1. PERTUMBUHAN MIKROBA
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.
Pada jasad bersel tunggal (uniseluler) pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu yang dimaksudkan pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri.
Pada jasad bersel banyak (multiseluler) pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara :
Pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi).
Pertumbuhan meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel).bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru.Pertumbuhan diukur dari bertambahnya jumlah sel. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut Waktu Generasi.
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus: slope = 0,301/ waktu generasi
Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :
0,15 = 0,31/waktu generasi . Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam
Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel
JUMLAH SEL dihitung dari jumlah sel total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau mati (viable count).
Cara Menghitung Jumlah Sel Hidup
Metode Plate Count atau Colony Count
Metode taburan permukaan (spread plate method)
Metode taburan (pour plate method)
Filter Membran dan Most Probable Number
Menggunakan medium cair
Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran
Pertumbuhan Populasi Mikroba
Bakteri akan tumbuh memperbanyak diri medium baru yang kondusif.
Jika jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu akan diperoleh: Kurva Pertumbuhan.
Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia
dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu:
Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture) : Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan
Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture) : Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma
Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat
2. FAKTOR LINGKUNGAN MIKROBA
Aktivitas Mikroba dipengaruhi faktor-faktor Lingkungan :
faktor abiotik
faktor biotik
Akan berubah mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Sehingga Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan dan dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut.
FAKTOR ABIOTIK
1. Suhu
2. Kandungan Air (pengeringan)
3. Tekanan Osmose Ion-ion dan Listrik
SUHU
Suhu Pertumbuhan Mikroba. Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu suhu minimum. Suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup
suhu optimum : suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba suhu maksimum suhu tertinggi untuk
kehidupan mikroba. Dikelompokan mikroba psikrofil (kriofil), mesofil, dan termofil.
Psikrofil : kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-300C dengan suhu optimum sekitar 150C.
Mesofil : kelompok mikroba yang umumnya mempunyai suhu minimum 150C, suhu optimum 25-370C, dan suhu maksimum 45-550C.
Termofil : Kelompok mikroba yang tahan hidup pada suhu tinggi.
Bakteri yang hidup di dalam tanah dan air, umumnya bersifat mesofil, tetapi ada juga yang dapat hidup diatas 50 0C (termotoleran)
Contoh bakteri mesofil yang termotoleran (dapat hidup diatas 50 0C ) adalah Methylococcus capsulatus
Contoh bakteri termofil adalah Bacillus, Clostridium, Sulfolobus, dan bakteri pereduksi sulfat/sulfur.
Contoh bakteri psikrofil adalah bakteri yang hidup di laut (fototrof) dan bakteri besi (Gallionella)
FAKTOR BIOTIK
1. Interaksi dalam satu populasi mikroba
2. Interaksi antar populasi mikroba
Pengaruh Suhu tinggi
Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan memberikan beberapa macam reaksi:
1. Titik Kematian Thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu
2. Waktu Kematian Thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap.
Pengaruh Suhu Rendah : Apabila mikroba dihadapkan pada suhu rendah dapat menyebabkan gangguan metabolisme, akibat-akibatnya adalah:
1. Cold shock: penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri, terutama pada bakteri muda atau pada fase logaritmik
2. Pembekuan (freezing) : rusaknya sel dengan adanya kristal es di dalam air intraseluler
3. Lyofilisasi: proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat.
Radiasi dari sinar matahari kepada mikroba : Menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma. Merusak mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis. Cahaya mempunyai pengaruh germisida. Sinar X (0,005-1,0 Ao), sinar ultra violet (4000-2950 Ao), dan sinar radiasi lainnya dapat membunuh mikroba. Apabila tingkat iradiasi yang diterima sel mikroba rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada mikroba.
KANDUNGAN AIR : Mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya, ukurannya :
aw (water activity) atau kelembaban relatif .Mikroba umumnya tumbuh pada aw = 0,6 - 0,998
Mikroba yang osmotoleran dapat hidup pada aw terendah (0,6) misalnya khamir, Saccharomyces rouxii
Aspergillus glaucus dan jamur benang dapat tumbuh pada aw 0,8. Bakteri umumnya memerlukan aw = 0,90 - 0,999 atau lebih dari 0,98, kecuali bakteri halofil hanya memerlukan aw 0,75
Tekanan Osmosis :Tekanan osmosis sangat erat hubungannya dengan kandungan air.
Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma
Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah
Tekanan Hidrostatik : Umumnya tekanan 1 - 400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba, tekanan hidrostatik yang lebih tinggi akan menghambat atau menghentikan pertumbuhan, karena dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim
Getaran : Getaran mekanik dapat merusak dinding sel dan membran sel mikroba, dipakai untuk memperoleh ekstrak sel mikroba dengan cara menggerus sel-sel dengan menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali atau dengan getaran suara 100-10.000 kali/detik juga dapat digunakan untuk memecah sel mikroba.
Netralisme
Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi dan terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat
Komensalisme
Hubungan terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contoh: Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein digunakan oleh Legionella pneumophila. Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobik Methanobacterium
Amensalisme (Antagonisme)
Asosiasi antar spesies yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain, misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contoh: bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain.
Parasitisme
Terjadi antara dua populasi, satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host/inang). Terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik, ukuran parasit biasanya lebih kecil dari Inangnya dan memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contoh: Jamur Trichoderma sp. Memparasit jamur Agaricus sp
Mutualisme (Simbiosis)
Asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan
Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi tidak dapat digantikan oleh spesies lain yang mirip. Contoh: bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan
3. NUTRISI DAN MEDIUM MIKROBA
Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba :
Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula.
Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain. Air 80-90 %, dan bagian lain 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain.
FUNGSI NUTRISI UNTUK MIKROBA
Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Contoh: Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik, Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain.
Mikroba dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat (tergolong tipe holozoik ) maupun cair (tergolong tipe holofitik). Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion).
Bahan makanan yang digunakan berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu: air , sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh sumber nitrogen.
Faktor Tumbuh
Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana
Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit
Faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino sebagai penyusun protein; basa purin dan pirimidin sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.
PENGGOLONGAN MIKROBA BERDASARKAN NUTRISI DAN OKSIGEN
Berdasarkan Sumber Karbon :
Jasad Ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat
Jasad Heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik, yang dibedakan menjadi:
Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
Jasad Parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya, jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen.
MEDIUM PERTUMBUHAN MIKROBA
Susunan dan kadar nutrisi suatu medium harus seimbang agar mikroba dapat tumbuh optimal, jika kadarnya terlalu tinggi akan menjadi zat penghambat atau racun bagi mikroba yang menyebabkan aktivitas metabolisme, pertumbuhan mikroba, dan aktivitas fisiologi dapat terganggu hingga dapat mati
Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis jasad yang ditumbuhkan
Aktivitas metabolisme mikroba dapat mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai buffer.
MACAM MEDIUM PERTUMBUHAN
1. Medium Dasar/Basal Mineral : Medium yang mengandung campuran senyawa anorganik yang selanjutnya ditambah zat lain apabila diperlukan.
2. Medium Sintetik Medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya telah diketahui dengan pasti
3. Medium Kompleks: Medium yang susunan kimianya belum diketahui dengan pasti
4. Medium Diperkaya : Medium yang ditambah zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu.
4. ENZIM MIKROBA
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia
Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap.Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
MEKANISME BEKERJANYA ENZIM
Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain.
1. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan) yang bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir
2. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama.
PENGGOLONGAN ENZIM : Umumnya pemberian nama enzim didasarkan atas nama substrat yang dikatalisis atau daya katalisisnya dengan penambahan kata –ase, misal proteinase adalah enzim yang dapat mengkatalisis pemecahan protein.
Berdasarkan tempat bekerjanya
a. Endoenzim, disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel
b. Eksoenzim, disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI REAKSI ENZIMATIK
1. Substrat (reaktan)
2. Suhu
3. Kemasaman (pH)
4. Penghambat Enzim (Inhibitor)
Inhibitor enzim adalah zat atau senyawa yang dapat menghambat enzim dengan beberapa cara penghambatan, yaitu Penghambat Bersaing (Kompetitif), Penghambat Tidak Bersaing (Non-kompetitif), Penghambat Umpan Balik (Feed Back Inhibitor), Penghambat Represor, dan Penghambat Alosterik.
Aktivator (Penggiat) atau Kofaktor: Aktivator atau kofaktor adalah suatu zat yang dapat mengaktifkan enzim yang semula belum aktif. Enzim yang belum aktif disebut pre-enzim atau zymogen (simogen)
Penginduksi (Induktor) : Induktor adalah suatu substrat yang dapat merangsang pembentukan enzim.
5. BIOENERGETIK MIKROBA
Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme.
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik)
Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik).
FERMENTASI
Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob
Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur:
1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)
3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
RESPIRASI
Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir
Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membran plasma atau pada mesosome. Proses ini adalah fase kedua yang aerob dari perombakan gula fase pertama yang anaerob (glikolisis).Pada respirasi dihasilkan banyak energi yang dapat digunakan untuk proses biosintesis. Reaksi ini lewat bagan terutama siklus Krebs, meskipun ada yang lewat terobosan asam glioksilat.
FOTOSINTESIS
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil .
PENGGUNAAN ENERGI OLEH JASAD
Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik. Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi .Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju ke pertumbuhan dan pembiakan; penyerapan unsur makanan, gerak, dan sebagainya.
KATABOLISME MAKROMOLEKUL
Terjadi proses peruraian, antara lain:
1. Peruraian Karbohidrat
2. Peruraian Lemak
3. Peruraian Protein
4. Peruraian Asam Nukleat
Dibantu oleh enzim, dan selanjutnya dimetabolisme lewat siklus Krebs.
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.
Pada jasad bersel tunggal (uniseluler) pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu yang dimaksudkan pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri.
Pada jasad bersel banyak (multiseluler) pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara :
Pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi).
Pertumbuhan meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel).bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner dari satu sel membelah menjadi 2 sel baru.Pertumbuhan diukur dari bertambahnya jumlah sel. Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut Waktu Generasi.
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus: slope = 0,301/ waktu generasi
Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :
0,15 = 0,31/waktu generasi . Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam
Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel
JUMLAH SEL dihitung dari jumlah sel total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau mati (viable count).
Cara Menghitung Jumlah Sel Hidup
Metode Plate Count atau Colony Count
Metode taburan permukaan (spread plate method)
Metode taburan (pour plate method)
Filter Membran dan Most Probable Number
Menggunakan medium cair
Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran
Pertumbuhan Populasi Mikroba
Bakteri akan tumbuh memperbanyak diri medium baru yang kondusif.
Jika jumlah bakteri dihitung dan dibuat grafik hubungan antara jumlah bakteri dengan waktu akan diperoleh: Kurva Pertumbuhan.
Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia
dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu:
Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture) : Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan
Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture) : Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma
Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat
2. FAKTOR LINGKUNGAN MIKROBA
Aktivitas Mikroba dipengaruhi faktor-faktor Lingkungan :
faktor abiotik
faktor biotik
Akan berubah mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Sehingga Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan dan dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut.
FAKTOR ABIOTIK
1. Suhu
2. Kandungan Air (pengeringan)
3. Tekanan Osmose Ion-ion dan Listrik
SUHU
Suhu Pertumbuhan Mikroba. Pertumbuhan mikroba memerlukan kisaran suhu tertentu suhu minimum. Suhu terendah tetapi mikroba masih dapat hidup
suhu optimum : suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba suhu maksimum suhu tertinggi untuk
kehidupan mikroba. Dikelompokan mikroba psikrofil (kriofil), mesofil, dan termofil.
Psikrofil : kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-300C dengan suhu optimum sekitar 150C.
Mesofil : kelompok mikroba yang umumnya mempunyai suhu minimum 150C, suhu optimum 25-370C, dan suhu maksimum 45-550C.
Termofil : Kelompok mikroba yang tahan hidup pada suhu tinggi.
Bakteri yang hidup di dalam tanah dan air, umumnya bersifat mesofil, tetapi ada juga yang dapat hidup diatas 50 0C (termotoleran)
Contoh bakteri mesofil yang termotoleran (dapat hidup diatas 50 0C ) adalah Methylococcus capsulatus
Contoh bakteri termofil adalah Bacillus, Clostridium, Sulfolobus, dan bakteri pereduksi sulfat/sulfur.
Contoh bakteri psikrofil adalah bakteri yang hidup di laut (fototrof) dan bakteri besi (Gallionella)
FAKTOR BIOTIK
1. Interaksi dalam satu populasi mikroba
2. Interaksi antar populasi mikroba
Pengaruh Suhu tinggi
Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan memberikan beberapa macam reaksi:
1. Titik Kematian Thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu
2. Waktu Kematian Thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap.
Pengaruh Suhu Rendah : Apabila mikroba dihadapkan pada suhu rendah dapat menyebabkan gangguan metabolisme, akibat-akibatnya adalah:
1. Cold shock: penurunan suhu yang tiba-tiba menyebabkan kematian bakteri, terutama pada bakteri muda atau pada fase logaritmik
2. Pembekuan (freezing) : rusaknya sel dengan adanya kristal es di dalam air intraseluler
3. Lyofilisasi: proses pendinginan dibawah titik beku dalam keadaan vakum secara bertingkat.
Radiasi dari sinar matahari kepada mikroba : Menyebabkan ionisasi molekul-molekul di dalam protoplasma. Merusak mikroba yang tidak mempunyai pigmen fotosintesis. Cahaya mempunyai pengaruh germisida. Sinar X (0,005-1,0 Ao), sinar ultra violet (4000-2950 Ao), dan sinar radiasi lainnya dapat membunuh mikroba. Apabila tingkat iradiasi yang diterima sel mikroba rendah, maka dapat menyebabkan terjadinya mutasi pada mikroba.
KANDUNGAN AIR : Mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya, ukurannya :
aw (water activity) atau kelembaban relatif .Mikroba umumnya tumbuh pada aw = 0,6 - 0,998
Mikroba yang osmotoleran dapat hidup pada aw terendah (0,6) misalnya khamir, Saccharomyces rouxii
Aspergillus glaucus dan jamur benang dapat tumbuh pada aw 0,8. Bakteri umumnya memerlukan aw = 0,90 - 0,999 atau lebih dari 0,98, kecuali bakteri halofil hanya memerlukan aw 0,75
Tekanan Osmosis :Tekanan osmosis sangat erat hubungannya dengan kandungan air.
Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma
Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah
Tekanan Hidrostatik : Umumnya tekanan 1 - 400 atm tidak mempengaruhi atau hanya sedikit mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan mikroba, tekanan hidrostatik yang lebih tinggi akan menghambat atau menghentikan pertumbuhan, karena dapat menghambat sintesis RNA, DNA, dan protein, serta mengganggu fungsi transport membran sel maupun mengurangi aktivitas berbagai macam enzim
Getaran : Getaran mekanik dapat merusak dinding sel dan membran sel mikroba, dipakai untuk memperoleh ekstrak sel mikroba dengan cara menggerus sel-sel dengan menggunakan abrasif atau dengan cara pembekuan kemudian dicairkan berulang kali atau dengan getaran suara 100-10.000 kali/detik juga dapat digunakan untuk memecah sel mikroba.
Netralisme
Netralisme adalah hubungan antara dua populasi yang tidak saling mempengaruhi dan terjadi pada kepadatan populasi yang sangat rendah atau secara fisik dipisahkan dalam mikrohabitat
Komensalisme
Hubungan terjadi apabila satu populasi diuntungkan tetapi populasi lain tidak terpengaruh. Contoh: Bakteri Flavobacterium brevis dapat menghasilkan ekskresi sistein. Sistein digunakan oleh Legionella pneumophila. Desulfovibrio mensuplai asetat dan H2 untuk respirasi anaerobik Methanobacterium
Amensalisme (Antagonisme)
Asosiasi antar spesies yang menyebabkan salah satu pihak dirugikan, pihak lain diuntungkan atau tidak terpengaruh apapun. Umumnya merupakan cara untuk melindungi diri terhadap populasi mikroba lain, misalnya dengan menghasilkan senyawa asam, toksin, atau antibiotika. Contoh: bakteri Acetobacter yang mengubah etanol menjadi asam asetat. Asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain.
