Sejarah Mikrobiologi dan Perkembangbiakannya

Sejarah Mikrobiologi dan Perkembangbiakannya

Posted on 14 Oktober 2008 by Pakde sofa

Sejarah Mikrobiologi dan Perkembangbiakannya

Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari organisme hidup yang berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang melainkan dengan bantuan mikroskop. Organisme yang sangat kecil ini disebut sebagai mikroorganisme, atau kadang-kadang disebut sebagai mikroba, ataupun jasad renik.

Dunia mikroorganisme terdiri dari 5 kelompok organisme, yaitu bakteri, protozoa, virus, algae, dan cendawan. Mikroorganisme sangat erat kaitannya dengan kehidupan sehari-hari. Beberapa diantaranya bermanfaat dan yang lain merugikan. Mikroorganisme yang bermanfaat antara lain: yang menghuni tubuh (flora normal), beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam proses fermentasi makanan: pembuatan keju, anggur, yoghurt, tempe/oncom, kecap, dll, produksi penisilin, sebagai agens biokontrol, serta yang berkaitan dengan proses pengolahan limbah. Mikroorganisme yang merugikan, antara lain yang sering menyebabkan berbagai penyakit (hewan, tumbuhan, manusia), diantaranya: flu burung yang akhir-akhir ini menggemparkan dunia termasuk Indonesia, yang disebabkan oleh salah satu jenis mikroorganisme yaitu virus. Selain itu, juga terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.

Asal-usul Kehidupan mikroorganisme

Asal usul kehidupan mikroorganisme diawali dengan kegemaran seorang ilmuwan bernama Leeuwenhoek yang mengamati mikroorganisme pada air hujan, air laut, dan kotoran gigi. Ternyata pada berbagai bahan tadi banyak ditemukan jasad renik, diantaranya protozoa, khamir, dan bakteri. Walaupun saat itu, Leeuwenhoek hanya menggunakan jenis mikroskop yang sangat sederhana.

Kemudian berkembang, munculnya jasad renik berasal dari dekomposisi jaringan tumbuhan/hewan yang telah mati atau dengan kata lain kehidupan muncul begitu saja dan berasal dari bahan mati, sehingga dikenal dengan teori Generatio Spontanea: Abiogenesis (abio: tidak hidup, genesis: asal). Teori tersebut diperkuat dengan pembuktian bahwa daging yang dibiarkan membusuk akan menghasilkan belatung.

Namun, teori tersebut dapat dipatahkan oleh Francesco Redi, dkk. melalui beberapa percobaan yang dilakukannya, sehingga berkembang teori baru yang dikenal dengan Generatio Spontanea: Biogenesis yang menyatakan bahwa kehidupan berasal dari bahan yang hidup. Hal ini dibuktikan bahwa belatung pada daging yang membusuk tidak terjadi secara mendadak dan berasal dari bahan mati. Tetapi, lalat tertarik dengan daging yang membusuk, kemudian bertelur di atas kain yang menutupi dagingnya, baru kemudian tumbuh belatung. Teori itupun akhirnya disanggah lagi oleh beberapa tokoh yang menyatakan bahwa mikroorganisme terjadi tidak secara tiba-tiba. Tokoh-tokoh tersebut antara lain: John Needham, Lazzaro Spallanzani. Sedangkan John Tyndall dan Louis Pasteur adalah tokoh-tokoh yang memberikan sanggahan akhir terhadap teori generation spontanea dengan dibuktikannya proses fermentasi, dengan menyatakan bahwa mikroorganisme hanya dapat muncul atau timbul akibat dari aktivitas jasad renik lain.

Saat ini informasi yang diperoleh dari mikrobiologi memberikan sumbangan besar, khususnya dalam mengawasi penyakit menular. Selain itu, mikroorganisme telah digunakan untuk mempelajari berbagai proses biokimia yang diketahui terjadi pula pada bentuk kehidupan yang lebih tinggi. Banyak fakta tentang metabolisme manusia yang diketahui sekarang mula-mula diketahui terjadi pada mikroorganisme. Demikian pula dengan teknologi yang sekarang sedang popular, misal Rekayasa Genetik, yang tidak lain merupakan perkembangan genetika molekuler yang menjelaskan bagaimana gen mengatur aktivitas sel. Semua ini berasal dari studi tentang mikroorganisme.

