I. Tinjauan Dasar
Mikrobiologi
Sesuai namanya,
bidang ilmu mikrobiologi (mikros = kecil/sangat kecil; bios = hidup/kehidupan)
mempelajari tentang bentuk, kehidupan, sifat, dan penyebaran organisme yang
termasuk golongan mikroba (jasad renik).
Dunia mikroba adalah dunia organisme yang sangat kecil,
sehingga tidak dapat kita lihat dengan mata telanjang. Walupun sudah agak lama
dikenal, namun dunia mikroba baru mulai terbuka secara luas sejak manusia
menemukan sebuah alat yang disebut mikroskop, hasil temuan Anthony van
Leeuwenhoek (1632-1723). Mikroskop tersebut sangat sederhana, hanya memiliki
satu lensa, dan mencapai pembesaran kurang dari 300 kali. Tetapi dengan
mikroskop sederhana tersebut misteri tentang bentuk mikroba yang sebelumnya
masih merupakan rahasia besar mulai terungkap.
Ketika Louis
Pasteur (1822-1895) menemukan prinsip-prinsip fermentasi, yaitu satu di antara
temuan-temuan dasar mengenai mikroba, rahasia seputar mikroba pun menjadi lebih
jelas, dan keilmuan mikrobiologi mulai menemukan titik terang perkembangannya.
Seorang dokter dari Jerman yang bernama Robert Koch (1843-1910) memperluas lagi
perkembangan tersebut dengan menemukan kaitan mikroorganisma-mikroorganisma
tertentu dengan penyakit. Postulat (batasan) yang disusunnya pada saat itu
masih tetap berlaku sampai saat ini, dan dikenal dengan nama Postulat Koch.
Mikrobiologi dapat dipandang sebagai ilmu dasar yang
mempelajari biologi dari mikrobia seperti Fisiologi, Taksonomi, Ekologi, dan
Genetika mikrobia, dan dapat berperan sebagai ilmu terapan seperti Mikrobiologi
Medik, Immunologi, Mikrobiologi Pangan, Mikrobiologi Industri, Mikrobiologi
Lingkungan, dan Mikrobiologi Pertanian (Agricultural Microbiology).
Pada zaman modern, bidang mikrobiologi telah berkembang
secara sangat luas, sehingga menyentuh bidang-bidang pengetahuan lain yang
sejalan, di antaranya adalah Bidang kesehatan, termasuk di dalamnya kebersihan,
sanitasi, dan pengolahan limbah. Bidang pertanian, termasuk di dalamnya
peternakan, perikanan, kehutanan, dan pasca-panen. Bidang industri, termasuk di
dalamnya industri kimia, industri obat-obatan, industri kertas, industri
tekstil, dan sebagainya. Bidang makanan,
termasuk di dalamnya yang berhubungan dengan pengolahan/pembuatan, quality
control, serta pengawetan. Bidang pelestarian dan pengolahan lingkungan hidup
II. Sejarah Perkembangan Mikrobiologi
1.
Pengamatan Mikroba Pertama Kali Melalui Mikroskop
Robert Hooke (1635-1703)
adalah matematikawan, sejarawan alam, dan ahli mikroskopi asal Inggris.
Dalam bukunya yang terkenal, Micrographia (1665), Hooke mengilustrasikan
struktur badan buah dari suatu jenis kapang Ini adalah deskripsi pertama tentang mikroorganisme
yang dipublikasikan.
Orang pertama yang melihat bakteri adalah Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723),
seorang pembuat mikroskop
amatir berkebangsaan Belanda.
Pada tahun 1684,
van Leeuwenhoek menggunakan mikroskop yang sangat kecil hasil karyanya sendiri
untuk mengamati berbagai mikroorganisme
dalam bahan alam.
Mikroskop
yang digunakan Leeuwenhoek kala itu berupa kaca pembesar tunggal berbentuk
bikonveks dengan spesimen yang diletakkan di antara sudut apertura kecil pada
penahan logam.
Alat itu dipegang dekat dengan mata dan objek yang ada di sisi lain lensa
disesuaikan untuk mendapatkan fokus. Dengan alat itulah, Leewenhoek mendapatkan
kontras yang sesuai antara bakteri yang mengambang dengan latar belakang sehingga
dapat dilihat dan dibedakan dengan jelas.
Beliau menemukan bakteri di tahun 1676 saat mempelajari infusi lada dan air (pepper-water
infusion). Van
Leeuwenhoek melaporkan temuannya itu lewat surat pada Royal Society of London,
yang dipublikasikan dalam bahasa Inggris pada tahun 1684. Ilustrasi van Leewenhoek
tentang mikroorganisme temuannya dikenal dengan nama "animalculus” (hewan kecil), seperti protozoa,
algae, khamir, dan bakteri. penemuan animalculus di alam, menimbulkan rasa
ingin tahu mengenai asal usulnya.
2. Teori Asal Usul Makhluk Hidup
a.
Teori abiogenesis (generatio
spontanea),
yang menyatakan bahwa makhluk hidup timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan
mati.
b. Teori biogenesis, yang menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari kehidupan sebelumnya.
Aristoteles
(300 sebelum Isa Almasih)
berpendapat, bahwa makhluk-makhluk kecil itu terjadi begitu saja dari benda
yang mati. Pendapat itu dianut pula oleh Needham,
seorang pendeta bangsa Irlandia yang selama 1745 sampai 1750 mengadakan
eksperimen-eksperimen dengan pelbagai rebusan padi-padian, daging dan lain
sebgainnya. Meskipun air rebusan tersebut disimpannya rapat-rapat dalam botol
tertututup, namun timbullah mikroorganisme; dengan lain perkataan, kehidupan
baru dapas timbul dari barang mati.
