Dasar-Dasar Mikrobiologi [PDF]

Citation preview

DASAR-DASAR MIKROBIOLOGI PENULIS



Aulia Fatmayanti Almira Ulimaz Nurfitri Arfani Rissa Megavitry Nana Citrawati Lestari Waode Munaeni Indas Wari Rahman Andi Nur Asrinawaty Afika Herma Wardani



Dasar-Dasar Mikrobiologi Aulia Fatmayanti Almira Ulimaz Nurfitri Arfani Rissa Megavitry Nana Citrawati Lestari Waode Munaeni Indas Wari Rahman Andi Nur Asrinawaty Afika Herma Wardani



PT. GLOBAL EKSEKUTIF TEKNOLOGI



Dasar-Dasar Mikrobiologi Penulis : Aulia Fatmayanti Almira Ulimaz Nurfitri Arfani Rissa Megavitry Nana Citrawati Lestari Waode Munaeni Indas Wari Rahman Andi Nur Asrinawaty Afika Herma Wardani ISBN : 978-623-8051-23-6 Editor : apt. Wafi Nisrin Ramadhani, S.Farm Salsabila Syafni Aulia, Amd.Kes Penyunting : Salsabila Syafna Aulia, S.Ked Desain Sampul dan Tata Letak : Handri Maika Saputra, S.ST Penerbit : PT. GLOBAL EKSEKUTIF TEKNOLOGI Anggota IKAPI No. 033/SBA/2022 Redaksi : Jl. Pasir Sebelah No. 30 RT 002 RW 001 Kelurahan Pasie Nan Tigo Kecamatan Koto Tangah Padang Sumatera Barat Website : www.globaleksekutifteknologi.co.id Email : [email protected] Cetakan pertama, November 2022 Hak cipta dilindungi undang-undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa izin tertulis dari penerbit.



KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan ke hadirat ALLAH SWT, berkat rahmat dan petunjuk-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan buku Dasar – dasar Mikrobiologi. Buku ini diharapkan mampu memberikan pemahaman yang komprehensif terhadap fenomena Mikrobiologi. Ruang



lingkup



Mikrobiologi



sangatlah



luas



dan



permasalahan yang terdapat didalamnya sangatlah komplek, sehingga penulis mencoba menyajikan materi dalam buku yang berjudul Dasar – dasar Mikrobiologi ini sesuai dengan materimateri pokok yang relevan dan berkaitan dengan Mikrobiologi. Kami berharap semoga buku ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan memberikan kontribusi bagi pengembangan ilmu Mikrobiologi. Penulis,



i



2022



DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................... i BAB I PENGERTIAN MIKROBIOLOGI 1.1 Ruang Lingkup Mikrobiologi .................................................................... 1 1.2 Pengertian Mikrobiologi .............................................................................. 3 BAB II TUJUAN MEMPELAJARI MIKROBIOLOGI 2.1 Pendahuluan....................................................................................................... 7 2.2 Tujuan Mempelajari Mikrobiologi ......................................................... 8 2.3 Penutup ................................................................................................................. 19 BAB III MIKROORGANISME SEBAGAI SEL 3.1 Pengertian Mikroorganisme ..................................................................... 23 3.2 Struktur Sel Mikroorganisme ................................................................... 24 3.3 Ciri Umum Mikroorganisme ..................................................................... 27 3.4 Pertumbuhan Mikroorganisme ............................................................... 29 3.5 Jenis-Jenis Mikroorganisme....................................................................... 30 3.6 Mikroorganisme Bagi Kehidupan Manusia ...................................... 33 BAB IV STRUKTUR SEL 4.1 Pendahuluan....................................................................................................... 36 4.2 Komponen Kimia Sel ..................................................................................... 37 4.3 Perbedaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik ................................ 38 4.4 Bagian-Bagian Sel Prokariotik ................................................................. 40 4.5 Bagian-Bagian Sel Eukariotik ................................................................... 47 4.6 Sel Mikroorganisme yang Termasuk dalam Prokariotik .......... 54 4.7 Sel Mikroorganisme yang Termasuk dalam Eukariotik ............ 55 BAB V SEJARAH MIKROBIOLOGI 5.1 Pendahuluan....................................................................................................... 57 5.2 Penemuan Mikroorganisme ...................................................................... 57 5.3 Konflik Generasi Spontan............................................................................ 59 5.4 Teori Asal-Usul Kehidupan ........................................................................ 66 5.5 Era Perkembangan Ilmu Mikrobiologi ................................................ 70 BAB VI PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI ABAD KE-20 6.1 Pendahuluan....................................................................................................... 74 6.2 Penemuan Antibiotik dan Mikrobiologi Tanah .............................. 76 6.3 Penemuan Metabolisme Mikroba Anaerobik ................................. 78 6.4 Penemuan Bakteriofag ................................................................................. 79 6.5 Penemuan Biologi dan Ekologi Ragi ..................................................... 81 ii



6.6 Penemuan Genetika Mikroba ................................................................... 82 6.7 Penemuan Bakteri di Ekosistem Metanogenik .............................. 84 BAB VII IDENTIFIKASI BAKTERI 7.1 Pendahuluan....................................................................................................... 87 7.2 Ikhtisar Metode Identifikasi Bakteri ..................................................... 88 7.3 Identifikasi Bakteri Berdasarkan Fenotif ........................................... 91 7.4 Identifikasi Bakteri berdasarkan Genotif........................................... 103 BAB VIII KULTUR MIKROORGANISME 8.1 Pendahuluan....................................................................................................... 107 8.2 Nutrisi Pertumbuhan .................................................................................... 107 8.3 Lingkungan Fisik Pertumbuhan.............................................................. 109 8.4 Media Kultur ....................................................................................................... 112 8.5 Metode Kultur Bakteri .................................................................................. 122 8.6 Pertumbuhan Mikroba ................................................................................. 128 8.7 Karakteristik Koloni Bakteri Di Media Kultur ................................. 130 8.8 Penyimpanan Kultur Mikroba.................................................................. 133 BAB IX MIKROSKOP 9.1 Pendahuluan....................................................................................................... 136 9.2 Bagian-Bagian Mikroskop .......................................................................... 139 9.3 Perbesaran, Resolusi dan Kontras ......................................................... 141 9.4 Tipe Mikroskop................................................................................................. 142 BIODATA PENULIS



iii



BAB I PENGERTIAN MIKROBIOLOGI Oleh Aulia Fatmayanti



1.1 Ruang Lingkup Mikrobiologi Ruang lingkup mikrobiologi meliputi pengertian tentang sejarah penemuan mikroorganisme, macam mikroorganisme di alam, struktur sel mikroorganisme dan fungsinya, metabolisme mikroorganisme secara umum, pertumbuhan mikroorganisme dan faktor lingkungan, dan mikrobiologi terapan baik di bidang lingkungan maupun pertanian. Seiring perkembangan jaman, mikrobiologi telah mengalami perkembangan yang sangat pesat menjadi beragam ilmu, meliputi virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi pangan, mikrobiologi tanah, dan mikrobiologi industri. Ilmu tersebut mempelajari mikroorganisme secara spesifik, rinci, dan menurut pemanfaatannya. Berbagai sifat mikroorganisme yang menjadikan dasar seringnya digunakan sebagai model penelitian di bidang genetika adalah memiliki sifat sangat sederhana, perkembangbiakan sangat cepat, dan adanya berbagai variasi metabolisme. Pada saat ini penelitian berkaitan dengan mikroorganisme



dilakukan secara intensif untuk



mengetahui dasar fenomena biologi (Widodo, L. U. 2016).



Aulia Fatmayanti 1



Ruang lingkup Mikrobiologi dibagi menjadi beberapa subdisiplin : dikutip dari Sumampouw, O.J., 2019 1. Fisiologi mikroba: Studi tentang bagaimana fungsi sel mikroba



secara



biokimia.



Sebagai



contoh:



studi



pertumbuhan mikroba, metabolism mikroba dan struktur sel mikroba. 2. Genetika mikroba: Studi tentang bagaimana gen diatur dalam mikroba dalam kaitannya dengan fungsi selulaer mereka. Berkaitan erat denagn bidan biologi molekuler. 3. Mikrobiologi molekuler: Studi tentang biologi molekuler dan genomic mikroorganisme. 4. Mikrobiologi



medis/Kesehatan:



mikroba



penyakit



dalam



Studi



manusia.



tentang



peran



Termasuk



studi



pathogenesis mikroba dan epidemiologi dan terkait denagn studi patologi penyakit dan imunologi. 5. Mikrobiologi Veteriner: Studi tentang peran dalam mikroba dalam kedokteran hewan atau taksonomi hewan. 6. Mikrobiolohgi lingkungan: Studi tentang fungsi dan keragaman mikroba di lingkungan alaminya. Seperti: studi ekologi



mikroba,



geomikrobiologi,



siklus



nutrisi



keanekaragaman



mikro-mediasi, mikroba



dan



bioremediasi. 7. Mikrobiologi evolusioner: Studi tentang evolusi mikroba. Seperti studi tentang sistematika dan taksonomi bakteri Aulia Fatmayanti 2



8. Mikrobiologi industri: Eksploitasi mikroba untuk digunakan dapam proses industry. Contohnya: Fermentasi industry dan pengolahan air limbah.



1.2 Pengertian Mikrobiologi Mikrobiologi terdiri dari 3 kata yaitu micro yang artinya kecil, bio artinya makhluk hidup dan logos artinya ilmu , jadi mikrobiologi merupakan ilmu yang mempelajarai tentang makhluk hidup yang berukuran kecil atau tak kasat mata. Selain itu, mikrobiologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajarai tentang mikroba denagn teknik aseptis untuk mendapatkan kultur murni. Mikrobiologi juga menjelaskan tentang cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang organisme mikroskopis. (Ihsan, B., & Pi, S. 2021).



Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari tentang mikroba, jasad renik. Mikrobiologi adalah salah satu cabang ilmu dari biologi, dan memerlukan ilmu pendukung kimia, fisika dan biokimia. Mirobiologi sering disebut ilmu praktek dari biokimia. Dalam mikrobiologi diberikan pengertian dasar tentang sejarah penemuan mikroba, macam-macam mikroba di alam, struktur sel mikroba dan fungsinya, metabolisme mikroba secara umum, pertumbuhan mikroba dan faktor lingkungan, mikrobiologi terapan di bidang lingkungan dan pertanian (Dwidjoseputro, D. 2003). Aulia Fatmayanti 3



Mikrobiologi merupakan salah satu cabang ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme. Beberapa ilmu dasar yang diperlukan untuk mendukung pemahaman mikrobiologi, antara lain ilmu kimia, fisika, dan biokimia. Mikrobiologi juga sering disebut sebagai ilmu praktik dari biokimia (Widodo, L. U. 2016). Selain beberapa definisi mikrobiologi diatas, organisme – organisme kecil tersebut harus dilihat dengan alat bantu lensa (mikroskop). Mikrobiologi dikenal sebagai ilmu aneka disiplin terdiri dari beberapa bidang berdasarkan pendekatan taksonomis maupun aktivitas fungsional. Berdasarkan taksonomi terdiri dari virologi, bakteriologi, mikologi, fikologi dan protozoology. Sedangkan



berdasar



pendekatan



fungsional



terdiri



dari



mikrobiologi kedokteran, mikrobiologi pertanian, mikrobiologi industry, mikrobiologi pangan, mikrobiologi air, mikrobiologi udara, ekologi mikroba, fisiologi mikroba, genetika mikroba, eksomikrobiologi dan mikrobiologi geokimia (Wardani, dkk 2022). Mikrobiologi dewasa ini digunakan sebagai dasar alat penelitian dan saling berkaitan denagn ilmu pengetahuan lain seperti kimia, fisika maupun biokimia guna membantu memahami dasar – dasar kehidupan organisme kecil. Organisme kecil yang disebut



denagn



microorganism



meliputi



virus,



bakteri,



jamur/fungi, archae, protozoa dan alga. Mikroorganisme tersebut kemudian dapat digolongkan kedalam kelompok berdasarkan Aulia Fatmayanti 4



susunan sel yaitu prokariotik (uniseluler/ satu sel) dan eukariotik (beberapa sel) (Wardani, dkk 2022).



Aulia Fatmayanti 5



Daftar Pustaka Widodo, L. U. (2016). Sejarah, Ruang Lingkup, dan Perkembangan Mikrobiologi Dwidjoseputro, D. 2003. Dasar - Dasar Mikrobiologi. Djambatan. Jakarta. Ihsan, B., & Pi, S. (2021). Dasar-dasar mikrobiologi. Insan Cendekia Mandiri. Wardani, K.A., Sakati, S.N., Sulami, N., Syahrir, M. and Kanan, M., 2022. Teori Mikrobiologi. Yayasan Penerbit Muhammad Zaini. Sumampouw, O.J., 2019. Mikrobiologi Kesehatan. Deepublish.



Aulia Fatmayanti 6



BAB II TUJUAN MEMPELAJARI MIKROBIOLOGI Oleh Almira Ulimaz 2.1 Pendahuluan Pada masa kini, banyak alasan yang menjadi dasar mengapa Mikrobiologi begitu penting untuk dipelajari khususnya pada bidang ilmu eksakta yang masuk dalam rumpun Biologi. Mikrobiologi sendiri merupakan bidang ilmu yang menjadi salah satu cabang besar dalam Biologi (Ulimaz, 2022). Jika Biologi berasal dari kata Bios yang artinya hayat dan Logos yang artinya ilmu, maka penambahan kata Mikro di depan kata Biologi berasa dari kata Micros memiliki makna, ilmu hayat ”kecil” (Ni'mah, et al., 2018). Ilmu Hayat ”kecil” merupakan arti per kata dari Mikrobiologi, akan tetapi maknanya secara harfiah bukanlah itu. Ilmu Hayat ”kecil” tersebut makna harfiahnya adalah, ilmu tentang kehidupan makhluk hidup yang berukuran amat sangat kecil dimana secara detilnya makhluk hidup yang dimaksud ada beberapa diantaranya harus dilihat dengan bantuan alat sepe rti mikroskop. Mikroskop sendiri adalah alat yang digunakan oleh para ilmuan di bidang eksakta (biologi, kedokteran, pertanian, peternakan, farmasi, dan lainnya) untuk melihat benda berukuran kecil yang tidak bisa dilihat secara langsung dengan indra penglihatan (mata). Pada umumnya sering digunakan di laboratorium. Orang yang bekerja di bidang Mikrobiologi juga tidak lepas dari laboratorium karena banyak kegiatan terkait bidang ini yang mengharuskan keberadaan laboratorium dan mikroskop tersedia. Misalnya teknisi laboratorium di bidang pertanian, pangan, kedokteran hingga farmasi atau dosen di perguruan tinggi yang Almira Ulimaz 7



mengajar mata kuliah Mikrobiologi di suatu Perguruan Tinggi, mereka semuanya memerlukan keberadaan laboratorium dalam menunjang pekerjaan mereka di bidang Mikrobiologi (Ulimaz, et al., 2020). Selain keberadaan sarana dan prasarana laboratorium yang harus memadai, pekerjaan di bidang Mikrobiologi khususnya pengajar di mata kuliah ini juga memerlukan bahan ajar yang terkait ke arah sana dimana bahan ajar tersebut dapat menunjang kegiatan pendidikan atau pengajaran serta penelitian (Ulimaz, 2019). Melihat pentingnya keberadaan Mikrobiologi pada masa kini, maka banyak penelitian di bidang eksakta yang mengarah kesana. Oleh sebab itu, saya sebagai penulis dan juga pendidik yang mengajarkan mata kuliah Mikrobiologi di kampus, memiliki quotes yang beberapa kali mungkin diutarakan ke mahasiswa, yang isi quotes tersebut berbunyi kurang lebih seperti ini ”Tidak akan habis tema penelitian di ranah pembelajaran Biologi karena masih banyak sekali misteri yang belum terungkap dalam cabang besarnya yakni Mikrobiologi”. Meskipun pada faktanya, penelitian di bidang Mikrobiologi membutuhkan biaya yang memang tidak murah.



2.2 Tujuan Mempelajari Mikrobiologi Seperti yang sudah diketahui bahwasanya Mikrobiologi merupakan salah satu cabang dari ilmu biologi yang mempelajari tentang mikroba dalam hal ini mikroorganisme, maka Mikrobiologi yang merupakan cabang besar dari Biologi ini tentu memiliki tujuan untuk dipelajari dalam setiap aspek keilmuan lainnya. Seperti kebanyakan cabang ilmu lainnya, Mikrobiologi tentu saja dipelajari dengan tujuan untuk melengkapi aspek pembelajaran yang hanya bisa diisi oleh kajian dalam lingkup Mikrobiologi. Sebagai contohnya adalah sebagai berikut: 2.2.1 Tujuan Dalam Ruang Lingkup Bidang Pertanian Tujuan mempelajari Mikrobiologi dalam lingkup bidang pertanian adalah untuk mempelajari dan memanfaatkan mikroba atau mikroorganisme dengan sebaik mungkin yang berguna dalam meningkatkan produksi pertanian baik secara kuantitas maupun Almira Ulimaz 8



secara kualitas. Hal tersebut nanti juga diharapkan dapat menekan kemungkinan kehilangan produksi karena berbagai sebab. Kembali lagi bahwa Mikrobiologi sendiri dipelajari dalam dunia pertanian dan biasanya diistilahkan sebagai Mikrobiologi Pertanian yang mana pembahasan didalamnya terkhusus kepada mikroorganisme yang memang memiliki peranan langsung di dalam kajian keilmuan pertanian seperti bakteri dan jamur. Mikrobiologi Pertanian merupakan cabang dari Mikrobiologi yang mempelajari peranan mikrobia baik itu yang menguntungkan maupun yang merugikan pada produksi pertanian. Ruang lingkup mikrobiologi di dalam dunia pertanian antara lain, pemanfaatan mikroba sebagai patogen tanaman, pemanfaatan mikroba sebagai pupuk hayati (biofertilizer) atau pupuk organik alami, pemanfaatan mikroba dalam pengendalian hayati di lingkungan (biological control), serta pemanfaatan mikroba dalam proses bioremediasi. Seperti yang pernah dilakukan oleh (Anggraini, et al., 2020) dalam penelitiannya, dimana dimanfaatkan dua jenis mikroba yakni Bacillus firmus (bakteri) dan Penicillium chrysogenum (fungi) dalam peningkatan mutu sari buah jambu biji. Mikroorganisme dalam hal ini terutama monera atau bakteri dan fungi atau jamur, banyak dimanfaatkan untuk proses budidaya tanaman. Peranan mikroorganisme sendiri dalam pertanian organik umumnya adalah sebagai pupuk maupun pestisida. Aplikasi mikroba dalam pertanian organik adalah untuk menurunkan kandungan kimia dalam produk–produk pertanian dan mengurangi pencemaran untuk tetap menjaga kelestarian lingkungan. Beberapa jenis mikroba berfungsi sebagai pupuk, bio dekomposer, penghasil zat pengatur tumbuh dan biopestisida (Nurhayati & Darwati, 2014). Mikroorganisme yang berfungsi sebagai bio dekomposer akan mendegradasi selulosa dan lignin sehingga nantinya akan tersedia bahan organik untuk tanaman. Selain itu ada juga mikroorganisme yang langsung diaplikasikan ke tanaman sebagai pupuk hayati untuk meningkatkan kesuburan tanah. Beberapa spesies ada juga yang berfungsi sebagai penghasil zat pengatur tumbuh pada tubuh tumbuhan. Mikroorganisme juga dapat dimanfaatkan sebagai Almira Ulimaz 9



biopestisida untuk melindungi tanaman melalui proses kompetisi, antibiosis/lisis, menginduksi kekebalan tanaman terhadap penyakit dan hyphal interference (Nurhayati & Darwati, 2014). Berikut adalah contoh aplikasi Mikrobiologi dalam dunia pertanian:



atau



pemanfaatan



Gambar 2.1: Tanaman Padi yang dijadikan objek penelitian untuk gejala penyakit hawar daun bakteri (HDB) Sumber: http://repo.unand.ac.id/6249/1/Bahan%20Ajar%20Mikrobiologi. pdf halaman 433 dari 615 halaman Berdasarkan Gambar 2.1 dapat terlihat pentingnya aplikasi Mikrobiologi dalam bidang Pertanian. Oleh sebab itu, tujuan mempelajari Mkrobiologi dalam bidang Pertanian sudah sangat jelas, yakni untuk dapat mendayagunakan mikroba baik itu mikroorganisme yang menguntungkan maupun mikroorganisme yang merugikan dalam proses produksi pertanian.



Almira Ulimaz 10



2.2.2 Tujuan Dalam Ruang Lingkup Bidang Peternakan Bidang peternakan secara umum masih termasuk ke dalam bidang pertanian. Hal ini terbukti dari masih adanya beberapa Perguruan Tinggi dimana program studi ilmu peternakan masih ada di bawah naungan jurusan pertanian atau Fakultas Pertanian. Meskipun ada beberapa perbedaan mendasar diantara keduanya akan tetapi untuk aplikasi keilmuan Mikrobiologi, ada beberapa yang memang terkhusus ke ranah bidang peternakan. Cakupan ilmu peternakan sendiri diantaranya adalah genetika, genetika populasi, genetika kuantitatif, seleksi, genetika molekuler, mating system, hewan transgenik hingga kloning. Mikrobiologi sendiri dapat masuk ke dalam ranah genetika sampai dengan hewan transgenik hingga kloning. Mikrobiologi juga dapat masuk ke dalam ranah bidang pemuliaan ternak dalam dunia peternakan dimana berdasarkan denotasi dan konotasi keilmuan, pemuliaan ternak adalah suatu cabang ilmu biologi, genetika terapan dan metode untuk peningkatan atau perbaikan genetik ternak. Pemuliaan ternak sendiri diartikan sebagai suatu teknologi beternak yang digunakan untuk meningkatkan mutu genetik untuk hewan ternak (Hifizah, 2012). Berdasarkan penjelasan tersebut, maka tujuan mempelajari Mikrobiologi dalam dunia peternakan adalah untuk memanfaatkan mikrobia atau mikroorganisme dalam meningkatkan mutu atau kualitas hasil ternak sehingga nilai ekonomis hasil ternah tersebut juga akan meningkat. Selain meningkatkan mutu, mikroorganisme juga dapat memperpanjang masa simpan produk peternakan. Adapun beberapa manfaat dalam mempelajari Mikrobiologi di bidang peternakan antara lain adalah untuk membantu proses fermentasi susu, membantu proses pembuatan dan penggunaan vaksin pada hewan ternak, membantu pembuatan dan penggunaan antiserum untuk hewan ternak, mendayagunakan mikroba dalam rumen sapi untuk menghasilkan sapi yang lebih sehat dan bugar, serta membantu proses pemberian prebiotik pada hewan ternak seperti sapi, kambing, dan kerbau (Radiati, et al., 2019). Almira Ulimaz 11



Gambar 2.2: Peran Mikroorganisme dalam Rumen Sapi Sumber: Suhubdy (2022) Mikroba Rumen: Kecil Jasadnya, Besar Fungsinya. https://pb-ispi.org/mikroba-rumen-kecil-jasadnyabesar-fungsinya/. Rumen adalah “dunia kecil” yang kompleks berlokasi di perut ternak ruminansia. Aktivitasnya sangat esensial dalam kehidupan induk semangnya. Salah satu komponen rumen itu adalah mikroba atau jasad renik. Jasad renik adalah mahluk hidup yang terdiri dari satu sel atau beberapa kumpulan sel dengan ukuran beberapa mikron (1 mikron=0,001 mm). Jasad renik dapat berbentuk bakteri, kapang, khamir, protozoa, maupun virus yang mampu diamati menggunakan mikroskop elektron (Suhubdy, 2022). Bentuk atau wujud jasad renik dalam rumen sapi tersebut memang tidak kasat mata, akan tetapi mereka adalah sangat nyata dan hasil kerjanya sangat signifikan sehingga konsumen daging sapi dapat menikmati hasil kerjasama mereka di dalam tubuh sapi (misalnya daging dan susu sapi). Para jasad renik atau mikroba tersebut yang sesungguhnya pengubah sejati biomasa selulotik (pakan) menjadi pangan (food), dan energi atau tenaga. Komponen biotik penghuni rumen ini yang utama adalah bateri, protozoa, jamur, dan archaea. Mereka mengambil tiga peran sekaligus yaitu sebagai produsen, konsumen, dan pengurai (Suhubdy, 2022). Almira Ulimaz 12



Berdasarkan Gambar 2.2 dapat terlihat pentingnya peran mikroba dalam rumen sapi. Sebagai hewan ternak yang dikonsumsi oleh banyak orang maka kesehatan pencernaan sapi juga akan mempengaruhi kualitas dagingnya. Kualitas daging sapi tentu juga akan berpengaruh kepada kualitas kesehatan manusia yang mengkonsumsi daging sapi tersebut. 2.2.3 Tujuan Dalam Ruang Lingkup Bidang Kesehatan Tujuan mempelajari Mikrobiologi dalam ruang lingkup kesehatan atau dunia kedokteran adalah tentang bagaimana mempelajari mikroorganisme sebagai penyebab penyakit infeksi pada tubuh manusia, bagaimana cara mendiagnosis penyakit tersebut, bagaimana pengobatan dilakukan, dan bagaimana proses pencegahan penyakit diterapkan sebagai bentuk pengendalian infeksi.Mikrobiologi kedokteran memiliki peranan penting dalam penanganan penyakit infeksi terutama untuk mengetahui penyebab infeksinya sehingga mudah diketahui dan ditemukan berbagai cara untuk penanggulangannya baik yang terjadi dalam skala individu maupun skala besar seperti pandemi COVID–19. Salah satu manfaat dalam mempelajari Mikrobiologi dalam dunia kesehatan maupun dunia kedokteran adalah seseorang dapat menemukan penyebab dari timbulnya suatu penyakit. Kemudian melalui belajar Mikrobiologi, seseorang mampu untuk membuat obat dari penyakit tersebut. Hal ini karena di dalam ranah keilmuan Mikrobiologi akan dipelajari bagaimana mikroba (bisa berupa bakteri, jamur, protozoa, maupun virus) hidup dan bagaimana cara membunuhnya (jika sifatnya merugikan) serta bagaimana cara memperbanyaknya (jika sifatnya menguntungkan). Salah satu contoh manfaat dalam mempelajari Mikrobiologi di dunia kesehatan dan kedokteran yang baru saja dirasakan oleh hampir seluruh penduduk di dunia adalah terciptanya vaksin untuk pencegahan penyebaran pandemi COVID–19 agar tidak semakin meluas dan wabahnya bisa berhenti sama sekali. Setiap orang saat ini diwajibkan untuk melakukan vaksinasi, bahkan agar vaksin bisa terdistribusi dengan baik ke setiap individu, banyak sekali regulasi peraturan yang mengharuskan seseorang untuk menerima vaksin jika ingin melakukan sesuatu. Contohnya, saat ini jika seseorang Almira Ulimaz 13



ingin bepergian dengan pesawat terbang atau sesederhana masuk ke dalam pusat perbelanjaan maka orang tersebut harus sudah mendapat vaksin setidaknya sebanyak 1 kali seumur hidup. Vaksin sendiri merupakan produk biologi yang berisi antigen berupa mikroorganisme atau bagiannya atau dapat pula zat yang dihasilkannya, yang telah diolah sedemikian rupa sehingga aman, apabila diberikan kepada seseorang. Jika sudah masuk ke dalam tubuh maka akan menimbulkan kekebalan spesifik secara aktif terhadap penyakit tertentu. Dalam penggunakan kalimat sederhana maka bisa dijabarkan vaksin adalah sesuatu yang harus ditaruh di dalam tubuh manusia agar nantinya ketika mikroba “jahat” yang sesungguhnya masuk ke dalam tubuh, sistem imun tubuh tidak terlalu “kaget” saat menerima keberadaannya.



Gambar 2.3: Peran Mikroorganisme dalam bentuk Vaksin Sumber: Saputra, Anjar (2022) Saputra, Anjar. 2022. Indonesia Disarankan Suntikan Vaksin Covid–19 Dosis ke 4, Ini Jawaban Kemenkes. https://health.grid.id/read/353299051/indonesiadisarankan-suntikan-vaksin-covid-19-dosis-ke-4-ini-jawabankemenkes?page=all. Berdasarkan Gambar 2.3 dapat terlihat pentingnya peran Mikrobiologi dalam dunia kesehatan dan kedokteran dimana vaksin hanyalah merupakan salah satu contoh dari sekian banyak produk berbasis biologi yang dapat digunakan untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat. Contoh lain dari pemanfaatan mikroba untuk kesehatan adalah antibiotik dan interferon. Selain itu, dalam bidang pangan yang masih berkaitan dengan dunia kesehatan, Mikrobiologi juga berperan dalam proses produksi makanan dan Almira Ulimaz 14



minuman kesehatan seperti susu fermentasi yang masyarakat awam biasa sebut sebagai Yoghurt. Hal ini berarti mempelajari Mikrobiologi juga memiliki fungsi sebagai upaya dalam mewujudkan ketahanan pangan nasional dan juga strategi penanggulangan untuk mengurangi kerentanan maupun kerawanan pangan di era pasca pandemi global Covid-19 saat ini (Saediman, et al., 2021). 2.2.4 Tujuan Dalam Ruang Lingkup Bidang Farmasi Secara umum tujuan mempelajari Mikrobiologi dalam ruang lingkup bidang farmasi dan obat–obatan mungkin hampir mirip dengan tujuan mempelajari Mikrobiologi dalam ruang lingkup bidang kesehatan, akan tetapi dalam dunia farmasi, tujuan mempelajari Mikrobiologi lebih terpusat pada bagaimana cara membuat produk–produk seperti antibiotika, obat–obatan steroid, insulin, dan interferon yang dihasilkan melalui bakteri rekayasa genetika. Mikroba dapat dimanfaatkan untuk berbagai tujuan di industri farmasi misalnya, dapat digunakan untuk produksi bahan aktif seperti antibiotik, enzim, antiparasit, dan antioksidan. Penjelasan tentang tujuan dan pentingnya mempelajari ilmu Mikrobiologi dalam rangka pemanfaatan mikroba di dunia farmasi juga disampaikan dalam Forum Guru Besar (FGB) Institut Teknologi Bandung (ITB) oleh Professor Marlia Singgih Wibowo, Ph.D. dari Kelompok Keahlian Farmakokimia, Sekolah Farmasi ITB dengan judul, “Peran Mikrobiologi Farmasi dalam Pengawasan Mutu dan Pengembangan Produk Farmasi di Indonesia”. Professor Marlia memulai orasi ilmiahnya dengan memaparkan definisi dan landasan hukum produk farmasi di Indonesia. Beliau menjelaskan, sediaan farmasi dapat berupa obat, bahan obat, obat tradisional, dan kosmetika. Proses produksi dan peredaran produk farmasi meliputi pengadaan bahan awal dan bahan pengemas, produksi, pengemasan, pengawasan mutu, dan pemastian mutu. Standar mutunya mengacu pada Farmakope Indonesia/baku standar negara lain dan disitulah ilmu mikrobiologi famasi berperan. Almira Ulimaz 15



Ruang lingkup Mikrobiologi Farmasi sendiri sangatlah luas. Namun, pada dasarnya, ilmu tersebut memastikan sediaan farmasi yang dikembangkan dan diproduksi dapat tetap terjaga aspek keamanan, kualitas, dan khasiatnya. Oleh karena itu, mikrobiologi farmasi juga berkaitan erat dengan manajemen risiko suatu produk (Permana dan Utami, 2021).



