mikrobiologi umum 1

Nama: Lulu Nurlaila

NIM : 10410022

Mikrobiologi Umum

1.    a.  Nama bakteri berasal dari bahasa Yunani “bacterion” yang berarti batang atau tongkat. Sekarang nama itu dipakai untuk menyebut sekelompok mikroorganisme bersel satu, tubuhnya bersifat prokariotik, yaitu tubuhnya terdiri atas sel yang tidak memiliki pembungkus inti.  Pada umumnya ukuran tubuh bakteri sangat kecilsatuan ukuran tubuh bakteri adalah mikrometer atau mikron. Lebar tubuh umumnya antara 1-2 mikron , sedangkan panjangnya antara 2-5 mikron. Bakteri berbentukk kokus ada yang berdiameter 0,5 μ, ada pula yang berdiameter sampai 2,5 μ. Sedangkan bakteri yang berbentuk basil ada yang lebarnya 0,2-2 μ. Pengukuran besar kecilnya bakteri perlu didasarkan pada standar yang sama. Pada umumnya, bakteri yang berumur 2-6 jam lebih besar daripada bakteri yang umurnya lebih dari 24 jam. secara garis besar, morfologi bakteri dapat digolongkan ke dalam kelompok:

-       basil : bakteri yang mempunyai bentuk tongkat pendek/batang kecil dan silindris. Berdasarkan jumlah koloninya basil dibedakan lagi menjadi monobasil (basil yang hidup menyendiri atau tidak bergerombol), diplobasil (koloninya terdiri dari 2 basil), dan streoptobasil (koloni berbentuk rantai).

-       Kokus : bakteri yang berbentuk bulat seperti  bola-bola kecil. Berdasarkan jumlahnya, kokus dibedakan menjadi monokokus (menyendiri), diplokokus (berdua), streptokokus (membentuk rantai), stafilokokus (membetuk untaian seperti anggur), sarcina (mengelompok serupa kubus), dan tetrakokus (koloni terdiri dari 4 kokus).

-       Spiril : bakteri berbentuk bengkok seperti spiral.

 

Struktur luar sel bakteri terdiri dari flagel/bulu cambuk, fimbria, kapsula atau lapisan lendir, dan dinding sel (Gram positif dan Gram negatif).

 

Susunan dalam sel bakteri terdiri dari membran sitoplasma (plasmolemma/ lapisan hialin), protoplasma/plasma sel, inti/nukleus yang berfungsi sebagai pusat pengendalian sel dan lokasi utama bahan genetik DNA dan RNA, dan organel-organel.Spora bakteri biasanya berupa endospora. Contoh bakterin penghasil endospora yaitu Bacillus subtilis, Bacillus cereus.

Ragi atau fermen merupakan zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi mikroorganisme tersebut. Media biakan ini dapat berbentuk butiran-butiran kecil atau cairan nutrien. Ragi umumnya digunakan dalam industri makanan untuk membuat nakanan dan minuman hasil fermentasi  seperti acar, tempe, tape, roti, dan bir. Mikroorganisme yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri ats berbagai bakteri dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus sp, Aspergillus sp, Mucor sp, Amylonyces sp, Endomycopsis sp, Saccharomyces sp, Hansenula anomala, Lactobacillus sp, Acetobacter sp, dan sebagainya.

Virus adalah parasit berukuran mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Virus bersifat parasit obligat, hal tersebut disebabkan karena virus hanya dapat bereproduksi didalam material hidup dengan menginvasi dan memanfaatkan sel makhluk hidup karena virus tidak memiliki perlengkapan selular untuk bereproduksi sendiri. Susunan tubuh virus antara lain kapsid, materi genetik, kepala, dan ekor yang berfungsi melekatkan tubuh virus pada inang.  Virus dapat melakukan replikasi yaitu dengan tahapan: adsorpsi (penempelan virus pada dinding sel inang), penetrasi pada inang, eklipase (asam nukleat virus menggunakna asam nukleat bakteri untuk membentuk bagian-bagian tubuh virus seperti protein, asam nukleat, dan kapsid), pembentukan virus baru, dan pemecahan sel inang.virus ini dapat menjadi patogen bagi  manusia seperti Human Papilloma Virus, virus cikungunya, virus ebola, dan sebagainya.

