Pertumbuhan dan Reproduksi Bakteri

Kurva pertumbuhan dalam kultur statis

Jika mikroorganisme ditempatkan dalam media cair tertutup (tanpa penambahan nutrisi segar dan pembuangan toksin), perkembangannya akan dibatasi oleh sumber daya. Pada grafik di mana sumbu horizontal (absis) menunjukkan waktu dan sumbu vertikal (ordinat) menunjukkan logaritma jumlah sel, empat tahap dibedakan secara jelas:

1. Fase lag (2–5 jam). Periode adaptasi setelah inokulasi. Sel belum membelah, tetapi metabolismenya bekerja secara maksimal — terjadi sintesis intensif enzim baru untuk memecah substrat dari media tertentu.
2. Fase eksponensial (logaritmik). Waktu dengan laju pembelahan maksimum dan konstan. Semua sel selama periode ini memiliki ukuran standar dan jumlah protein yang stabil.
3. Fase stasioner. Pertumbuhan berhenti. Keseimbangan tercapai: jumlah sel yang terbentuk sama dengan jumlah sel yang mati. Ini terjadi karena penipisan nutrisi, penurunan kadar oksigen, kepadatan populasi yang tinggi, dan akumulasi toksin.
4. Fase kematian. Mikroorganisme mati secara massal di bawah pengaruh produk asam dari metabolismenya sendiri atau akibat autolisis (penghancuran diri oleh enzim). Tahap ini dapat berlangsung dari sepuluh jam hingga beberapa minggu.

Fitur pertumbuhan pada media nutrisi

Manifestasi aktivitas vital bergantung pada keadaan fisik substrat:

• Media cair. Paling sering, bakteri menyebabkan kekeruhan difus pada cairan, membentuk lapisan permukaan, atau mengendap di dasar. Pengecualian adalah Leptospira (Leptospira), yang pertumbuhannya tidak secara visual mengubah kejernihan media.
• Media padat. Di sini terbentuk koloni terisolasi — keturunan dari satu sel induk (klon). Permukaan koloni bisa halus dan mengkilap (bentuk-S, dari smooth) atau kasar dan buram (bentuk-R, dari rough). Ukuran, warna, dan konsistensi dari kumpulan seperti itu disebut sifat kultural dan berfungsi sebagai kunci untuk identifikasi mikroba.

Klasifikasi pigmen bakteri

Beberapa mikroorganisme mampu mensintesis pigmen yang melindungi mereka dari sinar ultraviolet, menetralisir radikal oksigen beracun, dan dapat bertindak sebagai antibiotik untuk menekan pesaing. Pigmen diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimia dan kelarutannya:

• Karotenoid: pigmen yang larut dalam lemak berwarna merah, oranye, atau kuning. Khas untuk genus Mycobacterium dan Micrococcus.
• Pirol: larut dalam alkohol. Misalnya, prodigiosin berwarna merah, yang dihasilkan oleh Serratia marcescens.
• Fenazin: larut dalam air, sehingga mewarnai media nutrisi itu sendiri. Contoh khasnya adalah piosianin biru-hijau yang disekresikan oleh basil pirosianik (Pseudomonas aeruginosa).
• Melanin: pigmen hitam atau cokelat yang tidak larut, ditemukan pada bakteri genus Porphyromonas.

Varian reproduksi alternatif dan dormansi

Pembelahan biner bukanlah satu-satunya jalur reproduksi prokariot. Selama evolusi, mekanisme lain juga muncul:

• Aktinomiset bereproduksi melalui fragmentasi filamen (hifa).
• Pada mikoplasma, polimorfisme yang nyata diamati: mereka dapat membelah secara melintang, bertunas, atau berfragmentasi membentuk badan elementer.
• Klamidia memiliki siklus dua fase yang kompleks. Badan elementer ekstraseluler yang kecil dan tidak dapat membelah menginfeksi sel, berubah di dalamnya menjadi badan retikuler yang besar, yang secara aktif membelah menjadi dua dan membentuk generasi baru badan elementer.
• Spiroset (misalnya, agen penyebab sifilis Treponema pallidum) di bawah kondisi yang tidak menguntungkan menggulung menjadi kista, yang kemudian hancur menjadi butiran kecil — dasar untuk sel-sel baru.

Bentuk tidak dapat dibiakkan (VBNC) Jika kondisi lingkungan menjadi kritis, bakteri non-spora dapat memasuki keadaan istirahat khusus. Mereka berhenti tumbuh pada media standar (pembelahan berhenti), tetapi mempertahankan aktivitas metabolik. Mereka hanya dapat didiagnosis secara molekuler-genetik. Saat bersentuhan dengan protozoa, penghuni tanah, atau fitohormon, reversi terjadi — sel keluar dari hibernasi, memulihkan kemampuan untuk bereproduksi dan menyebabkan infeksi.

Soal-soal dari kelas dan ujian

Topik lain untuk dipelajari

• Ketergantungan durasi fase lag pada usia bahan inokulasi
• Spesifisitas pembentukan spora pada famili Streptomycetaceae
• Mekanisme autolisis sel pada fase kematian
• Penggunaan pewarna indikator potensial redoks
• Hubungan antara bentuk koloni S- dan R- (disosiasi bakteri)

Topik lain di bagian «Fisiologi Mikroba»

Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.