Sistem Pernafasan Manusia
Sistem pernapasan atau sistem
respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas. Pada
hewan berkaki empat, sistem pernapasan umumnya termasuk saluran yang
digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi
pertukaran gas. Diafragma menarik udara masuk dan juga mengeluarkannya.
Berbagai variasi sistem pernapasan ditemukan pada berbagai jenis makhluk
hidup. Bahkan pohon pun memiliki sistem pernapasan.
Pernapasan adalah kegiatan makhluk hidup yang sangat penting.
Pernahkah kamu berpikir apa yang terjadi seandainya kita sulit bernapas ?
Kita tahu bahwa manusia telah dilengkapi oleh alat yang mampu menghirup udara, sehingga kebutuhan akan oksigen terpenuhi, karena tanpa oksigen aktivitas dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung.
Organ-organ apa saja yang berperan dalam pernafasan? Bagaimana kita bernapas dan mendapatkan oksigen ? Gangguan apa saja yang terjadi dalam sistem pernapasan? Semua akan terjawab dengan mempelajari modul ini.
Pernahkah kamu berpikir apa yang terjadi seandainya kita sulit bernapas ?
Kita tahu bahwa manusia telah dilengkapi oleh alat yang mampu menghirup udara, sehingga kebutuhan akan oksigen terpenuhi, karena tanpa oksigen aktivitas dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung.
Organ-organ apa saja yang berperan dalam pernafasan? Bagaimana kita bernapas dan mendapatkan oksigen ? Gangguan apa saja yang terjadi dalam sistem pernapasan? Semua akan terjawab dengan mempelajari modul ini.
Pernapasan adalah :
- Kegiatan mengambil udara (inspirasi) dan mengeluarkan udara (ekspirasi) melalui alat pernapasan.
- Pertukaran gas antara sel dengan lingkungan (respirasi eksternal).
- Reaksi enzimatik, pemanfaatan oksigen memerlukan enzim pernapasan (sitokrom).
Mekanisme Respirasi
Meliputi proses :
Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan kontraksi relaksasi otot-otot tulang rusuk dan otot diafragma.
Adapun macam - macam pernafasan antara lain :
1. Pernapasan Dada
Pernapasan dada berlangsung dalam 2 tahap, yaitu :
- Inspirasi yaitu pemasukan udara ke paru-paru
- Ekspirasi yaitu pengeluaran udara dari paru-paru
Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan kontraksi relaksasi otot-otot tulang rusuk dan otot diafragma.
Adapun macam - macam pernafasan antara lain :
1. Pernapasan Dada
Pernapasan dada berlangsung dalam 2 tahap, yaitu :
- Inspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berkontraksi, tulang rusuk terangkat, volume rongga dada membesar, paru-paru mengembang, sehingga tekanan udaranya menjadi lebih kecil dari udara atmosfer, sehingga udara masuk.
- Ekspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berelaksasi, tulang rusuk akan tertarik ke posisi semula, volume rongga dada mengecil, tekanan udara rongga dada meningkat, tekanan udara dalam paru-paru lebih tinggi dari udara atmosfer, akibatnya udara keluar.
2. Pernapasan perut
Pernapasan perut berlangsung dalam dua tahap, yaitu :
- Inspirasi,
terjadi bila otot diafragma berkontraksi, diafragma mendatar
mengakibatkan volume rongga dada membesar sehingga tekanan udaranya
mengecil dan diikuti paru-paru yang mengembang mengakibatkan tekanan
udaranya lebih kecil dari tekanan udara atmosfer dan udara masuk.
-
Ekspirasi, diawali dengan otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi menyebabkan diafragma terangkat dan melengkung menekan rongga dada, sehingga volume rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat sehingga udara dalam paru-paru keluar.
Pernapasan perut umumnya terjadi saat tidur.
Tahap
inspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berkontraksi.
Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma bergerak
turun ke bawah dan sangkar tulang rusuk membesar. Tekanan udara dalam
paru-paru akan turun di bawah tekanan udara atmosfer, dan udara akan
mengalir ke dalam paru-paru.
Ekspirasi
Tahap
ekspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berelaksasi.
Volume rongga dada dan paru-paru mengecil ketika diafragma bergerak
naik dan sangkar tulang rusuk mengecil. Tekanan udara dalam paru-paru
akan naik melebihi tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir
keluar dari paru-paru.
Organ-Organ Sistem Pernafasan Manusia
Organ-organ pernafasan manusia terdiri dari :
- Hidung
- Faring
- Laring
- Trakea
- Bronkus
- Bronkiolus
- Alveolus
Hidung
Hidung adalah bagian yang paling
menonjol di wajah, yang berfungsi menghirup udara pernafasan, menyaring
udara,menghangatkan udara pernafasan, juga berperan dalam resonansi
suara.
Hidung merupakan alat indera
manusia yang menanggapi rangsang berupa bau atau zat kimia yang berupa
gas. Di dalam rongga hidung terdapat serabut saraf pembau yang
dilengkapi dengan sel-sel pembau. setiap sel pembau mempunyai rambut -
rambut halus(silia olfaktori)di ujungnya dan diliputi oleh selaput
lendir yang berfungsi sebagai pelembab dan untuk menyaring udara yang
masuk ke dalam rongga hidung.
Faring
Faring (tekak) merupakan persimpangan antara kerongkongan dan tenggorokan. Terdapat katup yang disebut epiglotis
(anak tekak) berfungsi sebagai pengatur jalan masuk ke kerongkongan
dan tenggorokan. Pernahkah kalian tersedak makanan ? Coba pikirkan apa
penyebabnya ?
Laring
Laring adalah pangkal
tenggorokan, terdiri atas kepingan tulang rawan membentuk jakun dan
terdapat celah menuju batang tenggorok (trakea) disebut glotis,
di dalamnya terdapat pita suara dan beberapa otot yang mengatur
ketegangan pita suara sehingga timbul bunyi.Berfungsi untuk menyalurkan
udara dari faring ke trakea.
Trakea
Berupa pipa yang
dindingnya terdiri atas 3 lapisan, yaitu lapisan luar terdiri atas
jaringan ikat, lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang
rawan, dan lapisan dalam terdiri atas jaringan epitelium besilia.
Terletak di leher bagian depan kerongkongan.
Bronkus
Merupakan percabangan
trakea yang menuju paru-paru kanan dan kiri. Struktur bronkus sama
dengan trakea, hanya dindingnya lebih halus. Kedudukan bronkhus kiri
lebih mendatar dibandingkan bronkus kanan, sehingga bronkhus kanan lebih
mudah terserang penyakit.
Bronkiolus
Bronkheolus adalah percabangan
dari bronkhus, saluran ini lebih halus dan dindingnya lebih tipis.
Bronkheolus kiri berjumlah 2, sedangkan kanan berjumlah 3, percabangan
ini akan membentuk cabang yang lebih halus seperti pembuluh.
Alveolus
Berupa saluran udara buntu membentuk
gelembung-gelembung udara, dindingnya tipis setebal selapis sel, lembab
dan berlekatan dengan kapiler darah.
Alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas total mencapai 100 m2 (50 x luas permukaan tubuh) cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.
Alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas total mencapai 100 m2 (50 x luas permukaan tubuh) cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.
Paru - Paru
Paru-paru terletak di dalam rongga dada.paru-paru ada dua buah yaitu paru-paru kanan dan kiri. Paru-paru diselimuti oleh selaput paru-paru (pleura).Perjumlah sepasang terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan. Paru-paru kanan memiliki 3 lobus (gelambir), sedangkan paru-paru kiri memiliki 2 lobus (gelambir). Di dalam paru-paru ini terdapat alveolus yang berjumlah ± 300 juta buah. Bagian luar paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernapas, berlapis 2 dan berisi cairan.
Adapun macam - macam Kapasitas volum paru - paru saat respirasi antara lain :
- Volume tidal : banyaknya udara yang masuk dan keluar paru-paru selama pernafasan normal (500 ml)
- Volume tidal dipengaruhi :
- Berat badan seseorang
- Jenis kelamin
- Usia
- Kondisi fisik
Di dalam Alveolus, udara yang mengandung
oksigen dipertukarkan ke dalam darah. Sedangkan karbondioksida di dalam
darah dikeluarkan ke alveolus.
Pengangkutan O2
Pertukaran gas antara O2 dengan CO2 terjadi di dalam alveolus dan jaringan tubuh, melalui proses difusi. Oksigen yang sampai di alveolus akan berdifusi menembus selaput alveolus dan berikatan dengan haemoglobin (Hb) dalam darah yang disebut deoksigenasi dan menghasilkan senyawa oksihemoglobin (HbO) seperti reaksi berikut :
Sekitar 97%
oksigen dalam bentuk senyawa oksihemoglobin, hanya 2 – 3% yang larut
dalam plasma darah akan dibawa oleh darah ke seluruh jaringan tubuh,
dan selanjutnya akan terjadi pelepasan oksigen secara difusi dari darah
ke jaringan tubuh, :
Adapun tahapan proses pengikatan oksigen sebagai berikut :
- Alveolus memiliki O2 lebih tinggi dari pada O2 di dalam darah.
- O2 masuk ke dalam darah melalui difusi melewati membran alveolus
- Di dalam darah, O2 sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada Eritrosit menjadi Oksihemoglobin (HbO2).
- Selain diikat oleh Hb, sebagian kecil O2 larut di dalam plasma darah (2%).
- Setelah berada di dalam darah, O2 kemudian masuk ke jantung melalui vena pulmonalis untuk diedarkan ke seluruh tubuh yang membutuhkan.
Pengangkutan CO2
Karbondioksida (CO2) yang dihasilkan dari proses respirasi sel akan berdifusi ke dalam darah yang selanjutnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernapasan.
Ada 3 (tiga) cara pengangkutan CO2 :
Karbondioksida (CO2) yang dihasilkan dari proses respirasi sel akan berdifusi ke dalam darah yang selanjutnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernapasan.
Ada 3 (tiga) cara pengangkutan CO2 :
- Sebagai ion karbonat (HCO3), sekitar 60 – 70%.
- Sebagai karbominohemoglobin (HbCO2), sekitar 25%.
- Sebagai asam karbonat (H2CO3) sekitar 6 – 10%.
Adapun tahapan proses pengeluaran karbondioksida sebagai berikut :
- Di jaringan, CO2 lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah.
- Ketika O2 di dalam darah berdifusi ke jaringan, maka CO2 di jaringan akan segera masuk ke dalam darah.
- Ketika CO2 berada di dalam darah sebagian besar (70%) CO2 akan diubah menjadi ion bikarbonat(HCO3–)
- 20% CO2 akan terikat oleh Hb pada Eritrosit.
- Sedangkan 10% CO2 lainnya larut dalam plasma darah.
- Di dalam darah, CO2 di bawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO2 dalam darah dipompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.
- Di paru-paru CO2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi
Kontrol Pernafasan
Pusat pengaturan pernafasan adalah medulla oblongata dan pons. Dimana ketentuannya antara lain :
- 1.Respirasi normal antara 12–15 kali per menit.
- 2.Pada kondisi tertentu frekuensi respirasi dapat meningkat atau menurun bergantung kondisi.
- 3.Yang menaikkan atau menurunkan kecepatan respirasi adalah medulla oblongata dan pons.
Kelainan / Penyakit pada Sistem Respirasi
Sistem
pernapasan dapat mengalami berbagai gangguan, baik karena kelainan
sistem pernapasan atau akibat infeksi kuman. Beberapa jenis gangguan
antara lain :
- Asma/sesak napas, penyempitan saluran napas akibat otot polos pembentuk dinding saluran terus berkontraksi, disebabkan alergi atau kekurangan hormon adrenalin.
- Asfiksi, gangguan pengangkutan dan penggunaan oksigen oleh jaringan akibat tenggelam, pneumonia, keracunan CO.
- Asidosis, akibat peningkatan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah
- Wajah adenoid (wajah bodoh), penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa (polip), pembengkakan di tekak (amandel).
- Pneumonia, radang paru-paru akibat infeksi bakteri Diplococcus pneumonia.
- Difteri, penyumbatan faring/laring oleh lendir akibat infeksi bakteri Corynebacterium diphteriae
- Emfisema, menggelembungnya paru-paru akibat perluasan alveolus berlebihan.
- Tuberculosis (TBC), penyakit paru-paru akibat infeksi bakteri Mycobacterium tuberculosa.
- Peradangan pada sistem pernapasan :
- bronchitis, radang bronkhus.
- laringitis, radang laring
- faringitis, radang faring
- pleuritis, radang selaput paru-paru
- renitis, radang rongga hidung
- sinusitis, radang pada bagian atas rongga hidung (sinus)
- Gangguan/penyakit dinding alveolus
- Gangguan/penyakit saluran pernapasan
- Gangguan/penyakit sistem transportasi udara
Gangguan/penyakit dinding alveolus
Antara lain :
- Pneumonia / Pnemonia, adalah suatu infeksi bakteri diplococcus pneumonia yang menyebabkan peradangan pada dinding alveolus.
- Tuberkolosis / TBC, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
- Masuknya air ke alveolus.
Gangguan/penyakit dinding alveolus
Antara lain :
Antara Lain :
- Pneumonia / Pnemonia, adalah suatu infeksi bakteri diplococcus pneumonia yang menyebabkan peradangan pada dinding alveolus.
- Tuberkolosis / TBC, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
- Masuknya air ke alveolus.
Gangguan/penyakit sistem transportasi udara
- Kontaminasi gas CO / karbon monoksida atau CN / sianida.
- Kadar haemoglobin / hemoglobin yang kurang pada darah sehingga menyebabkan tubuh kekurangan oksigen atau kurang darah alias anemia.