Jadi, bidang mikrobiologi tidak hanya studi tentang penyebab penyakit tetapi merupakan studi tentang semua aktivitas hayati mikroorganisme. Diharapkan di waktu mendatang, dapat mengendalikan kelainan genetika dan penyakit seperti kanker. Selain itu, juga diharapkan dapat diperoleh berbagai varietas hewan/tumbuhan yang berkualitas (cepat panen, tahan penyakit, dan produktivitasnya tinggi).

Pembiakan dan Pertumbuhan Mikroorganisme
Pada bahasan berikut ini dititikberatkan pada metode/prosedur untuk menumbuhkan (membiakan) mikroorganisme di laboratorium. Terdapat beberapa mikroorganisme memerlukan keadaan yang sangat khusus, misalnya tidak ada O2 sama sekali (kondisi an aerob), sedikit O2 (microaerofilik), mutlak ada O2 (aerob), ada/tidak ada O2 (fakultatif). Selain itu, biasanya mikroorganisme di alam masih terdapat dalam bentuk campuran, dengan kata lain terdiri dari beberapa jenis mikroorganisme atau belum murni. Oleh karena itu, di dalam penelaahan terhadap suatu mikroorganisme, selain ditumbuhkan juga perlu dilakukan isolasi. Berikut ini akan dibahas tentang beberapa teknik isolasi mikroba dan pertumbuhan/pembiakannya.

A. Isolasi Mikroba
Beratus-ratus spesies mikroba dapat menghuni berbagai macam bagian tubuh kita, misal: mulut, saluran pencernaan, kulit, dll. Sekali bersin dapat menyebarkan beribu-ribu mikroorganisme. Satu gram kotoran manusia/hewan dapat mengandung jutaan bakteri. Udara, air, tanah, juga dihuni oleh sekumpulan mikroorganisme.

Populasi mikroorganisme tersebut pada umumnya terdapat dalam populasi campuran. Amat jarang mikroorganisme tersebut dijumpai sebagai satu spesies tunggal. Di sisi lain, untuk mencirikan dan mengidentifikasikan suatu spesies mikroorganisme tertentu, yang pertama harus dilakukan adalah memisahkannya dari organisme lain, hingga diperoleh biakan murni. Biakan murni adalah biakan yang sel-selnya berasal dari pembelahan satu sel tunggal.

Proses pemisahan/pemurnian dari mikroorganisme lain perlu dilakukan karena semua pekerjaan mikrobiologis, misalnya telaah dan identifikasi mikroorganisme, memerlukan suatu populasi yang hanya terdiri dari satu macam mikroorganisme saja. Teknik tersebut dikenal dengan Isolasai Mikroba. Terdapat berbagai cara mengisolasi mikroba, yaitu: 1) isolasi pada agar cawan, 2) isolasi pada medium cair, dan 3) Isolasi sel tunggal

1) Isolasi pada agar cawan
Prinsip pada metode isolasi pada agar cawan adalah mengencerkan mikroorganisme sehingga diperoleh individu spesies yang dapat dipisahkan dari organisme lainnya. Setiap koloni yang terpisah yang tampak pada cawan tersebut setelah inkubasi berasal dari satu sel tunggal. Terdapat beberapa cara dalam metode isolasi pada agar cawan, yaitu: Metode gores kuadran, dan metode agar cawan tuang
Metode gores kuadran. Bila metode ini dilakukan dengan baik akan menghasilkan terisolasinya mikroorganisme, dimana setiap koloni berasal dari satu sel.