Pendapat ini terkenal sebagai teori abiogenesis
(a = tidak, bios = hidup, genesis =
kejadian) atau teori generation
spontanea.
Francesco Redi
(1626-1697) membantah konsep generatio spontanea. Belatung pada daging busuk
berasal dari telur lalat yang meletakkan telur pada daging tersebut, bukan dari
daging itu sendiri. Percobaannya: ulat yang berkembang biak di dalam daging
busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut disimpan di dalam suatu
tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat.
Lazzaro Spallanzani (1729-1799) dalam tahun 1768 juga
membantah pendapat Aristoteles dan Needham
dengan mengatakan, bahwa perebusan dan kemudian penutupi merebus sepotong
dagingan botol-botol berisi air rebusan yang dilakukan oleh Needham itu tidak sempurna. Spallazani
sendiri merebus sepotong daging sampai berjam-jam lamanya, kemudian air dagian
tersebut ditutupnya rapat-rapat di dalam botol. Maka dengan perbuatan yang
demikian itu tidak dipeoleh mikroorganisme baru. Hasil eksperimen tersebut
belum menyakinkan benar, karena setengah orang pada waktu itu berpendapat,
bahwa tutup botol yang rapat itu memungkinkan masuknya udara (oksigen) yang
sangat di butuhkan bagi kehidupan mikroorganisme.
Schultze di dalam tahun 1836
memperbaiki eksperimen Spallanzi dengan mengalirkan udara lewat suatu asam atau
basa yang keras ke dalam botol berisi kaldu yang telah direbus baik-baik
terlebih dulu. Schwann di dalam tahun
1873 membuat percobaan serupa itu juga dengan mengalirkan udara lewat pipa yang
dipanasi berjam-jam lamanya. Maka
baik Schultze dan Schwann tidak dapat menemukan mikroorganisme di dalam
kaldunya. Namun orang masih menaruh keberatan terhadap eksperimen kedua sarjana
tersebut dengan mengemukakan, bahwa udara yang lewat asam atau basah ataupun
lewat pipa panas itu telah mengalami perubahan demikian rupa, sehingga tidak
memungkinkan timbulnya kehidupan makhluk-makhluk hidup baru.
H.
Schroeder dan Th. Von Dusch (1854) menemukan suatu
akal untuk menyaring udara yang menuju ke dalam botol berisi kaldu; udara itu
dilewatkan suatu pipa berisi kapas yang steril. Dengan cara demikian ini ia tidak
memdapatkan mikroorganisme baru di dalam kaldu, dan dengan demikian tumbanglah
teori abiogenesis.
Bertahun-tahun
setelahnya, banyak observasi lain yang menegaskan hasil pengamatan van
Leeuwenhoek, namun peningkatan tentang pemahaman sifat dan keuntungan mikroorganisme berjalan sangat lambat
sampai 150 tahun berikutnya.. Baru di abad ke 19, yaitu setelah
produksi mikroskop meningkat pesat, barulah
keingintahuan manusia akan mikroorganisme mulai berkembang lagi. Louis Pasteur dikenal luas dengan
pernyataannya, “Omne vivum ex ovo, omne
ovum ex vivo”, yang berarti bahwa “semua makhluk hidup itu berasal dari
telur, dan semua telur berasal dari sesuatu yang hidup”.
Percobaan Pasteur (1865) menjebak organisme yang terbawa udara dalam kapas. Dia juga memanaskan leher labu
angsa, mensterilkan media, dan membiarkan labu terbuka. Hasil percobaan menunjukkan tidak ada pertumbuhan organisme sebab
partikel debu yang membawa organisme tidak mencapai medium, namun debu terjebak
dalam leher labu. Jika leher labu dipecah, debu akan mencapai medium dan organisme
akan tumbuh. Dengan cara ini, Pasteur telah mematahkan teori
abiogenesis. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah :
a. Udara mengandung mikroba yang distribusinya
tidak merata.
b. Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikroba,
yaitu pasteurisasi dan sterilisasi. Pasteurisasi : Cara untuk mematikan beberapa
jenis mikroba tertentu dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih
62oC. Sterilisasi : Cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan
tinggi, cara ini merupakan penemuan bersama ahli yang lain.
3. Era Mikrobiologi
Umum
Mikrobiologi umum merujuk pada aspek mikrobiologi non medis. Dua raksasa
yang dikenal pada era ini adalah Beijerinck dan Winogradsky. Keduanya memulai
aspek mikrobiologi lingkungan.
a. Martinus Beijerinck dan
Teknik Kultur Pengkayaan
Martinus Beijerinck (1851-1931) adalah profesor berkebangsaan Belanda
yang berkontribusi besar terhadap teknik kultur pengkayaan. Pada teknik ini, mikroorganisme
diisolasi dari alam dan ditumbuhkan di laboratorium
dengan memanipulasi nutrisi dan kondisi inkubasinya. Dengan menggunakan teknik
ini, Beijerinck berhasil mengisolasi kultur murni berbagai mikroorganisme air
dan tanah untuk pertama kalinya.
b. Sergei
Winogradsky dan Konsep Kemolitotrofi
Pekerjaan Sergei Winogradsky (1856-1953), asal Rusia, mirip dengan yang dilakukan
Beijerinck, namun beliau mendalami bakteri yang terlibat dalam siklus nitrogen dan
siklus sulfur.
Konsep kemolitotrofi yang dicetuskannya berkaitan dengan adanya hubungan antara
oksidasi senyawa anorganik dengan konservasi energi. Dengan menggunakan teknik
pengkayaan, Winogradsky berhasil mengisioalsi bakteri pengikat nitrogen, Clostridium
pasteurianum yang bersifat anaerob, dan sebagai cikal bakal konsep fiksasi nitrogen.
