PERANAN LINGKUNGAN DAN PROSES ADAPTASI PERTAHANAN MIKROORGANISME DALAM KEHIDUPAN

Semua makhluk hidup sangat bergantung pada lingkungan sekitar, demikian juga jasat renik. Makhluk - makhluk ini tidak dapat sepenuhnya menguasai factor - faktor lingkungan, sehingga untuk hidupnya sangat bergantung kepada lingkungan sekitar. Satu - satunya jalan untuk menyelamatkan diri dari faktor lingkungan adalah dengan cara menyesuaikan diri (adaptasi) kepada pengaruh faktor dari luar. Penyesuaian mikroorganisme terhadap faktor lingkungan dapat terjadi secara cepat dan ada yang bersifat sementara, tetapi ada juga perubahan itu bersifat permanen sehingga mempengaruhi bentuk morfologi serta sifat-sifat fisiologi secara turun Temurun.

          Kehidupan mikroba tidak hanya dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, akan tetapi juga mempengaruhi keadaan lingkungan. Misalnya, bakteri termogenesis menimbulkan panas di dalam medium tempat tumbuhnya. Beberapa mikroba dapat pula mengubah pH dari medium tempat hidupnya, perubahan ini dinamakan perubahan secara kimia.

          Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungannya. Perubahan lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan. Mikroba tersebut dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut. Faktor lingkungan meliputi faktor-faktor abiotik (fisika dan kimia), dan faktor biotik.

1.             Peranan Lingkungan Dalam Pertahanan Mikroorganisme Dalam Kehidupan

1.    Faktor abiotik

Faktor abiotik adalah faktor yang dapat mempengaruhi kehidupan yang bersifat fisika dan kimia. Diantara faktor-faktor yang perlu diperhatikan ialah:

a.    Pengaruh Temperatur

                      Temperatur  merupakan salah satu faktor yang penting di dalam kehidupan. Beberapa jenis mikroba dapat hidup di daerah temperatur yang luas sedang jenis lainnya pada daerah yang terbatas. Pada umumnya batas daerah tempetur bagi kehidupan mikroba terletak di antara 0^oC dan 90^oC, sehingga untuk masing-masing mikroba dikenal nilai temperatur minimum, optimum dan maksimum. Temperatur minimum suatu jenis mikroba ialah nilai paling rendah dimana kegiatan mikroba masih berlangsung. Temperatur optimum adalah nilai yang paling sesuai / baik untuk kehidupan mikroba. Temperatur maksimum adalah nilai tertinggi yang masih dapat digunakan untuk aktivitas mikroba tetapi pada tingkatan kegiatan fisiologi yang paling minimal.

            Daya tahan mikroba terhadap temperatur tidak sama untuk tiap-tiap spesies. Ada spesies yng mati setelah mengalami pemanasan beberapa menit didalam medium pada temperature 60^oC; sebaliknya bakteri yang membentuk spora seperti genus Bacillus dan genus Clostridium tetap hidup setelah dipanasi dengan uap 100^oC atau lebih selama 30 menit. Oleh karena itu, proses sterilisasi untuk membunuh setiap spesies bakteri yakni dengan pemanasan selama 15-20 menit dengan tekanan 1 atm dan temperatur 121^oC di dalam otoklaf.

                     Mengenai pH medium kenapa berpengaruh terhadap daya tahan mikroba terhadap pemanasan bahwa sedikit perubahan pH menuju asam atau basa sangat berpengaruh terhadap pemanasan. Sehubungan dengan hal ini, maka buah-buahan yang masam lebih mudah disterilkan dari pada sayur mayur atau daging.

         
            Golongan bakteri yang dapat hidup pada batas-batas temperature yang sempit, misalnya Gonococcus yang hanya dapat hidup pada kisaran 30-40^oC. golongan mikroba yang memiliki batas temperatur minimum dan maksimum tidak telalu besar, disebut stenotermik.

 

Gambar, Gonococus

Sumber : http://faculty.ccbcmd.edu/courses/bio141/labmanua/lab17/dfaby_ng01.html

                         Tetapi Escherichia coli tumbuh pada kisaran temperatur 8-46^oC, sehingga beda (rentang) antara temperatur minimum besar, inilah yang disebut golongan euritermik. Bila mikroba dipiara dibawah temperatur minimum atau sedikit diatas temperatur maksimum tidak segera mati, melainkan dalam keadaan dormansi (tidur).

                        Berdasarkan daerah aktivitas temperatur, mikroba di bagi menjadi 3 golongan, yaitu:

a. Mikroba psirkofilik (kryofilik) adalah golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperatur antara 0 C sampai 30 C, dengan temperatur optimum 15 C. kebanyakan golongan ini tumbuh d tempat-tempat dingin, baik di daratan maupun di lauatan.

b. Mikroba mesofilik adalah golongan mikroba yang mempunyai temperatur optimum pertumbuhan antara 25 C-37 C minimum 15 C dan maksimum di sekitar 55 C. umumnya  hidup di dalam alat pencernaan, kadang-kadang ada juga yang dapat hidup dengan baik pada temperatur 40 C atau lebih.

c. Mikroba termofilik adalah golongan mikroba yang dapat tumbuh pada daerah temperature tinngi, optimum 55C-60 C, minmum 40 C, sedangkan maksimum 75 C. golongan ini terutama terdapat di dalam sumber-sumber air panas dan tempat-tempat lain yang bertemperatur lebih tinggi dari 55 C.