Metode agar tuang. Berbeda dengan metode gores kuadran, cawan tuang menggunakan medium agar yang dicairkan dan didinginkan (50oC), yang kemudian dicawankan. Pengenceran tetap perlu dilakukan sehingga pada cawan yang terakhir mengandung koloni-koloni yang terpisah di atas permukaan/di dalam cawan.

2) Isolasi pada medium cair
Metode isolasi pada medium cair dilakukan bila mikroorganisme tidak dapat tumbuh pada agar cawan (medium padat), tetapi hanya dapat tumbuh pada kultur cair. Metode ini juga perlu dilakukan pengenceran dengan beberapa serial pengenceran. Semakin tinggi pengenceran peluang untuk mendapatkan satu sel semakin besar.

3) Isolasi sel tunggal
Metode isolasi sel tunggal dilakukan untuk mengisolasi sel mikroorganisme berukuran besar yang tidak dapat diisolasi dengan metode agar cawan/medium cair. Sel mikroorganisme dilihat dengan menggunakan perbesaran sekitar 100 kali. Kemudian sel tersebut dipisahkan dengan menggunakan pipet kapiler yang sangat halus ataupun micromanipulator, yang dilakukan secara aseptis.

B. Isolasi Mikroba
Setelah diperoleh biakan murni (koloni yang berasal dari sel tunggal), mikroorganisme tersebut siap dilakukan telaah dan identifikasi, dan kemudian ditumbuhkan sesuai tujuan.

Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya, bahwa sistem reproduksi bakteri adalah dengan cara pembelahan biner melintang, satu sel membelah diri menjadi 2 sel anakan yang identik dan terpisah. Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat disebut sebagai waktu generasi. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari.

Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan. Pada kurva pertumbuhan dikenal beberapa fase pertumbuhan, yaitu:

1) fase lamban/lag phase/fase adaptasi
2) fase cepat/fase log/eksponensial
3) fase statis
4) fase kematian

Fase lamban
Fase lamban merupakan periode awal dan merupakan fase penyesuaian diri (adaptasi), sehingga tidak ada pertambahan jumlah sel bahkan kadang-kadang jumlah sel menurun.

Fase cepat
Fase cepat merupakan periode pembiakan yang cepat. Pada periode ini dapat teramati ciri-ciri sel yang aktif. Waktu generasi pada setiap bakteri dapat ditentukan pada fase cepat ini. Pada fase tersebut dapat terlihat beberapa sel mulai membelah, yang lainnya setengah membelah, dan yang lainnya lagi selesai membelah.

Fase statis
Pada fase statis pembiakan mulai berkurang dan beberapa sel mati. Apabila laju pembiakan sama dengan laju kematian, maka secara keseluruhan jumlah sel tetap konstan. Hal ini dapat disebabkan karena berkurangnya nutrien ataupun terbentuknya produk metabolisme yang cenderung menumpuk mungkin menjadi racun bagi bakteri yang bersangkutan.

Fase kematian
Fase kematian merupakan fase dimana proses pembiakan telah berhenti. Sel-selnya sudah mati, yang kemudian akan diikuti dengan proses lisis. Apabila laju kematian melampaui laju pembiakan, maka jumlah sel sebenarnya menurun.
Sumber buku Mikrobiologi Karya Inggit Winarni

http://massofa.wordpress.com/2008/10/14/sejarah-mikrobiologi-dan-perkembangbiakannya/

SEJARAH DAN RUANG LINGKUP MIKROBIOLOGI

Ringkasan

Pokok bahasan ini akan memperkenalkan bidang mikrobiologi dan membahas kepentingan mikroorganisme tidak hanya sebagai agen penyakit tetapi juga sebagai penyokong produksi makanan, pabrik antibiotik, pengembangan vaksin, dan pengelolaan lingkungan. Pokok bahasan ini juga akan menyajikan sejarah singkat ilmu mikrobiologi, kilasan dunia mikroba, diskusi ruang lingkup dan relenasi mikrobiologi dalam masyarakat sekarang ini, dan prediksi masa depan mikrobiologi.

