KONSEP DASAR MIKROBIOLOGI

A. Pengertian Mikroba

Jasad hidup yang ukurannya kecil sering disebut sebagai mikroba atau mikroorganisme atau jasad renik. Jasad renik disebut sebagai mikroba bukan hanya karena ukurannya yang kecil, sehingga sukar dilihat dengan mata biasa, tetapi juga pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan jasad tingkat tinggi. Mata biasa tidak dapat melihat jasad yang ukurannya kurang dari 0,1 mm. Ukuran mikroba biasanya dinyatakan dalam mikron (μ), 1 mikron adalah 0,001 mm. Sel mikroba umumnya hanya dapat dilihat dengan alat pembesar atau mikroskop, walaupun demikian ada mikroba yang berukuran besar sehingga dapat dilihat tanpa alat pembesar.

B. Ciri umum mikroba

Mikroba di alam secara umum berperanan sebagai produsen, konsumen, maupun redusen. Jasad produsen menghasilkan bahan organik dari bahan anorganik dengan energi sinar matahari. Mikroba yang berperanan sebagai produsen adalah algae dan bakteri fotosintetik. Jasad konsumen menggunakan bahan organik yang dihasilkan oleh produsen. Contoh mikroba konsumen adalah protozoa. Jasad redusen menguraikan bahan organik dan sisa-sisa jasad hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik), sehingga di alam terjadi siklus unsur-unsur kimia. Contoh mikroba redusen adalah bakteri dan jamur (fungi).

Sel mikroba yang ukurannya sangat kecil ini merupakan satuan struktur biologi. Banyak mikroba yang terdiri dari satu sel saja (uniseluler), sehingga semua tugas kehidupannya dibebankan pada sel itu. Mikroba ada yang mempunyai banyak sel (multiseluler). Pada jasad multiseluler umumnya sudah terdapat pembagian tugas diantara sel atau kelompok selnya, walaupun organisasi selnya belum sempurna.

Setelah ditemukan mikroskop elektron, dapat dilihat struktur halus di dalam sel hidup, sehingga diketahui menurut perkembangan selnya terdapat dua tipe jasad, yaitu:

1. Prokariota (jasad prokariotik/ primitif), yaitu jasad yang perkembangan selnya belum sempurna. Karena  sel yang intinya belum memiliki membran, artinya sistem membran belum ada, sehingga dalam sel tersebut belum diketemukan organel sel kecuali ribosom. Contoh pada Bacteri dan alga hijau-biru

2. Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah sempurna. Karena selnya  yang sudah memiliki inti sel yang jelas, artinya sudah memiliki sistem membran. Contoh pada sel hewan termasuk protozoa dan sel tumbuhan termasuk jamur dan alga.

Selain yang bersifat seluler, ada mikroba yang bersifat nonseluler, yaitu virus. Virus adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super kecil atau submikroskopik. Virus hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. Struktur virus terutama terdiri dari bahan genetik. Virus bukan berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak tanpa menggunakan jasad hidup lain.

Perbedaan sifat antara virus dengan jasad bersel adalah sebagai berikut:

Struktur	Virus	Jasad bersel
Satuan struktur	Partikel (virion)	sel
Susunan: - Asam inti - Protein - Lipida - Polisakarida - ATP / energi	DNA / RNA ada (selubung) tidak ada / ada tidak ada / ada tidak ada	DNA dan RNA ada, lengkap ada ada ada
Sifat pertumbuhan: - Terbentuk dari bahan genetik saja - Bagian-bagian disintesis sendiri - Terbentuk langsung dari elemen struktur sejenis    yang ada sebelumnya	Ya Ya Tidak	Tidak Tidak Ya

Selain virus ada jasad hidup yang disebut viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius (dapat menginfeksi) sel inang. Viroid membawa sifat genetiknya sendiri yang dapat diekspresikan di dalam sel inang. Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri suatu molekul protein yang infeksius. Adanya kenyataan ini merupakan perkecualian sistem biologi, sebab prion menyimpan sifat genetiknya di dalam rantaian polipeptida, bukan di dalam RNA atau DNA. Prion dapat menggandakan diri di dalam sel inang dengan mekanisme yang belum diketahui dengan jelas.