Gambar 2.4: Peran Mikroba dalam bentuk Obat–obatan Steroid Sumber: Kompas, 2020. WHO Rekomendasikan Obat Steroid untuk Pengobatan Pasien Covid–19 Kritis. https://www.kompas.com/sains/read/2020/09/03/170100523/ who-rekomendasikan-obat-steroid-untuk-pengobatan-pasiencovid-19-kritis?page=all. Berdasarkan Gambar 2.4 dapat terlihat pentingnya peran ilmu Mikrobiologi dalam ruang lingkup bidang farmasi dan obat–obatan. Salah satu contoh produk berbasis Biologi dalam dunia farmasi adalah obat steroid. Uji klinis internasional mengkonfirmasi bahwa terdapat obat steroid yang murah dan tersedia secara luas di apotik maupun rumah sakit yang mana obat ini memberikan harapan kepada masyarakat untuk membantu pasien kritis karena wabah Covid–19. Akan tetapi, obat ini tidak dianjurkan untuk digunakan pada pasien dengan penyakit ringan. Almira Ulimaz 16



Dr. Howard C. Bauchner, pemimpin redaksi dari Journal of American Medical Association (JAMA) yang telah menerbitkan lima makalah atau artikel ilmiah tentang pengobatan menggunakan obat steroid menyatakan bahwa standar perawatan pasien kritis yang terpapar Covid–19 adalah dengan pengobatan menggunakan obat– obatan steroid. Studi baru saat ini telah mencakup analisis yang mengumpulkan data dari 7 uji klinis yang mengevaluasi 3 steroid pada lebih dari 1.700 pasien. Dalam studi ini disimpulkan bahwa masing–masing dari ketiga obat tersebut dapat mengurangi risiko kematian (Kompas, 2020). 2.2.5 Tujuan Dalam Ruang Lingkup Bidang Pendidikan Dunia pendidikan dapat dikatakan adalah dunia dimana segala macam ilmu diajarkan, bukan hanya bidang ilmu Mikrobiologi. Akan tetapi dalam dunia pendidikan perguruan tinggi, khususnya bidang eksakta atau sains, Mikrobiologi bahkan diajarkan tidak hanya dalam skala mata kuliah bahkan ada beberapa perguruan tinggi yang menjadikan Mikrobiologi sebagai suatu program studi atau Jurusan. Dalam perspektif Tri Dharma Perguruan Tinggi, Mikrobiologi juga memiliki peranan yang penting. Oleh sebab itu, kajian pembelajaran Mikrobiologi yang cakupannya paling luas adalah dalam bidang ini. 1. Mikrobiologi dalam bidang Pendidikan dan Pengajaran Mikrobiologi dalam skala paling kecil di dunia pendidikan tinggi diajarkan dalam lingkup satu mata kuliah. Program Studi ataupun Jurusan bidang sains dan eksakta setidaknya selalu memiliki satu mata kuliah dengan nama Mikrobiologi. Sebagai contoh, Jurusan Teknologi Industri Pertanian (TIP) Kampus Politeknik Negeri Tanah Laut (Politala), memiliki dua mata kuliah Mikrobiologi pada Program Studi Agroindustri antara lain, Mikrobiologi Dasar dan Mikrobiologi Industri. Pada program studi lainnya yakni Teknologi Pakan Ternak, juga terdapat mata kuliah Mikrobiologi. Tujuan pengadaan mata kuliah Mikrobiologi baik dasar maupun terapan di dua program studi tersebut adalah agar memudahkan para dosen maupun mahasiswanya dalam mempelajari dan memanfaatkan mikroba atau mikroorganisme Almira Ulimaz 17



dengan sebaik mungkin untuk kepentingan meningkatkan produksi pertanian maupun pakan ternak baik secara kuantitas maupun secara kualitas. Keberlanjutan dari ini nantinya akan bermanfaat dalam proses pembuatan Tugas Akhir mahasiswa yang dalam ranah Vokasi harus mengadakan berbagai pengujian untuk produk yang dihasilkannya termasuk pengujian sediaan mikrobiologis (terutama jika mahasiswa yang bersangkutan mengambil tema pengolahan produk untuk dijadikan penelitian dalam laporan tugas akhirnya). Oleh sebab itu penting sekali memahami Mikrobiologi sebagai pondasi dasar keilmuan di lingkup sains terapan (industri pertanian dan pakan ternak). 2. Mikrobiologi dalam bidang Penelitian dan Publikasi Mikrobiologi sendiri dalam bidang penelitian dan publikasi dosen, ilmuan, maupun mahasiswa sudah menjadi topik umum yang menarik perhatian. Penelitian dalam ranah Mikrobiologi dikenal sebagai topik yang hampir tidak memiliki limit atau batas (bisa disebut sebagai ujung) akhir selama kehidupan di atas bumi masih berjalan. Hal ini karena, Mikrobiologi sebagai cabang ilmu Biologi masih memiliki banyak cabang keilmuan lainnya dalam bidang sains terapan seperti Mikrobiologi Pertanian, Mikrobiologi Peternakan, Mikrobiologi Kedokteran dan Kesehatan, Mikrobiologi Farmasi dan Obat–obatan, Mikrobiologi Pangan dan Non Pangan, hingga Mikrobiologi Industri sedangkan dalam ranah sub–disiplin keilmuannya, Mikrobiologi terbagi menjadi virologi (studi tentang virus), mikologi (studi mengenai jamur), bakteriologi (ilmu yang mempelajari bakteri) dan parasitologi (ilmu yang mempelajari parasit). Penelitian yang mengarah ke perspektif Mikrobiologi memang selalu menarik untuk dieksplor secara mendalam. Akan tetapi satu hal yang harus diingat bahwa penelitian ke arah Mikrobiologi membutuhkan kesabaran, ketelitian, kebersihan, dan pendanaan yang biasanya tidak sedikit. Hal ini karena peralatan yang digunakan dalam penelitian Mikrobiologi membutuhkan alat dan bahan di laboratorium yang harganya Almira Ulimaz 18



juga tidak bisa dibilang murah. Walaupun seperti itu, tapi penelitian di bidang Mikrobiologi terus berjalan, hal ini bisa dilihat dari banyaknya judul penelitian ke arah Mikrobiologi yang bisa ditemukan di berbagai macam platform publikasi ilmiah seperti jurnal, seminar, konferensi, hingga konsorsium. 3. Mikrobiologi dalam bidang Pengabdian Kepada Masyarakat Mikrobiologi dalam bidang pengabdian kepada masyarakat sifatnya lebih sederhana dibandingkan Mikrobiologi dalam bidang pendidikan pengajaran dan apalagi bidang penelitian publikasi. Pengabdian kepada masyarakat biasanya dilakukan dalam bentuk penyuluhan atau sosialisasi ke masyarakat dalam komunitas tertentu misalnya ibu–ibu PKK, sekolah, panti asuhan, dan lainnya. Mikrobiologi sendiri biasanya diperkenalkan ke masyarakat luas dalam bentuk penyuluhan / sosialisasi pembuatan produk tertentu. Salah satu contoh produk berbasis Mikrobiologi yang bisa diperkenalkan ke masyarakat adalah pembuatan pupuk organik dengan bahan dasar limbah rumah tangga. Selama ini masyarakat mungkin bisa saja sudah lebih menguasai proses pembuatan pupuk organik mengingat mudahnya jaringan atau akses internet yang saat ini sudah bisa dijangkau oleh siapa saja. Oleh sebab itu masyarakat bisa mencari tutorial pembuatan pupuk organik berbahan dasar limbah buangan rumah tangga dari platform YouTube. Akan tetapi pengabdian kepada masyarakat bukan hanya tentang memahamkan masyarakat tentang bagaimana membuat pupuk organik dari limbah rumah tangga, melainkan juga memahamkan masyarakat tentang pentingnya mengatasi permasalahan sampah rumah tangga dengan cara mendaur ulang sampah tersebut menjadi sesuatu yang berguna seperti pupuk kompos.



2.3 Penutup Cakupan Mikrobiologi dalam kehidupan sangatlah luas. Hal ini disebabkan karena semua sektor kehidupan hampir melibatkan mikroorganisme didalamnya. Misalnya saja dalam proses proses Almira Ulimaz 19



pembuatan tempe dan tapai, itu sudah menjadi bahasan keilmuan Mikrobiologi dalam sektor pangan. Bahan dasarnya yakni kacang kedelai dan singkong atau bisa juga beras ketan, merupakan bahan atau produk dalam sektor pertanian maupun perkebunan. Oleh sebab itu penting kiranya mempelajari Mikrobiologi dengan tujuan untuk mencapai hal–hal yang akan menaikkan daya guna suatu produk melalui pemanfaatan mikroba atau mikroorganisme. Tujuan mempelajari Mikrobiologi bahkan tidak hanya berada dalam ranah keilmuan. Orang biasa dalam kehidupan sehari– harinya juga sebenarnya telah mempelajari Mikrobiologi dalam skala yang lebih sederhana. Sebut saja orang–orang yang telah melakukan proses vaksinasi untuk penanganan dan pencegahan penyebaran COVID–19. Vaksin sendiri merupakan produk dalam Mikrobiologi yang dipelajari oleh manusia dengan tujuan untuk mencegah efek buruk pandemi dari dalam sistem imunitas tubuh.



Almira Ulimaz 20



Daftar Pustaka Anggraini, D.P., Sulistiana, D., Agustina, D.K. and Ulimaz, A., 2020. Determination of Kinetic Parameters and The Effect of Ion Mg2+ Inhibition Into Pectinase Activities. Jurnal Penelitian dan Pengkajian Ilmu Pendidikan: e-Saintika, 4(2), pp.112-118. Hifizah, A., 2012. Mikrobiologi Ternak. Liswarni, Yenny. 2020. Mikrobiologi Pertanian. Available at: http://repo.unand.ac.id/6249/1/Bahan%20Ajar%20Mikrobiologi. pdf. Diakses pada 28 Agustus 2022. Kompas, 2020. WHO Rekomendasikan Obat Steroid untuk Pengobatan Pasien Covid–19 Kritis. https://www.kompas.com/sains/read/2020/09/03/170100523/ who-rekomendasikan-obat-steroid-untuk-pengobatan-pasiencovid-19-kritis?page=all. Diakses pada 28 Agustus 2022. Ni’mah, S., Ulimaz, A. and Lestari, N.C., 2018. Penerapan Bahan Ajar Berbasis Inkuiri Terbimbing Terhadap Pemahaman Konsep Biologi Siswa SMP Di Banjarmasin Barat. Jurnal Biotek, 6(2), pp.120-130. Nurhayati, H. and Darwati, I., 2014, June. Peran mikroorganisme dalam mendukung pertanian organik. In Prosiding Seminar Nasional Pertanian Organik (pp. 294–300). http://balittro.litbang.pertanian.go.id/wpcontent/uploads/2015/10/37-Hera-Peran-Mikrooorganismemendukung-PO.pdf Permana, Adi dan Utami, Vera Citra. 2021. Orasi Ilmiah Prof. Marlia Singgih Ungkap Peran Mikrobiologi Farmasi terhadap Produk Farmasi di Indonesia. https://www.itb.ac.id/berita/detail/58008/orasi-ilmiah-profmarlia-singgih-ungkap-peran-mikrobiologi-farmasi-terhadapproduk-farmasi-di-indonesia. Diakses pada 28 Agustus 2022.



Almira Ulimaz 21



Radiati, L.E., Andriani, R.D., Apriliyani, M.W. and Rahayu, P.P., 2019. Mikrobiologi Dasar Hasil Ternak. Universitas Brawijaya Press. Saediman, H., Gafaruddin, A.B.D.U.L., Hidrawati, H.I.D.R.A.W.A.T.I., Salam, I., Ulimaz, A., Rianse, I.S., Sarinah, S. and Taridala, S.A.A., 2021. The contribution of home food gardening program to household food security in Indonesia: A review. WSEAS Transactions on Environment and Development, 17, pp.795-809. Saputra, Anjar. 2022. Indonesia Disarankan Suntikan Vaksin Covid– 19 Dosis ke 4, Ini Jawaban Kemenkes. https://health.grid.id/read/353299051/indonesia-disarankansuntikan-vaksin-covid-19-dosis-ke-4-ini-jawabankemenkes?page=all. Diakses pada 28 Agustus 2022. Suhubdy, 2022. Mikroba Rumen: Kecil Jasadnya, Besar Fungsinya. https://pb-ispi.org/mikroba-rumen-kecil-jasadnya-besarfungsinya/. Diakses pada 28 Agustus 2022. Ulimaz, A., 2019. Hasil Belajar Mahasiswa Prodi DIII Agroindustri Pada Materi Parameter Limbah Cair Menggunakan Media Pembelajaran Kahoot. Jurnal Pendidikan Hayati, 5(4). Ulimaz, A., 2022. MODEL PEMBELAJARAN INKUIRI TERBIMBING PADA MATA KULIAH MIKROBIOLOGI DASAR DI PERGURUAN TINGGI BERBASIS VOKASI. Nusantara Hasana Journal, 2(1), pp.198206. Ulimaz, A., Agustina, D.K., Anggraini, D.P. and Sulistiana, D., 2020. Pengembangan Lembar Kerja Mahasiswa pada Materi Nutrisi Mikroorganisme Berbasis High Order Thinking Skill. Bioedusiana: Jurnal Pendidikan Biologi, 5(1), pp.41-51.



Almira Ulimaz 22



BAB III MIKROORGANISME SEBAGAI SEL Oleh Nurfitri Arfani 3.1



Pengertian Mikroorganisme



Organisme berukuran kecil dan dikenal dengan istilah mikroorganisme (mikroba). Mikroorganisme memiliki ukuran yang kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata langsung, sehingga memerlukan mikroskop. Selain itu, mikroorganisme memeiliki struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan organisme tingkat tinggi.Mikroorganisme berukuran kecil ini merupakan satuan dari struktur biologi.Banyak diantara jenis mikroorganisme yang bersel satu ()Kebanyakan mikroba terdiri dari satu sel (uniseluler), hal ini menunjukkan bahwa seluruh aktivitas hidupnya bergantung pada sel tersebut. Beberapa mikroba memiliki banyak sel uniseluler. Kata mikroorganisme merupakan istilah yang tidak asing bagi dunia kesehatan. Mikroorganisme atau mikroba merupakan organisme hidup yang berukuran sangat kecil (diameter kurang dari 0,1 mm) dan hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop. Mikroorganisme ada yang tersusun atas satu sel (uniseluler) dan ada yang tersusun beberapa sel (multiseluler). Organisme yang termasuk ke dalam golongan mikroorganisme adalah bakteri, archaea, fungi, protozoa, alga mikroskopis, dan virus. Virus, bakteri dan archaea termasuk ke dalam golongan prokariot, sedangkan fungi, protozoa, dan alga mikroskopis termasuk golongan eukariota. Selain itu, istilah mikroba (disebut juga mikroorganisme, mikrobia, maupun jasad renik) bukan nama dari suatu kelompok organisme seperti hewan dan tumbuhan, melainkan suatu istilah yang digunakan untuk menyatakan suatu organisme yang mempunyai ukuran yang sangat kecil, sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang tanpa menggunakan mikroskop. Secara umum, mikroba merupakan organisme yang Nurfitri Arfani 23



sangat sederhana. Umumnya bakteri, protozoa, dan beberapa alga serta fungi mikroskopik merupakan mikroba bersel tunggal. Bahkan mikroba yang multiseluler pun tidak memiliki ukuran sel yang besar.



3.2



Struktur Sel Mikroorganisme



Unit fisik terkecil dari organisme hidup adalah sel. Komponen utama material sel pada semua organisme adalah DNA, RNA, protein, lemak dan fosfolipid dan merupakan komponen dasar semua jenis sel baik prokariotik dan eukariotik. Akan tetapi, dengan adanya pengamatan lebih teliti diperoleh perbedaan mendasar antara sel bakteri dan Cyanobacteria, begitupun dengan sel hewan dan tumbuhan. Sel memiliki dua tipe yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Secara kimiawi, kedua sel tersebut hampir sama yaitu memiliki asam nukleat, lipid, karbohidrat, dan prtein. Selian itu, kedua sel tersebut berperan dalam membentuk protein, menyimpan energi, dan dalam proses metabolisme makanan. Adapun perbedaan sel prokariotik dan sel uekariotik adalah sebagai berikut: a. Sel Prokariotik Sel prokariotik merupakan sel yang secara struktural lebih sederhana dan terdapat pada organisme bersel satu dan berkoloni, seperti bakteri dan archaea. Oleh karena itu, dapat dikatakan sel prokariotik sebagai suatu molekul yang dikelilingi oleh membran dan dinding sel karena tidak mempunyai organel sel, tetapi mempunyai sistem membran dalam dinding selnya. Sel prokariotik terdiri atas sitoplasma, DNA, sitoplasma, dan suatu struktur permukaan termasuk komponen dinding sel dan membran plasma, kapsul, dan lapisan lendir (slime layer). Bahan genetik dari sel ini terletak pdi dalam sitoplasma, berupa untaian ganda (double helix) DNA berbentuk lingkaran yang tertutup. Hal ini disebabkan sel prokariotik tidak memiliki inti sehingga DNA nya terletak dalam sitoplasma. Pada bakteri, kromosomnya terdiri atas satu saja, akan tetapi memiliki satu atau lebih molekul DNA yang disebut plasmid. Sel prokariotik tidak mengandung organel yang dikelilingi oleh membran. Ribosom yang dimiliki sel prokariot lebih kecil yaitu berukuran 70 S. Selain itu, ada sebagian sel prokariotik yang Nurfitri Arfani 24



mempunyai pigmen Cyanobakteria.



fotosintesis



seperti



ditemukan



pada



Gambar 3.1 Struktur Sel, (a) sel prokariotik, (b) eukariotik (Sumber: Madigan et.al., 2017) Ciri-ciri sel prokariotik adalah: 1) Sitoplasma sel prokariotik bersifat difuse dan bergranular karena adanya ribosom yang melayang di sitoplasma sel; 2) Membran plasma yang berbentuk dua lapis fosfolipid yang memisahkan bagian dalam sel dari lingkungannya dan berperan sebagai filter dan komunikasi sel; 3) Tidak memiliki organel yang dikelilingi membran; 4) Memiliki dinding sel kecuali mycoplasma dan thermoplasma; 5) Kromosom umumnya berbentuk sirkuler. Sel prokariotik tidak memiliki inti sejati karena DNA tidak terselubung oleh membran; Nurfitri Arfani 25



6) Dapat membawa elemen DNA ekstrakromosom yang disebut plasmid yang umumnya sirkuler. 7) Plasmid umumnya membawa fungsi tambahan, misalnya resistensi antibiotik; 8) Beberapa prokariotik memiliki flagela yang berfungsi sebagai alat gerak; 9) Umumnya memperbanyak diri dengan pembelahan secara biner. b. Sel Eukariotik Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti. Inti sel mengandung bahan genetis berupa genom/ DNA. Seluruh bahan genetis tersebut tersusun dalam suatu kromosom. Di dalam kromosom terdapat histon yaitu DNA yang berasosiasi dengan suatu protein. Pembelahan yang berlangsung didalam kromosom disebut sebagai mitosis. Sel eukariotik memiliki organel sel yang lebih kompleks dibandingkan prokariotik yang terdiri atas mitokondria, badan golgi, lisosom, nukleus, kloroplas, retikulum endoplasma (RE), vakuola, peroksisom, dan lain sebagainya. Organel dan komponen lain berada pada sitosol, yang bersama dengan nukleus disebut protoplasma. Ciri-ciri sel eukariotik adalah: 1) Sitoplasma sel eukariotik tidak tampak berbutir-butir (bergranular), karena ribosom terikat pada retikulum endoplasma; 2) Memiliki sejumlah organel yang dikelilingi oleh membran, termasuk mitokondria, retikulum endoplasma, badan golgi, lisosom, dan kadang terdapat pula kloroplas; 3) DNA eukariotik terikat oleh protein kromosomal yaitu histon dan non histon. Struktur kromosom bersama protein kromosomal disebut kromosom dan inti sel adalah tempat DNA kromosom berada; dan 4) Sel eukariotik bergerak dengan menggunakan silia atau flagela yang secara struktural lebih komplek dibandingkan silia atau flagela pada sel prokariotik. Nurfitri Arfani 26



3.3



Ciri Umum Mikroorganisme



Mikroba di alam secara umum berperan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen. Mikroorganisme umumnya mengubah bahan anorganik menjadi bahan organik dengan bantuan energi matahari. Jenis mikroorganisme yang berperan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik. Jasad konsumen menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh mikroba konsumen adalah protozoa. Mikroorganisme redusen berperan dalam menghasilkan unsurunsur kimia (mineralisasi bahan organik) dengan menguraikan bahan organik dan sisa-sisa mikroorganisme yang mari. Misalnya bakteri dan jamur (fungi). Setelah ditemukan mikroskop elektron, dapat dilihat struktur halus di dalam sel hidup, sehingga diketahui menurut perkembangan selnya terdapat dua tipe jasad, yaitu: a. Prokariota (jasad prokariotik/ primitif), yaitu jasad yang perkembangan selnya belum sempurna. b. Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah sempurna. Selain mikroorganisme bersifat seluler ada juga mikroorfanisme yang bersifat nonseluler misalnya virus. Virus adalah mikroorganisme yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik. Karena strukturnya yang sangat kecil, oleh karena itu virus ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Bahan genetik virus terdiri atas DNA atayu DNA saja dan merupakan struktur utama dari virus. Virus bukan berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak tanpa menggunakan mikroorganisme lain. Seiring dengan perkembangannya, virus tidak lagi digolongakan dalam makhluk hidup, namun khusus disebut materi genetik. Perbedaan virus dengan mikrooganisme uniseluler dapat dilihat pada Tabel 3.1



Nurfitri Arfani 27



Tabel 3.1 Perbedaan virus dengan mikroorganisme uniseluler Mikroorganisme Virus uniseluler Partikel Satuan Struktur Sel (Virion) Susunan:  Materi genetik DNA/RNA DNA dan RNA  Protein Ada (Selubung) Ada (Lengkap)  Lipid Tidak ada/ada Ada  Polisakarida Tidak ada/ada Ada  ATP/energi Tidak ada/ada Ada Sifat Pertumbuhan:  Terbentuk dari Ya Tidak bahan genetik saja  Melakukan Ya Tidak sintesis sendiri  Terbentuk langsung dari elemen struktur Tidak Ya sejenis yang ada sebelumnya Selain virus ada mikroorganisme yang disebut viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius (dapat menginfeksi) sel inang. Sifat genetik dari viriod dapat diekspresikan dalam sel inang. Mikroba yang lebih sederhana dibandingkan viriod disebut prion dan terdiri suatu molekul protein yang infeksius. Fakta ini merupakan pengecualian dari sistem biologi, karena prion tidak menyimpan sifat genetiknya di dalam DNA atau RNAnya, melainkan didalam untaian polipeptida. Sampai saat ini, mekanisme penggandaan prion dalam sel inang belum diketahui dengan jelas. Nurfitri Arfani 28



3.4



Pertumbuhan Mikroorganisme



Pertumbuhan mikroorganisme merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, misalnya untuk makhluk makro dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah massa (berat). Pada organisme uniseluler misalnya bakteri, ditandai dengan pertumbuhan koloni yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau subtansi atau masssa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak. Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai pertambahan jumlah sel dari mikroba itu sendiri. Ada dua macam tipe pertumbuhan yaitu pembelahan inti tanpa diikuti pembelahan sel sehingga dihasilkan peningkatan ukuran sel dan pembelahan inti yang diikuti pembelahan sel. Pada bakteri, sistem reproduksinya merupakan pembelahan biner. Pembelahan ini menunjukkan dari satu sel bakteri dapat menghasilkan dua sel anakan dengan ukuran yang sama sehingga populasimya bertambah secara gemometrik. Waktu generasi merupakan waktu yang dibutuhkan dalam pembelahan sel menjadi dua kali lipat. Beberapa bakteri misalnya Escherichia coli membutuhkan waktu genrasi selama 15-20 menit dan Mycobacterium tuberculosis membutuhkan waktu yang lama sekitar 20 jam. Kebutuhan nutrisi dalam media pertumbuhan dan kondisi fisik mikrorganisme sangat mempengaruhi waktu generasi ini. a. Faktor-Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme dibedakan menjadi dua faktor, yaitu faktor kimia dan fisik, termasuk ketersediaan nutrisi dalam media pertumbuhan. Faktor kimia meliputi nutrisi dan media pertumbuhan sedangkan faktor fisik meliputi suhu, pH, tekanan osmotik, dan cahaya. b. Fase pertumbuhan mikroorganisme Fase perumbuhan mikroorganisme terdiri atas fase lag, fase log, fase stasioner, dan fase kematian. Fase lag adalah fase adaptasi atau fase penyesuaian mikroorganisme pada suatu lingkungan baru. Nurfitri Arfani 29



Ciri umum pada fase lag umumnya menunjukkan tidak adanya peningkatan jumlah sel, hanya peningkatan ukuran sel. Kondisi dan jumlah awal mikroorganisme serta media pertumbuhan merupakan lama dari proses fase lag. Fase log merupakan fase ketika mikroorganisme tumbuh dan membelah pada kecepatan maksimum. Proses ini bergantung pada genetika mikroorganisme, sifat media, dan kondisi pertumbuhan. Fase log juga disebut sebagai fase eksponensial karena sel baru terbentuk dengan laju konstan dan masa yang bertambah secara eksponensial. Fase stasioner adalah fase ketika pertumbuhan mikroorganisme berhenti dan terdapat keseimbangan antara sel yang membelah dengan jumlah sel yang mati. Pada fase ini terjadi akumulasi produk buangan yang toksik dan pada sebagian besar kasus pergantian sel terjadi pada fase stasioner. Fase kematian/dead merupakan fase ketika jumlah sel yang mati meningkat. Hal ini disebabkan ketidaktersediaan nutrisi dan akumulasi produk buangan yang toksik.



3.5



Jenis-Jenis Mikroorganisme



3.5.1 Bakteri Bakteri merupakan mikroorganisme yang tergolong prokariot. Hal ini dikarenakan bakteri tidak memiliki inti sejati (inti yang tidak dikelilingi oleh membran inti) sehingga komponen genetik dari sel ini terdapat terdapat di dalam molekul DNA tunggal yang letaknya bebas di dalam sitoplasma. Selain itu, bakteri merupakan mikroorganisme uniselular, termasuk kelas Schizomycetes, berkembang biak secara aseksual dengan pembelahan sel. Umunya, beberapa bakteri dapat melakukan fotosintetik tetapi tidak memiliki klorofil. Cara hidup bakteri ada yang dapat hidup bebas, saprofitik, parasitik, serta patogen pada manusia, hewan dan tumbuhan. Habitat bakteri tersebar luas di alam, dalam tanah, atmosfer (sampai ± 10 km diatas bumi), dan terdapat dalam lumpur, dan di laut. Bakteri mempunyai bentuk dasar seperti coccus (bulat), basil (batang), dan koma (vibrio,). Umur dan syarat pertumbuhan merupakan hal yang dapat mempengaruhi bentuk bakteri. Bakteri dapat mengalami involusi, yaitu perubahan bentuk yang disebabkan faktor makanan, suhu, dan lingkungan yang kurang Nurfitri Arfani 30



menguntungkan bagi bakteri. Selain itu dapat mengalami pleomorfi, yaitu bentuk yang bermacam-macam dan teratur walaupun ditumbuhkan pada syarat pertumbuhan yang sesuai. 3.5.2 Jamur (Fungi) Di dalam dunia mikrobia, jamur termasuk divisio Mycota (fungi). Mycota berasal dari kata mykes (bahasa Yunani), disebut juga fungi (bahasa Latin). Jamur juga dikenal dengan beberapa istilah misalnya mushroom, mold, dan khamir. Mushroom yaitu jamu yang memiliki ukuran yang besar dan bisa untuk dikonsumsi. Mold yaitu jamur yang berbentuk seperti benang-benang. Khamir yaitu jamur bersel satu. Jamur termasuk dalam sel eukariot, berbentuk benang atau sel tunggal, ada yang multiseluler dan uniseluler. Banyak dari sel-sel jamur tidak berklorofil. Khitin merupakan penyusun utama dari dinding sel jamur dan tidak memiliki diferensiasi jaringan. Jamur juga dikatakan bersifat khemoorganoheterotrof. Hal ini disebabkan jamur memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik. Jamur bersifat aerobik yaitu memerlukan oksigen untuk bertahan hidup. Habitat (tempat hidup) jamur terdapat pada air dan tanah. Cara hidupnya bebas atau bersimbiosis, tumbuh sebagai saprofit atau parasit pada tanaman, hewan dan manusia. Jamur dapat berkembang biak secara vegetatif (aseksual) dan generatif (seksual). Jamur benang terdiri atas massa benang yang bercabangcabang yang disebut miselium. Miselium tersusun dari hifa (filamen) yang merupakan benang-benang tunggal. Badan vegetatif jamur yang tersusun dari filamen-filamen disebut thallus. Berdasarkan fungsinya dibedakan dua macam hifa, yaitu hifa fertil dan hifa vegetatif. Hifa fertil adalah hifa yang dapat membentuk selsel reproduksi atau spora-spora. Apabila hifa tersebut arah pertumbuhannya keluar dari media disebut hifa udara. Hifa vegetatif adalah hifa yang berfungsi untuk menyerap makanan dari substrat. Berdasarkan bentuknya dibedakan pula menjadi dua macam hifa, yaitu hifa tidak bersepta dan hifa bersepta. Hifa yang tidak bersepta merupakan ciri jamur yang termasuk Phycomycetes (Jamur tingkat rendah). Hifa ini merupakan sel yang memanjang, Nurfitri Arfani 31



bercabang-cabang, terdiri atas sitoplasma dengan banyak inti (soenositik). Hifa yang bersepta merupakan ciri dari jamur tingkat tinggi, atau yang termasuk Eumycetes. 3.5.3 Virus Virus berasal dari bahasa yunani “Venom” yang berarti racun. Virus merupakan parasit mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Secara umum virus merupakan partikel tersusun atas elemen genetik (genom) yang mengandung salah satu asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) atau asam ribonukleat (RNA) yang dapat berada dalam dua kondisi yang berbeda, yaitu secara intraseluler dalam tubuh inang dan ekstrseluler diluar tubuh inang. Virus memiliki sifat hidup dan mati. Sifat hidup (seluler) yaitu memiliki asam nukleat namun tidak keduanya (hanya DNA atau RNA), dapat bereproduksi dengan replikasi dan hanya dapat dilakukan didalam sel inang (parasit obligat intraseluler). Sifat mati (aseluler) yaitu dapat di kristalkan dan dicairkan. Struktur berbeda dengan sel dan tidak melakukan metabolisme sel. Partikel virus secara keseluruhan ketika berada di luar inang yang terdiri dari asam nukleat yang dikelilingi oleh protein dikenal dengan nama virion. Virion tidak melakukan aktivitas biosinteis dan reproduksi. Pada saat virion memasuki sel inang, baru kemudian akan terjadi proses reproduksi. Virus ketika memasuki sel inang akan mengambil alih aktivitas inang untuk menghasilkan komponen-komponen pembentuk virus.Virus ukurannya sangat kecil dan dapat melalui saringan (filter) bakteri. Ukuran virus umumnya 0,01-0,1. Virus tidak dapat diendapkan dengan sentrifugasi biasa. Untuk melihat virus diperlukan mikroskop elektron. Virus merupakan suatu partikel yang masih diperdebatkan statusnya apakah ia termasuk makhluk hidup atau benda mati. Virus dianggap benda mati karena ia dapat dikristalkan, sedangkan virus dikatakan benda hidup, karena virus dapat memperbanyak diri (replikasi) dalam tubuh inang. Para ahli biologi terus mengungkap hakikat virus ini sehingga akhirnya partikel tersebut dikelompokkan sebagai makhluk hidup dalam dunia Nurfitri Arfani 32



tersendiri yaitu virus. Virus merupakan organisme non-seluler, karena ia tidak memilki kelengkapan seperti sitoplasma, organel sel, dan tidak bisa membelah diri sendiri.



