Senin, 23 April 2012

MAKALAH BIOKIMIA

lama gak update blog,abis sibuk ngurusi kuliah apalagi udah deket UTS tugas pasti bakalan numpuk tuh.
padahal tugas di berikan pada awal kuliah tapi sampe udah mau UTS belum dikerjainn.He...he..he...
maklum dah mahasiswa lulusan STM (Sekolah Teko Mulih).
Ya akhirnya apa boleh buat gw pake deh tuh jurus SKS (Sistem Kebut Semalam),gw sampe kagak tidur demi ngerjain tugas-tugas ini.Tapi ada manfaat juga sih karna berkat adanya tugas ini bisa untuk nemenin nonton liga EL-Classico kemaren.Hohoho....
Dan dari perjuangan panjang itu akhirnya "Bim Salabim" selesai juga dah tuh semua tugas.Ya meskipun hasilnya belum terlalu memuaskan sih tapi lumayanlah untuk hasil kerja SKS.
Dan karna gw baik hati dan tidak sombong,gw mau share nih hasil kerja keras,tetesan keringat serta curahan pikiran gw.(lebay....)
Nih yang mau gw share adalah tugas makalah TEKNOLOGI BIOKIMIA yah lumayan lah mungkin ada temen-temen yang lagi cari referensi untuk tugas dengan materi ini atau mungkin untuk mahasiswa yang kayak gw nih (yang lagi kebingungan cari bahan untuk tugas makalah) Hehehe... Hasilnya lumayan koq sudah cukup lengkap.
atau buat yang pengen download versi wordnya tuh ane sediain di bagian paling bawah atau bisa di download DISINI.




Tugas makalah


TEKNOLOGI BIOKIMIA




Oleh


Mochamad Rijal Umam Npm : 08.2010.1.01466 


JURUSAN TEKNIK KIMIA


FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA


2012


KATA PENGANTAR


Puji syukur penulis penjatkan kehadirat Alloh SWT, yang atas rahmat-Nya maka penulis dapat menyelesaikan penyusunan makalah TEKNOLOGI BIOKIMIA ini.Penulisan makalah ini adalah merupakan salah satu tugas dan persyaratan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah TEKONOLOGI BIOKIMIA


Dalam Penulisan makalah ini penulis merasa masih banyak kekurangan-kekurangan baik pada teknis penulisan maupun materi, mengingat akan kemampuan yang dimiliki penulis. Untuk itu kritik dan saran dari semua pihak sangat penulis harapkan demi penyempurnaan pembuatan makalah ini.


Dalam penulisan makalah ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang tak terhingga kepada pihak-pihak yang membantu dalam menyelesaikan makalah ini, khususnya kepada :


1. Ibu Yustia Selaku dosen mata kuliah teknologi biokimia yang telah memberikan tugas, petunjuk, kepada penulis sehingga penulis termotivasi dan menyelesaikan tugas ini.


2. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah memberikan bantuan dalam penulisan makalah ini.


Semoga materi ini dapat bermanfaat dan menjadi sumbangan pemikiran bagi pihak yang membutuhkan, khususnya bagi penulis sehingga tujuan yang diharapkan dapat tercapai, Amin.






Penulis






DAFTAR ISI






HALAMAN JUDUL............................................................................... i


KATA PENGANTAR............................................................................ ii


DAFTAR ISI........................................................................................... iii


BAB I BIOTEKNOLOGI....................................................................... 1 


BAB II PERKEMBANGAN SEL I....................................................... 12


BAB III PERKEMBANGAN SEL II.................................................... 23


BAB IV KINETIKA SEL....................................................................... 29


BAB V KINETIKA ENZIM I................................................................ 36


BAB VI KINETIKA ENZIM II............................................................. 43


KATA PENUTUP................................................................................... iv


DAFTAR PUSTAKA............................................................................. v 









PENDAHULUAN


LATAR BELAKANG


Zaman semakin berkembang dengan pesat, teknologi pun juga semakin berkembang begitu juga dengan ilmu pengetahuan. Ilmu biokimia saat ini sedang mengalami perkembangan khususnya di negara Indonesia. Peranan ilmu biokimia bagi kehidupan manusia sangat luar biasa bahkan hampir menyangkup berbagai aspek kehidupan. Contohnya dalam bidang pangan, sekarang sudah banyak produk pangan yang menggunakan enzim untuk mengkatalis proses pembuatan produk tersebut, begitu pula di dalam bidang kesehatan. Contoh lain, berkembangnya metode rekayasa genetika dan kultur jaringan yang dilakukan untuk meningkatkan hasil pertanian dan perkebunan dan masih banyak hal lainnya mengenai ilmu biokimia. Pengembangan dari aplikasi ilmu biokimia di Indonesia dapat dipastikan semakin lama akan menambah kemajuan teknologi di Indonesia dan negara ini dapat memanfaatkan sumber daya alam dengan ilmu biokimia.Harapan saya, ini dapat menjadi awal dari langkah negara ini untuk terus mengembangkan ilmu biokimia yang nantinya akan bermanfaat di segala bidang kehidupan.


TUJUAN


· Agar mahasiswa dapat mengerti dan mengetahui pengertian teknologi biokimia


· Agar mahasiswa dapat mengetahui proses-proses dalam biokimia


· Agar mahasiswa dapat mengetahui aplikasi teknologi biokimia dalam kehidupan


· Agar mahasiswa dapat mengetahui sifat-sifat mikroorganisme yang digunakan dalam proses biokimia


MANFAAT 


· Dengan adanya makalah ini mahasiswa dapat mengerti dan paham tentang teknologi biokimia serta aplikasi dalam kehidupan


· Dengan adanya makalah ini mahasiswa dapat mengerti proses-proses dan mekanisme yang terjadi dalam biokimia


· Dengan adanya makalah ini mahasiswa dapat mengetahui sifat-sifat mikroorganisme yang digunakan dalam proses biokimia 


BAB I


BIOTEKNOLOGI






PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI


Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri , fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.. Adapun secara ilmiah bioteknologi dapat didefenisikan sebagai pendekatan ilmiah interdisiplin ilmu untuk mendayagunakan mikroorganisme, tanaman dan hewan dalam rangka menghasilkan produk yang dapat berupa senyawa kimia. Juga bahkan dengan menghasilkan individu-individu dengan peta genetika baru dengan sifat unggul.Sifat-sifat unggul yang dimaksud adalah produktifitasnya tinggi, mampu hidup dalam kondisi lingkungan yang ekstrim, dan tahan penyakit. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologisemata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain,seperti biokimia, komputer, biologimolekular,mikrobiologi, genetika, kimia


matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.


Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi pada masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.


Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.


Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.






MACAM-MACAM BIOTEKNOLOGI


Ada dua macam bioteknologi yakni:


1. Bioteknologi lama atau bioteknologi konvensional.


2. Bioteknologi baru atau bioteknologi modern.






1. BIOTEKNOLOGI LAMA


Bioteknologi lama atau lasim disebut dengan bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang pada umumnya dilakukan dengan manipulasi media dan kondisi pertumbuhan mikroba/tanaman dan kemudian seleksi faktor-faktor penentu yang memberi hasil positif sebagaimana yang diharapkan. Misalnya: Fermentase (pembuatan tempe, bir, nata de coco).


















2. BIOTEKNOLOGI BARU


Bioteknologi baru bisa juga disebut dengan bioteknologi modern, bioteknologi ini dapat dilakukan melalui pemahaman sistem interaseluler dan molekuler untuk digunakan langsung atau dimanipulasi sedemikian rupa elemen-elemennya dalam upaya menghasilkan produk yang bermutu. Misalnya: rekayasa genetika (pencangkokan gen).






PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI


Pada masa sekarang,bioteknologi berkembang dengan sangat pesat hasil dari perkembangan itu dapat dilihat dari banyaknya aplikasi-aplikasi bioteknologi dalam bidang perindustrian,farmasi ,pertanian,dll dan cabang-cabang bioteknologi itu memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:


§ Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis. Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya adalah pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal. 


§ Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan. Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang lebih baik telah tercipta untuk memudahkan proses produksi dan pengolahan limbah industri. Pelindian (bleaching) minyak dan mineral dari tanah untuk meningkakan efisiensi pertambangan, dan pembuatan bir dengan khamir. 


§ Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan. Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen). 


§ Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik. Salah satu contoh yang paling tua adalah akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam kondisi terkontrol sebagai sumber makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh dunia dihasilkan oleh akuakultura). Perkembangan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang lain. Contoh lainnya adalah salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan secara berlebihan sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat


PENGERTIAN BIOKIMIA


Biokimia berasal dari kata Yunani bios “ kehidupan” dan chemis “ kimia” yang sering diartikan sebagai ilmu yang mempelajari dasar kimia kehidupan. Atau dapat juga diartikan sebagai salah satu ilmu yang mempelajari reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul dalam sel hidup. Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen selular, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat-sifat protein.


SEJARAH BIOKIMIA


Istilah biokimia pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl Neuber, seorang kimiawan Jerman. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.


Awal mula perkembangan dimulai sekitar pertengahan abad XVIII Karl Wilhelm Scheele ahli kimia swedia telah melakukan penelitian mengenai susunan kimia jaringan pada tumbuhan dan hewan. Selain itu ia juga telah dapat mengisolasi asam oksalat, asam laktat, asam sitrat serta beberapa ester dan kasein dari bahan alam.


Biokimia memperoleh bentuk yang nyata sebagai suatu bidang studi pada awal Abad XIX, oleh Friedrich Wohler. Sebelum itu orang percaya bahwa organisme hidup itu terdiri atas zat-zat yang mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan zat yang terdapat pada benda-benda mati, misalnya logam atau batu-batuan. Pada tahun 1828 Wohler me­nunjukkan bahwa urea, suatu senyawa yang terdapat dalam urine, ternyata dapat dibuat dalam laboratorium dengan jalan memanaskan alkali sianat dengan garam amonium. Mula-mula ia memang meng­harapkan akan terjadi garam amonium sianat, tetapi akhirnya ia memperoleh urea.


Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh Anselme Payen. Penemuan penting lain di bidang biokimia adalah penemuan gen dan perannya dalam mentransfer informasi di dalam sel. Bagian biokimia ini terkadang juga disebut dengan biologi molekuler. Pada tahun 1950-an, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin, dan Maurice Wilkins menemukan bagaimana struktur DNA dan mencoba mencari hubungannya dengan transfer informasi genetik. Pada tahun 1958, George Beadle dan Edward Tatum berhasil memenangkan Hadiah Nobel akibat penelitian mereka mengenai jamur yang menunjukkan bahwa satu gen memproduksi satu enzim. Pada tahun 1988, Colin Pitchfork adalah orang pertama yang terbukti melakukan tindak kriminal melalui bukti DNA. Belum lama ini, Andrew Z. Fire dan Craig C. Mello memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2006 atas penemuan fungsi dari RNA interferensi (RNAi).


Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.










APLIKASI BIOKIMIA DALAM KEHIDUPAN


Saat ini penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian dan kedokteran. Sebagai contoh biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit akibat dari kurang gizi terutama pada anak-anak. Biokimia juga dapat menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Obat-obatan biasanya mempenga­ruhi jalur metabolik tertentu, misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tidak dapat membentuk dinding sel.


Penggunaan pestisida di bidang pertanian telah lama kita kenal . Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang bekerja pada hama atau organisme tertentu. Dalam hal ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme kerja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negatif terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Jadi biokimia juga merupakan komponen penting dalam pengetahuan tentang lingkungan hidup. Peningkatan kualitas produk dalam bidang pertanian dan peternakan, telah dapat diwujudkan dengan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika saat ini telah dilaksanakan dan memberi­kan hasil yang menggembirakan.


Diperguruan tinggi riset biokimia sudah sangat berkembang. Perkembangannya sangat pesat terutama biokimia industry. Riset tentang eksplorasi enzim sangat luar biasa perkembangannya, dimana pemanfaatannya sangat berpotensi digunakan pada bidang Industri. Di perguruan tinggi di Indonesia untuk program studi biokimia hanya ada beberapa pada pergurua tinggi, kebanyakan biokimia di perguruan tinggi dijadikan sebagai bidang minat pada program studi tertentu misalnya program studi kimia. Biokimia di Indonesia masih bercampur dengan bioteknologi, karena rana keilmuan yang dipelajari saling berhubungan dimana biokimia ( biologi dan kimia) sedangkan bioteknologi ( sains dan teknologi).










ILMU BIOLOGI


Biologi atau ilmu hayat adalah ilmu yang mempelajari aspek fisik kehidupan. Istilah "biologi" dipinjam dari bahasa Belanda, biologie, yang juga diturunkan dari gabungan kata bahasa Yunani, βίος, bios ("hidup") dan λόγος,logos ("lambang", "ilmu"). Istilah "ilmu hayat" dipinjam dari bahasa Arab, juga berarti "ilmu kehidupan".


Jadi ilmu bologi adalah ilmu yang mempelajari segala hal yang berhubungan dengan makhluk hidup dan kehidupan. Yang dibahas dalam ilmu biologi tidak lain adalah yang masih berkaitan dengan makhluk hidup, seperti zat yang membentuk makhluk hidup, zat yang dibutuhkan makhluk hidup, serta berbagai hal mengenai hubungan antara makhluk hidup dengan lingkungannya.






PERKEMBANGAN BIOLOGI


Ilmu biologi dirintis oleh Aristoteles, ilmuwan berkebangsaan Yunani. Dalam terminologi Aristoteles, "filosofi alam" adalah cabang filosofi yang meneliti fenomena alam, dan mencakupi bidang yang kini disebut sebagai fisika, biologi, dan ilmu pengetahuan alam lainnya. Istilah biologi dalam pengertian modern kelihatannya diperkenalkan secara terpisah oleh Gottfried Reinhold Treviranus (Biologie oder Philosophie der lebenden Natur, 1802) dan Jean-Baptiste Lamarck(Hydrogéologie, 1802). Namun, istilah biologi sebenarnya telah dipakai pada 1800 oleh Karl Friedrich Burdach. Bahkan, sebelumnya, istilah itu juga telah muncul dalam judul buku Michael Christoph Hanov jilid ke-3 yang terbit pada 1766, yaitu Philosophiae Naturalis Sive Physicae Dogmaticae: Geologia, Biologia, Phytologia Generais et Dendrologia.


Pada masa kini, biologi mencakup bidang akademik yang sangat luas, bersentuhan dengan bidang-bidang sains yang lain, dan sering kali dipandang sebagai ilmu yang mandiri. Namun, pencabangan biologi selalu mengikuti tiga dimensi yang saling tegak lurus: keanekaragaman (berdasarkan kelompok organisme), organisasi kehidupan (taraf kajian dari sistem kehidupan), dan interaksi (hubungan antarunit kehidupan serta antara unit kehidupan dengan lingkungannya).






PROSES BIOLOGI


adalah proses yang ada pada organisme hidup. Proses ini membedakan hal-hal yang hidup dan yang tak hidup. Umumnya pembedanya adalah:


*Sesuatu yang hidup bereaksi pada stimulus


*Sesuatu yang hidup berhubungan dengan lingkungannya


*Sesuatu yang hidup punya proses metabolisme


*Sesuatu yang hidup bisa bereproduksi






FERMENTASI


Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentukrespirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.


Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.


SEJARAH FERMENTASI


Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi (pernapasan) tanpa udara".


Pasteur melakukan penelitian secara hati-hati dan menyimpulkan, "Saya berpendapat bahwa fermentasi alkohol tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel secara simultan..... Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan dekomposisi dari gula tersebut... Saya benar-benar tidak tahu".


Ahli kimia Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.


Penelitian yang dilakukan ilmuan Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan brewing (cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya biologi molekular.


Fermentasi ada tiga, yaitu :
1. Fermentasi alkohol


Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:


C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP
2. Fermentasi asam laktat


Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat


Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.
3 Fermentasi asam cuka


Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.