C. Metode Dalam Mikrobiologi

            Menurut para ahli, mikrobiologi adalah ilmu yang lebih ditentukan oleh teknik-teknik yang digunakannya daripada oleh obyek yang ditelaahnya.  Beberapa peralatan yang diguakan dalam telaah mikrobiologi adalah, sbb:

1.      Loupe (Lup). Lup atau kaca pembesar merupakan alat optik yang paling sederhana yang berfungsi untuk melihat benda-benda yang kecil. Lup terdiri dari sebuah lensa cembung. Agar benda tampak lebih besar, benda harus diletakkan antara titik fokus dengan lensa.

2.      Mikroskop Mikroskop adalah alat optik yang digunakan untuk melihat benda-benda mikroskopis (sangat kecil). Mikroskop menggunakan dua buah lensa cembung, yaitu lensa okuler dan lensa objektif.

a.    Cermin cekung digunakan untuk mengumpulkan cahaya yang  diperlukan untuk menerangi objek yang akan dilihat.

b.    Meja preparat digunakan untuk meletakkan objek yang akan dilihat. Objek diletakkan dalam kaca preparat dan dijepit di meja preparat.

c.    Lensa okuler adalah lensa  positif dengan jarak fokus lebih besar dari lensa objektif, sehingga berfungsi sebagai lup (memperbesar bayangan yang dibentuk oleh lensa objektif).

d.    Lensa obyektif merupakan lensa positif dengan jarak fokus yang kecil. Lensa obyektif diarahkan ke objek yang diamati.

e.    Tombol pengatur berfungsi untuk mengatur jarak benda agar fokus.

Mikroskop ada beberapa macam, antara lain:

1.    Mikroskop Cahaya (mikroskop Medan Terang), merupakan mikroskop yang biasa digunakan di laboratorium, merupakan mikroskop majemuk, karena memiliki 2 lensa yaitu lensa okuler dan lensa obyektif. Dengan teknik pewarnaan atau tidak, akan dapat diamati ciri-ciri morfologi keseluruhan bakteri, khamir, kapang,alga dan protozoa.

2.    Mikroskop Pendar (Fluorescence Microscope), digunakan untuk memeriksa spesimen yang diwarnai dengan pewarna pendar (fluorescent dye), juga untuk mendeteksi benda asing atau antigen (spt bakteri, ricketsia atau virus) dalam jaringan.

3.    Mikroskop Medan-Gelap (Dark-Field Microscope)), digunakan untuk mengamati bakteri hidup, sehingga terlihat ciri morfologi yang khas dalam keadaan hidup dan dalam suspensi zat alir..

4.    Mikroskop Fasekontras, suatu tipe mikroskop cahaya yang memungkinkan kontras lebih besar antara substansi dengan berbagai ketebalan atau berbagai indeks bias. Dengan teknik ini ditemukan letak struktur di dalam sel yang tidak diwarnai yang tak termati dengan mikroskop medan terang

5.    Mikroskop Elektron, untuk pemeriksaan obyek yang sangat kecil, virus dan struktur ultra sel-sel mikroba.

Teknik pewarnaan

Banyak senyawa organik berwarna (zat pewarna) digunakan untuk mewarnai mikroba untuk pemeriksaan mikroskopis. Telah dikembangkan prosedur pewarnaan untuk:

1.   Mengamati dengan lebih baik tampang morfologi mikroba secara kasar

2.   Mengidentifikasi bagian-bagian struktur sel mikroba

3.   Membantu mengidentifikasi dan/atau membedakan organisme yang serupa

Langkah-langkah utama dalam mempersiapkan spesimen mikroba yang diwarnai untuk pemeriksaan mikroskopik adalah:

1.   Penempatan olesan, atau lapisan tipis spesimen, pada kaca obyek

2.   Fiksasi olesan itu pada kaca obyek, biasanya dengan pamanasan, menyebabkan mikroba melekat pada pada kaca obyek

3.   Aplikasi pewarna tunggal ( pewarnaan sederhana) atau serangkaian larutan pewarna atau reagen (pewarnaan diferensial)

Pewarnaan Sederhana

Pemberian warna pada bakteri atau jasad renik lain dengan menggunakan larutan tunggal suatu pewarna pada lapisan tipis/olesan yang sudah difiksasi dinamakan pewarnaan sederhana. Lapisan tadi digenangi dengan larutan pewarna selama jangka waktu tertentu, kemudian larutan itu dicuci dengan air dan kaca obyeknya dikeringkan dengan kertas penghisap.