4. Mikrobiologi Modern
Memasuki
abad ke-20, mulai berkembang dua cabang mikrobiologi yang masih saling
berhubungan: mikrobiologi dasar (basic) dan mikrobiologi teraplikasi (applied).
Mikrobiologi dasar mengacu pada penemuan-penemuan baru di bidang ini.. Sedangkan mikrobiologi teraplikasi mengacu
pada aspek pemecahan masalah (problem solving) yang berhubungan dengan bidang
ini. Sejak ditemukannya konsep tentang DNA maka bidang mikrobiologi pun
memasuki era molekuler. Keberhasilan sekuensing DNA berhasil mengungkap hubungan
filogenetik (evolusi) di antara berbagai jenis bakteri.
III. Klasifikasi
Mikroorganisme
Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme yang berukuran
sangat kecil sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan.
Mikroorganisme disebut juga organisme mikroskopik. Mikroorganisme seringkali
bersel tunggal (uniseluler) maupun bersel banyak (multiseluler).
Namun, beberapa protista bersel tunggal
masih terlihat oleh mata telanjang dan ada beberapa spesies multisel tidak
terlihat mata telanjang. Virus juga termasuk ke dalam
mikroorganisme meskipun tidak bersifat seluler. Mikroorganisme biasanya
dianggap mencakup semua prokariota,
protista dan alga renik. Fungi, terutama yang berukuran kecil dan
tidak membentuk hifa,
dapat pula dianggap sebagai bagiannya meskipun banyak yang tidak
menyepakatinya.
Kebanyakan orang beranggapan bahwa yang dapat
dianggap mikroorganisme adalah semua organisme sangat kecil yang dapat
dibiakkan dalam cawan petri atau inkubator di dalam laboratorium dan mampu
memperbanyak diri secara mitosis. Mikroorganisme berbeda dengan sel
makrooganisme. Sel makroorganisme tidak bisa hidup bebas di alam melainkan
menjadi bagian dari struktur multiselular yang membentuk jaringan, organ, dan
sistem organ. Sementara itu, sebagian besar mikrooganisme dapat menjalankan
proses kehidupan dengan mandiri, dapat menghasilkan energi sendiri, dan
bereproduksi secara independen tanpa bantuan sel lain
Taksonomi merupakan cara atau upaya
pengelompokan jasad hidup di dalam kelompok atau takson yang sesuai. Pertama
kali pengelompokan ini hanya untuk lingkungan tumbuh-tumbuhan dan hewan, tetapi
ternyata bahwa untuk mikroba pun dapat digunakan.
Mikroba sesuai dengan bentuk dan sifatnya
termasuk kedalam Dunia tumbuh-tumbuhan. Sehingga kalau sebelumnya dunia
tersebut hanya terbagi kedalam dua kelompok besar yaitu :
1)
Monocotyledoneae, yaitu
tumbuh-tumbuhan yang mempunyai keping biji tunggal.
2)
Dicotyledoneae, yaitu tumbuh-tumbuhan yang
mempunyai keping biji dua, maka sekarang akan bertambah dengan 1 kelompok besar
lainnya.
3)
Acotyledoneae, atau
tumbuh-tumbuhan tanpa keping biji, yaitu Cryptogamae (kriptos = tersembunyi/tidak ada atau tidak nampa, gamae
= alat perkembangbiak).
Mikroba termasuk kedalam kelompok ke-3
tersebut sesuai dengan sifat alat untuk perkembangbiakannya. Dari segi
mikrobiologi sendiri, dunia Mikroba terbagi menjadi dua kelompok besar lainnya,
pembagian ini berdasarkan kepada ada tidaknya inti, baik yang sudah
terdiferensiasi ataupun yang belum. Yaitu
sebagai berikut:
1)
Prokaryota, yaitu kelompok
mikroba yang tidak mempunyai inti yang jelas atau tidak terdiferensiasi.
Kedalam kelompok ini termasuk :
·
Bakteria,
·
Mikro-alga biru-hijau (BGA =
blue-green algae),
2)
Karyota, yaitu kelompok mikroba
yang sudah mempunyai inti yang jelas atau sudah terdiferensiasi. Kedalam
kelompok ini termasuk :
·
Jamur, termasuk didalamnya
ragi,
·
Mikro-alga lainnya
Walaupun ada kelompok kehidupan atau jasad
lain yang dianggap hirup berdasarkan kepada bentuk dan sifatnya tidak sama
dengan mikroba tetapi mengingat kepentingan dan asosiasi kehidupannya, ada dua
kelompok besar lain yang umumnya dimasukkan kedalam Dunia Mikroba yaitu
protozoa dan virus.
Secara umum dunia mikroorganisme terdiri dari 5 kelompok
organisme, yaitu bakteri, protozoa, virus, algae, dan cendawan.
1.
Bakteri
Bakteri, dari kata Latin bacterium
(jamak, bacteria), adalah kelompok besar Prokariota, selain Archaea, yang berukuran
sangat kecil serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Mereka sangatlah kecil (mikroskopik)
dan kebanyakan uniselular
(bersel tunggal), dengan struktur sel yang relatif sederhana:
tanpa nukleus/inti
sel, kerangka sel,
dan organel-organel lain
seperti mitokondria
dan kloroplas.
Struktur sel mereka
dijelaskan lebih lanjut dalam artikel mengenai prokariota, karena bakteri
merupakan prokariota, untuk membedakan mereka dengan organisme yang memiliki
sel lebih kompleks, yang disebut eukariota. Istilah
"bakteri" telah diterapkan untuk semua prokariota atau untuk sebagian
besarnya, tergantung pada gagasan mengenai hubungan mereka.