Proses fermentasi


Fermentasi merupakan teknologi yang memanfaatkan aktivitas mikroba secara efektif yang bersifat menguntungkan manusia.


Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat pemecahan komponen-komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan yang lain ditujukan untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fermentasi adalah sebaliknya yaitu memperbanyak jumlah mikroba dan menggiatkan metabolismenya. Tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas yaitu disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki (Winarno et al., 1980).
HASIL-HASIL FERMENTASI


Hasil fermentasi tergantung pada jenis bahan pangan (substrat), macam mikroba dan kondisi lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan dan metabolisme mikrobatersebut. Mikroba yang bersifat fermentatif dapat mengubah karbohidrat dan turunan-turunannya menjadi alkohol, asam CO2. Mikroba proteolik dapat memecah protein dan komponen-komponen nitrogen lainnya sehingga menghasilkan bau busuk yang tidak diinginkan sedangkan mikroba lipolitik akan memecah atau menghidrolisis lemak, fosfolipida dan turunannya dengan menghasilkan bau tengik.

REAKSI KIMIA FERMENTASI


Fermentasi adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi di dalam sistem biologi yang menghasilkan energi, dimana sebagai donor dan aseptor elektron digunakan senyawa organik.Senyawa organik yang biasanya digunakan adalah karbohidrat dalam bentuk glukosa. Senyawa tersebut akan diubah oleh reaksi reduksi dengan katalis enzim menjadi sutu bentuk lain misalnya aldehida, dan dapat dioksidasi menjadi asam.


Sel-sel yang melakukan fermentasi mempunyai enzim-enzimyang akan mengubah hasil dari reaksi oksidasi, dalam hal ini adalah asam, menjadi suatu senyawa yang mempunyai muatan lebih positif sehingga dapat menangkap elektron atau bertindak sebagai aseptor elektron terakhir dan menghasilkan energi. Secara lebih jelas reaksi tersebut dapat diterangkan melalui skema sebagai berikut:




Di dalam proses fermentasi, kapasitas mikroba untuk mengoksidasi tergantung dari jumlah aseptor elektron terakhir yang dapat dipakai. Secara lebih singkat skema proses fermentasi adalah sebagai berikut:















BAB II


PERKEMBANGAN SEL I






PENDAHULUAN


Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal, atau disebut organisme uniselular, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan,hewan, dan manusia, merupakan organisme multiselular yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing.


Pertumbuhan merupakan proses perubahan bentuk yang semula kecil kemudian menjadi besar. Pertumbuhan menyangkut pertambahan volume dari individu itu sendiri.Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, misalnya kita makhluk makro ini dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah berat. Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau subtansi atau massa mikroba dalam koloni tersebut semakin banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri. Pertumbuhan pada umumnya tergantung pada kondisi bahan makanan dan juga lingkungan. Apabila kondisi makanan dan lingkungan cocok untuk mikroorganisme tersebut, maka mikroorganisme akan tumbuh dengan waktu yang relatif singkat dan sempurna. Mikroba merupakan mikroorganisme yang perlu diketahui kemampuannya untuk tumbuh dan hidup sebab beberapa diantaranya sering dimanfaatkan untuk keperluan penelitian.Sampai sekarang ini perkembangan ilmu pengetahuan terus menggali potensi apa yang terdapat di dalam mikriba, oleh karena itu perlu diketahui seluk beluk dari mikroba itu sendiri. Salah satunya yaitu faktor- faktor apa saja yang dapat mempengaruhi pertumbuhannya. Setiap mikroba memiliki karakteristik kondisi pertumbuhan yang berbeda- beda.










PENGERTIAN PERTUMBUHAN MIKROORGANISME


Pertumbuhan pada mikroorganisme diartikan sebagai penambahan jumlah atau total massa sel yang melebihi inokulum asalnya. Pertumbuhan didefinisikan sebagai pertambahan kuantitas konstituen seluler dan struktur organisme yang dapat dinyatakan dengan ukuran, diikuti pertambahan jumlah, pertambahan ukuran sel, pertambahan berat atau massa dan parameter lain. Sebagai hasil pertambahan ukuran dan pembelahan sel atau pertambahan jumlah sel maka terjadi pertumbuhan populasi mikroba.


Dalam pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi yang mencukupi serta kondisi lingkungan yang mendukung demi proses pertumbuhan tersebut, termasuk juga bakteri. Pertumbuhan bakteri pada umumnya akan dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Pengaruh faktor ini akan memberikan gambaran yang memperlihatkan peningkatan jumlah sel yang berbeda dan pada akhirnya memberikan gambaran pula terhadap kurva pertumbuhannya. Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian. Pada fase kematian eksponensial tidak diamati pada kondisi umum pertumbuhan kultur bakteri, kecuali bila kematian dipercepat dengan penambahan zat kimia toksik, panas atau radiasi.






FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROBA


1. Tingkat keasaman (pH)


Kebanyakan mikroba tumbuh baik pada pH sekitar netral dan pH 4,6 – 7,0 merupakan kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri, sedangkan kapang dan khamir tumbuh pada pH yang lebih rendah.


2. Suhu


Suhu merupakan salah satu factor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba. Setiap mikroba mempunyai kisaran suhu dan suhu optimum tertentu untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kisaran suhu pertumbuhan, mikroba dibedakan atas tiga kelompok sebagai berikut:


· Psikrofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan pada suhu0-20o C.


· Mesofil, yaitu mikroba yang mempunyai kisaran suhu pertumbuhan 20- 45o C.


· Termofil, yaitu mikroba yang suhu pertumbuhannya diatas 45 o C.


Kebanyakan mikroba perusak pangan merupakan mikroba mesofil, yaitu tumbuh baik pada suhu ruangan atau suhu kamar. Bakteri pathogen umumnya mempunyai suhu optimum pertumbuhan sekitar 37o C, yang juga adalah suhu tubuh manusia. Oleh karena itu suhu tubuh manusia merupakan suhu yang baik untuk pertumbuhan beberapa bakteri pathogen. Mikroba perusak dan pathogen umumnya dapat tumbuh pada kisaran suhu 4–66oC.






3. Nutrient


Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Ketiadaan atau kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga pada akhirnya dapat menyebabkan kematian.


4. Oksigen


Mikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen, mikroba dibedakan atas 4 kelompok sebagai berikut:


• Aerob, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya.


• Anaerob, yaitu mikroba yang tumbuh tanpa membutuhkan oksigen.


• Anaerob fakultatif, yaitu mikroba yang dapat tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen.


• Mikroaerofil, yaitu mikroba yang membutuhkan oksigen pada konsentrasi yang lebih 


rendah daripada konsentrasi oksigen yang normal di udara.






MEDIA PERTUMBUHAN BAKTERI


Media berfungsi untuk menumbuhkan bakteri, isolasi, memperbanyak jumlah, menguji sifat-sifat fisiologi dan perhitungan jumlah bakteri, dimana dalam proses pembuatannya harus disterilisasi dan menerapkan metode aseptis untuk menghindari kontaminasi pada media.Susunan bahan nutrien, baik bahan alami maupun sintetik/buatan, yang dipergunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan bakteri. Macam nutrien yang digunakan tergantung dari macam bakteri yang dibiakkan.


Untuk menciptakan keadaan lingkungan yang tepat secara sintetis sebagai pengganti keadaan alam, maka diperlukan persyaratan tertentu agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan baik dalam media. Persyaratan tersebut yaitu:


1. Media harus mengandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan bakteri.


2. Media harus mempunyai tekanan osmosis, tegangan permukaan dan pH yang sesuai dengan kebutuhan bakteri.


3. Media harus dalam keadaan steril, artinya sebelum ditanami bakteri yang dimaksud tidak ditumbuhi oleh mikroba lain.






BENTUK MEDIA


Bentuk media ditentukan oleh ada tidaknya penambahan zat pemadatan, seperti agar-agar, gelatin dan sebagainya. Ada tiga bentuk media, yaitu:






1. Media padat,


Dimana pada media digunakan bahan pemadat, misalnya agar-agar. Jumlah tepung agar yang ditambahkan tergantung kepada jenis mikroba yang dibiakkan. Bila mikroba memerlukan kadar air tinggi maka jumlah tepung agar harus rendah/sedikit, tetapi bila kadar air harus rendah makan penambahan tepung agar harus lebih banyak. Media padat umumnya dipergunakan untuk bakteri, ragi, jamur dn akadang-kadang mikroalgae. Media ini terdiri dari tiga macam bentuk, yaitu:


a. Bentuk lempeng, media dibekukan di dalam cawan pertri. 


b. Bentuk miring, media dibekukan dalam keadaan miring di dalam tabung reaksi. 


c. Bentuk tegak, media dibekukan dalam keadaan tegak dalam tabung.






