MIKROBIOLOGI

Pengertian Mikrobiologi

1. Mikrobiologi adalah kajian organisme yang terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan jelas menggunakan mata telanjang; kajian ini mencakup virus, bakteri, archaea, protozoa, algae, dan jamur
2. Beberapa mikroba (seperti algae dan jamur) cukup besar untuk dapat dilihat dengan mata telanjang, namun kedua organisme masih dimasukkan dalam kajian mikrobiologi, hal ini karena teknik yang digunakan untuk mengkajinya (seperti isolasi, sterilisasi, kultivasi dalam media artifisial) sama seperti anggota mikroorganisme lainnya.

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

·  Penemuan Mikroorganisme

1. Mahluk hidup yang tidak dapat dilihat diduga ada dan dianggap sebagai penyebab penyakit jauh sebelum mahluk hidup tersebut bisa diamati.
2. Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) mengkonstruksi mikroskop dan orang pertama yang mengamati dan mendeskripsikan mikroorganisme secara akurat.

·  Konflik tentang  Generasi Spontan

1. Usulan konsep generasi spontan meyakini bahwa organisme hidup dapat berkembang dari materi tidak hidup atau dekomposisi.
2. Francesco Redi (1626-1697) membantah konsep generasi spontan dengan menunjukkan bahwa belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat yang meletakkan telur pada daging tersebut, bukan dari daging itu sendiri..
3. John Needham (1713-1781) mendukung teori generasi spontan dengan menunjukkan bahwa kaldu yang dipanaskan dalam labu dan kemudian ditutup masih dapat memunculkan mikroorganisme.
4. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) menunjukkan bahwa labu yang ditutup dan kemudian dididihkan tidak ada mikroorganisme yang tumbuh, dan menyatakan bahwa udara yang masuk ke labu medium membawa benih, dan udara mungkin diperlukan untuk mendukung pertumbuhan organisme yang sudah ada di medium.
5. Louis Pasteur (1822-1895) menjebak organisme yang terbawa udara dalam kapas, dia juga memanaskan leher labu angsa, mensteril meida, membiarkan labu terbuka; hasil percobaan menunjukkan tidak ada pertumbuhan organisme sebab partikel debu yang membawa organisme tidak mencapai medium; namun debu terjebak dalam leher labu; jika leher labu dipecah, debu akan mencapai medium dan organisme akan tumbuh; dengan cara ini, Pasteur telah mematahkan teori generasi spontan.
6. John Tyndall (1820-1893) menunjukkan bahwa debu membawa mikroba dan jika debu tidak ada, medium tetap steril, bahkan jika medium terdedah udara. Tydall juga memberikan bukti keberadaan bakteri yang resisten panas.

·  Mikroorganisme sebagai agen penyakit

1. Pengenalan hubungan antara mikroorganisme dan penyakit
1. Agostino Bassi (1773-1856) menunjukkan bahwa penyakit ulat sutra disebabkan jamur
2. M. J. Berkeley (± 1845) menunjukkan bahwa penyakit kentang (the Great Potato Blight) Irlandian disebabkan oleh jamur.
3. Louis Pasteur menunjukkan bahwa penyakit (péine) ulat sutra disebabkan oleh parasit protozoa.
4. Joseph Lister (1872-1912) menunjukkan suatu sistem pembedahan yang dirancang untuk mencegah mikroorganisme menginfeksi luka bedah, sehingga pasiensi jauh lebih sedikit yang terinfeksi pascaoperasi;  Lister memberikan bukti tidak langsung bahwa mikroorganisme adalah agen penyebab penyakit manusia.
5. Robert Koch (1843-1910), yang menggunakan kritetia yang dikembangkan oleh gurunya, Jacob Henle (1809-1895), dapat menjelaskan hubungan antara Bacillus anthracis and anthrax; kriterianya dikenal sebagai postulat Koch dan masih digunakan untuk menjelaskan hubungan antara mikroorganisme tertentu dengan penyakit tertentu.:
1. Mikroorganisme harus ada di setiap kasus penyakit tetapi tidak ada pada individu sehat
2. Mikroorganisme yang dicurigai (suspected) harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni
3. Penyakit yang sama harus timbul jika mikroorganisme hasil isolasi diinokulasi tersebut pada individu sehat.
4. Mikroorganisme yang sama harus ditemukan lagi dari individu yang sakit tersebut
6. Kerja Koch dikorfirmasi secara independen oleh Pasteur.
2. Perkembangan teknik untuk mempelajari patogen-patogen (mikroba)
1. Koch dan kawan-kawan mengembangkan teknik, reagen, dan materi lain untuk mengkultur patogen bakteri pada media padat pertumbuhan, dengan demikian mikrobiologis dapat mengisolasi mikroba untuk mendapatkan kultur murni (tunggal).
2. Charles Chamberland [1851-1908] membuat filter (saringan) bakteri untuk menapis bakteri dan mikroba yang lebih besar dari spesimen; melalui teknik ini juga memungkinkan ditemukannya virus sebagai agen penyebab penyakit.
3. Kajian Imunologis
1. Edward Jenner [±1798] menggunakan prosedur vaksinasi untuk melindungi individu dari penyakit cacar (smallpox)
2. Louis Pasteur mengembangkan vaksin lain untuk penyakit kolera ayam, antraks, dan rabies.
3. Emil von Behring (1854-1917) and Shibasaburo Kitasato (1852-1931) menginduksi pembentuk antitoksin toksin diptera pada kelinci; antitoksin digunakan secara efektif untuk mengobati manusia dan memberikan bukti imunitas humoral.
4. Elie Metchnikoff (1845-1916) menunjukkan keberadaan sel fagositik dalam darah, yang menunjukkan imunitas dimediasi sel