Grafik pertumbuhan mikroba pada berbagai kisaran suhu pertumbuhan. Temperatur tinggi melebihi temperatur maksimum akan menyebabkan denaturasi protein dan enzim. Hal ini akan menyebabkan terhentinya metabolisme. Dengan nilai temperatur yang melebihi maksimum, mikroba akan mengalami kematian. Titik kematian termal suatu jenis mikroba (Thermal Death Point) adalah nilai temperatur serendah-rendahnya yang dapat mematikan jenis mikroba yang berada dalam medium standar selama 10 menit dalam kondisi tertentu. Laju kematian termal (thermal Deat Rate) adalah kecepatan kematian mikroba akibat pemberian temperatur. Hal ini karena tidak semua spesies mati bersama-sama pada suatu temperatur  tertentu. Biasanya, spesies yang satu lebih tahan dari pada yang lain terhadap suatu pemanasan, oleh karena itu masing-masing spesies itu ada angka kematian pada suatu temperatur. Waktu kematian temal (Thermal Death Time) merupakan waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu jenis mikroba pada suatu temperatur yang tetap.

Faktor-faktor yang mempengaruhi titik kematian thermal antara lain ialah waktu, temperatur, kelembaban, bentuk dan jenis spora, umur mikrroba, pH dan komposisi medium. Contoh waktu kematian thermal (TDT/ thermal death time) untuk beberapa jenis bakteri adalah sebagai berikut :

Nama mikroba	Waktu (menit)	Suhu (0C)
Escherichia coli	20-30	57
Staphylococcus aureus	19	60
Spora Bacilus subtilis	20-50	100
Spora Clostridium botulinum	100-330	100

 

a.    Kelembaban dan Pangaruh Kebasahan serta Kekeringan

          Mikroba mempunyai nilai kelembaban optimum. Pada umumnya untuk pertumbuhan ragi dan bakteri diperlukan kelembaban yang tinggi di atas 85%, sedangkan untuk jamur di perlukan kelembaban yang rendah dibawah 80%. Banyak mikroba yang tahan hidup di dalam keadaan kering untuk waktu yang lama, seperti dalam bentuk spora, konidia, artospora, klamidospora dan kista.

Setiap mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya, biasanya diukur dengan parameter a_w (water activity) atau kelembaban relatif. Mikroba umumnya dapat tumbuh pada aw 0,998-0,6. bakteri umumnya memerlukan a_w 0,90- 0,999. Mikroba yang osmotoleran dapat hidup pada a_w terendah (0,6) misalnya khamir Saccharomyces rouxii. Aspergillus glaucus dan jamur benang lain dapat tumbuh pada a_w 0,8. Bakteri umumnya memerlukan a_w atau kelembaban tinggi lebih dari 0,98, tetapi bakteri halofil hanya memerlukan a_w 0,75. Mikroba yang tahan kekeringan adalah yang dapat membentuk spora, konidia atau dapat membentuk kista.  Tabel berikut ini memuat daftar a_w yang diperlukan oleh beberapa jenis bakteri dan jamur :

Nilai aw	Bakteri	Jamur
1,00	Caulobacter Spirillum	-
0,90	Lactobacilus Bacillus	Fusarium Mucor
0,85	Staphylococcus	Debaromyces
0,80	-	Penicillium
0,75	Halobacterium	Aspergillus
0,60	-	Xeromyces

                         

                    Bakteri sebenarnya mahluk yang suka akan keadaan basah, bahkan dapat hidup di dalam air. Hanya di dalam air yang tertutup mereka tak dapat hidup subur, hal ini di sebabkan karena kurangnya udara bagi mereka. Tanah yang cukup basah baiklah bagi kehidupan bakteri. Banyak bakteri menemui ajalnya, jika kena udara kering. Meningococcus, yaitu bakteri yang menyebabkan meningitis, itu mati dalam waktu kurang daripada satu jam, jika digesekkan di atas kaca obyek. Sebaliknya,spora-spora bakteri dapat bertahan beberapa tahun dalam keadaan kering.

Pada proses pengeringan, air akan menguap dari protoplasma. Sehingga kegiatan metabolisme berhenti. Pengeringan dapat juga merusak protoplasma dan mematikan sel. Tetapi ada mikrobia yang dapat tahan dalam keadaan kering, misalnya mikrobia yang membentuk spora dan dalam bentuk kista. Adapun syarat-syarat yang menentukan matinya bakteri karena kekeringan itu ialah bakteri yang ada dalam medium susu, gula, daging kering dapat bertahan lebih lama dari pada di dalam gesekan pada kaca obyek. Demikian pula efek kekeringan kurang terasa, apabila bakteri berada di dalam sputum ataupun di dalam agar-agar yang kering.

Pengeringan di dalam terang itu pengaruhnya lebih buruk daripada pengeringan di dalam gelap. Pengeringan pada suhu tubuh (37°C) atau suhu kamar (+ 26 °C) lebih buruk daripada pengeringan pada suhu titik-beku. Pengeringan di dalam udara efeknya lebih buruk daripada pengeringan di dalam vakum ataupun di dalam tempat yang berisi nitrogen. Oksidasi agaknya merupakan factor maut.

b.    Pengaruh perubahan nilai Osmotik

Tekanan osmose sebenarnya sangat erat hubungannya dengan kandungan air. Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma. Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah.