3.6



Mikroorganisme Bagi Kehidupan Manusia



Mikrorganisme terdapat di mana-mana dan interaksinya dengan sesama mikroorganisme ataupun organisme lain dapat berlangsung aman dan menguntungkan maupun merugikan. Mikroorganisme cenderung diasosiasikan dengan penyakit, penyakit infeksi, ataupun pembusukan. Akan tetapi sebagian besar mikroorganisme memberikan kontribusi bagi keseimbangan ekosistem lingkungan hidup, khususnya bagi kesejahteraan manusia. Peranan mikroorganisme yang menguntungkan bagi kesejahteraan manusia, antara lain: a. Kontrol hama tanaman. Pengendalian hama tanaman dengan menggunakan musuh alami dari hama tanaman terus dikembangkan dalam rangka mengurangi dampak negatif penggunaan pestisida. Misalnya pemanfaatan bakteri Bacillus thuringiensis untuk mengendalikan Crocidolomia binotalis yang merupakan hama tanaman kubis; b. Industri dan pertambangan. Pengembangan polimer teruraikan untuk mengatasi masalah pencemaran lingkungan akibat limbah plastik yang sulit diuraikan. Misalnya penggunaan bakteri Alcaligenes euthropus sebagai penghasil poli-3-hidroksi alkanoat (PHA) dan poli-β-hidroksi butirat (PHB) yang merupakan bahan baku pembuatan plastik yang mudah diuraikan. Enzim selulose yang digunakan dalam industri kertas, diproduksi oleh Trichoderma viridae. c. Pangan. Salah satu bakteri yang bermanfaat dalam bidang pangan adalah Lactobacillus bulgarius yang dimanfaatkan untuk pembuatan yoghurt. Pemanfaatan bakteri Streptococus lactis dan Streptococcus cremoris dalam pembuatan keju dan mentega. Selain itu, penggunaan mikroba untuk prosesproses klasik, seperti khamir untuk membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam Nurfitri Arfani 33



asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur Rhizopus sp. untuk tempe. d. Kesehatan. Beberapa jenis mikroorganisme seperti Pseudomonas dan Propionibacterium memproduksi vitamin B12 (kobalamin); proses fermentasi fungi Ashbya gossypii menghasilkan vitamin B2 (riboflavin); pembuatan antibiotik sintetik dan vaksin juga merupakan hasil pemanfaatan mikroorganisme misalnya Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur Penicillium sp., Streptomisin oleh Streptomyces sp. e. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern seperti untuk pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikroba, penghasilan hormon, antigen, antibodi dan senyawa lain misalnya insulin, interferon. f. Penggunaan mikroba di bidang pertanian, misalnya untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopeptisida, pengomposan dan sebagainya. g. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan seperti untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara maupun untuk prose penambangan minyak bumi. h. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran limbah organik maupun anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik. Sebagian kecil mikroorganisme bersifat patogen. Mikroorganisme alami dalam tubuh kita disebut mikroorganisme normal atau floranormal. Meskipun tidak patogen, namun dalam keadaan terentu dapat bersifat patogen dan menimbulkan penyakit infeksi. Misalnya Staphylococcus aureus dan Eschericia coli dapat menyebabkan diare, khamir Candida albicans dapat menyebabkan keputihan, kapang Aspergilus flavus yang menghasilkan aflatoksin dapat meracuni makanan, protozoa Toxoplasma gondii yang menyebabkan toksoplasmosis, Human Immunodeficiency Virus yang menyebabkan penyakit HIV/AIDS, dan sebagainya.



Nurfitri Arfani 34



Daftar Pustaka Dwidjoseputro, D. (2003. ‘Dasar-Dasar Djambatan. Jakarta. pp. 214.



Mikrobiologi.



Garry. (2002. ‘Tobacco Mosaic Virus. In: Plant disease Facts. Departemen of Plant Phatologhy. University of Pennsyvania State University. pp. 152. Lestari, Purwaning. (2017. ‘Mikrobiologi Berbasis Inkuiri. Malang. Gunung Samudra. Madigan et al. (2017. ‘Brock Biologi Mikroorganisme. 14th edition. Penerbit Buku kedokteran EGC. Pelczar, Michael J., dan Chan, E. C. S. (1986. ‘Dasar-Dasar Mikrobiologi, Universitas Indonesia, UI-Press, Jakarta. Pp. 190-191. Sumarsih, S. (2003. ‘Mikrobiologi Dasar. Universitas Pembangunan Nasional Veteran, Yogyakarta. Waluyo, L. (2004. ‘Mikrobiologi Umum. UMM Press. Malang.



Nurfitri Arfani 35



BAB IV STRUKTUR SEL Oleh Rissa Megavitry



4.1 Pendahuluan Mikroorganisme adalah organisme hidup yang berukuran sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Beberapa organisme adalah uniseluler (uniseluler) dan beberapa organisme terdiri dari banyak sel (multiseluler). Meskipun ada ribuan jenis makhluk hidup dilihat dari struktur selulernya, yaitu sel prokariotik dan eukariotik. Baik sel tumbuhan dan hewan adalah sel eukariotik. Mikroorganisme dapat dibagi menjadi dua kelompok. Bakteri memiliki sel eukariotik sedangkan jamur dan ragi terdiri dari sel eukariotik. Virus tidak diklasifikasikan dalam kategori ini karena tidak mampu melakukan metabolisme meskipun memiliki elemen genetik untuk bereproduksi. Sel-sel ini pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan Inggris bernama Robert Hooke pada tahun 1665 ketika ia memeriksa sepotong gabus dari batang tanaman suber Quercus dengan mikroskop. Kemudian, teori sel dikembangkan oleh ilmuwan dan ahli biologi Botni bernama Matthias Schleiden dan Theodor Schwann, yang pertama kali mengajukan teori sel pada hewan dan tumbuhan. Sel adalah elemen atau unit terkecil dari organisme hidup yang mampu melakukan aktivitas biologis. Sumber energi yang digunakan makhluk hidup dalam aktivitasnya berasal dari metabolisme sel. Sel memiliki peran yang sangat strategis dalam kehidupan (Ihsan, 2021). Terdapat dua jenis sel yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik adalah jenis sel pada bakteri dan cyanobacteria (dikenal sebagai prokariota). Sel eukariotik adalah jenis sel pada organisme yang lebih tinggi dari bakteri (disebut Rissa Megavitry 36



eukariota), yaitu khamir, fungi (jamur), alga non-biru-hijau, protozoa, dan zoologi hewan (Suryani dan Taupiqurrahman, 2021)



4.2 Komponen Kimia Sel Semua aktivitas kehidupan sel adalah hasil dari reaksi kimia yang terjadi di dalam sel. Senyawa kimia yang membentuk sel disebut protoplasma, yang merupakan zat kompleks. Meskipun sebagian besar protoplasma terdiri dari air, bahan penyusun strukturnya adalah protein. Unsur-unsur kimia penyusun protoplasma terdapat dalam senyawa kimia, baik organik maupun anorganik. Senyawa organik dalam protoplasma adalah karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat (Wahyuni dan Ramadhani, 2020). 4.2.1. Karbohidrat Karbohidrat adalah molekul dengan banyak gugus hidroksil. Karbohidrat adalah senyawa organik yang disintesis dari senyawa anorganik yang mengandung unsur C, H dan O. Karbohidrat yang paling sederhana adalah monosakarida (gula sederhana), disakarida adalah gula rangkap yang terdiri dari dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu reaksi reaksi kondensasi. Karbohidrat, yang merupakan makromolekul, adalah polisakarida, adalah polimer yang terdiri dari banyak gula. 4.2.2. Lemak Lemak atau lipid terdiri dari unsur karbon dan hidrogen. Lemak adalah molekul besar yang terdiri dari dua jenis molekul yang lebih kecil, gliserol dan asam lemak. Keseimbangan oksigen lemak lebih rendah dari keseimbangan oksigen molekul karbohidrat. Lemak digunakan oleh hewan dan tumbuhan sebagai cadangan energi. 4.2.3. Protein Protein terdiri dari asam amino yang terikat. Asam amino paling sederhana adalah glisin (NH2CH2COOH) Semua asam amino memiliki struktur dasar yang sama, termasuk ikatan karbon pada atom pusat, gugus karboksil (-COOH) dan gugus amino (-NH2). Rissa Megavitry 37



Asam amino antar molekul terikat secara kovalen, yang dikenal sebagai ikatan peptida. Protein terdiri dari dua molekul asam amino yang disebut dipeptida, dari tiga molekul asam amino yang disebut tripeptida, dan dari banyak molekul asam amino yang disebut polipeptida. Urutan asam amino penyusun protein biasanya dikelompokkan menjadi empat tingkat struktur, yaitu primer, sekunder, tersier, dan kuartener. Struktur dasarnya adalah rantai pendek asam amino dan dianggap lurus. Struktur sekunder adalah rantai lurus (struktur primer) dari urutan asam amino. Namun, setiap kelompok memegang ikatan hidrogen sehingga rantai asam amino membentuk struktur heliks, seperti kumparan atau pegas. Struktur tersier terbentuk ketika heliks (struktur sekunder) menggulung bersama karena daya tarik antara bagian-bagian polipeptida untuk membentuk sub unit protein yang dikenal sebagai struktur tersier. Struktur kuarter terbentuk ketika subunit protein (struktur tersier) berinteraksi membentuk struktur kuartener. 4.2.4. Asam Nukleat Asam nukleat (nukleat asam) adalah bentuk makromolekul nukleotida yang memiliki fungsi yang sangat spesifik dalam sel. Setiap nukleotida terdiri dari gula pentosa, fosfat, dan basa nitrogen. Secara umum, ada dua jenis nukleotida, yaitu ribosenukleotida (mengandung gula ribosa) dan deoksiribosa (mengandung gula deoksiribosa). Bentuk rantai panjang dengan nukleotida deksiribosa disebut asam deoksiribosa (DNA). Rantai nukleotida ribosa yang dikenal sebagai asam ribonukleat (RNA) adalah salinan DNA dalam inti sel. RNA bertanggung jawab untuk mengangkut kode genetik DNA ke dalam sitoplasma untuk pembentukan protein.



4.3 Perbedaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik Sel prokariotik dan eukariotik tersusun dari unsur kimia yang sama. Keduanya mengandung asam nukleat, protein, lipid dan karbohidrat. Sel-sel ini juga melakukan reaksi kimia serupa Rissa Megavitry 38



untuk memproses (memetabolisme) makanan, membuat protein, dan menyimpan energi di dalam tubuh. Perbedaan utama antara kedua sel tersebut adalah susunan dinding sel, membran dan jenis organel yang dimilikinya (Fardiaz, 2014). Tabel 4.3.1. Perbedaan antara Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik



Kriteria Materi genetik Organel terbungkus membrane Ribosom



Sel Prokariotik Molekul DNA berbentuk sirkuler tanpa inti yang jelas yang Tidak ada



Sel Eukariotik Molekul DNA tersusun didalam kromosom Ada



Lebih kecil jika dibandingkan eukariotik, berukuran 70S dan berada bebas dalam sitoplasma Dengan flagella yang tersusun oleh komponen yang sederhana dan bisa berotasi Tidak mengandung sterol Umumnya lebih kecil



Lebih besar dari 80S, berada pada reticulum endoplasma



Pergerakan



Membran sitoplasma Ukuran sel Dinding sel



Mengandung peptidoglikan



Mitosis Tempat respirasi



Tidak ada Membran sitoplasma



Flagella dan silia yang bergerak bergelombang Mengandung sterol Umumnya lebih besar Tidak mengandung peptidoglikan Ada Mitokondria



Sel prokariotik (dari bahasa Yunani, pro berarti kuno dan kariotik dari nukleus) biasanya lebih sederhana daripada sel eukariotik. Sel ini memiliki dinding sel, membran sitoplasma, Rissa Megavitry 39



sitoplasma dan kromatin yang mengandung unsur genetik (asam deoksiribonukleat = DNA). Sel eukariotik (dari kata Yunani eukariota untuk eukariota) memiliki DNA yang tersusun dalam struktur linier yang disebut kromosom. DNA ini ditemukan dalam nukleus yang dipisahkan oleh membran sitoplasma dari sitoplasma. Beberapa organel eukariotik yang bukan prokariotik adalah aparatus meiosis, mitokondria, retikulum endoplasma, dan terkadang kloroplas (Fardiaz, 2014).



4.4 Bagian-Bagian Sel Prokariotik Sel prokariotik merupakan sel pertama yang menempati bumi. Sel ini memiliki kemampuan beradaptasi yang tinggi, sehingga mampu bertahan hidup walaupun dalam kondisi-kondisi yang tidak menguntungkannya (Talaro and Talaro, 2001). Secara umum ringkasan struktur sel prokariotik sebagai berikut



Gambar4.4.1 Ringkasan Struktur Sel Prokariotik (Talaro and Talaro, 2001)



Rissa Megavitry 40



Gambar 4.4.2 Struktur Anatomi Sel Prokariotik (Prayitno and Hidayati, 2017) 4.4.1 Kapsul Kapsul ini biasanya bertindak untuk melindungi dari pertahanan tubuh (terhadap patogen) atau dari kondisi lingkungan yang merugikan, seperti kekeringan, kekurangan nutrisi, dan panas (Fardiaz, 2014). Tortora, Funke and Case (2010) menambahkan bahwa kapsul tersusun dari polisakarida, polipeptida dan gabungan dari keduanya. Kapsul berbentuk lapisan tipis. Kapsul prokariot dapat diketahui dengan pewarnaan negatif (negative staining). Kapsul tidak dapat ditemukan di semua sel prokariotik, namun pada beberapa sel prokariot saja. Sel prokariotik yang memiliki kapsul memiliki kemampuan untuk menyebabkan penyakit pada organisme lain.



Rissa Megavitry 41



Gambar 4.4.3 Tipe Kapsul pada Sel Prokariotik (Talaro and Talaro, 2001) 4.4.2 Dinding Sel Dinding sel bakteri adalah struktur kompleks yang cukup kaku dan bertanggung jawab atas bentuk sel. Struktur ini melindungi membran sitoplasma dan semua bagian sel. Dinding sel terdiri dari senyawa unik yang disebut peptidoglikan (Fardiaz, 2014). Peptidoglikan tersusun dari disakarida yang terbuat dari monosakarida seperti N-acetylglucosamine (NAG) dan asam N-acetylmuramic (NAM). NAG dan NAM bergantian membentuk tulang punggung dinding sel. Dalam NAM terdapat 4 asam amino dan asam amino ini membentuk ikatan silang dengan asam amino NAM lainnya. Dalam (Campbell et al., 2012) disebutkan bahwa senyawa peptidoglikan pada sel prokariot digunakan sebagai dasar untuk pewarnaan Gram (Gram Staining). Archaeobacteria dan Eubacteria merupakan sel prokariotik yang memiliki perbedaan pada dinding selnya yaitu ada tidaknya peptidoglikan. 4.4.3 Membran Sel (Membran Plasma) Selaput tipis yang tersusun atas lipid dan protein. Membran sel bersifat selektif permeabel dengan mekanisme khusus. Pada Membran sel terdapat enzim respirasi dan enzim pembentuk energi (ATPsintase). Membran sel berfungsi mengelilingi sitoplasma dan mengontrol transpor bahan/zat ke dalam dan keluar dari cairan sel Rissa Megavitry 42



(Talaro and Talaro, 2001). Struktur membran sel seperti model cairan mosaik (fluid-mosaic model). Model tersebut memproyeksikan bahwa fosfolipid pada membran sel tenggelam dalam cairan dan protein tersebar diantara molekul lipid membran membentuk pola mosaik (Prayitno and Hidayati, 2017). 4.4.4 Flagel Flagellata (tunggal = flagellata) adalah serat panjang yang memanjang di luar sel dan terdiri dari protein yang disebut flagela. Bakteri yang memiliki flagellata bersifat motil atau motil, artinya dapat bergerak sendiri. Mekanisme pergerakan sel flagellata adalah sebagai berikut: flagel yang agak kaku ini berfungsi sebagai penggerak sel dengan cara berputar searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam (Fardiaz, 2014). Prokariot dengan satu flagel yang terletak di ujung sel disebut monotrikus. Prokariot dengan dua flagel yang terletak satu di ujung dan ujung lainnya disebut ampitrikus. Prokariot dengan lebih dari dua flagel pada satu atau kedua ujungnya disebut lopotrikus. Prokariot dengan banyak flagel di permukaan selnya disebut peritrikus, sedangkan prokariot yang tidak memiliki flagel disebut atrikus (Prayitno and Hidayati, 2017).



Gambar 4.4.4 Jenis-Jenis Flagel (Black, 2008) Rissa Megavitry 43



4.4.5 Pili atau Fimbria Istilah pili dan fimbriae digunakan untuk menyebut struktur yang sama, yaitu struktur kapiler pada permukaan sel (Fardiaz, 2014). Pili berfungsi untuk mentransfer DNA ke sel lain saat melakukan reproduksi seksual dan pengikat (adhesi) pada permukaan sel organisme lain(Talaro and Talaro, 2001). Pili tersusun dari subunit dan protein pilin, akan tetapi pilin lebih tipis dan pendek jika dibandingkan dengan flagella. Prokariot dapat memiliki dua jenis pili, yaitu: pili konjugasi (conjugation pili) dan pili pelekat (attachment pili). Pili konjugasi disebut juga dengan pili seks, sedangkan pili pelekat disebut fimbriae (Black, 2008). 4.4.6 Kromosom Tempat dimana molekul DNA berada. Molekul DNA diringkas sedemikian hingga menjadi sebuah paket. Kromosom pada sel prokariotik berbentuk sirkular (melingkar). DNA merupakan kode genetik yang berkaitan dengan faktor keturunan sel. DNA berfungsi mengatur metabolisme sel dan mewariskan sifat pada generasi berikutnya (Talaro and Talaro, 2001). Kromosom terletak di daerah yang lebih terang dari pada sitoplasma yang mengelilinginya, tempat itu disebut nucleoid (Campbell et al., 2012).



Gambar 4.4.5 Letak Pili dan Fimbriae pada Sel Prokariotik Rissa Megavitry 44



4.4.7 Plasmid Plasmid merupakan Sekuen DNA ekstra-kromosomal kecil berbentuk melingkar yang tidak terintegrasi ke dalam kromosom yang terletak di nukleoid. Plasmid akan diperbanyak dan diwariskan pada generasi berikutnya. Plasmid juga tidak berkaitan dalam pertumbuhan dan metabolisme prokariot, akan tetapi sering berperan dalam menolak obat-obatan dan memproduksi racun serta enzim. Di bidang molekuler, plasmid merupakan agen penting dalam teknik rekayasa genetika modern (Talaro and Talaro, 2001). Dalam (Campbell et al., 2012) dijelaskan bahwa pada sel prokariotik ditemukan adanya plasmid F dan plasmit R. Plasmid F (plasmid fertilisasi) berfungsi untuk mendonorkan DNA pada sel lain selama proses konjugasi. Sedangkan, Plasmid R (plasmid resistensi) berfungsi pertahanan terhadap antibiotik. 4.4.8 Ribosom Partikel kecil yang terdiri atas protein dan RNA. Ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein sel (Talaro and Talaro, 2001). Dalam (Black, 2008) dijelaskan bahwa, ribosom berlimpah dalam sitoplasma sel prokariotik, ribosom juga sering dikelompokkan dalam rantai panjang yang disebut poliribosom. Bentuk ribosom bulat, padat dan mengandung subunit besar (50 Svedberg) dan subunit kecil (20 Svedberg). 4.4.9 Mesosom Perpanjangan membran sel yang berupa lipatan ke arah sitoplasma. Lipatan akan membentuk kantong di sitoplasma. Mesosom berfungsi meningkatkan luas permukaan sel. Mesosom bersama dengan membran sel berperan penting dalam aktivitas metabolisme sel. Seperti produksi ATP melalui peran enzim-enzim respirasi dan ATPsintase yang terdapat pada membran sel (Talaro and Talaro, 2001). 4.4.10 Granul Tempat penyimpanan nutrien, seperti: lemak, fosfat, glikogen. Nutrien disimpan dalam bentuk kristal padat atau partikel yang bisa Rissa Megavitry 45



diambil bila diperlukan (Talaro and Talaro, 2001). Berbagai butiran secara kolektif disebut bahan tambahan (inklusi), beberapa dikenal granul dan lainya disebut vesikel. Struktur granul tidak diselubungi membran dan mengandung zat yang dipadatkan. Zat dalam granul juga tidak mudah larut dalam sitoplasma. Setiap granul mengandung zat tertentu, seperti: glikogen atau polifosfat. Glikogen digunakan untuk energi, sedangkan polifosfat memberi pasokan fosfat untuk berbagai proses metabolisme sel prokariot (Black, 2008). 4.4.11 Sitoplasma Untuk sel prokariotik, sitoplasma berarti segala sesuatu di dalam membran sitoplasma. Sitoplasma adalah 80% air, juga mengandung asam nukleat, protein, karbohidrat; lemak, ion anorganik dan beberapa senyawa kecil. Di sitoplasma inilah terjadi metabolisme untuk menghasilkan energi dan membentuk komponen sel. Sitoplasma ini dapat dibagi menjadi bagian cair dan bagian nukleoid (Fardiaz, 2014). Sitoplasma adalah cairan setengah kental yang ada di dalam sel prokariotik. Sitoplasma terdiri dari air dan zat terlarut, seperti enzim dan protein, karbohidrat, lipid dan berbagai ion anorganik. Selain zat dan senyawa di atas, di sitoplasma juga dapat ditemukan plasmid, ribosom, mesosom dan granul. Reaksi metabolisme, yaitu anabolisme maupun katabolisme banyak terjadi di tempat ini (Black, 2008). 4.4.12 Endospora Endospora ditemukan ketika bakteri dalam kondisi ekstrim sebagai bentuk pertahanan diri sel prokariotik agar tetap hidup. Endospora merupakan bentuk dormansi yang dihasilkan oleh prokariot seperti Bacillus, Clostridium dan Sporasarcina yang semuanya merupakan bakteri Gram positif. Contoh bakteri di atas adalah bakteri yang memiliki dua siklus hidup, yaitu sel vegetatif dan sel endospora. Tahap sel vegetatif, sel bakteri melakukan metabolisme secara aktif dan ketika kondisi lingkungan ekstrim maka akan terjadi pembentukan spora atau disebut sporulasi. Ukuran spora, bentuk spora dan posisi spora pada sel vegetatif Rissa Megavitry 46



sangat penting untuk mengidentifikasi beberapa spesies bakteri (Talaro and Talaro, 2001). Endospora pada beberapa sel bakteri bukan sebagai alat reproduksi, sedangkan spora-spora yang dihasilkan jamur berfungsi sebagai alat reproduksi. Endospora mengandung sedikit air dan tahan terhadap panas, penge asam, basa, desinfektan tertentu serta radiasi (Black, 2008).



4.5 Bagian-Bagian Sel Eukariotik Ahli biologi telah menemukan bukti yang kuat bahwa sel eukariotik berevolusi dari sel prokariotik dengan proses simbiosis intraseluler (Talaro and Talaro, 2001). Sel eukariotik berukuran lebih besar dari pada sel prokariotik. Ukuran sel eukariotik berkisar 10-100 μm, sedangkan ukuran sel prokariotik yang terkecil sebesar 0,1 μm. Ukuran sel akan menentukan kinerja metabolisme di dalam sel. Selain membran plasma pada permukaan sel, sel eukariotik memiliki membran dalam yang diatur dengan hati-hati agar organel terbentuk di dalam sel. Organel sel eukariotik juga memiliki struktur dan fungsi yang spesifik (Prayitno dan Hidayati, 2017).



Rissa Megavitry 47



Gambar 4.5.1 Ringkasan Struktur Sel Eukariotik (Talaro and Talaro, 2001) Tidak seperti sel prokariotik, DNA eukariotik terletak di nukleus yang dikelilingi oleh membran ganda. Semua materi genetik diatur dalam kromosom. Kromosom mengandung DNA yang terikat pada protein yang disebut histon. Kromosom dapat mengalami pembelahan melalui proses yang disebut mitosis. Sel eukariotik juga mengandung organel seperti mitokondria dan kloroplas yang mengandung sangat sedikit DNA. Bentuk DNA pada kedua organel ini melingkar (seperti DNA sel prokariotik). Ribosom pada sel eukariotik lebih besar dari pada sel prokariotik, berukuran Rissa Megavitry 48



80S. Pada sel ini juga ditemukan organel lain yang terikat membran, yaitu aparatus Golgi (Suryani dan Taupiqurrahman, 2021). Dinding sel, organ motorik dan kloroplas hanya terdapat pada beberapa sel eukariotik (Talaro dan Talaro, 2001). 4.5.1 Flagel Flagel yang terdapat pada sel eukariotik berbeda dengan flagel sel prokariotik. Flagel sel eukariotik lebih tebal, meliliki struktur yang kompleks, ditutupi oleh perpanjangan membran sel. Fungsi flagel pada sel eukariotik ialah untuk pergerakan sel. Keberadaan flagel pada sel berguna untuk mengidentifikasi protozoa dan alga tertentu (Talaro and Talaro, 2001). Flagel terdiri dari dua mikrotubulus pusat dan sembilan pasang mikrotubulus perifer. Mikrotubulus tersusun dari protein tubulin dan protein dynein. Flagel dapat bergerak karena protein dynein mampu mengubah ATP menjadi energi mekanik (Black, 2008). 4.5.2 Silia Silia berbentuk lebih pendek dan jumlahnya lebih banyak dari pada flagel, namun masih memiliki komposisi kimia yang sama. Silia dapat ditemukan pada protozoa bersilia dan letak silia terdapat pada permukaan sel. Silia berfungsi sebagai alat gerak pada sel eukariotik (Black, 2008). Di sisi lain, silia sel eukariotik juga berfungsi mengalirkan zat dan partikel terlarut dari luar ke dalam sel. 4.5.3 Pseudopodia (Kaki palsu/semu) Bentuk sementara yang berhubungan dengan gerakan amoeboid. Gerakan ini hanya terjadi pada sel eukariotik yang tidak memiliki dinding sel seperti; amoeba dan beberapa sel darah putih. Gerakan amoeboid adalah gerakan yang lambat (Black, 2008). 4.5.4 Glikokaliks Sebagian besar eukariotik memiliki glikokaliks yang menyelubungi bagian luar dan berhubungan langsung dengan lingkungan sehingga berperan sebagai proteksi, menjaga permukaan sel, sebagai reseptor sinyal dari sel dan lingkungan luar. Glikokaliks tersusun atas polisakarida dan nampak seperti Rissa Megavitry 49



benang atau kapsul seperti glikokaliks pada prokariotik. Lapisan glikokaliks pada beberapa eukariotik bervariasi. Fungi dan alga memiliki dinding sel yang tebal sedangkan dinding sel protozoa dan beberapa alga tipis dan hanya memiliki membran sel (Talaro and Talaro, 2001). 4.5.6 Dinding Sel Dinding sel eukariotik lebih sederhana daripada sel prokariotik. Dinding sel beberapa jamur mengandung selulosa, tetapi komponen utamanya adalah kitin, yang merupakan polimer N-asetil glukosamin. Dinding sel khamir biasanya mengandung polisakarida, glukan, dan mannan. Karena tidak mengandung peptidoglikan, sel eukariotik menjadi resisten terhadap antibiotik yang merusak peptidoglikan (Fardiaz, 2014). Alga memiliki dinding sel dengan komposisi senyawa kimia yang bervariasi antara lain; selulosa, pektin, manan, mineral seperti silikon dioksida dan kalsium karbonat sel (Talaro and Talaro, 2001). Protozoa memiliki dinding sel yang fleksibel disebut pelisikel. Fungsi dari dinding sel pada eukariotik adalah memberi kekakuan pada sel dan melindungi sel eukariotik dari lisis (Black, 2008). 4.5.7 Membran Sel Sel eukariotik memiliki membran sel khas yang berupa lipid bilayer dimana molekul protein tertanam di dalamnya. Membran eukariotik mengandung fosfolipid dan sterol. Membran sel eukariotik bersifat semipermeabel dalam mekanisme transportasi zat dari luar ke dalam sel dan sebaliknya (Talaro and Talaro, 2001). Membran sel eukariot lebih kaku dibandingkan dengan membran sel prokariot. Hal tersebut disebabkan membran sel eukariot mengandung sterol. Kekakuan membran sel sangat penting bagi sel eukariotik yang tidak memiliki dinding sel. Fungsi lain dari sterol pada membran sel adalah membantu dalam menahan stres. Pada membran sel eukariot tidak terdapat enzim-enzim respirasi untuk melakukan metabolisme, karena pada sel eukariotik fungsi respirasi diambil alih oleh mitokondria (Black, 2008). Rissa Megavitry 50



4.5.8 Nukleus Nukleus merupakan sebuah struktur bulat yang kompak diselubungi oleh membran inti yang terletak di sitoplasma. Membran inti tersusun dari dua membran paralel yang dipisahkan oleh ruang yang sempit, terdapat pori (lubang kecil) diantara dua membran tersebut. Pori pada inti memungkinkan makromolekul berpindah dari inti ke sitoplasma dan sebaliknya. Nukleus mengandung matriks yang disebut dengan nukleoplasma dan granular yang disebut dengan nukleolus. Di dalam nukleolus terdapat RNA dan sebagai tempat sintesis RNA ribosom dan mengumpulnya sub unit ribosom yang akan ditransportasikan melewati pori membran inti menuju ke sitoplamsa untuk pembentukan ribosom. Pada nukleoplasma juga terkandung kromatin. Kromatin terdiri dari kromosom yaitu unit informasi genetik terbesar dalam sel (Talaro and Talaro, 2001). Kromosom berisi DNA dan protein histon (Black, 2008) 4.5.9 Retikulum Endoplasma Retikulum endoplasma merupakan organel yang digunakan dalam transportasi dan penyimpanan. Terdapat dua macam Retikulum endoplasma yakni retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Retikulum endoplasma kasar ditempeli oleh sejumlah ribosom yang berperan sebagai organel sekresi, sedangkan pada retikulum endoplasma halus berfungsi dalam pengolahan nutrisi dan penyimpanan makromolekul nonprotein seperti lipid(Talaro and Talaro, 2001). Black (2008) menambahkan retikulum endoplasma halus mampu menyimpan lipid karena mengandung enzim yang mampu mensintesis lipid terutama lipid yang akan digunakan untuk pembentukan membran. 4.5.10 Aparatus Golgi (Badan Golgi) Aparatus golgi merupakan organel yang tersusun atas tumpukan membran yang memiliki kantung yang disebut dengan sisterna. Letak dan fungsi aparatus golgi selalu berdekatan dengan retikulum endoplasma (Talaro and Talaro, 2001). Aparatus golgi berfungsi Fungsinya adalah untuk sekresi Rissa Megavitry 51



(pengeluaran) protein, lemak yang disintesis pada RE dan juga karbohidrat (Fardiaz, 2014). Selain itu, aparatus golgi juga berfungsi membentuk membran plasma dan membran lisosom. Aparatus golgi memiliki bagian kecil yang berisi zat yaitu vesikel sekretorik. Vesikel sekretorik berfungsi untuk melepaskan sekret ke luar sel (Black, 2008). 4.5.11 Lisosom Lisosom merupakan organel yang tertutup oleh membran yang dibuat oleh aparatus golgi. Lisosom mengandung beberapa jenis enzim pencernaan. Lisosom menyatu dengan vakuola yang berperan mencerna zat. Jika terdapat bakteri yang masuk dalam sel eukariotik maka enzim pencernaan akan dilepaskan ke sitoplasma untuk merusak bakteri (Black, 2008). 4.5.12 Peroksisom Organel kecil yang tertutup oleh membran dan mengandung banyak enzim. Enzim yang terdapat dalam peroksisom berperan mengoksidasi asam amino, sendangkan pada sel tumbuhan mengoksidasi lipid. Peroksisom berperan sangat penting pada sel tumbuhan dan hewan karena enzimnya mampu mengubah hidrogen peroksida (asam peroksida) menjadi air dan oksigen. Hidrogen peroksida perlu dihidrolisis karena hidrogen peroksida yang menumpuk dalam sel bisa bersifat racun (Black, 2008). 4.5.13 Vakuola Vakuola adalah orgenel yang tertutup oleh membran yang berfungsi menyimpan amilum (tepung), glikogen dan lemak yang akan digunakan untuk energi serta menjaga tekanan osmotik sel (Black, 2008). Vakuola ditemukan pada hewan uniseluler (protozoa). 4.5.14 Mitokondria Organel sel berbentuk bulat memanjang yang diselubungi oleh membran dan tersebar di seluruh sitoplasma. Mitokondra merupakan struktur kompleks dengan diameter 1μm dengan membran luar dan membran dalam berisi matriks (Black, 2008). Membran luar mitokondria membentuk struktur Rissa Megavitry 52



eksternal, sedangkan membran dalam disebut krista berfungsi sebagai tempat enzim-enzim dan pembawa elektron saat terjadi respirasi aerobik. Di mitokondria terdapat ruangan kosong antar krista yang disebut matriks. Matriks mengandung sekuen DNA melingkar, ribosom dan beberapa enzim metabolik. Mitokondria berfungsi menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Fardiaz, 2014) 4.5.15 Plastida (Kloroplas) Kloroplas merupakan organel yang berisi pigmen dan bentuknya bervariasi. Kloroplas ditemukan pada alga dan sel tumbuhan yang bisa merubah energi cahaya menjadi energi kimia melalui proses fotosintesis. Kloroplas tersusun atas dua membran yakni membran luar yang membungkus membran bagian dalam yang disebut tilakoid. Tilakoid tersusun menjadi satu di dalam grana, struktur ini mengandung pigmen klorofil. Di sekeliling tilakoid terdapat substansi yang menyelubunginya yang disebut dengan stroma. Di dalam plastida terdapat DNA dan ribosom (Talaro and Talaro, 2001) 4.5.16 Sitoskeleton Sitoskeleton merupakan molekul yang berbentuk jaringjaring fleksibel yang berada di dalam sitoplasma. Sitoskeleton berfungsi pada perubahan bentuk dan pergerakan pada beberapa sel eukariotik. Terdapat dua macam sitoskeleton pada sel eukariotik yakni mikrofilamen dan mikrotubulus. Mikrofilamen merupakan rantai protein yang ditambahkan pada membran sel dan membentuk jaring-jaring di dalam sitoplasma yang bertanggung jawab untuk pergerakan sitoplasma dan bertanggungjawab pada gerakan amoeboid. Mikrotubulus memiliki ukuran yang panjang, mengatur bentuk sel eukariotik dan substansi yang ditranspor dari satu sel ke lainnya, mikrotubulus juga berperan sebagai benang spindel pada saat mitosis. Mikrotubulus bertanggungjawab untuk pergerakan silia dan flagel (Talaro and Talaro, 2001) 4.5.17 Ribosom Ribosom merupakan partikel tipis yang nampak pada sitoplasma. Struktur dasar ribosom eukariotik sama dengan ribosom prokariotik yakni memiliki dua subunit antara lain sub Rissa Megavitry 53



unit kecil dan subunit besar ribonukleoprotein. Ribosom eukariotik memiliki ukuran 80S dimana kombinasi antara subunit 60S dan 40S. Ribosom berperan dalam proses sintesis protein. Ribosom tersebar menjadi dua bentuk yakni yang tersebar di sitoplasma dan yang menempel pada retikulum endoplasma. Ribosom yang terlihat pada rantai pendek disebut dengan polysom. Ribosom sel eukaritik lebih besar dibandingkan dengan ribosom prokariotik dimana tersusun atas 60% RNA dan 40% protein (Black, 2008).



