Bakteri adalah salah satu golongan organisme prokariotik (tidak mempunyai selubung inti). Bakteri sebagai makhluk hidup tentu memiliki informasi genetik berupa DNA, tapi tidak terlokalisasi dalam tempat khusus (nukleus) dan tidak ada membran inti.
Bakteri mengalami 4 fase pertumbuhan, secara berurutan meliputi fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. (Brock, 2012).
Tipe pertumbuhan mikrobia dapat dilihat pada Gambar dibawah ini,
Gambar. Kurva Pertumbuhan Populasi Bakteri
Mikroba akan mengalami fase pertumbuhan populasi berdasarkan laju peningkatan jumlah individu mikroba selama waktu tertentu (Scragg, 1988).
Fase Lag
Fase lag merupakan waktu yang dibutuhkan mikrobia untuk tumbuh beradaptasi di dalam medium baru. Adaptasi mikrobia dilakukan untuk mensintesis enzim-enzim yang dibutuhkan untuk pertumbuhan lebih lanjut. Pada fase lag terjadi pertambahan massa dan volume sel mikrobia. Panjang atau pendeknya interval fase lag tergantung pada jenis inokulum mikrobia, medium yang sedikit nutrisi dan kondisi pertumbuhan mikrobia saat diinokulasikan. (Pelzcar, 2009).
Ada 3 alasan mikrobia kembali ke fase lag, yaitu:
-
Inokulum hidup yang digunakan berasal dari kultur medium lama (saat mikrobia dalam fase stasioner) dipindahkan ke dalam komposisi medium baru yang sama. Keadaan mikrobia kembali ke fase lag karena mikrobia sudah tidak memiliki metabolit penting untuk menunjang kehidupannya. Oleh karena itu, mikrobia membutuhkan rentang waktu untuk melakukan biosintesis kembali. Mikrobia yang diinokulasikan mengalami kerusakan sel (tidak mati) akibat perubahan suhu, radiasi atau bahan kimia toxic. Fase lag dibutuhkan mikrobia untuk memperbaiki kerusakan sel nya.
-
Populasi mikrobia yang diinokulasikan berasal dari medium kaya nutrisi dipindahkan ke dalam medium yang sedikit nutrisinya. Mikrobia membutuhkan waktu untuk menghasilkan enzim baru yang digunakan untuk mensintesis metabolit essensial.
-
Populasi mikrobia tidak akan mengalami fase lag jika inokulum yang digunakan berasal dari populasi mikrobia yang mengalami pertumbuhan fase eksponensial dan ditumbuhakan pada kondisi medium yang sama (Brock, 2012).
Fase Eksponensial
Pada fase eksponensial, populasi mikrobia mengalami pembelahan paling tinggi dan konstan dalam waktu generasi yang pendek. Waktu generasi mikrobia merupakan waktu yang dibutuhkan sel mikrobia untuk membelah menjadi 2 sel. Setiap sel mikrobia akan membelah 2x lipat sehingga peningkatan jumlah populasi selalu 2n, n adalah jumlah generasi. Pertambahan jumlah sel dalam populasi disebut sebagai pertumbuhan mikrobia.
Pada fase eksponensial, awalnya sel mikrobia membelah secara pelan kemudian penambahannya semakin meningkat cepat. Secara matematis memiliki rumus (Dinata, 2012):
Nt = N02n
dimana,
Nt : jumlah sel setelah tumbuh selama waktu t
t : waktu pertumbuhan selama fase eksponensial
N0: jumlah sel mula-mula selama fase eksponensial
2 : bilangan tetap (pembelahan biner)
n : jumlah generasi (pembelahan)
Rata-rata kecepatan pertumbuhan pada fase eksponensial sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (seperti nutrisi, kondisi inkubasi), seperti halnya karakteristik genetik suatu mikrobia. Pada umumnya, prokariot lebih cepat tumbuh daripada eukariot dan eukariot yang berukuran kecil lebih cepat tumbuh daripada yang ukurannya lebih besar.
Hal ini terjadi karena sel yang berukuran kecil memiliki kapasitas penyerapan nutrisi dan pembuangan sisa metabolisme lebih besar daripada sel yang berukuran besar. Kondisi tersebut mempercepat proses metabolisme yang akan mempengaruhi kecepatan pertumbuhan mikrobia. Pertumbuhan yang lebih cepat pada prokariot (bakteri) menyebabkan waktu generasinya lebih pendek dibandingkan eukariot (Brock, 2012).
