2.1 Jenis-jenis nutrisi yang diperlukan mikroba
Mikroorganisme teramat khusus dalam hal sifat-sifat faali. Berkenaan dengan hal tersebut persyaratan zat gizinya pun juga bersifat khusus. Ribuan macam medium dianjurkan untuk pembiakannya. Penentuan medium biakan harus berdasarkan persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme yang bersangkutan. Persyaratan nutrisi dalam bentuk zat-zat kimia diperlukan untuk pertmbuhan dan fungsi normal. Berikut ini persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme:
§ Semua organisme hidup membutuhkan sumber energi
Beberapa bentuk kehidupan, seperti tumbuhan hijau dapat menggunakan energi cahaya, hal tersebut dinamakan dengan fototrof. Sedangkan yang lain, seperti hewan berantung pada oksidasi senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya. Makhluk-makhluk semacam yang disebutkan terakhir disebut dengan kemotrof. Semua organism hidup terbagi menjadi fototrof dan kemotrof.
§ Semua oganisme hidup membutuhkan karbon
Sejumlah organisme membutuhkan sejumlah karbon dalam bentuk senyawa karbon dioksida, tetapi kebanyakan diantarannya juga membutuhkan beberapa senyawa karbon organik, seperti gula dan karbohidrat. Tumbuhan, alga, dan beberapa kuman berklorofil membutuhkan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat melalui proses fotosintesis. Ditinjau dari segi nutrisi, semua organisme yang disebutkan diatas adalah organism ototrof. Bila mereka memperoleh energinya dari cahaya maka disebut organisme fotoototrof, dan bila memperoleh energinya dengan cara mengoksidasi senyawa kimia, maka disebut organisme kemoototrof. Mikroorganisme yang lain tidak dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber karbon dan hidupnya bergantung pada organisme ototrof untuk memproduksi karbohidrat dan senyawa-senyawa organik lain yang digunakan sebagai makanan. Organism yang membutuhkan senyawa-senyawa organik lain sebagai sumber karbonnya disebut organisme heterotrof . ( Lud Waluyo, 2004)
Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang paling teroksidasi, CO2, sebagai satu-satunya sumber utama karbon selular. Perubahan CO2, menjadi unsur pokok sel organik adalah proses reduktif, yang memerlukan pemasukan bersih energi. Karena itu, di dalam golongan faali ini, sebagian besar dari energi yang berasal dari cahaya atau dari oksidasi senyawa anorganik yang tereduksi harus dikeluarkan untuk reduksi CO2 sampai kepada tingkat zat organik.
Semua organisme lain memperoleh karbonnya terutama dari zat gizi organik. Karena kebanyakan substrat organik adalah setingkat dengan oksidasi umum sebagai unsur pokok sel organik, zat-zat itu biasanya tidak usah menjalani reduksi pertama yang berguna sebagai sumber karbon sel. Selain untuk memenuhi keperluan biosintetik akan karbon, maka substrat organik harus memberikan keperluan energetik untuk sel itu. Akibatnya sebagian besar daripada karbon yang terdapat pada substrat organik memasuki lintasan lintasan metabolisme yang menghasilkan energi dan akhirnya dikeluarkan lagi dari sel, sebagai CO2 (hasil utama dalam metabolisme pernapasan yang menghasilkan energi atau sebagai campuran CO2 dan senyawa organik). Jadi, substrat organik biasanya mempunyai peran gizi yang lengkap. Pada waktu yang bersamaan, berguna sebagai sumber karbon dan sumber energi. Banyak mikroorganisme dapat menggunakan senyawa senyawa organik tunggal untuk memenuhi keperluan kedua zat gizi tersebut seluruhnya. Akan tetapi, yang lain tidak dapat tumbuh bila hanya diberi satu senyawa organik dan mereka memerlukan bermacam-macam jumlah senyawa tambahan sebagai zat gizi. Tambahan zat gizi organik ini mempunyai fungsi biosintetik semata-mata, yang diperlukan sebagai pelopor unsur-unsur pokok sel organik tertentu yang tidak dapat disintesis oleh organisme tersebut. Zat itu disebut faktor tumbuh. (Anonymous, 2010)
Mikroorganisme teramat beragam baik dalam hal macam maupun jumlah senyawa organik yang dapat mereka gunakan sebagai sumber utama karbon dan energi. Keanekaragaman ini diperlihatkan secara nyata bahwa tidak ada senyawa organik yang dihasilkan secara alamiah yang tidak dapat digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh beberapa mikroorganisme. Karena itu, tidaklah mungkin untuk memberikan secara singkat sifat-sifat kimiawi sumber karbon organik untuk mikroorganisme. Variasi yang luar biasa mengenai keperluan akan karbon adalah salah satu segi fisiologis yang paling menarik dalam mikrobiologi.
