NUTRISI MIKROBIA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang  

Semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan untuk keperluan hidupnya. Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungan, bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrien (zat gizi) (Wauyo,2007).

Peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bionergenetik (reaksi yang menghasilkan energi). Nutrien merupakan sumber materi dan energi untuk membentuk komponen sel dan melakukan segala kegiatan hidup dalam sel. Setiap unsur nutrien mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel (Ristiati, 2000). Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian.

Mikroorgonasme menggunakan sumber-sumber nutrien dapat dalam bentuk padat dan ada juga yang menggunakan sumber nutrien dalam bentuk cair (larutan). Dalam makalah ini kan dijelaskan lebih lanjut mengenai peran nutrisi, macam-macam nutrisi, sumber energi mikrobia dan dampak pengambilan nutrisi oleh mikrobia pada lingkungan dan makhluk hidup.

1.2 Tujuan

1.      Mengetahui peran nutrisi pada mikrobia.

2.      Mengetahui macam-macam nutrisi yang diperlukan mikrobia.

3.      Mengetahui sumber energi mikrobia.

4.      Mengetahui dampak pengambilan nutrisi oleh mikroba pada lingkungan dan mahkluk hidup.

BAB II

ISI

2.1  Peran Nutrisi pada Mikrobia

Tiap makhluk hidup itu mengadakan pertukaran zat atau metabolisme, yaitu mengambil atau mengasimilasikan zat makanan dan membuang sisa-sisa (sampah) yang tidak diperlukan lagi. Dalam metabolisme ini diperlukan zat makanan sebagai pemicu metabolisme dalam makhluk hidup, dalam lingkup yang kita bicarakan saat ini adalah mikrobia.

Zat makanan inilah nutrisi bagi makhluk hidup, termasuk mikrobia. Tidak semua bakteri membutuhkan zat makanan yang sama. Ada bakteri yang bisa hidup hanya dengan zat-zat anorganik, tapi ada juga yang hanya bisa hidup di zat organik, misalnya basil tbc. Bahkan ada juga yang tidak dapat hidup di luar tuan-rumah (hospes), misalnya Treponema pallidum yang merupakan patogen dari penyakit sipilis (raja singa) (Dwidjoseputo, 2005).

Nutrisi yang didapatkan dari lingkungan ini, baik organik maupun anorganik, kemudian akan diasimilasikan dalam tubuh mikrobia tersebut dan kemudian dikonversi menjadi penyusun-penyusun sel mikrobia tersebut. Hal ini dilakukan untuk mempertahankan hidup mikrobia tersebut. Namun untuk melakukan asimilasi maupun konversi zat makanan ini diperlukan energi yang cukup. Energi ini pun diperoleh dari nutrisi itu, sehingga hasil asimilasi dan konversi bukan hanya untuk menyusun sel mikrobia saja tapi juga sebagian dirombak untuk menghasilkan energi yang akan digunakan untuk asimilasi dan konversi selanjutnya.

2.2 Macam Nutrisi Mikrobia

Kita biasa mendengar istilah nutrisi dan nutrien, namun kedua kata ini sebenarnya memiliki arti yang cukup berbeda. Nutrien merupakan substansi yang diperlukan mikrobia untuk mensintesis komponen sel sehingga dapat memperoleh energi untuk pertumbuhan mikrobia tersebut. Sedangkan nutrisi adalah nutrien di lingkungan yang akan diubah atau ditransformasi menjadi senyawa yang lebih mudah terlarut sehingga mudah masuk ke dalam sel (Darkuni, tanpa tahun).

Menurut sifat nutrisi yang diperlukan bakteri terutama mengenai sumber karbon dan nitrogen serta cara mendapatkan nutrisinya, maka mikrobia dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu autotrof dan heterotrof (autos = sendiri, heteros = lain, trophein = memiara). Mikrobia autotrof ini dapat hidup di tempat berisikan zat-zat anorganik. Kebutuhan akan zat karbon dapat diperoleh dari CO₂ atau karbonat (-CO₃), sedangkan nitrogen dari ion-ion NH₄⁺, NO₃-, atau N₂ bebas. Jika energi yang dibutuhkan itu diperoleh dengan mengoksidasikan hidrogen, karbon monoksida, besi, belerang, amoniak, atau nitrit, maka bakteri ini disebut bakteri kemosintetik. Sebaliknya, jika bakteri mempunyai kemampuan untuk memperoleh energi dengan bantuan sinar, maka disebut bakteri fotosintetik (Dwidjoseputo, 2005).

Mikrobia heterotrof membutuhkan suatu zat organik untuk kehidupannya. Mungkin sekali selain zat anorganik, suatu mikroba tertentu membutuhkan vitamin dari B-kompleks atau zat organik lain. Mikrobia heterotrof saprobakteri (sapros = sampah)  hidup dari zat-zat organik yang telah berupa sisa-sisa atau sampah, sedangkan mikrobia parasit hidup dari zat-zat organik yang masih di dalam makhluk hidup (Dwidjoseputo, 2005).

