RANGKUMAN matakuliah Mikrobiologi

Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari  mikroba. Ø  Mikrobiologi adalah salah satu cabang ilmu dari biologi, dan memerlukan ilmu pendukung  kimia, fisika, dan biokimia. Ø  Mikrobiologi sering disebut ilmu praktek dari biokimia. Ø    Ø  mikroba : Jasad hidup yang ukurannya kecil ukurannya kurang dari 0,1 mm Pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan  jasad tingkat tinggi. Mikrobiologi dasar 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. Mikrobiologi lanjut telah berkembang menjadi bermacam-macam ilmu yaitu : virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi pangan, mikrobiologi tanah, mikrobiologi industri, dan sebagainya yang mempelajari mikroba spesifik secara lebih rinci atau menurut kemanfaatannya.		CIRI UMUM 1. Jasad Produsen menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan energi sinar matahari Contohnya: Algae dan bakteri fotosinteti 2. Jasad konsumen  menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh :            protozoa 3. Jasad redusen menguraikan bahan organik dan sisa-sisa jasad hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik), sehingga di alam terjadi siklus unsur-unsur kimia. Contoh            bakteri dan jamur (fungi)
PENGGOLONGAN  MIKROBA Haeckel à perbedaan organisasi sel                                   Tumbuhan (plantae) Jasad hidup                 binatang (animalia)                                     Protista algae atau ganggang, protozoa, jamur atau fungi, dan bakteri yang mempunyai sifat uniseluler, sonositik, atau multiseluler tanpa diferensiasi jaringan Whittaker à jasad hidup pada tingkat perkembangan 1.   Jasad prokariotik yaitu bakteri dan ganggang biru (Divisio Monera) 2.   Jasad eukariotik uniseluler yaitu algae sel tunggal, khamir dan protozoa (Divisio Protista) 3.   Jasad eukariotik multiseluler dan multinukleat yaitu Divisio Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio Animalia Woese à susunan kimia makromolekul yang terdapat di                   dalam sel •        Arkhaebacteria •        Eukaryota (Protozoa, Fungi, Tumbuhan dan Binatang) •        Eubacteria		MIKROBA BERDASARKAN  UKURAN 1. Uniseluler adalah: terdiri dari satu sel saja, sehingga semua tugas kehidupannya dibebankan pada sel itu. 2. Multiseluler adalah: mempunyai banyak sel.  Pada jasad multiseluler umumnya sudah terdapat pembagian tugas diantara sel atau kelompok selnya, walaupun organisasi selnya belum sempurna. Berdasarkan perkembangan selnya terdapat dua tipe jasad: 1. Prokariota (jasad prokariotik/ primitif), yaitu jasad yang perkembangan selnya belum sempurna. 2. Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah sempurna. Selain yang bersifat seluler, ada mikroba yang bersifat nonseluler, yaitu virus.  Virus adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik. Virus hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Struktur virus terutama terdiri dari bahan genetik. Virus bukan berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak tanpa menggunakan jasad hidup lain.
PERAN  MIKROBA  DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan susunan kimianya. Perubahan kimia yang terjadi ada yang dikenal sebagai fermentasi (pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Pasteur dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus, dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus.		Selain virus ada jasad hidup yang disebut viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius (dapat menginfeksi) sel inang. Viroid membawa sifat genetiknya sendiri yang dapat diekspresikan di dalam sel inang. Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri suatu molekul protein yang infeksius. Adanya kenyataan ini merupakan perkecualian sistem biologi, sebab prion menyimpan sifat genetiknya di dalam rantaian polipeptida, bukan di dalam RNA atau DNA.  Prion dapat menggandakan diri di dalam sel inang dengan mekanisme yang belum diketahui dengan jelas.
