Pembiakan Dan Pertumbuhan Bakteri

PEMBIAKAN DAN PERTUMBUHAN BAKTERI

Antara fisiologi dan morfologi ada hubungan yang erat, misalnya, adanya atau tidak adanya suatu enzim tertentu berpengaruh terhadap morfologi. Pembiakan atau pembiakan suatu individu berarti bertambah banyaknya suatu individu tersebut. Pertumbuhan suatu individu berarti, bahwa individu tersebut semula kecil, kemudian bertambah besar. Kegiatan yang pertama menyangkut jumlah, sedang kegiatan yang kedua menyangkut volume individu.

1. PEMBIAKAN ATAU REPRODUKSI

Pada umunya bakteri hanya mengenal satu macam pembiakan saja, yaitu pembiakan secara eseksual atau vegetatif. Pelaksanaan pembiakan yaitu dengan pembelahan diri atau division. Pembelahan diri dibagi atas 3 fase, yaitu :

1. Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.
2. Sekat tersebut diikuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna, di tengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, dimana protoplasma kedua sel baru masih tetap berthubung-hubungan. Hubungan protoplasma itu disebut plasmodesmida.
3. Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yaitu yang satu terlepas sama sekali daripada yang lain,setelah dinding melintang melekat secara sempurna.

2. ARAH PEMBELAHAN

Pada golongan basil dan golongan spiril, pembelahan itu satu jurusan saja. Dinding yang membagi dua bakteri-bakteri itu tegak lurus pada poros dari ujung ke ujung. Basil-basil baru yang tetap bergandeng-gandeng setelah pembelahan, merupakan streptobasil. Contohnya Streptobacillus moniliformis, yaitu suatu pathogen yang kedapatan pada tikus dan kadang-kadang juga pada manusia.

Pada kokus kita kenal streptokokus, yaitu kalau pembelahan terus-menerus terjadi menurut satu jurusan dan sel-sel tetap bergandeng-gandeng. Contohnya Streptococcus lactis, suatu saprobe yang menyebabkan masamnya air susu.

Jika pembelahan berlangsung menurut satu jurusan, akan tetapi kokus hanya bergandeng dua-dua saja, terjadilah suatu bentuk yang kita sebut diplokokus. Contohnya Diplococcus pneumoniae, yaitu penyebab penyakit radang paru-paru.

Jika pembelahan terjadi menurut satu jurusan, kemudian diikuti ke pembelahan ke lain jurusan yang tegak lurus pada arah pembelahan yang pertama, terjadilah suatu tetrad atau tetrakokus. Contohnya Micrococcus tetragenus.

Jika pembelahan kokus berganti-ganti ke tiga jurusan yang tegal lurus satu sama lain, terjadilah kelompok serupa kubus, kelompok semacam ini disebut sarsena. Contohnya Sarcina lutea, suatu saprobe yang kedapatan dimana-mana.

Jika pembelahan tidak teratur arahnya, sehingga terjadi kelompok serupa untaian buah anggur, maka kelompok ini disebut stafilokokus. Contohnya Staphylococcus aureus, suatu pathogen yang banyak kedapatan pada kulit dan lapisan lendir.

3. PERTUMBUHAN SEL

Jika factor-faktor luar menguntungkan, maka setelah terjadi pembelahan, sel-sel baru membesar sampai masing-masing menjadi sebesar sel induk. Hal ini dimungkinkan karena gampangnya peresapan zat makanan yang tersedia di dalam medium. Kokus membelah diri menjadi dua setengah bola, kemudian keduanya tumbuh menjadi dua bola yang masing-masing sebesar induk kokus.

Di dalam koloni yang tua, pembesarab basil itu tidak seimbang dengan kecepatan pembelahannya, artinya banyak basil sebelum mencapai panjang yang sebenarnya telah membelah lagi. Dengan demikian panjang basil berbeda-beda dan diameternya sama saja.

4. GRAFIK PERTUMBUHAN KOLONI

Dari suatu percobaan dengan Escherichia coli dapat diketahui, bahwa bahkteri ini tiap 20 menit mengadakan division,jika factor-faktor luar seperti medium, kebasahan, pH, temperature itu tetap baik. Kita dapat menghitung, berapa besar jumlah satu E. coli setelah dibiarkan berbiak selama 24 jam, yaitu 2­­­­⁷², 2­­­­⁷² = 2­­­­² x 2­­­­⁷⁰ atau lebih dari 4 x 10²¹.

Sebab-sebab kematian mereka ialah antara lain :

1. Mungkin sekali zat makanan yang diperlukannya itu menjadi berkurang sekali, sehingga terjadi paceklik bagi mereka.
2. Mungkin juga hasil ekskresi bakteri itu sindiri menjadi bertimbun-timbun, sehingga menggangu pembiakan dan pertumbuhan.

