Kehidupan

Hidup merupakan proses spontan yang dapat mempertahankan tingkatan organisasi tertentu karena selalu mendapatkan suplai energy dari lingkungannya.

7.1 Dasar KehidupanSifat-sifat jasad hidup dapat digolongkan dalam 2 kelompok kehidupan :

1. Metabolisma : fungsi-fungsi nutrisi, respirasi, dan sintesis2. Pelestarian diri

Siklus Kebutuhan Bahan Baku untuk Keperluan Respirasi dan Sintesis

Keterangan :

Bahan baku untuk sumber nutrient yang dipergunakan di alam proses nutrisi memasuki tubuh jasad. Melalui proses metabolisma, kemudian proses-proses respirasi yang menghasilkan energy dan sintesis untuk kepentingan perbaikan, pertumbuhan dan perkembangan internal sel. Dengan energy dan komponen seluler hasil sintesis, maka semuanya untuk pelestarian diri.

Jasad hidup mempunyai 3 jenis aktivitas :1. Steady State Control2. Reproduksi3. Adaptasi

Steady State Control Membuat jasad mampu menerima rangsang dan memberikan respons terhadap

informasi-informasi dengan cara yang bersifat melindungi diri. Menyebabkan jasad mengambil nutrisi yang baru jika persediaan yang lama habis.

Bahan Baku

NUTRISI

RESPIRASI SINTESIS

ENERGI

KOMPONEN SELULER

PELESTARIAN DIRI

ENERGI

Menyesuaikan respirasi dan sintesis dengan kebutuhan pada saat tertentu, menyalurkan energy dan membuang racun sebagai respons protektif.

Menggunakan energy dari lingkungan serta mempertahankannya agar aliran energy dari bahan baku yang ada di lingkungan tetap berjalan.

7.2 Kelompok KehidupanKehidupan mikroba dapat terbagi ke dalam beberapa kelompok tertentu seperti :

1. Mikroba AutotrofikMemerlukan sumber C di dalam bentuk senyawa anorganik seperti CO2 atau karbonat.

2. Mikroba heterotrofikMemerlukan sumber C di dalam bentuk senyawa organic.

Berdasar kepada kebutuhan terhadap sumber C, maka kelompok heterotrofik harus hidup : Secara Saprofitik

Hidup dari jasad lain yang sudah mati (sisa-sisa ataupun buangan tanaman/hewan yang sudah mati).

Secara ParasitikHidup dari jasad lain yang masih hidup (sebagai jasad penyakit, an sebagainya).

Berdasarkan kebutuhan hidup mikroba terhadap sumber nutrient/ sumber C serta energy, maka jasad tersebut secara lebih luas dapat digolongkan menjadi jasad fotosintetik, kemosintetik, dan sebagainya.

Sumber Energi Primer

Sumber Nutrien Tipe KehidupanDibuat/ disusun dari sumber anorganik

Diserap dari sumber Organik

Cahaya FOTOLITOTROFIKBakteri belerang (warna ungu)Bakteri belerang (warna hijau)Alge Biru-hijauAlge Hijau

FOTOORGANOTROFIKBakteri belerang (warna ungu)

FOTOSINTETIK

Kimia KEMOLITOTROFIKBakteri belerangBakteri besiBakteri hydrogenBakteri nitrifikasi

KEMOORGANOTROFIKBakteri saprifitBakteri pembusukBakteri denitrifikasiBakteri simbiosaJamur

KEMOSINTETIK

AUTOTROFIK HETEROTROFIK

Fungsi nutrien

Fungsi utama bahan makan (nutrien) ialah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel dan sebagai sumber enerji, bahan pembangun sel dan sebagai aseptor-elektron di dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Jasad hidup ada yang dapat menggunakan sumber nutrien di dalam bentuk padat, ada pula yang dapat menggunakan dalam bentuk cairan (larutan). Jasad hidup yang yang dapat menggunakan sumber nutrien di dalam bentuk padat tergolong ke dalam tipe holozoik, sedang yang menggunakan sumber nutrien di dalam bentuk cairan tergolong ke dalam tipe holofitik.