Kompetensi

Setelah membaca pokok bahasan ini Saudara diharapkan dapat::

1. mendefinisikan ilmu mikrobiologi dan menguraikan beberapa metode umum yang digunakan dalam mempelajari mikroorganisme.
2. menjelaskan konsep historis generasi spontan dan percobaan-percobaan yang dilakukan untuk mematahkan konsep generasi spontan
3. menjelaskan bagaimana postulan Koch digunakan untuk menjelaskan hubungan sebab akibat antara agen (suspected) mikroba  dan penyakit,
4. menguraikan beberapa ragam aktivitas mikroorganisme yang menguntungkan manusia,
5. menguraikan morfologi prokariotik dan eukariotik, dua tipe anatopi seluler, dan juga pengelompokan mikroorganisme dalam kingdom or domain,
6. menjelaskan sumbangan penting bidang mikrobiologi dalam bidang biologi yang lain dan kesejahteraan manusia.

Konsep-konsep penting yang dipelajari dalam pokok bahasan ini meliputi:

1. Mikrobiologi adalah kajian organisme yang sangat kecil untuk dapat dilihat dengan mata telanjang
2. Perkembangan mikrobiologi sebagai disiplin ilmu tergantung pada ketersediaan mikroskop dan kemampuan untuk mengisolasi dan menumbuhkan kultur murni mikroorganisme..
3. Banyak penyakit disebabkan oleh infeksi virus, bakteri, jamur, dan protozoa
4. Postulat Koch digunakan untuk menjelaskan hubungan sebab akibat antara mikroorganisme dan penyakit
5. Mikroorganisme tidak timbul secara spontan tetapi berasal dari mikroorganisme lain..
6. Mikroorganisme mempunyai satu dari dua tipe sel dasar yaitu prokariotik dan eukariotik.
7. Microorganisms are responsible for many of the changes observed in organic and inorganic matter, such as fermentation.