Parasitisme
Terjadi antara dua populasi, satu diuntungkan (parasit) dan populasi lain dirugikan (host/inang). Terjadi karena keperluan nutrisi dan bersifat spesifik, ukuran parasit biasanya lebih kecil dari Inangnya dan memerlukan kontak secara fisik maupun metabolik serta waktu kontak yang relatif lama. Contoh: Jamur Trichoderma sp. Memparasit jamur Agaricus sp
Mutualisme (Simbiosis)
Asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan
Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi tidak dapat digantikan oleh spesies lain yang mirip. Contoh: bakteri Rhizobium sp. yang hidup pada bintil akar tanaman kacang-kacangan
3. NUTRISI DAN MEDIUM MIKROBA
Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba :
Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya. Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula.
Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain. Air 80-90 %, dan bagian lain 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain.
FUNGSI NUTRISI UNTUK MIKROBA
Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Contoh: Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik, Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain.
Mikroba dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat (tergolong tipe holozoik ) maupun cair (tergolong tipe holofitik). Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion).
Bahan makanan yang digunakan berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu: air , sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh sumber nitrogen.
Faktor Tumbuh
Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana
Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit
Faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino sebagai penyusun protein; basa purin dan pirimidin sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.
PENGGOLONGAN MIKROBA BERDASARKAN NUTRISI DAN OKSIGEN
Berdasarkan Sumber Karbon :
Jasad Ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat
Jasad Heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik, yang dibedakan menjadi:
Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
Jasad Parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya, jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen.
MEDIUM PERTUMBUHAN MIKROBA
Susunan dan kadar nutrisi suatu medium harus seimbang agar mikroba dapat tumbuh optimal, jika kadarnya terlalu tinggi akan menjadi zat penghambat atau racun bagi mikroba yang menyebabkan aktivitas metabolisme, pertumbuhan mikroba, dan aktivitas fisiologi dapat terganggu hingga dapat mati
Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis jasad yang ditumbuhkan
Aktivitas metabolisme mikroba dapat mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai buffer.
MACAM MEDIUM PERTUMBUHAN
1. Medium Dasar/Basal Mineral : Medium yang mengandung campuran senyawa anorganik yang selanjutnya ditambah zat lain apabila diperlukan.
2. Medium Sintetik Medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya telah diketahui dengan pasti
3. Medium Kompleks: Medium yang susunan kimianya belum diketahui dengan pasti
4. Medium Diperkaya : Medium yang ditambah zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu.
4. ENZIM MIKROBA
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia
Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap.Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
MEKANISME BEKERJANYA ENZIM
Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain.
1. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan) yang bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir
2. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama.
PENGGOLONGAN ENZIM : Umumnya pemberian nama enzim didasarkan atas nama substrat yang dikatalisis atau daya katalisisnya dengan penambahan kata –ase, misal proteinase adalah enzim yang dapat mengkatalisis pemecahan protein.
Berdasarkan tempat bekerjanya
a. Endoenzim, disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel
b. Eksoenzim, disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI REAKSI ENZIMATIK
1. Substrat (reaktan)
2. Suhu
3. Kemasaman (pH)
4. Penghambat Enzim (Inhibitor)
Inhibitor enzim adalah zat atau senyawa yang dapat menghambat enzim dengan beberapa cara penghambatan, yaitu Penghambat Bersaing (Kompetitif), Penghambat Tidak Bersaing (Non-kompetitif), Penghambat Umpan Balik (Feed Back Inhibitor), Penghambat Represor, dan Penghambat Alosterik.
Aktivator (Penggiat) atau Kofaktor: Aktivator atau kofaktor adalah suatu zat yang dapat mengaktifkan enzim yang semula belum aktif. Enzim yang belum aktif disebut pre-enzim atau zymogen (simogen)
Penginduksi (Induktor) : Induktor adalah suatu substrat yang dapat merangsang pembentukan enzim.
5. BIOENERGETIK MIKROBA
Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme.
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik)
Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik).
FERMENTASI
Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob
Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur:
1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)
3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
RESPIRASI
Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir
Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membran plasma atau pada mesosome. Proses ini adalah fase kedua yang aerob dari perombakan gula fase pertama yang anaerob (glikolisis).Pada respirasi dihasilkan banyak energi yang dapat digunakan untuk proses biosintesis. Reaksi ini lewat bagan terutama siklus Krebs, meskipun ada yang lewat terobosan asam glioksilat.
FOTOSINTESIS
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil .
PENGGUNAAN ENERGI OLEH JASAD
Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik. Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi .Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju ke pertumbuhan dan pembiakan; penyerapan unsur makanan, gerak, dan sebagainya.
KATABOLISME MAKROMOLEKUL
Terjadi proses peruraian, antara lain:
1. Peruraian Karbohidrat
2. Peruraian Lemak
3. Peruraian Protein
4. Peruraian Asam Nukleat
Dibantu oleh enzim, dan selanjutnya dimetabolisme lewat siklus Krebs.
1. FISIOLOGI ENDOKRINOLOGI
Endokrinologi adalah cabang ilmu biologi yang membahas tentang hormon dan aktivitasnya.
