Make a Wish, Take a Chance, Make a Change, and Breakaway: Makalah Bakteriologi Kurva Pertumbuhan Kuman

MAKALAH BAKTERIOLOGI

KURVA SIGMOID PERTUMBUHAN KUMAN

BAB I

PENDAHULUAN

Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, misalnya kita makhluk makro ini dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah berat. Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau subtansi atau masssa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.

Pertumbuhan merupakan suatu proses kehidupan yang irreversible artinya tidak dapat dibalik kejadiannya. Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba.

Istilah pertumbuhan bakteri lebih mengacu kepada pertambahan jumlah sel bukan mengacu kepada perkembangan individu organisme sel. Bakteri memiliki kemampuan untuk menggandakan diri secara eksponensial dikarenakan sistem reproduksinya

Dalam makalah ini, penulis akan membahas mengenai kurva sigmoid pertumbuhan bakteri yang akan dijelaskan secara lebih mendalam pada Bab II.

BAB II
PEMBAHASAN

A. Pertumbuhan Bakteri

Pertumbuhan dapat diamati dari meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Pada umumnya bakteri dapat memperbanyak diri dengan pembelahan biner, yaitu dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru, maka pertumbuhan dapat diukur dari bertambahnya jumlah sel.

Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula disebut doubling time atau waktu penggandaan. Waktu penggandaan tidak sama antara berbagai mikrobia, dari beberapa menit, beberapa jam sampai beberapa hari tergantung kecepatan pertumbuhannya. Kecepatan pertumbuhan merupakan perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu. Pada kondisi lingkungan yang memungkinkan, bakteri akan membelah diri dengan cepat. Pembelahan terjadi setiap 15-20 menit. Sehingga dalam waktu kurang lebih 7-8 jam bakteri sudah menjadi jutaan.

Berikut ini adalah tahap-tahap pembelahan sel bakteri:

1. Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.

2. Sekat tersebut diikuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna,ditengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, dimana protoplasma kedua sel baru masih tetap berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma ini disebut plasmodesmida.

3. Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali dari pada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. Bakteri yang semacam ini merupakan koloni yang merata, jika dipiara pada medium yang padat. Sebaliknya, bakteri-bakteri yang dindingnya lebih kokoh tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan. Bakteri macam ini merupakan koloni yang kasar permukaannya.

B. Penghitungan Waktu Generasi

Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:

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

0’	15’	30’	45’	60’	75’	90’	105’	120’	135’
1 sel	2 sel	4 sel	8 sel	16 sel	32 sel	64 sel	128 sel	256 sel	512 sel
2⁰	2¹	2²	2³	2⁴	2⁵	2⁶	2⁷	2⁸	2⁹

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
n = (log N – log N₀) / log 2 = (log N – log N₀) / 0,301
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
slope = 0,301/ waktu generasi

Berikut ini adalah beberapa contoh Mikroorganisme beserta waktu generasinya

Jenis Mikroorganisme	Waktu Generasi (jam)
Bakteri Heterotrofik
Bacillus megatarium Escherichia coli Rhizobium meliloti Treponema pallidum	0,58 0,28 1,80 34,0
Bakteri Fotosintetik
Chloropseupdomonas Ethylicum Rhodopseudomonas spheroids Rhodospirillum rubrum	7,0 2,4 5,0
Ragi/Jamur
Saccharomyces cerevisiae	2,0

Kurva Sigmoid Pertumbuhan Bakteri

Suatu bakteri yang dimasukkan ke dalam medium baru yang sesuai akan tumbuh memperbanyak diri. Jika pada waktu-waktu tertentu jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu maka akan diperoleh suatu grafik atau kurva pertumbuhan.

Kurva pertumbuhan bakteri dapat dipisahkan menjadi empat fase utama :

1. Fase lag (fase lamban atau lag phase)

2. Fase pertumbuhan eksponensial (fase pertumbuhan cepat atau log phase)

3. Fase stationer (fase statis atau stationary phase)

4. Fase penurunan populasi (decline).

Fase-fase tersebut mencerminkan keadaan bakteri dalam kultur pada waktu tertentu. Di antara setiap fase terdapat suatu periode peralihan dimana waktu dapat berlalu sebelum semua sel memasuki fase yang baru.

