pertumbuhan dan perkembangbiakan

8/19/2019 Pertumbuhan Dan Perkembangbiakan

1/41

PERTUMBUHAN DANPERKEMBANGBIAKAN


2/41

Pembelahan Biner

Dalam mikrobiologi, pertumbuhan: penambahan

jumlah sel

Sel bakteri yang baru saja membelah tumbuh sampai

terjadi pembelahan berikutnya

Pada pembelahan sel, satu sel membelah menjadi dua

(pembelahan biner)

Jika sel membelah, satu generasi dihasilkan

Waktu generasi: waktu antara satu pembelahan dengan

pembelahan berikutnya


3/41

Setiap sel anakan menerima satu kromosom, beberapa

copy ribosom, makromolekul, monomer dan ion-ion

anorganik

Waktu yang dibutuhkan untuk satu generasi bakteri

berbeda antar speies ! ditentukan oleh "aktor genetik

dan nutrisi

Pada kondisi nutrisi yang baik, waktu generasi biakan

Escherichia coli di laboratorium adalah #$ menit


4/41

Pembelahan sel


5/41

Beberapa protein an! berperan "alam pembelahan sel

%elompok protein &ts, ber"ungsi membentuk divisome,

suatu apparatus pembelahan:

membentuk inin pembelahan (inin ') untuk sintesis peptidoglikan dan membran sel penyediaan energi

mengkoordinasi pemisahan kromosom

Protein in mengatur agar inin pembelahan terletak di tengah menghambat terbentuknya inin pembelahan

sebelum D* yang telah berreplikasi memisah


6/41

a + wo di""erent modes o" diision. *"ter hromosome repliation and segregation into nuleoids the ' ring

assembles at mid-ell. he ring then onstrits to bring about diision. /ell wall synthesis "ollows the ringinwards. 0n 1sherihia oli, synthesis o" the diision septum is aompanied by onstrition o" the outer

membrane. 0n 2aillus subtilis, a ross wall o" peptidoglyan initially diides the ell be"ore it is degraded and

remodelled to "orm the new, hemi-spherial ell poles. b + he spatial regulation o" ' ring assembly. uleoid

olusion (3), whih is mediated by o (in 2. subtilis) or Slm* (in 1. oli), inhibits ' ring assembly lose to the

nuleoid. he in system ats to preent ' ring assembly at the ell poles ("or simpliity, the in dynamis in 1.

oli hae been omitted). &rom le"t to right: in 4newborn4 ells, both systems initially inhibit ' ring assembly

throughout the ell5 "ollowing ell elongation and hromosome repliation, 3 maintains inhibition in the

ylindrial part o" the ell5 and "inally, the progression o" hromosome segregation reeals an inhibitor-"ree region

at mid-ell, allowing the ' ring to assemble.


7/41

Penentu mor#olo!i sel

&aktor utama penentu bentuk sel pada prokaryot adalah

protein re2re2 merupakan sitoskeleton sederhana pada prokaryot

re2 membentuk pita spiral sekeliling bagian dalam sel ,

tepat di dalam membran sitoplasma

2akteri bentuk coccus tidak memiliki re2 2akteri Caulobacter crescentus yang berbentuk ibrio

memiliki protein penentu mor"ologi selain re2, disebut

crescentin, terletak di bagian dalam lekukan


8/41

a + /ells suh as Staphyloous aureus ontain the tubulin-like diision protein

&ts', whih is present in irtually all eubateria. Whereas &ts' "orms a ring-shaped

struture (blue) during ell diision that is re6uired "or the diision proess, it seemsto impart no shape to non-diiding ells. here"ore, most ells ontaining &ts' as the

sole ytoskeletal element are spherial. b + When atin-like re2 homologues are

present, ells an take on a rod-shaped morphology like that seen in 1sherihia

oli. re2 and its homologues o"ten appear as intraellular helial strutures (red)

when iewed with "luoresene mirosopy. + /aulobater resentus ells ontain

resentin (yellow) in addition to &ts' and re2, and show a resent-shaped ell

morphology. 0n /. resentus ells, re2 loali7es to apparent helies during ell

elongation and to the diision plane with &ts' during ell diision.


9/41

Biosintesis pepti"o!li$an

Sintesis peptidoglikan baru selama pertumbuhan

membutuhkan pemotongan peptidoglikan yang sudahada dengan autolisin dan penyisipan prekursor

peptidoglikan

8ipid pembawa yang disebut baktoprenol berperan

dalam sintesis peptidoglikan baru

2aktoprenol membawa prekursor peptidoglikan melewati

membran sitoplasma

Di periplasma, baktoprenol berinteraksi dengan en7im

glikolase yang menyisipkan prekursor peptidoglikan di

titik pertumbuhan dinding sel

ranspeptidasi: pembentukan ikatan melintang antar

asam muramat


10/41


11/41

Pertumbuhan Populasi

Pertumbuhan e$sponensial

Pertumbuhan dimulai dari satu sel tunggal Populasi menunjukkan pola meningkat, jumlah sel

