PERTUMBUHAN DAN REPRODUKSI BAKTERI

5.1 Pendahuluan

Pertumbuhan bakteri merupakan suatu proses yang terus berubah menurut waktu. Bakteri merupakan kelompok mikroorganisme yang sangat omnivor. Pertumbuhan dan kelangsungan hidup bakteri sangat tergantung pada kemampuan bakteri tersebut dalam memindahkan bahan makananyang berada di sekitarnya ke dalam sitoplasma.

           Dengan mempelajari materi ini diharapkan Mahasiswa mampu memahami tentang cara perkembangbiakan bakteri, pertumbuhan dan perhitungan jumlah bakteri. Melalui materi ini kita punya wawasan tentang perbanyakan jumlah bakteri.

            Materi pertumbuhan dan reproduksi bakteri menguraikan tentang macam-macam reproduksi bakteri, pertumbuhan bakteri termasuk fase-fase pertumbuhan, juga menguraikan tentang pengukuran pertumbuhan  bakteri meliputi pengukuran jumlah sel dan pengukuran massa sel.

            Kompetensi dasar :

Mahasiswa mampu memahami pertumbuhan dan reproduksi bakteri.

            Indikator :

            1. Mahasiswa mampu menjelaskan reproduksi bakteri

            2. Mahasiswa mampu menjelaskan pertumbuhan bakteri

            3. Mahasiswa mampu menjelaskan pengukuran pertumbuhan bakteri

5. 2 MATERI

1. Reproduksi Bakteri

        Reproduksi bakteri dapat berlangsung secara aseksual maupun secara seksual. Reproduksi secara aseksual adalah : pembelahan, pembentukan tunas atau cabang dan pembentukan filamen.

Pembelahan :

         Umumnya bakteri berkembang biak secara amitosis dengan membelah  menjadi 2 bagian (binary division). Waktu diantara 2 pembelahan  disebut generation time yang berlainan untuk setiap jenis bakteri, dan bervariasi  antara 20 menit sampai 15 jam. Contohnya Mycobacterium tuberculosis mempunyai generation time lama yaitu 15 jam

Pembentukan tunas/cabang :

Bakteri membentuk tunas yang akan melepaskan diri membentuk bakteri baru. Reproduksi dengan pembentukan cabang didahului dengan pembentukan tunas yang tumbuh menjadi cabang dan akhirnya melepaskan diri, contohnya bakteri famili Streptomycetaceae.

Pembentukan filamen :

         Pada pembentukan filamen, sel mengeluarkan serabut panjang sebagai filamen yang tidak bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filamen, kemudian filamen terputus-putus menjadi beberapa bagian. Tiap bagian filamen membentuk bakteri baru.

Reproduksi secara seksual

Pembelahan  bakteri didahului dengan peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri, kemudian menjadi sel-sel bakteri yang mempunyai sifat-sifat dari kedua sel induknya. Reproduksi seperti ini hanya terjadi antara bakteri-bakteri sejenis dari suatu famili, misalnya Enterobacteriaceae, antara Escherichia coli dengan Shigella dysenteriae, antara Escherichia coli dengan Salmonella typhosa

2. Pertumbuhan bakteri :

Bila bakteri diisolasi  dalam perbenihan yang sesuai dan pada waktu-waktu tertentu dilihat jumlah bakteri yang hidup, maka dapat  dilihat suatu grafik yang dapat dibagi menjadi 4 fase, yaitu :

1.     Fase penyesuain  diri (lag phase)

Waktu penyesuaian ini umumnya berlangsung selam 2 jam. Bakteri belum berkembang biak pada fase ini, tetapi aktivitas metabolismenya sangat tinggi. Fase ini  merupakan persiapan fase berikutnya.

            Fase penyesuaian merupakan periode laten dari bakteri yang diinokulasi pada media perbenihan yang sesuai atau waktu yang diperlukan untuk adaptai terhadap lingkungan yang baru. Rentang waktu fase penyesuaian tergantung dari fase pertumbuhan bakteri saat dipindahkan untuk diinokulasi dan tergantung pula pada adanya bahan toksis atau bahan yang dapat menghambat pertumbuhan dan perkembangbiakan  bakteri, misalnya bahan kimiawi atau antibiotika. Pada fase ini terjadi beberapa keadaan, yaitu :

-        peningkatan ukuran sel

-        peningkatan sintesis protoplasma

-        peningkatan aktivitas metabolisme dan kepekaan terhadap bahan fisis dan kimia termasuk obat-obatan

-        peningkatan asam ribonukleat, yang sangat penting peranannya dalam sintesis protein. Oleh karena itu, fae ini sering disebut rejuvenecence phase.

Pada fase penyesuaian ini, belum terjadi petumbuhan dan perkembangbiakan.