Kebanyakan organisme yang bergantung pada sumber-sumber karbon organik memerlukan CO2 pula sebagai zat gizi dalam jumlah yang sangat kecil, karena senyawa ini digunakan dalam beberapa reaksi biosentitik. Akan tetapi, karena CO2 biasanya dihasilkan dalam jumlah banyak oleh organisme yang menggunakan senyawa organik, persyaratan biosintetik dapat terpenuhi melalui metabolisme sumber karbon organik dan energi. Sekalipun demikian, peniadaan CO2 sama sekali sering kali menangguhkan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada media organik, dan beberapa bakteri dan cendawan memerlukan konsentrasi CO2 yang relatif tinggi di dalam atmosfer (5-10 %) untuk pertumbuhan yang memadai dalam media organik.
§ Semua organisme hidup membutuhkan nitrogen
Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam bentuk garam nitrogen anorganik seperti kalium nitrat, sedangkan hewan membutuhkan senyawa nitrogen organik, seperti protein dan produk perurainnya, yakni peptida dan asm-asam amino tertentu. Beberapa kuman sangat beragam terhadap kebutuhan nitrogen; beberapa menggunakan nitrogen atmosferik, beberapa tumbuh pada senyawa nitrogen anorganik, dan yang lain membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa nitrogen organik.
§ Semua organisme hidup membutuhkan belerang (sulfur) dan fosfor
Persyaratan akan zat sulfur pada hewan secara khas dipenuhi oleh senyawa-senyawa sulfur organik. Sedangkan persayaratan akan sulfur pada tumbuhan secara khas dipenuhi melalui senyawa-senyawa anorganik. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat yaitu garam-garam fosfat.
Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri autotropik dapat mengoksidasinya menjadi sulfat (SO42-). Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang, mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida (H2S). Beberapa mikroorganisme dapat mengasimilasi H2S secara langsung dari medium pertumbuhan tetapi senyawa ini dapat menjadi racun bagi banyak organisme.
§ Semua organisme hidup membutuhkan beberapa unsure logam. Natrium, kalium, magnesium, mangan, besi, seng, tembaga, dan kobalt
Berbagai unsur tersebut diunakan untuk pertumbuhan yang normal, tidak terkecuali kuman. Jumlah yang dibutuhkan biasanya amat kecil dan diukur dalam satuan ppm (part per million = persejuta).
§ Semua organisme hidup membutuhkan vitamin
Vitamin adalah senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan. Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk subsansi yangmengaktifkan enzim. Dalam aspek nutrisi akan vitamin pada bakteri menunjukkan pola yang beragam. Meskipun bakteri membutuhkan vitamin didalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mikroba mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya.
§ Semua organisme hidup membutuhkan air
Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolik dan pertumbuhannya. Untuk mikroorganisme, semua nutrient harus dalam bentuk larutan sebelum dapat memasuki selnya. ( Lud Waluyo, 2004)
Sejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium (Mg2+) dan ion ferrum (Fe2+) juga ditemukan pada turunan porfirin yaitu: magnesium dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg2+ dan K+ keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca2+ dibutuhkan sebagai komponen dinding sel gram positif, meskipun ion tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan Na+ untuk pertumbuhannya. Dalam memformulasikan medium untuk pembiakan kebanyakan mikroorganisme, sangatlah penting untuk menyediakan sumber potassium, magnesium, kalsium, dan besi, biasanya dalam bentuk ion-ion (K+, Mg2+, Ca2+, dan Fe2+). Banyak mineral lainnya seperti: Mn2+, Mo2+, Co2+, Cu2+, dan Zn2+ dibutuhkan, dan mineral ini kerapkali terdapat dalam air kran atau sebagai kontaminan dari kandungan medium lainnya.