Bakteri dianggap sebagai
organisme paling melimpah di bumi. Mereka tersebar dan menghuni hampir semua
tempat: di tanah, air, udara, atau dalam simbiosis dengan organisme
lain. Banyak patogen
merupakan bakteri. Kebanyakan dari mereka kecil, biasanya hanya berukuran 0,5-5
μm, meski ada jenis dapat menjangkau 0,3 mm dalam diameter (Thiomargarita).
Mereka umumnya memiliki dinding sel,
seperti sel tumbuhan
dan jamur,
tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Banyak
bakteri yang bergerak menggunakan flagela, yang berbeda dalam strukturnya
dari flagela kelompok lain.
2.
Protozoa
Protozoa adalah mikroorganisme menyerupai hewan
yang merupakan salah satu filum dari Kingdom Protista. Seluruh kegiatan
hidupnya dilakukan oleh sel itu sendiri dengan menggunakan organel-organel
antara lain membran plasma, sitoplasma, dan mitokondria. Ciri-ciri umum :
- Organisme uniseluler (bersel tunggal)
- Eukariotik (memiliki membran nukleus)
- Hidup soliter (sendiri) atau berkoloni (kelompok)
- Umumnya tidak dapat membuat makanan sendiri (heterotrof)
- Hidup bebas, saprofit atau parasit
- Dapat membentuk sista untuk bertahan hidup
- Alat gerak berupa pseudopodia, silia, atau flagela
Ciri-ciri prozoa sebagai hewan
adalah gerakannya yang aktif dengan silia
atau flagen, memili membrane sel dari zat lipoprotein, dan bentuk
tubuhnya ada yang bisa berubah-ubah. Adapun yang bercirikan sebagai tumbuhan
adalah ada jenis protozoa yang hidup autotrof. Ada yang bisa berubag-ubah. Adapun yang
mencirikan sebagai sebagai tumbuhan adalah ada jenis protozoa yang hidup
autotrof. Contoh dari protozoa adalah Entamoeba
coli yang menyebabkan diare.
3. Virus
Virus adalah parasit berukuran mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Virus hanya dapat
bereproduksi di dalam material hidup dengan menginvasi dan
memanfaatkan sel makhluk hidup karena virus tidak memiliki perlengkapan selular
untuk bereproduksi sendiri. Dalam sel inang, virus merupakan parasit obligat
dan di luar inangnya menjadi tak berdaya. Biasanya virus mengandung sejumlah
kecil asam nukleat (DNA atau RNA, tetapi tidak kombinasi keduanya) yang diselubungi semacam bahan pelindung
yang terdiri atas protein, lipid, glikoprotein, atau kombinasi ketiganya. Genom
virus menyandi baik protein yang digunakan untuk memuat bahan genetik maupun
protein yang dibutuhkan dalam daur hidupnya.
Istilah virus
biasanya merujuk pada partikel-partikel yang menginfeksi sel-sel eukariota (organisme
multisel dan banyak jenis organisme sel tunggal), sementara istilah bakteriofag
atau fag digunakan untuk jenis yang
menyerang jenis-jenis sel prokariota
(bakteri dan organisme lain
yang tidak berinti sel).
Virus sering diperdebatkan
statusnya sebagai makhluk hidup karena ia tidak dapat menjalankan fungsi
biologisnya secara bebas. Karena karakteristik khasnya ini virus selalu
terasosiasi dengan penyakit tertentu, baik pada manusia (misalnya virus influenza
dan HIV), hewan (misalnya
virus flu burung), atau
tanaman (misalnya virus mosaik
tembakau/TMV).
4.
Algae
Alga (jamak Algae)
adalah sekelompok organisme autotrof yang
tidak memiliki organ dengan perbedaan fungsi yang nyata. Alga bahkan dapat
dianggap tidak memiliki "organ"
seperti yang dimiliki tumbuhan
(akar, batang, daun, dan sebagainya). Karena itu, alga
pernah digolongkan pula sebagai tumbuhan
bertalus.
Istilah ganggang
pernah dipakai bagi alga, namun sekarang tidak dianjurkan karena dapat
menyebabkan kekacauan arti dengan sejumlah tumbuhan yang hidup di air lainnya,
seperti Hydrilla.
Dalam taksonomi yang banyak
didukung para pakar biologi, alga tidak lagi dimasukkan dalam satu kelompok
divisi atau kelas tersendiri, namun dipisah-pisahkan sesuai dengan fakta-fakta
yang bermunculan saat ini. Dengan demikian alga bukanlah satu kelompok takson
tersendiri.
Dalam pustaka-pustaka
lama, alga selalu gagal diusahakan masuk dalam satu kelompok, baik yang bersel
satu maupun yang bersel banyak. Salah satu contohnya adalah pemisahan alga
bersel satu (misalnya Euglena ke dalam Protozoa) dari alga bersel
banyak (ke dalam Thallophyta). Belakangan
disadari sepenuhnya bahwa pengelompokan sebagai satu klad tidak memungkinkan bagi semua alga,
bahkan setelah dipisahkan berdasarkan organisasi selnya, karena sebagian alga
bersel satu lebih dekat berkerabat dengan alga bersel banyak tertentu.
Saat ini, alga hijau dimasukkan ke
dalam kelompok (klad) yang lebih berdekatan dengan semua tumbuhan fotosintetik
(membentuk klad Viridiplantae). Alga merah merupakan kelompok tersendiri (Rhodophycophyta
atau Rhodophyceae); demikian juga alga pirang (Phaeophycophyta atau
Phaeophyceae) dan alga keemasan (Chrysophyceae).