Hormon adalah Senyawa kimia , ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah, fungsinya pengatur metabolisme jaringan, disekresi langsung oleh sel khusus, kelenjar endokrin.
Sistem Endrokin terdapat pada hewan vetebrata dan invetebrata bekerja secara komperatif dan sistem saraf menghasilkan sistem neuroendrokin pada hewan vetebrata berfungsi sebagai kendali fisiologi pada hewan. Sedangkan pada hewan invetebrata berfungsi sebagai kordinasi hewan.
Sistem Neuroendokrin pada sistem saraf berfungsi transmisi elektrik, waktu respons cepat.
sistem neuroendokrin pada sistem endokrin transmisi kimia, waktu respons lambat.
Efek Hormon Terhadap Tubuh hewan, hormon menghantarkan reseptor khusus menuju organ sasaran dengan ikatan sesuai dan tepat terjadi efek biologis untuk aktivitas kehidupan.
Hormon sebagai aktivitas kehidupan, aktivitasnya bekerja sama dengan sistem saraf sebagai perkembangan, pertumbuhan, peredaran darah, denyut jantung, pergantian kulit, reproduksi, pengeluaran, regenerasi, osmoregulasi, komposisi darah.
Hormon untuk pertumbuhan : Hormon menghantarkan Reseptor Khusus untuk Aktivasi enzim di sel. Reseptor Sesuai dan tepat Diperantai oleh Duta kedua (second messenger) menuju sel sasaran untuk metabolismedan fungsi sel aktif efek biologis.
Konsep Mekanisme Kerja Hormon
Komponen Penyusun Organ Endokrin
Sel neurosekretori hewan tingkat rendah dan hewan tingkat tinggi.Sel endokrin sejati invertebrata dan vertebrata.
sel neurosekretori berbentuk seperti sel saraf dan juga penghasil hormon. Sel saraf
Hipotalamus berfungsi sebagai mekanisme menghasilkan neurosekresi pada hewan tingkat tinggi dan hewan tingkat rendah.
Sel Endokrin sejati Berbentuk tidak seperti Sel saraf , Berfungsi sejati sebagai Penghasil hormon. Hormon yang dihasilkan Secara langsung dilepaskanke dalam darah.
Pada Vertebrata dan invetebrata Hanya hewan yang mempunyai Sistem sirkulasi .
Klasifikasi hormon
Berdasarkan struktur kimia :
Hormon protein
Hormon steroid
Hormon asam amino
Zat kimia yang menyerupai hormon
Hormon protein
Jumlah asam aminonya bervariasi tergantung pada Spesies dan terdiri atas polimer asam amino
Dan tidak larut dalam lemak.
Hormon steroid Dihasilkan dari metabolisme dan proses konversi Kolesterol yang mengandung 27 atom karbon (c-27) dan larut dalam lemak .
Hormon Asam Amino berasal dari asam amino yang mengalami modifikasi.
Zat Kimia Yang Menyerupai Hormon antara lain :
bradikinin, eritropuitin, hormon thymic, dan feromon
Berdasarkan fungsi
1. Hormon perkembangan
2. Hormon metabolisme
3. Hormon trofik
4. Hormon pengatur metabolisme mineral dan air
5. Hormon pengatur sistem kardiovaskuler
Hormon Perkembangan : Hormon yang memegang peranan di dalam perkembangan, pertumbuhan, dan reproduksi
Hormon Metabolisme : Hormon yang mempunyai peranan dalam proses metabolisme
Hormon Trofik : Hormon yang dihasilkan oleh suatu sistem yang merangsang kelenjar endokrin untuk menghasilkan hormon
Hormon Pengatur Metabolisme Mineral Dan Air : Hormon yang mengatur homeostatik mineral dan konservasi air tubuh.
Hormon Pengatur Sistem Kardiovaskuler : Hormon yang mengatur aktivitas konduksi dan kontraksi jantung
Sintesis hormon protein
Langkah-langkah sintesis:
Transkripsi
Translasi
sistem endokrin pada hewan invertebrata tidak punyaorgan sekresi.hormon berfungsi sebagai sel neurosekretori yang berfungsi pertumbuhan, perkembangan, regenerasi, reproduksi, osmoregulasi, laju denyut jantung, komposisi darah, pergantian kulit. Sistem endokrin pada hewan vertebrata. hipotalamus kelenjar induk (master of gland) kelenjar endokrin tepi menghasilkan pituitari.
2. FISIOLOGI PENCERNAAN
Bahan Makanan sebagai Proses Pencernaan Diserap dan Digunakan Tubuh Hewan sehingga Homeostatis Terjaga.
Cara Memperoleh Makanan Berdasarkan Kemampuan :
Hewan Heterotrof
Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhann
Hewan Mesotrof
hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain.
Hewan yang hidup menetap mendapatkan makanan dengan cara menjerat (trapping method) alatnya adalah knidoblas atau nematosit yang dilengkapi dengan racun. Hewan yang aktif mencari makanan dengan cara menyaring (filter feeding) yang merupakan variasi dari cara menyaring dan menjerat (trapping).
HEWAN TINGKAT RENDAH
Tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan
Tahapan Proses Pencernaan
lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam
terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis.
HEWAN TINGKAT TINGGI
Makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik
Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler
Sistem gastrointestinal tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian:
daerah penerimaan
• daerah penyimpanan
• daerah pencernaan dan penyerapan nutrien
• daerah penyerapan air dan ekskresi.
HEWAN TINGKAT TINGGI
Daerah Penerimaan : Daerah untuk menerima makanan adalah mulut
Daerah Penyimpanan : Terdiri atas empedal dan lambung yang merupakan pelebaran saluran gastrointestinal depan dan fungsi utamanya sebagai tempat menyimpan makanan
Daerah Pencernaan dan Penyerapan : Proses pencernaan dan penyerapan berlangsung di dalam usus. Bahan makanan dicerna lebih lanjut dengan bantuan enzim dan diubah menjadi berbagai komponen penyusunnya agar dapat diserap dan digunakan secara optimal.
Pencernaan
Pencernaan karbohidrat, pencernaan lemak, pencernaan protein.
Penyerapan karbohidrat ,penyerapan lipid,penyerapan protein.
Penyerapan sari makanan dari saluran gastrointestinal terjadi dengan cara transpor pasif (difusi dan osmosis) atau dengan difusi dipermudah
Transpor pasif (difusi dan osmosis) terjadi karena konsentrasi zat di lumen usus lebih tinggi daripada di dalam sel penyerap (sel epitel usus)
Penyerapan sari makanan yang terjadi dengan cara difusi dipermudah memerlukan molekul kapiler pada membran sel penyerap.
PROSES PASCAPENYERAPAN MAKANAN
Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:
Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh.
3. FISIOLOGI SIRKULASI
Sistem Sirkulasi makanan sebagai sisa metabolisme gas respiratori berdifusi melalui ruang antarsel dengan mudahproses berlangsung sangat lambat tidak dapat memenuhi semua kebutuhanmemerlukan sistem sirkulasi khusus.
Fungsi Sistem Sirkulasi
1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen
2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera
3. Berperan penting dalam penyebaran panas tubuh Menyebarkan tekanan/kekuatan.
Komponen Sistem Sirkulasi
Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama: Jantung, Pembuluh , Cairan Tubuh.
Pengaturan Kecepatan Denyut Jantung dipengaruhi Saraf Simpatis mempercepat denyut jantung. Saraf Vagus memperlambat denyut jantung.
Pembuluh
Saluran yang akan dilewati/dilalui oleh cairan yang beredar ke seluruh tubuh
Pembuluh Darah
Pembuluh Limfe
Pembuluh Darah saluran khusus untuk mengalirkan darah pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas:Arteri , Vena ,Kapiler
Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya. Nama lapisan dari arah dalam ke luar ialah:
Tunika Intima (Endotelium)
Tunika Media
Tunika Adventitia
Pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima.
Lapisan jaringan penyusun ketiga jenis pembuluh darah tersebut memperlihatkan komposisi yang bervariasi
Arteri Berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung.
Pada hewan: besarnya tekanan bervariasi
Pada manusia: sistolik/diastolik adalah 120/80 mm Hg Pada ikan: hanya 30/20 mm Hg.
4. FISIOLOGI RESPIRASI
a. Sistem Respirasi :
RESPIRASI EKSTERNAL
RESPIRASI INTERNAL
ALASAN DILAKUKAN PENGATURAN RESPIRASI
1. Kekurangan oksigen maupun kelebihan CO2 dalam darah/cairan tubuh akan mengganggu proses fisiologis secara keseluruhan
2. Ventilasi paru-paru tergantung dari kebutuhan metabolisme individu, bila metabolisme meningkat dimana kebutuhkan oksigen meningkat, maka aktivitas pernafasan pun akan meningkat pula.
b. Organ Respirasi
ORGAN RESPIRASI HEWAN AKUATIK alat respirasinya kulit dan insang
ORGAN RESPIRASI HEWAN TERESTRIAL alat respirasinya yaitu:
• Paru-Paru Difusi: modifikasi dari insang, pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas, struktur berupa rongga mantel contoh: bekicot tidak bercangkang
• Paru-Paru Buku: ditemukan pada Arakhnida contoh: laba-laba dan kalajengking
• Trakhea: organ pernafasan pada insekta
c. Mekanisme Respirasi
Mekanisme Inspirasi
yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru
Mekanisme Ekspirasi
yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru
• Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot
• Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi semula
d. Transport Zat dalam Sistem Respirasi
Transpor Oksigen dalam Darah
TRANSPOR CO2
e. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
Untung dan Rugi Hewan Hidup di lingkungan Akuatik dan Terestrial
1. Hewan akuatik mengeluarkan energi lebih banyak daripada hewan terestrial untuk mendapatkan oksigen
2. Hewan yang bernafas di udara harus mengeluarkan energi tambahan untuk melawan gaya gravitasi
3. Hewan yang bernafas di udara lebih mudah memperoleh oksigen daripada hewan akuatik
4. Hewan akuatik mudah dan tidak bermasalah membuang CO2 ke lingkungannya
f. Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
• Amfibia
1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit
2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit
3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril
• Burung
Sistem Respiratori:
Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal
1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah
2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.
3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya
.
• Ikan
Organ Respirasi Ikan terdapat kantong udara
• Fungsi: mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau turun berperan dalam proses respirasi.
Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang.
Organ Respirasi Hewan Terestrial
Paru-Paru Difusi
• modifikasi dari insang
• pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas
• struktur berupa rongga mantel
contoh: bekicot tidak bercangkang
Paru-Paru Buku : ditemukan pada Arakhnida
contoh: laba-laba dan kalajeng
Trakhea : organ pernafasan pada insekta
Endokrinologi adalah cabang ilmu biologi yang membahas tentang hormon dan aktivitasnya.