Garis besar pokok bahasan

1. Mikrobiologi – Pendahuluan
1. Mikrobiologi adalah kajian organisme yang terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan jelas menggunakan mata telanjang; kajian ini mencakup virus, bakteri, archaea, protozoa, algae, dan jamur
2. Beberapa mikroba (seperti algae dan jamur) cukup besar untuk dapat dilihat dengan mata telanjang, namun kedua organisme masih dimasukkan dalam kajian mikrobiologi, hal ini karena teknik yang digunakan untuk mengkajinya (seperti isolasi, sterilisasi, kultivasi dalam media artifisial) sama seperti anggota mikroorganisme lainnya.
2. Penemuan Mikroorganisme
1. Mahluk hidup yang tidak dapat dilihat diduga ada dan dianggap sebagai penyebab penyakit jauh sebelum mahluk hidup tersebut bisa diamati.
2. Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) mengkonstruksi mikroskop dan orang pertama yang mengamati dan mendeskripsikan mikroorganisme secara akurat.
3. Konflik tentang  Generasi Spontan
1. Usulan konsep generasi spontan meyakini bahwa organisme hidup dapat berkembang dari materi tidak hidup atau dekomposisi.
2. Francesco Redi (1626-1697) membantah konsep generasi spontan dengan menunjukkan bahwa belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat yang meletakkan telur pada daging tersebut, bukan dari daging itu sendiri..
3. John Needham (1713-1781) mendukung teori generasi spontan dengan menunjukkan bahwa kaldu yang dipanaskan dalam labu dan kemudian ditutup masih dapat memunculkan mikroorganisme.
4. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) menunjukkan bahwa labu yang ditutup dan kemudian dididihkan tidak ada mikroorganisme yang tumbuh, dan menyatakan bahwa udara yang masuk ke labu medium membawa benih, dan udara mungkin diperlukan untuk mendukung pertumbuhan organisme yang sudah ada di medium.
5. Louis Pasteur (1822-1895) menjebak organisme yang terbawa udara dalam kapas, dia juga memanaskan leher labu angsa, mensteril meida, 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 generasi spontan.
6. John Tyndall (1820-1893) menunjukkan bahwa debu membawa mikroba dan jika debu tidak ada, medium tetap steril, bahkan jika medium terdedah udara. Tydall juga memberikan bukti keberadaan bakteri yang resisten panas.
4. Mikroorganisme sebagai agen penyakit
1. Pengenalan hubungan antara mikroorganisme dan penyakit
1. Agostino Bassi (1773-1856) menunjukkan bahwa penyakit ulat sutra disebabkan jamur
2. M. J. Berkeley (± 1845) menunjukkan bahwa penyakit kentang (the Great Potato Blight) Irlandian disebabkan oleh jamur.
3. Louis Pasteur menunjukkan bahwa penyakit (péine) ulat sutra disebabkan oleh parasit protozoa.
4. Joseph Lister (1872-1912) menunjukkan suatu sistem pembedahan yang dirancang untuk mencegah mikroorganisme menginfeksi luka bedah, sehingga pasiensi jauh lebih sedikit yang terinfeksi pascaoperasi;  Lister memberikan bukti tidak langsung bahwa mikroorganisme adalah agen penyebab penyakit manusia.
5. Robert Koch (1843-1910), yang menggunakan kritetia yang dikembangkan oleh gurunya, Jacob Henle (1809-1895), dapat menjelaskan hubungan antara Bacillus anthracis and anthrax; kriterianya dikenal sebagai postulat Koch dan masih digunakan untuk menjelaskan hubungan antara mikroorganisme tertentu dengan penyakit tertentu.:
1. Mikroorganisme harus ada di setiap kasus penyakit tetapi tidak ada pada individu sehat
2. Mikroorganisme yang dicurigai (suspected) harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni
3. Penyakit yang sama harus timbul jika mikroorganisme hasil isolasi diinokulasi tersebut pada individu sehat.
4. Mikroorganisme yang sama harus ditemukan lagi dari individu yang sakit tersebut
6. Kerja Koch dikorfirmasi secara independen oleh Pasteur.
2. Perkembangan teknik untuk mempelajari patogen-patogen (mikroba)
1. Koch dan kawan-kawan mengembangkan teknik, reagen, dan materi lain untuk mengkultur patogen bakteri pada media padat pertumbuhan, dengan demikian mikrobiologis dapat mengisolasi mikroba untuk mendapatkan kultur murni (tunggal).
2. Charles Chamberland [1851-1908] membuat filter (saringan) bakteri untuk menapis bakteri dan mikroba yang lebih besar dari spesimen; melalui teknik ini juga memungkinkan ditemukannya virus sebagai agen penyebab penyakit.
3. Kajian Imunologis
1. Edward Jenner [±1798] menggunakan prosedur vaksinasi untuk melindungi individu dari penyakit cacar (smallpox)
2. Louis Pasteur mengembangkan vaksin lain untuk penyakit kolera ayam, antraks, dan rabies.
3. Emil von Behring (1854-1917) and Shibasaburo Kitasato (1852-1931) menginduksi pembentuk antitoksin toksin diptera pada kelinci; antitoksin digunakan secara efektif untuk mengobati manusia dan memberikan bukti imunitas humoral.
4. Elie Metchnikoff (1845-1916) menunjukkan keberadaan sel fagositik dalam darah, yang menunjukkan imunitas dimediasi sel
5. Industrial Microbiology and Microbial Ecology
1. Louis Pasteur menunjukkan bahwa fermentasi adalah hasil aktivitas mikroba, pada beberapa organisme dapat menurunkan hasil alkohol, dan beberapa fermentasi adalah aerobik dan aerobik; Pasteur juga mengembangkan proses pasteurisasi untuk mengawetkan anggur selama penyimpanan.
2. Sergei Winogradsky (1856-1953) yang bekerja dengan bakteri tanah menemukan bahwa bakteri tanah dapat oksidasi besi, belerang, dan amonia untuk mendapatkan energi; Winogradsky juga mengkaji fiksasi nitrogen anaerobik dan dekomposisi selulosa.
3. Martinus Beijerinck (1851-1931) mengisolasi bakteri pengikat nitrogen aerobik, suatu bakteri bintil akar yang mampu menambat nitrogen, and bakteri pereduksi sulfat.
4. Beijerinck and Winogradsky memperkenalkan pertama kali penggunaan kultur yang diperkaya dan media selektif.
6. Anggota Dunia Mikroba
1. Prokariot mempunyai morfologi relatif sederhana dan tidak mempunyai membran nukleus
2. Eukariot mempunyai morfologi kompleks dan membran nukleus
3. Pada skema klasifikasi digunakan yang secara umum, organisme dibagi menjadi lima kingdom: Monera atau Prokarot, Protista, Fungi, Hewan dan Tumbuhan; Kajian ahli mikrobiologi terutama pada anggota tiga kingdom pertama dan juga virus, yang tidak diklasifikasi sebagai organisme hidup.
4. Sekarang ini, skema klasifikasi yang terdiri dari tiga domain (Bakteri, Archaea, dan Eukaria) telah diterima secara luas.
7. Cakupan dan Relevansi Mikrobiologi
1. Mikroorganisme adalah organisme hidup yang pertama kali di planet bumi, hidup di mana pun selama kehidupan memungkinkan, lebih banyak dibandingkan organisme lain, dan mungkin penyusun terbesar komponen biomasa bumi
2. Seluruh ekosistem tergantung pada aktivitas mikroorganisme, dan mikroorganisme mempengaruhi masyarakat manusia
3. Mikrobiologi mempunyai imbas terhadap banyak bidang di antaranya kedokteran, pertanian, ilmu pangan, ekologi, genetika, biokimia, dan biologi molekuler.
4. Mikrobiologiwan dapat mendalami tipe organisme spesifik:
1. Virologiwan-viruses
2. Bacteriologiwan-bacteria
3. Phycologiwan atau Algologiwan-algae
4. Mykologiwan-Jamur
5. Protozoologi-protozoa
5. Mikrobiologiwan mungkin tertarik pada berbagai karakter dan aktivitas mikroorganisme::
1. Morfologi Mikroba
2. Sitologi Mikroba
3. Fisiologi Mikroba
4. Ekologi Mikroba
5. Genetika dan Biologi Molekuler Mikroba
6. Taksonomi Mikroba
6. Mikrobiologiwan dapat mengfokuskan pada aplikasi mikroorganisme::
1. Mikrobiologi Kedokteran, termasuk imunologi
2. Mikrobiologi Pangan
3. Mikrobiologi Kesehatan Masyarakat
4. Mikrobiologi Pertanian
5. Mikrobiologi Industri
8. Mikrobiologi di Masa Depan
1. Mikrobiologi telah dan akan terus berpengaruh terhadap masyarakat.
2. Ahli mikrobiologi di masa depan akan::
1. Mencoba untuk memahami secara lebih baik dan mengendalikan penyakit yang telah ada, yang muncul, dan muncul kembali.
2. Mengkaji ketekaitan antara agen infeksi dengan penyakit kronis.
3. Mempelajari lebih mendalam tentang pertahanan inang dan interaksi inang-patogen.
4. Mengembangkan aplikasi baru mikroba dalam bidang industri, pertanian, dan pengendalian lingkungan
5. Masih mengungkap banyak mikroba yang belum dapat diidentifikasi dan dikultivasi
6. Mencoba memahami secara lebih baik bagaimana mikroba berinteraksi dan berkomunikasi
7. Menganalisis dan menafsirkan data yang terus meningkat dari kajian genom
8. Melanjutkan penggunaan mikroba sebagai sistem model untuk menjawab pernyataan fundamental dalam bidang biologi
9. Memperkirakan dan mengkomunikasikan dampak potensial penemuan dan teknologi baru terhadap masyarakat.

http://mikrobiolunsoed.wordpress.com/kegiatan/pokok-bahasan/sejarah-dan-ruang-lingkup-mikrobiologi/