FUNGI (JAMUR)
Di dalam dunia mikrobia, jamur
termasuk divisio Mycota (fungi). Mycota berasal dari kata mykes (bahasa
Yunani), disebut juga fungi (bahasa Latin). Ada beberapa istilah yang
dikenal untuk menyebut jamur, (a) mushroom yaitu jamur yang dapat
menghasilkan badan buah besar, termasuk jamur yang dapat dimakan, (b)
mold yaitu
jamur yang berbentuk seperti benang-benang, dan (c) khamir yaitu jamur bersel satu. Jamur merupakan jasad eukariot, yang berbentuk benang atau sel tunggal, multiseluler atau uniseluler. Sel-sel jamur tidak berklorofil, dinding sel tersusun dari khitin, dan belum ada diferensiasi jaringan. Jamur bersifat khemoorganoheterotrof karena memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik. Jamur memerlukan oksigen untuk hidupnya (bersifat aerobik).
Habitat (tempat hidup) jamur terdapat pada air dan tanah. Cara hidupnya bebas atau bersimbiosis, tumbuh sebagai saprofit atau parasit pada tanaman, hewan dan manusia.
jamur yang berbentuk seperti benang-benang, dan (c) khamir yaitu jamur bersel satu. Jamur merupakan jasad eukariot, yang berbentuk benang atau sel tunggal, multiseluler atau uniseluler. Sel-sel jamur tidak berklorofil, dinding sel tersusun dari khitin, dan belum ada diferensiasi jaringan. Jamur bersifat khemoorganoheterotrof karena memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik. Jamur memerlukan oksigen untuk hidupnya (bersifat aerobik).
Habitat (tempat hidup) jamur terdapat pada air dan tanah. Cara hidupnya bebas atau bersimbiosis, tumbuh sebagai saprofit atau parasit pada tanaman, hewan dan manusia.
A. Morfologi Jamur Benang
Jamur benang terdiri atas massa benang yang bercabang-cabang yang disebut miselium. Miselium tersusun dari hifa (filamen) yang merupakan benang-benang tunggal. Badan vegetatif jamur yang tersusun dari filamen-filamen disebut thallus. Berdasarkan fungsinya dibedakan dua macam hifa, yaitu hifa fertil dan hifa vegetatif.
Hifa fertil adalah hifa yang dapat membentuk sel-sel reproduksi atau spora-spora. Apabila hifa tersebut arah pertumbuhannya keluar dari media disebut hifa udara. Hifa vegetatif adalah hifa yang berfungsi untuk menyerap makanan dari substrat. Berdasarkan bentuknya dibedakan pula menjadi dua macam hifa, yaitu hifa tidak bersepta dan hifa bersepta. Hifa yang tidak bersepta merupakan ciri jamur yang termasuk Phycomycetes (Jamur tingkat rendah). Hifa ini merupakan sel yang memanjang, bercabang-cabang, terdiri atas sitoplasma dengan banyak inti (soenositik).
Hifa yang bersepta merupakan ciri dari jamur tingkat tinggi, atau yang termasuk Eumycetes.
Jamur dapat berkembang biak secara vegetatif (aseksual) dan generatif (seksual). Perkembang biakan aseksual dapat dilakukan dengan fragmentasi miselium (thalus) dan pembentukan spora aseksual. Ada 4 cara perkembang biakan dengan fragmentasi thalus yaitu, (a) dengan pembentukan tunas, misalnya pada khamir, (b) dengan blastospora, yaitu tunas yang tumbuh menjadi spora, misalnya pada Candida sp., (c) dengan arthrospora (oidium), yaitu terjadinya segmentasi pada ujung-ujung hifa, kemudian sel-sel membulat dan akhirnya lepas menjadi spora, misalnya pada Geotrichum sp., dan (d) dengan chlamydospora, yaitu pembulatan dan penebalan
dinding sel pada hifa vegetatif, misalnya pada Geotrichum sp. Spora aseksual terbentuk melalui 2 cara. Pada jamur tingkat rendah, spora aseksual terbentuk sebagai hasil pembelahan inti berulang-ulang. Misalnya spora yang
terbentuk di dalam sporangium. Spora ini disebut sporangiospora. Pada jamur tingkat tinggi, terbentuk spora yang disebut konidia. Konidi terbentuk pada ujung konidiofor, terbentuk dari ujung hifa atau dari konidi yang telah terbentuk sebelumnya.
Perkembang biakan secara seksual, dilakukan dengan pembentukan spora seksual dan peleburan gamet (sel seksual). Ada dua tipe kelamin (mating type) dari sel seksual, yaitu tipe kelamin + (jantan) dan tipe kelamin – (betina). Peleburan gamet terjadi antara 2 tipe kelamin yang berbeda. Proses reproduksi secara seksual dibagi
menjadi 3 tingkatan, yaitu: (a) plasmogami yaitu meleburnya 2 plasma sel, (b) kariogami yaitu meleburnya 2 inti haploid yang menghasilkan satu inti diploid, dan (c) meiosis yaitu pembelahan reduksi yang menghasilkan inti haploid. Bentuk dan cara reproduksi jamur sangat beraneka ragam, dan dapat digunakan sebagai dasar untuk mengklasifikasikan jamur tersebut.
C. Klasifikasi jamur
Ada beberapa klasis jamur, yaitu Acrasiomycetes (Jamur lendir selular), Myxomycetes (Jamur lendir sejati), Phycomycetes (Jamur tingkat rendah), dan Eumycetes (Jamur tingkat tinggi). Eumycetes terdiri atas 3 klasis yaitu Ascomycetes, Basidiomycetes, dan Deuteromycetes (Fungi imperfecti). Sistem tata nama jamur menggunakan nama binomial, yang terdiri nama genus dan nama spesifik / spesies. Nama famili dengan akhiran –aceae, nama order dengan akhiran –ales, dan nama klasis dengan akhiran –mycetes.
Jamur ini merupakan kelompok jamur lendir selular, yang hidup bebas di dalam tanah, biasanya diisolasi dari tanah humus. Bentuk vegetatifnya berupa sel berinti satu yang amoeboid, seperti protozoa uniselular atau merupakan amoeba haploid, dan disebut juga pseudoplasmodium. Ciri-ciri sel jamur ini adalah dapat bergerak diatas media padat (pseudopodia), makan dengan cara fagositosis, misalnya dengan memakan bakteri. Sifatnya yang mirip
fungi adalah adanya stadium badan buah, dan terbentuknya spora. Struktur spora seperti bentuk kista dari amoeba.
Perkembang biakan jamur ini dimulai dari berkecambahnya spora, kemudian sel memperbanyak diri membentuk pseudoplasmodium, selanjutnya sel-sel beragregasi dan akan membentuk badan buah, akhirnya terbentuk sporokarp yang menghasilkan spora kembali. Contoh jamur ini adalah Dictyostelium mucoroides dan D. discoideum.
2. MYXOMYCETES
Jamur ini merupakan jamur lendir sejati. Jamur ini dapat ditemukan pada kayu terombak, guguran daun, kulit kayu, dan kayu. Bentuk vegetatifnya disebut plasmodium. Plasmodium merupakan masa sitoplasma berinti banyak dan tidak dibatasi oleh dinding sel yang kuat. Sel-selnya mempunyai gerakan amoeboid diatas substrat. Cara makan
dengan fagositosis. Apabila plasmodium merayap ke tempat yang kering, akan terbentuk badan buah. Badan buah menghasilkan spora berinti satu yang diselubungi dinding sel. Spora berasal dari inti-inti plasmodium. Struktur pada semua stadium sama, yaitu seperti sel soenositik dengan adanya aliran sitoplasma. Perkembang biakan jamur ini dimulai dari sel vegetatif haploid hasil perkecambahan spora. Sel tersebut setelah menggandakan diri akan mengadakan plasmogami dan kariogami yang menghasilkan sel diploid. Sel diploid yang berkembang menjadi plasmodium yang selnya multinukleat tetapi uniselular, selanjutnya membentuk badan buah yang berbentuk sporangium. Sporangium tersebut menghasilkan spora haploid. Contoh jamur ini adalah Lycogala epidendron, Cribraria rufa , dan Fuligo septica.
3. PHYCOMYCETES
Jamur ini termasuk jamur benang yang mempunyai hifa tidak bersepta, sel vegetatif multinukleat, atau disebut thalus soenositik. Secara vegetatif dapat memperbanyak diri dengan potongan-potongan hifa, dan menghasilkan spora aseksual dalam sporangium (sporangiospora). Perkembang biakan secara generatif dengan membentuk spora seksual. Berdasarkan cara terbentuknya spora dibagi menjadi 2 macam, (a) Oospora, hasil peleburan antara gamet-gamet yang tidak sama besarnya, dan (b) Zygospora, hasil peleburan gamet-gamet yang sama besarnya. Berdasarkan tipe sporanya maka jamur ini juga dapat dikelompokkan dalam Oomycetes dan Zygomycetes.
Gambar Miosis Jamur
4. ASCOMYCETES
Ciri jamur ini mempunyai hifa bersepta, dan dapat membentuk konidiofor. Secara vegetatif dapat berkembang biak dengan potongan hifa, dan pada beberapa jenis dapat menghasilkan konidia secara aseksual. Fase konidi jamur ini disebut juga fase imperfect. Fungi yang hanya dalam bentuk fase imperfect disebut fungi imperfecti (Deuteromycetes). Secara generatif dapat membentuk badan buah yang disebut askokarp, yang di dalamnya terdapat askus (kantong) yang menghasilkan askospora. Askospora merupakan hasil kariogami dan meiosis.
Pembentukan askospora ada 4 cara, yaitu:
1. Konyugasi langsung seperti pada khamir.
2. Pembelahan sel miselium.
3. Peleburan sel-sel kelamin kemudian oogonium menjadi askus.
4. Dari hife askogen timbul organ-organ tertentu yang mengandung inti rangkap. Berdasarkan bentuknya dapat dibedakan 3 macam askus, yaitu:
(a) Cleistothecium, bentuknya bulat, kasar dan tidak mempunyai lubang khusus untuk jalan keluarnya spora.
(b) Perithecium, bentuk bulat seperti labu, mempunyai osteol untuk jalan keluarnya spora.
(c) Apothecium, bentuk seperti cawan atau mangkuk, bagian permukaan terdiri atas himenium yang mengandung askus-askus dalam lapisan palisade, dari lapisan tersebut dapat dilepaskan askospora.
Contoh jamur ini yang penting adalah genus Aspergillus dan Penicillium. Jamur ini umumnya dapat menghasilkan pigmen hitam, coklat, merah, dan hijau. Pigmen tersebut dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis-jenis jamur tersebut. Jamur ini umumnya dapat merombak bahan organik seperti kayu, buah, kulit, dan sisa-sisa
tanaman. Spesies seperti P. roqueforti dan P. camemberti dapat digunakan untuk flavour (aroma). Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum untuk produksi antibiotik penisilin. Jamur Aspergillus niger untuk fermentasi asam sitrat, Aspergillus oryzae dan Aspergillus wentii untuk fermentasi kecap.
5. BASIODIOMYCETES
Ciri khusus jamur ini yaitu mempunyai basidium yang berbentuk seperti gada,tidak bersekat, dan mengandung 4 basidiospora di ujungnya. Pada jamur tertentu mempunyai hymenium atau lapisan-lapisan dalam badan buah. Hymenium terdapat pada mushroom, maka disebut juga Hymenomycetes.
JAMUR BASIODIOMYCETES
Akumulasi basidiospora dapat dilihat dari warnanya, yaitu seperti tepung halus berwarna
coklat, hitam, ungu, kuning, dan sebagainya. Contoh jamur ini adalah Pleurotus sp (Jamur Tiram), Cyantus sp., dan khamir Sporobolomyces sp.
6. DEUTEROMYCETES (FUNGI IMPERFECTI)
an meiosis ada tetapi tidak terjadi pada lokasi tertentu dari badan vegetatif, atau tidak terjadi pada fase perkembangan tertentu. Miseliumnya bersifat homokariotik. Contoh jamur ini adalah beberapa spesies Aspergillus, Penicillium, dan Monilia.
Mikroba
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 ( ), 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. Ruang lingkup Mikrobiologi Dasar
Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari mikroba. Mikrobiologi adalah salah
satu cabang ilmu dari biologi, dan memerlukan ilmu pendukung kimia, fisika, dan
biokimia. Mikrobiologi sering disebut ilmu praktek dari biokimia. Dalam mikrobiologi
dasar diberikan pengertian dasar tentang sejarah penemuan mikroba, macam-macam
mikroba di alam, struktur sel mikroba dan fungsinya, metabolisme mikroba secara
umum, pertumbuhan mikroba dan faktor lingkungan, mikrobiologi terapan di bidang
lingkungan dan pertanian. Mikrobiologi lanjut telah berkembang menjadi bermacammacam
ilmu yaitu virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi pangan, mikrobiologi
tanah, mikrobiologi industri, dan sebagainya yang mempelajari mikroba spesifik secara
lebih rinci atau menurut kemanfaatannya.
C. Penggolongan mikroba diantara jasad hidup
Secara klasik jasad hidup digolongkan menjadi dunia tumbuhan (plantae) dan
dunia binatang (animalia). Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah dapat
digolongkan ke dalam plantae atau animalia, tetapi mikroba yang ukurannya sangat
kecil ini sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau animalia. Selain karena
ukurannya, sulitnya penggolongan juga disebabkan adanya mikroba yang mempunyai
sifat antara plantae dan animalia.
Menurut teori evolusi, setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae
atau animalia. Hal ini digambarkan sebagai pengelompokan jasad berturut-turut oleh
Haeckel, Whittaker, dan Woese. Berdasarkan perbedaan organisasi selnya, Haeckel
membedakan dunia tumbuhan (plantae) dan dunia binatang (animalia), dengan protista.
Protista untuk menampung jasad yang tidak dapat dimasukkan pada golongan plantae
dan animalia. Protista terdiri dari algae atau ganggang, protozoa, jamur atau fungi, dan
bakteri yang mempunyai sifat uniseluler, sonositik, atau multiseluler tanpa diferensiasi
jaringan.
Whittaker membagi jasad hidup menjadi tiga tingkat perkembangan, yaitu: (1)
Jasad prokariotik yaitu bakteri dan ganggang biru (Divisio Monera), (2) Jasad eukariotik
uniseluler yaitu algae sel tunggal, khamir dan protozoa (Divisio Protista), dan (3) Jasad
eukariotik multiseluler dan multinukleat yaitu Divisio Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio
Animalia. Sedangkan Woese menggolongkan jasad hidup terutama berdasarkan
susunan kimia makromolekul yang terdapat di dalam sel. Pembagiannya yaitu terdiri
Arkhaebacteria, Eukaryota (Protozoa, Fungi, Tumbuhan dan Binatang), dan Eubacteria.
D. 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.
2. Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah
sempurna.
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.
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.
II. SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI
A. PENEMUAN ANIMALCULUS
Awal terungkapnya dunia mikroba adalah dengan ditemukannya mikroskop oleh
Leeuwenhoek (1633-1723). Mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana,
dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat
menghasilkan bayangan jelas yang perbesarannya antara 50-300 kali.
Leeuwenhoek melakukan pengamatan tentang struktur mikroskopis biji, jaringan
tumbuhan dan invertebrata kecil, tetapi penemuan yang terbesar adalah diketahuinya
dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah
jenis-jenis mikroba yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan
bakteri.
B. TEORI ABIOGENESIS DAN BIOGENESIS
Penemuan animalculus di alam, menimbulkan rasa ingin tahu mengenai asal
usulnya. Menurut teori abiogenesis, animalculus timbul dengan sendirinya dari bahanbahan
mati. Doktrin abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance, seiring dengan
kemajuan pengetahuan mengenai mikroba, semakin lama doktrin tersebut menjadi tidak
terbukti.
Sebagian ahli menganut teori biogenesis, dengan pendapat bahwa animalculus
terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. Untuk mempertahankan
pendapat tersebut maka penganut teori ini mencoba membuktikan dengan berbagai
percobaan.
Fransisco Redi (1665), memperoleh hasil dari percobaannya bahwa ulat yang
berkembang biak di dalam daging busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut
disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Jadi dapat
disimpulkan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging. Percobaan lain
yang dilakukan oleh Lazzaro Spalanzani memberi bukti yang menguatkan bahwa
mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada percobaan menggunakan kaldu ternyata
pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh. Percobaan ini juga dapat
menunjukkan bahwa perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas
menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.
Percobaan yang dilakukan oleh Louis Pasteur juga banyak membuktikan bahwa
teori abiogenesis tidak mungkin, tetapi tetap tidak dapat menjawab asal usul
animalculus. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah (1) Udara mengandung
mikrobia yang pembagiannya tidak merata, (2) Cara pembebasan cairan dan bahanbahan
dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi.
Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan
menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC. Sterilisasi adalah cara untuk
mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi, cara ini merupakan
penemuan bersama ahli yang lain.
C. PENEMUAN BAKTERI BERSPORA
John Tyndall (1820-1893), dalam suatu percobaannya juga mendukung
pendapat Pasteur. Cairan bahan organik yang sudah dipanaskan dalam air garam yang
mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu, ternyata tidak
akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu berbulan-bulan, tetapi apabila tanpa
pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Dari percobaan Tyndall ditemukan adanya
fase termolabil (tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan) dan
termoresisten pada bakteri (sangat tahan terhadap panas). Dari penyelidikan ahli botani
Jerman yang bernama Ferdinand Cohn, dapat diketahui secara mikroskopis bahwa
pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora.
Dengan penemuan tersebut, maka dicari cara untuk sterilisasi bahan yang
mengandung bakteri pembentuk spora, yaitu dengan pemanasan yang terputus dan
diulang beberapa kali atau dikenal sebagai Tyndallisasi. Pemanasan dilakukan pada
suhu 100oC selama 30 menit, kemudian dibiarkan pada suhu kamar selama 24 jam,
cara ini diulang sebanyak 3 kali. Saat dibiarkan pada suhu kamar, bakteri berspora yang
masih hidup akan berkecambah membentuk fase pertumbuhan / termolabil, sehingga
dapat dimatikan pada pemanasan berikutnya.
D. PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK
Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan susunan
kimianya. Perubahan kimia yang terjadi ada yang dikenal sebagai fermentasi
(pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Fermentasi merupakan proses yang
menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang
mengandung karbohidrat. Pembusukan merupakan proses peruraian yang
menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.
Pada tahun 1837, C. Latour, Th. Schwanndon, dan F. Kutzing secara terpisah
menemukan bahwa zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya
khamir. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2
merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir tersebut. Teori biologis ini ditentang oleh Jj.
Berzelius, J. Liebig, dan F. Wahler. Mereka berpendapat bahwa fermentasi dan
pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Hal ini dapat dibuktikan pada tahun 1812
telah berhasil disintesa senyawa organik urea dari senyawa anorganik.
Pasteur banyak meneliti tentang proses fermentasi (1875-1876). Suatu saat
perusahaan pembuat anggur dari gula bit, menghasilkan anggur yang masam.
Berdasarkan pengamatannya secara mikroskopis, sebagian dari sel khamir diganti
kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih
kecil. Adanya sel-sel yang lebih kecil ini ternyata mengakibatkan sebagian besar proses
fermentasi alkohol tersebut didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam
laktat. Dari kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi
tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses
fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam
laktat oleh bakteri Lactobacillus, dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus.
E. PENEMUAN KEHIDUPAN ANAEROB
Selama meneliti fermentasi asam butirat, Pasteur menemukan adanya proses
kehidupan yang tidak membutuhkan udara. Pasteur menunjukkan bahwa jika udara
dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat,
bahkan dapat terhenti sama sekali. Dari hal ini kemudian dibuat 2 istilah, (1) kehidupan
anaerob, untuk mikroba yang tidak memerlukan Oksigen, dan (2) kehidupan aerob,
untuk mikroba yang memerlukan Oksigen.
Secara fisiologis adanya fermentasi dapat digunakan untuk mengetahui
beberapa hal. Oksigen umumnya diperlukan mikroba sebagai agensia untuk
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. Reaksi oksidasi tersebut dikenal sebagai
“respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan
pertumbuhannya. Mikroba lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan
senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan Oksigen. Beberapa
jenis mikroba bersifat obligat anaerob atau anaerob sempurna. Jenis lain bersifat
fakultatif anaerob, yaitu mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi. Apabila
ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi
diperoleh secara fermentasi anaerob. Pasteur mendapatkan bahwa respirasi aerob
adalah proses yang efisien untuk menghasilkan energi.
F. PENEMUAN ENZIM
Menurut Pasteur, proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan.
Pendapat tersebut ditentang oleh Bernard (1875), bahwa khamir dapat memecah gula
menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya.
Katalisator biologis tersebut dapat diekstrak sebagai larutan yang tetap dapat
menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses
yang tidak vital lagi (tanpa sel).
Pada tahun 1897, Buchner dapat membuktikan gagasan Bernard, yaitu pada
saat menggerus sel khamir dengan pasir dan ditambahkan sejumlah besar gula, terlihat
dari campuran tersebut dibebaskan CO2 dan sedikit alkohol. Penemuan ini membuka
jalan ke perkembangan biokimia modern. Akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan
alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang
masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim.
G. MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur menggunakan istilah khusus untuk mengatakan kerusakan pada
minuman anggur oleh mikrobia, yaitu disebut penyakit Bir. Ia juga mempunyai dugaan
kuat tentang adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad
tingkat tinggi. Bukti-buktinya adalah dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit
pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), dan penyakit pada ulat sutera
serta kulit manusia.
Pada tahun 1850 diketahui bahwa dalam darah hewan yang sakit antraks,
terdapat bakteri berbentuk batang. Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan penularan buatan menggunakan
darah hewan yang sakit pada hewan yang sehat dapat menimbulkan penyakit yang
sama. Pembuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri dilakukan oleh Robert Koch
(1876), sehingga ditemukan “postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk
membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit.
Postulat Koch dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:
1. Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap
tingkatan penyakit.
2. Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk
biakan murni.
3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat
menimbulkan penyakit yang sama.
4. Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut.
H. PENEMUAN VIRUS
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri -(cairan yang telah disaring
dengan saringan bakteri)- dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit
mozaik, ternyata masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang
sehat. Dari kenyataan ini kemudian diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai
ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan
bakteri, yaitu dikenal sebagai virus.
Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus, dapat digunakan
postulat River (1937), yaitu:
1. Virus harus berada di dalam sel inang.
2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat
ditumbuhkan di dalam media buatan.
3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka.
4. Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan
kembali penyakit yang sama.
I. MIKROBIOLOGI TANAH
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa mikrobia berperan atas perubahan
kimiawi yang terjadi di dalam tanah. Peranan mikrobia dalam beberapa siklus unsur
hara yang penting, seperti siklus Karbon, Nitrogen, Sulfur, ditunjukkan oleh Winogradsky
dan Beijerinck.
Winogradsky menemukan bakteri yang mempunyai fisiologis khusus, yang
disebut bakteri autotrof. Bakteri ini dapat tumbuh pada lingkungan yang seluruhnya
anorganik. Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik tereduksi, dan
menggunakan CO2 sebagai sumber Karbon. Bakteri autotrof dapat dicirikan dari
kemampuannya menggunakan sumber anorganik tertentu. Sebagai contoh, bakteri
Belerang dapat mengoksidasi senyawa Belerang anorganik. Penemuan lain bersama
Beijerinck adalah adanya bakteri penambat Nitrogen nonsimbiotik dan simbiotik, yang
dapat memanfaatkan Nitrogen dalam bentuk gas N2.
J. GENERATIO SPONTANEA (ABIOGENESIS) MENURUT PANDANGAN BARU
Bukti-bukti baru mendukung bahwa kehidupan terjadi dari berbagai unsur kimia,
dengan rangkaian reaksi yang mirip dengan reaksi yang terjadi di alam. Menurut
pendapat Oparin (1938) dan Haldane (1932), bumi pada jaman prebiotik mempunyai
atmosfer yang bersifat anaerob. Atmosfer bumi saat itu mengandung sejumlah besar
Nitrogen, Hidrogen, CO2, uap air, sejumlah ammonia, CO, dan H2S.
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 ( ), 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. Ruang lingkup Mikrobiologi Dasar
Mikrobiologi adalah ilmu yang mempelajari mikroba. Mikrobiologi adalah salah
satu cabang ilmu dari biologi, dan memerlukan ilmu pendukung kimia, fisika, dan
biokimia. Mikrobiologi sering disebut ilmu praktek dari biokimia. Dalam mikrobiologi
dasar diberikan pengertian dasar tentang sejarah penemuan mikroba, macam-macam
mikroba di alam, struktur sel mikroba dan fungsinya, metabolisme mikroba secara
umum, pertumbuhan mikroba dan faktor lingkungan, mikrobiologi terapan di bidang
lingkungan dan pertanian. Mikrobiologi lanjut telah berkembang menjadi bermacammacam
ilmu yaitu virologi, bakteriologi, mikologi, mikrobiologi pangan, mikrobiologi
tanah, mikrobiologi industri, dan sebagainya yang mempelajari mikroba spesifik secara
lebih rinci atau menurut kemanfaatannya.
C. Penggolongan mikroba diantara jasad hidup
Secara klasik jasad hidup digolongkan menjadi dunia tumbuhan (plantae) dan
dunia binatang (animalia). Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah dapat
digolongkan ke dalam plantae atau animalia, tetapi mikroba yang ukurannya sangat
kecil ini sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau animalia. Selain karena
ukurannya, sulitnya penggolongan juga disebabkan adanya mikroba yang mempunyai
sifat antara plantae dan animalia.
Menurut teori evolusi, setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae
atau animalia. Hal ini digambarkan sebagai pengelompokan jasad berturut-turut oleh
Haeckel, Whittaker, dan Woese. Berdasarkan perbedaan organisasi selnya, Haeckel
membedakan dunia tumbuhan (plantae) dan dunia binatang (animalia), dengan protista.
Protista untuk menampung jasad yang tidak dapat dimasukkan pada golongan plantae
dan animalia. Protista terdiri dari algae atau ganggang, protozoa, jamur atau fungi, dan
bakteri yang mempunyai sifat uniseluler, sonositik, atau multiseluler tanpa diferensiasi
jaringan.
Whittaker membagi jasad hidup menjadi tiga tingkat perkembangan, yaitu: (1)
Jasad prokariotik yaitu bakteri dan ganggang biru (Divisio Monera), (2) Jasad eukariotik
uniseluler yaitu algae sel tunggal, khamir dan protozoa (Divisio Protista), dan (3) Jasad
eukariotik multiseluler dan multinukleat yaitu Divisio Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio
Animalia. Sedangkan Woese menggolongkan jasad hidup terutama berdasarkan
susunan kimia makromolekul yang terdapat di dalam sel. Pembagiannya yaitu terdiri
Arkhaebacteria, Eukaryota (Protozoa, Fungi, Tumbuhan dan Binatang), dan Eubacteria.
D. 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.
2. Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah
sempurna.
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.
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.
II. SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI
A. PENEMUAN ANIMALCULUS
Awal terungkapnya dunia mikroba adalah dengan ditemukannya mikroskop oleh
Leeuwenhoek (1633-1723). Mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana,
dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat
menghasilkan bayangan jelas yang perbesarannya antara 50-300 kali.
Leeuwenhoek melakukan pengamatan tentang struktur mikroskopis biji, jaringan
tumbuhan dan invertebrata kecil, tetapi penemuan yang terbesar adalah diketahuinya
dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah
jenis-jenis mikroba yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan
bakteri.
B. TEORI ABIOGENESIS DAN BIOGENESIS
Penemuan animalculus di alam, menimbulkan rasa ingin tahu mengenai asal
usulnya. Menurut teori abiogenesis, animalculus timbul dengan sendirinya dari bahanbahan
mati. Doktrin abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance, seiring dengan
kemajuan pengetahuan mengenai mikroba, semakin lama doktrin tersebut menjadi tidak
terbukti.
Sebagian ahli menganut teori biogenesis, dengan pendapat bahwa animalculus
terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. Untuk mempertahankan
pendapat tersebut maka penganut teori ini mencoba membuktikan dengan berbagai
percobaan.
Fransisco Redi (1665), memperoleh hasil dari percobaannya bahwa ulat yang
berkembang biak di dalam daging busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut
disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Jadi dapat
disimpulkan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging. Percobaan lain
yang dilakukan oleh Lazzaro Spalanzani memberi bukti yang menguatkan bahwa
mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada percobaan menggunakan kaldu ternyata
pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh. Percobaan ini juga dapat
menunjukkan bahwa perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas
menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.
Percobaan yang dilakukan oleh Louis Pasteur juga banyak membuktikan bahwa
teori abiogenesis tidak mungkin, tetapi tetap tidak dapat menjawab asal usul
animalculus. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah (1) Udara mengandung
mikrobia yang pembagiannya tidak merata, (2) Cara pembebasan cairan dan bahanbahan
dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi.
Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan
menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62oC. Sterilisasi adalah cara untuk
mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi, cara ini merupakan
penemuan bersama ahli yang lain.
C. PENEMUAN BAKTERI BERSPORA
John Tyndall (1820-1893), dalam suatu percobaannya juga mendukung
pendapat Pasteur. Cairan bahan organik yang sudah dipanaskan dalam air garam yang
mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu, ternyata tidak
akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu berbulan-bulan, tetapi apabila tanpa
pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Dari percobaan Tyndall ditemukan adanya
fase termolabil (tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan) dan
termoresisten pada bakteri (sangat tahan terhadap panas). Dari penyelidikan ahli botani
Jerman yang bernama Ferdinand Cohn, dapat diketahui secara mikroskopis bahwa
pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora.
Dengan penemuan tersebut, maka dicari cara untuk sterilisasi bahan yang
mengandung bakteri pembentuk spora, yaitu dengan pemanasan yang terputus dan
diulang beberapa kali atau dikenal sebagai Tyndallisasi. Pemanasan dilakukan pada
suhu 100oC selama 30 menit, kemudian dibiarkan pada suhu kamar selama 24 jam,
cara ini diulang sebanyak 3 kali. Saat dibiarkan pada suhu kamar, bakteri berspora yang
masih hidup akan berkecambah membentuk fase pertumbuhan / termolabil, sehingga
dapat dimatikan pada pemanasan berikutnya.
D. PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK
Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan susunan
kimianya. Perubahan kimia yang terjadi ada yang dikenal sebagai fermentasi
(pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Fermentasi merupakan proses yang
menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang
mengandung karbohidrat. Pembusukan merupakan proses peruraian yang
menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.
Pada tahun 1837, C. Latour, Th. Schwanndon, dan F. Kutzing secara terpisah
menemukan bahwa zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya
khamir. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2
merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir tersebut. Teori biologis ini ditentang oleh Jj.
Berzelius, J. Liebig, dan F. Wahler. Mereka berpendapat bahwa fermentasi dan
pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Hal ini dapat dibuktikan pada tahun 1812
telah berhasil disintesa senyawa organik urea dari senyawa anorganik.
Pasteur banyak meneliti tentang proses fermentasi (1875-1876). Suatu saat
perusahaan pembuat anggur dari gula bit, menghasilkan anggur yang masam.
Berdasarkan pengamatannya secara mikroskopis, sebagian dari sel khamir diganti
kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih
kecil. Adanya sel-sel yang lebih kecil ini ternyata mengakibatkan sebagian besar proses
fermentasi alkohol tersebut didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam
laktat. Dari kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi
tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses
fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam
laktat oleh bakteri Lactobacillus, dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus.
E. PENEMUAN KEHIDUPAN ANAEROB
Selama meneliti fermentasi asam butirat, Pasteur menemukan adanya proses
kehidupan yang tidak membutuhkan udara. Pasteur menunjukkan bahwa jika udara
dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat,
bahkan dapat terhenti sama sekali. Dari hal ini kemudian dibuat 2 istilah, (1) kehidupan
anaerob, untuk mikroba yang tidak memerlukan Oksigen, dan (2) kehidupan aerob,
untuk mikroba yang memerlukan Oksigen.
Secara fisiologis adanya fermentasi dapat digunakan untuk mengetahui
beberapa hal. Oksigen umumnya diperlukan mikroba sebagai agensia untuk
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. Reaksi oksidasi tersebut dikenal sebagai
“respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan
pertumbuhannya. Mikroba lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan
senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan Oksigen. Beberapa
jenis mikroba bersifat obligat anaerob atau anaerob sempurna. Jenis lain bersifat
fakultatif anaerob, yaitu mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi. Apabila
ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi
diperoleh secara fermentasi anaerob. Pasteur mendapatkan bahwa respirasi aerob
adalah proses yang efisien untuk menghasilkan energi.
F. PENEMUAN ENZIM
Menurut Pasteur, proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan.
Pendapat tersebut ditentang oleh Bernard (1875), bahwa khamir dapat memecah gula
menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya.
Katalisator biologis tersebut dapat diekstrak sebagai larutan yang tetap dapat
menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses
yang tidak vital lagi (tanpa sel).
Pada tahun 1897, Buchner dapat membuktikan gagasan Bernard, yaitu pada
saat menggerus sel khamir dengan pasir dan ditambahkan sejumlah besar gula, terlihat
dari campuran tersebut dibebaskan CO2 dan sedikit alkohol. Penemuan ini membuka
jalan ke perkembangan biokimia modern. Akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan
alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang
masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim.
G. MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur menggunakan istilah khusus untuk mengatakan kerusakan pada
minuman anggur oleh mikrobia, yaitu disebut penyakit Bir. Ia juga mempunyai dugaan
kuat tentang adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad
tingkat tinggi. Bukti-buktinya adalah dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit
pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), dan penyakit pada ulat sutera
serta kulit manusia.
Pada tahun 1850 diketahui bahwa dalam darah hewan yang sakit antraks,
terdapat bakteri berbentuk batang. Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan penularan buatan menggunakan
darah hewan yang sakit pada hewan yang sehat dapat menimbulkan penyakit yang
sama. Pembuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri dilakukan oleh Robert Koch
(1876), sehingga ditemukan “postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk
membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit.
Postulat Koch dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:
1. Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap
tingkatan penyakit.
2. Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk
biakan murni.
3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat
menimbulkan penyakit yang sama.
4. Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut.
H. PENEMUAN VIRUS
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri -(cairan yang telah disaring
dengan saringan bakteri)- dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit
mozaik, ternyata masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang
sehat. Dari kenyataan ini kemudian diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai
ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan
bakteri, yaitu dikenal sebagai virus.
Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus, dapat digunakan
postulat River (1937), yaitu:
1. Virus harus berada di dalam sel inang.
2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat
ditumbuhkan di dalam media buatan.
3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka.
4. Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan
kembali penyakit yang sama.
I. MIKROBIOLOGI TANAH
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa mikrobia berperan atas perubahan
kimiawi yang terjadi di dalam tanah. Peranan mikrobia dalam beberapa siklus unsur
hara yang penting, seperti siklus Karbon, Nitrogen, Sulfur, ditunjukkan oleh Winogradsky
dan Beijerinck.
Winogradsky menemukan bakteri yang mempunyai fisiologis khusus, yang
disebut bakteri autotrof. Bakteri ini dapat tumbuh pada lingkungan yang seluruhnya
anorganik. Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik tereduksi, dan
menggunakan CO2 sebagai sumber Karbon. Bakteri autotrof dapat dicirikan dari
kemampuannya menggunakan sumber anorganik tertentu. Sebagai contoh, bakteri
Belerang dapat mengoksidasi senyawa Belerang anorganik. Penemuan lain bersama
Beijerinck adalah adanya bakteri penambat Nitrogen nonsimbiotik dan simbiotik, yang
dapat memanfaatkan Nitrogen dalam bentuk gas N2.
J. GENERATIO SPONTANEA (ABIOGENESIS) MENURUT PANDANGAN BARU
Bukti-bukti baru mendukung bahwa kehidupan terjadi dari berbagai unsur kimia,
dengan rangkaian reaksi yang mirip dengan reaksi yang terjadi di alam. Menurut
pendapat Oparin (1938) dan Haldane (1932), bumi pada jaman prebiotik mempunyai
atmosfer yang bersifat anaerob. Atmosfer bumi saat itu mengandung sejumlah besar
Nitrogen, Hidrogen, CO2, uap air, sejumlah ammonia, CO, dan H2S.
Sistem pernafasan Manusia
Sistem pernafasan secara garis besarnya terdiri dari paru-paru dan susunan saluran yang menghubungkan paru-paru dengan yang lainnya, yaitu hidung, tekak, pangkal tenggorok, tenggorok, cabang tenggorok.
Pada awalnya kita menghirup udara melalui rongga hidung yang kemudian melewati tekak dan pangkal tenggorok kemudian terus ke tenggorokan. Tenggorok bentuknya seperti pipa yang kuat, terletak di depan kerongkongan, melalui leher sampai mencapai rongga dada sebelah atas. Dinding tenggorok diperkuat oleh beberapa cincin rawan yang pada bagian belakangnya terbuka. Dalam rongga dada, tenggorok bercabang dua yaitu tenggorok kanan dan kiri yang masing-masing cabang memasuki paru-paru kanan dan paru-paru kiri.
Kedua cabang tenggorok tersebut mempunyai ranting-ranting seperti pada pohon. Pada ranting-rantingnya yang terakhir terdapat gelembung-gelembung paru-paru yang amat kecil dan amat tipis dindingnya. Gelembung-gelembung itu hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Dalam dindingnya mengalir darah melalui pembuluh-pembuluh kapiler, sehingga mudah terjadi pertukaran gas dari darah ke udara yang terdapat dalam gelembung paru-paru dan sebaliknya. Darah tersebut mengambil zat pembakar (oksigen) dan mengeluarkan karbondioksida.
Rongga dada terbagi atas 3 bagian.
1. Di depan dan di tengah agak ke kiri terletak kandung jantung yang menyelubungi seluruh jantung.
2. Di belakang kandung jantung terdapat beberapa alat yaitu tenggorok, kerongkongan dan aorta. Organ pernafasan tersebut terpendam dalam susunan jaringan ikat yang tebal. Bersama kandung jantung organ tadi merupakan suatu sekat yang membagi rongga dada di tengahnya. Sekat itu dinamakan "Sekat Dada".
3. Disebelah kanan dan kirinya terdapat rongga yang dilapisi oleh selaput paru-paru parietal yaitu rongga selaput paru-paru. Rongga ini seluruhnya ditempati oleh paru-paru.
Antara permukaan paru-paru yang juga dilapisi oleh selaput paru-paru visceral dan dinding rongga selaput paru-paru terdapat celah yang sempit yang berisikan sedikit cairan. Sekat dada khususnya jantung tidak terletak tepat ditengah-tengah rongga dada, tetapi agak ke kiri, sehingga menyebabkan paru-paru kiri lebih kecil dari paru-paru kanan. Isi rongga dada dapat diperbesar berkat pengaruh otot-otot pengangkatan iga-iga, kontraksi sekat rongga badan yang melengkung ke atas. Paru-paru mengikuti perluasan rongga dada maka terhisaplah udara melalui saluran pernapasan yang telah diuraikan di atas. Bila tenaga-tenaga yang melapangkan dada berhenti bekerja, maka kekenyalan dinding dada dan paru-paru menyebabkan penyempitan rongga dada kembali. Pada waktu tersebut iga-iga menurun kembali, sekat rongga badan melengkung lagi ke atas, sehingga kelebihan udara didesak keluar dari paru-paru. Proses tersebut terjadi bila kita menghembuskan nafas (mengeluarkan nafas).
Dari penjabaran di atas dapat ditarik kesimpulan-kesimpulan yaitu pertama, fungsi utama dari adanya sistem pernafasan kita adalah untuk memberikan darah gas oksigen yang nantinya disalurkan keseluruh tubuh. Kedua, ketika kita bernafas maka yang kita hirup adalah gas oksigen (lambang kimianya O2 ) sedangkan gas yang dilepaskan diesbut gas karbondioksida dengan lambang kimianya CO2.
CONTOH KELAINAN dan PENYAKIT PADA SISTEM PERNAPASAN
ASMA
Definisi Asma:
Asma adalah penyakit inflamasi (radang) kronik saluran napas menyebabkan peningkatan hiperesponsif jalan nafas yang menimbulkan gejala episodik berulang berupa mengi (nafas berbunyi ngik-ngik), sesak nafas, dada terasa berat dan batuk-batuk terutama malam menjelang dini hari. Gejala tersebut terjadi berhubungan dengan obstruksi jalan nafas yang luas, bervariasi dan seringkali bersifat reversible dengan atau tanpa pengobatan.
Seperti diketahui, saluran napas manusia bermula dari mulut dan hidung, lalu bersatu di daerah leher menjadi trakea (tenggorok) yang akan masuk ke paru. Di dalam paru, satu saluran napas trakea itu akan bercabang dua, satu ke paru kiri dan satu lagi ke paru kanan. Setelah itu, masing-masing akan bercabang-cabang lagi, makin lama tentu makin kecil sampai 23 kali dan berujung di alveoli, tempat terjadi pertukaran gas, oksigen (O 2 ) masuk ke pembuluh darah, dan karbon dioksida (CO 2 ) dikeluarkan.
Sumber : http://sudarnihimbio.blogspot.co.id/
0 komentar:
Posting Komentar