berlipat dua selama selang waktu tertentu ! disebut

pertumbuhan eksponensial

Jika digambarkan sebagai gra"ik dengan jumlah sel seara aritmatik sebagai "ungsi dari waktu, maka akan

didapatkan gra"ik dengan peningkatan kemiringan

seara kontinyu

Sebaliknya jika jumlah sel dibuat logaritmik (log9$

) dan

waktu seara aritmatik (semilogaritmik) maka

didapatkan garis lurus


12/41

Jika satu sel membelah menjadi # dinyatakan: #$ ! #9

Dua sel menjadi dinyatakan #9 ! ##

;ubungan antara jumlah sel awal dalam biakan dengan

jumlah sel setelah waktu tertentu pada pertumbuhan

eksponensial dapat diekspresikan seara matematika:

N < N $#n

dengan:

N < jumlah sel akhir

N $ < jumlah sel awal

n < jumlah generasi selama pertumbuhan eksponensial

berlangsung


13/41

;ubungan N dan N $ dengan n:

N < N $#n

log N = log N $ = n log #

log N - log N $ < n log #

n = log N - log N $ < log N - log N $

log # $,>$9 < >,> (log N - log N $ )


14/41

Waktu generasi (g ) dari populasi yang tumbuh seara

eksponensial adalah t ?n, dengan t adalah lama waktu

eksponensial dinyatakan dalam hari, jam atau menit

/ontoh soal:

Jumlah bakteri awal (N $) : @ A 9$B

Setelah # jam (t) jumlah bakteri () menjadi 9$C

berapa waktu generasinya (g )

n < >,> Elog(9$C)-log(@A9$B)F < >,> (C-B,GH)

< >,> ($,>$9)

< 9 g < t ?n < #?9 < # jam


15/41

%eepatan pertumbuhan spesi"ik:


16/41

Daur Pertumbuhan

Dalam suatu wadah tertutup misalnya dalam erlenmeyer

atau tabung, kondisi biakan disebut batch culture ataubiakan urah

Pada sistem batch pertumbuhan eksponensial terbatas,

membentuk suatu pola kura pertumbuhan


17/41


18/41

%ase la!

Jika suatu populasi mikroorganisme diinokulasikan ke

medium yang baru, pertumbuhan biasanya mulai setelahsuatu periode waktu yang disebut "ase lag

8ama "ase lag ditentukan oleh kondisi inokulum asal dan

kondisi pertumbuhan di medium yang baru

Jika biakan yang ditrans"er (inokulum) pada kondisi

pertumbuhan eksponensial dan medium yang baru

sama dengan medium inokulum serta kondisi

lingkungan pertumbuhannya sama maka tidak ada

"ase lag dan pertumbuhan eksponensial segera mulai


19/41

Jika inokulum diambil dari biakan yang sudah lama ("ase

stasioner) dan ditrans"er ke medium baru maka akan

terjadi "ase lag

Penyebab adanya "ase lag:

sel kehabisan berbagai bahan esensial dan perlu

waktu untuk mensintesis yang baru

dapat terjadi jika inokulum terdiri dari sel yang rusak(tetapi tidak mati) oleh perlakuan misalnya panas,

radiasi, senyawa toksik, untuk memperbaiki perlu

waktu dapat terjadi jika populasi dipindahkan dari

biakan kaya nutrisi ke medium miskin nutrisi


20/41

%ase e$sponensial

Selama "ase eksponensial pertumbuhan, setiap sel

membelah menjadi dua, masing-masing membelah lagi

menjadi dua dan seterusnya

Selama "ase eksponensial sel berada pada kondisi paling

sehat dan baik untuk dipelajari misalnya untuk produksi

en7im


21/41

%ase stasioner

Dalam biakan batch seperti dalam tabung atau

erlenmeyer, pertumbuhan terbatas

;al-hal yang menyebabkan pertumbuhan terbatas:

nutrien esensial dalam medium biakan telah

digunakan semuanya produk buangan dari organisme terakumulasi dalam

medium dan menghambat pertumbuhan Pertumbuhan eksponensial berhenti dan populasi

menapai "ase stasioner

Dalam "ase stasioner tidak ada penambahan maupun

pengurangan jumlah sel ! keepatan pertumbuhan nol

Pembelahan sel seimbang dengan kematian sel

Disebut pertumbuhan kriptik (cryptic )


22/41

%ase $ematian

Jika inkubasi berlanjut setelah suatu populasi menapai

"ase stasioner, sel-sel mungkin masih hidup dan

melanjutkan metabolisme tetapi setelah itu akan segera

mati ! populasi memasuki "ase kematian

%ematian dapat disertai dengan lisisnya sel


23/41

Continuous culture

Continuous culture: biakan dijaga untuk berada dalam

lingkungan yang konstan pada jangka waktu lama

Iolume konstan: medium yang baru diberikan seara

kontinyu ke wadah biakan dan biakan dengan olume

yang sama dikeluarkan

Populasi sel dijaga untuk berada pada "ase eksponensial

dalam jangka lama

ntuk tujuan tertentu misalnya mempelajari aktiitas

en7im

Disebut sistem terbuka

/ontoh continuous culture: kemostat (chemostat )