5.
Cendawan/Fungi
Fungi adalah nama regnum dari
sekelompok besar makhluk hidup eukariotik heterotrof
yang mencerna makanannya di luar tubuh lalu menyerap molekul nutrisi ke dalam
sel-selnya. Awam mengenal sebagian besar anggota Fungi sebagai jamur, kapang, khamir, atau ragi, meskipun seringkali yang dimaksud
adalah penampilan luar yang tampak, bukan spesiesnya sendiri. Kesulitan dalam
mengenal fungi sedikit banyak disebabkan adanya pergiliran keturunan yang
memiliki penampilan yang sama sekali berbeda (ingat metamorfosis pada serangga atau katak).
Fungi memperbanyak diri
secara seksual dan aseksual. Perbanyakan
seksual dengan cara :dua hifa
dari jamur berbeda melebur lalu membentuk zigot lalu zigot tumbuh menjadi tubuh
buah, sedangkan perbanyakan aseksual dengan cara membentuk spora, bertunas atau fragmentasi hifa.
Jamur memiliki kotak spora yang disebut sporangium. Di dalam sporangium
terdapat spora. Contoh jamur yang membentuk spora adalah Rhizopus. Contoh jamur
yang membentuk tunas adalah Saccharomyces.
Hifa jamur dapat terpurus dan setiap fragmen dapat tumbuh menjadi tubuh buah.
Fungi dulu dikelompokkan sebagai tumbuhan. Dalam
perkembangannya, fungi dipisahkan dari tumbuhan karena banyak hal yang berbeda.
Fungi bukan autotrof
seperti tumbuhan melainkan heterotrof
sehingga lebih dekat ke hewan.
Usaha menyatukan fungi dengan hewan pada golongan yang sama juga gagal karena
fungi mencerna makanannya di luar tubuh (eksternal), tidak seperti hewan yang
mencerna secara internal. Selain
itu, sel-sel fungi berdinding
sel yang tersusun
dari kitin, tidak seperti sel hewan.
IV. Peranan Mikrobiologi
Mikroorganisme
merupakan jasad hidup yang mempunyai ukuran sangat kecil (Kusnadi, dkk, 2003).
Setiap sel tunggal mikroorganisme memiliki kemampuan untuk melangsungkan
aktivitas kehidupan antara lain dapat dapat mengalami pertumbuhan, menghasilkan
energi dan bereproduksi dengan sendirinya. Mikroorganisme memiliki
fleksibilitas metabolisme yang tinggi karena mikroorganisme ini harus mempunyai
kemampuan menyesuaikan diri yang besar sehingga apabila ada interaksi yang
tinggi dengan lingkungan menyebabkan terjadinya konversi zat yang tinggi pula.
Akan tetapi karena ukurannya yang kecil, maka tidak ada tempat untuk menyimpan
enzim-enzim yang telah dihasilkan.
Dengan demikian
enzim yang tidak diperlukan tidak akan disimpan dalam bentuk persediaan. Enzi
m-enzim tertentu
yang diperlukan untuk perngolahan bahan makanan akan diproduksi bila bahan
makanan tersebut sudah ada. Mikroorganisme ini juga tidak memerlukan tembat
yang besar, mudah ditumbuhkan dalam media buatan, dan tingkat pembiakannya
relative cepat (Darkuni, 2001).
Oleh karena
aktivitasnya tersebut, maka setiap mikroorganisme memiliki peranan dalam
kehidupan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan. Sekilas, makna
praktis dari mikroorganisme disadari tertutama karena kerugian yang
ditimbulkannya pada manusia, hewan, dan tumbuh-tumbuhan. Misalnya dalam bidang
mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan mikroorganisme yang
pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat kehidupannya yang khas.
Walaupun di bidang lain mikroorganisme tampil merugikan, tetapi perannya yang
menguntungkan jauh lebih menonjol. Menurut Schlegel (1994) beberapa bukti
mengenai peranan mikrobiologi dapat dikemukakan sebagai berikut:
a. Proses klasik menggunakan
mikroorganisme
Di Jepang dan
Indonesia sudah sejak zaman dahulu kacang kedelai diolah dengan menggunakan
bantuan fungi, ragi, dan bakteri asam laktat. Bahkan sudah sejak zaman perang
dunia pertama fermentasi terarah dengan ragi digunakan untuk membuat gliserin.
Asam laktat dan asam sitrat dalam jumlah besar yang diperlukan oleh industri
makanan, masing-masing dibuat dengan pertolongan bakteri asam laktat dan
cendawan Aspergillus niger.
b. Produk Antibiotika
Penemuan
antibiotik telah menghantarkan pada terapi obat dan industri obat ke era baru.
Karena adanya penemuan penisilin dan produk-produk lain sekresi fungi,
aktinomiset, dan bakteri lain, maka kini telah tersedia obat-obat yang manjur
untuk memerangi penyakit infeksi bakteri.
c. Proses menggunakan mikroba
Fermentasi klasik
telah diganti dengan cara baru untuk produksi dan konversi menggunakan mikroba.
Senyawa karotenoid dan steroid diperoleh dari fungi. Sejak ditemukan bahwa Corynebacterium
glutamicum memproduksi glutamat dengan rendemen tinggi dari gula dan garam
amonium, maka telah diisolasi berbagai mutan dan dikembangkan proses baru yang
memungkinkan pembuatan banyak jenis asam amino, nukleotida, dan senyawa biokimia
lain dalam jumlah besar.
