PERTEMUAN 1 MIKROBIOLOGI

Pengertian mikrobiologi dan mikroba
Definisi Mikrobiologi
Salah satu cabang biologi yang menelaah mengenai organisme hidup berukuran mikroskopis yang meliputi:
virus,bakteri,archaea, protozoa,algae,fungi
Beberapa mikroba (algae dan fungi) yang berukuran cukup besar dan dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi masih dimasukan dalam kajian mikrobiologi
karena: teknik yang sama (isolasi, sterilisasi, dan penumbuhan pada media artifisial) digunakan untuk mempelajarinya
Ruang Lingkup Mikrobiologi :
Mikrobiologi adalah salah satu cabang ilmu dari biologi yang mempelajari mikroba yang memerlukan ilmu pendukung seperti: kimia, fisika, dan biokimia
mikrobiologi dapat dibeda-bedakan menjadi beberapa sub disiplin berdasarkan berbagai macam orientasi :
 Orientasi Taksonomi
1. Virologi: ilmu yang mempelajari tentang struktur, susunan dan klasifikasi virus.
2. Bakteriologi: Ilmu yang mempelajari tentang struktur, susunan dan klasifikasi makhluk hidup termasuk bakteri.
3. Mikologi: Ilmu yang mempempelajari tentang struktur susunan dan klasifikasi maklhuk hidup termasuk jamur.
4. Fikologi atau Algologi: Ilmu yang mempalajari tentang struktur, susunan dan klasifikasi makluk yang termasuk ganggang atau algae.
5. Protozoologi: Ilmu yang mempelajari tentang struktur, susunan dan klasifikasi makhluk hidup termasuk protozoa.
 Orientasi Habitat
1. Mikrobiologi Air: Ilmu yang mempelajari tentang peri kehidupan dan peranan mikroba dalam air.
2. Mikrobiologi Tanah: Ilmu yang mempelajari tentang peri kehidupan dan peranan mikroba dalam tanah.
3. Mikrobiologi Laut: Ilmu yang mempalajari tentang peri kehidupan mikroba yang hidup dalam habitat air laut.
 Orientasi Problema
1. Ekologi Mikroba: Ilmu yang mempelajari tentang timbal balik antara mikroba dan lingkungan hidupnya.
2. Mikrobiologi Patogenik (Pathogenic microbiology): Ilmu yang mempalajari tentang mikroba yang dapat menimbulkan penyakit.
3. Mikrobiologi Pertanian: Ilmu yang mempelajari tentang peranan mikroba dalam bidang pertanian.
4. Mikrobiologi Industri: Ilmu yang mempelajari tentang mikroba-mikroba yang berperan dalam bidang industri.
5. Mikrobiologi Geologi: Ilmu yang mempelajari tentang struktur, sifat dan peranan mikroba dalam bidang geologi.

Lapangan Mikrobiologi Terapan
1. Mikrobiologi Kedokteran: mempelajari mikroba-mikroba yang dapat menimbulkan penyakit, prosedur diognosa dan identifikasi mikroba penyebab penyakit dan cara penyegahannya.
2. Mikrobiologi Akuatik: diterapkan dalam pemurnian air, pengujian mikrobiologis, pengurangan pencemaran biologis dan ekologis.
3. Aeromikrobiologi: mempelajari tentang kontaminasi dan kerusakan-kerusakan yang disebabkan oleh mikroba, dan penyebaran penyakit-penyakit.
4. Mikrobiologi makanan: diterapkan dalam penyediaan bahan makanan, pengawetan bahan makanan, penyakit-penyakit yang disebabkan oleh keracunan makanan dan pencegahannya.
5. Mikrobiologi Pertanian: penyerapannya dibidang penyuburan tanah, penelitian tentang penyakit hewan dan tanaman.
6. Mikrobiologi Industri: diterapkan dalam pembuatan antibiotika, vaksin, minuman fermentasi, zat-zat kimia, pembuatan protein dan hormon-hormon.
7. Eksomikrobiologi: diterapkan dalam eksplorasi tentang kehidupan di angkasa luar.
8. Mikrobiologi Geokimia: diterapkan dalam pertambangan batubara, pembentukan mineral dan gas, pencarian barang tambang seperti batubara, minyak dan gas bumi.

Pengertian Mikroba
Jasad hidup yang ukurannya kecil disebut Mikroba atau Mikroorganisme atau Jasad renik
• Karena ukurannya yang kecil (kurang dari 0,1 mm), sehingga sukar dilihat dengan mata biasa
• Umumnya hanya dapat dilihat dengan alat pembesar atau mikroskop
• Ada mikroba yang berukuran besar sehingga dapat dilihat tanpa alat pembesar
• Pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan jasad tingkat tinggi
Penggolongan Mikroba diantara jasad hidup
Secara klasik jasad hidup digolongkan menjadi : dunia tumbuhan (plantae) dan dunia binatang (animalia)
• Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah dapat digolongkan ke dalam plantae atau animalia
• Mikroba ukurannya sangat kecil sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau animalia
• Mikroba kadang-kadang juga mempunyai sifat antara plantae dan animalia
Ciri Umum Mikroba
Mikroba di alam secara umum berperanan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen
 Jasad Produsen => menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan energi sinar matahari. Mikroba yang berperanan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik
 Jasad Konsumen => Menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh: protozoa
 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)
Menurut perkembangan selnya terdapat dua tipe jasad, yaitu:
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 adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop electron. Selain virus ada jasad hidup yang disebut viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius (dapat menginfeksi) sel inang, Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri suatu molekul protein yang infeksius












Sejarah Dan Perkembangan Mikrobiologi
A. PENEMUAN ANIMALCULUS
• Leeuwenhoek (1633-1723)
mikroskop (sangat sederhana dengan satu lensa jarak fokus yang sangat pendek perbesarannya antara 50-300 kali )
struktur mikroskopis: biji,jaringan tumbuhan, dan invertebrata kecil.
Animalculus adalah jenis-jenis mikroba seperti protozoa, algae, khamir, dan bakteri
B. TEORI DAN PENDAPAT
Teori Abiogenesis => animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati Doktrin Abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance kemajuan pengetahuan mengenai mikroba akibatkan semakin lama doktrin menjadi tidak terbukti
Teori Biogenesis => Animalculus terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara untuk mempertahankan pendapat penganut teori membuktikan dengan berbagai percobaan
• Francesco redi (1626-1697)
ulat di dalam daging busuk, tidak akan berkembang biak apabila disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat
kesimpulan:
• bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging
• belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri
• Lazzaro spallanzani(1729-1799)
Pada percobaan menggunakan kaldu ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh, Mikroba tidak muncul dengan sendirinya , perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut
• Louis Pasteur(1822-1895)
Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah:
Udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata
Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi
Pasteurisasi => cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan
menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC
Sterilisasi => cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan .
tinggi
C. PENEMUAN BAKTERI BERSPORA
• Jhon tyndall (1820-1893)
Percobaannya mendukung pendapat Pasteur,Cairan bahan organik dipanaskan dalam air garam yang mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu
 tidak akan membusuk dalam waktu berbulan-bulan
 tanpa pemanasan maka akan terjadi pembusukan
Termolabil => tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan
Termoresisten => bakteri sangat tahan terhadap panas
Tyndallisasi => Pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora, adalah pemanasan yang terputus dan diulang beberapa kali.
D. PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK
Bahan mikroba akan mengalami perubahan susunan kimianya ,perubahan kimia yang terjadi Fermentasi (pengkhamiran) = proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat
Pembusukan (putrefaction) = proses peruraian yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein
• C Latour Th. Schwann F Kutzing (tahun 1837)
Secara terpisah menemukan zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya khamir. disimpulkan: perubahan gula menjadi alkohol dan CO2 merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir .
• Pasteur (1875-1876)
Meneliti tentang proses fermentasi dalam pembuatan anggur dari gula bit yang menghasilkan menghasilkan anggur yang masam
sebagai contoh :
 fermentasi alkohol oleh khamir
 fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus
 fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus
E. PENEMUAN KEHIDUPAN ANAEROB
Penelitian Pasteur: Pada fermentasi asam butirat ditemukan adanya proses kehidupan yang tidak membutuhkan udara
jika udara dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat, bahkan dapat terhenti sama sekali
Dari hal tersebut kemudian dibuat 2 istilah,yaitu: ANAEROB dan AEROB
• Kehidupan Anaerob => mikroba yang tidak memerlukan Oksigen
• Kehidupan aerob => mikroba yang memerlukan Oksigen
• Fakultatif anaerob => Mikroba yang mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi: Apabila ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi diperoleh secara fermentasi anaerob
PENEMUAN ENZIM
Pasteur: proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan yang di tentang oleh Bernard (1875):
bahwa khamir dapat memecah gula menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya,Katalisator biologis diekstrak sebagai larutan yang tetap dapat menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses yang tidak vital lagi (tanpa sel)
• Buchner (1897)
membuktikan gagasan Bernard menggerus sel khamir dengan pasir dan gula dibebaskan CO2 dan alkohol Penemuan ini membuka jalan ke perkembangan Biokimia Modern
pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai ENZIM
G. MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur (1875-1876) kerusakan pada minuman anggur oleh mikrobia penyakit Bir
Diduga adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad tingkat tinggi
Bukti ditemukannya jamur penyebab : penyakit pada tanaman gandum (1813)
tanaman kentang (1845)penyakit pada ulat sutera penyakit kulit manusia
Pada tahun 1850 ditemukan bakteri berbentuk batang dalam darah hewan yang sakit antraks
1. Davaine (1863-1868) membuktikan: bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan dapat ditularkan pada hewan yang sehat sehingga menimbulkan penyakit yang sama
2. Robert Koch (1876) Membuktian : bahwa antraks disebabkan oleh bakteri sehingga ditemukan “Postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit
H. PENEMUAN VIRUS
• Iwanowsky:
menemukan bahwa filtrat bebas bakteri (cairan yang telah disaring dengan saringan bakteri) dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik
masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat
diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri yang dikenal sebagai VIRUS
• Postulat River (1937)
Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus, yaitu:
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
Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan kembali penyakit yang sama
I. GENERATIO SPONTANEA (ABIOGENESIS) MENURUT PANDANGAN BARU
Bukti-Bukti baru : Kehidupan terjadi dari berbagai unsur kimia, dengan rangkaian reaksi yang mirip dengan reaksi yang terjadi di alam
Oparin (1938) dan Haldane (1932):
bumi pada jaman prebiotik mempunyai atmosfer yang bersifat anaerob yang mengandung Nitrogen, Hidrogen, CO2, uap air, ammonia, CO, dan H2S
Teori asal mula kehidupan didukung oleh S. Miller (1957) dan H. Urey (1954)
J. PENGGUNAAN MIKROBA
1. Penggunaan mikroba untuk proses klasik
a. khamir untuk membuat anggur dan roti
b. bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir
c. bakteri asam asetat untuk vinegar
d. jamur Aspergillus sp. untuk kecap
e. jamur Rhizopus sp. untuk tempe
2. Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik
a. Penisilin oleh jamur Penicillium sp.
b. Streptomisin oleh Actinomysetes streptomyces sp.
3. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru
a. karotenoid dan steroid oleh jamur
b. asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum
c. pembuatan enzim amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain .
4. Penggunaan mikroba dalam teknik
genetika modern
a. pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia
b. penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, dan lain-lain
5. Penggunaan mikroba di bidang pertanian
untuk pupuk hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya
6. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan
a. untuk proses leaching di tambang emas
b. desulfurisasi batubara
c. untuk proses penambangan minyak bumi
7. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan
mengatasi pencemaran limbah organik/anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik




STRUKTUR DAN FUNGSI SEL MIKROBA
Sel unit terkecil dari organism hidup
Komposisi material sel : DNA dan RNA,protein, lemak,fosfolipid
adanya perbedaan sangat mendasar antara sel bakteri dan sianobakteria dengan sel hewan dan sel tumbuhan
Ada dua tipe sel :
sel Prokariotik => merupakan tipe sel pada bakteri dan sianobakteria/alga biru
(disebut jasad prokariot)
sel Eukariotik => merupakan tipe sel pada jasad yang tingkatnya lebih tinggi dari
bakteri (disebut jasad eukariot) yaitu khamir, jamur (fungi), alga
selain alga biru, protozoa, dan tanaman serta hewan
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 membran
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 tinggi
SEL 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. Di dalam sel eukariotik terdapat mitokondria dan khloroplas yang mengandung sedikit DNA yang berbentuk sirkuler tertutup (seperti DNA prokariot)
6. Di dalam sel eukariotik terdapat Ribosom yang lebih besar dibandingkan prokariotik (berukuran 80S), selain itu juga dijumpai aparatus golgi yang pada tanaman, organela ini mirip dengan diktiosom
7. Kedua organel tersebut berperan dalam proses sekresi
STRUKTUR SEL
1. Inti Sel
a. Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran yang terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers)
b. DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang disebut kromosom
c. Pembelahan inti dari satu menjadi dua anak inti dikenal sebagai mitosis
d. Pada tanaman dan hewan tingkat tinggi dikenal adanya reproduksi secara seksual
e. Pada saat pembuahan, ke dua inti dari sel jantan dan sel betina (gamet) melebur membentuk sigot
f. Masing-masing jenis gamet menyumbang sejumlah (n) kromosom
g. Dengan demikian sigot mengandung dua set kromosom (2n)
h. Apabila gamet bersifat haploid, maka sigot bersifat diploid
i. Semua sel somatik bersifat diploid (mengandung 2 set kromosom)
j. Pada saat generasi seksual berikutnya, kromosom normal (2n) mengalami segregasi menjadi haploid
k. Proses pengurangan separo kromosom dari 2n menjadi n kromosom disebut meiosis
2. Membran Sel Prokariotik
a. Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan dalamnya bersifat hidrofob
b. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik
c. Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya
d. Pada beberapa bakteri, membran mengelilingi sitoplasma tanpa menunjukkan adanya lipatan, sedangkan membran pada bakteri lain mengalami pelipatan ke dalam yang disebut mesosom
e. Pada bakteri fotosintetik, khlorofil tidak terdapat dalam suatu khloroplas, melainkan terdapat dalam membran yang sangat berlipat-lipat di dalam sel, yang disebut membran tilakoid
f. Sistem fotosintetik pada bakteri disamping menggunakan khlorofil, juga karotenoid. Keduanya mengandung sistem transport elektron yang menghasilkan ATP pada proses fotosintesis
3. Dinding Sel
a. Dinding sel bakteri bersifat agak elastis dan tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah
b. Secara normal konsentrasi garam dan gula yang menentukan tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel
c. 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
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 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.

Perbedaan ,Sel Tanaman, Sel Hewan, Dan Sel Bakteri
Perbedaan ini dapat dilihat dari:
Dinding Sel
• Membran Sel
• Inti Sel
• Mitokondria
• Endoplasmik Retikulum (Er) Dan Ribosome
• Khloroplas
• Vakuola