Hormon adalah Senyawa kimia , ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah, fungsinya pengatur metabolisme jaringan, disekresi langsung oleh sel khusus, kelenjar endokrin.
Sistem Endrokin terdapat pada hewan vetebrata dan invetebrata bekerja secara komperatif dan sistem saraf menghasilkan sistem neuroendrokin pada hewan vetebrata berfungsi sebagai kendali fisiologi pada hewan. Sedangkan pada hewan invetebrata berfungsi sebagai kordinasi hewan.
Sistem Neuroendokrin pada sistem saraf berfungsi transmisi elektrik, waktu respons cepat.
sistem neuroendokrin pada sistem endokrin transmisi kimia, waktu respons lambat.
Efek Hormon Terhadap Tubuh hewan, hormon menghantarkan reseptor khusus menuju organ sasaran dengan ikatan sesuai dan tepat terjadi efek biologis untuk aktivitas kehidupan.
Hormon sebagai aktivitas kehidupan, aktivitasnya bekerja sama dengan sistem saraf sebagai perkembangan, pertumbuhan, peredaran darah, denyut jantung, pergantian kulit, reproduksi, pengeluaran, regenerasi, osmoregulasi, komposisi darah.
Hormon untuk pertumbuhan : Hormon menghantarkan Reseptor Khusus untuk Aktivasi enzim di sel. Reseptor Sesuai dan tepat Diperantai oleh Duta kedua (second messenger) menuju sel sasaran untuk metabolismedan fungsi sel aktif efek biologis.
Konsep Mekanisme Kerja Hormon
Komponen Penyusun Organ Endokrin
Sel neurosekretori hewan tingkat rendah dan hewan tingkat tinggi.Sel endokrin sejati invertebrata dan vertebrata.
sel neurosekretori berbentuk seperti sel saraf dan juga penghasil hormon. Sel saraf
Hipotalamus berfungsi sebagai mekanisme menghasilkan neurosekresi pada hewan tingkat tinggi dan hewan tingkat rendah.
Sel Endokrin sejati Berbentuk tidak seperti Sel saraf , Berfungsi sejati sebagai Penghasil hormon. Hormon yang dihasilkan Secara langsung dilepaskanke dalam darah.
Pada Vertebrata dan invetebrata Hanya hewan yang mempunyai Sistem sirkulasi .
Klasifikasi hormon
Berdasarkan struktur kimia :
Hormon protein
Hormon steroid
Hormon asam amino
Zat kimia yang menyerupai hormon
Hormon protein
Jumlah asam aminonya bervariasi tergantung pada Spesies dan terdiri atas polimer asam amino
Dan tidak larut dalam lemak.
Hormon steroid Dihasilkan dari metabolisme dan proses konversi Kolesterol yang mengandung 27 atom karbon (c-27) dan larut dalam lemak .
Hormon Asam Amino berasal dari asam amino yang mengalami modifikasi.
Zat Kimia Yang Menyerupai Hormon antara lain :
bradikinin, eritropuitin, hormon thymic, dan feromon
Berdasarkan fungsi
1. Hormon perkembangan
2. Hormon metabolisme
3. Hormon trofik
4. Hormon pengatur metabolisme mineral dan air
5. Hormon pengatur sistem kardiovaskuler
Hormon Perkembangan : Hormon yang memegang peranan di dalam perkembangan, pertumbuhan, dan reproduksi
Hormon Metabolisme : Hormon yang mempunyai peranan dalam proses metabolisme
Hormon Trofik : Hormon yang dihasilkan oleh suatu sistem yang merangsang kelenjar endokrin untuk menghasilkan hormon
Hormon Pengatur Metabolisme Mineral Dan Air : Hormon yang mengatur homeostatik mineral dan konservasi air tubuh.
Hormon Pengatur Sistem Kardiovaskuler : Hormon yang mengatur aktivitas konduksi dan kontraksi jantung
Sintesis hormon protein
Langkah-langkah sintesis:
Transkripsi
Translasi
sistem endokrin pada hewan invertebrata tidak punyaorgan sekresi.hormon berfungsi sebagai sel neurosekretori yang berfungsi pertumbuhan, perkembangan, regenerasi, reproduksi, osmoregulasi, laju denyut jantung, komposisi darah, pergantian kulit. Sistem endokrin pada hewan vertebrata. hipotalamus kelenjar induk (master of gland) kelenjar endokrin tepi menghasilkan pituitari.
2. FISIOLOGI PENCERNAAN
Bahan Makanan sebagai Proses Pencernaan Diserap dan Digunakan Tubuh Hewan sehingga Homeostatis Terjaga.
Cara Memperoleh Makanan Berdasarkan Kemampuan :
Hewan Heterotrof
Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhann
Hewan Mesotrof
hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain.
Hewan yang hidup menetap mendapatkan makanan dengan cara menjerat (trapping method) alatnya adalah knidoblas atau nematosit yang dilengkapi dengan racun. Hewan yang aktif mencari makanan dengan cara menyaring (filter feeding) yang merupakan variasi dari cara menyaring dan menjerat (trapping).
HEWAN TINGKAT RENDAH
Tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan
Tahapan Proses Pencernaan
lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam
terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis.
HEWAN TINGKAT TINGGI
Makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik
Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler
Sistem gastrointestinal tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian:
daerah penerimaan
• daerah penyimpanan
• daerah pencernaan dan penyerapan nutrien
• daerah penyerapan air dan ekskresi.