Fase Stasioner
Mikrobia mengalami pertumbuhan yang terbatas dan konstan selama fase stasioner. Pada fase stasioner, pembelahan sel yang terjadi sangat lambat. Jumlah pembelahan sel dengan sel yang mati seimbang, sehingga jumlah sel relatif konstan (pertumbuhan 0). Pertambahan jumlah sel yang sebanding dengan kematian sel disebut dengan fenomena pertumbuhan kriptik (Dinata, 2012).
Pada fase ini, sel mikroba tetap aktif melakukan metabolisme energi dan proses biosintesis lainnya. Metabolit sekunder banyak dihasilkan mikrobia pada fase ini.
Fase stasioner terjadi karena beberapa alasan yaitu:
-
Terbatasnya nutrisi essensial dalam kultur yang mulai berkurang,
-
Bagi organisme aerobik, ketersediaan O2 dalam medium mulai berkurang,
-
Banyaknya sisa metabolisme yang tertimbun dalam medium kultur sehingga pertumbuhan mikroba terhambat (Brock, 2012).
Fase Kematian
Fase kematian terjadi jika terjadi perubahan lingkungan menjadi tidak menguntungkan, seperti berkurangnya nutrisi essensial dalam medium dan meningkatnya akumulasi zat toksik dalam medium. Grafik fase kematian seperti grafik fase eksponensial yaitu logaritmik (kematian sel tiap jam adalah konstan). Sel mikrobia yang mati akan mengalami lisis (Prescott, 1999).
Bakteri
Bakteri adalah organisme golongan prokariotik. Berbeda dengan organisme eukariotik seperti manusia, organisme ini tidak memiliki membran inti sehingga informasi genetik berupa DNA yang dimiliki, tidak terlokalisasi dalam tempat khusus (nukleus) . DNA pada bakteri berbentuk sirkuler, panjang dan biasa disebut nukleoid. Bakteri juga memiliki DNA ekstrakromosomal berbentuk kecil dan sirkuler yang tergabung menjadi plasmid.
Pertumbuhan dan Reproduksi
Semua bakteri berkembang biak melalu pembelahan biner (aseksual) dimana dari satu sel membelah menjadi dua sel yang identik. Beberapa bakteri dapat membentuk struktur reproduktif yang lebih kompleks yang memfasilitasi penguraian dua sel yang baru terbentuk. Contoh bakteri yang seperti itu antara lain fruiting body formation oleh Myxococcus dan arial hyphae formation oleh Streptomyces
Pertumbuhan bakteri yang terkontrol akan melewati tiga fase yang berbeda. Biasanya semua kultur bakteri dimulai dari penyediaan kumpulan bakteri yang akan dikembangkan lalu diencerkan dalam media segar. Selanjutya, Proses pertumbuhan bakteri, antara lain :
-
Lag phase
Lag phase* adalah fase pertumbuhan lambat. Hal ini disebabkan akibat kebutuhan bakteri untuk beradaptasi dengan lingkungannya demi mencapai fase pertumbuhan cepat. Lag phase memiliki tingkat biosintetik tinggi dimana enzim yang dibutuhkan untuk mencerna berbagai macam substrat dihasilkan dalam jumlah yang banyak. -
Log phase
(Fase logaritmik), dikenal juga dengan fase eksponensial. Fase ini ditandai dengan pertumbuhan yang sangat cepat secara eksponensial. Tingkat dimana sel berkembang biak pada fase ini disebut sebagai growth rate (k). Waktu yang dibutuhkan sel untuk membelah diri menjadi dua bagian dalam fase ini disebut sebagai generation time (g). Selama log phase , nutrisi dicerna pada kecepatan maksimal sampai semuanya habis. Lalu, masuklah koloni tersebut ke dalam fase ketiga, -
Fase stasioner
Fase ini ditandai dengan habisnya nutrisi yang tersedia. Sel mulai menghentikan aktivitas metaboliknya serta menghancurkan protein nonesensial yang mereka miliki. Fase stasioner merupakan masa transisi dari perkembangan yang sangat cepat menuju masa dormansi. -
Fase penurunan
Fase terakhir yang dilewati bakteri adalah fase penurunan. Setelah periode waktu pada fase stasioner yang bervariasi pada tiap organisme dan kondisi kultur, kecepatan kematian meningkat sampai mencapai tingkat yang tetap, Sering kali setelah mayoritas sel mati, kecepatan kematian menurun drastis, sehingga sejumlah kecil sel yang hidup akan bertahan selama beberapa bulan atau tahun.
2 Likes