FAKTOR-FAKTOR LINGKUNGAN MIKROORGANISME

FAKTOR-FAKTOR LINGKUNGAN MIKROORGANISME

1. CAHAYA2. TEMPERATUR3. TEKANAN4. TURBIDITAS5. pH6. SALINITAS7. NUTRIEN ANORGANIK8. NUTRIEN ORGANIK9. GAS TERLARUT

CAHAYA

– Intensitas, Kualitas, dan lamanya pencahayaan (Fotoperiodesitas) mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.

– Intensitas cahaya optimal bagi kegiatan bakteri yaitu pada kedalaman 10 – 100 m.

– Bakteri Fotoautotrof membutuhkan cahaya sebagai penghasil energi dengan mereduksi CO2.

– Bakteri atau mikroorganisme anaerob menggunakan H2S atau komponen organik lain sebagai penghasil energi.

– Radiasi cahaya matahari bersifat merusak bagi sel mikroorganisme yang tidak berpigmen fotosintetik. Radiasi tidak hanya berasal dari sinar UV tapi juga cahaya tampak.

CAHAYA

• Contoh Nitrobacter winogradskyi dihambat oksidasi nitritnya oleh cahaya biru 366 – 436 nm, mati pada intensitas cahaya 54.000 lux selama 4 jam.

• Bakteri berpigmen fotosintesis seperti carotenoid umumnya lebih toleran terhadap cahaya berintensitas normal.

• Intensitas cahaya optimal pada perairan danau 500-3000 lux

TEMPERATUR– Bakteri, Cyanobacteria, dan fungi sangat tergantung pada

temperatur untuk kehidupannya, mulai –10 hingga 90°C.

– Temperatur berpengaruh terhadap berbagai proses metabolisme dan aktivitas enzim dalam sel mikroorganisme.

– Setiap enzim memiliki temperatur tertentu untuk melakukan aktivitasnya. Kenaikan suhu pada kisaran tertentu akan meningkatkan aktivitas sebagian besar enzim. Laju reaksi akan meningkat 2-3 kali lipat setiap kenaikan suhu sebesar 10°C.

– Di atas suhu optimum enzim akan mengalami denaturasi atau kerusakan protein enzim. Suhu dibawah optimum akan menyebabkan aktivitas enzim terhenti walaupun struktur protein enzim tidak mengalami kerusakan.

TEMPERATUR

– Temperatur diatas ambang maksimum dapat menyebabkan kematian akibat kerusakan ireversibel pada sitoplasma.

– Namun temperatur dibawah ambang minimum jarang menyebabkan kematian umumnya hanya mempengaruhi metabolisme, mikroorganisme umumnya dorman.

– Temperatur minimum suatu mikroorganisme adalah nilai paling rendah, dimana kegiatan mikroorganisme masih dapat berlangsung.

– Temperatur optimum adalah nilai paling sesuai untuk kehidupan mikroorganisme

– Temperatur maksimum adalah nilai tertinggi yang masih dapat digunakan untuk aktivitas mikroorganisme

– Mikroorganisme berdasarkan aktivitas temperature terbagi menjadi:

TEMPERATUR

Kategori Min (° C) Opt (° C) Max (° C)

Psikrofil

(Vibrio marinus)

-10 – (+ 5) 10 - 20 13 - 25

Mesofil 10 - 15 30 - 40 30 -50

Termofil

( Sulfolobus acidocaldarius)

25 - 45 50 - 75 75 - 100

Hypertermofil

(Pyrodictium)

80 - 110

TEMPERATUR• Titik kematian termal adalah nilai temperatur yang mematikan

mikroorganisme tersebut dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu.

• Waktu kematian termal adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu jenis mikroorganisme pada suatu temperatur tetap

• Faktor yang mempengaruhi titik kematian termal: waktu, temperatur, kelembapan, bentuk/jenis spora umur mikroba, pH dan komposisi media

• Kelembapan pada suhu tinggi akan mempercepat penggumpalan protein

• Bacillus anthraces kering mati pada suhu 160° C setelah 90 menit

• Lembap mati pada suhu100° C selama 10 menit

TEMPERATURJumlah spora per mL mempengaruhi waktu proses pembunuhan spora

• Ex. Clastridium batulinum pada suhu 105°C jika jumlah spora per mL:

• 900 juta 48 menit untuk mati• 900 24 menit untuk mati

• pH asam dengan pemanasan mempermudah membunuh mikroorganisme

• Adanya partikel dan senyawa tertentu dalam medium resistansi mikroorganisme terhadap panas sebab penetrasi panas ke medium terhalang partikel tersebut.

• Penurunan suhu secara mendadak diatas titik beku kematian. Penurunan suhu secara bertingkat hanya menghentikan kegiatan metabolisme pendinginan bertingkat digunakan untuk mengawetkan biakan LYOFILISASI

• Hasil lyofilisasi tepung terdiri dari sel lyofilik (mudah menarik air, tidak menyebabkan denaturasi protein karena molekul air protoplasma diubah menjadi uap air tanpa melalui fase cair

( Sublimasi )

TEKANAN• Mikroorganisme yang mampu tumbuh optimum pada tekanan > 500

atm atau tapi tidak dapat tumbuh atau pertumbuhannya buruk pada tekanan rendah atmosfer disebut mikroorganisme BAROFILIK

• Mikroorganisme yang mampu hidup pada tekanan tinggi maupun tekanan atmosfir disebut mikroorganisme BAROTOLERAN

• Mikroorganisme yang tidak mampu hidup pada tekanan > 200 atm disebut mikroorganisme BAROFOBIK

• Bakteri barofilik umumnya juga psikrofilik, tumbuh baik pada tekanan tinggi & suhu rendah (3-5°C)

• Tekanan yang tinggi dapat menyebabkan perubahan morfologi misal: Serratia marcescens yang berbentuk bulat pendek motil, pada tekanan 600 atm akan tumbuh sangat lambat dan memperoduksi filamen dengan panjang >100 mm, mempengaruhi sistem enzim , mempengaruhi proses metabolisme (nitrat sulfat dll) meningkatkan viskositas cairan.