SEJARAH Terungkapnya dunia mikroba akibat ditemukannya mikroskop oleh Leeuwenhoek pada thn 1633-1723: Mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana, dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat menghasilkan bayangan jelas yang perbesarannya antara 50-300 kali. Leeuwenhoek melakukan pengamatan tentang struktur mikroskopis biji, jaringan tumbuhan dan invertebrata kecil, tetapi penemuan yang terbesar adalah diketahuinya dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah jenis-jenis mikroba yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan bakteri. Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC. Sterilisasi adalah cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi, cara ini merupakan penemuan bersama ahli yang lain. Fermentasi merupakan proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat. Pembusukkan merupakan proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.	Teori abiogenesis, animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati. Teori biogenesis, dengan pendapat bahwa animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. 1. Fransisco Redi (1665), memperoleh hasil dari percobaannya bahwa ulat yang berkembang biak di dalam daging busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Jadi dapat disimpulkan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging. 2. Lazzaro Spalanzani  memberi bukti yang menguatkan bahwa mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada percobaan menggunakan kaldu ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh. Percobaan ini juga dapat menunjukkan bahwa perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah : (1)    Udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata, (2)    Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi.
PERBEDAAN  SIFAT  ANTARA  VIRUS DAN JASAD BERSEL Struktur Virus Jasad bersel Satuan struktur Partikel (virion) sel Susunan: - Asam inti - Protein - Lipida - Polisakarida - ATP / energi DNA / RNA ada (selubung) tidak ada / ada tidak ada / ada tidak ada DNA dan RNA ada, lengkap ada ada ada Sifat pertumbuhan: - Terbentuk dari bahan genetik saja - Bagian-bagian disintesis sendiri - Terbentuk langsung dari elemen struktur sejenis yang ada sebelumnya Ya Ya Tidak Tidak Tidak Ya	(1)  Kehidupan anaerob, untuk mikroba yang tidak memerlukan Oksigen, dan (2)  Kehidupan aerob, untuk mikroba yang memerlukan Oksigen. Proses kehidupan ini awalnya oleh Pasteur menunjukkan bahwa jika udara dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat, bahkan dapat terhenti sama sekali. Respirasi aerob Oksigen umumnya diperlukan mikroba sebagai agensia untuk mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan pertumbuhannya. Fermentasi anaerob memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan senyawa organik, tanpa memerlukan Oksigen. Jenis lain bersifat fakultatif anaerob, yaitu mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi. Apabila ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi diperoleh secara fermentasi anaerob. Pasteur mendapatkan bahwa respirasi aerob adalah proses yang efisien untuk menghasilkan energi.
PENEMUAN  ENZIM ditentang oleh Bernard (1875), bahwa khamir dapat memecah gula  menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya. Pada tahun 1897, Buchner dapat membuktikan gagasan Bernard, yaitu pada  saat menggerus sel khamir dengan pasir dan ditambahkan sejumlah besar gula, terlihat dari campuran tersebut dibebaskan CO2 dan sedikit alkohol. Penemuan ini membuka jalan ke perkembangan biokimia modern. Akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim.	LANGKAH PEMBUKTIAN  MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT 1.    Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap tingkatan penyakit. 2.    Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk biakan murni. 3.    Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat menimbulkan penyakit yang sama. 4.    Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut LANGKAH PEMBUKTIAN VIRUS PENYEBAB PENYAKIT 1.    Virus harus berada di dalam sel inang. 2.    Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat  ditumbuhkan di dalam media buatan. 3.    Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka. 4.    Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan kembali penyakit yang sama.