2. Media cair,


Yaitu bila ke dalam media tidak ditambahkan zat pemadat. Umumnya dipergunakan untuk pembiakan mikroalgae, kadang-kadang bakteri dan ragi.






3. Media semi padat atau semi cair,


Yaitu bila penambahan zat pemadat hanya 50% atau kurang. Umumnya diperlukan untuk pertumbuhan mikroba yang banyak memerlukan kandungan air dan hidup anaerobik atau fakultatif, atau untuk pemeriksaan pergerakkan bakteri.






SUSUNAN MEDIA


Sesuai dengan fungsi fisiologi dan masing-masing komponen yang terdapat di dalam media, maka susunan media mempunyai kesamaan isi, yaitu:


1. Kandungan air


2. Kandungan nitrogen, baik berasal dari protein, asam amino, dan senyawa lain yang mengandung nitrogen. Sebagian besar digunakan untuk sintesis protein dan asam-asam nukleat.


3. Kandungan karbon berasal dari karbohidrat, lemak, dan senyawa-senyawa lain yang. Diperlukan sebagai sumber energi bagi reaksi-reaksi sintesis dalam pertumbuhan, pemeliharaan keseimbangan cairan, bergerak dan sebagainya.


4. Kandungan garam-garam anorganik, baik unsur makro maupun mikro, seperti fosfat, potasium, sodium, besi, mangan, magnesium, dan sulfat


5. Kandungan vitamin dan asam-asam amino sebagai unsur tambahan bagi pertumbuhan dan sintesis metabolik esensial. 






JENIS MEDIA


Berdasarkan persyaratan mengenai susunan media bagi pertumbuhan bakteri, maka media dapat berupa:






1. Media alami,


Yaitu media yang disusun oleh bahan-bahan alami seperti kentang, touge, daging, umbi-umbian dan sebagainya, pada saat ini media alami yang banyak digunakan adalah dalam bentuk kultur jaringan. Contoh media alami yang paling banyak digunakan adalah penggunaan telur untuk pertumbuhan dan perkembanganbiakan virus.






2. Media Sintetik Atau Buatan


Yaitu media yang disusun oleh senyawa-senyawa kimia baik organik maupun anorganik.


Contoh media sintetik bagi pertumbuhan bakteri Clostridium:





K2HPO4 0,5 gram


KH2PO4 0,5 gram


MgSO4 0,1 gram


NaCl 0,1 gram


CaCO3 secukupnya





3. Media Semi Sintetik


Yaitu media yang tersusun oleh campuran bahan-bahan alami dan bahan-bahan sintetik.


Misalnya: Kaldu nutrisi untuk pertumbuhan bakteri:


Pepton 10 gram


Ekstrak daging 10 gram


NaCl 5 gram


Aquades 1 liter






PERTUMBUHAN SEL PADA BAKTERI


Bakteri (dari kata Latin bacterium; jamak: bacteria) adalah kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam domain prokariota dan berukuran sangat kecil (mikroskopik), serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit, sedangkan kelompok lainnya dapat memberikan manfaat dibidang pangan, pengobatan, dan industri. Struktur sel bakteri relatif sederhana: tanpa nukleus/inti sel, kerangka sel, dan organel-organel lain seperti mitokondria dan kloroplas. Hal inilah yang menjadi dasar perbedaan antara sel prokariot dengan sel eukariot yang lebih kompleks.


Reproduksi bakteri terjadi secara pembelahan biner. Perbanyakan sel dengan cara ini, kecepatan pembelahan sel ditentukan dengan waktu generasi. Waktu generasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh sel untuk membelah, bervariasi tergantung dari spesies dan kondisi pertumbuhan. Pembelahan biner yang terjadi pada bakteri adalah pembelahan biner melintang. Pembelahan biner melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual; setelah pembentukan dinding sel melintang, maka satu sel tunggal membelah menjadi dua sel yang disebut dengan sel anak. Waktu generasi pada setiap bakteri tidak sama, ada yang hanya memerlukan 20 menit bahkan ada yang memerlukan sampai berjam-jam atau berhari-hari. Bila bakteri diinokulasikan ke dalam medium baru, pembiakan tidak segera terjadi tetapi ada periode penyesuaian pada lingkungan yang dikenal dengan pertumbuhan. Kemudian akan memperbanyak diri (replikasi) dengan laju yang konstan, sehingga akan diperoleh kurva pertumbuhan.


Bakteri biasanya melakukan pembiakan secara aseksual atau vegetative.Pelaksanaan pembiakan yaitu dengan pembelahan diri atau divisio. Pembelahan diri dapat dibagi atas 3 fase, yaitu:


· Fase pertama, dimana sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus pada arah memanjang.Sekat tersebut diikuti oleh suatu dinding melintang. Dinding melintang ini tidak selalu merupakan penyekat yang sempurna; di tengah-tengah sering ketinggalan suatu lubang kecil, di mana protoplasma kedua sel baru masih tetap berhubung-hubungan. Hubungan protoplasma itu disebut plasmodesmida.


· Fase kedua, dimana sel yang terpisah mulai membentuk sitoplasma sendiri hingga akhirnya dinding penyekat ,tersekat sempurna.


· Fase terakhir ialah terpisahnya kedua sel. Ada bakteri yang segera berpisah, yaitu yang satu terlepas sama sekali daripada yang lain, setelah dinding melintang menyekat secara sempurna. Bakteri yang semacam ini merupakan koloni yang merata, jika dipiara pada medium padat. Sebaliknya, bakteri-bakteri yang dindingnya lebih kokoh itu tetap bergandeng-gandengan setelah pembelahan. Bakteri macam ini merupakan koloni yang kasar permukaannya.






PERTUMBUHAN SEL 


Jika faktor-faktor luar menguntungkan, maka setelah terjadi pembelahan, sel-sel baru membesar sampai masing-masing menjadi sebesar sel induk. Hal ini dimungkinkan karena gampangnya peresapan zat makanan yang tersedia di dalam medium.






FASE-FASE PERTUMBUHAN BAKTERI 


Bakteri yang diinokulasikan dalam medium yang sesuai dan pada keadaan yang optimum bagi pertumbuhannya, maka terjadi kenaikan jumlah yang sangat tinggi dalam waktu yang relatif pendek. Pada beberapa spesies, populasi (panen sel terbanyak yang dapat diperoleh) tercapai dalam waktu 24 jam, populasinya dapat mencapai 10 sampai 15 milyar sel bakteri per mililiter. Perbanyakan ini disebabkan oleh pembelahan sel secara aseksual.


· Fase pertumbuhan bakteri adalah sebagai berikut :


· Fase lag adalah fase dimana bakteri beradapatasi dengan lingkungannya dan mulai bertambah sedikit demi sedikit.


· Fase logaritmik adalah fase dimana pembiakan bakteri berlangsung paling cepat. Jika ingin mengadakan piaraan yang cepat tumbuh, maka bakteri dalam fase ini baik sekali untuk dijadikan inokulum.


· Fase stationer adalah fase dimana jumlah bakteri yang berkembang biak sama dengan jumlah bakteri yang mengalami kematian.


· Fase autolisis (kematian) adalah fase dimana jumlah bakteri yang mati semakin banyak, melebihi jumlah bakteri yang berkembang biak. 


· Fase kematian ditandai dengan cepat merananya koloni dan jumlah bakteri yang mati senantiasa bertambah. Keadaan ini dapat berlangsung beberapa minggu bergantung pada spesies dan keadaan medium serta faktor-faktor lingkungan. Kalau keadaan ini dibiarkan terus menerus, besar kemungkinan bakteri tidak dapat dihidupkan kembali dalam medium baru. 






Sepertinya di alam bebas, sifat kehidupan bakteri sama saja dengan di dalam laboratorium, tiap-tiap tempat terbatas mempunyai batas kemampuan muat. Jumlah bakteri pada dewasa ini tidak tampak lebih banyak daripada jaman dulu.


Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah penyediaaan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, faktor fisika, dan faktor kimia. Meskipun medium yang digunakan amat beragam, namun sebagai makhluk hidup bakteri mempunyai kebutuhan dasar yang sama, yaitu meliputi air, karbon, dan mineral.


Perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum. Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisi, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda terhadap kondisi fisik dalam lingkungannya. 






FUNGI


Fungi adalah nama regnum dari sekelompok besar makhluk hidup eukariotik heterotrof yang mencerna makanannya di luar tubuh lalu menyerap molekul nutrisi ke dalam sel-selnya. Fungi memiliki bermacam-macam bentuk. Awam mengenal sebagian besar anggota Fungi sebagai jamur, kapang, khamir, atau ragi, meskipun seringkali yang dimaksud adalah penampilan luar yang tampak, bukan spesiesnya sendiri. Kesulitan dalam mengenal fungi sedikit banyak disebabkan adanya pergiliran keturunan yang memiliki penampilan yang sama sekali berbeda (ingat metamorfosis pada serangga atau katak). 










REPRODUKSI FUNGI


Fungi memperbanyak diri secara seksual dan aseksual. Perbanyakan seksual dengan cara :dua hifa dari jamur berbeda melebur lalu membentuk zigot lalu zigot tumbuh menjadi tubuh buah, sedangkan perbanyakan aseksual dengan cara membentuk spora, bertunas atau fragmentasi hifa. Jamur memiliki kotak spora yang disebut sporangium. Di dalam sporangium terdapat spora. Contoh jamur yang membentuk spora adalah Rhizopus. Contoh jamur yang membentuk tunas adalah Saccharomyces. Hifa jamur dapat terpurus dan setiap fragmen dapat tumbuh menjadi tubuh buah. Ilmu yang mempelajari fungi disebut mikologi (dari akar kata Yunani μυκες, "lendir", dan λογοσ, "pengetahuan", "lambang").


Sebelum dikenalkannya metode molekuler untuk analisis filogenetik, dulu fungi dimasukkan ke dalam kerajaan tumbuhan/plantae karena fungi memiliki beberapa kemiripan dengan tumbuhan yaitu tidak dapat berpindah tempat, juga struktur morfologi dan tempat hidupnya juga mirip. Seperti tanaman, kebanyakan fungi juga tumbuh di tanah. Dalam perkembangannya, fungi dipisahkan dari kerajaan tumbuhan dan mempunyai kerajaan sendiri karena banyak hal yang berbeda. Fungi bukan autotrof seperti tumbuhan melainkan heterotrof sehingga lebih dekat ke hewan. Usaha menyatukan fungi dengan hewan pada golongan yang sama juga gagal karena fungi mencerna makanannya di luar tubuh (eksternal), tidak seperti hewan yang mencerna secara internal. Selain itu, sel-sel fungi berdinding sel yang tersusun dari kitin, tidak seperti sel hewan.


Beberapa ciri-ciri fungi yang mirip dengan makhluk hidup lain: 
Dengan jenis eukariota lainnya: Sama seperti eukariota, sel fungi memiliki membran inti dengan kromosom yang mengandung DNA. Selain itu, sel fungi juga memiliki beberapa organel sitoplasmik seperti mitokondria, sterol, dan ribosom
Dengan hewan: Fungi tidak mempunyai kloroplas dan merupakan organisme heterotrof, memerlukan senyawa organik sebagai sumber energinya. 
Dengan tumbuhan: Fungi mempunyai dinding sel dan vakuola. Fungi bisa bereproduksi secara seksual maupun aseksual, dan seperti grup tanaman basal lainnya (seperti tumbuhan paku dan lumut daun), fungi akan menghasilkan spora. Mirip juga dengan lumut daun dan algae, fungi memiliki nukleus yang haploid










SEL PADA BINATANG ( HEWAN )


Sel hewan tidak memiliki dinding sel. Protoplasmanya hanya dilindungi oleh membran tipis yang tidak kuat. Ada beberapa sel hewan khususnya hewan bersel satu, selnya terlindungi oleh cangkok yang kuat dan keras. Cangkok tersebut umumnya tersusun atas zat kersik dan pelikel, dijumpai misalnya pada Euglena dan Radiolaria.


Secara umum sel hewan tidak memiliki vakuola. Jika ada vakuola, ukurannya sangat kecil. Pada beberapa jenis hewan bersel satu ditemukan adanya vakuola, misalnya pada Amoeba dan Paramaecium. Terdapat dua macam vakuola, yaitu vakuola kontraktil (alat osmoregulasi) dan vakuola non kontraktil (penyimpan makanan). Bagian paling besar pada sel hewan adalah nukleus.


Dalam satu sel hewan terdapat dua sentriol. Kedua sentriol ini terdapat dalam satu tempat yang disebut sentrosom. Saat pembelahan sel, tiap sentriol memisahkan diri menuju kutub yang berlawanan dan memancarkan benang-benang gelendong pembelahan yang akan menjerat kromosom.






MEDIA PERTUMBUHAN SEL HEWAN


Kultur sel hewan dapat digambarkan sebagai pemeliharaan vitro dan pembiakan sel-sel hewan menggunakan media nutrisi yang cocok. Kultur adalah proses tumbuh sel-sel hewan artifisial. Langkah yang paling penting dan esensial dalam kultur sel hewan adalah memilih media pertumbuhan yang sesuai untuk budidaya invitro. Pemilihan media tergantung pada jenis sel untuk menjadi berbudaya dan juga tujuan dari budaya. Tujuan kultur sel hewan bisa menjadi pertumbuhan, diferensiasi, atau bahkan produksi produk yang diinginkan seperti senyawa farmasi. Sel-sel hewan yang dibudidayakan menggunakan media benar-benar alami, atau media buatan.



MEDIA ALAM 


Dalam tahun-tahun awal ini dalam budidaya in vitro budaya media teknik sel hewan alami diperoleh dari sumber biologis yang digunakan. Contoh :


1. Cairan tubuh seperti plasma, serum, getah bening, cairan ketuban dan banyak lagi digunakan. Cairan ini digunakan sebagai media kultur sel hewan setelah pengujian toksisitas dan kemandulan.


2. Jaringan mengekstrak seperti ekstrak hati, limpa, sumsum tulang dan leucocyes juga digunakan sebagai media kultur sel hewan. Tapi ekstrak jaringan yang paling sering digunakan adalah dari embrio ayam.


3. Pembekuan plasma juga digunakan sebagai media untuk kultur sel hewan dan sekarang mereka yang diproduksi secara komersial sebagai media kultur.


4. Ekstrak embrio sapi juga disusun dengan menggunakan embrio sapi hingga usia diadakan 10 hari lagi, dan digunakan sebagai media kultur sel hewan.




MEDIA BUATAN


1. Media buatan berisi komponen didefinisikan sebagian atau sepenuhnya.


2. Kriteria dasar untuk memilih media buatan untuk kultur sel hewan adalah Media kultur harus menyediakan semua nutrisi yang diperlukan sel.


3. Media harus terjaga pH fisiologisnya sekitar 7 dengan bantuan penyangga sistem.


4. Media kultur sel hewan harus steril, dan isotonik ke sel kultur. Dasar untuk media kultur sel hewan adalah larutan garam seimbang, yang digunakan untuk membuat pH fisiologis dan osmolaritas diperlukan untuk mempertahankan sel-sel hewan secara in vitro atau dalam kondisi laboratorium.