4.6 Sel Mikroorganisme yang Termasuk dalam Prokariotik Beberapa contoh mikroorganisme yang memiliki sel yang termasuk dalam sel prokariotik adalah: bakteri, ricketsia, mycoplasma, dan cyanobakteri. Beberapa ciri sel bakteri adalah: memiliki dinding sel, reproduksinya dengan membelah diri, ada sel yang dapat bergerak dan ada sel yang tidak dapat bergerak. Ciri-ciri ricketsia adalah: pleomorfik, tidak memiliki dinding sel, bersifat parasit, dan tahan terhadap penisilin. Terkait dengan ricketsia, Muliawan (2009) menjelaskan bahwa ricketsia mula-mula dianggap sebagai virus, karena ukurannya yang kecil, sukar diwarnai dengan pewarnaan Gram, dan hanya tumbuh di dalam sitoplasma sel eukariotik. Namun ternyata mikroorganisme ini memiliki ciri-ciri bakteri, yaitu: secara struktural serupa dengan bakteri batang Gram negatif, mengandung DNA, RNA, enzim untuk siklus Krebs dan ribosom untuk sintesis protein, berkembang biak dengan pembelahan biner, dihambat oleh antibiotika misal tetrasiklin dan kloramfenikol. Sedangkan beberapa ciri cyabobakteri adalah: uniseluler, memiliki dinding sel, dapat mengadakan endositosis, dan reproduksinya dengan membelah diri.



Rissa Megavitry 54



4.7 Sel Mikroorganisme yang Termasuk dalam Eukariotik Mikrorganisme eukariotik terdiri atas: fungi, protozoa, dan alga. Ciri-ciri fungi adalah: tubuhnya terdiri atas hifa (kumpulan hifa membentuk miselium), memiliki nukleus yang bermembran, tidak dapat berfotosintesis, cara reproduksinya adalah dengan menggunakan spora; spora aseksual (konidiospora, sporangiospora, arthrospora, klamidospora); spora seksual (askopsora, basidiospora, zigospora, oospora). Ciri-ciri protozoa adalah: tidak memiliki dinding sel, umumnya uniseluler, sebagian besar tidak dapat berfotosintesis. Sedangkan sifat dari alga adalah: dapat berfotosintesis, memiliki dinding sel (Boleng, 2015).



Rissa Megavitry 55



Daftar Pustaka Black, J. G. (2008) Microbiology: Principles and Explorations (7th Edition). 7th Editio. Virginia: Marymount University. Boleng, D. T. (2015) Bakteriologi: Konsep-Konsep Dasar. Mal: Universitas Muhammadiyah Malang. Campbell, N. A. et al. (2012) Biologi Edisi Kedelapan Jilid Dua. Kedelapan. Jakarta: Erlangga. Fardiaz, S. (2014) Mikrobiologi Pangan. Tangerang Selatan: Universitas Terbuka. Prayitno, T. A. and Hidayati, N. (2017) Pengantar Mikrobiologi. Malang: Media Nusa Creative. Suryani, Y. and Taupiqurrahman, O. (2021) Mikrobiologi Dasar. Bandung: LP2m UIN SGD Bandung. Talaro, K. P. and Talaro, A. (2001) Foundations in Microbiology. 4th Editio. Pasadena City College: McGraw-Hill Companies. Tortora, G. J., Funke, B. R. and Case, C. (2010) Microbiology: An Introduction (Tenth Edition). United States of America: Pearson Benjamin Cummings.



Rissa Megavitry 56



BAB V SEJARAH MIKROBIOLOGI Oleh Nana Citrawati Lestari



5.1 Pendahuluan Mikrobiologi yakni suatu cabang keilmuan biologi. Bahasan keilmuan ini sangat kompleks karena di dalamnya tertuang banyak disiplin ilmu seperti kimia, fisika, biokimia, ekologi, fisiologi, dan genetika (A'yun, et al., 2022). Mikrobiologi merupakan suatu cabang keilmuan biologi yang mengajarkan mengenai mikroorganisme, misalnya virus (Sinaga et al., 2022). Mikroorganisme adalah salah satu organisme yang tanpa disadari banyak terdapat di sekitar kita. Hal ini dikarenakan mereka ukurannya sangat kecil maka tidak dapat diamati jika tanpa peralatan bantu. Alat bantu yang bisa dipakai guna mengamati mikroorganisme ialah mikroskop. Penemuan mikroskop menjadikan mikrobiologi menjadi salah satu bidang kajian yang semakin berkembang. Saat ini pengkajian Mikrobiologi mengalami perkembangan yang pesat. Perkembangan maupun historis pada bidang mikrobiologi



ada masa/periode yang lama, dimulai melalui spekulasi dan perintisan (Hafsan, 2011). Pada bab ini akan membahas bagaimanakah sejarah dan perkembangan mikrobiologi.



5.2 Penemuan Mikroorganisme Kata mikroba (dikatakan pula sebagai mikroorganisme, mikrobia, dan juga jasadrenik) bukanlah istilah dari kelompok organisme seperti tumbuh-tumbuhan serta hewan, namun istilah yang dipakai guna mengungkapkan organisme memiliki ukuran yang begitu kecil, maka tidak bisa diamati tanpa mempergunakan mikroskop. Pada umumnya, mikroba yaitu organisme yang begitu Nana Citrawati Lestari 57



simpel. Biasanya seperti protozoa, bakteri, serta berbagai alga dan jamur mikroskopik yaitu mikroba dengan sel tunggal. Bahkan mikroba yang multiseluler juga mempunyai ukuran sel yang kecil (Hafsan, 2011). Keberadaan mikroorganisme mulai diketahui saat ditemukannya mikroskop oleh Antony Van Leeuwenhoek (Mayasari, 2020). Melalui pengamatan yang dilakukannya menggunakan mikroskop, Leeuwenhoek mengetahui adanya keberadaan mikroorganisme di dunia ini. Mikroskop temuannya tersebut dapat memberikan pembesaran sampai 300 kali. Ia menemukan mikroorganisme Infusoria pada air hujan yang tergenang pada kubangan serta air jambangan bunga (Dwidjoseputro, 2010). Infusoria berarti sehimpunan jasad renik semacam zooplankton, biasanya mempunyai ukuran begitu kecil dengan kisaran 40-100 mikron sehinga hanya bisa diamati dengan alat bantu seperti mikroskop (Silaban, 2018). Pengamatan yang dilakukan oleh Leeuwenhoek di antaranya observasi kepada struktur mikroskopis biji, jaringan tumbuh-tumbuhan, serta invertebrata kecil. Penemuan paling besar di zamannya dalam dunia mikroorganisme, yaitu animalculus atau hewan kecil. Animalculus yakni beragam macam mikroorganisme seperti alga, protozoa, khamir, serta bakteri (Widodo, 2016). Mikroorganisme awalnya diasumsikan bahwa tidak ada unsur yang menarik untuk dipelajari, dikarenakan mikroorganisme berukuran begitu kecil serta tidak bisa diamati langsung menggunakan mata. Temuan Pasteur, Koch dan Lister di akhirakhir abad ke-19 memberi pengubahan asumsi dari yang awalnya menganggap bahwa belajar mengenai mikroorganisme tidak penting menjadi penting. Sesudah temuan itu baru manusia sadar pentingnya keilmuan mengenai mikroorganisme, dari segi kerugian beserta keuntungan yang dipengaruhi dari kehadiran mikroorganisme dalam kehidupan kita. Robert Koch dengan berbagai pakar mikrobiologi yang lain melaksanakan pengembangan teknik belajar mengenai keilmuan mikrobiologi yang memicu implikasi sangat besar kepada perkembangan mikrobiologi sampai sekarang. Perkembangan mikrobiologi Nana Citrawati Lestari 58



memberi implikasi kepada terlahirnya kedisiplinan ilmu baru yang berkarakteristik khusus, seperti bakteriologi (Harahap, et al., 2021).



5.3 Konflik Generasi Spontan Penemuan Leeuwenhoek tentang animalculus menjadi perdebatan sangat serius di kalangan ahli mikrobiologi. Berhubungan dengan penemuan Leeuwenhoek memunculkan perbedaan opini yang saling bertentangan. Opini pertama mengungkapkan bahwa timbulnya hewan kecil dikarenakan proses membusuknya tanaman ataupun hewan, atau dengan proses berfermentasi. Opini ini mendukung teori yang mengungkapkan bahwa makhluk hidup asalnya dari benda mati atau abiogenesis, yang konsepnya disebut sebagai genaratio spotanea atau generasi spontan. Opini lainnya mengungkapkan bahwa hewan kecil itu asalnya dari hewan sebelumnya sama seperti organisme tingkat tinggi. Teori ataupun opini yang mengungkapkan hal itu disebut sebagai biogenesis. Adanya perbedaan opini itu mengakibatkan mikrobiologi tidak mengalami perkembangan. Hal ini berjalan hingga perdebatannya tertuntaskan dengan adanya pembuktian kebenaran teori biogenesis. Bukti ini membutuhkan beragam jenis percobaan yang terlihatnya simpel namun butuh waktu melebihi 100 tahun (Widodo, 2016). 5.3.1 Teori Abiogenesis Abiogenesis berasal dari kata abio dan genesis (abio: tidak hidup, genesis: asal atau kejadian). Sehingga arti abiogenesis adalah kehidupan yang berasal dari benda yang tidak hidup (Dwidjoseputro, 2010). Teori abiogenesis beropini bahwa makhluk hidup asalnya dari benda mati yang muncul dengan spontan dikarenakan terdapatnya gaya hidup (Siregar, 2017). Teori abiogenesis dikenal pula sebagai teori generasi spontan. Teori yang berkembang sejak abad ke-19 ini telah dipercayai oleh banyak ilmuwan. Generasi spontan meyakini bahwa makhluk hidup muncul secara spontan dari kombinasi bahan-bahan, termasuk bahan anorganik (Sumampouw, 2019). Nana Citrawati Lestari 59



Sebetulnya teori abiogenesis telah semenjak lama ada, hal berikut dibuktikan Aristoteles (300 SM) yang beropini, bahwa makhluk kecil dijumpai begitu saja dari benda matinya. Opini berikut pun dianut oleh Needham, yang sepanjang lima tahun menyelenggarakan percobaan dengan beragam perebusan padi, daging, dan lain sebagainya. Walaupun air rebusan itu dilakukan proses penyimpanan dengan rapat di dalam botol yang ditutup, tapi ternyata tetap memunculkan mikroorganisme di dalamnya. Atau dengan istilah lainnya yakni ada kehidupan baru yang muncul dari benda mati (Hifizah, 2012). Saat abad XIX, timbul permasalahan ilmu pengetahuan terkait darimanakah asal-usulnya kehidupan. Sesudah ditemukannya dunia mikroorganisme, muncullah banyak minat pawa imuwan terkait asal-usul kehidupan yakni dari mana asalnya berbagai jasad renik tersebut timbul. Dalam mencari tahu asal muasal kehidupan pun memicu munculnya perdebatan antarilmuwan dan akhirnya lahirlah teori biogenesis (Hifizah, 2012). Teori ini bertentangan dengan teori abiogenesis. 5.3.2 Teori Biogenesis Pengetahuan mengenai mikroorganisme makin ada pertambahan. Semakin banyak ilmuwan yang melakukan penelitian dan membuktikan ketidakbenaran teori abiogenesis. Mereka berpendapat yakni makhluk hidup pun asalnya dari makhluk hidup sebelumnya. Pendapat ini lah yang dikenal dengan teori biogenesis. Berikut ini yakni beberapa ilmuwan pendukung teori biogenesis. A. Francesco Redi (1665) Tahun 1665 seorang dokter dari Italia bernama Francesco Redi membuktikan ketidakbenaran teori abiogenesis melalui penelitiannya. Melalui hasil percobaan, ditampilkan bahwasanya ulat mengalami perkembangbiakkan pada daging busuk tidak bisa terjadi jika daging disimpan di tempat tertutup berkasa halus maka lalat tidak bisa menaruh telur di dagingnya tersebut. Redi melaksanakan percobaan memasukkan Nana Citrawati Lestari 60



daging pada area tertutup kain tipis berpori guna menghindari lalat masuk, dirinya memberi pembuktian yakni belatung tidak dijumpai dengan tetiba di daging busuk. Tidak adanya belatung yang bertumbuh di daging yang membusuk. Lalat yang ada ketertarikan kepada daging busuk, meneteskan telur di kain tipis yang menutupi wadah. Tidak adanya belatung bertumbuh di daging yang membusuk memberi pembuktian yang menentukannya dalam menentang perkembangan atau kehidupan spontan (Hifizah, 2012).



Gambar 5.1 Percobaan Francesco Redi (Hafsan, 2011) B. Spallanzani (1768) Tahun 1768, ilmuwan bernama Spallanzani menentang opini Aristoteles dan Needham. Spallanzani menyebutkan bahwa proses merebus dan menutup botol berisikan air rebusan yang dilaksanakan oleh Needham itu Nana Citrawati Lestari 61



tidak mencapai kesempurnaan. Untuk membuktikan pernyataannya, Spallanzani merebus satu potong daging selama berjam lamanya. Selanjutnya Ia memasukkan air rebusan dagingnya itu ke dalam botol dan menutupnya rapat-rapat sehingga tidak diperoleh mikroorganisme baru di dalam botol tersebut (Dwidjoseputro, 2010).



Gambar 5.2 Percobaan Spallanzani (Surjana & Rumanta, 2009) C. Schultze (1836) dan Schwann (1837) Teori yang ditarik berdasarkan hasil dari percobaan yang dilakukan oleh Spallanzani tidak dapat diterima oleh semua ilmuwan saat itu. Beberapa dari mereka berpendapat bahwa botol yang tertutup rapat tersebut lah yang menyebabkan tidak terdapatnya udara di dalam botol. Karena tidak adanya udara sehingga tidak ada oksigen di dalam botol, maka mikroorganisme tidak dapat hidup. Hal ini lah yang menjadi kelemahan atau kekurangan pada percobaan Spallanzani sehingga masih ada yang meragukan teorinya tersebut. Kekurangan yang terdapat pada percobaan Spallanzani kemudian diperbaiki oleh Schulze. Nana Citrawati Lestari 62



Franz Schultze (1836) melaksanakan perbaikan percobaan Spallanzani melalui pengaliran udara dengan asam ataupun basa yang keras pada botol berisikan kaldu yang sudah dilakukan perebusan secara baik lebih dulu. Kemudian Theodor Schwann (1837) menciptakan eksperimen yang sama dengan percobaan Schultze, yakni dengan mengalirkan udara melalui pipa yang dilakukan pemanasan berjam-jam (Hifizah, 2012). Baik Schultze maupun Schwann, kedua ilmuwan itu tidak menjumpai adanya mikroba karena mikrobanya sudah mati akibat terdapat asam kuat dan juga panas. Namun para penunjang teori generatio spontanea beropini yakni terdapatnya asam maupun panas bisa membuat udara berubah pada kondisi yang tidak menunjang bertumbuhnya mikroba. Hingga di tahun 1954 periset menuntaskan debat itu dengan melaksanakan eksperimen mempergunakan tabung tertutup berisikan kaldu yang sudah dilakukan pemanasan. Pada tabung itu ada pipa yang sebagian diisikan menggunakan kapas serta ujungnya dibiarkan tidak tertutup. Maka dari itu mikroba bisa tersaring namun udara tetap bisa masuk ke dalam tabung. Dengan tidak dijumpainya mikroba pada kaldu daging itu memberi pembuktian jika teori generatio spontanea ternyata salah (Priyani, 2003). D. H. Schroeder & Th. Von Dusch (1854) H. Schroeder dan Th. Von Dusch memberikan gagasan dalam melakukan penyaringan udara yang mengalir pada botol berisikan kaldu. Udara tersebut dialirkan dengan pipa berisikan kapas steril. Dengan metode itu mereka tidak memperoleh mikroorganisme baru dalam kaldu. Hal ini lah yang mematahkan teori abiogenesis (Dwidjoseputro, 2010). E. Louis Pasteur (1865) Louis Pasteur merupakan pakar kimia yang mempunyai perhatian kepada mikroorganisme. Pasteur ada Nana Citrawati Lestari 63



ketertarikan dalam meriset peranan mikroorganisme di industri anggur, khususnya pada membuat alkohol. Salah satu pengikut atau orang yang mendukung teori Generatio Spontanea yang hidup di masa-masa Louis Pasteur yakni Felix Archimede Pouchet. Saat tahun 1859 Pouchet banyak melakasnakan publikasi tulisan yang menunjang teori Abiogenesis, tapi dirinya tidak bisa membantah berbagai penemuan Pasteur. Pasteur selaku ilmuwan, guna menjamin opininya, melaksanakan rangkaian eksperimen (Widodo, 2016). Saat tahun 1863, Pasteur mencoba melaksanakan penyempurnaan eksperimen Spallanzani dengan menjaga terdapatnya gaya hidup (udara), yakni mempergunakan kaldu yang dilakukan pemanasan di labu serta ditutupkan tabung berwujud leher angsa. Sesudah berhari-hari air kaldu dalam eksperimen itu didiamkan dan ternyata kaldu itu tetap bening serta tidak muncul mikroorganisme. Namun, bila tabung leher angsanya dipatahkan, kaldu itu bertumbuh banyak mikroorganisme. Tidak munculnya mikroorganisme pada tabung tertutup dikarenakan udara tidak bisa masuk ke dalam kaldu karena pengaruh adanya penutup yang berwujud leher angsa. Maka dari itu Louis Pasteur memberikan kesimpulan yakni kehidupan yang ada saat ini bersumber dari kehidupan sebelumnya. Kesimpulan Pasteur tersebut lalu terkenal dengan sebutan slogannya omne vivum ex vivo (Rumanta, Iryani, & Ratnaningsih, 2016). Pasteur dengan percobaan serupa, membawa tabungnya itu menuju pegunungan Pyrenes dan Alpen. Hasil dari observasi menunjukkan bahwasanya mikroorganisme terbawa debu oleh udara, lalu Pasteur berkesimpulan bahwa makin murni atau bersih udaranya yang memasuki bejana, maka makin rendah kontaminasinya yang ada (Widodo, 2016).



Nana Citrawati Lestari 64



Gambar 5.3 Percobaan Louis Pasteur Menggunakan Botol Berleher Angsa (Widodo, 2016) F. John Tyndall (1870) Rangkaian eksperimen lainnya berupaya memberi pembuktian yaitu teori abiogenesis tidaklah benar yakni eksperimen yang dilakukan oleh John Tyndall. Dirinya merupakan pakar fisika dari Inggris dan sebagai pendukungnya Pasteur. Thyndall melaksanakan rangkaian eskperimen menggunakan kaldu yang dibuat dari bahan daging maupun sayur-sayuran segar. Dirinya mendapatkan metode sterilisasi dengan menaruhkan berbagai tabung kaldu ayam di air garam yang telah mendidih selama lima menit. Melalui hal itu, dia bisa berkesimpulan bahwa ada berbagai fase tertentu pada suatu bakteri ada yang termolabil, ada juga yang sifatnya termoresisten. Lalu, Tyndall meneruskan dengan melaksanakan pengembangan metode sterilisasi pemanasan terputus, yang kemudian kita kenal dengan sebutan Tyndalisasi (Hifizah, 2012).



Nana Citrawati Lestari 65



5.4 Teori Asal-Usul Kehidupan 5.4.1 Teori Evolusi Kimia (Teori Neoabiogenesis) Teori evolusi kimia ini awal mulanya dilakukan pengajuan oleh A.I. Oparin (tahun 1920), beliau adalah pakar biokimia di Rusia serta pula J.B.S. Haldane (tahun 1924), sebagai pakar genetika dalam negara Inggris (Rumanta, Iryani, & Ratnaningsih, 2016). Teori evolusi kimia mengungkapkan yakni kehidupan asalnya dari pengakumulasian senyawa organik yang dijumpai berjuta tahun lamanya. Senyawa organik itu asalnya dari suatu reaksi berbagai senyawa anorganik yang didukung kondisi lingkungan sekitar. Teori evolusi kimia baru bisa dibuktikan hipotesisnya oleh Harold Urey dan muridnya Stanley Miller pada tahun 1953. Mereka menciptakan eksperimen yang menirukan atmosfer bumi primitif dengan melakukan pencampuran berbagai gas misalnya uap air, amonia, metan, serta hidrogen di peralatan yang dirancang itu. Miller yakin bahwasanya proses membentuk senyawa kompleks yang menyusun makhluk hidup itu sulit dan membutuhkan berjuta tahun lamanya agar terdapat evolusi kimia sampai tercipta makhluk hidup sederhana. Sehingga, terciptanya makhluk hidup itu tidak semudah yang dipercayai oleh penganut teori abiogenesis. Karena menurut penganut teori evolusi kimia, mereka mengatakan bahwa kehidupan tercipta melalui proses evolusi kimia yang memerlukan waktu berjuta tahun lamanya (Rumanta, Iryani, & Ratnaningsih, 2016). 5.4.2 Teori Panspermia Tidak semua ilmuwan sependapat dengan teori asal-usul kehidupan Miller. Pada abad ke-19 muncul teori Panspermia yang bertentangan dengan teori abiogenesis. Menurut teori ini, kehidupan pertama dimulai dari adanya spora-spora kehidupan dan partikel debu alam yang tersebar dari satu tempat ke tempat lain serta dipengaruhi oleh adanya sinar matahari. Hipotesis dari teori ini sayangnya belum didukung oleh bukti-bukti yang jelas. Nana Citrawati Lestari 66



5.4.3 Teori Penciptaan Begitu banyak teori yang disampaikan oleh para ilmuwan. Banyaknya teori ini menyebabkan beberapa orang ilmuwan bingung. Mereka masih penasaran serta memikirkan bagaimanakah alam semesta ini terjadi sesungguhnya dan bagaimanakah asal muasal terbentuknya makhluk hidup. Karena kebingungan ini lah berbagai ilmuwan kembali terhadap teori penciptaan, yakni teori yang sumbernya melalui kitab-kitab menurut ajaran agama yang mereka anut. Berikut ini adalah konsep penciptaan alam menurut beberapa agama (Atabik, 2015). a. Islam Al-Quran menerangkan mengenai alam semesta (universe) ini, tapi tidak dengan mendetail. Al-Quran sekadar menjelaskan garis-garis pokoknya saja, dikarenakan al-Quran bukan sebagai kitab kosmologi ataupun buku ilmu pengetahuan yang menerangkan proses diciptakannya alam semesta dengan runtut. Tapi melebihi seribu ayat berbicarakan terkait alam semesta, guna melakukan pembuktian ilmu, kekuasaan, serta kebijakan tak terbtaskan oleh Sang Pencipta, yang mampu membuat seluruh penjuru ini, melenyapkan, kemudian mengembalikan menuju bentuk semula. Jadi menurut Islam, awal mula makhluk hidup yang berada pada muka bumi yakni diciptakan oleh Allah SWT. Begitu pula dengan alam semesta beserta isinya. b. Kristen Karena merupakan agama semit (samawi), persepsi Kristen mengenai ajaran penciptaan alam hampir serupa seperti Islam. Dalam Bible (al-Kitab) diungkapkan yakni alam yang diciptakan ini pun terjadi dengan berbagai fase (enam hari). Agama Kristen juga meyakini bahwa makhluk hidup diciptakan oleh Tuhan. c. Hindu Agama Hindu memberi pengajaran bahwasanya alam semesta yaitu pancarannya dari zat Brahma. Semesta ini terjadi Nana Citrawati Lestari 67



dengan periodik melalui tahap peleburan dan penciptaan. Pada proses peleburan dan pencitaan dengan periodik, alam semesta mempunyai empat langkah sistematis yakni satya, treat, dvapara, dan kaliyuga. d. Buddha Dalam ajaran agama Budha, alam sama sekali tidak diterangkan di ajarannya, baik mencakup proses penciptaan maupun peleburan perodik dan juga kekekalannya di alam ini. Untuknya, dunia sekadar sebagai arus kejadian yang sifatnya temporal, maka penuh penderitaan. Tapi Budhisme sendiri tak bisa mengelak pentingnya alam dunia dalam mencapai nirvana. Sehingga dunia mempunyai tujuan beserta makna bagi para umatnya. Teori penciptaan yang sumbernya dari keagamaan dengan kebenarannya yang tidak untuk dilakukan pembuktian dari segi keilmiahan dikarenakan teori itu datangnya dari Tuhan yang dipercayai oleh keimanan serta bukanlah hasil pemikirannya manusia. Manusia boleh tidak yakin terhadap teori penciptaan. Tapi bila direnungkan, nyatanya kita pun tidak mengetahui bagaimanakah kita dihidupkan serta bagaimanakah kita mati. Seluruh itu merupakan rahasia-Nya yang Mahakuasa (Rumanta, Iryani, & Ratnaningsih, 2016). Baik agama Islam, Kristen, maupun Hindu sama-sama mengajarkan bahwa makhluk hidup diciptakan oleh Sang Pencipta. 5.4.4 Teori Fermentasi Fermentasi berarti proses menciptakan asam organik ataupun alkohol pada bahan yang mempunyai kandungan karbohidrat (Suryani & Taupiqurrahman, 2021). Fermentasi disebut juga dengan peragian. Karena pada prosesnya menggunakan bantuan mikroorganisme seperti ragi atau bakteri yang dapat mengubah karbohidrat menjadi gula dan asam organik. Contoh produk fermentasi berupa makanan antara lain tape, tempe, tempoyak, brem, tauco, oncom, natto, kimchi, dan lain-lain. Nana Citrawati Lestari 68



Sedangkan untuk produk minuman misalnya kombucha, kefir, tepache, tuak, makgeolli, soju, dan lain-lain. Pasteur pada tahun 1850an melakukan percobaan dengan memfermentasi anggur. Pasteur menuntaskan permasalahan yang timbul pada industri anggur, yaitu melalui pelaksanaan riset kepada anggur yang kurang bagus dan bagus sehingga dijumpai ada mikroorganisme yang tidak sama. Suatu Mikroorganisme mendominasikan anggur yang bagus, sedangkan mikroorganisme bertipe lainnya mendominasikan anggur kurang bagus. Pasteur berkesimpulan yakni penentuan mikroorganisme yang tepat bisa menciptakan produk anggurnya menjadi bagus. Dari hasil analisis yang dilakukannya, Pasteur mematikan mikroorganisme yang berada di sari buah anggur melalui metode pemanasan. Sesudah mendingin pada sari buah itu anggur yang mempunyai kualitas baik diinokulasikan dengan kandungan mikroorganisme yang sesuai untuk menghasilkan anggur dengan kualitas baik. Hasil menandakan bahwasanya anggur yang didapatkan mempunyai kualitasnya baik serta tidak ada aroma yang berubah selama dilakukan penyimpanan, dikarenakan sebelumnya sudah dipanaskan dalam waktu bermenit lamanya di temperatur 50-60ºC. Proses inilah yang disebut pasteurisasi yang sekarang telah dipakai secara luas pada bidang industri makanan (Widodo, 2016). 5.4.5 Teori Nutfah Penyakit Teori nutfah penyakit adalah teori tentang penyebab penyakit pada makhluk hidup. Teori penyebab penyakit ini dikemukakan oleh Pasteur dan asistennya. Melalui penelitian yang mereka lakukan ditemukanlah penyebab dari penyakit serius yang dialami oleh hewan dan manusia. Sayangnya teori ini belum sempat dibuktikan oleh Pasteur mengenai kebenaran dan keterkaitan penyakit dengan mikroorganisme. Robert Koch (1842-1910), dokter dari Jerman menjumpai bakteri dengan bentuk batang Bacillus anthracis di darah sapi yang mati dikarenakan penyakit anthraks. Koch menumbuhkan bakteri yang ditemukannya tersebut di media yang mempunyai nutrisi dan Nana Citrawati Lestari 69



menyuntikannya di sapi sehat. Sapi ini lalu jadi mati dan sakit. Koch mengisolasikan bakteri darah sapi serta memperbandingkannya terhadap kultur bakteri yang sebelumnya diisolasikan serta kedua kultur berisikan bakteri yang serupa. Temuan Koch ini memberi pembuktian jika bakteri merupakan sebab adanya penyakit. Mengacu pada temuan, Koch yaitu orang pertama yang menjumpai konsep relasi dinatara penyakit menularkan serta mikroorganisme yang disebut sebagai Postulat Koch yang saat ini jadi standarisasi emas dalam menentukan penyakit menular. Postulat koch mencakup: a) Kuman wajib senantiasa bisa dijumpai pada tubuh hewan yang sakit, namun tidak di hewan yang sehat; b) Kuman itu perlu bisa dilakukan pengasingan dan pembiakan berbentuk biakan murni di luaran tubuh binatangnya itu; serta c. Biakan murni kuman itu perlu bisa memicu penyakit serupa untuk hewan eksperimen. Kuman itu bisa diasingkannya kembali dari hewan eksperimen tadi.