1. FASE LAG.

Setelah inokulasi, terjadi peningkatan ukuran sel, mulai pada waktu sel tidak atau sedikit mengalami pembelahan. Fase ini, ditandai dengan peningkatan komponen makromolekul, aktivitas metabolik, dan kerentanan terhadap zat kimia dan faktor fisik. Fase lag merupakan suatu periode penyesuaian yang sangat penting untuk penambahan metabolit pada kelompok sel, menuju tingkat yang setaraf dengan sintesis sel maksimum.

2. FASE LOG/PERTUMBUHAN EKSPONENSIAL.

Pada fase eksponensial atau logaritmik, sel berada dalam keadaan pertumbuhan yang seimbang. Selama fase ini, masa dan volume sel meningkat oleh faktor yang sama dalam arti rata-rata komposisi sel dan konsentrasi relatif metabolit tetap konstan. Selama periode ini pertumbuhan seimbang, kecepatan peningkatan dapat diekspresikan dengan fungsi eksponensial alami. Sel membelah dengan kecepatan konstan yang ditentukan oleh sifat intrinsik bakteri dan kondisi lingkungan. Dalam hal ini terdapat keragaman kecepatan pertumban berbagai mikroorganisme. Waktu lipat dua untuk Escherichia coli dalam kultur kaldu pada suhu 37^oC, sekitar 20 menit, sedangkan waktu lipat dua minimal sel mamalia sekitar 10 jam pada temperatur yang sama.

3. FASE STASIONER.

Pada saat digunakan kondisi biakan rutin, akumulasi produk limbah, kekurangan nutrien, perubahan pH, dan faktor lain yang tidak diketahui akan mendesak dan mengganggu biakan, mengakibatkan penurunan kecepatan pertumbuhan. Selama fase ini, jumlah sel yang hidup tetap konstan untuk periode yang berbeda, bergantung pada bakteri, tetapi akhirnya menuju periode penurunan populasi. Dalam beberapa kasus, sel yang terdapat dalam suatu biakan yang populasi selnya tidak tumbuh dapat memanjang, membengkak secara abnormal, atau mengalami penyimpangan, suatu manifestasi pertumbuhan yang tidak seimbang.

Alasan bakteri tidak melakukan pembelahan sel pada fase statis bermacam-macam. Beberapa alasan yang dapat dikemukan akan adalah :

a. Nutrien habis

b. Akumulasi metabolit toksik (misalnya alkohol,asam, dan basa)

c. Penurunan kadar oksigen

d. Penurunan nilai aw (ketersediaan air)

4. FASE PENURUNAN POPULASI ATAU FASE KEMATIAN.

Pada saat medium kehabisan nutrien maka populasi bakteri akan menurun jumlahnya, Pada saat ini jumlah sel yang mati lebih banyak daripada sel yang hidup.

Penyebab utama kematian adalah autolisis sel dan penurunan energi seluler. Beberapa bakteri hanya mampu bertahan beberapa jam selama fase statis dan akhirnya masuk ke dalam fase kematian, sementara itu beberapa bakteri hanya mampu bertahan sampai harian dan mingguan pada fase statis dan akhirnya masuk ke fase kematian. Beberapa bakteri bahkan mampu bertahan sampai puluhan tahun sebelum mati, yaitu dengan mengubah sel menjadi spora.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah dan masa sel. Pada bakteri ditandai dengan adanya pertambahan jumlah sel. Bakteri bereproduksi dengan cara pembelahan biner, yaitu 1 sel bakteri akan membelah menjadi 2 sel, kemudian 2 sel bakteri tersebut mengalami pembelahan menjadi 4 sel dan seterusnya. Sehingga jumlah bakteri dapat dicari dengan menggunakan rumus N = N₀_. 2ⁿ.

Pertumbuhan bakteri dalam suatu medium meleati beberapa fase yaitu :