Meskipun kedua factor tersebut dapat dihindarkan, namun kenyataan menunjukkan adanya pertumbuhan koloni yang maksimal sebelum factor-faktor tersebut menggangu.

            Jika kita selidiki kecepatan biak suatu bakteri, kata asing untuk kecepatan biak adalah generation time atau doubling time (waktu berganda) tampaklah adanya suatu pola pertumbuhan koloni yang sama diantara berbagai spesies. Jumlah koloni dapat kita hitung, karena biasanya jumlah ini sangat besar maka cukuplah kita ambil logaritmanya saja. Hal ini menggampangkan pelukisan grafik. Jika logaritma dari jumlah besar dituliskan pada ordinat, dan kesatuan waktu dituliskan pada absis, maka ditunjukan oleh gambar di bawah.

Y

5

            Pada fase pertama, yaitu 1 sampai 2 jam setelah pemindahan, bakteri belum mangadakan pembiakan, fase ini disebut fase adaptasi. Fase ini disusul dengan fase kedua, dimana jumlah bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit, sel-sel dalam fase tampak gemuk-gemuk.

6

4

                                                                                                            Jumlah sel seluruhnya

                                                                                                            X = waktu

7

3

                                                                                                            Y = log. dari jumlah sel

2

1

                                                                                                                   

                                                                                                                    Jumlah sel hidup

			x

Gambar 16. Grafik yang menunjukan fase-fase perbiakan bakteri : 1. fase adaptasi, 2. fase permulaan pembiakan, 3. fase pembiakan cepat, 4. fase pembiakan diperlambat, 5. fase konstan,                                  6. fase kematian, 7. fase kematian dipercepat

           

Fase kedua disusul dengan fase pembiakan cepat(fase logaritma), pada fase ini pembiakan bakteri berlangsung cepat.

            Entah karena keadaan medium memburuk, entah karena perubahan pH, entah karena timbun-timbunnya zat kotoran, maka dalam fase berikutnya tampak sekali menyusutnya jumlah sel-sel yang segar, kecepat berbiak menjadi berkurang sekali. Fase ini disebut fase pembiakan diperlambat. Kemudian datanglah fase, dimana jumlah bakteri yang biak sama dengan bakteri yang mati, sehingga kurva menunjukan hampir horizontal dan fase ini disebut fase konstan. Fase ini disusul dimana jumlah bakteri yang mati makin banyak melibihi bakteri yang membelah diri dan grafiknya mulai menurun, fase ini disebut fase kematian. Akhirnya sampailah fase yang ditandai yaitu bakteri yang mati senantiasa bertambah banyak dan berlangsung beberapa minggu, hal ini tergantung kepada spesies dan keadaan medium serta factor lingkungan.

Seperti dikatakan pada pemula bab ini, cara menghitung jumlah bakteri untuk membuat grafik pertumbuhan itu ada 3 yaitu :

1. Dengan metode penuangan, yaitu inokulum disebarkan pada agar-agar lempengan. 8 jam kemudian daripada penuangan, koloni-koloni yang tumbuh pada mediun telah dapat dihitung. Dalam metode ini hanya bakteri yang hiduplah yang masuk perhitungan sebab bakteri yangmati tidak dapat tumbuh menjadi koloni baru.
2. Perhitungan dengan mikroskop. Metode ini mempunyai kelemahan baik sel yang hidup maupun yang mati terhitung semua. Jumlah-jumlah yang diperoleh dengan metode ini dinyatakan dengan garis putus-putus yang menanjak sesudah fase konstan.
3. Dengan menggunakan Turbidometer (turbid = keruh). Tiap sample yang diambil tiap-tiap waktu tertentu dihitung kekeruhhanya dengan menggunakan turbidometer. Metode ini mempunyai kelemahan seperti pada penjumlahan dengan mikroskop.

5. VARIASI, MODIFIKASI

Variasi adalah perbedaan-perbedaan kecil yang tgerdapat di antara individu-individu dari suatu spesies yang sama. Perbedaan-perbedaan tidak hanya mengenai bentuk morfologinya saja, melainkan juga dapat mengenai kemampuan fisiologinya, dengan lain kata  di dalam suatu spesies terdapat variasi mengenai fenotip dan genotipnya.