5.5 Era Perkembangan Ilmu Mikrobiologi Era perkembangan ilmu mikrobiologi dibagi tiga, yaitu era mikrobiologi perintisan, era mikrobiologi keemasan, dan era mikrobiologi modern (Hifizah, 2012). Berikut ini adalah penjelasannya. 5.5.1 Era Mikrobiologi Perintisan Era perintisan berlangsung dari masa prasejarah hingga tahun 1850an. Pada era ini muncullah peristiwa, pembatasan (postulat) mengenai seluruh hal yang berkaitan terhadap mikrobiologi dari segi general dan juga khusus, yang berhubungan terhadap bidang kesehatan pertanian, lingkungan, peternakan, dsb. Pada periode ini, para pakar mencoba mencarikan jawaban melalui beragam masalah yang muncul dalam lingkungan yang mungkin berhubungan terhadap mikroba, diantaranya dari manakah asalmuasal kehidupan pertama, keanapa makanannya jadi rusak (berlendir, membusuk), bagaimanakah penyakit bisa menularkan dan menyebarkan (permasalahan kontagion), kenapa jika dijumpai Nana Citrawati Lestari 70



ada luka dapat menjadi bengkan dan keluar nanah, serta bagaimanakah proses fermentasinya terjadi (Waluyo, 2004). Beberapa ilmuan yang terkait seperti Leeuwenhoek, Louis Pasteur, dan Robert Hock. 5.5.2 Era Mikrobiologi Keemasan Era mikrobiologi keemasan dihubungkan kepada temuan baru, khususnya oleh Robert Koch. Hasil riset Koch dikenal sebutan istilah “Postulat Koch”. Adapun isi dari postulat tersebut (Hifizah, 2012) antara lain: 1. Mikroorganisme tertentu senantiasa bisa ditemukan erasosiasi yang berpenyakit tertentu. 2. Mikroorganisme tersebut bisa diisolasikan serta bertumbuh jadi biakan murni dalam laboratorium. 3. Biakan murni mikroorganisme itu bisa memicu penyakit jika disuntikkan kepada binatang yang mempunyai kerentanan. 4. Pemakaian prosedur laboratorium memberi kemungkinan didapatkannya lagi mikroorganisme yang disuntikkan itu dari binatang yang secara sengaja diinfeksikan pada percobaan. 5.5.3 Era Mikrobiologi Modern Era mikrobiologi modern ini dicirikan dengan diawalinya penggunaan metode maupun peralatan mutakhir, seperti kromatografi, mikroskop elektron, hingga komputer (Hifizah, 2012). Mikrobiologi modern dimulai dengan penemuan mikroba, dan ruang lingkup serta skala bidang ini terus berkembang hingga saat ini. Meskipun ada beberapa perdebatan, mikrobiologi modern diterima oleh sebagian besar orang. Memasuki abad ke-20, terdapat dua cabang mikrobiologi yang berkembang, yakni mikrobiologi dasar dan mikrobiologi terapan. Mikrobiologi dasar adalah yang mengacu kepada penemuan-penemuan baru di bidang mikrobiologi. Sedangkan mikrobiologi terapan adalah yang mengacu kepada solusi atau pemecahan masalah terkait bidang mikrobiologi. Nana Citrawati Lestari 71



Daftar Pustaka Atabik, A. (2015). Konsep Penciptaan Alam: Studi KomparatifNormatif antar Agama-Agama. FIKRAH: Jurnal Ilmu Aqidah dan Studi Keagamaan Vol. 3, No. 1, 101-122. A'yun, Q., R, A. A., Fitriyah, D., Awaluddin, Rini, I. A., Mahyarudin., Argaheni, N.B., Sinaga, J., Suryanti, E., Kristianto, Y., Asril, M., & Hamida, F. (2022). Mikrobiologi Dasar. Medan: Yayasan Kita Menulis. Dwidjoseputro, D. (2010). Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta: Djambatan. Hafsan. (2011). Mikrobiologi Umum. Makassar: Alauddin Press. Harahap, D. G., Noviantari, A., Hidana, R., Yanti, N. A., Nugroho, E. D., Nurdyansyah, F., Widyastuti, D.A., Khariri., Pratiwi, R.H., Nendissa, D.M., Nendissa, S.J., Nurmalasari, A., Noer, S., Watuguly, W.T., Setyowati, E., & Estikomah, S. A. (2021). Dasar-dasar Mikrobiologi dan Penerapannya. Bandung: Widina Bhakti Persada. Hifizah, A. (2012). Buku Daras: Mikrobiologi Ternak. Sungguminasa: UIN Alauddin Makassar. Mayasari, U. (2020). Diktat Mikrobiologi. Medan: UIN Sumatera Utara. Priyani, N. (2003, 3 26). Sejarah Penemuan Mikroba. Retrieved from USU-IR Repository: https://repository.usu.ac.id/handle/123456789/821 Rumanta, M., Iryani, K., & Ratnaningsih, A. (2016). Makhluk Hidup: Asal Mula, Ciri-ciri, dan Organisasi Kehidupan. In Y. Sumardi, M. Rumanta, A. Sapriati, Sukiniarti, A. Ratnaningsih, K. Iryani, . . . P. Padiangan, Konsep Dasar IPA di SD (pp. 1.1 - 1.67). Jakarta: Universitas Terbuka. Silaban, A. K. (2018). Pengaruh Pemberian Pakan Alami (Tubifex sp., Daphnia sp., Infusoria) Terhadap Pertumbuhan dan Nana Citrawati Lestari 72



Kelangsungan Hidup Larva Ikan Nila (Oreochromis niloticus) . Medan: Universitas Sumatera Utara. Sinaga, A., Sularno, & Azwar, E. (2022). Lama Waktu Starvasi Aphis gossypii Terhadap Laju Penularan Virus pada Capsicum frustescens L. Sebagai Modul Pembelajaran Mikrobiologi. BEST JOURNAL (Biology, Education, Science, & Technology), 1-7. Siregar, P. S. (2017). Pembelajaran IPA Sekolah Dasar. Yogyakarta: Deepublish. Sumampouw, O. J. (2019). Mikrobiologi Kesehatan. Yogyakarta: Deepublish . Surjana, T. W., & Rumanta, M. (2009). Perkembangan Hewan. Jakarta: Universitas Terbuka. Suryani, Y., & Taupiqurrahman, O. (2021). Mikrobiologi Dasar. Bandung: UIN Sunan Gunung Djati. Waluyo, L. (2004). Mikrobiologi Umum. Malang: UMM Press. Widodo, L. U. (2016). Mikrobiologi: Sejarah, Ruang Lingkup, dan Perkembangan Mikrobiologi. Jakarta: Universitas Terbuka.



Nana Citrawati Lestari 73



BAB VI PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI ABAD KE-20 Oleh Waode Munaeni 6.1 Pendahuluan Selama ribuan tahun, mikroorganisme telah digunakan oleh manusia untuk mengawetkan dan menghasilkan makanan roti, bir, dan anggur. Baru pada abad ke-18 diketahui bahwa proses tersebut merupakan proses fermentasi yang disebabkan oleh mikroorganisme. Selain itu, berkembang pesatnya mikrobiologi setelah penemuam mikroskop oleh Zacharias Janssen (1585– 1632). Antonie van Leeuwenhoek seorang pakar mikrobiologi yang pertama kali mengamati mikrooganisme seperti bakteri dan protozoa menggunakan mikroskop. Sehingga pada abad ke-17, 18, dan awal abad 19 disebut sebagai zaman keemasan pertama. Perkembangan mikrobiologi pada abad ke-20 merupakan zaman keemasan ke dua. Tahun 1900-an memberikan kemajuan luar biasa di beberapa bidang mikrobiologi seperti: metabolisme mikroba, genetika mikroba dan biologi molekuler, terapi antimikroba, pengembangan media kultur selektif dan diferensial, virologi, dan mikrobilogi lingkungan. Selain pemahaman dasar yang diperoleh di bidang biokimia, penemuan terkait metabolisme bakteri memungkinkan pengembangan banyak metode diagnostik untuk memilih atau membedakan antara mikroorganisme. Penemuan genetika biokimia dan mekanisme pertukaran genetik pada bakteri dan virus mengantarkan pada era baru. Penemuan ini mengarah pada konsep modern gen dan dasar biokimia genetika. Suatu pemahaman tentang informasi genetik dari asam nukleat, protein, regulasi ekspresi gen, dan struktur kompleks seperti bakteriofag dirakit. Terobosan ini menyebabkan pergeseran Waode Munaeni 74



paradigma. Ilmu biologi molekuler yang baru lahir dihasilkan oleh penggunaan mikroba. Hal inilah yang menjadi sumber dasar bahwa ilmu mikroba diakui sebagai disiplin ilmu dasar (Maloy and Schaechter, 2006). Menurut (Chung and Liu, 2017), beberapa pelopor yang memberikan kontribusi terhadap perkembangan mikrobiologi pada abad ke-20 dan masih dikembangkan hingga saat ini meliputi: • René Jules Dubos (1901–1982): Pelopor Antibiotik Bakteri dan Mikrobiologi Lingkungan • Barbara McClintock (1902–1992): Pelopor Genetika Mikroseluler • George W Beadle (1903–1989): Pelopor Genetika Biokimia • Edward Lawrie Tatum (1909–1975): Pelopor Genetika Molekuler • Horace A Barker (1907–2000): Pelopor Metabolisme Anaerobik • Deam Hunter Ferris (1912–1993): Pelopor Studi Epizoonosis • Herman J Phaff (1913–2001): Pelopor Biologi Ragi • Harold Boyd Woodruff (1917–2017): Pemburu Antibiotik dan Ahli Mikrobiologi Tanah Terkemuka • Ralph S Wolfe (1921 hingga Sekarang): Pelopor Biokimia Metanogenesis • Esther Miriam (Zimmer) Lederberg (1922–2006): Transduksi dan Pelapisan Replika • Marvin P Bryant (1925–2000): Bakteri di Ekosistem Metanogenik • Joshua Lederberg (1925–2008): Pelopor Genetika Mikroba • Hubert A Lechevalier (1926–2015): Pemburu Antibiotik dan Actinomycetologist • Thomas D Brock (1926 hingga Sekarang): Pemburu Mikroba Modern • Arnold L Demain (1927 hingga Sekarang): Raksasa Mikrobiologi Industri • Bruce N Ames (1928 hingga Sekarang): Pelopor Toksikologi Genetik dan Mutagenesis Molekuler Waode Munaeni 75



• •



Richard L Crowell (1930 hingga Sekarang): Reseptor Seluler dan Infeksi Virus Peter Charles Doherty (1940 hingga Sekarang): Pelopor Imunologi.



Tulisan pada sub bab mewakili memberikan gambaran perkembangan mikrobiologi pada abad ke-20, seperti: penemuan antibiotik, mikrobiologi tanah, metabolisme mikroba anaerobik, bakteriofage, biologi dan ekologi ragi, dan genetika mikroba.



6.2 Penemuan Antibiotik dan Mikrobiologi Tanah Pelopor antibiotik berawal dari penemuan René Jules Dubos pada tahun 1927 yang mempelajari efek organisme tanah dalam penguraian selulosa dan memulai pendekatan yang mengarah pada antibiotik modern. Pada tahun 1940, Waksman dan Harold Boyd Woodruff menemukan teknik untuk mengidentifikasi zat alami dari sampel tanah yang memiliki sifat antibakteri. Penapisan dilakukan dengan mencari zona hambat pertumbuhan di sekitar koloni tunggal mikroba tanah yang diisolasi secara sistematis, ditumbuhkan pada berbagai kondisi kultur, kemudian menguji penghambatan pada bakteri patogen tertentu. Antibiotik pertama yang diidentifikasi Waksman adalah dari Actinomyces antibioticus, anggota keluarga Actinomycetes. Mikroba menghasilkan zat (actinomycin), yang memiliki sifat bakteriostatik dan bakterisida. Waksman dan Woodruff juga menemukan aktinomisin dapat dipisahkan dengan Petroleum eter menjadi dua konstituen, yaitu Aktinomisin A berwarna oranye-merah dan Aktinomisin B yang tidak berwarna. Aktinomisin A memiliki sifat bakteriostatik dan bakterisida yang kuat sedangkan Aktinomisin B hanya menunjukkan karakteristik bakterisida. Waksman dan Woodruff menemukan bahwa aktinomisin adalah pigmen seperti kina dengan rumus molekul C 41H56N8O11, C37H50N7O10, atau C36H49N7O9.1/2 H 2O. Senyawa ini sangat aktif terhadap berbagai bakteri gram positif tetapi kurang aktif terhadap organisme gram negatif. Waode Munaeni 76



Selain itu, Waksman dan Tishler juga menemukan bahwa aktinomisin sangat beracun bagi hewan percobaan, dengan demikian nilai terapeutiknya kecil. Waksman mampu mengidentifikasi lebih dari 20 zat penghambat alami baru, termasuk streptomisin dan neomisin, dan kemudian mengusulkan istilah standar "antibiotik" untuk zat penghambat alami. Pada tahun 1944, Waksman dan Tishler mengembangkan proses fermentasi untuk memproduksi sejumlah besar antibiotik streptomisin dan mengembangkan proses manufaktur untuk produk seperti streptomisin, riboflavin, kortison, vitamin B12, dan penisilin (Kresge, Simoni and Hill, 2005). Selain penemuan di atas, pada tahun 1928 oleh Alexander Fleming juga menemukan antibiotik Penisilin. Setelah ditemukannya antibiotik streptomisin yang kemudian digunakan untuk pengobatan tuberkulosis pada tahun 1944, strain mutan Mycobacterium tuberculosis ditemukan resistan terhadap konsentrasi terapeutik antibiotik (Davies and Davies, 2010). Sejarah penemuan antibiotik dan perkembangan resistansi antibiotik pada abad ke 20 dapat dilihat pada Gambar 6.1.



Waode Munaeni 77



Gambar 6.1: Sejarah penemuan antibiotik dan perkembangan resistansi antibiotik (Sumber : (Davies and Davies, 2010) Keterangan :  The dark ages: era pra antibiotik  Primordial: munculnya kemoterapi, melalui sulfonamid  Golden: era dimana ditemukannya sebagian besar antibiotik yang hingga saat ini masih  The lean years: tahun-tahun ditandai sebagai titik terendah dari penemuan antibiotik  Farmakologis: peningkatan pemahaman terhadap penggunaan antibiotik seperti dosis, durasi pemberian, dan lain-lainnya  Biokimia: pengetahuan tentang tindakan antibiotik biokimia dan mekanisme resistensi menyebabkan studi modifikasi kimia untuk menghindari resistensi  Target: adanya upaya untuk membuat senyawa baru secara genetik  Genomic HTS: metodologi sekuensing genom digunakan untuk memprediksi target penting untuk dimasukkan ke dalam tes skrining high-throughput;  Disenchantment: pada era ini banyak perusahaan menghentikan program penelitian karena adanya kegagalan dari metode berbasis genom. Di era ini ditandai dengan adanya pembentukan Kantor FDA Obat Baru. Sebelum ditemukannya antibiotik, Semmelweis telah menganjurkan cuci tangan sebagai cara untuk menghindari infeksi dan mencegah penularan. Tindakan ini dianjurkan hingga saat ini.



6.3 Penemuan Metabolisme Mikroba Anaerobik Horace A. Barker mulai menyelidiki degradasi glutamat dan pembentukan biologis metana pada tahun 1935. Penemuan yang diperoleh yaitu fermentasi tartrat oleh Aerobacter aerogenes dan degradasi glutamat oleh Clostridium tetanomorphum. Selain itu, Waode Munaeni 78



Barker melakukan pengayaan bakteri penghasil metana menggunakan inokulum dari lumpur limbah, mengubah etanol menjadi metana menurut persamaan berikut: 2CH3CH2OH + CO2



2CH3COOH + CH4



Tahun 1936, Barker menjadi Instruktur Mikrobiologi Tanah dan Ahli Mikrobiologi Junior. Dalam merancang kursus baru terkait “Metabolisme Mikroba” di Departemen Bakteriologi, berkolaborasi dengan Departemen Biokimia bersama Dr. Michael Doudoroff (1911±1976) dan dari Departemen Teknologi Pangan Bersama Dr Maynard A. Joslyn (1904±1984) dan Dr Reese H. Vaughn (1908). Barker mulai mengisolasi berbagai jenis bakteri anaerobik yang menarik termasuk Methanobacterium omelianskii (kemudian ditemukan sebagai kultur campuran), organisme yang bertanggung jawab untuk konversi etanol dan karbon dioksida menjadi asetat dan metana; Clostridium kluyveri, yang bertanggung jawab untuk pembentukan asam butirat dan kaproat dari etanol; Clostridium acidi-urici dan Clostridium cyclindrosporum, yang menguraikan asam urat dan purin lainnya; Streptococcus allantoicus, yang mendegradasi allantoin secara anaerobik; Clostridium tetanomorphum dan C. cochlearium, yang memfermentasi glutamat; Clostridium propionicum dan Diplococcus glycinophilus, yang masing-masing memanfaatkan alanin dan glisin; dan Butyribacterium rettgeri dan Clostridium lactoacetophilum, yang memfermentasi laktat dengan cara yang berbeda. Banyak dari bakteri ini diisolasi dari kultur pengayaan sederhana. Tetapi ada beberapa yang sulit seperti, Clostridium kluyveri. Dari proses isolasi, ia menemukan bahwa C. kluyveri memperoleh energi dari konversi etanol dan asetat menjadi butirat, kaproat dan hidrogen. Kebutuhan nutrisi meliputi asetat, CO2, biotin dan asam p-aminobenzoat.



6.4 Penemuan Bakteriofag Bakteriofag (virus yang menginfeksi bakteri) ditemukan oleh Frederick Twort (1915). Penemuan bakteriofag oleh Twort merupakan tonggak penting dalam sejarah mikrobiologi. Hal ini Waode Munaeni 79



memperluas pemahaman kita tentang bentuk dasar kehidupan yang ada di alam dan menyediakan pengobatan yang potensial dari infeksi bakteri. Bakteriofag juga disebut sebagai perintis biologi molekuler. Akan tetapi, pada tahun 1914 dengan pecahnya perang sehingga terjadi kekurangan dana menyebabkan Twort tidak dapat melanjutkan penelitiannya. Sebelum menemukan bakteriofag, Twort adalah orang pertama yang mengembangkan media pertumbuhan untuk bakteri pada tahun 1913. Komponen penting dari terobosan Twort untuk menumbuhkan mikroba adalah media tumbuh telah dilengkapi dengan ekstrak dari bakteri mati lainnya yang ia sebut sebagai 'zat penting'. Istilah 'zat penting' ini kemudian diidentifikasi sebagai vitamin K pada tahun 1936. Selain Twort, Felix D'Herelle (1917) memperkenalkan terminologi baru untuk menggambarkan peristiwa yang terjadi setelah infeksi dan menjelaskan secara rinci pemurnian dan titrasi kultur bakteriofag. D'Herelle menerbitkan penelitiannya tentang bakteriofag dalam monografi ''Bakteriofag dan perilakunya'' serta beberapa buku hasil penelitiannya. Beberapa poin penemuan dari D'Herelle yaitu : • Strain bakteri yang berbeda (bahkan dari genus yang sama) menghasilkan bakteriofag yang berbeda dan tumbuh dalam kondisi yang berbeda (spesifik untuk inang). • Bakteri hidup yang tumbuh aktif optimal untuk memproduksi fag dan seseorang dapat melakukan titer (menghitung jumlah) fag dengan pengenceran serial. • Bakteriofag adalah parasit obligat dan tidak dapat tumbuh tanpa bakteri inang. • Setiap plak berasal dari infeksi fag tunggal dan plak berisi ribuan fag baru.



Waode Munaeni 80



Gambar 6.2 Bakteriofag T4 (Sumber: M W Taylor, 2014) Adanya perkembangan mikroskop elektron oleh Helmut Ruska pada tahun 1939 dan Salvador Luria pada tahun 1942, mendukung penemuan bakteriofag yang menunjukkan partikel fag menempel pada sel bakteri (Gambar 6.2).



6.5 Penemuan Biologi dan Ekologi Ragi Herman Jan Phaff dijuluki “bapak ekologi ragi“ merupakan pelopor yang berkontribusi besar tehadap penemuan “biologi ragi“ seperti: penemuan selubung sel ragi dan penerapan pendekatan molekuler pada sistematika ragi. Warisan Phaff mencakup penelitian tentang degradasi pektin oleh enzim jamur dan penerapan pendekatan molekuler untuk sistematika ragi. Phaff menemukan dan menggambarkan banyak ragi, untuk menghormatinya nama ragi dinamai Phaffia rhodozyma. Menurut Lachance (2003), beberapa pandangan dan pemikiran Phaff terkait ragi: (1) Ragi merupakan objek yang cukup untuk diteliti. (2) Gagasan yang jelas tentang komunitas ragi tidak dapat diperoleh kecuali spesies ragi diidentifikasi dengan benar. (3) Kesimpulan yang bermakna secara ekologis membutuhkan ukuran sampel yang memadai. (4) Diktum bakteriologis ''semuanya ada di mana-mana'' adalah penjelasan yang buruk tentang distribusi ragi. Waode Munaeni 81



(5) Habitat adalah landasan ekologi ragi. (6) Ekologi adalah aspek yang paling menarik dari biologi ragi Fokus penelitian Phaff berubah secara berkala selama karirnya sebagai akademisi. Penelitian awal terkait ragi hanya yang terlibat dalam berbagai aspek pembusukan makanan dan fermentasi makanan, terutama dari sudut pandang taksonomi. Kemudian berpindah ke arah ekologi, menekankan peran serangga dalam transmisi ragi pembusuk ke produk makanan. Penekanan utama adalah pada spesies liar Drosophila dan berbagai kumbang kulit kayu. Studi ini, dilakukan di wilayah geografis yang luas sehingga banyak penemuan spesies ragi baru. Selain itu ditemukan pula sejumlah aspek biokimia ragi, termasuk komposisi polisakarida dinding sel ragi dan degradasi enzimatiknya oleh berbagai βglukanase bakteri serta asal ragi endogen, polisakarida kapsuler, jenis pigmen karotenoid, dan enzim hidrolitik ragi (seperti poligalakturonase, amilase, inulinase, trehalase, dan transferase). Pada tahun 1970-an, taksonomi ragi diperoleh secara molekuler sebagai pelengkap dari taksonomi tradisional (Phaff, 1995).



6.6 Penemuan Genetika Mikroba Joshua Lederberg (1925–2008) merupakan pelopor genetika mikroba. Lederberg memulai eksperimen mencari transformasi Neurospora yang dimediasi DNA. Mutan yang dipilih untuk menjadi penerima dalam eksperimennya terbukti terlalu reversible. Fenomena mutasi terbalik menjadi publikasi pertama Lederberg. Lederberg kemudian tertarik untuk mengamati rekombinasi genetik dari Escherichia coli. Tidak hanya memperluas analisis sistem genetik E. coli, Lederberg dan rekannya menciptakan beberapa istilah seperti 'transduksi'. Awalnya diamati pada Salmonella typhimurium, dimana bakteriofag P22 dapat membawa materi genetik dari strain bakteri donor, fag ditumbuhkan ke strain penerima. Bentuk pertukaran genetik ini berbeda dari konjugasi karena bakteri donor dan resipien tidak perlu bersentuhan langsung, dan ini berbeda dari apa yang sekarang kita sebut Waode Munaeni 82



transformasi DNA karena DNA yang diisolasi tidak terlibat. Penemuan penting lainnya adalah bakteriofag laten atau lisogenik yang dibawa oleh E. coli K-12. Esther rekan Lederberg, pertama kali mengamatinya menyebutnya “lambda”. Fag ini terbukti berintegrasi ke dalam kromosom E. coli di satu lokasi spesifik dekat gen untuk metabolisme galaktosa. Selanjutnya, Morse rekan Lederberg juga menemukannya mampu mentransduksi gen bakteri tetapi hanya gen yang terletak di dekat lokasi integrasi. Fenomena ini dikenal sebagai 'transduksi khusus' untuk membedakannya dari karakteristik 'transduksi umum'. Lederberg menggambarkan faktor penularan E. coli K-12, yang kemudian diakui sebagai bukti pertama dari replika plasmid dan sistem konjugasi. Penemuan ini menjadi dasar dari genetika molekuler (Bodmer dan Ganesan 2008). Beberapa teknik eksperimental baru dan berguna dirancang selama periode Lederberg seperti: 1. Pengembangan substrat kromogenik o-nitrophenyl-β-Dgalactoside (ONPG) untuk mengukur aktivitas galaktosidase. Hidrolisis substrat oleh enzim menghasilkan produk kuning yang dapat diukur secara akurat dengan spektrofotometri dalam kondisi basa. Substrat ini memfasilitasi analisis operon lac, sistem genetik yang kompleks dan penting dalam E. coli. Prinsip teknik ini kemudian disesuaikan dengan efek yang besar dalam pengujian enzimatik lainnya, termasuk yang didasarkan pada substrat fluorogenik. 2. Teknik pelapisan replika, dimana beludru digunakan untuk mentransfer salinan persis dari pertumbuhan bakteri pada satu pelat media pertumbuhan padat ke pelat lain. Teknik ini digunakan tidak hanya untuk mengidentifikasi dan mengisolasi mutan baru E. coli tetapi juga untuk memberikan bukti kualitatif bahwa mutan tidak selalu muncul sebagai respons terhadap kondisi selektif, misalnya adanya antibiotik, tetapi ada dalam kultur bakteri sebelum terpapar kondisi selektif. Variasi teknik ini telah disesuaikan dengan banyak aplikasi lainnya dalam genetika molekuler. Waode Munaeni 83



6.7 Penemuan Bakteri di Ekosistem Metanogenik Marvin P. Bryant (1925–2000) merupakan salah satu ahli mikrobiologi rumen terkemuka yang memperluas studi ekosistem rumen yang diprakarsai oleh Robert E. Hungate (1906). Bryant memberikan deskripsi dan analisis secara rinci dan akurat tentang jenis bakteri dalam rumen dan mengungkapkan jalur biokimia penting dan interaksi metabolisme yang mempengaruhi perkembangan cabang biologi lainnya seperti biokimia, nutrisi hewan, ekologi, dan genetika dan filogenetik. Penemuan Bryant seperti keseimbangan fermentasi dan penentuan produk akhir fermentasi dari berbagai spesies bakteri anaerobik termasuk selulolitik seperti Ruminococcus albus, Clostridium thermocellum, dan Butyrivibrio fibrisolvens. Bakteri anaerobik dari rumen lainnya yang berhasil diisolasi oleh Bryant seperti Prevotella ruminicola, Fibrobacter succinogenes, Ruminococcus flavefaciens, R. albus, Eubacterium ruminantium, E. cellulosolvens, Lachnospira multipara, Selenomonas ruminantium, Succinimonas amylolytica, dan Succinivibrio dextrinosolvens. Mikroflora penting dari sapi muda yang berbeda dari rumen sapi dewasa, termasuk Clostridium clostridiiforme, Eubacterium limosum, Fusobacterium necrophorum, Megasphaera elsdenii, Lactobacillus vitulinus, dan lain-lain. Bryant menggambarkan fungsi fisiologis, sifat biokimia dan kebutuhan nutrisi, yang tidak hanya penting untuk pemahaman tentang nutrisi dan metabolisme hewan, tetapi juga penting untuk mempelajari habitat mikroba anaerobik lainnya seperti saluran pencernaan manusia yang tentunya sangat penting bagi kesehatan manusia (Chung, 1999).



Penemuan Bakteri di Ekosistem Metanogenik Dr. Bruce N Ames (1928), terkenal dengan uji mutagenisitas mikrosom/Ames Salmonella yang terkenal, digunakan oleh lebih dari 3000 laboratorium di dunia untuk menguji bahan kimia untuk aktivitas mutagenik dalam sistem bakteri. Metodenya dalam studi identifikasi mutagen/karsinogen, telah mempengaruhi studi kanker selama lebih dari 50 tahun dan akan terus mempengaruhi Waode Munaeni 84



penelitian di masa depan. Dia adalah pemimpin dunia dalam toksikologi genetik molekuler, prestasi penelitiannya telah membuat dampak besar pada cara kita berpikir tentang kanker dan penyakit degeneratif lainnya saat ini (Chung and Liu, 2017). Pada tahun 1962, Ames memfokuskan penelitiannya pada regulasi operon histidin yang merupakan sekelompok gen spesifik yang terlibat dengan biosintesis histidin di Salmonella dan peran transfer asam ribonukleat (tRNA). Hasil penelitian ini membuka jalan bagi pengembangan selanjutnya dari uji mutagenisitas. Salah satu kontribusi Ames yaitu menulis bersama dengan Dr. Robert G. Martin (1935) tentang sentrifugasi gradien sukrosa. Metode ini merupakan sebuah metode untuk menentukan berat molekul protein. Teknik ini sangat berguna untuk penyelidikan biokimia, biologi molekuler, dan bioteknologi. Teknik ini juga berkontribusi pada pengembangan biologi molekuler karena penentuan berat molekul protein sangat penting untuk semua jenis penelitian biokimia. Kontribusi signifikan lainnya dari penelitiannya dengan Martin adalah menunjukkan bahwa gen biosintetik histidin dihidupkan dan dimatikan sebagai satu unit dan satu mRNA dihasilkan dari kelompok gen. Karya ini adalah salah satu dasar teori operon François Jacob (1920–2013) dan Jacques Monod (1910–1976) yang menghasilkan Hadiah Nobel.



Waode Munaeni 85



Daftar Pustaka Chung, K.-T. and Liu, J.-K. (2017) ‘Pioneers in Microbiology The Human Side Of Science’, World Scientific, 8, pp. 978–981. Available at: https://doi.org/10.1142/1 0288. Chung, K. T. (1999) ‘Horace A. Barker (1907-) Pioneer of anaerobic metabolism’, Anaerobe, 5(5), pp. 513–517. doi: 10.1006/anae.1999.0194. Davies, J. and Davies, D. (2010) ‘Origins and Evolution of Antibiotic Resistance’, 74(3), pp. 417–433. doi: 10.1128/MMBR.00016-10. Kresge, N., Simoni, R. D. and Hill, R. L. (2005) ‘Selman Waksman : the Father of Antibiotics’, Journal of Biological Chemistry. © 2004 ASBMB. Currently published by Elsevier Inc; originally published by American Society for Biochemistry and Molecular Biology., 279(48), pp. e7–e8. doi: 10.1016/S0021-9258(20)67861-9. Lachance, M. (2003) ‘The Phaff school of yeast ecology’, International Microbiology, 6, pp. 163–167. doi: 10.1007/s10123003-0129-9. M W Taylor (2014) ‘The Discovery of Bacteriophage and the d’Herelle Controversy’, in Viruses and Man: A History of Interactions, pp. 53–61. doi: 10.1007/978-3-319-07758-1. Maloy, S. and Schaechter, M. (2006) ‘The era of microbiology : a Golden Phoenix’, International Microbiology, 9, pp. 1–7. Phaff, H. J. (1995) ‘Life with yeasts during retirement’, Journal of Industrial Microbiology, 14, pp. 432–435.