§ Semua organisme hidup membutuhkan oksigen
Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banyak organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatik yang berantai panjang. Menilik hubungannya dengan oksigen dapat dibedakan sekurang-kurangnya tiga kelompok organism, organisme aerob obligat yang mampu menghasilkan energi hanya melalui respirasi dan dengan demikian tergantung pada oksigen. Organisme anaerob obligat hanya dapat hidup dalam lingkungan bekas oksigen. Untuk organisme ini O2 bersifat toksik. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O2 udara, jadi bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O2, tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain (Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O2) ke peragian (tanpa O2).
Tabel Kebutuhan Oksigen Pada Mikoorganisme
| Tipe | Sumber energi untuk pertumbuhan | Sumber karbon untuk pertumbuhan | Contoh genus |
| Fototrof Fotoautotrof Fotoheterotrof | Cahaya Cahaya | Co2 Senyawa organik | Chromatium rhodopseumdomonas |
| Kemotrof kemoautotrof kemoheterotrof | Oksidasi senyawa organik Oksidasi senyawa organik | Co2 Senyawa organik | Thiobacillus esherichia |
2.2 Fungsi nutrisi dalam kehidupan mikroba
Peran utama nutrisi adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor pertumbuhan, dan nitrogen. Jasad hidup ada yang dapat menggunakan sumber nutrient didalam bentuk padat, ada pula yang hanya dapat menggunakan dalam bentuk cairan (larutan).
Jasad hidup yang dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat tergolong dalam tipe holozoik, sedang yang menggunakan nutrient didalam bentuk cairan tergolong ke dalam tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut harus diencerkan terlebih dahulu diluar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler.
Sumber nutrien yang sangat diperlukan adalah dalam bentuk :
1. Air
`Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Fungsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme.
2. Sumber energi
Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari.
3. Sumber karbon
Sumber karbon untuk mikroba dapat berbentuk senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak, protein, asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol, dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya karbonat dan gas CO2 yang merupakan sumber karbon utama terutama untuk tumbuhan tingkat tinggi.
4. Sumber aseptor elektron
Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa organik, NO3-, NO2-, N2O, SO4 =, CO2, dan Fe3+.
5. Sumber mineral
Mineral merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N, H, dan P. unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca, Mg, Na, S, Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat sedikit ialah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu, dan sebagainya yang tidak diperlukan jasad. Unsur yang digunakan dalam jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang unsur oligo, dan dalam jumlah sangat sedikit unsur mikro. Unsur mikro sering terdapat sebagai ikutan (impurities) pada garam unsur makro, dan dapat masuk ke dalam medium lewat kontaminasi gelas tempatnya atau lewat partikel debu. Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmose, kadar ion H+ (kemasaman, pH), dan potensial oksidasireduksi (redox potential) medium.
6. Faktor tumbuh
Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana. Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; base purin dan pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.
7. Sumber nitrogen
Mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk amonium, nitrat, asam amino, protein, dan sebagainya. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan tergantung pada jenis jasadnya. Beberapa mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2 (zat lemas) udara. Mikroba ini disebut mikrobia penambat nitrogen.
Makhluk hidup menggunakan sumber-sumber nutrient dapat dalam bentuk padat, tetapi ada juga yang hanya dapat menggunakan sumber nutrient dalam bentuk cair (larutan). Bila jasad hidup menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat digolongkan tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan nutrient dalam bentuk cairan tergolong tipe holofitik. Namun ada hidup holofitik dapat juga menggunakan sumber nutrient dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut dicerna dahulu diluar sel dengban bantuan enzim ekstraseluler.
