PRINSIP NUTRISI MIKROBA

            

Untuk dapat bertahan di alam maka mikroba harus mampu tumbuh dan berkembang biak dengan cepat. hal ini hanya mungkin dicapai jika mikroba dapat melakukan pengambilan nutrien secara efisien sebab di alam terjadi persaingan memperebutkan nutrien yang jumlahnya terbatas. oleh karena itu mikroba ada yang beradaptasi terhadap kompetensi nutrisi ini, misalnya Pseudomonas cepacia mampu menggunakan 105 macam sumber karbon dan energi. Penelitian mikroba di laboratorium sangat penting dalam upaya memahami kehidupan mikroba. Untuk itu mikroba harus ditumbuhkan dalam biakan murni karena itu haruslah dimengerti jenis-jenis nutrien yang disyaratkan oleh mikroba dan juga macam lingkungan fisik yang menyediakan kondisi optimum bagi pertumbuhannya. Tidak ada satupun perangkat kondisi yang memuaskan bagi kultivasi mikroba di laboratorium. Mikroba beragam amat baik dalam persyaratan nutrisi maupun fisiknya. Beberapa bakteri mempunyai persyaratan nutrien yang sederhana sedangkan yang lain mempunyai persyaratan yang rumit. Beberapa spesies tumbuh pada suhu rendah 0 derajat celcius, sedangkan yang lain tumbuh pada suhu sampai 75 derajat celcius. Beberapa membutuhkan oksigen bebas sedangkan yang lain dihambat oleh oksigen. karena alasan ini maka kondisi harus disesuaikan sehingga menguntungkan bagi mikroba tertentu yang sedang diteliti. Begitu tersedia kondisi yang memuaskan untuk kultivasi maka reproduksi dan pertumbuhan mikroba dapat diamati dan diukur.

Prinsip Nutrisi Mikroba

           

              Berdasarkan cara-cara pengambilan nutrien maka mikroba dapat dibagi atas jasad osmotrof dan jasad fagotrof . Jasad osmotrof mengambil nutrien dalam bentuk larutan, misalnya bakteri dan fungi sedangkan jasad fagotrof mengambil nutrien dalam bentuk fagositosis dan dicerna didalam vakuola makanan, misalnya protozoa. Jasad osmotrof mengeluarkan eksoensim untuk memecah molekul besar misalnya protease untuk memecah protein menjadi asam amino, amilase untuk memecah pati menjadi gula, lipase memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Selanjutnya asam amino, gula, asam lemak dan gliserol kedalam sel untuk digunakan.

Nutrisi yang diperlukan oleh Mikroba

                 Mikroba memerlukan nutrien sebagai sumber materi dan energi untuk menyusun komponen sel seperti genom, membran plasma dan dinding sel. Bentuk nutrien yang diperlukan bermacam-macam tergantung jenis mikrobanya, misalnya kebutuhan karbon bagi jasad autotrof dalam bentuk CO2 sedangkan jasad kemoorganotrof dalam bentuk bahan organik. Dengan mengetahui keperluan nutrien mikroba para ilmuwan dapat melakukan penelitian untuk menentukan peranan mikroba di alam dan kegunaannya dalam kehidupan manusia. Penjelasan berikut ini akan diulas mengenai tipe nutrisi yang dijumpai pada mikroba :

1. Kegiatan sel seperti biosintesis komponen sel, transport nutrien kedalam sel dan motilitas memerlukan energi. Berdasarkan sumber energi, mikroba dibagi atas jasad fototrof yang menggunakan cahaya matahari sebagai sumber energi dan jasad kemotrof yang menggunakan oksidasi senyawa kimia sebagai sumber energi. Terlepas dari sumber energi yang digunakan , mikroba akan mengubah energi yang diperoleh menjadi senyawa pembawa energi yaitu ATP (adenosin tripospat) yang dapat dipakai untuk kegiatan sel. Ada 2 macam kelompok bakteri fototrof yaitu sianobakteri dan bakteri fotosintetik. Kedua kelompom ini mengubah energi cahaya matahari menjadi ATP melalui fotosintesis. Kelompok khemotrof mengoksidasi senyawa kimia seperti glukosa atau amonium kemudian energi yang dilepaskan diubah menjadi ATP dalam proses fermentasi. 
2. Semua jasad hidup memerlukan karbon sebab unsur karbon terdapat dalam semua makromolekul penyusun sel seperti protein, karbohidrat, asam nukleat, lipid. semua molekul yang mengandung karbon ini terlibat dalam proses metabolisme. Berdasarkan sumber karbon, mikroba dapat di golongkan atas jasad heterotrof dan autotrof bila menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon, bila jasad tersebut memperoleh energinya melalui cahaya disebut fotoautotrof dan bila jasad tersebut memperoleh energi dengan cara mengoksidasi senyawa kimia maka disebut kemoautotrof. 
3. Semua jasad hidup memerlukan belerang dan fosfor. Belerang digunakan untuk membentuk asam amino metionin dan sistein serta koensim. Mikroba memperoleh belerang dalam bentuk garam sulfat, H2S, granula sulfur, thiosulfat atau dalam bentuk bahan organik. Fosfor digunakan untuk membentuk asam nukleat, fosfolipid, dan koensim. 
4. Semua jasad hidup memerlukan nitrogen sebab nitrogen diperlukan untuk mensintesis asam amino, nukleotida, dan vitamin. Keperluan akan nitrogen dapat dipenuhi dalam berbagai bentuk seperti protein atau polipeptida, garam nitrat, atau amonium bahkan ada mikroba yang dapat mengambil dalam bentuk N2 seperti Rhizobium dan Azotobacter .
5. Jasad hidup memerlukan beberapa unsur logam , natrium, kalium, magnesium, mangan, besi, seng dan tembaga untuk pertumbuhannya. Mineral ini diperlukan untuk aktivitas anzim dan molekul yang lain seperti Mg sebagai penyusun  klorofil, Co untuk aktivitas enzim nitrogenase. Jumlah mineral yang diperlukan biasanya sedikit dan biasanya diukur dengan ppm ( part per million/bagian persejuta ).
6. Jasad hidup juga memerlukan vitamin. Kebanyakan vitamin membentuk substansi yang mengaktivasi enzim. Meskipun semua bakteri membutuhkan vitamin di dalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mampu mensintesis seluruh keperluan vitaminnya dari senyawa-senyawa lain didalam medium. Yang lain tidak akan tumbuh kecuali bila ditambahkan satu atau lebih vitamin kedalam mediumnya, seperti Leuconostoc mesentroides tidak mampu mensintesis beberapa asam amino dan vitamin sehingga harus ditambahkan dalam keadaan jadi kedalam mediumnya.
7. Oksigen merupakan unsur yang terdapat dalam molekul hayati seperti asam amino, nukleotida, gliserida, dan molekul lain. Keperluan oksigen dipenuhi bersamaan dengan masuknya nutrien lain seperti protein dan lipid.
8. Air sangat penting karena semua aktivitas metabolisme terjadi di lingkungan air. Ketersedian air yang dapat digunakan mikroba sering dinyatakan dengan aktivitas air. Aktivitas air suatu bahan dapat dihitung dengan menentukan Kelembaban Relatifnya (RH) yang diukur dengan alat yang namanya isoteniskop.  