Sumber nutrien yang sangat diperlukan adalah dalam bentuk:

a. Airb. Sumber energic. Sumber karbon d. Sumber aseptor elektrone. Sumber mineralf. Faktor pertumbuhang. Sumber nitrogen

Kepentingan media

Untuk menumbuhkan dan mengembang biakkan mikroba, diperlukan suatu substrat yang disebut media. Agar mikroba dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di dalam media, diperlukan persyaratan tertentu, yaitu:

1. Bahwa di dalam media harus terkandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembang-biakkan mikroba.

2. Bahwa media harus mempunyai tekanan-osmosam tegangan permukaan dan pH yang sesuai dengan kebutuhan mikroba,

3. Bahwa media harus dalam keadaan steril, artinya sebelum ditanami mikroba yang dimaksud, tidak ditumbuhi oleh mikroba lain yang tidak diharapkan.

Bentuk, susunan dan sifat

Bentik, susunan dan sifat media ditentukan oleh senyawa penyusun media , persentase campuran dan tujuan penggunaan.

1. BentukDitentukan oleh ada tidaknya penambahan zat pemadat seperti agar-agar, gelatin, dan sebagainya, maka bentuk media dikenal tiga jenis:a. Media padat

Kalau ke dalam media perlu ditambahkan zat pemadat yang umumnya dipergunakan untuk bakteri, ragi, jamur, dan kadang-kadang mikroalge.

b. Media cair

Kalau ke dalam media tidak ditambahkan zat pemadat, biasanya media cair dipergunakan untuk pembiakan mikroalge tetapi juga mikroba lain, terutama bakteri dan ragi.

c. Media semi-padat atau semi-cairKalau oenambahan zat pemadat hanya 50% atau kurang dari yang seharusnya. Ini umumnya dipergunakan untuk pertumbuhan mikroba yang banyak memerlukan kandungan air dan hidup anaerobikatau fakultatif.

2. SusunanSesuai dengan fungsi fisiologis dari masing-masing komponen (unsur/hara) yang terdapat di dalam mediam maka susunan media pada semua jenis mempunyai kesamaan isi, yaitu:- Kandungan air

- Kandungan nitrogen

- Kandungan sumber energi

- Faktor pertumbuhan

Susunan media dapat berbentuk:

a. Media alami, yaitu media yang disusun oleh bahan-bahan alamib. Media sintesis atau meida sintetik, yaitu media yang disusun oleh senyawa kimic. Media semi-sintesis yaitu media yang tersusun oleh campuran bahan-bahan alami

dan bahan-bahan sintesis3. Sifat

Penggunaan beberapa jenis zat tertentu memiliki pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembang-biakan mikroba,sehingga tiap media mempunyai sifat tersendiri sesuai dengan maksudnya. Berdasarkan kepada sifat-sifatnya, media dibedakan menjadi:a. Media umum, dapat digunakan untuk pertumbuhan dan perkembang-biakan satu

atau lebih.Contoh: Agar kaldu nutrisi untuk bakteria, agar kentang dektrosa untuk jamur

b. Media pengaya, ”memberi kesempatan” terhadap suatu jenis/kelompok mikroba utuk tumbuh dan berkembang lebih cepat yang sama-sama berada didalam satu bahan.Contoh: Memisahkan bakteri penyebab penyakit tifus (Salmonella typhi) dari bahan tinja (kotoran manusia).

c. Media selektif, hanya dapet ditumbuhi oleh satu atau lebih jenis mikroba tertentu tetapi akan menghambat atau mematikan jenis lainnya.Contoh: Media SS (salmonella shigella) untuk bakteri Salmonella dan Shigella.

d. Media diferensial, penumbuhan mikroba tertentu serta penentuan sifat-sifatnya.Contoh: Media sebagai penumbuhan bakteri hemolitik dalam darah, sehingga bakteri yang non-hemolitik tidak dapat tumbuh.

e. Media penguji, pengujian senyawa tertentu dengan bantuan mikroba.Contoh: Media penguji vitamin,asam amino,antibiotika,residu pestisida, residu deterjen dll.

f. Media perhitungan, dipergunakan untuk menghitung jumlah mikroba pada suatu bahan. Dapat berbentuk media umum, media selektif ataupun media diferensial dan penguji.

9.3. Fungsi senyawa dan indikator

Kehadiran senyawa ataupun indikator tidak asal, tetapi sudah diteliti dan diatur jumlahnya sehingga sesuai untuk keperluan pertumbuhan dan perkembang-biakan mikroba.