PENGGUNAAN  MIKROBA 1.    Penggunaan mikroba untuk proses-proses klasik, seperti khamir untuk membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur Rhizopus sp. untuk tempe. 2.    Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur Penicillium sp., streptomisin oleh actinomysetes Streptomyces sp. 3.    Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru, misalnya karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain. 4.    Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, seperti untuk pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia, penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, interferon, dan lain-lain. 5.    Penggunaan mikroba di bidang pertanian, misalnya untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya. 6.    Penggunaan mikroba di bidang pertambangan, seperti untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara, maupun untuk proses penambangan minyak bumi. 7.    Penggunaan mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran limbah organik maupun anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik BAKTERI Cara hidup bakteri ada yang dapat hidup bebas, parasitik, saprofitik, patogen  pada manusia, hewan dan tumbuhan. Habitatnya tersebar luas di alam, dalam tanah, atmosfer (sampai + 10 km diatas bumi), di dalam lumpur, dan di laut. Bakteri mempunyai bentuk dasar bulat, batang, dan lengkung. Bentuk bakteri  juga dapat dipengaruhi oleh umur dan syarat pertumbuhan tertentu. Bakteri dapat mengalami involusi, yaitu perubahan bentuk yang disebabkan faktor makanan, suhu, dan lingkungan yang kurang menguntungkan bagi bakteri. Selain itu dapat mengalami pleomorfi, yaitu bentuk yang bermacam-macam dan teratur walaupun ditumbuhkan pada syarat pertumbuhan yang sesuai. Umumnya bakteri berukuran 0,5-10 μ.	VIRUS Istilah virus biasanya merujuk pada partikel-partikel yang menginfeksi sel-sel eukariota (organisme multisel dan banyak jenis organisme sel tunggal) Virus sering diperdebatkan statusnya sebagai makhluk hidup karena ia tidak dapat menjalankan fungsi biologisnya secara bebas. Karena karakteristik khasnya ini virus selalu terasosiasi dengan penyakit tertentu, baik pada manusia (misalnya virus influenza dan HIV), hewan (misalnya virus flu burung), atau tanaman (misalnya virus mosaik tembakau/TMV). Penelitian mengenai virus dimulai dengan penelitian mengenai penyakit mosaik yang menghambat pertumbuhan tanaman tembakau dan membuat daun tanaman tersebut memiliki bercak-bercak/ penyakit mosaik. RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru. Capsomers adalah blok bangunan dasar arsitektur virus. Konsep penting tentang capsomers adalah: 1.        capsomer digunakan berulang-ulang untuk membentuk permukaan virus. 2.        Semua terdiri dari capsomers yang sama jumlah terbatas protomers. Protein yang menjadi lapisan pelindung tersebut disebut kapsid. Jika bakteriofag menginfeksikan genomnya ke dalam sel inang, maka virus hewan diselubungi oleh endositosis atau, jika terbungkus membran, menyatu dengan plasmalema inang dan melepaskan inti nukleoproteinnya ke dalam sel. Siklus litik:Siklus litik dianggap sebagai cara reproduksi virus yang utama karena menyangkut penghancuran sel inangnya. •        Waktu relatif singkat •        Menonaktifkan bakteri •        Berproduksi dengan bebas tanpa terikat pada kromosom bakteri Siklus litik, secara umum mempunyai tiga tahap yaitu adsorbsi & penetrasi, replikasi (biosintesis) dan lisis.  Setiap siklus litik dalam prosesnya membutuhkan waktu dari 10-60 menit PENCEGAHAN &  PENGOBATAN DARI VIRUS Metode pengobatan sejauh ini yang dianggap paling efektif adalah vaksinasi, untuk merangsang kekebalan alami tubuh terhadap proses infeksi, dan obat-obatan yang mengatasi gejala akibat infeksi virus. Penyembuhan penyakit akibat infeksi virus biasanya disalah-antisipasikan dengan penggunaan antibiotik, yang sama sekali tidak mempunyai pengaruh terhadap kehidupan virus. Efek samping penggunaan antibiotik adalah resistansi bakteri terhadap antibiotik. Karena itulah diperlukan pemeriksaan lebih lanjut untuk memastikan apakah suatu penyakit disebabkan oleh bakteri atau virus.