TEKANAN

• Mikroorganisme prokariotik yang bersifat BAROFOBIK umumnya sintesis proteinnya sangat sensitif terhadap peningkatan tekanan akibatnya menghambat pertumbuhan.

• Pengaruh tekanan hidrostatik terhadap proses biologis mikroorganisme tergantung pada niche yang sesuai dengan masing-masing bakteri. Zona atas, zona dalam atau kedua-duanya .

TURBIDITAS

• Turbiditas menyebakan terjadinya seston (material hidup dan mati yang tersuspensi dalam air yang akhirnya mengendap sebagai sedimen).

3 Komponen seston: - Partikel dari mineral yang berasal dari daratan yang masuk ke badan air- Detritus (organik/inorganik material)- Plankton

• Seston merupakan substrat bagi banyak mikroorganisme• Turbiditas mempengaruhi komposisi mikroflora di perairan

pH

• Mikroorganisme asidofilik dapat tumbuh pada pH 2 – 5

Ex: Thiobacillus thiooxidants, Sulfolobus acidocaldarius ditemukan hidup pada perairan sulfur panas dengan pH rendah.

• Mikroorganisme mesofilik (netrofilik) dapat hidup pada pH 5,5 – 8

• Mikroorganisme alkafilik dapat tumbuh pada pH 8,4 – 9,5

SALINITAS

• Konsentrasi NaCl pada air laut berperan dalam perkembangan fisiologis mikroorganisme yang membedakan dengan mikroorganisme air tawar.

• Mikroorganisme yang mampu tumbuh pada salinitas tinggi disebut HALOFILIK sedangkan kebalikannya disebut HALOFOBIA

• Mikoorganisme yang tumbuh optimal pada tingkat osmotik tinggi disebut OSMOFIL

SALINITAS

• Perubahan salinitas dapat menyebabkan perubahan fisiologi mikroba.

• Peningkatan salinitas mempengaruhi mekanisme reproduksi mikroba (dapat tumbuh tapi tidak dapat membelah diri)

• Bakteri luminens akan kehilangan daya luminescents (berpendar) pada saat salinitas turun 50 0/00 (perubahan fisiologis)

• Mikroorganisme air tawar yang dapat beradaptasi terhadap salinitas air laut atau sebaliknya disebut HALOTOLERAN

NUTRIEN ANORGANIK • Nutrien anorganik yang mempengaruhi mikroorganisme

antara lain ammonia,nitrit, nitrat, dan fosfat serta sulfat.• Amonia dan nitrit berperan dalam mensuplai energi untuk

bakteri nitrifikasi• Ikatan oksigen pada nitrat memungkinkan bakteri

melakukan denitrifikasi pada kondisi anaerob untuk oksidasi material organik

• Trace elements Fe & Co juga dibutuhkan mikroba dalam jumlah kecil sebagai konstituen enzim-enzim penting

• Logam berat terkadang bersifat toksik bagi mikroorganisme

Ex: Ni kerusakan ukuran sel & struktur Arthrobacter marinus

Sn penghambat oksidasi sitokrom sehingga mengakibatkan keracunan respiratori

NUTRIEN ORGANIK

• Makanan bagi mikroorganisme heterotrofik

• Faktor pembatas pertumbuhan bakteri & fungi saprofitik

• Kekurangan nutrien organik menyebabkan mikroba mengalami ketidaknormalan ukuran sel

• Nutrien organik antara lain: Asam amino, karbohidrat, asam lemak, hidrokarbon, urea, vitamin dll.

GAS TERLARUT• Oksigen, Karbondioksida, Nitrogen adalah gas-gas utama yang penting

untuk mikroba • Mikroba dibagi menjadi 4 kelompok berdasarkan ketersediaan Oksigen

1. Obligat aerob : tumbuh hanya saat ada oksigen Ex: Nitrococcus oceanus -----mampu mengoksidasi

amonia menjadi nitrit 2. Organisme mikrofilik: tumbuh optimal pada oksigen rendah Clostridium, Desulfovibrio 4. Fakultatif Anaerob & Aerotoleran tumbuh baik pada saat

ada oksigen maupun tidak ada 5. Obligat Anaerob: tumbuh hanya saat tidak ada Oksigen,

oksigen toksik bagi organisme tsb

GAS TERLARUT

• Hidrogen Sulfida 1. Hanya stabil pada lingkungan anaerob &

terakumulasi untuk kegiatan mikroorganisme.

2. Mikroorgasnisme pengguna H2S sebagai sumber energi ----bakteri Kemoautotrofik sulfur atau

sebagai donor hidrogen = bakteri sulfur ungu & Chlobacterium.

3. Komunitas yang hidup pada lingkungan yang ekstrim ini disebut SULFURETUM

GAS TERLARUT• Metana

Terbentuk dari sedimen perairan (darat, laut, rawa) melalui aktivitas degradasi anaerob materi organik.

Bakteri Fakultatif Anaerob

Fermentasi selulosa, pati, lemak, protein, menjadi asam organik + alkohol

Fermentasi lanjutan oleh bakteri asetogenik menjadi asetat , CO2 dan H2

Hasil fermentasi itu menjadi substrat bagi bakteri obligat anaerob metanogenik

Fermentasi protein oleh Methanosarcina barkeri menjadi metana & ammonia