Mikroorganisme juga diikutsertakan oleh para
ahli kimia pada katalisis sebagian proses dalam rangkaian sintesis yang panjang;
biokonversi oleh mikroba lebih spesifik dengan rendemen lebih tinggi,
mengungguli koversi secara kimia; amilase untuk hidrolisis pati, proteinase
pada pengolahan kulit, pektinase untuk penjernihan sari buah dan enzim-enzim
lain yang digunakan di industri diperoleh dari biakan mikroorganisme. d. Teknik genetika modern
Kejelasan mengenai
mekanisme pemindahan gen pada bakteri dan peran dari unsur-unsur
ekstrakromosom, telah membuka kemungkinan untuk memindahkan DNA asing ke dalam
bakteri. Manipulasi genetik memungkinkan untuk memasukkan sepotong kecil
pembawa informasi genetik dari manusia ke dalam bakteri sehingga terjadi
sintesis senyawa protein yang bersangkutan. Kegiatan ini sering dilakukan dalam
hal pembuatan hormon, antigen, dan antibodi.
Berdasarkan
penjelasan di atas, mikroorganisme memiliki peranan yang cukup besar dalam
kehidupan, baik peranan yang merugikan maupun yang menguntungkan. Beberapa
peranan yang dimiliki oleh mikroorganisme antara lain sebagai berikut:
1.
Peranan yang Merugikan
a. Penyebab penyakit, baik pada manusia,
hewan maupun tumbuhan. Misalnya Strptococcus
pneumoniae penyebab pneumonia dan Corynebacterium
diphtheriae penyebab dipteri.
b. Penyebab kebusukan makanan (spoilage). Adanya
kebusukan pada makanan dapat disebabkan oleh beberapa jenis bakteri yang tumbuh
dalam makanan tersebut. Beberapa di antara mikroorganisme dapat mengubah rasa
beserta aroma dari makanan sehingga dianggap merupakan mikroorganisme pembusuk.
Dalam pembusukan daging, mikroorganisme yang menghasilkan enzim proteolitik
mampu merombak protein-protein. Pada proses pembusukan sayur dan buah,
mikroorganisme pektinolitik mampu merombak bahan-bahan yang mengandung pektin
yang terdapat pada dinding sel tumbuhan (Tarigan, 1988). Mikroorganisme seperti
bakteri, khamir (yeast) dan kapang (mould) dapat
menyebabkan perubahan yang tidak dikehendaki pada penampakan visual, bau,
tekstur atau rasa suatu makanan. Mikroorganisme ini dikelompokkan berdasarkan
tipe aktivitasnya, seperti proteolitik, lipolitik, dll. Atau berdasarkan kebutuhan hidupnya seperti termofilik, halofilik,
dll.
c. Penyebab keracunan makanan (food borne
disease). Kusnadi, dkk
(2003) menjelaskan bahwa bakteri penghasil racun (enterotoksin atau eksotoksin)
dapat mencemari badan air, misalnya spora Clostridium perfringens, C.
Botulinum, Bacillus cereus, dan Vibrio parahaemolyticus. Spora
dapat masuk ke dalam air melalui debu/tanah, kotoran hewan, dan makanan-limbah.
Jika makanan atau minuman dan air bersih tercemari air tersebut, maka dalam
keadaan yang memungkinkan, bakteri tersebut akan mengeluarkan racun sehingga
makanan atau minuman mengandung racun dan bila dikonsumsi dapat menyebabkan
keracunan makanan. Bahkan menurut Dwidjoseputro (2005) pada makanan yang telah
dipasteurisasi pun juga dapat mengandung racun (toksin) . Makanan yang telah
dipasteurisasi kemudian terus menerus disimpan di dalam kaleng pada temperatur
kamar, dapat mengandung racun yang berasal dari Clostridium botulinum.
Spora-spora
dari bakteri ini tidak mati dalam proses pasteurisasi. Dalam keadaan tertutup
(anaerob) dan suhu yang menguntungkan, maka spora-spora tersebut dapat tumbuh
menjadi bakteri serta menghasilkan toksin. Racun yang dihasilkan tidak
mengganggu alat pencernaan, melainkan mengganggu urat saraf tepi.
d. Menimbulkan pencemaran. Materi
fekal yang masuk ke dalam badan air, selain membawa bakteri patogen juga akan
membawa bakteri pencemar yang merupakan flora normal saluran pencernaan
manusia, misalnya E. coli. Kehadiran
bakteri ini dapat digunakan sebagi indicator pencemaran air oleh materi fekal.
2. Peranan yang
Menguntungkan
Banyak yang menduga bahwa mikroorganisme
membawa dampak yang merugikan bagi kehidupan hewan, tumbuhan, dan manusia,
misalnya pada bidang mikrobiologi kedokteran dan fitopatologi banyak ditemukan
mikroorganisme yang pathogen yang menyebabkan penyakit dengan sifat-sifat
kehidupannya yang khas. Meskipun demikian, masih banyak manfaat yang dapat
diambil dari mikroorganisme-mikroorganisme tersebut. Penggunaan mikroorganisme
dapat diterapkan dalam berbagai bidang kehidupan, saperti bidang pertanian,
kesehatan, dan lingkungan. Beberapa manfaat yang dapat diambil antara lain
sebagai berikut:
a. Bidang pertanian.
Dalam bidang pertanian, mikroorganisme dapat
digunakan untuk peningkatan kesuburan tanah melalui fiksasi N2,
siklus nutrien, dan peternakan hewan. Nitrogen bebas
merupakan komponen terbesar udara. Unsur ini hanya dapat dimanfaatkan oleh
tumbuhan dalam bentuk nitrat dan pengambilan khususnya melalui akar.
Pembentukan nitrat dari nitrogen ini dapat terjadi karena adanya mikroorganisme.