Kondisi fisik yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba

             Selain menyediakan nutrisi yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan untuk pertumbuhan yang optimum.Mikroba tidak hanya bervariasi dalam persyaratan nutrisinya tetapi juga menunjukan respon yang berbeda terhadap kondisi fisik di lingkungannya. Untuk berhasilnya kultivasi mikroba diperlukan suatu kombinasi nutrisi serta lingkungan fisik yang sesuai. Ada lima parameter lingkungan utama yang perlu diperhatikan dalam menumbuhkan mikroba yaitu temperatur, kelembaban, kadar oksigen, PH dan tekanan osmosis  

1. Temperatur   

               
Temperatur juga mempengaruhi laju pertumbuhan dan penambahan jumlah sel. Keragaman suhu dapat juga mengubah proses-proses metabolik serta morfologi sel. Setiap mikroba tumbuh pada suatu kisaran suhu tertentu. Atas dasar ini maka mikroba ada yang bersifat psikrofilik yang tumbuh pada O derajat sampai 20 derajat celcius, mesofilik yang tumbuh pada 20 derajat sampai 45 derajat C dan hemofilik yang tumbuh pada temperatur 45 derajat C sampai 80 derajat C. Temperatur inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu yang singkat dikenal sebagai temperatur pertumbuhan optimum.  

2.  Kondisi atmosfer seperti kadar oksigen, RH, dan tekanan udara

               Mikroba memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respon terhadap oksigen bebas dan atas dasar ini maka mikroba dibagi menjadi empat yaitu aerobik, anaerobik, anaerobik fakultatif ( tumbuh pada keadaan aerobik dan anaerobik), dan mikroaerofilik ( tumbuh jika  ada oksigen atmosferik). Beberapa mikroba bersifat anaerobik obligat , bila terkena oksigen akan terbunuh atau mati, oleh karena itu untuk menumbuhkan mikroba anaerobik diperlukan tehnik khusus agar tercapai keadaan anaerob.

3. Konsentrasi ion hidrogen ( PH )

                 PH optimum bagi kebanyakan mikroba terletak antara 6,5 sampai 7,5. Bagi kebanyakan mikroba pH minimum dan maksimum antara 4 sampai 9. Pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh PH karena nilai PH sangat menentukan aktivitas enzim. Bila mikroba di kultivasi didalam medium yang mula-mula PHnya 7 maka kemungkinan PH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawa-senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Pergeseran PH ini dapat sedemikian besar sehingga menghambat pertumbuhan. Pergeseran PH dapat dicegah dengan menggunakan larutan Penyangga atau buffer dalam medium.Bufer merupakan senyawa yang dapat menahan perubahan PH misalnya KH2PO4 dan K2HPO4. Beberapa bahan nutrisi medium seperti pepton mempunyai kapasitas bufer. 

4. Tekanan Osmosis

                  merupakan besarnya tekanan minimum yang diperlukan untuk mencegah aliran air yang menyeberangi membran di dalam larutan. Contohnya : jika larutan 10% sukrosa didalam kantong membran dialisis diletakan dalam air dalam gelas maka molekul air yang ada dalam gelas akan mengalir kedalam kantong dialisis. Besarnya tekanan yang diperlukan untuk mencegah aliran molekul air dalam gelas kedalam kantong dialisis merupakan nilai tekanan osmosis larutan sukrosa tersebut. Berdasarkan tekanan osmosisnya maka larutan tempat pertumbuhan mikroba dapat digolongkan atas larutan hipotonis, isotonis dan larutan hipertonis.