Unsur utama, sumber dan fungsi nutrisi dalam sel bakteri.
| Elemen | % dari berat kering | Sumber | Fungsi |
| Karbon | 50 | Kompleks organik atau CO 2 | material utama dari bahan selular |
| Oksigen | 20 | H 2 O, Kompleks organik, CO 2, dan O 2 | Konstituen dari sel dan sel bahan air; O 2 adalah menerima elektron dalam respirasi aerobik |
| Nitrogen | +14 | NH 3, NO 3, Kompleks organik, N 2 | Konstituen dari asam amino, asam nukleik nucleotides, dan coenzymes |
| Hidrogen | 8 | H 2 O, Kompleks organik, H 2 | Utama dari organik memanjang dan sel air |
| Fosfor | 3 | anorganik Fosfat (PO 4) | Konstituen dari asam nukleik, nucleotides, phospholipids, LPS, teichoic asam |
| Belerang | 1 | SO 4, H 2 S, S o, belerang organik memanjang | Konstituen dari cysteine, methionine, glutathione, beberapa coenzymes |
| Kalium | 1 | Kalium GARAM dapur | Utama selular anorganik gigih dan cofactor untuk enzim tertentu |
| Magnesium | 0.5 0,5 | Magnesium GARAM dapur | Anorganik selular dengan gigih, cofactor tertentu untuk reaksi enzimatis |
| Kalsium | 0.5 0,5 | Kalsium GARAM dapur | Anorganik selular dengan gigih, cofactor untuk enzim tertentu dan komponen endospores |
| Besi | 0.2 0,2 | GARAM dapur besi | Komponen tertentu cytochromes dan nonheme-besi dan protein yang cofactor untuk beberapa reaksi enzimatis |
2.3 pengelompokan mikroorganisme berdasarkan zat gizi
Semua para ahli makhluk hidup hanya mengenal pembagian organisme berdasarkan akan kebutuhan zat gizi adalah ototrof yang ditunjukkan oleh tumbuhan, yakni organism yang dapat menggunakan seluruh zat gizi anorganik; dan heterotrof, yang ditunjukkan oleh hewan, yang memerlukan zat gizi organik. Sekarang, kedua kelompok ini tidak cukup menunjukkan keragaman pola gizi yang diketahui ada di dunia hidup, dan bermacam-macam usaha untuk membuat sistem yang lebih seksama untuk klasifikasi mengenai gizi.
Berdasarkan kebutuhan oksigen
Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Pertumbuhan mikroba di dalam media cair dapat menunjukkan sifat berdasarkan kebutuhan oksigen.
Obligat aerob Fakultatif anaerob Obligat anaerob Aerotoleran/Anaerob Mikroaerofil Jasad aerob ialah jasad yang menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satusatunya aseptor hidrogen yang terakhir dalam proses respirasinya. Jasa anaerob, sering disebut anaerob obligat atau anaerob 100% ialah jasad yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya. Jasad mikroaerob ialah jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit. Jasad aerob fakultatif ialah jasad yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Jasad ini juga bersifat anaerob toleran. Jasad kapnofil ialah jasad yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi.
Interaksi Antar Mikroba Dalam Menggunakan Nutrien
Jika dua atau lebih mikroba yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing mikroba yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. Fenomena ini merupakan hasil interaksi metabolisme atau interaksi dalam penggunaan nutrisi yang dikenal sebagai sintropik atau sintropisme atau sinergitik. Sebagai contoh ialah bakteri penghasil metan yang anaerob obligat tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa.
Kajian Religius Tentang Peran dan Fungsi Nutrisi Pada Mikroba
Didalam Al-Qur’an allah telah berfirman pentingnya penyerapan nutrisi bagi makhluk ciptaanya, termasuk golongan mikroorganisme. Meskipun makhluk yang sangat kecil, tapi mikroorganisme juga merupakan makhluk ciptaan allah. Hal ini tercantum dalam beberapa surat didalam Al-Qur’an diantaranya adalah:
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.
DAFTAR PUSTAKA
Suriawiria, unus. 1999. Pengantar Mikrobiologi Umum. Bandung: Aksara.
Waluyo, lud. 2004. Mikrobiologi Umum. UMM Press. Malang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar