Buku Pengantar Mikrobiologi PDF

Preview

Summary

i ii KATA PENGANTAR Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat, nikmat, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan buku ajar Mikrobiologi dengan judul “Pengantar Mikrobiologi”. Buku ajar ini berfungsi sebagai sumber belajar bagi para mahasiswa yang sed...

Description

i

ii

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat, nikmat, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan buku ajar Mikrobiologi dengan judul “Pengantar Mikrobiologi”. Buku ajar ini berfungsi sebagai sumber belajar bagi para mahasiswa yang sedang menempuh mata kuliah Mikrobiologi. Isi buku ajar dilengkapi dengan kompetensi dasar, materi mikrobiologi, dan soal evaluasi yang terdiri dari dua tipe soal, yaitu ; pilihan ganda (PG) dan tipe penjodohan. Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak yang mendukung terselesaikannya buku ajar. Semoga buku ajar Mikrobiologi ini bermanfaat bagi para pembaca dan penggunaannya.

Malang, 24 Mei 2017 (Penulis)

iii

iv

DAFTAR ISI Hal. KATA PENGANTAR . ................................................................... iii DAFTAR ISI .................................................................................... v CAPAIAN PEMBELAJARAN DAN KOMPETENSI DASAR BAB I SEJARAH MIKROBIOLOGI ................................... A. Pendahuluan ................................................................. B. Sejarah Mikrobiologi .................................................. Era Pra-Pasteur .............................................................. Era Pasteur ..................................................................... Era Pasca-Pasteur .......................................................... Era Antibiotik dan Pasca-Antibiotik .......................... Era Mikrobiologi Molekuler ........................................ C. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................

1 3 3 6 6 7 7 8 8 10 10

BAB II

PERBANDINGAN SEL PROKARIOTIK DAN SEL EUKARIOTIK .............................................................. 13 A. Pendahuluan ................................................................. 13 B. Sel Prokariotik .............................................................. 14 Kapsul (Glikokalik) ...................................................... 15 Dinding Sel .................................................................... 16 Membran Sel .................................................................. 17 Flagel .............................................................................. 18 Pili ................................................................................... 19 Fimbriae ......................................................................... 20 Kromosom ..................................................................... 21 Plasmid ........................................................................... 21 v

Ribosom ......................................................................... Mesosom ........................................................................ Granul ............................................................................. Sitoplasma ...................................................................... Endospora ...................................................................... C. Sel Eukariotik ............................................................... Flagel .............................................................................. Silia ................................................................................. Pseudopodia (Kaki palsu/semu) ............................... Glikokaliks ..................................................................... Dinding Sel .................................................................... Membran Sel .................................................................. Nukleus .......................................................................... Retikulum Endoplasma ............................................... Aparatus Golgi (Badan Golgi) .................................... Lisosom .......................................................................... Peroksisom ..................................................................... Vakuola .......................................................................... Mitokondria ................................................................... Plastida (Kloroplas) ...................................................... Sitoskeleton .................................................................... Ribosom ......................................................................... D. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................ CIRI-CIRI VIRUS, ARCHAEOBACTERIA, DAN EUBACTERIA ............................................................... A. Pendahuluan ................................................................. B. Virus ............................................................................... Struktur Virus ................................................................ Klasifikasi Virus ............................................................ Replikasi Virus (Bakteriofag) ....................................... Peranan Virus ................................................................ C. Archaeobacteria ............................................................ Struktur dan Bentuk Archaeobacteria .......................

23 23 23 24 24 25 27 27 27 27 28 28 29 29 30 30 31 31 31 32 32 34 34 35

BAB III

vi

37 37 38 38 39 42 46 50 50

Klasifikasi Archaeobacteria ............................................ Reproduksi Archaeobacteria .......................................... Peranan Archaeobacteria ................................................ D. Eubacteria ...................................................................... Struktur dan Bentuk Eubacteria ................................... Siklus Hidup Eubacteria ................................................ Klasifikasi Eubacteria ..................................................... Reproduksi Seksual Eubacteria .................................... Peranan Eubacteria ........................................................ E. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................

51 52 52 54 54 58 60 63 65 67 68

BAB IV FUNGI, PROTOZOA, DAN ALGA ......................... A. Pendahuluan ................................................................. B. Fungi ............................................................................... Ciri-ciri Umum Fungi ................................................... Struktur Yeast (Ragi) .................................................... Reproduksi Fungi ......................................................... Klasifikasi Fungi ........................................................... Filum Zygomycota ....................................................... Filum Ascomycota ........................................................ Filum Basidiomycota .................................................... Filum Deuteromycota .................................................. Peranan Fungi bagi Kehidupan .................................. C. Protozoa (Protista Mirip Hewan) .............................. Ciri-ciri Umum Protozoa ............................................. Klasifikasi Protozoa ...................................................... Mastigophora ................................................................ Sarcodina ........................................................................ Apicomplexa (Sporozoa) ............................................. Ciliata (Ciliophora) ....................................................... D. Alga (Protista Mirip Tumbuhan) .............................. Ciri-ciri Alga .................................................................. Klasifikasi Alga ............................................................. Reproduksi Alga ...........................................................

71 71 72 72 74 78 79 79 80 82 83 83 85 85 86 86 87 87 89 90 90 91 92 vii

Peranan Alga ................................................................. 93 E. Kesimpulan ................................................................... 93 SOAL EVALUASI ........................................................ 94 BAB V

PENGARUH FAKTOR LUAR TERHADAP PERTUMBUHAN MIKROBA.................................... 97 A. Pendahuluan ................................................................. 97 B. Faktor Eksternal yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba ......................................................................... 98 pH (Tingkat Keasaman) ............................................... 98 Temperatur (Suhu) ....................................................... 98 Konsentrasi Oksigen .................................................... 101 Kelembapan ................................................................... 102 Tekanan Hidrostatik ..................................................... 102 Tekanan Osmotik .......................................................... 102 Radiasi ............................................................................ 103 Faktor Nutrisi ................................................................ 103 C. Kesimpulan ................................................................... 107 SOAL EVALUASI ........................................................ 108

BAB VI A. B. C.

METABOLISME MIKROORGANISME ................ Pendahuluan ................................................................. Pengertian Metabolisme ............................................. Peran Enzim pada Proses Metabolisme ................... Klasifikasi Enzim .......................................................... Faktor Luar yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim . D. Prinsip Menghasilkan Energi pada Mikroba .......... E. Katabolisme .................................................................. Katabolisme pada Kemoorganotropik ....................... Respirasi Aerobik .......................................................... Respirasi Anaerobik ..................................................... Fermentasi ..................................................................... Katabolisme Karbohidrat dan Polimer Cadangan Intraselular ..................................................................... Katabolisme Lipid (Lemak) ..........................................

viii

111 111 112 113 113 115 117 118 119 120 134 137 139 141

Katabolisme Protein (Polipeptida) ............................. Kemolitotrof .................................................................. Fototrof ........................................................................... F. Anabolisme (Biosintesis) ............................................ Metabolit Prekursor ...................................................... Fiksasi CO2 ..................................................................... Sintesis Gula dan Polisakarida .................................... Sintesis Asam Amino ................................................... Sintesis Purin, Pirimidin, dan Nukleotida ................ Sintesis Lipid ................................................................. G. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................

141 142 144 147 147 147 149 150 152 153 156 157

BAB VII PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGBIAKAN MIKROBA ..................................................................... A. Pendahuluan ................................................................. B. Pertumbuhan Bakteri .................................................. C. Pertumbuhan Fungi ..................................................... D. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................

161 161 161 164 167 167

BAB VIII PERANAN MIKROORGANISME DALAM KEHIDUPAN ................................................................ A. Pendahuluan ................................................................. B. Bidang Pertanian .......................................................... C. Bidang Pangan .............................................................. D. Bidang Kesehatan ........................................................ E. Bidang Industri ............................................................ F. Bidang Lingkungan ..................................................... G. Kesimpulan ................................................................... SOAL EVALUASI ........................................................

171 171 172 173 175 176 176 177 178

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 183

ix

x

CAPAIAN PEMBELAJARAN DAN KOMPETENSI DASAR Capaian Pembelajaran : Mampu mengidentifikasi ciri-ciri, proses reaksi kimia, faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme serta peranan mikroorganisme bagi kehidupan

BAB I

Kompetensi Dasar: Mampu mendeskripsikan sejarah mikrobiologi

1 BAB II Kompetensi Dasar: Mampu mengidentifikasi perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik

2 BAB III

3

Kompetensi Dasar: Mampu mengidentifikasi ciri-ciri virus, Archaeobacteria, dan Eubacteria

BAB IV Kompetensi Dasar: Mampu mengidentifikasi ciri-ciri fungi, protozoa, dan alga

4 1

Pengantar Mikrobiologi

BAB V Kompetensi Dasar: Mampu mendeskripsikan pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan mikroba

5 BAB VI Kompetensi Dasar: Mampu mendeskripsikan metabolisme mikroorganisme

6 BAB VII Kompetensi Dasar: Mampu mendeskripsikan pertumbuhan dan perkembangan mikroba

7

BAB VIII

Kompetensi Dasar : Mampu mendeskripsikan peranan mikroorganisme dalam kehidupan

8

2

BAB

A.

I.

Pendahuluan

M

ikrobiologi adalah salah satu cabang ilmu biologi yang mempelajari kehidupan mikroorganisme atau disebut “mikroba” yang hanya dapat dilihat dengan alat bantu disebut mikroskop. Mahkluk hidup yang tergolong mikroorganisme adalah virus, Archaebacteria, Eubacteria, jamur mikroskopis, protozoa, ganggang/ alga mikroskopis dan cacing parasit mikroskopis (Park dan Artur, 2001). Mikrobiologi merupakan salah satu kompleks terbesar dari ilmu biologi yang berhubungan dengan berbagai disiplin ilmu dalam biologi. Selain memperlajari tentang kehidupan mikroba, mikrobiologi juga berkaitan dengan interaksi antara mikroba dengan manusia dan mikroba dengan lingkungan. Contoh interaksi di atas, yakni; genetika, metabolisme, infeksi, penyakit, terapi obat, imunologi (kekebalan), rekayasa genetika, industri, pertanian, dan ekologi. Disiplin ilmu dalam biologi yang berkaitan dengan mikrobiologi dapat dilihat pada Tabel 1.1. Kegunaan mikrobiologi sangatlah banyak, misalkan di bidang industri dan obat-obatan. Beberapa contoh bidang kehidupan yang didasarkan pada aplikasi dalam mikrobiologi dapat dilihat pada Tabel 1.2.

3

Pengantar Mikrobiologi

Tabel 1.1 Disiplin Ilmu Mikrobiologi No Disiplin Ilmu Biologi 1 Bakteriologi

2

Mikologi

3

Protozoologi

4

Virologi

5

Parasitologi

6

Algologi

7

Morfologi mikroba Fisiologi mikroba Taksonomi mikroba Genetika mikroba (Biologi molekuler)

Ekologi mikroba

Sumber: Park dan Artur (2001) 4

Biologi

yang

Berkaitan

dengan

Aspek yang Dipelajari Bakteri: berukuran kecil, organisme uniselular, bersifat prokariotik Fungi / jamur: kelompok organisme eukariotik mikroskopis yaitu molds dan yeast Protista mirip hewan (protozoa): organisme uniselular, bersifat eukariotik Virus: bukan sel, bersifat parasit pada sel Protozoa patogen, cacing dan serangga tertentu: organisme bersifat parasit, bersifat eukariotik Ganggang / alga: organisme air yang sederhana, uniselular, bersifat eukariotik Struktur luar mikroorganisme Metabolisme mikroba di tingkat selular dan molekuler Klasifikasi, penamaan dan identifikasi mikroba Fungsi materi genetik dan reaksi biokimia sel yang berkaitan dengan metabolisme dan pertumbuhan Hubungan timbal-balik mikroba dan lingkungan: peran mikroba dalam siklus hara tanah, air dan komunitas alami lainnya

Tabel 1.2 Bidang Kehidupan Hasil dari Aplikasi Mikrobiologi No Bidang Kehidupan 1 Imunologi

2

4

Mikrobiologi kesehatan masyarakat dan Epidemiologi Mikrobiologi makanan, mikrobiologi susu dan mikrobiologi air Mikrobiologi pertanian

5

Bioteknologi

6

Mikrobiologi industri

7

Rekayasa genetika dan teknologi DNA rekombinan

3

Deskripsi Mempelajari sistem pertahanan tubuh terhadap infeksi (serologi), yaitu displin ilmu yang mencari produk reaksi kekebalan dalam darah dan jaringan serta membantu dalam diagnosis penyakit menular, alergi dan studi respon terhadap bahan berbahaya Membantu mengendalikan penyebaran penyakit di masyarakat Mempelajari peran mikroba (ekologi dan praktis) pada makanan dan air Mempelajari hubungan antara mikroba dan tanaman, peningkatan hasil dan pengendalian penyakit tanaman Mempelajari penggunaan metabolisme agen makhluk hidup untuk menghasilkan produk: mulai pembuatan roti sampai pada terapi gen Mempelajari penggunaan mikroba untuk menghasilkan produk dalam jumlah besar seperti; alkohor (bir), vitamin, asam amino, obat dan enzim Mempelajari teknik yang sengaja mengubah susunan genetik organisme untuk produksi 5

Pengantar Mikrobiologi

No

Bidang Kehidupan (Wilayah yang kuat dan berkembang pesat di mikrobiologi modern)

Deskripsi secara massal. Seperti: produksi hormon manusia dan obat lain, pemurnian zat dan mengembangkan organisme dengan metode unik dari sintesis dan adaptasi.

Sumber : Park dan Artur (2001)

Kehidupan mikroba sangatlah luas, seperti; di tanah, air, udara, makanan busuk, kulit manusia, kulit hewan, dll. Dalam Kehidupan, banyak mikroba yang diketahui menguntungkan dan juga tidak sedikit mikroba yang merugikan tumbuhan, hewan dan manusia (Sujudi, 2010). Suatu contoh: manusia bisa mengalami flu disebabkan oleh virus influenza. Industri tape dan kecap bisa membuat tape dan kecap dengan bantuan mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae dan Aspergillus wentii. Dokter spesialis penyakit diabetes, dapat memanfaatkan peran E.coli untuk pembuatan insulin, dll. Perlu diketahui bahwa mikrobiologi akan terus berkembang sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia.

B.

Sejarah Mikrobiologi

1.

Era Pra-Pasteur

Mikrobiologi mulai dikenal karena penemuan mikroskop oleh Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723) dan penemuan animalculus (hewan kecil). Mikroskop menjadi kunci awal para peneliti untuk mengenal lebih jauh mengenai mikrobiologi (Pelczar dan Chan, 2008). Era Abiogenesis, yakni memanfaatkan mikroskop untuk menemukan makhluk hidup yang berasal dari benda tak hidup (bahan-bahan mati) seperti: hewan kecil muncul dari rendaman jerami/air danau/air kolam, tikus muncul dari tumpukan baju/jerami, koloni kuman yang muncul dari potongan 6

daging (Nasution dan Rasyid, 2009). Era Biogenesis (1665-1799), pembuktian mengenai asal muasal makhluk hidup. Era ini menyimpulkan bahwa makhluk hidup itu berasal dari benih yang ada di udara. Era ini disebut juga era peruntuhan teori abiogenesis. 2.

Era Pasteur

Di era i...