HEWAN TINGKAT TINGGI
Daerah Penerimaan : Daerah untuk menerima makanan adalah mulut
Daerah Penyimpanan : Terdiri atas empedal dan lambung yang merupakan pelebaran saluran gastrointestinal depan dan fungsi utamanya sebagai tempat menyimpan makanan
Daerah Pencernaan dan Penyerapan : Proses pencernaan dan penyerapan berlangsung di dalam usus. Bahan makanan dicerna lebih lanjut dengan bantuan enzim dan diubah menjadi berbagai komponen penyusunnya agar dapat diserap dan digunakan secara optimal.
Pencernaan
Pencernaan karbohidrat, pencernaan lemak, pencernaan protein.
Penyerapan karbohidrat ,penyerapan lipid,penyerapan protein.
Penyerapan sari makanan dari saluran gastrointestinal terjadi dengan cara transpor pasif (difusi dan osmosis) atau dengan difusi dipermudah
Transpor pasif (difusi dan osmosis) terjadi karena konsentrasi zat di lumen usus lebih tinggi daripada di dalam sel penyerap (sel epitel usus)
Penyerapan sari makanan yang terjadi dengan cara difusi dipermudah memerlukan molekul kapiler pada membran sel penyerap.
PROSES PASCAPENYERAPAN MAKANAN
Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:
Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh.
3. FISIOLOGI SIRKULASI
Sistem Sirkulasi makanan sebagai sisa metabolisme gas respiratori berdifusi melalui ruang antarsel dengan mudahproses berlangsung sangat lambat tidak dapat memenuhi semua kebutuhanmemerlukan sistem sirkulasi khusus.
Fungsi Sistem Sirkulasi
1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen
2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera
3. Berperan penting dalam penyebaran panas tubuh Menyebarkan tekanan/kekuatan.
Komponen Sistem Sirkulasi
Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama: Jantung, Pembuluh , Cairan Tubuh.
Pengaturan Kecepatan Denyut Jantung dipengaruhi Saraf Simpatis mempercepat denyut jantung. Saraf Vagus memperlambat denyut jantung.
Pembuluh
Saluran yang akan dilewati/dilalui oleh cairan yang beredar ke seluruh tubuh
Pembuluh Darah
Pembuluh Limfe
Pembuluh Darah saluran khusus untuk mengalirkan darah pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas:Arteri , Vena ,Kapiler
Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya. Nama lapisan dari arah dalam ke luar ialah:
Tunika Intima (Endotelium)
Tunika Media
Tunika Adventitia
Pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima.
Lapisan jaringan penyusun ketiga jenis pembuluh darah tersebut memperlihatkan komposisi yang bervariasi
Arteri Berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung.
Pada hewan: besarnya tekanan bervariasi
Pada manusia: sistolik/diastolik adalah 120/80 mm Hg Pada ikan: hanya 30/20 mm Hg.
4. FISIOLOGI RESPIRASI
a. Sistem Respirasi :
RESPIRASI EKSTERNAL
RESPIRASI INTERNAL
ALASAN DILAKUKAN PENGATURAN RESPIRASI
1. Kekurangan oksigen maupun kelebihan CO2 dalam darah/cairan tubuh akan mengganggu proses fisiologis secara keseluruhan
2. Ventilasi paru-paru tergantung dari kebutuhan metabolisme individu, bila metabolisme meningkat dimana kebutuhkan oksigen meningkat, maka aktivitas pernafasan pun akan meningkat pula.
b. Organ Respirasi
ORGAN RESPIRASI HEWAN AKUATIK alat respirasinya kulit dan insang
ORGAN RESPIRASI HEWAN TERESTRIAL alat respirasinya yaitu:
• Paru-Paru Difusi: modifikasi dari insang, pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas, struktur berupa rongga mantel contoh: bekicot tidak bercangkang
• Paru-Paru Buku: ditemukan pada Arakhnida contoh: laba-laba dan kalajengking
• Trakhea: organ pernafasan pada insekta
c. Mekanisme Respirasi
Mekanisme Inspirasi
yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru
Mekanisme Ekspirasi
yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru
• Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot
• Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi semula
d. Transport Zat dalam Sistem Respirasi
Transpor Oksigen dalam Darah
TRANSPOR CO2
e. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
Untung dan Rugi Hewan Hidup di lingkungan Akuatik dan Terestrial
1. Hewan akuatik mengeluarkan energi lebih banyak daripada hewan terestrial untuk mendapatkan oksigen
2. Hewan yang bernafas di udara harus mengeluarkan energi tambahan untuk melawan gaya gravitasi
3. Hewan yang bernafas di udara lebih mudah memperoleh oksigen daripada hewan akuatik
4. Hewan akuatik mudah dan tidak bermasalah membuang CO2 ke lingkungannya
f. Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
• Amfibia
1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit
2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit
3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril
• Burung
Sistem Respiratori:
Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal
1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah
2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.
3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya
.
• Ikan
Organ Respirasi Ikan terdapat kantong udara
• Fungsi: mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau turun berperan dalam proses respirasi.
Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang.
Organ Respirasi Hewan Terestrial
Paru-Paru Difusi
• modifikasi dari insang
• pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas
• struktur berupa rongga mantel
contoh: bekicot tidak bercangkang
Paru-Paru Buku : ditemukan pada Arakhnida
contoh: laba-laba dan kalajeng
Trakhea : organ pernafasan pada insekta
