RESUME

MIKROBIOLOGI TERAPAN

“HABITAT, SUBSTRAT, DAN MIKROORGANISME”

Disusun oleh

Nama : Mar’atush Sholihah Romadhoni

NIM : 0402515025

Prodi : Pend. IPA (Konsentrasi Biologi) S2

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PASCA SARJANA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

TAHUN 2015

HABITAT, SUBSTRAT, DAN MIKROORGANISME

A. Pendahuluan

Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari berbagai hal tentang

mikroorganisme. Mikroorganisme adalah makhluk hidup yang mempunyai ukuran

mikroskopis, sehingga untuk dapat melihat jelas bentuknya diperlukan alat bantu

berupa mikroskop. Mikrobiologi telah berkembang dan bercabang menjadi

beberapa ilmu lainnya yaitu virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi

pangan, mikrobiologi tanah, mikrobiologi industri dan sebagainya yang

mempelajari mikroorganisme secara lebih spesifik dan lebih rinci berdasarkan

jenis dan kemanfaatannya.

B. Habitat Mikroorganisme

Mikroorganisme tersebar luas di alam dan terlihat saling bergerombol

dalam bentuk koloni yang menempel di suatu permukaan benda sebagai

habitatnya. Habitatnya dapat berupa sisa bahan organik seperti misalnya kayu,

sampah, limbah zat cair, atau di atas sisa makanan yakni buah-buahan, sayuran,

sereal, makanan hasil fermentasi, dan lain sebagainya. Mikroorganisme dapat

ditemukan hampir di setiap tempat di permukaan bumi ini, misalnya air, tanah,

udara, bahkan dapat pula hidup di tubuh makhluk hidup.

Mikroorganisme yang hidup di dalam tanah contohnya Mycobacterium,

Nitrosomas, Nitrococcus, Nitrobacter, dan lainnya. Mikroorganisme yang hidup

di dalam air misalnya Hydrogenobacter, Halobacterium, Navicula, dan lainnya.

Ada juga mikroorganisme yang mampu hidup di lingkungan ekstrim yang panas

1

Gambar 1. Substrat yang berasal dari bahan mentah pertanian dan kehutanan (Widianti, 2012)

Bahan mentah dari pertanian dan kehutanan

Jerami, ampas tebu, tongkol jagung, ampas teh, dedak, bungkil, sekam padi, sekam kopi

Produk Samping

sereal, umbi-umbiantebu, bit, molasses air buahtongkol jagung, sekam, by product kertas, ampas tebu

Karbohidrat

Pati Gula Selulosa Lignin

dan asam seperti bakteri Sulfolobus, dan Thermoplasma. Mikroorganisme bahkan

dapat pula hidup di dalam tubuh makhluk hidup seperti bakteri Escherichia coli

yang mampu hidup di dalam sistem pencernaan hewan dan manusia.

C. Substrat

Mikroorganisme seringkali hidup berdampingan dengan mikroorganisme

jenis lain karena beberapa dari mereka memiliki kesamaan dalam kebutuhan

nutrisinya, sehingga untuk dapat mempelajari setiap jenisnya harus diokulasi

terlebih dahulu di suatu media khusus di laboratorium. Sumber nutrisi

mikroorganisme diperoleh dari substrat yang ditempati oleh mikroorganisme

tersebut. Substrat yang ditempati mikroorganisme terbagi menjadi dua kelompok

besar yaitu substrat alami dan buatan. Substrat alami merupakan jenis substrat

yang mudah diperoleh dari alam. Substrat buatan merupakan substrat yang dibuat

oleh manusia di laboratorium dalam suatu media khusus dengan menggunakan

bahan-bahan kimia.

2

Bagan pada gambar 1 merupakan salah satu contoh jenis substrat alami

yang berasal dari bahan mentah produksi pertanian dan kehutanan. Jenis subtrat

yang tampak pada bagan tersebut adalah jenis karbohidrat. Bentuk substrat ada

yang padatan seperti sekam, kulit berbagai buah, kulit kedelai, dll. Adapula

bentuk substrat yang cair yaitu molase dan limbah cair dari pembuatan tempe,

tahu, tapioka, dll.

Mikroorganisme selain hidup pada substrat yang mengandung karbohidrat,

dapat pula hidup pada jenis substrat yang mengandung protein dan lemak. Jenis

sereal (biji-bijian) juga merupakan contoh dari substrat yang mengandung protein

nabati. Telur dan susu merupakan contoh dari substrat yang mengandung protein

hewani. Daging, susu, serta santan adalah contoh substrat yang mengandung

lemak (nabati dan hewani).

Mikroorganisme memiliki sifat fisiologi yang berbeda-beda satu dengan

yang lainnya, sehingga setiap jenisnya memerlukan nutrisi tertentu pula yang

berbeda-beda. Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel

pada mikroorganisme. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation

garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya.