·  Industrial Microbiology and Microbial Ecology

1. Louis Pasteur menunjukkan bahwa fermentasi adalah hasil aktivitas mikroba, pada beberapa organisme dapat menurunkan hasil alkohol, dan beberapa fermentasi adalah aerobik dan aerobik; Pasteur juga mengembangkan proses pasteurisasi untuk mengawetkan anggur selama penyimpanan.
2. Sergei Winogradsky (1856-1953) yang bekerja dengan bakteri tanah menemukan bahwa bakteri tanah dapat oksidasi besi, belerang, dan amonia untuk mendapatkan energi; Winogradsky juga mengkaji fiksasi nitrogen anaerobik dan dekomposisi selulosa.
3. Martinus Beijerinck (1851-1931) mengisolasi bakteri pengikat nitrogen aerobik, suatu bakteri bintil akar yang mampu menambat nitrogen, and bakteri pereduksi sulfat.
4. Beijerinck and Winogradsky memperkenalkan pertama kali penggunaan kultur yang diperkaya dan media selektif.

·  Anggota Dunia Mikroba

1. Prokariot mempunyai morfologi relatif sederhana dan tidak mempunyai membran nukleus
2. Eukariot mempunyai morfologi kompleks dan membran nukleus
3. Pada skema klasifikasi digunakan yang secara umum, organisme dibagi menjadi lima kingdom: Monera atau Prokarot, Protista, Fungi, Hewan dan Tumbuhan; Kajian ahli mikrobiologi terutama pada anggota tiga kingdom pertama dan juga virus, yang tidak diklasifikasi sebagai organisme hidup.
4. Sekarang ini, skema klasifikasi yang terdiri dari tiga domain (Bakteri, Archaea, dan Eukaria) telah diterima secara luas.

·  Cakupan dan Relevansi Mikrobiologi

1. Mikroorganisme adalah organisme hidup yang pertama kali di planet bumi, hidup di mana pun selama kehidupan memungkinkan, lebih banyak dibandingkan organisme lain, dan mungkin penyusun terbesar komponen biomasa bumi
2. Seluruh ekosistem tergantung pada aktivitas mikroorganisme, dan mikroorganisme mempengaruhi masyarakat manusia
3. Mikrobiologi mempunyai imbas terhadap banyak bidang di antaranya kedokteran, pertanian, ilmu pangan, ekologi, genetika, biokimia, dan biologi molekuler.

Struktur dan Fungsi Sel Mikroba

Sel Prokariota

Tipe Sel Prokariotik

1. mempunyai ukuran yang  lebih kecil dibandingkan dengan sel eukariotik
2. Beberapa  sel bakteri Pseudomonas hanya berukuran 0,4-0,7µ diameternya dan panjangnya 2-3µ
3. tidak mempunyai organela seperti mitokondria, khloroplas, dan aparat golgi
4. inti  sel  prokariotik  tidak mempunyai membrane
5. Bahan  genetis  terdapat  di  dalam sitoplasma, berupa untaian ganda (double helix) DNA berbentuk lingkaran yang tertutup
6. Kromosom bakteri pada umumnya hanya satu
7. mempunyai satu atau  lebih molekul  DNA  yang  melingkar  (sirkuler)  yang  disebut  plasmid 
8. Sel  prokariotik  tidak mengandung organel yang dikelilingi oleh membran
9. Ribosom yang dimiliki sel prokariot lebih kecil yaitu berukuran 70S
10. Ukuran genom sel prokariot berbeda dengan sel eukariot
11. Jumlah DNA penyusun pada  sel  prokariot  berkisar  antara  0,8-8.106 pasangan  basa  (pb) DNA
12. DNA  pada  sel eukariot mempunyai  pasangan  basa  lebih  tinggiSel Eukariotik

1. Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti
2. Inti sel mengandung bahan genetis berupa genome/DNA yang tersusun dalam suatu kromosom
3. Di dalam kromosom terdapat DNA yang berasosiasi dengan suatu protein yang disebut histon
4. Kromosom dapat mengalami pembelahan melalui proses mitosis
5. SEL EUKARIOTIK
6. Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti
7. Inti sel mengandung bahan genetis berupa genome/DNA yang tersusun dalam suatu kromosom
8. Di dalam kromosom terdapat DNA yang berasosiasi dengan suatu protein yang disebut histon
9. Kromosom dapat mengalami pembelahan melalui proses mitosis

STRUKTUR SEL

1. Inti Sel

1. Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers)
2. DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang disebut kromosom

Pembelahan inti dari satu menjadi dua anak inti dikenal sebagai mitosis

4. Pada tanaman dan hewan tingkat tinggi dikenal adanya reproduksi secara seksual
5. Pada saat pembuahan, ke dua inti dari sel jantan dan sel betina (gamet) melebur membentuk sigot
6. Masing-masing jenis gamet menyumbang sejumlah (n) kromosom
7. Dengan demikian sigot mengandung dua set kromosom (2n)
8. Apabila gamet bersifat haploid, maka sigot bersifat diploid
9. Semua sel somatik bersifat diploid (mengandung 2 set kromosom)
10. Pada saat generasi seksual berikutnya, kromosom normal (2n) mengalami segregasi menjadi haploid
11. Proses pengurangan separo kromosom dari 2n menjadi n kromosom disebut meiosis

2. Membran Sel Prokariotik

1. Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob
2. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik
3. Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob
4. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik
5. Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya

3. Dinding Sel

1. Dinding sel bakteri bersifat agak elastis dan tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah
2. Secara normal konsentrasi garam dan gula yang menentukan tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel
3. Apabila tekanan osmose di luar sel naik, air sel akan mengalir ke luar, protoplasma mengalami pengkerutan, dan membran akan terlepas dari dinding sel, proses ini disebut dengan plasmolisis

4. Flagel dan Pili

4. Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri yang letaknya dapat polar, bipolar, peritrik, maupun politrik
5. Flagel mengakibatkan bakteri dapat bergerak berputar
6. Penyusun flagel adalah sub unit protein yang disebut flagelin, yang mempunyai berat molekul rendah
7. Ukuran flagel berdiameter 12-18 nm dan panjangnya lebih dari 20 nm 4. Flagel dan Pili. Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri yang letaknya dapat polar, bipolar, peritrik, maupun politrik. Flagel mengakibatkan bakteri dapat bergerak berputar. Penyusun flagel adalah sub unit protein yang disebut flagelin, yang mempunyai berat molekul rendah. Ukuran flagel berdiameter 12-18 nm dan panjangnya lebih dari 20 nm

5. Kapsul dan Lendir

Beberapa bakteri mengakumulasi senyawa-senyawa yang kaya akan air, sehingga membentuk suatu lapisan di permukaan luar selnya yang disebut sebagai kapsul atau selubung berlendir. Fungsinya untuk kehidupan bakteri tidak begitu esensial, namun menyebabkan timbulnya sifat virulen terhadap inangnya. Dalam pembentukan agregasi tanah, senyawa yang terkandung dalam kapsul atau lendir inilah yang sangat berperan. Penyusun utama kapsul adalah polisakarida yang terdiri atas glukosa, gula amino, rhamnosa, serta asam organik seperti asam piruvat dan asam asetat. Ada pula yang mengandung peptida, seperti kapsul pada bakteri Bacillus sp, Lendir merupakan kapsul yang lebih encer. Adakalanya kapsul bakteri dapat dipisahkan dengan metode penggojokan kemudian diekstrak untuk menghasilkan lendir.

Sumber :

1.      Handout mikrobiologi

2.      http://mikrobiolunsoed.wordpress.com/kegiatan/pokok-bahasan/sejarah-dan-ruang-lingkup-mikrobiologi/

3.      http://id.wikipedia.org/wiki/Struktur_sel_bakteri