Penyusunan nitrat dilakukan secara bertahap oleh beberapa genus bakteri secara
sinergetik.
Dalam Dwidjoseputro
(2005) dijelaskan bahwa ada beberapa genera bakteri yang hidup dalam tanah
(misalnya Azetobacter, Clostridium, dan Rhodospirillum) mampu untuk
mengikat molekul-molekul nitrogen guna dijadikan senyawa-senyawa pembentuk
tubuh mereka, misalnya protein. Jika sel-sel itu mati, maka timbullah zat-zat
hasil urai seperti CO2 dan NH3 (gas amoniak). Sebagian
dari amoniak terlepas ke udara dan sebagian lain dapat dipergunakan oleh
beberapa genus bakteri (misalnya Nitrosomonas dan Nitrosococcus)
untuk membentuk nitrit. Nitrit dapat dipergunakan oleh genus bakteri yang lain
untuk memperoleh energi daripadanya. Oksidasi amoniak menjadi nitrit dan
oksidasi nitrit menjadi nitrat berlangsung di dalam lingkungan yang aerob.
Peristiwa seluruhnya disebut nitrifikasi. Pengoksidasian nitrit
menjadi nitrat dilakukan oleh Nitrobacter.
Peran lain mikroba dalam bidang pertanian
antara lain dalam teknologi kompos bioaktif dan dalam
hal penyediaan dan penyerapan unsur hara bagi tanaman (biofertilizer).
Kompos bioaktif adalah kompos yang diproduksi dengan bantuan mikroba
lignoslulotik unggul yang tetap bertahan di dalam kompos dan berperan sebagai
agensia hayati pengendali penyakit tanaman. Teknologi kompos bioaktif ini
menggunakan mikroba biodekomposer yang mampu mempercepat proses pengomposan
dari beberapa bulan menjadi beberapa minggu saja. Mikroba akan tetap hidup dan
aktif di dalam kompos, dan ketika kompos tersebut diberikan ke tanah, mikkroba
akan berperan untuk mengendalikan organisme.
Mikroba sebagai agen biokontrol.
Mikroba yang dapat mengendalikan hama
tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis (BT),
Bauveria bassiana , Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu
menyerang dan membunuh berbagai serangga hama.
Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp yang mampu mengendalikan
penyakit tanaman yang disebabkan oleh Gonoderma sp,
JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp.
Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor,
NirAma, Marfu-P dan Hamago.
b. Bidang makanan
Beberapa bahan makanan yang sampai saat ini
dibuat dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan utama prosesnya,
misalnya pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan ragi, pembuatan
roti dan produk air susu dengan bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan
cuka dengan bantuan bakteri cuka.
Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara
banyak yang menggunakan bantuan fungi, ragi, dan bakteri bakteri asam laktat.
Bahkan asam laktat dan asam sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh
industri bahan makanan masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus
niger
(Darkuni, 2001).
Beberapa
kelompok mikroorganisme dapat digunakan sebagai
indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan
kelompok bakteri yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu,
yang dapat menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat
mengintroduksi organisme hazardous (berbahaya) dan menyebabkan proliferasi
spesies patogen ataupun toksigen. Misalnya E. coli tipe I, coliform
dan fekal streptococci digunakan sebagai indikator penanganan pangan secara
tidak higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu. Mikroorganisme indikator ini sering digunakan
sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada pangan dan air.
c. Bidang Industri
Menurut Kusnadi,
dkk (2003) mikroorganisme industri merupakan organisme yang dipilih secara
hati-hati sehingga dapat membuat satu atau banyak produk khusus. Bahkan jika
mikroorganisme industri merupakan salah satu yang sudah diisolasi dengan teknik
tradisional, mikroorganisme tersebut menjadi organisme yang sangat
termodifikasi sebelum memasuki industri berskala besar. Sebagian besar
mikroorganisme industri merupakan spesialis metabolik yang secara spesifik
mampu menghasilkan metabolit tertentu dalam jumlah yang sangat besar pula.
Untuk mencapai spesialisasi metabolik tinggi tersebut, strain industri diubah
secara genetika melalui mutasi dan rekombinasi.
Berbagai proses
industri digunakan untuk menghasilkan produk mikrobiologi dan dipisahkan
menjadi beberapa kategori berdasarkan kecenderungan penggunaan produk akhir
sebagai berikut:
o Produksi bahan kimia farmasi
Produk yang paling terkenal adalah
antibiotika, obat-obatan steroid, insulin, dan interferon yang dihasilkan
melalui bakteri hasil rekayasa genetika.
o Produksi bahan kimia bernilai
komersial
Produk yang termasuk dalam kelompok ini
adalah pelarut dan enzim serta berbagai senyawa yang digunakan untuk bahan
pemula (starting) untuk industri sintesis senyawa lain.
o Produksi makanan tambahan
Produksi massa ragi, bakteri dan alga dari media murah
mengandung garam nitrogen anorganik , cepat saji, dan menyediakan sumber protein
dan senyawa lain yang sering digunakan sebagai makanan tambahan untuk manusia
dan hewan.
o Produksi minuman alkohol
Pembuatan beer dan wine dan poduksi minuman alkohol lain yang
merupakan proses bioteknologi berskala besar paling tua.
o Produksi vaksin
Sel mikroorganisme maupun bagiannya atau
produknya dihasilkan dalam jumlah besar dan digunakan untuk produksi vaksin. Produksi
mikroorganisme untuk digunakan sebagai insektisida (biosida). Pengendalian hama tanaman dengan
menggunakan mikroorganisme yang berperan sebagai insektisida. Khususnya untuk
spesies tertentu, misalnya Bacillus (B. Larvae, B. Popilliae, dan B.