Pewarnaan Diferensial

Prosedur pewarnaan yang menampilkan perbedaan di antara sel-sel mikroba atau bagian-bagian sel mikroba disebut teknik pewarnaan deferensial. Dengan teknik ini biasanya digunakan lebih dari satu larutan zat pewarna /reagen pewarnaan. Salah satu contohnya adalah Pewarnaan Gram, diuraikan pertama kali oleh Christian Gram (Bakteriolog dari Jerman). Olesan bakteri dikenai  dengan reagen ungu kristal, larutan yodium, alkohol (bahan pemucat) dan safranin. Bakteri yang diwarnai dengan metode gram ini dibagi menjadi 2 kelompok. Salah satunya adalah bakteri Gram positif, mempertahankan zat pewarna ungu kristal sehingga berwarna ungu tua. Sedangkan yang lain, bakteri gram negatif,kehilangan ungu kristal ketika dicuci dengan alkohol, dan sewaktu diberi pewarna tandingan dengan warna merah safranin, tampak berwarna merah. Langkah pewarnaan Gram  adalah sbb:

Larutan dan urutan penggunaan	Reaksi dan tampang bakteri
	Gram Positif	Gram Negatif
1.   Ungu Kristal (UK)	Sel berwarna ungu	Sel berwarna ungu
2.   Larutan yodium (Y)	Komplex UK-Y terbentuk di dalam sel, sel tetap berwarna ungu	Komplex UK-Y terbentuk di dalam sel, sel tetap berwarna ungu
3.   Alkohol	Dinding sel mengalami dehidrasi, pori-pori menciut daya rembes dinding sel dan membran menurun, UK-Y tak dapat keluardari sel, sel tetap ungu	Lipid terekstraksi dari dinding sel, pori-pori mengembang komplex UK-Y keluar dari sel, sel menjadi tak berwarna.
4.   Safranin	Sel tak terpengaruh, tetap ungu	Sel menyerap zat pewarna ini, menjadi merah.

Banyak pewarnaan deferensial lain digunakan secara luas dalam bakteriologi. Di bawah ini ringkasan penyiapan preparat untuk pemeriksaan dengan mikroskop cahaya.

TEKNIK	PERSIAPAN	PENERAPAN
A.   Lekapan basah dan tetes gantung	Tetesan zat alir berisikan organisme pada kaca obyek atau kaca tutup	Telaah morfologi, struktur sel internal, motilitas, atau perubahan sel
B.   Prosedur pewarnaan	Suspensi sel difiksasikan pada kaca obyek sebagai lapisan tipis (olesan), biasanya dengan panas	Berbagai prosedur pewarnaan
1.     Pewarnaan sederhana	Olesan diwarnai dengan larutan zat warna tunggal	Menunjukkan ukuran bentuk dan tata letak sel
2.     Pewarnaan deferensial	Dua atau lebih reagen digunakan dalam proses pewarnaan	Dapat mengamati perbedaan antara sel-sel, bagian-bagian sel
a.     Gram	Pewarna utama (UK) diterapkan pada olesan, kemudian diperlaku-kan dengan reagen dan diberi pewarna tandingan safranin	Mencirikan bakteri menjadi salah satu dari kelompok: 1 Gram positif – ungu gelap 2 Gramnegatif - merah
b.     Tahan-asam	Olesan diwarnai dengan karbolfuksin, dipucatkan dan diberi pewarna tandingan metilen blue	Memisahkan bakteri tahan-asam, yang tidak hilang warnanya bila dikenai larutan asam (Micobakter) dan bakteri tak tahan asam akan pudar warnanya karena asam
c.     Giemsa	Zat pewarna diterapkan pada olesan darah atau olesan spesimen lain	Dapat diamati: protozoa pada olesan darah, riketzia di dalam sel-sel tertentu inangnya, nukleoid pada bakteri.
d.     Spora	Pewarna utama (hijau malakit) diterapkan dengan panas untukmerembes ke dalam spora, sel vegetatif terwarnai oleh pewarna tandingan safranin	Endospora dapat dilihat pada spesies Bacillus dan Clostridium
e.     Kapsul	Olesan terwarnai setelah perlakuandengan tembaga sulfat	Kapsul dapat dilihat sebagai zone (daerah) bening mengelilingi sel-sel berkapsul
f.      Flagela	Mordan berguna untuk menebalkan flagellum sebelum pewarnaan	Pengamatan flagellum pada bakteri
C.   Pewarnaan Negatif	Spesimen dicampur dengan tinta india dandisebarkan menjadiapisan tipis	Menelaan morfologi, mikroba tidak diwarnai dan dibuat menjadi kasatmata karena latarbelakang yang gelap.