b. prokariot merupakan bentuk sel organisme yang paling sederhana denagn diameter dari 1-10 μm. Struktur selnya diselimuti membran plasma yang tersusun atas lemak lapis ganda. Sebagian besar prokariot bersifat uniseluler mer=skipun ada juga beberapa yang mempunyai bentuk multiseluler denagn sel-sel yang melakukan fungsi khusus. Prokariot dibagi menjadi subdivisi Eubacteria dan Archaebacteria. Namun Archae adalah kelompok peralihan antara prokariot dan eukariot. Dilihat dari struktur selnya, Archae merupakan kelompok prokariot, tetapi evolusi molekul rRNA-nya memperlihatkan bahwa Archae lebih mendekati eukariot.contoh prokariot yaitu E. coli.

Eukariot merupakan organisme dengan sel kompleks, dimana bahan-bahan genetika disusun menjadi nuklei yang terikat dalam membran. Pada umumnya , sel eukariota memiliki ukuran yang lebih besar dari prokariot dan memiliki bagian-bagian sub-selular yang disebut organel dan sitoskeleton yang terdiri dari mikrotubulus, mikrofilamen, dan filamen antara. DNA eukariot disimpan dalam kumpulan kromosom yang tersimpan dalam nuklei yang terbungkus membran nuklei. Eukariot melakukan reproduksi secara aseksual(pembelahan sel secara mitosis)  dan seksual.

persamaan prokariot dan eukariot adalah plasma membran, sitoplasma, kloroplas, dan mitokondria.

Perbedaannya yaitu:

Membran inti: eukariot memiliki membran inti sedangkan prokariot tidak.

DNA: pada eukariot terdapat intron sedangkan prokariot tidak.

Kromosom : eukariot memiliki histon, prokariot tidak.

Ukuran : prokariot lebih kecil daripada eukariot.

Ribosom: ribosom prokariot lebih kecil dibandingkan eukariot.

Organel: eukariot memiliki organel bermembran sedangkan prokariot tidak.

c. sel heterotrof pda awal pembentukanmakhluk hidup merupakan sel anaerobik. Karena energi yang dihasilkan sangat kecil, organisme berevolusi sehingga dihasilkan energi yang cukup banyak. Caranya, sel melakukan respirasi secara aerobik melalui daur krebs. Respirasi aerobik muncul kemudian setelah respirasi anaerobik. Untuk melakukan respirasi aerobik di perlukan alat khusus yaitu mesosom. Mesosom ini merupakan pelekukan membran sel kedalam. Di dalam mesosom terdapat enzim-enzim pernapasan aerobik. Hipotesis ini diungkapkan berdasarkankenyataan sekarang yakni ada sel bakteri aerobik yang memiliki mesosom. Jadi yang terbentuk pertama kali adalah sel prokariotik anaerob yang kemudian berevolusi menjadi sel aerob. Dengan demikian terdapat beberapa macam sel, yaitu sel prokariot anaerob, sel prokariot aerob, dan sel eukariot anaerob. Selanjutnya sel eukariotik anaerob “menelan” sel proariotik aerob. Sel prokariot itu hidup didalam sel eukariot dan melakukan simbiosis mutualisme. Sebagai sel inang, sel eukariotik mendapat energi dari sel prokariotik, sedangkan sebagai simbion, sel prokariot mendapatkan asam piruvat dari sel inang. Simbiosis muutualisme tersebut berlangsung sedemikian eratnya dan dalam perkembangan selanjutnya sel prokariot tersebut berubah menjadi mitokondria, yaitu organel penghasil energi yang ada dalam sel. Simbiosis tersebut dinamakan endosimbiosis.

2.    a.

- fase lag (fse adaptasi) . bakteri akan menyesuaikan diri dengan substrat dan kondisi lingkungan sekitarnya. Lamanya fase ini bervariasi bergantung adaptasi yang dilakukan. Sel yang ditumbuhkan pada medium dan lingkungan pertumbuhan yang sama mungkin tidak memerlukan waktu adaptasi. Tetapi jika nutrien yang tersedia dan kondisilingkungan yang baru sangatlah berbeda dengan sebelumnya, maka diperlukan penyesuaian untuk mensintesis enzim-enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme. Selain itu, jumlah sel yang semakin tinggi akan mempercepat proses adaptasi .