Jenis – jenis pengolahan atau pengawetan pangan yang berpengaruh terhadap kehidupan mikroba , antara lain suhu tinggi , suhu rendah penambahan bahan pengawet dan irridiasi.

Beberapa mikroba ada yang mampu mengubah bahan makanan yang susah dicerna menjadi bahan makanan yang mudah dicerna. Pengendalian jumlah mikroba dalam suatu media yang bertujuan untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomis tinggi, merupakan prinsip yang digunakan dalam aplikasi mikrobiologi industri.

Mikrobiologi industri membahas perbanyakan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah kondisi terkendali, yang bertujuan untuk menghasilkan produk bernilai ekonomi dan bermanfaat. Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk mikrobiologi industri adalah isolasi dan seleksi mikroorganisme; seleksi media yang sesuai dengan tujuan; sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontamitasi oleh mikroba lain; dan evaluasi hasil.

Mikroorganisme yang dipilih harus memenuhi kriteria-kriteria: memiliki sifat-sifat yang stabil; mampu tumbuh pesat; tidak patogenik; memiliki sifat potensial menjamin proses biotransformasi berlangsung sesuai dengan tujuan yang diharapkan.

Produk metabolisme mikroba biasanya merupakan campuran heterogen yang terdiri dari sel-sel mikroorganisme dalam jumlah yang luar biasa banyaknya, komponen-komponen medium yang tidak terpakai, dan produk-produk metabolisme yang tidak dikehendaki.     Karena itu, harus dikembangkan metode-metode yang mudah dilaksanakan dalam skala besar untuk memisahkan dan memurnikan produk akhir yang diinginkan. Bacillus subtilis termasuk jenis bakteri gram positif, katalase positif yang umum ditemukan di tanah. Bacillus subtilis mempunyai kemampuan untuk membentuk endospora yang protektif yang memberi kemampuan bakteri tersebut mentolerir keadaan yang ekstrim. Tidak seperti species lain seperti sejarah, Bacillus subtilis diklasifikasikan sebagai obligat anaerob walau penelitian sekarang tidak benar.

Bacillus subtilis tidak dianggap sebagai patogen walaupun kontaminasi makanan tetapi jarang menyebabkan keracunan makanan. Sporanya dapat tahan terhadap panas tinggi yang sering digunakan pada makanan dan bertanggung jawab terhadap kerusakan pada roti.

Aplikasi bakteri ini dalam industri cukup banyak. Bacillus subtilis merupakan salah satu yang paling banyak digunakan untuk produksi enzim dan bahan kimia khusus. Aplikasi industri termasuk produksi amilase, protease, inosine, ribosides, dan asam amino. Selain itu, aplikasinya banyak sekali. Enzim diproduksi oleh B. subtilis dan B. licheniformis secara luas digunakan sebagai tambahan dalam deterjen.

1. B. subtilis sebelumnya dikenal sebagai Bacillus natto digunakan dalam produksi komersial makanan Jepang natto , serta Korea makanan serupa cheonggukjang .
2. B. subtilis strain QST 713 (dipasarkan sebagai QST 713 atau Serenade) memiliki aktivitas fungisida alami, dan bekerja sebagai agen kontrol biologis.
3. Saat itu populer di seluruh dunia sebelum pengenalan dari antibiotik konsumen sebagai agen imunostimulan untuk membantu perawatan penyakit saluran pencernaan dan kemih. Hal ini masih banyak digunakan di Eropa Barat dan Timur Tengah sebagai obat alternative.
4. Hal ini dapat mengkonversi (menguraikan) beberapa bahan peledak menjadi senyawa tidak berbahaya nitrogen, karbon dioksida, dan air.
5. Permukaannya properti mengikat memainkan peran dalam limbah radionuklida yang aman [misalnya thorium (IV) dan plutonium (IV)] pembuangan.
6. strain rekombinan pBE2C1 dan pBE2C1AB digunakan dalam produksi polyhydroxyalkanoates (PHA), dan limbah malt dapat digunakan sebagai sumber karbon mereka untuk menurunkan biaya produksi PHA.
7. Menghasilkan  amilase .
8. Dapat menghasilkan  asam hyaluronic, yang berguna di sektor perawatan bersama di kesehatan.