5. Untuk meningkatkan pertumbuhan sel dan proliferasi, banyak jenis media kultur sel hewan dirancang dengan menambahkan atau berbagai konstituen yang berbeda. Untuk media contoh yang mengandung serum dan serum bebas media.




MEDIA SERUM 


Serum media adalah sebuah contoh untuk media alami. Media alami yang sangat berguna 


dan convinient untuk berbagai budaya sel hewan. Tapi mereka juga sudah mendapat beberapa kelemahan seperti reproductability buruk akibat kurangnya pengetahuan tentang komposisi yang tepat dari media ini alami. Alasan utama untuk menggunakan media sintetis untuk kelangsungan hidup langsung dari sel, untuk kelangsungan hidup berkepanjangan, untuk pertumbuhan tak terbatas dan juga untuk fungsi-fungsi khusus.











BAB III


PERKEMBANGAN SEL II






DEFINISI PERTUMBUHAN 


Pertumbuhan secara umum dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Dengan demikian, pertambahan ukuran yang diakibatkan oleh bertambahnya air atau karena penumpukan lemak, bukan merupakan pertumbuhan. Pada organisme multiseluler (banyak sel), yang dimaksud pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel per organisme, dimana ukuran sel juga menjadi lebih besar. Pada organisme uniseluler (bersel satu/tunggal) pertumbuhan adalah penambahan jumlah sel, yang juga berarti pertambahan jumlah organisme yang membentuk populasi atau suatu biakan.


Dalam pertumbuhannya bakteri memiliki suhu optimum dimana pada suhu tersebut pertumbuhan bakteri menjadi maksimal. Dengan membuat grafik pertumbuhan suatu mikroorganisme, maka dapat dilihat bahwa suhu optimum biasanya dekat puncak range suhu. Di atas suhu ini kecepatan tumbuh mikroorganisme akan berkurang. diperlukan suatuMetode pengukuran pertumbuhan yang sering digunakan adalah dengan menentukan jumlah sel yang hidup dengan jalan menghitung koloni pada pelat agar dan menentukan jumlah total sel/jumlah massa sel. Selain itu dapat dilakukan dengan cara metode langsung dan metode tidak langsung. Dalam menentukan jumlah sel yang hidup dapat dilakukan penghitungan langsung sel secara mikroskopik, melalui 3 jenis metode yaitu metode pelat sebar, pelat tuang dan most-probable number (MPN). Sedang untuk menentukan jumlah total sel dapat menggunakan alat yang khusus yaitu bejana Petrof-Hausser atau hemositometer. Penentuan jumlah total sel juga dapat dilakukan dengan metode turbidimetri yang menentukan volume sel mampat, berat sel, besarnya sel atau koloni, dan satu atau lebih produk metabolit. Penentuan kuantitatif metabolit ini dapat dilakukan dengan metode Kjeldahl.






PENGUKURAN PERTUMBUHAN


Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengukur atau menghitung jumlah jasad renik, yaitu :


a. Pertumbuhan Jumlah Sel


· Hitungan mikroskopik


· Hitungan cawan


· MPN (Most Probable Number)


b. Perhitungan Massa Sel secara Tidak Langsung


· Cara volumetrik


· Cara gravimetric


· Turbidimetri (kekeruhan)


c. Perhitungan Massa Sel secara Tidak Langsung


· Analisis komponen sel (protein, AND, ATP, dan sebagainya)


· Analisis produk katabolisme (metabolit primer, metabolit sekunder, panas)


· Analisis konsumsi nutrien (karbon, nitrogen, oksigen, asam amino, mineral, dan sebagainya)


Perhitungan massa sel secara langsung maupun secara tidak langsung jarang digunakan dalam menguji jumlah mikroba pada bahan, tetapi sering digunakan untuk mengukur pertumbuhan sel selama proses fermentasi. Dalam perhitungan massa sel secara lanngsung, jumlah mikroorganisme dapat dihitung jika medium pertumbuhannya tidak menggangu pengukuran.


Metode volumetrik dan gravimetrik, pengukuran volume dan berat sel dilakukan terlebih dahulu dengan menyaring mikroorganisme tersebut. Oleh karena itu, bila substrat tempat tumbuhnya banyak mengandung padatan, misalnya bahan pangan, sel mikroorganisme tidak dapat diukur dengan metode volumetrik maupun denga turbidimetri. Perhitungan massa sel secara tidak langsung sering digunakan dalam mengamati pertumbuhan sel selama proses fermentasi, dimana komponen substrat atau bahan yang difermentasi dapat diamati dan diukur.






PENGUKURAN JUMLAH SEL






1. Perhitungan mikroskopik 


Sampel suspensi sel disebarkan pada bilik hitung I mproved neubauer . Dalam perhitungan dikoreksi terhadap pengenceran, faktor koreksiluas daerah yang dihitung (5 kotak II /kotak sedang dengan koreksi P = 1/5 L = 1/5, T=1/10 ) Misal : ditemukan 100 sel, pengenceran 100xmaka jumlah sel sebenarnya :Jumlah sel x koreksi volume x pengenceran =100 x 50 x 100 = 50.000 = 5 x 104






2. Hitungan cawan


Biakan bakteri diencerkan kemudian tempatkandalam agar atau filter membran. Jumlah koloniyang tumbuh sebaiknya berkisar 30-300. Satuanyang dipakai dalam perhitungan bakteri hidupialahCFU (Colony Forming Unit )






3. Perhitungan elektronik 


Menggunakancoulter counter Metode ini berdasarkan pada aliran konduksi dari mediumuntuk menentukan adanya sel. Suspensi dialirkanmelalui lubang yang kecil.Cara ini terutamadigunakan menghitung jumlah sel darah.Perhitungan jumlah sel tidak dapat digunakanuntuk fungi sehingga digunakan tabung khususutuk menentukan pertumbuhan.






PENGUKURAN MASSA SEL


Pengukuran berat sel kering


Berat sel kering (DCW =dry cell weight):


· menyaring atau mensentrifus massa sel dalam suatukultur mencucinya dengan air atau buffer


· mengeringkannya dalam oven suhu 80oCselama 24 jam atau 110oC selama 8 jam.


· Hasil analisa DCW=30% dari massa sel yang sebenarnya dalam fermentor. Hasil DCW= massa sel yang ada, mati atau hidup tetapi tidak menggambarkan massa sel yang terbentuk dan kemudian hilang karena sel lisis.










PENGUKURAN MASSA SEL SECARA TIDAK LANGSUNG


Metode ini didasarkan atas pengukuran nutrien, produk atau komponen sel dimana jumlahnyasecara stoikiometri sesuai dengan jumlah massa selatau dengan sifat-sifat fisik dari massa sel.Sumber C+ sumber N + O2 = massa sel +CO2+H2O + produk + panas


1. Pengukuran konsumsi nutrient


a. Konsumsi sumber karbon 


b. konsumsi sumber nitrogen


c. Konsumsi oksigen


d. Konsumsi asam amino


e. Konsumsi mineral


2. Pengukuran komponen sel


a. Analisis protein 


b. Analisis DNA


c. Analisis ATP


3. Pembentukan produk 


4. Pengukuran panas fermentasi


5. Viskositas


LAMA PERTUMBUHAN


Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali lipat dinamakan waktu generasi (generation time) atau waktu berganda (doubling time). Tidak semua spesies mikroba mempunyai waktu generasi yang sama. Waktu generasi untuk spesies bakteri tertentu juga tidak sama pada segala kondisi. Waktu generasi amat bergantung pada cukup atau tidaknya kondisi fisik.


Waktu generasi bakteri dapat ditentukan dengan pemeriksaan mikroskopik. Tetapi metode yang lebih praktis dan umum adalah menginokulasi suatu medium dengan bakteri dengan jumlah yang diketahui, membiarkan mereka tumbuh pada kondisi optimum, dan menentukan populasi pada interval waktu tertentu secara berkala. Data yang dibutuhkan untuk menghitung waktu generasi adalah jumlah bakteri yang ada pada mula-mula, yakni di dalam inokulum, jumlah bakteri yang ada pada akhir waktu tetentu, dan interval waktu. 