24/41

Kemostat

Dalam suatu kemostat keepatan pertumbuhan dan

densitas populasi biakan dapat dikendalikan seara

bebas dan terus menerus

Dua hal yang penting dalam pengendalian tersebut:

%eepatan aliran: keepatan medium baru dipompa

masuk ke dalam wadah biakan dan medium biakan dari dalam wadah dikeluarkan ! mengendalikan

keepatan pertumbuhan %onsentrasi nutrien pembatas seperti karbon dan

nitrogen yang terkandung dalam medium yang

masuk ke wadah kemostat ! mengendalikan hasil pertumbuhan (jumlah sel)


25/41


26/41

Pen!u$uran pertumbuhan

Pertumbuhan populasi diukur dengan mengamati

perubahan dalam jumlah sel atau perubahan tingkat

komponen seluler tertentu misalnya protein, asam amino

atau berat kering sel

Penghitungan jumlah sel:

K penghitungan jumlah sel totalK penghitungan jumlah sel yang hidup

Pengukuran massa: metode turbidimetrik


27/41

Pen!hitun!an jumlah sel total

etode paling umum: penghitungan sel seara

mikroskopis

2isa ditambahkan atenggunakan chamber yang memiliki kotak-kotak yang

telah diketahui luasnya

Penghitungan sel seara mikroskopis epat dan mudah


28/41

Kelemahan pen!hitun!an sel se&ara mi$ros$opis:

tanpa pengeatan khusus, sel hidup dan mati tidak bisa

dibedakan

sel berukuran keil sulit dilihat

ketepatan sulit diapai

jika tanpa pengeatan, membutuhkan mikroskop "ase

kontras

jika suspensi sel memiliki densitas sel rendah sulit

diamati (ketepatan rendah)

sel yang motil harus di-imobilisasi

partikel-partikel selain sel dapat menyebabkankekeliruan penghitungan


29/41

Luang antara slide dengan penutup tingginya $,$# mm

%eseluruhan kisi-kisi memiliki #@ kotak besar, luas total 9

mm# dan olume total $,$# mm>


30/41


31/41


32/41

Drigalski

Ditemukan oleh Wilhelm on Drigalski, seorang dokterahli mikrobiologi dari Jerman (9CB9-9H@$)


33/41


34/41


35/41

/ontoh soal:

Pengeneran Jumlah bakteri Jumlah bakteri9$-9 M >$$ spreader

9$-# M >$$ M >$$

9$-> M >$$ M >$$

9$- #H$ M 9$@9$-@ ># M @@

9 #

9

#H$ A 9$$$$ < #H$$$$$

># A 9$$$$$ < >#$$$$$

Lata-rata< >$@$$$$?ml

(>,$@ A 9$G)

#

9$@ A 9$$$$ < 9$@$$$$

@@ A 9$$$$$ < @@$$$$$

Jumlah bakteri: 9$@$$$$?ml

(9,$@ A 9$G)

P $ l t " t bi"i t i$


36/41

Pen!u$uran massa sel: meto"e turbi"imetri$

Selama pertumbuhan eksponensial semua komponen

seluler meningkat seara berimbang dengan

peningkatan jumlah sel Peningkatan protein, D* dan berat kering biakan dapat

digunakan untuk pengukuran pertumbuhan ! digunakan

metode turbidimetrik

Suspensi sel nampak keruh jika sel menghamburkanahaya yang melalui suspensi sel, semakin banyak

densitas sel dalam suspensi semakin banyak ahaya

yang dihamburkan

O ti l d it


37/41

Optical density

%ekeruhan diukur dengan spektro"otometer, suatu alat

yang melalukan ahaya melalui suspensi sel dan

mendeteksi ahaya yang tidak dihamburkan

Spektro"otometer menggunakan semaam prisma untuk

membuat ahaya memisah menjadi panjang gelombang

tertentu

Panjang gelombang yang digunakan untuk mengukur

kekeruhan bakteri C$ nm (biru), @$ nm (hijau) G$$ nm

(jingga) dan GG$ nm (merah)

nit pengukuran turbiditas disebut optical density (3D)

ntuk organisme uniseluler, 3D sebanding dengan jumlah sel


38/41


39/41

3


40/41

;ubungan jumlah bakteri dengan 3D

Jika 3D sudah diketahui dengan spektro"otometer

2agaimana dapat diketahui jumlah bakteri

%ura standar:

A < jumlah bakteri

y < 3D

Jumlah bakteri dihitung dengan plate count


41/41

N < aA = b

pertumbuhan dan perkembangbiakan

Documents