Waode Munaeni 86



BAB VII IDENTIFIKASI BAKTERI Oleh Indas Wari Rahman



7.1 Pendahuluan Identifikasi merupakan proses karakterisasi suatu populasi sel yang diturunkan dari satu sel untuk menentukan kelompok atau takson yang dimilikinya. Identifikasi bakteri termasuk dalam prinsip taksonomi. Taksonomi adalah suatu ilmu tentang mengelompokan dan penamaan organisme untuk diatur ke dalam kelompokkelompok hierarkis (taksa). Organisme dengan sifat yang sama akan dikelompokkan bersama dan dipisahkan dari yang berbeda. Taksonomi dipandang sebagai tiga bidang yang terpisah tetapi saling terkait, yaitu identifikasi, klasifikasi dan nomenkulatur. Secara praktis, untuk mengidentifikasi genus dan spesies suatu mikroorganisme lebih penting daripada memahami hubungan genetiknya (filogenik) dengan mikroba lain. Seperti di laboratorium klinik, mengidentifikasi patogen dengan cepat sangat penting sehingga pasien dapat diobati dengan tepat. Dalam identifikasi mikroorganisme, banyak prosedur berbeda yang digunakan, termasuk uji mikroskopi, karateristik kultur, uji biokimia dan analisis asam nukleat. Di laboratorium klinis, gejala penyakit pada pasien juga memainkan peran yang penting. Misalnya pneumonia pada orang dewasa yang sehat biasanya disebabkan oleh Streptococcus pneumoniae, bakteri yang mudah dibedakan dari yang lainnya dengan hanya menggunakan beberapa tes khusus. Sebaliknya, mendiagnosis penyebab infeksi luka seringkali lebih sulit, karena beberapa mikroorganisme dapat terlibat. Bagaimanapun, seringkali hanya diperlukan untuk mendeteksi mikroorganisme yang diketahui menyebabkan infeksi Indas Wari Rahman 87



pada luka tersebut, daripada mengidentifikasi secara spesifik setiap mikroorganisme yang terlibat.



7.2 Ikhtisar Metode Identifikasi Bakteri Mikrobiologi pada akhirnya merupakan identifikasi organisme berdasarkan ciri-ciri fenotipik umum yang dimiliki bersama dan serupa dengan anggota genus atau famili yang sama. Ahli mikrobiologi memainkan suatu peluang setiap saat dengan menemukan kecocokan biokimia terbaik dan menetapkan identifikasi yang paling mungkin. Pendekatan untuk identifikasi mikroorganisme ini mirip dengan yang digunakan oleh ahli mikrobiologi klinis dalam menentukan bakteri patogen yang penting sebagai penyebab penyakit. Tugas terpenting suatu laboratorium bakteriologi adalah mengidentifikasi patogen dari sampel klinis sehingga pengobatan yang tepat dapat dilakukan. Identifikasi yang akurat, dalam sejumlah besar kasus, dapat dicapai dengan serangkaian prosedur seperti; isolasi dalam bentuk murni, morfologi koloni bakteri, morfologi dan reaksi pewarnaan, tes biokimia, karakter antigenik, mikroskop fluoresens, penentuan tipe/strain bakteri, patogenisitas hewan, penentuan sensitivitas antibiotik dan teknik molekuler. Pada kebanyakan kasus, informasi pertama yang digunakan ahli mikrobiologi dalam proses identifikasi adalah deskripsi secara makroskopik pada koloni, atau morfologi koloni. Termasuk tipe hemolisis (jika ada), pigmentasi (jika ada), ukuran, tekstur (buram, tembus cahaya atau transparan), perlekatan pada media agar dan banyak karateristik lainnya. Setelah pengamatan koloni dengan cermat, pewarnaan Gram digunakan untuk memisahkan organisme menjadi salah satu dari berbagai kategori yang luas berdasarkan reaksi Gram dan morfologi dari sel bakteri Gram-positif atau Gramnegatif (misalnya Gram-positif bulat atau Gram-negatif batang). Untuk jenis bakteri Gram positif , uji katalase harus diikuti dengan pewarnaan Gram, dan uji Gram-negatif biasanya harus dimulai dengan uji oksidase. Uji sederhana ini ditambahkan pertumbuhan pada media agar MacConkey, jika isolat adalah Gram-negatif batang Indas Wari Rahman 88



atau kokobasil. Metode ini menolong ahli mikrobiologi menetapkan mikroorganisme kesalah satu kelompok kategori utama (diatur sebagai sub bagian). Kriteria uji selanjutnya dapat juga dilihat seperti pada tabel 9.1. Pada tabel 9.1 merupakan prinsip penting dari identifikasi bakteri untuk menetapkan kelompok yang tidak diketahui sesuai dengan penempatannya dalam sistem klasifikasi taksonomi berdasarkan beberapa karateristik sebanyak mungkin dan sebanyak yang diperlukan. Karateristik yang digunakan untuk identifikasi bakteri seperti berikut : 1. Karateristik secara morfologi, termasuk pewarnaan, penentuan dibawah mikroskop 2. Karateristik secara fisiologi, ditentukan dengan media indikator. Tersedia sistem miniatur komersial sekarang yang sering digunakan untuk tujuan ini (misalnya menggunakan uji API 20 NE) 3. Karateristik secara kimia, telah lama digunakan untuk mengidentifikasi bakteri, misalnya, dalam mendeteksi struktur antigen. Metode molekuler genetik akan memainkan peran yang pesat di masa depan Karateristik pada tabel 7.1 merupakan gambaran dalam diagnosis laboratorium klinis (penyakit menular) yang mana melibatkan dua pendekatan utama, salah satunya adalah pendekatan bakteriologis di mana organisme diidentifikasi dengan pewarnaan dan kultur, dan pendekatan lainnya dengan imunologis (serologis) di mana organisme diidentifikasi dengan mendeteksi antibodi dalam menghadapi organisme asing pada serum pasien. Tabel 7.1: Karateristik untuk Identifikasi Bakteri Karateristik secara Morfologi Bentuk (bulat, batang dan spiral) Ukuran; pengelompokkan semu (kluster, rantai, diplokokus) Pewarnaan (Gram-positif, Gram-negatif); flagella (ada, tidak ada); kapsul (ya, tidak); spora (bentuk, tanpa formasi sel) Indas Wari Rahman 89



Karateristik secara Fisiologi Enzim rantai pernapasan (oksidase, katalase) Enzim yang memecah karbohidrat, alkohol, glikosida (misalnyanya, betagalaktosida) Enzim metabolisme protein (misalnya, gelatinase, kolagenase) Enzim metabolisme asam amino (misalnya, dekarboksilase, deaminase, urease) Enzim lain: hemolisin, lipase, lesitinase, DNase, dll. Produk akhir metabolisme (misalnya, asam organik yang terdeteksi oleh kromatografi gas) Resistensi/sensitivitas terhadap bahan kimia noxae Karakteristik metabolisme anabolik (misalnya, sitrat sebagai sumber satu-satunya dari C) Karateristik secara Kimia Struktur DNA (urutan basa) Struktur dinding sel murein Struktur antigen: struktur halus yang dapat dideteksi dengan antibodi (misalnya, protein flagela atau polisakarida dari dinding sel atau kapsul) Asam lemak dalam membran dan dinding sel; analisis menggunakan metode kromatografi yang berbeda (Sumber : Kayser et al, 2005. Medical Microbiology)



Secara umum, ada tiga pendekatan untuk pengerjaan di laboratorium bakteriologi klinis, yaitu; observasi bakteri dengan mikroskop setelah pewarnaan, mengamati kultur murni bakteri melalui inokulasi pada media bakteriologis, dan identifikasi bakteri menggunakan reaksi biokimia, pertumbuhan pada media selektif, DNA probes atau reaksi antibodi spesifik.



7.3 Identifikasi Bakteri Berdasarkan Fenotif Karateristik fenotif dapat digunakan untuk membantu identifikasi mikroorganisme, tanpa perlu menggunakan peralatan Indas Wari Rahman 90



canggih dan dapat dilakukan dimanapun. Metode identifikasi yang termasuk dalam karateristik fenotif dapat dilihat pada tabel berikut (tabel 7.2) : Tabel 7.2 : Metode Identifikasi berdasarkan Fenotif Metode Deskripsi Mikroskopis (morfologi)



Ukuran, bentuk, dan karakteristik pewarnaan dapat memberikan informasi sugestif mengenai identitas organisme. Pengujian lebih lanjut, bagaimanapun diperlukan untuk mengkonfirmasi identifikasi



Karateristik kultur



Morfologi koloni dapat memberikan petunjuk awal identitas suatu organisme



Kemampuan metabolisme



Serangkaian tes biokimia dapat digunakan untuk mengidentifikasi mikroorganisme



Uji serologi



Protein dan polisakarida yang membentuk suatu mikroorganisme, karateristiknya terkadang cukup untuk dipertimbangkan dalam identifikasi penanda. Ini dapat dideteksi menggunakan antibodi spesifik



Profil protein



MALDI-TOF MS memisahkan dan menyortir protein mikroorganisme berdasarkan massa, menghasilkan profil yang menyediakan cara cepat untuk mengidentifikasi koloni.



(Sumber : Anderson et al, 2016)



7.3.1 Morfologi Mikroskopi Langkah awal yang penting dalam mengidentifikasi mikroorganisme adalah menentukan ukuran, bentuk, dan Indas Wari Rahman 91



karakteristik pewarnaannya. Pemeriksaan mikroskopis memberikan informasi dengan sangat cepat dan terkadang cukup untuk membuat identifikasi dugaan. Misalnya pada sampel klinis, dapat langsung dilakukan pengamatan mikroskopik dari jenis sampel seperti sputum atau tinja. Spesimen dapat diperiksa secara kasar, misalnya untuk mendeteksi cacing dewasa dalam tinja. Meskipun mikroskop cepat, tidak sensitif dan membutuhkan keahlian yang cukup; spesifisitas juga dapat menjadi masalah jika organisme komensal disalah artikan sebagai patogen. Mikroskopi juga dapat digunakan untuk menentukan kualitas spesimen, misalnya mengidentifikasi kontaminasi saliva pada sputum dengan adanya sel epitel. Bakteri sangat kecil sehingga perbesaran 1000x diperlukan untuk melihatnya dengan benar, yang berada pada batas kemampuan mikroskop cahaya. Pada perbesaran ini, bakteri hanya dapat dilihat pada sediaan yang densitasnya minimal 104–105 bakteri per ml. 1. Ukuran dan Bentuk Ukuran dan bentuk mikroorganisme dapat dengan mudah ditentukan secara mikroskopis. Hanya berdasarkan ukuran dan bentuknya, mikroorganisme dapat diidentifikasi sebagai prokariota (bakteri), jamur, atau protozoa. Di laboratorium klinis, ini terkadang cukup untuk mendiagnosis infeksi eukariotik tertentu. Ukuran bakteri rata-rata berdiameter 1-5 m dengan panjang sekitar 1-20 m. Bentuk bakteri dapat dikelompok dalam tiga bentuk utama yaitu kokus (coccus), batang (rod) dan spiral (Gambar 7.1).



Indas Wari Rahman 92



Gambar 7.1 : Bentuk-bentuk bakteri dibawah mikroskop, (A) bakteri basil dan diplobasil, (B) bakteri bentuk spiral, (C) bakteri bentuk kokus (Sumber : Cappuccino & Welsh, 2019)



2. Pewarnaan Bakteri Pada pemeriksaan mikroskopis, dibutuhkan persiapan slide berupa : a) Preparat asli (tanpa pewarnaan), dengan atau tanpa pewarnaan utama, digunakan untuk mengamati bakteri hidup. Akan terjadi kontraks warna antara latar belakang dan sel bakteri (lapang pandang gelap)



Gambar 7.2 : Sel Bakteri bentuk Basil pada Pewarnaan Negatif dengan Nigrosin. (Sumber : Cappuccino & Welsh, 2019)



b) Preparat yang diwarnai, bakteri akan terwarnai sehingga mudah dikenali dengan lapang pandang yang terang pada perbesaran 1000x. Prosedur pewarnaan dapat membunuh bakteri. Persiapan pertama dengan membuat apusan lapisan tipis pada kaca slide, dikeringkan di udara, dan difiksasi dengan pemanasan atau alkohol metil. Teknik pewarnaan sederhana dan pewarnaan differensial yang sering digunakan. Teknik pewarnaan sederhana yang paling terkenal menggunakan methylen blue.



Indas Wari Rahman 93



Gambar 7.3 : Pewarnaan Gram pada spesimen klinis, (a) Sputum menunjukan Gram-positif Streptococcus pneumonia, dan (b) sekresi uretra pada pria menunjukan Gram-negatif Neisseria gonorrhoeae di dalam sel darah putih (Sumber : Anderson et al, 2015).



Pewarnaan Gram adalah teknik diferensial yang paling penting untuk membedakan bakteri Gram-positif (pewarna biru dan ungu) dan Gram-negatif (pewarna merah) seperti yang terlihat pada gambar 7.3. Dinding sel Gram-positif akan mencegah peluntur alkohol pada pewarna kompleks-iodin (pewarna primer+iodin). Jika yang digunakan adalah isolat bakteri yang sudah lama ditumbuhkan dikultur, maka enzim autolitik dapat memecah dinding sel, sehingga sel Gram-positif kemungkinan dapat terdeteksi Gram-negatif (bakteri Gram-labil).



Indas Wari Rahman 94



Gambar 7.4 : Pewarnaan Ziehl-Neelsen pada Mycobacterium sp. berwarna merah (BTA) dan Staphylococcus aureus berwarna biru (non-BTA). (Sumber : Brown & Smith, 2012)



Pewarnaan differensial lainnya adalah teknik ZiehlNeelsen, yang digunakan untuk mewarnai Mycobacteria. Bakteri jenis ini tidak dapat mengambil/mengikat pewarna Gram atau methylen blue karena sejumlah lipid pada dinding selnya. Mycobacteria tahan terhadap HCLAlkohol (Asam alkohol) sehingga di sebut Basil Tahan Asam (BTA), dan bakteri ini akan berwarna merah pada pewarnaan Ziehl-Neelsen, jika terdapat bakteri berwarna biru, maka dinyatakan non-BTA (Gambar 7.4). c) Mikroskopi Fluoresens, merupakan teknik khusus. Fluorokrom akan menyerap gelombang cahaya pendek dan memancarkan cahaya dengan panjang gelombang lebih panjang. Preparat akan diwarnai dengan fluorokrom yang terkena cahaya pada panjang gelombang yang diperlukan. Partikel yang diwarnai muncul jelas dengan latar belakang gelap pada warna cahaya yang dipancarkan. Teknik ini membutuhkan peralatan khusus, pada deteksi imunofluoresens, Indas Wari Rahman 95



fluorokrom (misalnya fluorescein isothiocyanate), akan bergabung dengan antibodi untuk mengungkapkan keberadaan antigen pada permukaan partikel. 7.3.2 Karateristik Kultur Morfologi koloni dapat memberikan petunjuk awal untuk identitas suatu mikroorganisme. Contohnya, koloni dari Serratia marcescens sering berwarna merah ketika diinkubasi pada suhu 22C karena produksi pigmen (Gambar 7.5). Pseudomonas aeruginosa sering menghasilkan pigmen kehijauan yang larut, yang mana berwarna gelap pada media tumbuh. Selain itu, kultur P. aeruginosa memiliki bau buah yang khas (Gambar 7.5).



Gambar 7.5 : Serratia marcescenns memperlihatkan koloni pigmen merah (kiri), Pseudomonas aeruginosa memperlihatkan pigmen biru kehijauan (kanan). (Sumber : Levinson, 2016).



Pada laboratorium klinis, penting dilakukan diagnosis yang cepat tetapi akurat, spesimen diinokulasi ke media diferensial sebagai langkah awal dalam proses identifikasi. Misalnya spesimen yang diambil dengan cara usap tenggorokan pada pasien yang mengeluh sakit dibagian tenggorokan, kemudian diinokulasi ke media Agar darah. Metode ini memungkinkan untuk mendeteksi karateristik koloni -hemolisis dari Streptococcus pyogenes, yaitu bakteri yang meyebabkan radang tenggorokan. Urin dikumpulkan dari pasien yang memiliki gejala infeksi saluran kemih (ISK), kemudian di kultur pada media MacConkey Agar. Escherichia coli Indas Wari Rahman 96



merupakan penyebab ISK yang paling dominan, dan dapat tumbuh pada media tersebut, dimana akan terjadi fermentasi laktosa dengan warna pink pada koloni.



Gambar 9.6 : (kiri) Streptococcus pyogenes pada media Agar



darah dan terjadi -hemolisis (panah panjang). (kanan) Escherichia coli pada media MacConkey Agar dan terjadi fermentasi laktosa. (Sumber : Levinson, 2016).



Karakter berikut adalah ciri koloni yang akan dicatat/diamati yang terbentuk dari bakteri yang berbeda (gambar 7.7) : o Ukuran (diameter dalam mm) o Bentuk lingkaran (sirkular, menyeluruh, bergelombang, menjorok) o Elevasi (datar, meninggi, cembung rendah, berbentuk kubah) o Transparansi (jelas dan transparan, buram, tembus cahaya) o Warna (tidak berwarna, putih, kuning, hitam, pink) o Perubahan pada media (hemolisis) o Berlendir/mukoid o Melekat pada media o Permukaan (berkilau atau kusam) o Konsistensi (berbutir, rapuh, dll) o Bau (Beberapa bakteri memiliki ciri bau yang khas)



Indas Wari Rahman 97



Gambar 7.6 : Bentuk koloni bakteri (Sumber : Bhatia & Ichgpujani, 2008).



7.3.3 Kemampuan Metabolisme Morfologi koloni dapat memberikan petunjuk tentang identitas mikroorganisme, tetapi umumnya dibutuhkan tes lain untuk identifikasi yang lebih terpercaya. Kemampuan metabolisme mikroorganisme, seperti jenis gula yang difermentasi atau produk akhir yang dibuat, biasanya digunakan dalam prosedur identifikasi, terutama untuk bakteri. Menggunakan kemampuan metabolisme untuk mengidentifikasi bakteri sama (analog) dengan mengidentifikasi orang berdasarkan karakteristik seperti warna rambut, makanan kesukaan, dan hobi. Ciri-ciri khusus yang mudah dideteksi, dan beberapa ciri khas berguna dalam kondisi tertentu daripada ciri yang lain. Misalnya, untuk membedakan beberapa sifat non-fermenting diantara bakteri, maka metode ini tidak akan membantu untuk membandingkan jenis gula yang difermentasi; sehingga dibutuhkan tes lain sebagai gantinya.



Indas Wari Rahman 98



1. Uji Biokimia Berbagai tes biokimia dapat digunakan untuk menentukan kemampuan metabolisme isolat. Beberapa dari tes ini cukup cepat, karena tes tersebut mendeteksi keberadaan enzim-enzim yang ada pada koloni bakteri (Tabel 7.3). Kebanyakan tes ini membutuhkan periode inkubasi kurang lebih 18 jam. Salah satu tes yang paling mudah dan paling cepat dalam uji biokimia adalah pengujian terhadap enzim katalase (gambar 7.7). Katalase adalah enzim yang diproduksi kebanyakan organisme untuk melindungi dari hidrogen peroksida. Untuk medeteksi katalase, koloni dalam porsi kecil dipindahkan ke kaca slide atau ke dalam petri dish, dan kemudian ditetesi dengan hidrogen peroksida (H 2O2). Jika ada katalase, maka akan segera memecah hidrogen peroksida untuk membentuk O 2 dan air; O2 dapat diamati sebagai gelembung yang muncul pada tetesan reagen. Kebanyakan bakteri yang tumbuh dengan membutuhkan O 2 adalah katalase-positif. Sebagian besar tes biokimia bergantung pada indikator kimia yang berubah warna ketika suatu senyawa terdegradasi. Untuk menguji kemampuan suatu organisme untuk memfermentasi gula tertentu, organisme itu ditambahkan ke media pertumbuhan kaldu yang mengandung gula dan indikator pH. Tabel 7.3 : Contoh Karateristik pada Tes Biokimia Uji Biokimia Katalase



Fermentasi Gula



Prinsip uji Tes cepat yang mendeteksi aktivitas katalase, suatu enzim yang memecah hidrogen peroksida menjadi O2 dan air Mendeteksi keasaman yang dihasilkan dari



Reaksi positif Reagen bergelembung



Medium menjadi asam, menyebabkan indikator pH berubah Indas Wari Rahman 99



Urease



fermentasi gula di dalam media; juga untuk mendeteksi produksi gas. Mendeteksi degradasi enzimatik urea menjadi karbon dioksida dan amonia.



warna. Sebuah tabung durham terbalik dalam media bertujusn untuk menangkap gas Medium menjadi basa (alkali) menyebabkan indikator pH mengubah warna.



(Sumber : Anderson et al, 2016)



Gambar 7.7 : Hasil uji biokimia, (a) uji Katalase positif dan negatif, (b) Fermentasi gula negatif, positif (asam dan gas), positif (hanya asam), dan kontrol yang tidak diinokulasi, (c) Positif urease dan negatif. (Sumber : Anderson et al, 2015)



Strategi dasar untuk mengidentifikasi bakteri berdasarkan tes biokimia bergantung pada kunci dikotomis, serangkaian pilihan alternatif yang mengarah pada identifikasi suatu organisme. Tes tambahan dilakukan untuk konfirmasi identitas suatu patogen (gambar 7.8).



Indas Wari Rahman 100



Gambar 7.8 : Kunci dikotomis. Menunjukkan contoh langkah-langkah yang dapat digunakan untuk identifikasi penyebab ISK. (Sumber : Anderson et al, 2015)



2. Variasi secara Komersial (berdasarkan uji biokimia konvensional) Beberapa variasi komersial yang berdasarkan dari tes biokimia konvensional kini tersedia. Sistem API menggunakan strip yang mengontrol serangkaian cup kecil yang berisi media kering (gambar 7.9). Suspensi cair dari bakteri uji ditambahkan ke setiap kompartemen, menginokulasi serta merehidrasi media. Media yang digunakan serupa dengan yang digunakan dalam tes konvensional, sehingga menimbulkan perubahan warna yang sebanding. Setelah inkubasi strip uji yang diinokulasi selama 16 jam, hasilnya ditentukan dengan melihat hasil data atau memasukkan data ke website API.



Indas Wari Rahman 101



Gambar 7.9 : Strip Uji API. Masing-masing cup kecil mengadung medium kering yang sama dengan formulasi uji biokimia manual. (Sumber : Anderson et al, 2015)



Sistem yang sangat otomatis juga tersedia yaitu VITEK 2 dengan sistem menggunakan kartu (Gram-Positif, Gram-Negatif) yang berisi beberapa sumurdengan berbagai jenis media kering. Dalam waktu yang singkat, setelah periode inkubasi (setidaknya beberapa jam, tapi sepertinya butuh beberapa lama), komputer akan membaca pola pertumbuahan pada sumur. 7.3.4 Uji Serologi Pengujian serologis menggunakan antibodi untuk mendeteksi protein dan polisakarida tertentu. Protein dan polisakarida sel mikroba-khususnya yang membentuk struktur permukaan termasuk dinding sel, kapsul, flagela, dan pili, kadangkadang cukup khas untuk digunakan sebagai penanda dalam identifikasi. Misalnya, spesies tertentu dari Streptococcus mengandung karbohidrat unik sebagai bagian dari dinding selnya, dan antibodi dapat digunakan untuk mendeteksi molekul. Beberapa metode serologis, seperti yang digunakan untuk mengkonfirmasi identitas S. pyogenes, cukup simpel dan cepat.



Indas Wari Rahman 102



7.3.5 Profil Protein Sebuah teknologi yang relatif baru yang menentukan mikroorganisme profil protein merevolusi identifikasi mikroba karena kecepatannya-koloni seringkali dapat diidentifikasi dalam waktu kurang dari 15 menit. Teknologi tersebut adalah MALDI-TOF MS (matrix-assisted laser desorption inization time of flight mass spectrometry). MALDI-TOF adalah sejenis spektrometrik yang digunakan untuk menentukan komposisi kimia sampel dengan mengukur massa berbagai komponen. Proses tidak hanya lebih cepat daripada metode identifikasi cepat lainnya, tetapi juga juga membutuhkan lebih sedikit keterampilan teknis.



7.4 Identifikasi Bakteri berdasarkan Genotif



Banyak teknologi yang digunakan dalam identifikasi mikroorganisme berdasarkan genotif. Beberapa diantara metode ini bahkan memungkinkan untuk mengidentifikasi organisme yang belum dapat tumbuh dalam kultur. 7.4.1 Mendeteksi Sekuens Nukleotida Spesifik Uji probe asam nukleat dan amplifikasi asam nukleat (NAATs) dapat digunakan keduanya untuk mendeteksi keunikan sekuens nukleotida untuk spesies tertentu atau kelompok terkait. Keterbatasan yang signifikan, bagaimanapun setiap probe atau amplifikasi hanya mendeteksi satu kemungkinan. Jika organisme yang dimaksud bisa menjadi salah satu dari lima spesies berbeda atau kelompok terkait, maka lima probe yang dapat dibedakan atau amplifikasi akan diperlukan 1. DNA Probe Karena DNA terdiri dari dua untai komplementer pada nukleat asam, maka dimungkinkan untuk mendeteksi sekuens untai tunggal dengan teknik hibridisasi menggunakan penandaan komplementer untai tunggal. Probe dapat ditandai dengan radioaktif atau molekul nonradioaktif.



Indas Wari Rahman 103



Sebagian besar metode yang menggunakan probe asam nukleat untuk mendeteksi urutan DNA bergantung pada langkah yang meningkatkan jumlah DNA dalam contoh. Ini dapat dilakukan dengan menginokulasikan spesimen ke media agar sehingga setiap sel mikroba berkembang biak, membentuk .



Gambar 7.10. : Probe asam nukleat mendeteksi urutan dna spesifik probe, urutan DNA spesifik probe, sepotong asam nukleat beruntai tunggal yang diberi label dengan penanda yang dapat dideteksi, digunakan untuk menemukan urutan nukleotida unik yang mengidentifikasi spesies mikroba tertentu. (Sumber : Anderson et al, 2015).



2. Uji Amplifikasi Asam Nukleat (NAATs) Beberapa metode, disebut sebagai amplifikasi asam nukleat tes (NAATs), dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah salinan sekuens DNA spesifik yang berfungsi sebagai penanda pengidentifikasi. Hal ini memungkinkan untuk mendeteksi urutan tertentu dalam sampel seperti cairan tubuh, tanah, makanan, dan air. Metode ini dapat digunakan untuk mendeteksi organisme yang ada dalam jumlah angka yang sangat kecil serta yang belum dapat ditumbuhkan dalam kultur. Dalam kebanyakan kasus, fragmen yang diperkuat terlihat sebagai yang berbeda pita pada gel agarosa dengan etidium bromida yang disinari dengan sinar UV. Atau, probe DNA dapat digunakan untuk mendeteksi DNA yang diamplifikasi. Salah satu mrtode NAATs yang paling banyak digunakan adalah Polymerase Chain Reaction (PCR). Indas Wari Rahman 104



Penggunaan PCR untuk mendeteksi mikroba yang diinginkan, sampel diberi perlakuan untuk melepaskan dan mendenaturasi DNA. Primer khusus dan bahan lainnya kemudian ditambahkan. Setelah 30 siklus PCR, DNA target akan diamplifikasi kira-kira satu miliar kali lipat.



Indas Wari Rahman 105



Daftar Pustaka Anderson, D., Salm, S., and Allen, D. 2016. Nester’s Microbiology A Human Perspective. McGraw-Hill Education. United State of America, New York. Pdf. pp. 256-268. Bhatia, R., & Ichgpujani, R.L. 2008. Essentials of Medical Microbiology. Fourth Edition. Jaypee Brother Medical Publishers (P) Ltd. New Delhi, India. Pdf. pp. 46-48. Brown, A. & Smith, H., 2012. Benson’s Microbiological Applications Laboratory Manual in General Microbiology, Thirteenth Edition. McGraw-Hill Education. New York. Pdf. pp. 85-118. Cappuccino, J.G. & Welsh, C., 2019. Microbiology A Laboratory Manual. Twelfth Edition. Pearson. New York. pp. 61 Forbes, B.A., Sahm, D.F. & Weissfeld, A.S., 2007. Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology. Twelfth Edition. Mosby Elsevier Inc. Houston Texas. Pdf. pp. 216. Gillespie, S.H, & Bamford, K.B, 2012. Medical Microbiology and Infection, at a Glance, Fourth Edition. Wiley-Blackwell. Pp. 1415. Hogg, S., 2013. Essential Microbiology, Second Edition. John Willey & Son, Ltd. West Sussex, UK. pp. 16-18, 89-91. Kayser, F.H., Bienz, K.A., Eckert, J., dan Zinkernagel, R.M., 2005. Medical Microbiology. George Thieme Verlag. Germany. Pdf. pp. 214-221 Levinson, W. 2016. Review of Medical Microbiology and Imunology, Fourteenth Edition. A Lange Medical Book. McGraw-Hill Education. United State of America. Pdf, pp. 61-67.



Indas Wari Rahman 106



BAB VIII KULTUR MIKROORGANISME Oleh Andi Nur Asrinawaty



8.1 Pendahuluan Kultur adalah penumbuhan mikroba dengan menyediakan kondisi lingkungan dan nutrisi yang sesuai dengan habitatnya. Proses ini disebut kultivasi. Teknik kultur berkembang pada masa “golden age” mikrobiologi yang memungkinkan untuk isolasi dan menumbuhkan mikroorganisme tertentu. Pemahaman mengenai hal tersebut memungkinkan kita untuk mempelajari sifat, karakteristik metabolik, kemampuan menyebabkan penyakit, mengklasifikasikan serta mengontrol pertumbuhan mikroba(Hogg, 2005; Rohilla, 2010; Carroll et al., 2016).



8.2 Nutrisi Pertumbuhan Bahan kimia yang digunakan mikroba untuk membentuk energi dan biosintesis seluler selama pertumbuhannya disebut sebagai nutrisi. Seperti organisme lain, mikroba membutuhkan karbon, hidrogen, oksigen, fosfor, nitrogen besi, magnesium dan elemen lainnya. Perbedaannya terkait sumber, bentuk kimia dan jumlah yang dibutuhkan. (Talaro and Chess, 2015). Andi Nur Asrinawaty 107



Nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah besar disebut makronutrian,



yang



berperan



dalam



metabolisme



dan



pembentukan struktur sel seperti senyawa gula dan asam amino yang terdiri dari karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah kecil disebut mikronutrien dan berperan dalam fungsi enzim. Misalnya mangan, seng, dan nikel. Mikronutrien bervariasi antara mikroba dan harus tersedia di laboratorium (Parija, 2012; Talaro and Chess, 2015). Berapa nutrisi diserap dalam bentuk senyawa sederhana atau senyawassiap pakai. Karbon dapat berasal dari senyawa organik seperti karbohdirat, lemak, dan protein atau bersumber dari senyawa anorganik seperti CO2. Umumnya bakteri merupakan kemoheterotrof yang membutuhkan sumber karbon organik untuk energi (Benson, 2001; Hogg, 2005) Nitrogen adalah penyusun utama protein, DNA, RNA dan ATP. Mikroba menggunakannya dalam bentuk amonium, asam amino atau protein. Sulfur merupakan bagian dari beberapa asam amino dan dapat sebagai sumber energi bagi beberapa mikroba. Sulfur bersumber dari asam amino (metionin, sistein), sulfat dan sulfide (Benson, 2001; Hogg, 2005). Air adalah komponen utama sel mikroba dan medium. Air memfasilitasi nutrisi ke dalam sel, sekresi atau ekskresi keluar sel. Reaksi kimia enzimatik dalam sel hanya dapat terjadi dengan jumlah air yang cukup (Benson, 2001). Mineral dibutuhkan sel Andi Nur Asrinawaty 108



dalam jumlah kecil dan dapat bersumber dari air atau berasal dari kandungan media(Gupte, 2010) Beberapa bakteri membutuhkan faktor tumbuh yang lebih spesifik. Faktor tumbuh merupakan senyawa organik yang harus dimiliki sel untuk tumbuh tetapi tidak dapat disintesis sel dari komponen sederhana. Contohnya seperti asam amino dan vitamin (Benson, 2001). Bakteri Haemophillus influenza membutuhkan faktor X (hemin) dan faktor V (nikotinamida adenine dinukleotida (NAD)) , tiamin dan asam pantotenik (vitamin), urasil dan sistein dalam media pertumbuhannya (Talaro and Chess, 2015).