Factor-faktor luar seperti keadaan medium, temperature, pH, radisi dan lain-lainnya lagi mempunyai pengaruh besar terhadap variasi bakteri secara individual maupun bakteri sebagai kelompok koloni. Sebagai contoh, Proteus yang ditempatkan pada suhu 25⁰C itu bergerak aktif, sedang pada suhu 37⁰C gerakan lemah sekali, bahkan kadang-kadang tidak ada gerak sama sekali. Beberapa genus dari Bacillus tidak mampu mengadakan sporulasi pada pH yang rendah. Bakteri-bakteri tersebut kembali memiliki sifat yang asli, jika keadaan luar kembali seperti semula. Perubahan sementara akibat factor-faktor luar yang berlainan itu disebut modifikasi.

Karena factor-faktor luar yang berbeda-beda, mikroorganidme mempunyai tanggapan yang berbeda-beda pula. Untuk menyesuaikan diri terhadap pengruh tertentu dari luar, bakteri dapat membentuk enzim-enzim adaptif. Selain enzim adaptif, kita mengenal adanya enzim konstitutif yaitu enzim yang selalu ada di dalam sel, dan kehadirannya tidak dipengaruhi oleh factor-faktor luar. Kemampuan untuk membentuk enzim konstitutif maupun enzim adaptif itu merupakan suatu pembawaan.

6. PERUBAHAN YANG MENETAP (MUTASI)

Perubahan genotype disebabkan karena perubahan gen yang terletak dalam kromosom. Mutasi jg dapat disebabkan karena perubahan menetap di dalam protoplasma, akan tetapi hal ini belum mendapat bukti-bukti yang meyakinkan. Tanaman tinggi mempunyai sejumlah kromosom yang berpasang-pasangan, dan oleh karena itu dikatakan diploid. Sel kelamin hanya mempunyai setengah jumlah kromosom yang dimiliki oleh sel-sel tubuh, dan oleh karena itu dikatakan haploid.

Bakteri adalah mahluk yang haploid. Disuga, bahwa satu diantara 10.000 sampai sepuluh bilyun (10.000.000.000.000) bakteri yang sejenis dapat mengalami mutasi. Suatu mutan tumbuh menjadi koloni yang sifatnya berlainan. Mutan ini merupakan klon baru.

Mutasi dapat terjadi karena satu atau beberapa gen mengalami perubahan yang menatap. Sebab dari perubahan itu belum diketahui benar, akan tetapi telah diketahui dengan pasti tentang adanya zat-zat dan factor-faktor luar yang dapat menimbulkan mutasi. Factor-faktor penyebab mutasi itu disebut mutagen. Contoh mutagen ialah sinar ultra-ungu, sinar-X, gas mustard. Mutagen dapat menyebabkan matinya bakteri atau timbulnya suatu mutan.

Macamnya mutasi dapat dibagi atas tiga golongan, yaitu :

A. Mutasi Yang Berhubungan Dengan Bentuk Koloni

Secara empiris telah diketahui, bahwa hubungan koloni itu mempunyai hubungan erat dengan kemampuan bakteri untuk menimbulkan penyakit dan pula dengan kemampuanyya untuk menambah kekebalan. Perubahan-perubahan sifat koloni yang dapat dialamai oleh bakteri yang ditumbuhkan pada medium padat berupa kehalusan, kekasaran, berlendir, atau tidak, tidak kasar dan tidak halus, besar atau kecil, lemah atau tidak. Sifat-sifat tersebut ditandai dengan huruf besar sebagai singkatan dari bahasa asing yang lengkapnya seperti dibawah ini.

1. S (smooth) melukiskan koloni yang halus dan bundar.
2. R (rough) untuk koloni kasar dan tidak teratur
3. M (mucoid) untuk koloni yang berlendir. Lendir ini terdiri atas kapsula yang dimiliki spesies bakteri tertentu.
4. I (intermediate), yaitu sifat antara S dan R
5. G (gonidial), yaitu kecil-kecil serupa titik-titik
6. L (PPLO = pleuropneumonia-like-organism), yaitu serupa organisme yang menyebabkan penyakit pleuro-pneumo-nia. Bakteri ini lunak dan mudah rusak kalau dibuat preparat. Koloninya sangat plemorfik.

Bentuk koloni dari suatu spesies itu dapat berubah dari M ke S atau ke R, perubahan itu tidak disebabkan oleh factor-faktor luar, akan tetapi oleh perubahan pada tingkat gen.

            Pada Proteus vulgaris terdapat dua bentuk koloni, yaitu yang satu berupa koloni yang tipis dengan sel-sel yang bergerak, sedang yang lian itu agak padat dengan sel-sel yang tidak bergerak. Koloni yang pertama itu oleh bangsa Jerman diberi sebutan H ?(hauch = selaput), sedang yang kedua disebut O (ohne = tanpa). Jenis H itu mempunyai flagel, jenis O tidak. Seringkali orang menduga antigen yang ditimbulkan oleh flagel, dan antigen yang ditimbulkan oleh tubuh sel.