Pada kenyataannya, nutrien harus larut dalam air agar dapat memasuki sel bakteri. Sumber karbon untuk mikroba ini bisa dari mana saja, baik sintetik maupun senyawa organik, yang digunakan oleh beberapa mikroba sebagai sumber karbon untuk sintesis protoplasmanya. Akan tetapi kebanyakan organisme penyebab penyakit memperoleh persediaan karbon dengan memetabolisme karbohidrat dan protein yang sederhana (Volk, dan Wheeler, 1984).

Karena semua protein dan asam nukleat mengandung nitrogen, jelas sejumlah nitrogen dibutuhkan untuk pertumbuhan. Beberapa organisme memperoleh nitrogen dari udara (penambatan nitrogen); yang lain dapat menggunakan sumber nitrogen anorganik seperti garam amonium atau beberapa mungkin memerlukan nitrogen yang terikat secara organik seperti glutamin, asparagin, atau cernaan peptida (Volk, dan Wheeler, 1984).

Kebanyakan mikrobia membutuhkan zat-zat anorganik seperti garam-garam yang mengandung Na, K, Ca, Mg, Fe, Cl, S, dan P, sedangkan spesies tertentu masih membutuhkan tambahan mineral seperti Mn dan Mo. Selain yang sudah disebutkan, bakteri juga memerlukan sumber-sumber makanan yang mengandung C, H, O, dan N yang berguna untuk menyusun protoplasma. Unsur-unsur ini dapat diambil dalam bentuk elemen oleh beberapa spesies, akan tetapi bebrapa spesies yang lain hanya dapat mengambil unsur-unsur tersebut dalam bentuk senyawa organik seperti karbohidrat, protein, lemak, dan lain sebagainya (Dwidjoseputo, 2005).

Nutrien ini sendiri dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu makronutrien dan mikronutrien. Makronutrien yang dimaksud disini adalah nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah yang cukup besar, seperti C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, dan Fe. Sedangkan mikronutrien merupakan nutrisi yang dibutuhkan dalam jumlah yang cukup sedikit, misalnya Mn, Mo, Zn, Cu, Ni, Bo, Cl, Na, Si, dan masih banyak lagi (Darkuni, tanpa tahun).

Banyak bakteri yang masih memerlukan zat-zat tambahan seperti vitamin-vitamin dari B-kompleks, beberapa macam asam amino, asam lemak, hematin, sel-sel darah merah, purin, pirimidin, nukleotida, dan kadang-kadang asam cuka. Kebutuhan bakteri akan zat-zat tersebut dapat digunakan untuk menyelidiki macam-macam zat yang terkandung dalam buah-buahan, sayuran, daging, dan zat-zat lain yang berasal dari tumbuhan-tumbuhan maupun hewan. Jika suatu spesies yang memerlukan vitamin B ditanam di dalam medium pokok yang tidak mengandung vitamin B, pastinya bakteri tersebut tidak dapat hidup. Akan tetapi kalau medium ditambahkan bahan dari buah-buahan atau bahan makanan lain dan bakteri tersebut hidup, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa dalam bahan makanan tersebut terdapat vitamin B. Kesuburan pertumbuhan koloni bakteri selama 24 jam sampai 48 jam mencerminkan banyak sedikitnya (kuantitas) vitamin B yang terkandung di dalam bahan makanan tersebut (Dwidjoseputo, 2005).

2.3 Sumber Energi Mikrobia

Semua bentuk kehidupan mulai dari mikroba sampai kepada manusia mempunyai persamaan dalam hal persyaratan nutrisi tertentu dalam bentuk zat-zat kimiawi yang diperlukan untuk pertumbuhan dan fungsinya yang normal. Nutrien merupakan sumber materi dan energi untuk membentuk komponen sel dan melakukan segala kegiatan hidup di dalam sel (Ristiati, 2000). Nutrien adalah substansi anorganik dan organik yang melintasi membran, nutrisi diperoleh dengan mengubah molekul-molekul protein, karbohidrat dan lipida yang kompleks dan esar menjadi molekul yang sederhana yang larut sehingga dapat memasuki sel (Volks dan Wheeler, 1988). Peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Mikroba memerlukan nutrien sebagai sumber matei dan energi untuk memnyusun komponen sel seperti senom, membran plasma dan dinding sel. Bahan makanan yang digunakan oleh mikroba dapat berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Secara garis besar nutrien bagi mikroba dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen (Sumarsih, 2003).

1.      Air

Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolik dan pertumbuhannya. 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. Pada mikroorganisme semua nutrien harus dalam bentuk larutan sebelum dapat memasuki selnya (Waluyo, 2007).

2.      Sumber Energi

Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari. Berdasarkan atas sumber energi organisme dibedakan menjadi organisme fototrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal organisme fotoototrof, fotoheterotrof, khemoototrof dan khemoheterotrof (Sumarsih, 2003).

Tipe	Sumber karbon	Sumber energi
Fotoototrof	Zat anorganik	Cahaya matahari
Fotoheterotrof	Zat organik	Cahaya matahari
Khemotrof	Zat anorganik	Oksidasi zat anorganik
khemoheterotrof	Zat organik	Oksidasi zat organik

3.      Sumber karbon

Sejumlah organisme membutuhkan sejumlah karbon dalam bentuk senyawa karbondioksida, tetapi kebanyakan diantaranya juga membutuhkan beberapa senyawa organik, seperti gula dan karbohidrat (Waluyo,2007). 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⁺ (Sumarsih, 2003).

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 (Sumarsih, 2003).

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 (Sumarsih, 2003).

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 (Sumarsih, 2003).

2.4 Pengambilan Nutrisi oleh Mikrobia pada Lingkungan dan Makhluk Hidup

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 (Sumarsih, 2003).

Untuk dapat bertahan di alam maka mikroba harus mampu tumbuh dan berkembang biak dengan cepat. Hal ini hanya mungkin dicapai jika mikroba dapat melakukan pengambilan nutrien secara efisien sebab di alam terjadi persaingan memperebutkan nutrien yang jumlahnya terbatas. Oleh karena itu, mikroba harus beradaptasi terhadap kompetensi nutrisi ini, misalnya Pseudomonas cepacia mampu menggunakan 105 macam sumber karbon dan energi. Mikroba harus ditumbuhkan dalam biakan murni karena itu haruslah dimengerti jenis-jenis nutrien yang disyaratkan oleh mikroba dan juga macam lingkungan fisik yang menyediakan kondisi optimum bagi pertumbuhannya. Beberapa bakteri mempunyai persyaratan nutrien yang sederhana sedangkan yang lain mempunyai persyaratan yang rumit. Beberapa spesies tumbuh pada suhu rendah 0 derajat celcius, sedangkan yang lain tumbuh pada suhu sampai 75 derajat celcius. Beberapa membutuhkan oksigen bebas sedangkan yang lain dihambat oleh oksigen. Karena alasan ini maka kondisi harus disesuaikan sehingga menguntungkan bagi mikroba tertentu dalam pertumbuhannya (Ristiati, 2000).

Berdasarkan cara-cara pengambilan nutrien, mikroba dapat dibagi menjadi jasad osmotrof dan jasad fagotrof. Jasad osmotrof mengambil nutrien dalam bentuk larutan, misalnya pada bekteri dan fungi. Sedangkan jasad fagotrof mengambil nutrien secara fagositosis lalu dicerna di dalam vakuola makanan (Ristianti,2000).

Berdasarkan proses nutrisi donor hidrogen dan sumber karbon mikroba dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

-      Mikroorganisme autotrof: Suatu mikroorganisme dikatakan autotrof apabila mikroorganisme tersebut mampu memperoleh sebagian besar dari jumlah karbon sel dengan cara fiksasi CO2. Jasad autotrof dapat mensintesis sendiri kebutuhan hidup dari senyawa-senyawa anorganik dan ini merupakan karakteristik bagi tumbuhan yang mempunyai klorofil.

-      Mikroorganisme heterotrof: Suatu mikroorganisme dikatakan heterotrof apabila mikroorganisme tersebut mampu memperoleh sebagian besar dari jumlah karbon selnya dari senyawa-senyawa organik. Jasad yang heterotrof tidak mampu mensintesis makanannya sendiri sehingga hidupnya dapat sebagai saprofit atau parasit (Tarigan, 1998).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1.      Peran nutrisi pada mikroba sebagai penghasil energi dalam tubuh untuk mempertahankan hidup mikroba tersebut.

2.      Nutrisi yang dibutuhkan mikroba tergantung dari sifat nutrisi, cara mendapatkan, dan banyak sedikitnya nutrisi yang dibutuhkan dalam metabolisme mikroba ini.

3.      Nutrien bagi mikroba dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen.

4.      Berdasarkan cara-cara pengambilan nutrien, mikroba dapat dibagi menjadi jasad osmotrof dan jasad fagotrof. Berdasarkan proses nutrisi donor hidrogen dan sumber karbon mikroba dibagi menjadi dua jenis mikroorganisme autotrof dan mikroorganisme heterotrof

DAFTAR RUJUKAN

Darkuni, M. Noviar. Tanpa tahun. Satuan Acara Perkuliahan dan Materi Pokok Mikrobiologi. Malang.

Dwidjoseputro, D. 2005. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: Djambatan

Hastuti, Utami Sri. 2012. Petunjuk Praktikum Mikrobiologi. Malang: UMM Press

Lud, Waluyo. 2012. Mikrobiologi Umum. Malang: UMM Press.

Ristiati, Ni Putu. 2000. Pengantar Mikrobiologi Umum. Jakarta: Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional.

Sumarsih, Sri. 2003. Mikrobiologi Dasar. Yogyakarta: Fakultas Pertanian UPN Veteran.

Tarigan, Jeneng. 1998. Pengantar Mikrobiologi. Jakarta: DEPDIKBUD Dirjen Pendidikan Tinggi Proyek Penggembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan. 

Volk, Wesley A. dan Wheeler, Margaret F. 1984. Mikrobiologi Dasar. Jakarta: Penerbit Erlangga.