Berdasarkan tekanan osmose yang diperlukan dapat dikelompokkan menjadi:

1. Mikroba osmofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar gula tinggi.

2. Mikroba halofil, adalah mikroba yang dapat tumbuh pada kadar garam halogen yang tinggi.

3. Mikroba halodurik, adalah kelompok mikroba yang dapat tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 %.

Contoh mikroba osmofil adalah beberapa jenis khamir. Khamir osmofil mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari 65 % wt/wt (aw = 0,94). Contoh mikroba halofil adalah bakteri yang termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium. Bakteri yang tahan pada kadar garam tinggi, umumnya mempunyai kandungan KCl yang tinggi dalam selnya. Selain itu bakteri ini memerlukan konsentrasi Kalium yang tinggi untuk stabilitas ribosomnya. Bakteri halofil ada yang mempunyai membran purple bilayer, dinding selnya terdiri dari murein, sehingga tahan terhadap ion Natrium.

c.    Kadar Ion Hidrogen (pH)

Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7). Beberapa bakteri dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea. Hanya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap kemasaman, misalnya Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi. Bakteri yang bersifat asidofil misalnya Thiobacillus. Jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu:

a. Mikroba asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0-5,0,

b. Mikroba mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0.

c. Mikroba alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5. Contoh pH minimum, optimum, dan maksimum untuk beberapa jenis bakteri adalah sebagai berikut :

Nama mikroba	pH
	minimum	optimum	maksimum
Escherichia coli Proteus vulgaris Enterobacter aerogenes Pseudomonas aeruginosa Clostridium sporogenes Nitrosomonas spp Nitrobacter spp Thiobacillus Thiooxidans Lactobacillus acidophilus	4,4 4,4 4,4 5,6 5,0-5,8 7,0-7,6 6,6 1,0 4,0-4,6	6,0-7,0 6,0-7,0 6,0-7,0 6,6-7,0 6,0-7,6 8,0-8,8 7,6-8,6 2,0-2,8 5,8-6,6	9,0 8,4 9,0 8,0 8,5-9,0 9,4 10,0 4,0-6,0 6,8

                                    Untuk menumbuhkan mikroba pada media memerlukan pH yang konstan, terutama pada mikroba yang dapat menghasilkan asam. Misalnya Enterobacteriaceae dan beberapa Pseudomonadaceae. Oleh karenanya ke dalam medium diberi tambahan buffer untuk menjaga agar pH nya konstan. Buffer merupakan campuran garam mono dan dibasik, maupun senyawa-senyawa organik amfoter. Sebagai contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2. Cara kerja buffe adalah garam dibasik akan mengadsorbsi ion H+ dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH^-.

a.    Tegangan Muka

Tegangan muka mempengaruhi cairan sehingga permukaan cairan tersebut menyerupai membran yang elastis. Seperti telah diketahui protoplasma mikroba terdapat di dalam sel yang dilindungi dinding sel, maka apabila ada perubahan tegangan muka dinding sel akan mempengaruhi pula permukaan protoplasma. Akibat selanjutnya dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dan bentuk morfologinya. Zat-zat seperti sabun, deterjen, dan zat-zat pembasah (surfaktan) seperti Tween₈₀ dan Triton A₂₀ dapat mengurangi tegangan muka cairan/larutan.  Umumnya mikroba cocok pada tegangan muka yang relatif tinggi.

b.    Tekanan hidrostatik

Tekanan hidrostatik mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba. Umumnya tekanan 1-400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba.

 

 

Gambar, Tekanan hidrostatik

Sumber : http://www.drillingformulas.com/wp-content/uploads/2009/09/slug.jpg

                      Tekanan hidrostatik yang lebih tinggi lagi dapat menghambat atau menghentikan pertumbuhan, oleh karena tekanan hidrostatik tinggi dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim. Tekanan diatas 100.000 pound/inchi² menyebabkan denaturasi protein. Akan tetapi ada mikroba yang tahan hidup pada tekanan tinggi (mikroba barotoleran), dan ada mikroba yang tumbuh optimal pada tekanan tinggi sampai 16.000 pound/inchi² (barofil). Mikroba yang hidup di laut dalam umumnya adalah barofilik atau barotoleran. Sebagai contoh adalah bakteri Spirillum.

a.    Pengaruh Sinar

Kebanyakan bakteri tidak dapat mengadakan fotosintesis, bahkan setiap radiasi dapat berbahaya bagi kehidupannya. Sinar yang nampak oleh mata kita, yaitu yang bergelombang antara 390 m μ sampai 760 m μ, tidak begitu berbahaya; yang berbahaya ialah sinar yang lebih pendek gelombangnya, yaitu yang bergelombang antara 240 m μ sampai 300 m μ. Lampu air rasa banyak memancarkan sinar bergelombang pendek ini. Lebih dekat, pengaruhnya lebih buruk. Dengan penyinaran pada jarak dekat sekali, bakteri bahkan dapat mati seketika, sedang pada jarak yang agak jauh mungkin sekali hanya pembiakannya sajalah yang terganggu. Spora-spora dan virus lebih dapat bertahan terhadap sinar ultra-ungu. Sinar ultra-ungu biasa dipakai untuk mensterilkan udara, air, plasma darah dan bermacam-macam bahan lainya. Suatu kesulitan ialah bahwa bakteri atau virus itu mudah sekali ketutupan benda-benda kecil, sehingga dapat terhindar dari pengaruh penyinaran. Alangkah baiknya, jika kertas-kertas pembungkus makanan, ruang-ruang penyimpan daging, ruang-ruang pertemuan, gedung-gedung bioskop dan sebagainya pada waktu-waktu tertentu dibersihkan dengan penyinaran ultra - ungu.

1.        Faktor Biotik Dalam Biologi

            Faktor biotik ialah faktor-faktor yang disebabkan jasad (mikrobia) atau kegiatannya yang dapat mempengaruhi kegiatan (pertumbuhan) jasad atau mikrobia lain. Adapun faktor biologi diantaranya:

 

a.  Netralisme

         

                        Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi. Hal ini dapat terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat, serta populasi yang keluar dari habitat alamiahnya. Sebagai contoh interaksi antara mikroba allocthonous (nonindigenous) dengan mikroba autochthonous (indigenous), dan antar mikroba nonindigenous di atmosfer yang kepadatan populasinya sangat rendah. Netralisme juga terjadi pada keadaan mikroba tidak aktif, misal dalam keadaan kering beku, atau fase istirahat (spora, kista).

 b.  Komensalisme

                                    Hubungan komensalisme antara dua populasi terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contohnya adalah:

- Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein dapat digunakan oleh Legionella pneumophila.

- Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobic Methanobacterium.

  c.  Sinergisme

         

                                    Suatu bentuk asosiasi yang menyebabkan terjadinya suatu kemampuan untuk dapat melakukan perubahan kimia tertentu di dalam substrat. Apabila asosiasi melibatkan 2 populasi atau lebih dalam keperluan nutrisi bersama, maka disebut sintropisme. Sintropisme sangat penting dalam peruraian bahan organik tanah, atau proses pembersihan air secara alami.

       

d. Mutualisme (Simbiosis)

         

                                     Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip. Contohnya adalah Bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan. Contoh lain adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.

         

e. Kompetisi

         

                                    Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum dengan Paramaecium aurelia.

   

f.  Amensalisme (Antagonisme)

         

            Satu bentuk asosiasi antar spesies mikroba yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain. Misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contohnya adalah bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Thiobacillus thiooxidans menghasilkan asam sulfat. Asam-asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain. Bakteri amonifikasi menghasilkan ammonium yang dapat menghambat populasi Nitrobacter.

g.  Parasitisme

            Parasitisme terjadi antara dua populasi, populasi satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host / inang). Umumnya parasitisme terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik. Ukuran parasit biasanya lebih kecil dari inangnya. Terjadinya parasitisme memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contohnya adalah bakteri Bdellovibrio yang memparasit bakteri E. coli. Jamur Trichoderma sp. memparasit jamur Agaricus sp.

  h.  Predasi

         

            Hubungan predasi terjadi apabila satu organisme predator memangsa atau memakan dan mencerna organisme lain (prey). Umumnya predator berukuran lebih besar dibandingkan prey, dan peristiwanya berlangsung cepat. Contohnya adalah Protozoa (predator) dengan bakteri (prey). Protozoa Didinium nasutum (predator) dengan Paramaecium caudatum (prey).

2.        Proses Adaptasi Pertahanan Mikroorganisme

         

Ada 3 faktor yang mempengaruhi kelangsungan hidup mikroorganisme yaitu faktor fisika, kimia, dan biologi. Mikrooorganisme memiliki persamaan karakteristik dan perbedaan. Yang termasuk persamaan kerakteristik diantaranya pH, suhu, baik pH lingkungan maupun suhu lingkungan.  Lingkungan tempat kehidupan mikroorgasisme dibedakan menjadi 3 yaitu ; tanah, air, dan alam bebas. Pada mikroorganisme tanah dan air di pengaruhi oleh keadaan pH. Dalam keadaan asam sebagian besar mikroorganisme tidak dapat melangsungkan kehidupannya, akan tetapi ada juga mikroorganisme yang dapat melangsungkan kehidupannya dan resisten dengan lingkungan asam.  Pada mikroorganisme alam bebas di pengaruhi oleh suhu, misalnya pada musim kemarau bakteri influenza tidak dapat bertahan hidup, karena suhunya sangat tinggi (suhu maksimum), tetapi mikroorganisme yang ada di tanah dan air tidak di pengaruhi oleh perubahan suhu tersebut dalam artian dapat melangsungkan kehidupannya.

Dalam keadaan lingkungan yang kurang menguntungkan misalnya, keadaan pH minimum mikroorganisme dapat mempertahankan kehidupannya dengan cara membentuk kista atau dengan membentuk spora. Pada lingkungan yang mengandung zat-zat kimia ada sebagian mikroorganisme yang dapat bertahan hidup, akan tetapi ada juga yang mati, itu semua dapat di lihat dari tingkat keresistensiannya terhadap lingkungan dari masing-masing mikroorganisme.  

Spora dalam bakteri adalah salah satu proses adaptasi yang dilakukan bakteri untuk mempertahankan hidupnya terhadap pengaruh buruk dari factor luar yang ekstrim sebagai proses adaptasi tubuh bakteri. Spora bakteri ini juga mempunyai kemiripan fungsi yang sama seperti kista ameba, sebab bakteri dalam bentuk spora dan ameba dalam bentuk merupakan satu fase, dimana kedua mikoorganisme berubah bentuk untuk melindungi diri terhadap – factor – factor luar yang tidak menguntungkan. Segera setelah factor luar baik lagi bagi mereka, maka pecahlah bungkus spora atau dinding kista dan tumbuhlah bakteri atau setelah sebagaimana biasanya. Banyak diantara spesies Bacillus yang aerob dan beberapa spesies yang Clostridium  yang anaerob yang membentuk spora. Spora ini lazi disebut endospora, ialah karena spora dibetuk didalam sel. Endospora jauh lebih tahan terhadap pengaruh luar yang buruk dari pada bakteri biasa, yaitu bakteri dalam bentuk vegetative.

 

Gambar : Spora Bakteri Bacillus

Sumber : http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS-CdIQ094gElwt3LNLBnqmp9gjgkhMAPgrCjndgvKwtj3XqusrQIGMSH7ZWQ

Ada spesies yang sama sekali tidak membentuk spora, ada pula spesies yang dapat membentuk spora, apabila menghadapi keadaan luar yang tidak sesuai. Seperti telah dikatakan diatas, terbentuknya spora yaitu bukan secara langsung, akan tetapi terbentuk sedikit demi sedikit, bila medium menjadi kering atau menjadi penuh dengan hasil yang menggangu  Bacillus mycoides akan membentuk spora apabila menghadapi “ kelaparan ” di dalam keadaan oksigen. Pada umumnya sporulasi itu mudah terjadi, jika keadaan medium memburuk, zat – zat yang timbul sebagai pertukaran zat bertimbun – timbun dan factor – factor luar ang merugikan. Tetapi beberapa spesies mampu membentuk spora meskipun tidak terganggu oleh factor luar. Sporulasi dapat dicegah, jika selalu diadakan pemindahan piaraan keedium yang baru. Beberapa spesies bakteri dapat kehilangan kemampuannya untuk membentuk spora.

Bakteri dalam bentuk spora akan lebih tahan terhadap desinfektan, sinar matahari, dan terutama terhadap kekeringan, panas, dan dingin. Hal ini disebabkan karena dinding spora sedikit banyak impermeable, sedang banyaknya asam ribonukleat didalam protoplasma dalam menawar pengaruh buruk dari sinar, lebih – lebih dari sinar ultraviolet. Berhubung spora ini mengandung sedikit air, maka keadaan ini menyebabkan spora tidak mudah mengalami perubahan temperature.

Jika keadaan luar menguntungkan, maka spora dapat tumbuh lagi menjadi bakteri biasa. Mula – mula air meresap ke spora, kemudian spora mengembang dan kulit spora menjadi retak karenaya. Keretakan ini dapat terjadi pada salah satu ujung, tetapi dapat juga terjadi pada tengah – tengah spora hal ini merupakan ciri khas dari bakteri Bacillus.Jika kulit spora pecah ditengah – tengah maka masing – masing pecahan akan merupakan suatu penutup pada kedua ujung bakteri.    

Dilihat dari faktor biologi hampir semuanya mempengaruhi kelangsungan hidup mikroorganisme. Misalnya bakteri yang parasit pada manusia, bakteri dapat berkembangbiak dengan cepat tergantung pada tingkat kekebalan tubuh dari orang tersebut, jika kekebalan tubuh orang tersebut tinggi maka dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang berparasit. Dapat dilihat juga adanya mikroorganisme lain, misalnya bakteriofage yaitu mikroorganisme yang memakan bakteri lain. Sehingga dapat di simpulkan faktor lingkungan yang paling mempengaruhi kelangsungan hidup mikroorganisme yaitu faktor kimia, karena dapat dilihat dari ketersediaan protein yang ada di alam bebas, penyusunnya terdiri dari unsur-unsur kimia yaitu CHONP (karbon, hydrogen, oksigen, nitrogen, dan fospor). Dan apabila ketersedian protein sebagai asupan makanan mikroorganisme  di alam berkurang maka dapat mengakibatkan menurunnya perkembangbiakan dari  mikroorganisme yang ada.  

Data yang menggambarkan kisaran suhu tumbuh berbagai macam bakteri menunjukkan sifat termofil, mesofil, dan psikrofil yang agak berubah-ubah. Kisaran suhu yang memungkinkan pertumbuhan adaptasi mikroorganisme itu berubah-ubah seperti halnya suhu-suhu maksimum dan minimum. Kisaran suhu beberapa bakteri kurang dari 10°C, sedangkan untuk lainnya dapat sampai 50°C. Faktor yang menentukan batas suhu untuk tumbuh telah disingkapkan oleh dua macam penelitian; perbandingan antara sifat organisme dengan kisaran suhu yang sangat berbeda; dan analisis sifat mutan yang peka terhadap suhu, kisaran suhunya menjadi lebih sempit oleh perubahan satu mutan. Ada dua macam mutan yang peka terhadap suhu; mutan peka panas, dengan suhu tumbuh maksimum yang menurun ; dan mutan peka dingin, dengan suhu tumbuh minimum yang menaik. Studi mengenai kinetika denaturasi panas pada enzim dan struktur sel yang berprotein (misalnya flagelum, ribosom) menunjukkan bahwa banyak protein khusus pada bakteri termofil lebih tahan panas daripada protein homolognya dari bakteri mesofil. Mungkin pula untuk mengira-ngirakan ketahanan panas menyeluruh protein sel yang dapat larut, dengan mengukur kecepatan protein di dalam ekstrak bakteri menjadi tidak larut karena denaturasi panas pada beberapa suhu yang berbeda. Pada hakekatnya semua protein bakteri termofilik setelah perlakuan panas tetap pada tingkat asalnya yang sebenarnya menghilangkan semua protein mesofil yang sekelompok. Karena itu adaptasi mikroorganisme termofilik terhadap suhu di sekitarnya hanya dapat dicapai dengan perubahan mutasional yang mempengaruhi struktur utama kebanyakan (jika tidak semua) protein sel tersebut. Meskipun adaptasi evalusionar yang menghasilkan termofil agaknya melibatkan ,mutasi yang meningkatkan ketahanan panas proteinnya , namun kebanyakan mutasi yang berpengaruh pada struktur utama suatu protein khusus ( misalnya enzin) mengurangi ketahanan panas protein tersebut, walaupun banyak di antara mutasi ini mungkin berpengaruh sedikit atau tidak sama sekali pada sifat-sifat katalitik. Akibatnya, dengan tidak adanya seleksi tandingan oleh tantangan panas, maka suhu maksimum untuk pertumbuhan mikroorganisme apa pun harus menurun secara berangsur-angsur sebagai akibat mutasi acak yang berpengaruh pada struktur pertama proteinnya. Kesimpulan ini ditunjang oleh pengamatan bahwa bakteri psikrofilik yang diisolasi dari air antartik mengandung sejumlah besar protein yang luar biasa labilnya terhadap panas. Pada suhu rendah, semua protein mengalami sedikit perubahan bentuk, yang dianggap berasal dari melemahnya ikatan hidrofobik yang memegang peran penting dalam penentuan struktur tartier (berdimensi tiga). Semua tipe ikatan lain pada protein menjadi lebih kuat bila suhu diturunkan. Pentingnya bentuk yang tepat untuk fungsi sebenarnya protein alosterik dan untuk perakitan sendiri protein ribosomal menjadi kedua kelas protein ini teramat peka terhadap inaktivasi dingin. Oleh karena itu, tidaklah mengherankan bahwa mutasi yang menaikkan suhu minimum untuk pertumbuhan biasanya terjadi di dalam gen yang menyandikan protein-protein ini.

               Adapun macam – macam factor adaptasi pertahanan mikroorganisme yang lainnya yaitu :

1.      Tahan terhadap kondisi asam lambung

Pertimbangan yang sangat praktis untuk menyeleksi isolat sebagai probiotik adalah daya tahannya sewaktu melintasi lambung sampai mencapai organ target (usus besar). Strain harus tahan terhadap kondisi asam karena keasaman di lambung sangat rendah. Cara yang sering digunakan untuk uji ketahanan ini adalah dengan mengevaluasi daya tahannya pada pH 3 selama 3 jam, waktu yang sama dengan rata-rata waktu perlintasan melalui lambung. Meskipun beberapa strain dapat bertahan pada perlakuan ini secara langsung, strain lainnya ternyata menunjukkan ketahanan juga apabila mendapat perlakuan pendahuluan pada nilai pH yang lebih tinggi. Hal ini dibuktikan dalam sebuah penelitian yang hasilnya menunjukkan bahwa beberapa bifidobacteria, lactobacilli, dan Streptococcus salivarius tidak dapat tumbuh  langsung pada pH 3. Perlakuan mikroorganisme pada kondisi stress yang ringan akan menginduksi ketahanan dalam mengatasi stress tersebut, sehingga dapat menahan tingkat stress yang lebih tinggi. Oleh karena itu isolat potensial untuk kultur probiotik tidak perlu resisten langsung terhadap pH 3, sejauh isolat tersebut mampu mentoleransinya setelah melewati kondisi perlakuan pada pH yang lebih tinggi.

Secara praktis, hal ini dapat dilakukan manakala yogurt yang digunakan sebagai media pembawa probiotik, juga berperan sebagai media pengkondisian/adaptasi dengan menyediakan kondisi asam yang tidak terlalu ekstrim (nilai pH sekitar 4-5).

2.      Kadar ion hidrogen (pH)

Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7). Beberapa bakteri dapat hidup pada pH tinggi (medium alkalin). Contohnya adalah bakteri nitrat, rhizobia, actinomycetes, dan bakteri pengguna urea. Hanya beberapa bakteri yang bersifat toleran terhadap kemasaman, misalnya Lactobacilli, Acetobacter, dan Sarcina ventriculi. Bakteri yang bersifat asidofil misalnya Thiobacillus. Jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah. Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri. Berdasarkan pH-nya mikroba dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu (a) mikroba asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0-5,0, (b) mikroba mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5-8,0, dan (c) mikroba alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4-9,5. Contoh pH minimum, optimum, dan maksimum untuk beberapa jenis bakteri adalah sebagai berikut :

Nama mikroba	pH
	minimum	optimum	maksimum
Escherichia coli Proteus vulgaris Enterobacter aerogenes Pseudomonas aeruginosa Clostridium sporogenes Nitrosomonas spp Nitrobacter spp Thiobacillus Thiooxidans Lactobacillus acidophilus	4,4 4,4 4,4 5,6 5,0-5,8 7,0-7,6 6,6 1,0 4,0-4,6	6,0-7,0 6,0-7,0 6,0-7,0 6,6-7,0 6,0-7,6 8,0-8,8 7,6-8,6 2,0-2,8 5,8-6,6	9,0 8,4 9,0 8,0 8,5-9,0 9,4 10,0 4,0-6,0 6,8

Untuk menumbuhkan mikroba pada media memerlukan pH yang konstan, terutama pada mikroba yang dapat menghasilkan asam. Misalnya Enterobacteriaceae dan beberapa Pseudomonadaceae. Oleh karenanya ke dalam medium diberi tambahan buffer untuk menjaga agar pH nya konstan. Buffer merupakan campuran garam mono dan dibasik, maupun senyawa-senyawa organik amfoter. Sebagai contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2. Cara kerja buffe adalah garam dibasik akan mengadsorbsi ion H+ dan garam monobasik akan bereaksi dengan ion OH^-.

3.     Faktor – factor  Kimia Yang Mempengaruhi Adaptasi Mikroorganisme

Di alam jarang mikroorganisme yang mati akibat terkena zat-zat kimia. Hanya manusia dalam usahanya untuk membebaskan diri dari kegiatan mikroba meramu zat-zat yang dapat meracuni mikroorganisme, tetapi tidak meracuni dirinya sendiri atau meracuni makanan. Zat-zat yang hanya menghambat pembiakan mikroorganisme dengan tiada membunuhnya dinamakan zat anti septik. Dan istilah lain, disinfektan. Antiseptik dan disinfektan dapat merupakan zat yang sama tetapi berbeda dalam cara penggunaanya. Antiseptik dipakai terhadap jaringan hidup, sedangkan disinfektan dipakai untuk bahan-bahan tidak bernyawa.

a.         Fenol Dan Senyawa - Senyawa Lain Yang Sejenis

                        Larutan fenol 2 sampai 4% berguna bagi desinfektan. Kresol atau kreolin lebih baik khasiatnya daripada fenol. Lisol ialah desinfektan yang berupa campuran sabun dengan kresol; lisol lebih banyak digunakan daripada desinfektan-desinfektan yang lain. Karbol ialah lain untuk fenol. Seringkali orang mencampurkan bau-bauan yang sedap, sehingga desinfektan menjadi menarik.

b.        Formaldehida (CH2O)

                                     Suatu larutan formaldehida 40% biasa disebut formalin. Desinfektan ini banyak sekali digunakan untuk membunuh bakteri, virus, dan jamur. Formalin tidak biasa digunakan untuk jaringan tubuh manusia, akan tetapi banyak digunakan untuk merendam bahanbahan laboratorium, alat-alat seperti gunting, sisir dan lain-lainnya pada ahli kecantikan.

c.       Alkohol

Alkohol merupakan zat yang paling efektif dan dapat diandalkan untuk sterilisasi dan disinfeksi. Alkohol mendenaturasikan protein dengan jalan dehidrasi, dan juga merupakan pelarut lemak. Oleh karena itu, membrane sel – sel akan rusak, dan enzim – enzim akan diinaktifkan oleh alkohol.

Etanol murni itu kurang daya bunuhnya terhadap bakteri. Jika dicampur dengan air murni, efeknya lebih baik. Alcohol 50 sampai 70% banyak digunakan sebagai desinfektan. Ada 3 jenis alkohol yang dipergunakan sebagai disinfektan, yaitu methanol ( CH₃OH ), etanol           ( CH₃CH₂OH ), dan isopropanol (( CH₃ )₂CHOH )). Menurut ketentuan, semakin tinggi berat molekulnya, semakin meningkat pula daya disinfektannya. Oleh karena itu, diantara ketiga jenis alcohol tersebut isopropil alcohol adalah yang paling banyak digunakan. Yang banyak dipergunakan dalam praktek adalah larutan alcohol 70 -80% dalam air. Konsentrasi diatas 90% atau dibawah 50% biasanya kurang efektif kecuali untuk isopropyl alcohol yang masih tetap efektif sampai konsentrasi 99%. Waktu yang diperlukan untuk membunuh sel – sel vegetative cukup 10 menit, tetapi untuk spora tidak.

.

d.         Yodium

                        Yodium tinktur, yaitu yodium yang dilarutkan dalam alkohol, banyak digunakan orang untuk mendesinfeksikan luka-luka kecil. Larutan 2 sampai 5% biasa dipakai. Kulit dapat terbakar karenanya , oleh sebab itu untuk luka-luka yang agak lebar tidak digunakan yodium-tinktur.

e.      Klor Dan Senyawa Klor

            Klor banyak digunakan untuk sterilisasi air minum. Persenyawaan klor dengan kapur atau natrium merupakan desinfektan yang banyak dipakai untuk mencuci alat-alat makan dan minum.

f.          Zat Warna

            Beberapa macam zat warna dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Pada umumnya bakteri gram positif itu lebih peka terhadap pengaruh zat warna daripada bakteri gram negative. Hijau berlian, hijau malakit, fuchsin basa, kristal ungu sering dicampurkan kepada medium untuk mencegah pertumbuhanbakteri gram positif. Kristal ungu juga dipakai untuk mendesinfeksikan luka-luka pada kulit. Dalam penggunaan zat warna perlu diperhatikan supaya warna itu tidak sampai kena pakaian.

g.        Obat Pencuci (Detergen)

            Sabun biasa itu tidak banyak khasiatnya sebagai obat pembunuh bakteri, tetapi kalau dicampur dengan heksaklorofen daya bunuhnya menjadi besar sekali. Sejak lama obat pencuci yang mengandung ion (detergen) banyak digunakan sebagai pengganti sabun. Detergen bukan saja merupakan bakteriostatik, melainkan juga merupakan bakterisida. Terutama bakteri yang gram positif itu peka sekali terhadapnya. Sejak 1935 banyak dipakai garam amonium yang mengandung empat bagian. Persenyawaan ini terdiri atas garam dari suatu basa yang kuat dengan komponen-komponen. Garam ini banyak sekali digunakan untuk sterilisasi alat-alat bedah, digunakan pula sebagai antiseptik dalam pembedahan dan persalinan, karena zat ini tidak merusak jaringan, lagipula tidak menyebabkan sakit. Sebagai larutan yang encer pun zat ini dapat membunuh bangsa jamur, dapat pula beberapa genus bakteri Gram positif maupun Gram negatif. Agaknya alkil-dimentil bensil-amonium klorida makin lama makin banyak dipakai sebagai pencuci alat-alat makan minum di restoran-restoran. Zat ini pada konsentrasi yang biasa dipakai tidak berbau dan tidak berasa apa-apa.

h.        Sulfonamida

                        Sejak 1937 banyak digunakan persenyawaan-persenyawaan yang mengandung belerang sebagai penghambat pertumbuhan bakteri dan lagi pula tidak merusak jaringan manusia. Terutama bangsa kokus seperti Streptococcus yang menggangu tenggorokan, Pneumococcus, Gonococcus, dan Meningococcus sangat peka terhadap sulfonamida. Penggunaan obat-obat ini, jika tidak aturan akan menimbulkan gejalagejala alergi, lagi pula obat-obatan ini dapat menimbulkan golongan bakteri menjadi kebal terhadapnya. Khasiat sulfonamida itu terganggu oleh asam-p-aminobenzoat. Asam-p-aminobenzoat memegang peranan sebagai pembantu enzim-enzim pernapasan, dalam hal itu dapat terjadi persaingan antara sulfanilamide dan asam-paminobenzoat. Sering terjadi, bahwa bakteri yang diambil dari darah atau cairan tubuh orang yang habis diobati dengan sulfanilamide itu tidak dapat dipiara di dalam medium biasa. Baru setelah dibubuhkan sedikit asam-p-aminobenzoat ke dalam medium tersebut, bakteri dapat tumbuh biasa.

 i.   Antibiotik

                        Antibiotik yang pertama dikenal ialah pinisilin, yaitu suatu zat yang dihasilkan oleh jamur Pinicillium. Pinisilin di temukan oleh Fleming dalam tahun 1929, namun baru sejak 1943 antibiotik ini banyak digunakan sebagai pembunuh bakteri. Selama Perang Dunia Kedua dan sesudahnya bermacam-macam antibiotik diketemukan, dan pada dewasa ini jumlahnya ratusan. Genus Streptomyces menghasilkan streptomisin, aureomisin, kloromisetin, teramisin, eritromisin, magnamisin yang masing-masing mempunyai khasiat yang berlainan. Akhir-akhir ini orang telah dapat membuat kloromisetin secara sintetik, obat-obatan ini terkenal sebagai kloramfenikol. Diharapkan antibiotik-antibiotik yang lain pun dapat dibuat secara sintetik pula.

Gambar : Antibiotik

Sumber : http://sikelincibiru.wordpress.com/tag/mekanisme-kerja-antibiotik/

            Ada yang kita kenal beberapa antibiotik yang dapat dihasilkan oleh golongan jamur, melainkan oleh golongan bakteri sendiri, misalnya tirotrisin dihasilkan oleh Bacillus brevis, basitrasin oleh Bacillus subtilis, polimiksin oleh Bacillus polymyxa.Antibiotik yang efektif bagi banyak spesies bakteri, baik kokus, basil, maupun spiril, dikatakan mempunyai spektrum luas. Sebaliknya, suatu antibiotik yang hanya efektif untuk spesies tertentu, disebut antibiotik yang spektrumnya sempit. Pinisilin hanya efektif untuk membrantas terutama jenis kokus, oleh karena itu pinisilin dikatakan mempunyai spektrum yang sempit. Tetrasiklin efektif bagi kokus, basil dan jenis spiril tertentu, oleh karena itu tetrasiklin dikatakan mempunyai spektrum luas. Sebelum suatu antibiotik digunakan untuk keperluan pengobatan, maka perlulah terlebih dahulu antibiotik itu diuji efeknya terhadap spesies bakteri tertentu.

i.    Garam – Garam Logam

                        Garam dari beberapa logam berat seperti air raksa dan perak dalam jumlah yang kecil saja dapat menumbuhnkan bakteri, daya mana disebut oligodinamik. Hal ini mudah sekali dipertunjukkan dengan suatu eksperimen.

         

            Garam dari logam berat itu mudah merusak kulit, maka alat-alat yang terbuat dari logam, dan lagi pula mahal harganya. Meskipun demikian orang masih bisa menggunakan merkuroklorida (sublimat) sebagai desinfektan. Hanya untuk tubuh manusia lazimnya kita pakai merkurokrom, metafen atau mertiolat. ONa HgOH SHgCH2. CH3 CH3 NO3 COONa metafen mertiolat.

         

                                    Persenyawaan air rasa yang organik dapat pula dipergunakan untuk membersihkan biji – bijian supaya terhindar dari gangguan bangsa jamur. Nitrat perak 1 sampai 2% banyak digunakan untuk menetesi selaput lendir, misalnya pada mata bayi yang baru lahir untuk mencegah gonorhoea. Banyak juga orang mempergunakan persenyawaan perak dengan protein. Garam tembaga jarang dipakai sebagai bakterisida, akan tetapi banyak digunakan untuk menyemprot tanaman dan untuk mematikan tumbuhan ganggang di kolam-kolam renang.

 

1.             Kajian Religi

Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah SWT telah menyiratkan akan pentingnya pengaruh lingkungan bagi kehidupan makhluk hidup yang ia ciptakan termasuk mikroorganisme yang juga merupakan salah satu contoh makhluk hidup ciptaan Allah SWT, hal ini tersirat dalam beberapa ayat di dalam Al-Quran diantaranya adalah:

 

Artinya : ‘’Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala  jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan’’.(Qs.al-baqarah:164)

Artinya : yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya (QS. Al Furqan : 2)

Dari beberapa ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT mengisyaratkan bahwa faktor lingkungan sangat berperan dalam kehidupan mikroorganisme. Hal ini diisyaratkan oleh Al Quran dengan angin dan cahaya matahari yang merupakan salah satu faktor lingkungan yang berperan dalam kehidupan mikroorganisme sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.

Posted in: MIKROBIOLOGI