    - fase pertumbuhan awal. Setelah mengalami fase adaptasi, mikroba mulai membelah dengan kecepatan yang masih rendah karena baru tahap penyesuaian diri.

    - fase eksponensial (pertumbuhan logaritmik). Sel mikroba membelah dengan cepat dan konstan, pertambahan jumlahnya mengikuti kurva logaritmik. Kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan kansdungan nutrien, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara. Sel mikroba membutuhkan energi yang lebih banyak daripada fase lainnya dan paling sensitif terhadap keadaan lingkungan.

    - fase pertumbuhan diperlambat. Hal ini terjadi karena jumlah substrat sudah berkurang, kemungkinan adanya zat metabolit yang beracun atau dapat menghambat pertumbuhan jasad renik.

    - fase pertumbuhan tetap (statis). Jumlah poppulasi sel tetap karen jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini menjadi lebih kecil-kecil karena sel tetap membelah meskipun zat-zat nutrisi sudah mulai habis. Karen akekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Sel-sel menjadi lebih tahan terhadap keadaan ekstrim.

    - fase menuju kematian. Banyak sel yang mati namun segera mungkin memasuki fase kriptik.

    - fase kriptik . jumlah sel meningkatkan secara perlahan dengan mengandalkan substrat dari sel bakteri yang sudah mati.

    - fase kematian. Jumlah sel benar-benar mengalami penurunan dan sampai pada titik tidak ada lagi sel yang mamou bertahan hidup.

b. pada saat waktu awal, sejumlah sel dimasukkan ke dalam medium dengan jumlah substrat dan pH tertentu. Seiring bertambahnya waktu, jumlah sel bakteri semakin meningkat hingga mencapai titik maksimum. Sejalan dengan meningkatnya jumlah se bakteri, jumlah substrat semakin menurun karena dipakai untuk metabolisme sel dan kesetimbangan pH pun terganggu karena metabolit yang dihasilkan oleh bakteri. Ketika jumlah sel konstan pada fase stationer, jumlah substrat dan pH semakin turun karena bakteri tetap melakukan metabolisme. Saat jumlah sel bakteri mengalami penurunan pada fase pertumbuhan diperlambat, pH mulai naik lagi perlahan namun jumlah substart tetap turun walaupun tidak se drastis saat fase logaritmik.

c. jumlah metabolit yang dihasilkan semakin banyak seiring bertambahnya jumlah sel dalam substrat. Jumlah metabolit A mencapai titik maksimum saat pertumbuhan sel bakteri berada di ujung fase stationer, menuju fase kematian. Namun dalam selang waktu pada fase kematian  tersebut dihasilkanlah metabolit B sebagai metabolit sekunder yang dihasilkan untuk mempertahankan eksistensinya walaupun tidak cukup kuat untuk menopang kehidupannya dan pada akhirnya berada pada fase kematian permanen.

d. metabolit A merupakan metabolit primer yang merupakan bahan kimia yang dibutuhkan oleh organisme untuk hidup . contohnya: asam amino, asetil C0-A, gula-gula, nukleotida, asam sitrat, dll. metabolit A dapat ditingkatkan dengan cara meningkatkan kualitas substrat sehingga bakteri dapat tumbuh dengan baik dan menghasilkan metabolit primer yang lebih banyak, lalu dengan mengontrol keadaan lingkungan sekitar seperti pH nya agar tetap stabil.

sedangkan metabolit B merupakan metabolit sekunder  yang merupakan salah satu cara organisme untuk mempertahankan eksistensinya dan sebagai tindakan responsif terhadap lingkungan. Metabolit sekunder ini digunakan untuk mencegah dan memertahankan diri dengan membantu proses reproduksi dan mencegah sengatan sinar ultraviolet. Contohnya: protein, asam lemak, karbohidrat, senyawa antimikroba,dll. Umumnya metabolit sekunder berawal dari metabolit primer, sehingga untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder dapat dilakukan dengan meningkatkan produksi metabolit primernya.