Fungsi fisiologik dari elemen-elemen didalam media

ELEMEN FUNGSI FISIOLOGIK

Hidrogen (H) Bahan dasar air sel dan materi sel-organik.

Oksigen (O) Bahan dasar air-sel, materi sel-organik, sebagai O2 merupakan aseptor elektron didalam respirasi serobik.

Karbon (C) Bahan dasar materi sel organik.

Nitrogen (N) Bahan dasar protein,asam nukleat dan koensim.

Sulfur (S) Bahan dasar protein,bebearapa koensim.

Fosfor (P) Bahan dasar asam nukleat,fosfolipida,koensim.

Kalium (K) Salah satu kation-anorganik utama didalam sel,kofaktor untuk beberapa koensim.

Mangan (Mn) Kofaktor anorganik untuk beberapa enzim,kadang-kadang menggantikan fungsi Mg.

Magnesium (Mg) Kation selyang utama,kofaktor anorganik untuk banyak reaksi ensimatik berfungsi didalam penyatuan substrat dan enzim,bahan dasar klorofil.

Kalsium (Ca) Kation sel utama,kofaktoruntuk beberapa enzim.

Besi (Fe) Bahan dasar sitokrom dan heme atau nonheme-protein,kofaktor untuk beberapa enzim.

Kobal (Co) Bahan dasar vitamin B12 dan derivat koensim.

Tembaga (Cu),Seng (Zn)

Bahan dasar untuk ensim tertentu.

Molibdenum(Mb)

STERILISASI

Bahan ataupun peralatan yang dipergunakan didalam bidang mikrobiologi, harus dalam keadaan steril. Steril akan didapatkan melalui sterilisasi, sedang cara strerilisasi yang umum dilakukan adalah:

a. Sterilisasi secara fisik.Ciri: - Senyawa kimia tidak terurai akibat temperatur tinggi atau tekanan tinggi.- Dilakukan dengan menggunakan udara panas atau uap-air panas dengan tekanan

tinggi.- lat yang digunakan merupakan bejana/ruang panas(oven) dengan temperatur 170-

1800C.

Sterilisasi secara fisik dapat dilakukan dengan pemanasan & penyinaran.

Pemanasan

a. Pemijaran (dengan api langsung): membakar alat pada api secara langsung, contoh alat : jarum inokulum, pinset, batang L, dll.

b. Panas kering: sterilisasi dengan oven kira-kira 60-1800C. Sterilisasi panas kering cocok untuk alat yang terbuat dari kaca misalnya erlenmeyer, tabung reaksi dll.

c. Uap air panas: konsep ini mirip dengan mengukus. Bahan yang mengandung air lebih tepat menggungakan metode ini supaya tidak terjadi dehidrasi.

d. Uap air panas bertekanan : menggunalkan autoklaf

Penyinaran dengan UV

Sinar Ultra Violet juga dapat digunakan untuk proses sterilisasi, misalnya untuk membunuh mikroba yang menempel pada permukaan interior Safety Cabinet dengan disinari lampu UV

Autoklaf adalah alat pemanas tertutup yang digunakan untuk mensterilisasi suatu benda menggunakan uap bersuhu dan bertekanan tinggi (1210C, 15 lbs) selama kurang lebih 15 menit.

b. Sterilisasi secara kimia Beberapa larutan garam seperti NaCl,KCl dan KNO3 dapat dipergunakan

untuk membunuh mikroba karen tekanan osmotiknya yaitu dengan jalan dehidrasi protein pada substrat.sedangkan asam kuat atau basa kuat dapat pula digunakan karena bersifat menghidrolisis isi sel mikroba.

Khlor dan senyawa khlor lainnya banyak dipergunakan sebagai desinfektan terutama pada tempat penyimpanan air. Disebabkan kalau senyawa tersebut terkena air maka akan terjadi reaksi:Cl2 + H 2O → HCl + HOCl HOCl → HCl + On

On mempunyai daya oksidasi kuat untuk membunuh mikroba.

c. Sterilisasi secara mekanik Pada saat ini yang paling banyak dipergunakan adalah filter chamberland dan

Berkefeld yang mempunyai ukuran porositas filter V (viel atau kasar), N (normal) dan W(weing atau halus).Penggunaan filter umumnya dilakukan sebagai berikut:- Filter dimaksud ditempatkan antara corong dan penghubung,kemudian diikat.- Alat filter kemudian ditempatkan diatas botol penampung hasil yang dihubungkan

dengan pompa udara- Larutan yang akan disaring ditempatkan pada corong,dan pompa vakum

dijalankan sehingga hasil saringan akan didapatkan pada botol penampung.

Kadang-kadang pengganti pompa vakum dipergunakan juga aliran air sebagai alat penghisap. Filter yang sudah digunakan dapat dipergunakan lagi untuk memeriksa kandungan mikroba yang terdapat di dalam larutan.

(a) Filter yang sudah dipergunakan untuk menyaring, diangkat, kemudian ditanamkan kedalam medium yang sudah disiapkan di dalam cawan petri.

(b) Setelah masa pengeraman, pertumbuhan koloni mikroba yang terjadi dihitung atau diamati lebih lanjut.

Sistem kerja filter seperti ini pada saringan yang lain ialah melakukan seleksi terhadap partikel-partikel yang lewat.

Metabolisma

Biosintesis sebagai salah satu kegiatan jasad hidup di dalam metabolisma, berbeda dengan nutrisi, karena di dalam biosintesis diperlukan sumber energy. Karenanya proses bienergi tidak dapat dipisahkan, sebab kedua-duanya merupakan kesatuan proses.

Selama berlangsungnya proses bioenergi tidak hanya menghasilkan energy bagi berlangsungnya biosintesis, melainkan juga senyawa yang akan menjadi dasar bagi proses biosintesis seperti gula-fosfat, asam-piruvat, asam asetat, asam oksalat, asam suksinat, dan sebagainya.

11.1 Assimilasi nitrogen dan sulfat

Bahan-bahan organik yang mengandung N, P, dan S umumnya didapatkan dari sumber anorganik. Assimilasi sumber tersebut membentuk anorganik merupakan langkah awal di dalam biosintesis.

Pada assimilasi nitrogen dari senyawa anorganik (NH₄⁺, NO₃⁻, N₂, dan sebagainya), biasanya digabung langsung dengan asam kotoglutamat yang merupakan hasil antara di dalam siklus kreb:

Asam ketoglutamat → Asam glutamate → Glutamin

Dengan adanya penambahan NH₄⁺ maka asa alfa ketoglutamat akan menjadi asam glutamate,

dan selanjutnya terjadi aminasi, yaitu penambahan satu molekul NH₄⁺menjadi glutamin. Asam glutamat kemudian dapat memindahkan gugus aminasinya ke asam alfa-keto yang lain, missal asam oksalasetat membentuk asam amino yang lain, dan prosesnya dinamakan transminasi.

Asem glutamat → Asam oksalasetat

↓

Asam alfa_ketoglutamat → Asam aspartat

Banyak jenis mikroba menggunakan nitrat sebagai sumber nitrogen tidak sebagai aseptor elektron seperti yang terjadi pada respirasi anaerobik (missal proses denitrifikasi). Karnenanya selema proses dikenal assiilasi reduksi nitrat menjadi nitrit.

Assimilasi sulfat terjadi karena mikroba membutuhkan sumber belerang. Tahap assimilasi terjadi dalam bentuk oksidasi sulfat dengan andenilasi membentuk nuklead-adenil-sulfat (APS), kemudian difosforilasi dan direduksi menjadi sulfat dan sulfida. Kegunaan belerang di dalam proses ini ialah di dalam sintesis asam amino yang mengandung S.

11.2 Sintesis makro dan mikro molekul

Nukleotida merupakan prekurso asam nukleat, terdiri dari purinbasa atau primidin yang terikat pada ribosa-fosfat. Senyawa itu bagian dari bentuk nukleotida, dan merupakan proses penting dalam sintesis nukleotida. Pada umumnya sintesis purin dan pirimidin akan dimulai dengan aktivasi ribose-5-fosfat, dan dengan adanya fosforilasi menjadi fosforibosilpirofosfat (PRPP). Sintesis nukleotidpurin, senyawa ini dibentuk dari ribose-fosfat dengan deaminasi PRPP dengan tambahan glisin asam aspartat menghasilkan inosin monofosfat (IMP). Dari senyawa ini juga dibentuk adenosine monofosfat (AMP) dan guanosin monofosfat (GMP). Pada sintesi ini, PRPP melakukan kondesasi dengan asam orotat menghasilkan uridil-monofosfat (UMP) dan sesidin-monofosfat (CMP)

TABEL SINTESIS ASAM AMINO

Golongan Prekurso Asam Amino

Asam amino aromatis Erittrosa-4 fosfat dan fosfoenol piruvat

TritofanTirosin

Piruvat Piruvat FenilalaninAlaninValinLeusin

Glutamata Alfa-ketoglutamat GlutaminGlutamat - prolin -argini Lisin

Aspartat Oksalasetat Aspartat – lisin - treonin - metionin

Serin 3-fosfogliseral Serin -sistein -glisin

Reaksi yang paling umum terjadi di dalam sintesis asam amino adalah: aminasi, deaminasi, transaminasi, hidrogenasi, reduksi, dehidrogensi dan dekarboksilasi. Didalam sintesis protein yang tersusun oleh 20 prekurso terbentuk asam amino dan dikontrol oleh bagian dari DNA yang dinamakan gen. ke-20 asam amino tersebut

Tabel ASAM AMINO

NAMA Singkatan Nama Singkatan

AlaninArgininAsparaginAsam aspartatSisteinAsam glutamateGlutaminGlisinHistidinIsoleusin

AlaArgAsnAspSisGluGlnGliHisIle

LeusinLisinMetioninPenilalaninProlinSerinTreoninTritofanTirosinValin

LeuLisMetFenProSerTreTriTirval

11.3. Bioenerji

Ini merupakan proses yang bersifat eksergonik atau eksotermik dengan enerji yang dihasilkan berbentuk enerji-kimia. Didalam proses bioenerji dikenal adanya istilah donor electron atau donor hydrogen untuk senyawa yang teroksidasi, dan aseptor electron atau

aseptor hidrogen untuk senyawa yang tereduksi. Reaksi bioenerji dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu: (1) fermentasi, (2) respirasi aerobik, dan (3) respirasi anaerobik, dimana perbedaannya berdasarkan kepada aseptor electron. Didalam fermentasi misalnya tidak ad aseptor electron luar yang berperan sehinga senyawa organic berfungsi sebagai donor electron sekaligus aseptor elektronnya :

C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH + 54.000 kalori

Pada respirasi, O2 bebas ialah satu-satunya aseptor hydrogen, CO2 yang dihasilkan ialah hasil akhir oksidasi , sehingga dalam respirasi banyak menghasilkan enerji.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H20 + 688.000 kalori

Respirasi anaerobic menggunakan senyawa anorganic sebagai aseptor electron. Misalnya nitrit

C6H12O6 + 12KNO3 → 6CO2 + 12KNO2 + 429.000 kalori

Berperan dalam proses bioenerji ialah enzim oksidoreduktase yang mengkatalis pelepasan hydrogen / penambahan oksigen dari subtrat. Enzim ini punya 2 golongan yaitu dehidrogenase dan oksidase. Dehidrosenase mengkatalis oksidasi molekul subtrat dengan pengurangan hydrogen, contoh oksidasi subtract organic alcohol menjadi asetalhida.

Enzim oksidase mengkatalis pemindahan hydrogen langsung ke oksigen atau pengabunggan oksigen pada subtrat secara langsung, sehingga dapat dibedakan menjadi : (1) Oksidasi mutlak , (2) oksidasi fakultatif, (3) oksigenase , yang perbedaan dan persamaannya adalah sebagai berikut :

AH 2deh idrogenase

B → BH 2

A

AH 2oksidasimutlak

12

O2→ H 2 O2

A

AH 2oksidasi fakultatif

O2 → B2 O2

A

AH 2oksidasi

A O2

Perubahan kimia di dalam metabolisma mikroba

1¿C6 H 12O6aerobik

ensimragi→ CH3 CH 2OH+CO2+H 2 O

(glukosa) (etil-alkohol)

2¿C6 H 12O6aerobik

ensimragi→ CH3 CH 2OH

3¿C6 H 12O6aerobik

ensimragi→ CH 3CH 2OH

ensim aerobik( azotobacter )

→ CH 3OOH+H 2 O