PERTUMBUHAN MIKROBA

A. Definisi Pertumbuhan Populasi

Pertumbuhan merupakan penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu, ini artinya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri . Sedangkan pada jasad bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi).


Pertumbuhan juga merupakan meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Pada pertumbuhan bakteri, memperbanyak diri dengan pembelahan biner, yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru. Pertumbuhan ini diukur dari bertambahnya jumlah sel. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut WAKTU GENERASI.

Doubling Time atau Waktu penggandaan merupakan Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula, tidak sama antara berbagai mikrobia dari beberapa menit, sampai beberapa hari tergantung kecepatan pertumbuhannya (jumlah atau massa sel per unit waktu).



B. Penghitungan waktu generasi

Dari hasil pembelahan sel secara biner:

1 sel menjadi 2 sel

2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2 x 2

4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2 x 2 x 2

Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:

N = N0 2n

N: jumlah sel akhir, N0: jumlah sel awal, n: jumlah generasi .



Waktu Generasi = t/n

t: waktu pertumbuhan eksponensial

n: jumlah generasi

Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:



log N = log N0 + n log 2

log N – log N0 = n log 2

log N – log N0 log N – log N0

N = =

log 2 0,301











C. Pengukuran Pertumbuhan

Alat untuk menghitung Mikroba

· alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri

· alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri



Cara Menghitung Jumlah Sel Hidup

a. Metode Plate Count atau Colony Count

· Metode taburan permukaan (spread plate method)

· Metode taburan (pour plate method)

b. Filter Membran dan Most Probable Number

· Menggunakan medium cair

· Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran



Pengukuran Turbiditas

a. Photometer (penerusan cahaya) : semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit

b. Spektrofotometer (optical density/OD) : terlebih dahulu dibuat kurva standar berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel.



D. Pertumbuhan Populasi Mikroba

Bakteri apabila dalam medium baru yang kondusif maka akan tumbuh memperbanyak diri. Jika jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu akan diperoleh: Kurva Pertumbuhan. Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia, dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu:

a. Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture)

Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan, terdapat beberapa fase-fase pertumbuhan yaitu :

1. Fase Permulaan : Bakteri baru menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru, sehingga sel belum membelah diri

2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat : Sel mikrobia mulai membelah diri, tetapi waktu generasinya masih panjang

3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial) : Kecepatan sel membelah diri paling cepat dengan waktu generasi pendek dan konstan, metabolisme sel paling aktif, sintesis bahan sel sangat cepat dengan jumlah konstan sampai nutrien habis, terjadinya penimbunan hasil metabolisme menyebabkan mulai terhambatnya pertumbuhan

4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat : Kecepatan pembelahan sel berkurang dan jumlah sel yang mati mulai bertambah

5. Fase Stasioner maksimum : Jumlah sel yang mati semakin meningkat sampai terjadi jumlah sel hidup = jumlah sel mati, sehingga jumlah sel hidup konstan, seolah-olah pertumbuhan nol

6. Fase Kematian dipercepat : kecepatan kematian sel terus meningkat sedang kecepatan pembelahan sel nol

7. Fase Kematian logaritma : kecepatan kematian sel maksimal, sehingga jumlah sel hidup menurun dengan cepat seperti deret ukur. Penurunan jumlah sel hidup tidak mencapai nol, sel mikrobia akan tetap bertahan sangat lama dalam medium



b. Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture)

· Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma

· Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat

· Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas)

· Sebagai nutrien pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N, atau faktor tumbuh

· Ada aliran keluar untuk mempertahankan volume biakan dalam khemostat sehingga tetap konstan (misal V ml), jika aliran masuk ke dalam tabung biakan adalah W ml/jam, maka kecepatan pengenceran kultur (Dilution rate) adalah: D = W/V per jam

· Populasi sel dalam tabung biakan dipengaruhi oleh peningkatan populasi sebagai hasil pertumbuhan dan pengenceran kadar sel akibat penambahan medium baru dan pelimpahan aliran keluar tabung biakan

· Kecepatan pertumbuhannya dirumuskan sebagai berikut:dX/dt = µ X – DX = (µ - D) X

· Pada keadaan mantap (steady state) : maka µ = D, sehingga dX/dt = 0

· Dengan sistem ini sel seolah-olah dibuat dalam keadaan setengah kelaparan (nutrien sebagai pembatas)

· Kadar nutrien yang rendah menyebabkan kecepatan pertumbuhan berbanding lurus dengan kadar nutrien atau substrat tersebut, sehingga kecepatan pertumbuhan adalah sebagai fungsi konsentrasi nutrien, dengan persamaan:

µ = µmax S / (Ks + S)

µmax: kecepatan pertumbuhan pada keadaan nutrien berlebihan

S : konstante nutrien

Ks : konstante pada konsentrasi nutrien saat µ = ½ µmax