3.    a. sampel diambil dan disimpan dalam botol, sampell segera disegarkan dilaboratorium. Hal ini karena menurut Blochl, sampel dapat dibawa ke laboratorium dari lokasi tanpa pengendalian suhu, dan di laboratorium sampel dapat disegarkan kembali dengan berbagai variasi media dengan suhu inkubasi seperti tempat asalnya. Inkubasi dilakukan mulai suhu 55-70 °C selama satu hingga lima hari. Sampel diberi perlakuan dengan menginkubasi sampel selama 24 jam dalam media LB dengan perbandingan 3:1. Kemudian 100μL diambil dan disebar pada agar cawan dan diinkubasi pada berbagai suhu selama beberapa hari. Isolat yang mampu mendegradasi kitin ditandai dengan terbentuknya halo yaitu zona bening disekitar koloni. Isolat kemudian diseleksi berdasarkan indeks kitinolitik hingga nantinya diperoleh jumlah isolat pada suhu tertentu. Lalu beberapa isolat yang diperoleh selanjutnya di uji secara kuantitatif dengan metode reduksi kitin dan metode kitin deasetilase pada berbagai suhu dan pH. Identifikasi bakteri dapat dilakukan dengan menggunakan Bergey’s manual.

b. kemampuan bakteri termofilik untuk bertahan hidup di lingkungan panas disebabkan bakteri termofil mempunyai membran sel yang kaya akan asam lemak jenuh dan  membran ribosom yang juga tahan panas. Organisme termofil merupakan prokariot karena eukariot tidak dapat bertahan hidup pada suhu tinggi.

c.  bakteri termofilik merupakan kelompok bakteri yang mampu tumbuh pada suhu 45 – 65 derajat C. mikroba termofil memiliki keistimewaan diantaranya enzim dan protein yang dihasilkan bersifat termostabil dan mampu berfungsi optimal pada suhu tinggi. Enzim kitinase pada bakteri termofilik dimanfaatkan untuk menghasilkan senyawa kitosan yang digunakan secara luas pasa berbagai bidang industri. Selain itu, masih banyak jenis enzim yang dihasilkan bakteri termofilik yang digunakan di industri antara lain amilase, pullulanase, selulase, xilanase, kitinase, proteinase, esterase, dan alkohol dehidrogenase.

Kitinase banyak dimanfaat sebagai agen biokontrol terutama bagi tanaman yang terserang infeksi jamur. Kitin yang merupakan komponen utama dinding sel jamur dapat di degradasi enzim kitinase menghasilkan produk yang ramah lingkungan dibandingkan penggunaan bahan kimia. Kitinase ini juga berperan sebagai antifungi.

4.    a. ragi akan menfermentasikan sukrosa (glukosa dan fruktosa) menjasi alkohol (etanol), karbondioksida, dan energi (ATP).

Pada prokariot, Polisakarida disintesis dari UDPG atau ADPG yang merupakan glukosa yang sudah diaktivasi. ADPG digunakan untuk sintesis glikogen, sedangakn UDPG digunakan untuk biosintesis polisakarida lain dalam sel seperti asam N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat dalam komponen membran terluar peptidoglikan atau lipoposakarida pada bakteri Gram negatif. Glukoneogenesis yaitu glukosa yang di biosintesis dari senyawa karbon lain melalui proses yang berlawanan dengan proses glikolisis. Pentosa yang dibutuhkan untuk sintesis asam nukleat dibentuk dekarboksilasi glukosa-6-fosfat. Enzimm ribonukleat reduktase  mengubah ribosa menjadi deoksiribosa dengan mereduksi gugus 2’ hidroksil pada gula dan mereduksi hidroksil menjadi air, dan ribonukleotid pun terbentuk.

b. pati merupakan salah satu polisakarida yang dapat dihidrolisis oleh mikroorganisme dengan hasil dekstrin. Pati ini dapat dihdrolisis karena adanya enzim amilase pada bakteri. Untuk menggunakan pati sebagai sumber karbon, bakteri harus mengeluarkan amilase- dan oligo-1,6-glukosidase ke ruang ekstraseluler. Enzim ini akan memecah molekul pati menjadi glukosa subunit yang lebih kecil yang kemudian dapat masuk langsung ke jalur glikolisis dan siklus asam sitrat.

 dari berbagai sumber