Thurungiensis). Spesies tersebut menghasilkan protein kristalin yang
mematikan larva lepidoptera (ngengat, kupu-kupu, kutu loncat), misalnya ulat
kubis, ngengat gipsy, dan sarang ulat.
o Penggunaanya dalam industri perminyakan dan pertambangan
Sejumlah prosedur mikrobiologi digunakan
untuk meningkatkan perolehan kembali logam dari bijih berkadar rendah dan untuk
perbaikan perolehan minyak dari sumur-sumur bor.
d. Bidang kesehatan
Salah satu manfaat mikroorganisme dalam
bidang kesehatan adalah dalam menghasilkan antibiotika. Bahan antibiotik dibuat dengan bantuan fungi,
aktinomiset, dan bakteri lain. Antibiotik ini merupakan obat yang paling manjur
untuk memerangi infeksi oleh bakteri. Beberapa mikroba menghasilkan metabolit
sekunder, yang sangat bermanfaat sebagai obat untuk mengendalikan berbagai
penyakit infeksi. Sejak dulu dikenal jamur Penicillium yang pertama kali
ditemukan oleh Alexander fleming (1928), dapat menghasilkan antibiotika
penisilin. Sekarang banyak diproduksi berbagai antibiotik dari berbagai jenis
mikroba yang sangat berperan penting dalam mengobati berbagai penyakit. Selain
untuk antibiotik, dalam bidang kesehatan mikrorganisme juga dapat digunakan
sebagai agen pembusuk di dalam saluran pencernaan
alami, yang turut membantu mencerna makanan di dalam saluran pencernaan.
e. Bidang lingkungan dan
energi
Mikroorganisme ini banyak dimanfaatkan untuk
bahan bakar hayati (metanol dan etanol), bioremediasi, dan pertambangan. Selain
itu, mikroorganisme yang ada di lingkungan berperan dalam perputaran/siklus
materi dan energi terutama dalam siklus biogeokimia dan berperan sebagai
pengurai (dekomposer). Mikroorganisme tanah berfungsi merubah senyawa kimia di
dalam tanah, terutama pengubahan senyawa organik yang mengandung karbon,
nitrogen, sulfu, dan fosfor menjadi senyawa anorganik dan bisa menjadi nutrien
bagi tumbuhan. Mikroorganisme pada lingkungan alami juga dapat digunakan
sebagai indikator baik buruknya kualitas lingkungan, baik perairan ataupun
terestrial.
f. Bidang bioteknologi
Kemajuan bioteknologi, tak terlepas dari
peran mikroba. karena materi genetika mikroba sederhana, sehingga mudah
dimanipulasi untuk disisipkan ke gen yang lain. Disamping itu karena materi
genetik mikroba dapat berperan sebagai vektor (plasmid) yang dapat memindahkan
suatu gen dari kromosom oganisme ke gen organisme lainnya (Anonim b, 2007).
Misalnya terapi gen pada penderita gangguan liver. Terapi ini dapat dilakukan
secara ex-vivo maupun in-vivo.
Dalam terapi gen ex vivo, sel hati
(misalnya) dari pasien yang hatinya telah mengalami kerusakan dipindahkan
melalui pembedahan dan perawatan. Kemudian melalui terapi gen akan
menyalurkannya dengan menggunakan vektor. Sel-sel hati yang dirubah secara
genetik kemudian akan ditransplantasikan kembali dalam tubuh pasien tanpa
khawatir akan kegagalan dari proses pencangkokan jaringan tersebut karena
sel-sel ini pada awalnya berasal dari pasien.
Strategi terapi gen in vivo meliputi
pemasukan gen ke dalam jaringan dan organ di dalam tubuh tanpa diikuti oleh
pemindahan sel-sel tubuh. Tantangan utama dalam terapi gen in vivo adalah
pengiriman gen hanya terjadi pada jaringan yang diharapkan dan tidak terdapat
pada jaringan yang lain. Pada terapi ini, virus digunakan sebagai vektor untuk
pengiriman gen (Thieman, 2004).
Beberapa hasil perkembangan bioteknologi
lain yang penting dan melibatkan mikroba adalah produksi insulin, tanaman
transgenik serta antibodi monoklonal. Antibodi monoklonal (MAbs) merupakan
salah satu antibodi murni yang bersifat sangat spesifik dan menjadi peluru
ajaib bagi dunia pengobatan.
Daftar Pustaka
- Dwidjoseputro. 2010, Dasar-Dasar Mikrobiologi. Penerbit Djambatan, Jakarta
- http://blog.unila.ac.id/wasetiawan/files/2010/03/II-Sejarah-Perkembangan-Mikrobiologi.pdf (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 14.30 WIB)
- http://iqbalali.com/2008/02/18/peran-mikroorganisme-dlm-kehidupan/ (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 14.30 WIB)
- http://mikrobiologi.edublogs.org/files/2009/09/02-1-KLASIFIKASI-MO.pdf (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 14.40 WIB)
·
http://zaifbio.wordpress.com/2009/02/26/klasifikasi-mikroba-klasifikasi-dan-peranan-mikroba-dalam-kehidupan/ (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011
Jam 16.30 WIB)
- http://massofa.wordpress.com/2008/10/14/sejarah-mikrobiologi-dan-perkembangbiakannya/ (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
- http://id.shvoong.com/exact-sciences/biology/1639454-pengantar-mikrobiologi-umum/ (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
(Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
(Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
(Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
- http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroorganisme (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
- http://id.wikipedia.org/wiki/mikrobiologi (Diakses pada tanggal 22 Maret 2011 Jam 16.30 WIB)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar