidoreduktase, trasferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase dan enzim lain dengan tata nama yang berbeda. Dan penggolongan enmzim berdasarkan terbentuknya enzim yaitu ada enzim adaptif dan ada enzim konstitutif.
Ketika bekerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu :
Ø Substrat
Ø Suhu
Ø Keasaman
Ø Penghambat enzim (inhibitor)
Ø Kofaktor
Ø Penginduksi