2.     Fase pembelahan (logaritmik phase/exponential phase)

Bakteri berkembang biak dengan berlipat dua,  jumlah bakteri meningkat secara eksponensial. Kebanyakan bakteri fase ini berlangsung 18-24 jam. Pada pertengahan fase ini pertumbuhan bakteri sangat ideal, pembelahan terjadi secara teratur, semua bahan dalam sel berada dalam keadaan seimbang (balanced growth)

3.     Fase stasioner (Stationary phase)

Meningkatnya jumlah bakteri mengkibatkan meningkatnya hasil metabolisme yang toksis bagi bakteri. Bakteri mulai ada yang mati dan pembelahannya terhambat. Kecepatan pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri mencapai titik terendah atau boleh dikatakan nol. Hal ini disebabkan kondisi lingkungan  telah berubah dan tidak menguntungkan bagi pertumbuhan maupun perkembangbikan  bakteri, dimana nutrisi telah habis dan terjadi penumpukan hasil metabolit yang bersifat toksis. Jumlah sel bakteri yang hidup tampak konstan, hal ini terjadi karena jumlah sel yang baru terbentuk seimbang dengan jumlah sel yang mati. Panjang fase ini bervariasi, misalnya sel pembentuk spora mungkin tetap hidup (viable) untuk waktu yang lama.

4.     Fase kemunduran/penurunan  (period of decline)

Pada fase ini, terjadi peningkatan kematian sel bakteri sehingga terjadi penurunan populasi bakteri. Kecepatan pertumbuhan bakteri menjadi negatif. Sedikit sekali bakteri yang hidup dan sel bakteri yang masih hidup menggunakan bahan yang dikeluarkan oleh sel bakteri yang mati.

3. Pengukuran Pertumbuhan Bakteri

         Untuk mengukur pertumbuhan bakteri, biasanya digunakan dua jenis parameter, yaitu:

1. Peningkatan massa sel
2. Peningkatan jumlah sel bakteri.

        Di antara  ke dua cara tersebut tidak terdapat hubungan yang tetap. Belum didapatkan suatu cara tunggal yang dapat menggambarkan bersama-sama dari kedua parameter di atas.

a. Pengukuran massa sel (bacterial density)

         Yang dimaksud adalah pengukuran berat kering sel (protoplasma total) per unit volume biakan (culture). Namun demikian, untuk menentukan susunan secara langsung berat kering sel sulit. Yang sering digunakan untuk mengetahui massa sel adalah dengan pengukuran tidak langsung, yaitu dengan melakukan hal-hal berikut ini.

1. Penentuan kekeruhan (turbidity). Bakteri ditanam pada media perbenihan cair (broth culture) dan kekeruhan bakteri ditentukan dengan menggunakan spektrofotometer atau kolorimeter. Selain itu, dapat juga diukur dengan skala Mc. Farland, yaitu menggunakan pedoman kekeruhan dari larutan BaSO4 1%.Cara ini digunakan misalnya pada cara evaluasi efek obat-obatan (antibiotika) terhadap bakteri yang sedang tumbuh pada media perbenihan cair.
2. Cara lain

Pengukuran nitrogen content, yaitu pengukuran volume sesudah dilakukan sentrifugasi. Cara ini digunakan apabila dengan cara turbidity  didapatkan kesukaran, misalnya karena terdapat penggumpalan sel atau penyerapan cahaya dari adanya material berwarna.

         Pengukuram massa sel digunakan untuk pengukuran yang berkaitan dengan sifat biokimia, fisiologi dan nutrisi dari bakteri.

b. Pengukuran jumlah sel (cell concentration)

         Pengukuran jumlah sel adalah pengukuran dalam jumlah per unit volume biakan yang dapat dilakukan dengan cara langsung dan tidak langsung.

1. Cara langsung (total direct count), yang dihitung adalah jumlah total dari sel bakteri, baik yang hidup mapun yang mati dengan menggunakan:
1. Kamar penghitung khusus (petrof haser) yang prinsip dasarnya seperti hemositometer dan sel dihitung di bawah mikroskop.
2. Electronic particle analyzer, yaitu alat penghitung yang dapat mengukur distribusi ukuran dan jumlah sel bakteri dalam suspensi.
2. Cara tidak langsung  (indirect viable count). Cara ini digunakan untuk menghitung sel yang hidup. Populasi bakteri yang akan dihitung diencerkan terlebih dahulu dengan bahan non toksis. Kemudian dilakukan penanaman sample pada piring petri. Koloni yang tumbuh dihitung dan dianggap satu koloni berasal dari satu sel induk bakteri. Koloni bakteri yang dihitung  adalah dipilih dari piring petri yang tidak terlalu rapat dan tidak terlalu sedikit, biasanyan dipilih 30–300 koloni.

5.3  Rangkuman

-        Pengukuran bakteri ada 2 cara yaitu cara langsung dan cara tidak langsung

-        Pertumbuhan bakteri terdiri dari 4 fase yaitu fae penyesuaian, fase pembelahan, fase stasioner dan fase penurunan

-        Pengukuran pertumbuhan bakteri menggunakan 2 parameter yaitu peningkatan masa sel dan peningkatan jumlah sel bakteri

5.4  Latihan

1.     Jelaskan reproduksi bakteri secara aseksual

2.     Jelaskan mengapa terjadi kematian bakteri pada fase penurunan

3.     Jelaskan 2 parameter pengukuran bakteri

5.5 Rujukan

-        Dwidjoseputro,D. 2003. Dasar-dasar Mikrobiologi. Penerbit Djambatan. Jakarta.

-        Jawetz, Melnick dan Adelberg. 1996. Mikrobiologi Kedokteran. Penerbit

 Buku Kedokteran EGC. Jakarta

-        Tim Mikrobiologi UI. 1994. Mikrobiologi Kedokteran. Binarupa Aksara. Jakarta

-        Tim Mikrobiologi FK Unibraw. 2003. Bakteriologi Klinik. Bayumedia

Publishing. Malang.