            Shigella dysenteriae dapat merupakan koloni yang besar atau koloni yang halus. Kadang-kadang juga terdapat kelaina bentuk antara bakteri-bakteri dalam satu koloni. Keadaan yang demikian disebut pleomorfisme atau polimorfisme.

B. Mutasi Yang Berhubungan Dengan Kemampuan Fermentasi Atau Dengan Syarat-Syarat Pertumbuhan

Perubahan pada gen dapat menyebabkan kehilangan kemampuan suatu bakteri untuk mengadakan fermentasi. Perubahan gen dapat juga menyebabkan bakteri beroleh kemampuan untuk mengadakan fermentasi. Pada Escherichia coli  terdapat beberapa varietas yang berbeda-beda dalam kemampuannya untuk melakukan fermentasi. Missal, varietas I dapat mencernakan zat makanan A⁺ B⁺ C^- D^- , sedang varietas II mencernakan zat makanan A^- B^- C⁺ D⁺ . Jika kedua varietas ini dipiara bercampur, maka akan kita peroleh generasi baru yang mampu mencernakan semua zat makana    A⁺ B⁺ C⁺ D⁺ . demikianlah pendapat Lederberg, seorang sarjana mikrobiologi yang banyak penelitiannya dalam bidang genetika mikroorganisme. Kemungkinan besar sekali, bahwa bakteri dari varietas I mengadakan konjungsi dengan bakteri dari varietas II, sehingga pada peristiwa itu terjadi pertukaran gen. Orang menduga bahwa konjungsi antara bakteri itu dapat terjadi satu kali diantara 10 juta bakteri. Semula penelitian dengan mikroskop electron pun belum dapat memastikan kebenaran ini. Orang sangsi, apakah contoh tersebut diatas ini suatu peristiwa mutasi ataukah suatu hasil konjungsi. Akhir-akhir ini orang cenderung untuk menerima kejadian terebut diatas sebagai hasil konjungsi, dan gabungan baru antara gen-gen disebut rekombinasi.

C. Mutasi Yang Berhubungan Dengan Kekebalan Terhadap Antibiotik, Bakteriofage, Dan Bakteriosida.

Eksponen-eksponen menunjukan, bahwa dosis penisilin yang banyak membunuh bakteri, tetapi konsentrasi yang rendah mudah menimbulkan mutan. Mutan ini kemudian kebal terhadap penisilin, sekalipun obat-obat ini diberikan ke dalam konsentrasi yang lebih tinggi. Orang terpaksa mencari antibiotic yang lain untuk membunuh mutasi tersebut. Kebal terhadap satu antibiotic tertentu tidak berarti kebal terhadap antibiotic-antibiotik yang lain. Berdasarkan ini, maka pemberian penisilin kepada seorang pasien perlu disertai pemberian streptomisin, bakteri yang tidak terbunuh oleh penisilin mungkin terbunuh oleh streptomisin, atau sebaliknya.

7. BAGAIMANA MEMELIHARA PIARAAN SIMPANAN

Piaraan murni yang disimpan bertahun-tahun itu mudah sekali mengalami mutasi. Jika terjadi demikian, maka piaraan murni yang kemudian itu bukan lagi piaraan murni yang semula. Ini berarti, kita kehilangan piaraan tipe (type) asli.

            Untuk menghindari atau paling sedikit mengurangi terjadinya mutasi dalam piaraan simpanan, perlu :

1. Pada waktu-waktu tertentu piaraan dipindahkan ke medium baru. Pemindahan ini sebaiknya dilakukan pada waktu koloni mencapai fase logaritma.
2. Piaraan disimpan didalam tempat yang bersuhu rendah, dan hinder dari radiasi.
3. Bakteri diliofilisasikan, yaitu dimasukan ke dalam ampul berisi susu kering bercampur dengan CO₂ , kemudian disimpan dalam tempat yang dingin.

kita di Indonesia belum mempunyai lembaga atau instansi yang menyimpan biakan murni. Barang siapa berminat untuk memperoleh atau mengirim biakan murni mikroorganisme, dapat menghubungi NRRL (Northem Regional Research Laboratory) di Peoria, Illinois, atau American Type Culture Collection di Washington, DC., keduanya di Amerika Serikat.

            Lembaga semacam itu ada di Kew, Inggris, dan di Baarn, Nederland. Yang terakhir terkenal sebagai CBS (Centraal Bureau voor Schimmelcultures).