Beberapa golongan mikroorganisme misalnya diatom dan alga, memerlukan silika

(Si) dalam bentuk silikat untuk menyusun dinding sel.

Mikroorganisme dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat

maupun cair (larutan). Mikroorganisme yang dapat menggunakan makanan dalam

bentuk padat tergolong tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan

dalam bentuk cair tergolong tipe holofitik. Mikroorganisme holofitik dapat pula

3

menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus

dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler.

Bahan makanan yang digunakan oleh mikroorganisme dapat berfungsi

sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor

elektron. Bahan makanan mikroorganisme dibagi menjadi tujuh golongan yaitu

air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral,

faktor tumbuh, dan sumber nitrogen.

1. Air

Air merupakan komponen utama yang dibutuhkan mikroorganisme. Fungsi

air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi.

Fungsi lainnya sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme.

2. Sumber Energi

Ada beberapa sumber energi untuk mikroorganisme yaitu senyawa organik

ataupun anorganik dan cahaya.

3. Sumber Karbon

Sumber karbon untuk mikroorganisme dapat berbentuk senyawa organik

maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak, protein,

asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol, dsb. Senyawa

anorganik misalnya karbonat dan gas CO2.

4. Sumber Aseptor Elektron

Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan

elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk

bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut.

Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah

4

agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor

elektron ialah O2, senyawa organik, NO3- , NO2

- , N2O, SO42-, CO2, dan Fe3+.

5. Sumber Mineral

Mineral merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N,

H, dan P. Unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca, Mg, Na, S,

Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat sedikit ialah Fe, Mn,

Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu, dsb. Unsur yang digunakan dalam

jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang unsur oligo, dan

dalam jumlah sangat sedikit unsur mikro. Mineral berfungsi sebagai

penyusun sel, mengatur tekanan osmosis, kadar ion H+ (keasaman, pH), dan

potensial oksidasi reduksi.

6. Faktor Tumbuh

Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk

pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel). Senyawa ini tidak

dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana. Faktor tumbuh sering

juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit.

Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh

digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; base purin dan

pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus

prostetis atau bagian aktif dari enzim.

7. Sumber Nitrogen

Sumber nitrogen yang digunakan oleh mikroorganisme berasal dari amonium,

nitrat, asam amino, protein, dsb. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan

tergantung pada jenis mikroorganismenya. Beberapa mikroorganisme dapat

5

menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2. Mikroorganisme ini disebut

mikrobia penambat nitrogen.

Mikroorganisme jenis tertentu dimanfaatkan manusia untuk membuat

berbagai produk, sehingga mikroorganisme tersebut perlu diokulasi dan ditanam

dalam substrat buatan yang dibuat oleh manusia menggunakan bahan kimia

tertentu. Substrat buatan ini sering kali disebut dengan istilah medium. Medium

adalah suatu bahan yang terdiri dari campuran nutrien (zat makanan) yang dipakai

untuk menumbuhkan mikrobia (Bintari, 2011).

Komposisi dan kadar nutrisi suatu medium untuk pertumbuhan

mikroorganisme harus dibuat dengan seimbang agar mikroorganisme dapat

tumbuh optimal. Banyak alga yang sangat peka terhadap fosfat anorganik. Pada

medium yang terlalu pekat, aktivitas metabolisme dan pertumbuhan

mikroorganisme dapat berubah mikroorganisme (Sumarsih, 2003). Perubahan

faktor lingkungan menyebabkan aktivitas fisiologi mikroorganisme dapat

terganggu, bahkan mikroorganisme dapat mati.

Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis

mikroorganisme yang ditumbuhkan. Aktivitas metabolisme mikroorganisme dapat

mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan

buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai

buffer. Ada 4 macam medium untuk pertumbuhan:

1. Medium dasar/ basal mineral

Medium dasar adalah medium yang mengandung campuran senyawa

anorganik. Medium dasar ini selanjutnya ditambah zat lain apabila

6

diperlukan, misalnya sumber karbon, sumber energi, sumber nitrogen, faktor

tumbuh, dan faktor lingkungan yang penting seperti pH dan oksigen serta

tekanan osmosis.

2. Medium sintetik

Medium sintetik adalah medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya

telah diketahui dengan pasti. Sebagai contoh adalah medium dasar yang

ditambah NH4Cl (medium 1) dengan sumber karbon berupa gas CO2, apabila

diinkubasikan dalam keadaan gelap dapat digunakan untuk menumbuhkan

bakteri nitrifikasi khemoautotrof, misalnya bakteri Nitrosomonas. Bakteri ini

memperoleh energi dari oksidasi amonium, selain itu amonium juga berfungsi

sebagai sumber nitrogen.

3. Medium kompleks

Medium kompleks adalah medium yang susunan kimianya belum diketahui

dengan pasti. Sebagai contoh medium ini adalah medium dasar yang

ditambah glukosa dan ekstrak khamir (medium 4). Susunan kimia ekstrak

khamir tidak diketahui secara pasti, tetapi mengandung berbagai faktor

tumbuh yang sering diperlukan oleh mikroorganisme. Medium ini dapat

untuk menumbuhkan mikroorganisme khemoheterotrof aerob maupun

anaerob baik yang memerlukan maupun yang tidak memerlukan faktor

tumbuh. Medium yang juga termasuk medium kompleks adalah yang

mengandung ekstrak tanah.

4. Medium diperkaya

Medium diperkaya adalah medium yang ditambah zat tertentu yang

merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroorganisme tertentu. Medium ini

7

digunakan untuk membuat kultur diperkaya (enrichment culture) dan untuk

mengisolasi mikroorganisme spesifik, dengan cara mengatur faktor

lingkungan (suhu, pH, cahaya), kebutuhan nutrisi spesifik dan sifat

fisiologinya. Dengan demikian dapat disusun medium diperkaya untuk

bakteri yang bersifat khemoheterotrof, khemoautotrof, fotosintetik, dan untuk

mikroorganisme lain yang bersifat spesifik.

D. PENGGOLONGAN MIKROORGANISME

1. Berdasarkan sumber karbon

Mikroorganisme dibedakan menjadi dua berdasarkan kebutuhan karbonnya:

a. Autotrof, ialah mikroorganisme yang memerlukan sumber karbon dalam

bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat.

b. Heterotrof, ialah mikroorganisme yang memerlukan sumber karbon

dalam bentuk senyawa organik. Mikroorganisme heterotrof dibedakan

lagi menjadi dua:

i. Saprofit ialah mikroorganisme yang dapat menggunakan bahan

organik yang berasal dari sisa makhluk hidup atau makhluk hidup

yang telah mati.

ii. Parasit ialah mikroorganisme yang hidup di dalam makhluk hidup

lain dan menggunakan bahan organik dari sel inangnya untuk

melakukan metabolisme.

2. Berdasarkan sumber energi

Berdasarkan atas sumber energi mikroorganisme dibedakan menjadi dua.

a. Fototrof, jika menggunakan energi cahaya.

b. Khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia.

8

Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka terbentuk 4 jenis

mikroorganisme.

Mikroorganisme Sumber Karbon Sumber Energi

Fotoautotrof Zat anorganik Cahaya matahari

Fotoheterotrof Zat organik Cahaya matahari

Khemoautotrof Zat anorganik Oksidasi zat anorganik

Khemoheterotrof Zat organik Oksidasi zat organik

3. Berdasarkan sumber donor elektron

Berdasarkan atas sumber donor elektron mikroorganisme digolongkan

manjadi mikroorganisme litotrof dan organotrof. Mikroorganisme litotrof

ialah mikroorganisme yang dapat menggunakan donor electron dalam

bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S. mikroorganisme

organotrof ialah mikroorganisme yang menggunakan donor elektron dalam

bentuk senyawa organik.

4. Berdasarkan sumber energi dan donor elektron

Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron mikroorganisme

dapat digolongkan menjadi mikroorganisme fotolitotrof, fotoorganotrof,

khemolitotrof, dan khemoorganotrof.

Mikroorganisme Sumber energi

Sumber donor elektron

Contoh

Fotolitotrof Cahaya Zat anorganik Tumbuhan tingkat tinggi, Alga

Fotoorganotrof Cahaya Zat organik Bakteri belerang fotosintetik

Khemolitotrof Oksidasi zat anorganik

Zat anorganik Bakteri besi, bakteri hydrogen, bakteri nitrifikasi

Khemoorganotrof Oksidasi zat organik

Zat organik Mikroorganisme heterotrof

9

5. Berdasarkan kebutuhan oksigen

Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, mikroorganisme dapat digolongkan

menjadi lima jenis.

a. Mikroorganisme aerob ialah mikroorganisme yang menggunakan

oksigen bebas (O2) sebagai satu-satunya aseptor hidrogen yang terakhir

dalam proses respirasinya.

b. Mikroorganisme anaerob, sering disebut anaerob obligat ialah

mikroorganisme yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai

aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya.

c. Mikroorganisme mikroaerob ialah mikroorganisme yang hanya

memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit.

d. Mikroorganisme aerob fakultatif ialah mikroorganisme yang dapat

hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Mikroorganisme ini juga

bersifat anaerob toleran.

e. Mikroorganisme kapnofil ialah mikroorganisme yang memerlukan

kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Bintari, Sri Harnina dkk. 2011. Mikrobiologi. Semarang: Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi FMIPA UNNES.

Sumarsih, Sri. 2003. Mikrobiologi Dasar. Yogyakarta: Fakultas Pertanian UPN “VETERAN”.

Widianti, Tuti, dkk. 2012. Dasar-Dasar Bioteknologi. Semarang: Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam UNNES.

10