8.3 Lingkungan Fisik Pertumbuhan Selain memperhatikan nutrisi yang dibutuhkan, dalam kultur juga harus memperhatikan aspek lingkungan spesifik untuk kelompok bakteri tertentu. Tersedianya komponen tersebut memungkinkan sel bakteri untuk tumbuh maksimal (Hogg, 2005; Carroll et al., 2016) 1. Oksigen Oksigen



adalah



komponen



universal



sel



dan



selalu



disediakan dalam jumlah besar. Berdasarkan responnya terhadap oksigen, mikroba dikelompokkan menjadi: a. Aerob obligat, mensyaratkan ketersedian oksigen untuk



pertumbuhan yang digunakan sebagai akseptor hidrogen dalam rantai respirasinya (Hogg, 2005; Gupte, 2010) Andi Nur Asrinawaty 109



b. Anaerob obligat, tumbuh tanpa oksigen, karena bersifat



racun dan dikultur di anerobic chamber. Bakteri tidak memiliki enzim superoxide dismutase dan katalase sehingga membutuhkan substanasi lain sebagai akseptor hidrogen. Contoh Bacteroides dan Clostridium (Hogg, 2005; Gupte, 2010; Parija, 2012) c. Anaerob fakultatif adalah organisme yang dapat beralih



antara metabolisme aerobik dan anaerobik. Bakteri patogen umunya



bersifat



fakultataif



anaerob.



Contoh:



Vibrio,



Escherichia coli, Salmonella, Shigella dan Staphylococcus (Hogg, 2005; Gupte, 2010; Parija, 2012) d. Mikroaerofil adalah kelompok yang tumbuh dengan jumlah



oksigen sedikit (2-10%) untuk respirasi aerobik (lebih tinggi akan



menghambat



pertumbuhan),



seperti



Hemophilus



(Gupte, 2010; Carroll et al., 2016) e. Aerotoleran, adalah organisme yang pada tidak terpengaruh



dengan oksigen, meskipun tidak terhambat, jenis ini tidak menggunakannya sebagai akseptor hidrogen (Hogg, 2005; Carroll et al., 2016)



Andi Nur Asrinawaty 110



Gambar 8.1: Respon pertumbuhan bakteri terhadap oksigen (Sumber: diadaptasi dari Carroll et al., 2016)



2. Derajat Keasaman (pH) Enzim mikroba sangat dipengaruhi oleh keasaman, sehingga pertumbuhan organisme dalam media tertentu dapat dihambat jika pH tidak sesuai (Benson, 2001). Dalam preparasi media, penambahan asam atau basa dapat dilakukan untuk menyesuaikan pH optimum yang dibutuhkan. Aktivitas metabolisme mikroba dapat menghasilkan limbah yang mengubah pH, sehingga diperlukan penambahan buffer untuk menjaga pH lingkungan. Sodium dan potasium fosfat dan kalsium karbonat dapat digunakan sebagai buffer. Beberapa komponen dalam medium dapat berfungsi sebagai buffer seperti pepton (Hogg, 2005; Rohilla, 2010) Sebagian besar organisme seperti bakteri memiliki kisaran pH optimal yang sempit, paling baik disekitar pH netral (pH 7). Kisaran pH pada jamur lebih besar dibandingkan pada bakteri dan menyukai kondisi asam (Hogg, 2005). Bakteri patogen umumnya tumbuh pada pH 7.2-7.6. Vibrio cholera merupakan bakteri yang alkalifil (pH 8.2-8.9). Relatif sedikit bakteri yang toleran terhadap kondisi asam dan lebih sedikit lagi asidofilik seperti Lactobacillus (dibawah pH4)(Parija, 2012) 3. Suhu Andi Nur Asrinawaty 111



Spesies mikroba memiliki suhu optimum berbeda-beda. Mikroba yang memiliki suhu optimum 20-30OC disebut psikrofil. Mikroba mesofil dapat tumbuh pada suhu optimum 30-37OC. Sedangkan jika tumbuh pada suhu 50-60OC disebut termofil. Kebanyakan organisme bersifat mesofil dan dengan suhu 300C memungkinkannya untuk tumbuh pada host (Carroll et al., 2016)



8.4 Media Kultur Nutrisi mikroba di laboratorium tersedia sebagai media kultur, dan tergantung pada kebutuhan khusus bakteri tertentu. Berbagai macam dan jenis media telah dikembangkan untuk tujuan dan kegunaan yang berbeda. Media kultur digunakan dalam isolasi, pemeliharaan kultur murni, dan identifikasi berdasar sifat biokimia dan fisiologisnya. Pada dasarnya media kultur mengandung: 1. Agar -agar Agar-agar (berasal dari Algae geledium) berfungsi sebagai pemadat media dengan konsentrasi 1-5% di media solid (Talaro and Chess, 2015) dan 0,5% di media semi solid (Rohilla, 2010). Karakteritik agar memberikan keuntungan dalam kultur. Agar mencair pada suhu 80-100OC, dan memadat pada suhu 35-42°C. Selain itu, mikroba tidak menggunakannya sebagai sumber nutrisi dan relatif jernih sehingga mudah dilakukan pengamatan bakteri (Gupte, 2010; Rohilla, 2010). Pada suhu 50 OC, dapat ditambahkan komponen media yang sensitif terhadap panas seperti darah. Pada suhu ini juga dapat Andi Nur Asrinawaty 112



diinokulasi mikroba untuk metode pour plate karena sebagian besar mikroba dapat mentolerir paparan singkat terhadap suhu tersebut (Hogg, 2005; Gupte, 2010; Rohilla, 2010; Carroll et al., 2016) Bahan lain yang digunakan sebagai pemadat adalah gelatin. Gelatin merupakan hidrolisis protein kolagen Konsentrasi yang dibutuhkan sebesar 10-15% dalam media (Gupte, 2010; Talaro and Chess, 2015; Carroll et al., 2016). Namun, gelatin akan mencair pada suhu 37OC sedangkan suhu inkubasi ideal mikroba umumnya pada suhu tersebut. Gelatin lebih digunakan untuk identifikasi karena beberapa bakteri dapat mencernanya sehingga mencair. (Hogg, 2005; Talaro and Chess, 2015). 2. Peptone Campuran



senyawa



kompleks



yang



diperoleh



dari



mencerna jaringan hewan dan tumbuhan yang mengandung protein seperti daging atau bahan protein lainnya (otot jantung, kasein, fibrin atau tepung kedelai) dengan enzim proteolitik seperti pepsin, tripsin, papain, dll. Pepton mengandung peptida dan asam amino tunggal. Pepton memasok bahan nitrogen dan sebagai buffer dalam media (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Rohilla, 2010; Parija, 2012) 3. Komponen lain Komponen lain dalam media adalah air, NaCl dan elektrolit lainnya, ekstrak daging, ekstrak ragi, elstrak malt, Andi Nur Asrinawaty 113



darah



dan serum.



Ekstrak



daging



mengandung garam



anorganik, karbohidrat, sejumlah faktor pertumbuhan dan hasil degradasi protein. Darah atau serum digunakan untuk memperkaya media bakteri, biasanya 5-10% darah domba yang didefibrinasi(Parija, 2012). Preparasi media kultur sebaiknya menggunakan air suling. Air keran mengandung kalsium dan ion magnesium yang tinggi, sehingga tidak boleh digunakan. Fosfat kalsium dan magnesium yang tidak larut dapat mengendap dengan adanya pepton dan ekstrak daging sapi (Benson, 2001) Media



tertentu



mengandung



pH



indikator



untuk



mendeteksi perubahan pH selama pertumbuhan organisme. Contohnya Bromcresol purple, bromthymol blue dan phenol red. Beberapa



media



mengandung



bahan



selektif



bersifat



antimikrobial seperti bile salt, brillian green, potasium tellurite, sodium azide dan antibiotik yang menghambat pertumbuhan mikroorganisme tertentu sehingga memungkinkan organisme yang diinginkan dapat tumbuh (Rohilla, 2010) Kedua bahan ini biasanya digunakan dalam media diferensial dan selektif. Media kultur dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori: 1. Berdasarkan konsistensinya a. Media cair (liquid media) adalah media yang berbentuk cair dan digunakan untuk pertumbuhan kultur batch murni, propagasi jumlah mikroba dan uji biokimia. Contoh: nutrient Andi Nur Asrinawaty 114



broth, media gula dan media pengayaan. Namun, media ini tidak dapat digunakan untuk identifikasi kultur campuran. Bakteri yang tumbuh biasanya berbentuk suspensi koloid (Parija, 2012; Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013). b. Media padat (solid media), berbentuk padat karena adanya agar dengan konsentrasi 1-5%(Carroll et al., 2016). Media digunakan untuk menyimpan kultur serta memberikan koloni



yang



diidentifikasi



terpisah



sehingga



berdasarkan



dapat



pengamatan



dihitung koloni,



dan reaksi



biokimia spesifik. Contoh: Nutrient agar, MacConkey agar, Blood agar, dan lain-lain (Parija, 2012; Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013). Media padat dapat dituang ke tabung atau cawan petri Jika menggunakan tabung dalam posisi miring, disebut agar miring (agar slant). Jika media dibuat tegak dalam tabung disebut agar tegak (agar deep tube). Sedangkan jika media dituangkan ke dalam cawan petri, disebut agar cawan (agar plate) (Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013)



Andi Nur Asrinawaty 115



Gambar 8.2: Bentuk- bentuk media kultur (Sumber: diadaptasi dari Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013) c. Media semi padat atau semisolid, merupakan media yang ditambahkan agar 0,5% atau kurang (Rohilla, 2010). Media ini sangat berguna dalam menentukan apakah bakteri tertentu bersifat motil(Benson, 2001). 2. Berdasarkan komposisinya a. Media sederhana atau media dasar merupakan jenis media yang digunakan sebagai dasar pembuatan media lain. Media ini hanya mengandung peptone, ekstrak daging, natrium klorida, air. Jika berupa media solid maka terdapat penambahan agar sebagai pemadat. Beberapa contohnya adalah



nutrient



broth,nutrient



agar,



kaldu



pepton



(Ananthanarayan and Paniker, 2005; Gupte, 2010; Parija, 2012) b. Media sintesis yaitu media yang komposisi kimianya diketahui secara pasti biasanya terdiri dari biokimia murni, dengan tambahan kandungan vitamin, sumber karbon dan nitrogen yang dibutuhkan. Misal Dubos’ media dengan tween 80 (Hogg, 2005; Parija, 2012) c. Media kompleks adalah medium yang susunan kimia tidak diketahui secara pasti. Pada media ditambahkan bahan tertentu untuk tujuan khusus atau memberikan nutrisi Andi Nur Asrinawaty 116



khusus yang dibutuhkan mikroba tertentu dan menunjukkan karakteristiknya. Media mengandung bahan biologis dari hewan atau tumbuhan seperti darah, susu, ekstrak ragi, ekstrak daging atau pepton. (Hogg, 2005; Gupte, 2010; Parija, 2012; Talaro and Chess, 2015) 3. Media



kultur



berdasarkan



fungsinya



dikelompokkan



menjadi: a. Media umum dirancang untuk menumbuhkan banyak mikroba yang tidak memiliki persyaratan pertumbuhan khusus (Talaro and Chess, 2015) Contoh: Nutrien Agar dan Nutrient broth untuk bakteri, Potato Dextose Agar (PDA) untuk jamur b. Media khusus merupakan media yang bertujuan untuk menumbuhkan bakteri tertentu. Media ini terdiri dari: - Media selektif. Media yang mengandung 1 atau lebih bahan yang akan menghambat atau mencegah pertumbuhan bakteri tertentu, tetapi disaat bersamaan mendukung pertumbuhan bakteri yang diinginkan (Ananthanarayan and Paniker, 2005). Media ini penting untuk isolasi primer mikroba tertentu dari sampel yang mengandung campuran bakteri seperti feses, saliva, kulit, air atau tanah. Contoh Manitol Salt Agar dengan kosentrasi NaCl 7.5% dapat menghambat banyak bakteri gram positif patogen kecuali Staphylococcus, Thiosulfate Citrate Bile Salt Sucrose Agar (TCBS) untuk Andi Nur Asrinawaty 117



pertumbuhan Vibrio cholera, MacConkey agar menghambat pertumbuhan bakteri gram positif (Rohilla, 2010; Parija, 2012; Talaro and Chess, 2015) - Media



diferensial.



Media



ini



membedakan



satu



mikroorganisme dengan yang lainnya saat ditumbuhkan pada media yang sama melalui gambaran karakteristik koloni dan sifat biokimianya. Media mengandung pewarna sebagai



agen



diferensial



yang



merupakan



indikator



perubahan warna sebagai respon terhadap produksi asam atau basa ketika bakteri ditumbuhkan. Indikator yang digunakan seperti neutral red, phenol red, eosin atau methylene blue. MacConkey mengandung neutral red, yang akan berwarna kuning ketika pH netral dan merah muda atau merah ketika asam. Bakteri Esherichia coli mengubah pH media MacConkey menjadi asam karena memfermentasi laktosa sehingga terbentuk koloni merah atau merah muda, sedangkan Salmonella tidak memfermentasi laktosa dan tidak mengubah kondisi jadi asam (Parija, 2012; Talaro and Chess, 2015)



Andi Nur Asrinawaty 118



Gambar 8.3: Perbandingan pertumbuhan pada media umum, selektif dan diferensial. (a)



media umum menumbuhkan



berberbagai jenis mikroba; (b) media selektif menumbuhkan satu atau dua jenis atau kelompok mikroba dengan karakteristik yang mirip; (c) media diferensial memberikan pertumbuhan beberapa jenis mikroba dengan warna yang bervariasi (Sumber: diadaptasi dari Talaro and Chess, 2015) - Media



diperkaya



(Enriched



media)



digunakan



untuk



mengkultur bakteri yang sulit ditumbuhkan pada media dasar atau media umum lainnya. Bakteri ini dikenal dengan fastidious bacteria. Komponen seperti darah, serum, esktrak ragi, otak atau telur ditambahkan ke media dasar untuk memenuhi kebutuhan bakteri. Contoh: Blood agar, Chocolate agar, LJ medium dan Loeffler’s Serum Slope (Parija, 2012). Media blood agar mengandung darah domba yang mendukung pertumbuhan sebagian besar bakteri gram positif dan bakteri gram negatif dari spesimen manusia, Andi Nur Asrinawaty 119



tetapi



tidak



mendukung



pertumbuhan



Haemophillus



influenza dan Neisseria gonorrhoae. Keduanya membutuhkan Chocolate agar yang mengandung faktor pertumbuhan berupa hemin dan NAD dari eritrosit yang dilisiskan (Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013)



Gambar 8.4: Pertumbuhan bakteri pada media diperkaya. (a) Streptococcus pyogenes pada media blood agar yang menunjukkan reaksi beta-hemolisis; (b) Yersinia pertussis pada media chocolate agar (diadaptasi dari Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013) - Media pengayaan (enrichment media). Media cair yang mengandung komponen yang memungkinkan pertumbuhan atau menghambat spesies bakteri yang tidak diinginkan. Contoh: selenite-F broth atau tetrathionate broth untuk isolasi Salmonella



typhi



dan



Shigella



spp.



dari



feses



(Ananthanarayan and Paniker, 2005; Parija, 2012)



Andi Nur Asrinawaty 120



Gambar



8.5:



Pertumbuhan



bakteri



menggunakan



media



pengayaan. Sampel yang mengandung berbagai jenis bakteri termasuk yang diinginkan dimasukkan ke dalam media pengaya. Bakteri yang diinginkan akan bermultiplikasi sedangkan yang lain tidak. Sampel kemudian dipindahkan ke media agar yang sesuai (Sumber: diadaptasi dari Carroll et al., 2016) c. Transport



media,



digunakan



untuk



memelihara,



meningkatkan viabilitas beberapa organisme dari spesimen klinis khususnya pada saat transport ke laboratorium. Biasanya hanya mengandung buffer dan garam, minim karbon, nitrogen dan faktor pertumbuhan sehingga tidak memfasilitasi pembelahan sel. Contoh: Stuart’s media untuk Neisseria gonnorhoae (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Parija, 2012) d. Media karbohidrat atau media gula, mengandung 1% “gula” dalam air pepton yang akan difermentasi oleh organisme seperti gl qukosa, sukrosa, laktosa, manitol. Media ini menggunakan



indikator



untuk



mengetahui



adanya



fermentasi gula dan tabung durham untuk menunjukkan Andi Nur Asrinawaty 121



produksi gas. Gas akan terperangkap di dalam tabung durham. Media ini termasuk dalam salah satu uji biokimia. Media uji biokimia digunakan untuk memberikan dasar dalam mengidentifikasi bakteri dan jamur (Talaro and Chess, 2015) e. Media anaerboik merupakan media yang digunakan untuk menumbuhkan bakteri anaerob. Media mengandung zat (Asam tioglikolat atau sistin) yang dapat menyerap oksigen atau memperlambat penetrasi oksigen dalam medium sehingga mengurangi ketersediannya. Contoh: Robertson’s cooked meat media (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Talaro and Chess, 2015)



8.5 Metode Kultur Bakteri Dihabitatnya, mikroorganisme tidak berada dalam kultur murni tetapi bercampur dengan organisme lainnya. Kultur murni merupakan kultur terdiri dari satu galur organisme. Kultur murni digunakan untuk mempelajari perbedaan spesifik organisme seperti



karakteristik



metabolic,



kemampuan



menyebabkan



penyakit dan klasifikasi (Hogg, 2005; Carroll et al., 2016). Untuk itu, teknik isolasi secara aseptik sangat diperlukan untuk menghindari kontaminasi (Parija, 2012).



Andi Nur Asrinawaty 122



Gambar. 8.6: Teknik Aseptik inokulasi mikroba (Sumber: diadaptasi dari Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013) Pada umumnya, kultur murni atau biakan murni dapat diperoleh dengan cara berikut: a. Streak Culture Metode standar untuk membuat kultur adalah dengan teknik streak plate (penggoresan) (Hogg, 2005). Teknik ini dilakukan dengan cara suspensi bakteri digores dipermukaan agar menggunakan loop inokulasi steril. Pertumbuhan konfluen terjadi pada penggoresan awal inokulum, tetapi menjadi semakin tipis, dan koloni terpisah dengan baik pada goresan akhir (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Carroll et al., 2016). Koloni tunggal yang diperoleh sangat penting untuk mempelajari sifat bakteri (Parija, Andi Nur Asrinawaty 123



2012). Penggoresan dapat dilakukan secara metode kuadran, radian atau sinambung (Benson, 2001)



Gambar 8.7: (a-d)Metode Streak plate (Sumber: diadaptasi dari Benson, 2001); (e) Pertumbuhan koloni bakteri dengan metode streak plate kuadran(Sumber: diadaptasi dari Carroll et al., 2016) b. Pour plate culture Sejumlah kecil suspensi bakteri (1 ml) dicampur dengan media agar yang masih cair (45-50OC), kemudian dituang ke dalam cawan petri steril dan dibiarkan memadat. Sel bakteri dalam media akan menyebar dan memperbanyak diri selama proses



inkubasi



(Parija,



2012;



Carroll



et



al.,



2016).



Pertumbuhan inokulum tidak hanya terjadi dipermukaan tetapi juga didalam medium itu sendiri (Talaro and Chess, 2015). Metode ini dapat memperkirakan jumlah mikroba hidup dalam cairan seperti air atau urin (Parija, 2012). Andi Nur Asrinawaty 124



Gambar 8.8: Teknik pour plate. Suspensi bakteri dan media agar yang masih cair dicampurkan di cawan petri dan dibiarkan memadat kemudian diinkbuasi (Sumber: diadaptasi dari Hogg, 2005) c. Spread plate Teknik ini dikenal pula dengan lawn plate atau carpet plate, digunakan untuk pengujian sensitifitas antibiotik dengan metode difusi (Ananthanarayan and Paniker, 2005). Volume kecil suspensi mikroba yang telah diencerkan dipindahkan ke media agar dan disebar secara merata di atas permukaannya menggunakan



batang



penyebar.



Sel-sel



yang



tersebar



berkembang menjadi koloni yang terisolasi (Carroll et al., 2016). d. Stab culture Teknik ini dibuat dengan cara menusuk media secara tegak lurus dan panjang. Umumnya digunakan dalam pemeliharaan stok kultur, mengetahui kebutuhan oksigen dan pencairan gelatin oleh bakteri. (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Parija, 2012)



Andi Nur Asrinawaty 125



e. Stroke culture Kultur stroke memberikan pertumbuhan murni bakteri untuk dilakukan aglutinasi slide dan tes diagnostik lainnya. Teknik ini dilakukan dalam tabung yang biasanya berisi agar miring (Ananthanarayan and Paniker, 2005; Parija, 2012) f. Liquid culture Menggunakan media cair dalam botol atau tabung reaksi. Medium diinokulasikan dengan menyentuhkan ujung loop yang mengandung inokulum atau menggunakan pipet atau jarum suntik. Umumnya digunakan untuk biakan yang diperkirakan jumlah bakterinya kecil, atau ketika dibutuhkan bakteri dalam jumlah yang besar. Dibutuhkan subkultur di media padat untuk identifikasi. Kekurangan metode ini adalah tidak memberikan kultur murni dan tidak menunjukkan karakteristik khusus (Parija, 2012). Kultivasi



bakteri



anaerob



harus



memperhatikan



ketidakberadaan oksigen. Untuk mendapatkan kondisi anaerob dilakukan dengan metode berikut: 1. Inkubasi kultur dalam desikator vakum. Kekurangan metode ini, masih terdapat sisa oksigen yang memungkinkan bakteri lainnya tumbuh (Gupte, 2010) 2. Penggantian oksigen dengan gas seperti hidrogen, nitrogen, helium atau CO2. Penggunaan toples dengan lilin (Candle jar) dianggap masih kurang efektif karena tidak semua oksigen Andi Nur Asrinawaty 126



dalam toples digunakan oleh lilin sebelum mati, sehingga masih memungkinkan pertumbuhan bakteri aerob(Gupte, 2010) 3. Absorpsi oksigen dengan bahan kimia seperti : a. Asam pirogalat dan sodium klorida atau chromium dan asam sulfat (Gupte, 2010) b. Penggunaan Gaspack yang terdiri dari asam sitrat, sodium karbonat dan sodium borohidrat akan membentuk hidrogen dan CO2. Katalis palladium akan mengkatalis reaksi hidrogen dengan O2 yang menghasilkan air sehingga kondisi menjadi anaerob. Kondisi anaerob dapat diketahui melalui perubahan warna indicator anaerob strip dari berwarna (biru jika mengandung methylene blue) menjadi tidak berwarna. Kantong gaspack dapat digunakan jika tempat inkubasi biasa tidak tersedia. Media yang telah diinokulasikan bakteri dan larutan aktivasi khusus dimasukkan ke dalam kantong kemudian disegel untuk menjaga kondis tetap anaerob (Gupte, 2010; Harvey, Cornelissen and Fisher, 2013) c. McIntosh and Fildes anaerobic jar. Berupa toples kaca atau logam dengan tutup logam yang dijepit dengan sekrup. Tutupnya memiliki dua tabung, satu bertindak sebagai saluran masuk gas dan yang lain sebagai saluran keluar. Selain itu tutupnya memiliki dua terminal yang dapat dihubungkan ke suplai listrik. Oksigen akan digantikan Andi Nur Asrinawaty 127



dengan hidrogen menggunakan pompa vakum(Gupte, 2010; Parija, 2012). 4. Anoxomat. Ini adalah alat otomatis yang mengubah kondisi anaerobic jar menjadi anaerob. Anoxmat dapat pula digunakan untuk bakteri mikroaerofilik. Alat ini semakin digunakan untuk isolasi bakteri anaerob dari spesimen klinis (Parija, 2012) 5. Menggunakan agen pereduksi oksigen di media seperti menggunakan 1% glukosa, 0,1 % thioglycolat, 0,1 % asam askorbat, 0,05% sistein atau menggunakan Robertson cooked meat media (Gupte, 2010)



8.6 Pertumbuhan Mikroba Ketika



nutrisi



dan



kondisi



lingkungan



memenuhi



persyaratan, maka bakteri akan melakukan pertumbuhan. Organisme uniseluler membagi dengan pembelahan biner. Setiap sel akan membelah menjadi dua sel dengan aturan bilangan ekponensial (Hogg, 2005). Penghitungan pada periode yang berbeda setelah inokulasi direpresentasikan pada grafik kurva pertumbuhan



Andi Nur Asrinawaty 128



Gambar



8.10:



Kurva



pertumbuhan



mikroba.



(Sumber:



diadaptasi dari Hogg, 2005) 1. Fase



lag



(Fase



adaptasi).



Ketika



inokulum



bakteri



dimasukkan ke dalam media pertumbuhan, maka akan membutuhkan waktu untuk beradaptasi dengan lingkungan barunya.



Selama periode ini, ukuran sel



meningkat,



metabolisme meningkat tetapi tidak terjadi pembelahan, mensintesis enzim-enzim yang dibutuhkan. Durasi fase ini sekitar 1-40 jam. Lamanya fase lag bergantung pada tipe bakteri, viabilitas inokulum, fase inokulum sebelumnya (Hogg, 2005; Gupte, 2010; Talaro and Chess, 2015) 2. Fase eksponensial (fase Log atau logaritmik). Setelah beradaptasi dan mensintesis enzim yang diperlukan, maka pembelahan biner dimulai. Populasi sel akan berlipat ganda dalam jangka waktu yang konstan dan dapat diprediksi disebut waktu generasi. Misal, waktu generasi Escherichia coli adalah 20 menit (Hogg, 2005; Talaro and Chess, 2015). Pada



tahap



ini,



tingkat



metabolisme



tinggi,



bakteri



berkembang secara morfologis dan reaksi biokimia yang khas, dan lebih sensitive terhadap antibiotik (Gupte, 2010) 3. Fase statisioner. Pada fase ini (beberapa jam hingga beberapa hari) pembelahan sel mulai melambat atau berhenti keseluruhan. Pembentukan sel baru dan sel yang mati sama selama baberapa waktu (Hogg, 2005). Hal ini Andi Nur Asrinawaty 129



disebabkan karena nutrisi sudah berkurang, populasi sel semakin padat dan akumulasi senyawa yang bersifat racun. Pada tahap ini, sporulasi dapat terjadi (Gupte, 2010; Talaro and Chess, 2015) 4. Fase kematian. Pada tahap ini (beberapa jam hingga beberapa hari) sel mengalami dorman untuk bertahan dari kekurangan nutrisi. Semakin lama, jumlah kematian sel akan meningkat dan populasi sel keseluruhan menurun yang memasuki fase akhir pertumbuhan (Hogg, 2005; Talaro and Chess, 2015)



8.7 Karakteristik Koloni Bakteri Di Media Kultur Berikut adalah karakteristik pertumbuhan koloni bakteri pada media 1. Media cair. a. Perutmbuhan dipermukaan: biasanya pada bakteri aerob. Karakteristik pertumbuhan: cincin, pellicle, berserabut b. Dekat permukaan: media dapat digambarkan keruh jika berkabut; granular jika terdapat partikel kecil yang dapat dilihat;



flocculent



jika



terdapat



sedikit



massa



yang



mengapung; dan flaky jika sejumlah besar partikel dalam suspensi c. Sedimen: bakteri tumbuh di bagian bawah tabung



Andi Nur Asrinawaty 130



d. Perubahan warna: beberapa organisme dapat mengubah warna media. (Benson, 2001; Gupte, 2010) 2. Media Padat a. Bentuk: bundar (circular/round), bundar dengan tepi seperti kerang (round with scalloped margin), bundar dengan tepi terangkat



(round



with



raised



margin),



berfilamen



(filamentous), berkeriput (wrinkled), konsentris (concentric), tidak beraturan dan menyebar (irregular and spreading), bundar dengan tepi bercabang (round with radiating margin), menyerupai akar (rhizoid), bentuk L (L form), kompleks (complex) b. Permukaan: licin (smooth), kasar (rough), bergranular (granular), mengkilap (glistening) c. Ukuran: dalam satuan millimeter. d. Tepi : rata (smooth/entire), bergelombang (wavy/undulate), berlekuk (lobate), tidak beraturan (irregular/erose), bercilia (ciliate), bercabang (branching), seperti wol (wooly), seperti benang (thread-like), seperti rambut ikal (“hair-lock”-like) e. Elevasi: hampir rata dengan permukaan media (flat), timbul dengan permukaan rata (raised), cembung (convex), seperti tetesan (drop-like), cembung dengan bagian tengah menonjol (umbonate), seperti bukit (hilly), seperti kawah (crateriform) f. Warna: koloni dapat membentuk warna Andi Nur Asrinawaty 131



g. Konsistensi: keras seperti M. tuberculosis, lembut dan seperti mentega misal E. coli, rapuh dan bermembran seperti B. subtilis h. Sifat tidak tembus cahaya (opacity): transparan, buram (opaque), menembus secara difusi (translucent) (Benson, 2001; Gupte, 2010)



Gambar 8.11: Karakteristik koloni bakteri pada media cawan agar (Sumber: diadaptasi dari Benson, 2001)



Andi Nur Asrinawaty 132



Gambar 8.12: Karakteristik koloni bakteri pada media agar miring (Sumber: diadaptasi dari Benson, 2001)



8.8 Penyimpanan Kultur Mikroba Penyimpanan kultur mikroba dapat dilakukan dengan beberapa metode. Penyimpanan pada suhu rendah bertujuan untuk menunda proses pertumbuhan mikroba. Sebagian besar mikroba dapat disimpan pada suhu 4OC-8 OC untuk waktu singkat (Hogg, 2005; Goldman and Green, 2019). Penyimpanan jangka panjang dilakukan dengan metode Deep freezing yang membutuhkan pembekuan cepat dengan suhu -70 sampai -95OC. Metode lain yang lebih umum digunakan adalah Freezing drying (liofilisasi). Metode ini tidak menggunakan suhu ekstrem.