IMMOBILISASI SEL


Teknologi immobilisasi memegang peranan penting dalam perkembangan proses biokimia dalam suatu boreaktor. Sel yang mengalami immobilisasi (immoblized mivrobial cells) telah banyak diterapkan dalam fermentasi misalnya produksi alkohol, asam amino, antibiotik atau pada degradasi polutan limbah cair. Immobilisasi sel adalah suatu proses untuk menghentikan pergerakan dari molekul sel atau enzim dengan menahannya pada suatu matriks.


Kelebihan immobilisasi sel dibandingkan dengan sel bebas (free cells) adalah 
Menlindungi sel dari kondisi buruk lingkungan sekitar (suhu, pH, pelarut organik, racun). 
Proses separasi menjadi lebih mudah dan cepat. 
Meningkatkan produktifitas sel karena dapat digunakan berulang kali 
Memudahkan pemisahan antara sel dengan produk. 
Mempertahankan stabilitas sel. 


Teknik immobilisasi sel meliputi penempelan (attachment), penggumpalan (aggregration), panangkapan (entrapment) dan peyalutan/enkapsulasi (encapsulation).


Jenis matrik yang dugunakan ada yang bersifat sintetis seperti poliakrilamid dan poliuretan. Matrik sintesis ini mudah dan cepat serta tahan lama tetapi bersifat karsinogenik sehingga jarang digunakan untuk produksi metabolit pangan. Jenis matrik alami seperti alginat, karaginan dan agar lebih aman dan murah.






Salah satu contoh dari penerapan immobilisasi sel adalah produksi etanol dari Saccharomeyes cereviseae menggunakan matriks kalsium alginat. Alginat merupakan heteroplisakarida dengan rantai linier dari asam D-manurat dan asam L-guluronat,Bila larutan natrium alginat dicampur dengan CaCl2 maka segera terbentuk gel yang tidak larut dalam air. Reaksi antara natrium alginat dengan CaCl2 dapat dimanfaatkan dalam imobilisasi sel-sel ragi yag merupakan biokatalis dalam upaya memproduksi etanol dari molase secara fermentasi. Fermentasi etanol dengan immobilisasi sel memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan cara konvensional.


Contoh lain adalah immobilisasi enzim kitin deasetilase. Enzim kitin deasetilase ditambahkan ke dalam larutan natrium alginat 3% dengan perbandingan 1 : 2 lalu diaduk merata. Untuk membuat beads, larutan (campuran enzim-alginat) diambil dengan menggunakan jarum suntik (syringe) lalu diteteskan pelan-pelan ke dalam larutan CaCl2 0,2 M. Setelah selesai, pwngadukan diteruskan dalam shaker bath selama 4 jam, beads yang terbentuk kemudian disaring dan dicuci dengan larutan CaCl2 0,03 M sebanyak 3 kali lalu disimpan di lemari pendingin, siap untuk digunakan. Immobilisasi enzim dengan Ca-alginat kitosan dilakukan dengan cara melapisi enzim yang terjerat dengan Ca-alginat (komposisi terpilih) dengna menggunakan larutan kitosan 0,5% pada pH 7.


Immobilisasi sel merupakan perkembangan bioteknologi yang dapat digunakan sebagai salah satu langkah dalam mengatasi masalah pangan di dunia. Immobilisasi sel menunjukkan efisiensi yang bagus dalam bidang fermentasi hingga harapannya nanti dapat memenuhi kebutuhan pangan dunia dengan cepat.









BAB IV


KINETIKA SEL






PERTUMBUHAN BAKTERI


Pada mikroba, pertumbuhan individu dapat berubah langsung menjadi pertumbuhan populasi sehingga batas antara pertumbuhan sel sebagai individu merupakan satu kesatuan dengan populasi yang kadang-kadang terlalu cepat berkembangnya. Suatu bakteri yang dimasukkan ke dalam medium baru pada umumnya tidak segera membelah diri, tapi menyesuaikan diri dahulu dalam medium tersebut.


Jika faktor lingkungan memungkinkan maka bakteri tersebut akan membelah diri dengan kecepatan yang lambat pada permulaan, kemudian kecepatan meningkat. Karena pertumbuhan jumlah sel yang sangat besar dalam waktu relatif singkat, maka perhitungan jumlah dilakukan secara logaritma.






KURVA PERTUMBUHAN


Bila kita menginovulasikan (penanaman bakteri) sejumlah tertentu sel bakteri pada suatu media diinkubasikan pada kondisi optimum dalam waktu 18-24 jam, maka akan didapat kurva pertumbuhan jumlah sel bakteri yang hidup. Karena jumlah bakteri sangat besar dan waktu generasi sangat pendek, maka dibuat suatu grafik dengan gambar sbb:








A. Fase Penyesuaian (Fase Lack/adaptasi)


Pada fase ini yaitu 1-2 jam setelah pemindahan, bakteri belum mengadakan pembiakan, terlihat dan belum terjadi pembelahan sel karena enzim belum disintesa dan pertumbuhan tidak nyata terlihat sehingga grafik pada fase ini mendatar. Bakteri-bakteri yang hidup pada fase ini akan mulai membesar. Lamanya fase penyesuaian ini dipengaruhi oleh beberapa faktoe, yaitu:


1. Media & lingkungan pertumbuhan sel


Nutrien yang tersedia dan kondisi lingkungan yang baru sangat berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk mensintesa enzim-enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme.


2. Jumlah Inokulum (Penanaman bakteri)


Jumlah awal sel yang semakin tinggi akan mempercepat fase adaptasi. 


Fase adaptasi ini berjalan lambat karena beberapa hal, yaitu:


· Kultur yang dipindahkan dari medium yang kaya akan nutrien ke medium yang nutriennya terbatas.


· Sel yang baru terbentuk menyesuaikan diri dengan lingkungannya.






B. Fase Logaritmik (Fase Eksponensial/sangat cepat)


Sesudah menyesuaikan diri dengan lingkungan baru, bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit dan sel-sel mulai gemuk. Pada fase ini bakteri membelah cepat dan konstan dimana pertumbuhan jumlahnya mengikuti kurva logaritmik, yaitu pertumbuhan yang sangat cepat. Pada fase ini pertumbuhan sangat cepat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya, seperti pH, kandungan nutrien, kondisi lingkungannya, suhu, dan kelembapan udara. Pembelahan berlangsung terus sampai terjadi pertumbuhan hasil-hasil metabolisme yang bersifat racun dan menyebabkan pertumbuhan melambat. 






C. Fase Statis/Konstan


Pada fase ini terjadi penumpukan produk beracun dan atau kehabisan nutrien. Beberapa sel mati sedangkan yang lain tumbuh dan membelah. Jumlah sel hidup menjadi tetap (Pelczar, 2005).






Fase ini menunjukan jumlah bakteri yang berbiak sama dengan jumlah bakteri yang mati, sehingga kurva menunjukan garis yang hampir horizontal (Dwidjoseputro, 1998).


Alasan bakteri tidak melakukan pembelahan sel pada fase statis bermacam-macam. Beberapa alasan yang dapat dikemukan akan adalah :


a. Nutrien habis


b. Akumulasi metabolit toksik (misalnya alkohol,asam, dan basa)


c. Penurunan kadar oksigen


d. Penurunan nilai aw (ketersediaan air)


Bentuk kasus kedua dijumpai pada fase fermentasi alkohol dan asam laktat, untuk kasus ketiga dijumpai pada bakteri aerob dan untuk kasus keempat dijumpai pada fungi/jamur (Purwoko, 2007).


Pada fase statis biasanya sel melakukan adaptasi terhadap kondisi yang kurang menguntungkan. Adaptasi ini dapat menghasilkan senyawa yang di inginkan manusia misalnya antibiotika dan antioksidan (Purwoko, 2007).






D. Fase Kematian


Pada fase ini sel menjadi mati lebih cepat dari pada terbentuknya sel-sel baru, laju kematian mengalami percepatan menjadi eksponensial bergantung pada spesiesnya, semua sel mati dalam waktu beberapa hari atau beberapa bulan (Pelczar, 2005).