Suspensi



mikroorganisme



dibekukan,



kemudian



dimasukkan ke ruang hampa untuk menyublimkan cairan. Bubuk kering yang dihasilkan, disimpan dalam botol kedap udara (Hogg, 2005; Goldman and Green, 2019). Teknik drying menggunakan tanah atau pasir steril untuk organisme pembentuk spora dengan menambahkan suspensi bakteri kemudian dikeringkan pada suhu kamar. Suspensi bakteri Andi Nur Asrinawaty 133



dapat pula dicampur dengan gelatin cair kemudian dikeringkan dalam desikator. Kedua metode dapat menghasilkan sampel yang stabil (Goldman and Green, 2019) Suhu, jenis dan volume media yang digunakan untuk pemulihan dapat mempengaruhi kultur yang disimpan. Beberapa karakteristik



mikroorganisme seperti



tampilan koloni dan



patogenisitas dapat berubah. Oleh karena itu, perlu dilakukan subkultur beberapa kali untuk mengembalikan karakeristik awal dan untuk konfirmasi genetik mikroorganisme (Goldman and Green, 2019)



Andi Nur Asrinawaty 134



Daftar Pustaka Ananthanarayan, R. and Paniker, C. J. (2005) Text book of microbiology. 7th edn. Edited by C. J. Paniker. Orient Longman. Benson (2001) Microbiological Aplications Laboratory Manual in Generela Microbiology. 8th edn. The McGrew-Hill Companies. Carroll, K. C. et al. (2016) Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology. 27th edn. McGraw-Hill Education. Goldman, E. and Green, L. H. (eds) (2019) Practical Handbook of Microbiology. 2nd edn. CRC Press. Gupte, S. (2010) The short textbook of medical microbiology : including parasitology. 10th edn. Jaypee Brothers Medical Publishers (P) Ltd. Harvey, R. A., Cornelissen, C. N. and Fisher, B. D. (2013) Lippincott’s Illustrated Reviews: Microbiology. 3rd edn. Lippincott Williams & Wilkins. Hogg, S. (2005) Essential Microbiology. John Wiley & Sons Ltd. Parija, S. C. (2012) Textbook of Microbiology and Immunology. 2nd edn. Elsevier. Rohilla, A. (2010) Handbook of BACTERIOLOGY. New delhi: Oxford Book Company. Talaro, K. P. and Chess, B. (2015) Foundation In Microbiology. McGraw Hill Education Andi Nur Asrinawaty 135



BAB IX MIKROSKOP Oleh Afika Herma Wardani



9.1 Pendahuluan Bakteri, jamur, mikroalga, protozoa, dan virus adalah organisme mikroskopik (mikroorganisme) dan berukuran sangat kecil, sehingga tidak bisa divisualisasikan dengan mata telanjang. Untuk mengamati mikroorganisme dibutuhkan sebuah mikroskop. Dengan menggunakan mikroskop memungkinkan sebuah objek kecil dapat divisualisasikan dengan meningkatkan resolusi dan kontras. Resolusi merupakan kemampuan lensa mikroskop untuk memisahkan dua titik yang berdekatan pada suatu obyek. Jika resolusi semakin besar maka gambar akan semakin tajam. Kontras didefiniskan sebagai perbedaan intensitas pengamatan di antara bagian-bagian gambar yang berbeda. Kontras dapat ditingkatkan melalui teknik pewarnaan serta pengaturan pada setting mikroskop. Mikroskop adalah instrumen laboratorium yang menggunakan satu atau lebih lensa untuk menghasilkan bayangan yang diperbesar dari suatu objek yang tidak terlihat oleh mata telanjang (Parija S.C., 2012). Pada tahun 1590, Zacharias Janssen mengembangkan mikroskop pertama di Middleburg, Belanda. Mikroskop Janssen memiliki lensa objektif dan lensa okuler (gambar 1). Mikroskop tersebut terdiri dari tiga tabung. Satu tabung sebagai selubung luar yang terdiri dari dua tabung. Di kedua ujung bagian dalam tabung terdapat lensa yang digunakan untuk perbesaran. Sejak itu mikroskop terus dikembangkan. Selanjutnya pada tahun 1665, Afika Herma Wardani 136



Robert Hooke seorang ilmuwan dari Inggris mempopulerkan mikroskop sederhana untuk mengamati irisan gabus dan melihat kotak-kotak kecil yang dia sebut sebagai sel (gambar 2). Penemuan Hooke tersebut mendukung pengembangan teori sel pada abad 19 oleh Mathias Schleiden, Theodor Schwann, dan Rudolf Virchow (Betsy T and Keogh J., 2005).



Gambar 1: Mikroskop Zacharias Jansen (Sumber: Adeel, A. Awad, 2016) Eksperiman Hooke dengan mikroskop kemudian menginspirasi Antoni Van Leeuwenhoek untk mengeksplorasi dunia mikroskopik. Leeuwenhoek seorang amatir lensa mengembangkan mikroskop Hooke untuk memperoleh perbesaran lensa. Mikroskopnya membutuhkan sebuah lensa (gambar 3). Dengan mikroskop ini Leeuwenhoek menjadi orang pertama yang melihat mikroorganisme hidup yang saat itu dia sebut animalcules.



Afika Herma Wardani 137



Gambar 2: Mikroskop Robert Hooke (Sumber : Ford Brian J., 2015)



Gambar 3. Mikroskop Antoni Van Leeuwenhoek (Sumber: Karamanou M et al., 2010) Jenis mikroorganisme yang akan diidentifikasi dan dikarakterisasi menentukan jenis mikroskop apa yang paling tepat digunakan. Dalam bab ini akan dijelaskan beberapa jenis mikroskop yang biasa digunakan dalam mikrobiologi. Sebelum mempelajari jenis-jenis mikroskop, ada baiknya Anda mengetahui terlebih Afika Herma Wardani 138



dahulu bagian-bagian mikroskop dan beberapa konsep penting mengenai perbesaran, resolusi, dan kontras..



9.2 Bagian-Bagian Mikroskop Untuk memperoleh pemahaman mendasar mengenai bagianbagian mikroskop, berikut ini bagian-bagian mikroskop cahaya sebagai mikroskop yang paling banyak digunakan di laboratorium mikrobiologi (gambar 4).



Gambar 4. Bagian-bagian mikroskop cahaya (brightfield mikroskop) (Sumber: Putri M H et al, 2017) 1. Eyepiece atau lensa okuler berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dibentuk lensa objektif. Lensa ini memiliki perbesaran 10x penglihatan normal. 2. Pemutar lensa objektif, berfugsi untuk memutar lensa objektif agar mengubah perbesaran, Afika Herma Wardani 139



3. Tabung pengamatan. 4. meja benda, berfungsi untuk menempatkan spesimen. 5. Condensor, berfungsi memfokuskan cahaya melalui spesimen. 6. Lensa objektif, terletak di atas meja benda dan berfungsi untuk memperbesar spesimen. 7. Brightness adjustment knob berfungsi memperbesar serta memperkecil cahaya lampu. 8. Main switch atau tombol on dan off. 9. Cincin pengatur diopter, berfungsi menyamakan fokus antara mata kanan dan kiri. 10. Pengatur jarak interpupillar. 11. Penjepit spesimen, berfungsi menjepit spesimen agar tidak bergerak. 12. Illuminator atau sumber cahaya yang terletak di bawah spesimen. 13. Sekrup pengatur vertikal berfungsi menaikkan dan menurunkan objek glass. 14. Sekrup pengatur horizontal, berfungsi menggeser kanan atau kiri object glass. 15. Sekrup fokus kasar, berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan meja benda secara kasar dan cepat. 16, Fine focus knob atau sekrup fokus halus, berfungsi menaikkan dan menurunkan meja benda dengan halus dan lambat. 17. Sekrup pengencang tabung okuler. 18. Condesor adjusment knob atau sekrup pengatur kondenser), berfungsi menaikkan dan menurunkan kondensor. Afika Herma Wardani 140



9.3 Perbesaran, Resolusi dan Kontras Tiga komponen penting dalam mikroskop adalah perbesaran, resolusi, dan kontras. 9.3.1 Perbesaran Perbesaran adalah rasio dari ukuran bayangan suatu benda dengan ukuran sebenarnya. Mikroskop yang umumnya digunakan memiliki dua buah lensa dan menggunakan cahaya sebagai sumber penerangannya. Sumber cahaya tersebut disebut iluminator yang melewatkan cahaya melalui kondensor dan melalui spesimen. Cahaya yang dipantulkan spesimen akan dideteksi oleh lensa objektif. Mikroskop cahaya dapat diperbesar hingga 1000x kali dari ukuran spesimen sebenarnya. Umumnya terdapat empat lensa objektif, masing-masing memiliki perbesaran yang berbeda yaitu 4x, 10x, 40x, dan 100x. angka perbesaran tersebut menunjukkan berapa kali ukuran asli spesimen diperbesar, sehingga lensa objektif 4x memperbesar spesimen empat kali ukuran spesimen. Lensa kedua adalah lensa okuler/eyepiece memiliki perbesaran 10x. 9.3.2 Resolusi Resolusi didefinisikan sebagai ukuran kejelasan dari suatu gambar, yaitu jarak minimum dua titik yang terpisah dan masih dapat dibedakan sebagai titik yang terpisah. Tanpa adanya resolusi, objek yang diperbesar akan tampak blur. Sehingga, daya pisah yang merupakan jarak terdekat di antara dua benda, ketika diperbesar masih memungkinkan untuk dibedakan. 9.3.3 Kontras Kontras adalah perbedaan kecerahan antara terang dan gelap pada gambar. Kontras diperlukan untuk membuat objek menonjol dari latar belakang. Kontras merupakan komponen penting untuk mikroskop cahaya. Karena umumnya mikroorganisme transparan. Kurangnya kontras akan menjadi masalah dalam pengamatan Afika Herma Wardani 141



mikroorganisme karena akan sulit dideteksi di antara latar belakang. Salah satu cara untuk meningkatkan kontras adalah dengan teknik pewarnaan mikroorganisme. Pewarnaan mikroorganisme memungkinkan untuk membedakannya dari latar belakang dan puing-puing dari sampel. 9.3.4 Penggunaan minyak imersi Untuk mencapai tingkat resolusi yang diinginkan dengan perbesaran 1000x, minyak imersi harus digunakan ketika menggunakan mikroskop cahaya. Minyak imersi digunakan untuk mengisi ruang antara lensa objektif dan preparat. Minyak imersi dapat meningkatkan resolusi dengan mencegah sinar cahaya menyebar dan mengubah panjang gelombang setelah melewati spesimen. Minyak imersi dapat digunakan untuk meningkatkan indeks bias pada perbesaran 1000x. Berikut cara penggunaan minyak imersi : a) Carilah fokus pada perbesaran 10x40, setelah mendapatkan fokus pada perbesaran tersebut kemudian putar ke perbesaran objektif 100x. b) Teteskan minyak imersi sebanyak 1-2 tetes dari sisi lensa. c) Jika sudah selesai menggunakan mikroskop . selanjutnya lensa objektif 100x dibersihkan dengan menggunakan kertas lensa yang telah dibasahi xylol.



9.4 Tipe Mikroskop Jenis mikroorganisme yang akan diidentifikasi dan dikarakterisasi menentukan jenis mikroskop apa yang paling tepat digunakan. Berikut ini adalah beberapa jenis mikroskop yang biasa digunakan dalam mikrobiologi. 9.4.1 Mikroskop Cahaya Mikroskop pertama yang digunakan ilmuwan Renaisans dan sebagian mikroskop yang mungkin Anda gunakan di Afika Herma Wardani 142



laboratorium adalah mikroskop cahaya. Mikroskop cahaya menggunakan cahaya alami atau cahaya buatan yang ditransmisikan sebagai sumber cahaya. Pada mikroskop cahaya, cahaya tampak dilewatkan melalui spesimen kemudian melaui lensa. Lensa membiaskan cahaya sedemikian rupa sehingga gambar spesimen diperbesar saat diproyeksikan ke mata atau ke kamera. Daya pisah atau resolving power mikroskop merupakan komponen penting pada mikroskop cahaya. Komponen ini menunjukkan kemampuan sistem lensa untuk membedakan dua objek yang ditempatkan secara dekat sebagai entitas yang berbeda dan terpisah. Komponen ini juga tergantung pada gelombang cahaya yang digunakan untuk menerangi objek dan pada aperture numerik mikroskop. Ada beberapa jenis mikroskop cahaya yang biasa digunakan di laboratorium mikrobiologi, yaitu: Bright-Field Microscope/Mikroskop medan terang, dark-field microscope/mikroskop medan gelap, phase contrast microscope/mikroskop fase kontras, dan fluorescents micrscope/mikroskop fluoresens. 1. Bright-Field Microscope/Mikroskop Medan Terang Mikroskop medan terang adalah jenis mikroskop cahaya yang paling banyak digunakan di laboratorium mikrobiologi. Mikroskop ini terdiri dari dua lensa yaitu lensa okuler dan lensa objektif. Mikroskop ini umumnya menggunakan daya 10x lensa okuler dan 100x lensa objektif sehingga memperbesar spesimen 1000x. partikel berdiameter 0,1µm akan diperbesar menjadi sekitar 0,1 mm serta menjadi jelas terlihat. Sumber cahaya pada mikroskop ini berasal dari iluminator yang melewati spesimen. Spesimen akan menyerap sedikit gelombang cahaya dan melewati Afika Herma Wardani 143



gelombang cahaya lainnya ke lensa mikroskop, membuat kontras antara spesimen dan objek lain pada bidang pandang. Spesimen yang memiliki pigmen kontras dengan objek di bidang pandang dapat dilihat menggunakan mikroskop medan terang. Spesimen dengan sedikit atau tanpa pigmen akan kontras dan tidak dapat dilihat jelas dengan mikroskop medan terang. Beberapa bakteri memiliki kontras rendah sehingga perlu pewarnaan. Pewarnaan pada sel akan meningkatkan kontras sehingga spesimen menjadi lebih mudah terlihat dengan mikroskop medan terang. 2. Dark-Field Microscope/Mikroskop medan gelap Mikroskop medan gelap adalah mikroskop cahaya yang sistem pencahayaanya telah dimodifikasi untuk menjangkau pada bagian samping spesimen saja. Hal tersebut dicapai melalui penggunaan kondensor khusus yang tidak membiarkan cahaya melewati spesimen secara langsung tetapi mengarahkan cahaya untuk mengenai spesimen pada sudut miring. Hanya cahaya yang mengenai mikroorganisme dalam spesimen, yang akan dibelokkan ke lensa objektif. Hal ini membuat latar belakang menjadi bidang yang gelap dan kontras dengan bagian tepi spesimen. Resolusi mikroskop medan gelap cukup tinggi sehingga sangat berguna untuk mengamati mikroorganisme seperti Treponema palidum yang lebih kecil dari 0,2 µm karena tidak dapat diamati dengan mikroskop medan terang atau mikroskop fase kontras (Brooks G.F. et.al. 2013). 3. Phase Contrast Microscope/Mikroskop fase kontras Mikroskop fase kontras dikembangkan untuk meningkatkan perbedaan kontras antara sel dan media Afika Herma Wardani 144



sekitarnya, sehingga memungkinkan untuk melihat selsel hidup tanpa pewarnaan. Berbeda dengan mikroskop medan terang yang menggunakan preparat mati dan pewarnaan. Mikroskop fase kontras menggunakan sistem optik khusus yang mengubah perbedaan fase pada suatu organisme menjadi perbedaan intensitas cahaya sehingga menghasilkan kontras terang dan gelap pada gambar. Mikroskop fase-kontras memiliki kegunaan untuk pemeriksaan mikroorganisme hidup khususnya protozoa seperti Entamoeba histolitika. 4. Fluorescence Microscope/Mikroskop fluoresens Mikroskop fluoresens menggunakan sinar ultraviolet untuk menerangi spesimen. Beberapa organisme dapat berpendar secara alami, yaitu memancarkan cahaya warna tertentu ketika terkena cahaya dengan warna berbeda. Organisme yang tidak berpendar secara alami dapat diwarnai dengan pewarna fluorokrom. Ketika organisme ini ditempatkan di bawah mikroskop fluoresen dengan sinar ultraviolet, maka akan tampak terang dengan latar belakang gelap. 9.4.2 Mikroskop Elektron Berbeda dengan mikroskop cahaya, mikroskop elektron menggunakan berkas elektron dan bukan berkas cahaya yang digunakan dalam mikroskop cahaya. Sinar elektron difokuskan oleh elektromagnetik. Berkas elektron memiliki panjang gelombang yang lebih pendek daripada cahaya tampak. Mikroskop elektron moderen memiliki resolusi sekitar 0,002 nm. Daya pisah mikroskop elektron sangat tinggi, kurang lebih 100.000x dari mikroskop cahaya. Hal ini karena mikroskop elektron menggunakan elektron dengan panjang gelombang sekitar 0,005 Afika Herma Wardani 145



nm dibandingkan panjang gelombang cahaya tampak yang sebesar 5000 nm. Mikroskop elektron dapat digunakan untuk mengamati ultrastruktur berbagai mikroorganisme dan deteksi virus, dimana mikroskop cahaya tidak memiliki kemampuan itu. Irisan spesimen yang sangat tipis harus dipotong sehingga struktur internal dapat dilihat. Dengan mikroskop elektron, spesimen dapat dilihat hingga 200.000 kali penglihatan biasa. Spesimen hidup tidak dapat dilihat karena spesimen harus dipotong. Secara umum ada dua jenis mikroskop elektron, yaitu transmission electron microscope (TEM) dan scanning electron microscope (SEM). 9.4.2.1 Transmission electron microscope/TEM Mikroskop elektron transmisi memiliki perbesaran total hingga 200.000x dan resolusi tujuh nanometer. Mikroskop elektron transmisi digunakan untuk mempelajari struktur internal sel (gambar 5). TEM mengarahkan berkas elektron melalui bagian yang sangat tipis dari spesimen. Untuk pengamatan dengan TEM, spesimen harus diwarnai dengan logam berat.



Gambar 5. Bakteri Escherichia coli pengamatan dengan TEM (Sumber: Claret L, et al., 2007)



Afika Herma Wardani 146



9.4.2.2 Scanning electron microscope/SEM SEM dikembangkan pada tahun 1960-an dan memberikan gambar struktur permukaan tiga dimensi yang jelas (gambar 6). SEM memiliki perbesaran total hingga 10.000x dan resolusi sedekat 20 nanometer. Untuk pengamatan dengan SEM, spesimen harus dibekukan kering dan dilapisi dengan lapisan tipis emas, paladium atau logam berat lainnya.



Gambar 6. Sel bakteri pada SEM. (Sumber: Joanna M et al. 2018)



Afika Herma Wardani 147



Daftar Pustaka Adeel, Ahmed A. Historical Perspectives: A relic of the Wellcome Tropical Research Laboratories in Khartoum (1903-34). Sudanese Journal of Paediatrics. 2016;Vol 16, Issues No 1. Betsy T and Keogh J. 2005. Microbiology Demystified. United States of America: The McGraw-Hill Companies, Inc. Brooks F F., Caroll K C., Butel J S., Morse S A., and Mietzner T A. 2013. Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology 26th Edition. United State: The McGraw-Hill Companies, Inc. Claret L, Miquel S, Vieille N, Ryjenkov D A, Gomelsky M, and Darfeuille-Michaud A. The Flagellar Sigma Factor FliA Regulates Adhesion and Invasion of Crohn Disease-associated Escherichia coli via a Cyclic Dimerid GMP-dependent Panthway. The Journal of Biological Chemistry Vol 282, No 46, pp 33275-283. Forbes B A., Sahm D F., and Weissfeld A S. 2007. Bailey & Scott’s Diagnostic Microbiology 12th Edition. Missouri: Mosby Elsevier. Ford Brian J. Critical Focus: The Incredible, Invisible World of Robert Hooke. The Microscope. Vol. 63:1, pp 23-34 (2015). Hogg Stuart. 2005. Essential Microbiology. England: John Wiley & Sons. Ltd. Joanna M, Bienkowska R, Talbot P, Kamphuis J B J, Robert V, Cartier C, Fourquaux I, Lentzen E, Audinot J N, Jamme F, Refregiers M, Bardowski J K, Langella P, Kowalczyk M, Houdeau E, Thomas M, and Bonin M M. Toxicity of Food-Grade TiO2 to Commensal Intestinal and Transient Food-Borne Bacteria: New Insights Using Nano-SIMS and Synchrotron UV Fluorescence Imaging. Original Reseasrch https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00794 Karamanou M., Rebelakou E.P., Tzetis M, and Androutsos G. Anton van Leeuwenhoek (1632-1723): Father of micromorphologyand discoverer od spermatozoa. Revista Argentina de Microbiologia (2010) 42: 311-314. Afika Herma Wardani 148



Parija, S. C. 2012. Textbook of Microbiology and Immunology. India: Elsevier. Putri M H, Sukini, dan Yodong. 2017. Bahan Ajar Keperawatan Gigi Mikrobiologi. PPSDM Kesehatan. Urry Lisa A, Cain Michael L, Wasserman Steven A, Minorsky Peter V, and Orr Rebecca B. Campbell Biology Twelfth Edition. United States of America: Pearson Education.



Afika Herma Wardani 149



BIODATA PENULIS



Aulia Fatmayanti, SST, MKes Dosen Program Studi Kebidanan Blora Program Diploma III Poltekkes Kemenkes Semarang Penulis lahir di Rembang, 11 Januari 1990. Penulis adalah dosen tetap pada Program Studi Kebidanan Blora Program Diploma III Politeknik Kesehatan Kementrian Kesehatan Semarang. Menyelesaikan pendidikan DIV Bidan Pendidik Poltekkes Kemenkes Semarang, S2 Ilmu Kesehatan Universitas Diponegoro. Penulis pernah Bekerja sebagai partner Bidan di BPM Sholichah Semarang Utara, pernah menjadi Tutor di UNISSULA dan Asisten dokter Keluarga di Klinik Semarang Utara. Dan mulai tahun 2016 – sekarang sebagai Dosen aktif di Prodi DIII Kebidanan Blora Poltekkes Kemenkes Semarang. Penulis pernah menulis karya ilmiah yang dipublikasikan di jurnal ilmiah nasional ISSN dan terakreditasi dengan judul "The effect of Family and Peer Support on the Occurrence of People with Psychiatric Problems in Adolescents" pada Jurnal Caring Vol 9, No.1 Maret 2020 pp. 16-21 - ISSN: 19785755.” The Effect of Breast Feeding with The Return of The 150



Menstruation on Breast Feeding Mother” Jurnal Darul Azhar Vol 8, No.1 Agustus 2019 – Februari 2020: 1 – 6. Menulis jurnal Pengabdian Masyarakat” Pembentukan Dan Pelatihan Kader Remaja Peduli Asi (REMDULSI) JAIM UNIK | Vol. 3, No. 1, November 2019: 11-17 Doi : http://dx.doi.org/10.30737/jaim.v3i1.523 ISSN : 25794493. Pernah menulis buku dengan judul” Komunikasi dalam Praktik Kebidanan”, dan Konsep Dasar Keperawatan Maternitas



151



BIODATA PENULIS



Almira Ulimaz, S.Si., M.Pd. Dosen Program Studi Diploma III Agroindustri, Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Politeknik Negeri Tanah Laut Penulis lahir di Banjarmasin, tanggal 25 Februari 1988. Penulis adalah dosen tetap di Program Studi Diploma III Agroindustri, Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Politeknik Negeri Tanah Laut. Penulis menyelesaikan Pendidikan S1 pada Program Studi Biologi FMIPA Universitas Lambung Mangkurat pada tahun 2010. Kemudian menyelesaikan pendidikan S2 pada Magister Pendidikan Biologi Program Pascasarjana Universitas Lambung Mangkurat (ULM) pada tahun 2013. Penulis mulai bekerja pada 2013 sebagai guru Biologi di Bimbingan Belajar Primagama dan menjadi dosen program studi S1 Pendidikan Biologi di STKIP PGRI Banjarmasin sampai dengan tahun 2019. Pada 2014–2015, penulis menjadi guru honorer di SMA Islam Sabilal Muhtadin Banjarmasin sebagai guru Biologi. Kemudian pada 2017–2018 menjadi dosen luar biasa pada Program Studi Diploma III Budidaya Tanaman Perkebunan Politeknik Hasnur. Selanjutnya pada November 2019 penulis menjadi dosen tetap pada Program Program Studi Diploma III Agroindustri, Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Politeknik Negeri Tanah Laut hingga saat ini. 152



BIODATA PENULIS



Nurfitri Arfani Staf Dosen Program Studi DIV Teknologi Laboratorium Medis Universitas Megarezky Penulis lahir di Anggruk, Wamena tanggal 09 November 1988. Penulis lahir di Ujung Pandang, 25 Maret 1993. Penulis adalah dosen tetap pada Program Studi DIV Teknologi Laboratorium Medis Universitas Megarezky. Penulis telah menyelesaikan pendidikan S1 pada Jurusan Biologi di Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar dan melanjutkan S2 pada Jurusan Biologi di Universitas Brawijaya dengan konsentrasi Mikrobiologi. Saat ini penulis aktif mengajar dan membimbing mahasiswa dengan menekuni bidang Biologi Molekuler.



153



BIODATA PENULIS



Rissa Megavitry, S.Pd., M.Si Dosen Program Studi Pendidikan Kesejahteraan Keluarga Universitas Negeri Makassar Penulis lahir di Dili tanggal 28 November 1991 dan merupakan putri tunggal dari Alm. Bapak H. Sulaeman dan Ibu Hj. Suyah Masgutik. Penulis menyelesaikan S1 di Program Studi Pendidikan Biologi di Universitas Negeri Makassar pada tahun 2013. Lalu pada tahun 2015 menempuh Program Magister di Pascasarjana Universitas Hasanuddin pada konsentrasi Ilmu dan Teknologi Pangan. Saat ini penulis merupakan dosen tetap di Universitas Negeri Makassar pada program studi Pendidikan Kesejahteraan Keluarga sejak tahun 2019. Minat kajian utama riset penulis adalah bidang pendidikan, teknologi pangan, dan kuliner. Penulis dapat dihubungi melalui email [email protected]



154



BIODATA PENULIS



Nana Citrawati Lestari, S.Si., M.Pd. Dosen Program Studi Pendidikan Guru Sekolah Dasar STKIP PGRI Banjarmasin Penulis lahir di Banjarmasin, pada tanggal 30 September 1987. Menyelesaikan Pendidikan S1 pada Program Studi Biologi FMIPA Univeristas Lambung Mangkurat pada tahun 2010. Kemudian menyelesaikan pendidikan S2 pada Magister Pendidikan Biologi Program Pascasarjana Universitas Lambung Mangkurat (ULM) pada tahun 2012. Sebelum menjadi dosen tetap di Program Studi Pendidikan Guru Sekolah Dasar (PGSD) STKIP PGRI Banjarmasin, penulis pernah menjadi guru honorer dan dosen di program studi lain. Tahun 2010-2013 menjadi guru honorer di SDN Pengambangan 3 Banjarmasin sebagai guru kelas lima. Pada September 2013 menjadi dosen pada Program Studi Pendidikan Biologi STKIP PGRI Banjarmasin. Buku yang pernah ikut ditulis oleh penulis ialah Anatomi Fisiologi dan Pengantar Konsep Ilmu Pendidikan.



155



BIODATA PENULIS



Dr. Waode Munaeni, S.Pi, M.Si Dosen di Program Studi Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Kelautan, Universitas Khairun Penulis lahir di Lasalimu (Buton) pada tanggal 4 Juni 1987. Menyelesaikan pendidikan sarjana pada Program Studi Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan (FPIK), Universitas Halu Oleo (UHO) tahun 2011. Penulis menyelesaikan pendidikan magister pada Prodi Ilmu Akuakultur FPIK, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor tahun 2014 melalui program Beasiswa Unggulan (BU). Pendidikan Program Doktor selesai pada tahun 2020 di Prodi Ilmu Akuakultur FPIK IPB melalui program Beasiswa Unggulan Dosen Indonesia–Dalam Negeri (BUDI-DN). Penulis bekerja sebagai tenaga pengajar non-PNS di Program Studi Budidaya Perairan, FPIK UHO tahun 2015-2020, kemudian menjadi ASN di Prodi Budidaya Perairan, FPIK, Universitas Khairun pada



156



Desember 2020-sekarang. Spesifik bidang keahlian penulis pada Kesehatan dan Penyakit Ikan. Penulis aktif menulis buku kolaborasi pada beberapa judul buku seperti “Pengantar Bioteknologi” dan “Perkembangan dan Manfaat Obat Herbal sebagai Fitoterapi”. Penulis aktif mengikuti seminar nasional/internasional, menulis artikel, meneliti, dan melakukan kegiatan pengabdian masyarakat. Beberapa artikel terkait pemanfaatan obat herbal dibidang Akuakultur di publikasi pada jurnal internasional bereputasi seperti: Asian Pasific Journal of Tropical Biomedicine 9(9):397-404 (Q2) dengan judul “Phytochemical analysis and antibacterial activities of E. bulbosa (Mill.) Urb. extract against V. parahaemolyticus”; Microbiology, Biotechnology, and Food Science (Q3) dengan judul “The potential of Buton forest onion E. bulbosa (Mill.) Urb. extract as a prebiotic and an antioxidant”; jurnal Fish and Shellfish Immunology 102:218–227 (Q1) dengan judul “Effect in white shrimp Litopenaeus vannamei of E. bulbosa (Mill.) Urb. powder on immune genes expression and resistance against Vibrio parahaemolyticus infection”; Jurnal Aquaculture (Q1) dengan judul “Impact of dietary supplementation with E. bulbosa (Mill.) Urb. on intestinal microbiota diversity and growth of white shrimp, L. vannamei”. Jurnal Microbiology Indonesia dengan judul “In vitro phytochemical and inhibitory potential tests of Buton forest onion extract (E. palmifolia) on Vibrio harveyi”; Pakistan Journal of Biological Science (Q3) dengan judul “Buton forest onion extract E. bulbosa (Mill.) Urb. potential on growth performance of vannamei shrimp Litopenaeus vannamei”. Penulis memiliki paten sederhana No S00201905562 dengan judul invensi “Pencegahan infeksi V. harveyi dan peningkatan kinerja pertumbuhan pada udang vaname L. vannamei dengan pakan yang mengandung ekstrak bawang hutan E. bulbosa (Mill.) Urb.” dan No S00202008908 dengan judul “ Formula pakan yang mengandung serbuk simplisia bawang hutan untuk pertumbuhan dan resistansi udang vaname terhadap V. parahaemolyticus. 157



BIODATA PENULIS



Indas Wari Rahman, S.Si., M.Kes Staf Dosen D-IV TLM Universitas Megarezky Penulis lahir di Enrekang Sulawesi Selatan tanggal 25 Februari 1986. Penulis adalah dosen tetap pada Program Studi D-IV Teknologi Laboratorium Medis, Universitas Megarezky di Makassar. Menyelesaikan pendidikan S1 pada jurusan Biologi Sains dan S2 jurusan Biomedik di Universitas Hasanuddin. Penulis saat ini menekuni bidang Mikrobiologi dengan aktif mengajar dan membimbing mahasiswa dalam pengajaran, praktek dan penelitian.



158



BIODATA PENULIS



Andi Nur Asrinawaty Dosen Program Studi Pendidikan Dokter Universitas Tadulako Andi Nur Asrinawaty, lahir di Palu, 28 Juni 1989. Penulis menyelesaikan pendidikan sarjana dari Fakultas MIPA (Jurusan Biologi) Universitas Tadulako, Palu pada tahun 2011, dan gelar magister dalam bidang mikrobiologi dari Program studi Ilmu biomedik Universitas Hasanuddin, Makassar tahun 2015. Saat ini penulis menjadi staf pengajar di Program studi pendidikan dokter, Fakultas Kedokteran Universitas Tadulako.



159



BIODATA PENULIS



Afika Herma Wardani, S.Si., M.Sc. Staf Dosen Jurusan Teknologi Laboratorium Medik Poltekkes Kemenkes Jayapura Penulis lahir di Yogyakarta. Penulis adalah dosen tetap pada Jurusan Teknologi Laboratorium Medik Poltekkes Kemenkes Jayapura. Menyelesaikan pendidikan S1 Biologi di Universitas Negeri Yogyakarta dan S2 Biologi di Universitas Gadjah Mada. Buku yang pernah penulis hasilkan adalah Biokimia Kebidanan diterbitkan oleh Get Press.



160