Penyebab utama kematian adalah autolisis sel dan penurunan energi seluler. Beberapa bakteri hanya mampu bertahan beberapa jam selama fase statis dan akhirnya masuk ke dalam fase kematian, sementara itu beberapa bakteri hanya mampu bertahan sampai harian dan mingguan pada fase statis dan akhirnya masuk ke fase kematian. Beberapa bakteri bahkan mampu bertahan sampai puluhan tahun sebelum mati, yaitu dengan mengubah sel menjadi spora (Purwoko, 2007).






















FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROORGANISME


Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme yang bersifat heterotrof adalah tersedianya nutrien, air, suhu, pH, oksigen dan potensial oksidasi reduksi, adanya zat-zat penghambat dan adanya mikroorganisme yang lain.






A. Nutrien


Mikroorganisme heterotrof membutuhkan nutrien untuk kehidupan dan pertumbuhannya, yaitu: 


(1) sumber karbon, 


(2) sumber nitrogen, 


(3) sumber energi, 


(4) factor pertumbuhan yaitu mineral dan vitamin.


Nutrien tersebut dibutuhkan untuk membentuk energi dan menyusun komponen-komponen sel. Setiap mikroorganisme bervariasi dalam kebutuhannya akan zat-zat nutrisi tersebut.






B. Tersedianya air


Pertumbuhan mikroorganisme di dalam suatu bahan sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang tersedia. Tidak semua air yang tersedia dapat digunakan oleh mikroorganisme. Beberapa keadaan di mana air tidak dapat digunakan oleh mikroorganisme adalah: 


(1) adanya solut dan ion yang dapat mengikat air di dalam larutan, misalnya adanya gula dan garam, 


(2) koloid hidrofilik (gel), sebanyak 3-4% dapat menghambat pertumbuhan mikroba dalam medium, 


(3) air dalam bentuk kristal es (hidrasi) juga tidak dapat digunakan oleh mikroorganisme.






Air adalah penting untuk pertumbuhan dan metabolisme dari semua sel. Bila air ini dikurangi atau dihilangkan, aktivitas seluler akan menurun.


Terdapat dua jenis bentuk air yaitu air bebas dan air terikat. Air terikat adalah air yang terdapat dalam jaringan serta bersifat penting bagi seluruh proses fisiologis dalam sel tersebut. Air bebas adalah air yang terdapat pada dan sekitar jaringan serta dapat dihilangkan dari sel-sel tanpa mempengaruhi secara serius proses-proses penting tersebut.


Air bebas inilah yang penting bagi kelangsungan hidup dan aktivitas mikroba. Oleh karena itu, melalui pengambilan air bebas, tingkat aktivitas mikrobiawi dapat dikendalikan.


Jumlah air yang tersedia bagi mikroba inilah yang disebut sebagai aktivitas air (aw).


Air murni memiliki suatu aktivitas air 1,0. Bakteri memerlukan lebih banyak air daripada khamir, khamir memerlukan air lebih banyak daripada jamur untuk melakukan aktivitas metabolisnya.


Hampir semua aktivitas mikroba terhambat di bawah aw 0,6. Kebanyakan jamur terhambat dibawah aw 0,7 sedangkan khamir dibawah aw 0,8 serta kebanyakan bakteri dibawah aw 0,9.


Penambahan garam dan gula pada suatu pangan akan mengikat air bebas, akibatnya aw tersebut menurun. Sebaliknya, penurunan konsentrasi tersebut akan menaikkan jumlah air bebas dan juga aw.


Manipulasi dari aw tersebut dengan cara seperti ini dapat digunakan untuk menopang pertumbuhan mikroba yang dikehendaki serta menghambat pertumbuhan mikroba pengganggu/perusak.




C. Nilai pH


Nilai pH medium sangat berpengaruh pada jenis mikroba yang tumbuh. Mikroorganisme pada umumnya dapat tumbuh pada kisaran pH 3 – 6. kebanyakan bakteri mempunyai pH optimum, yakni pH dimana pertumbuhannya optimum, sekitar pH 6,5 – 7,5. pada pH di bawah 5 dan di atas 8,5 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik, kecuali bakteri asam asetat (Acetobacter suboxydans) dan bakteri yang mengoksidasi sulfur. Sebaliknya khamis menyukai pH 4 – 5 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5 – 8,5. Oleh karena itu, khamir tumbuh pada pH rendah dimana pertumbuhan bakteri terhambat. Kapang mempunyai pH optimum 5,7, tetapi seperti halnya khamir, kapang masih dapat hidup pada pH 3,0 – 8,5.


















D. Suhu


Masing-masing mikroorganisme mempunyai suhu optimum, minimum dan maksimum untuk pertumbuhannya. Hal ini disebabkan di bawah suhu minimum dan di atas suhu maksimum, aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu akan terjadi denaturasi enzim.


Mikroorganisme dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan atas kemampuannya untuk dapat memulai pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu. 


Kapang dan khamir pada umumnya tergolong mesofil. Karena itu, dapat tumbuh dengan baik pada makanan yang disimpan pada suhu kamar, bahkan pada beberapa mikroba dapat tumbuh pada suhu pendinginan. Makanan yang disimpan dalam lemari es masih mungkin ditumbuhi oleh jasad renik yang tergolong psikrofil, sedangkan makanan yang disimpan dalam keadaan panas, mungkin masih dapat ditumbuhi oleh mikroba termofil.



E. Tersedianya Oksigen


Konsentrasi oksigen di alam mempengaruhi jenis mikroba yang dapat tumbuh. Jasad renik dapat dibedakan menjadi 4 kelompok berdasarkan kebutuhannya akan oksigen untuk pertumbuhannya, yaitu jasad renik bersifat aerob, anaerob, anaerob fakultatif dan mikroaerofil. Kapang dan khamir pada umumnya bersifat aerob, sedangkan bakteri dapat bersifat aerob atau anaerob.






F. Komponen Antimikroba


Komponen antimikroba dalam suatu bahan dapat menghambat pertumbuhan jasad renik. Komponen antimikroba biasa terdapat secara alami pada bahan pangan, misalnya laktenin dan factor antikoliform di dalam susu, dan lisosim dalam putih telur. Beberapa komponen antimikroba kadang-kadang ditambahkan pada makanan secara sengaja, misalnya asam benzoat di dalam sari buah, asam propionat dalam roti, asam sorbat dalam keju.






BAB V


KINETIKA ENZIM I






Enzim merupakan protein katalis. Setelah disintesis dalam sel, enzim dapat berfungsi secara independen pada sel dalam kondisi ideal yang dipertahankan. Menurut International University of Biochemistry, enzim terbagi menjadi enam golongan, yaitu 


· oksireduktase


· transferase 


· hidrolase


· liase 


· isomerasi 


· ligase. 





Enzim bukan hanya terdiri dari protein (apoenzim) tetapi juga komponen lain yang mengandung logam sebagai koenzim. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh berbagai factor seperti pH, suhu, pelarut, kekuatan ion dan adanya inhibitor atau activator.Teknologi enzim meliputi proses produksi, isolasi dan pemurnian enzim. Enzim secara komersial umumnya didapat dari tanaman, hewan dan mikroba. Kebanyakan enzim didapat dari mikroba (fungi dan bakteri). Strain mutan yang telah diseleksi kemudian diproduksi secara maksimal. Rekayasa genetik telah menjadi pionir dalam pengadaan organisme untuk sintesis enzim. Lebih dari 2000 enzim telah diisolasi hingga kini namun sampai saat ini hanya sejumlah enzim yang telah diproduksi secara besar-besaran. 


Kebanyakan enzim yang diproduksi secara komersial adalah golongan enzim hidrolase seperti amylase, selulase, pektinase, dan peptidase. Enzim komersial digunakan oleh berbagai kelompok industri baik industri pangan maupun industri non pangan. Para ahli enzim pangan menggunakan berbagai enzim untuk memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia pangan dan memunculkan atau memanfaatkan sumber pangan baru. Berikut ini adalah sejumlah enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme beserta sumber dan aplikasinya dalam industri pangan.




FUNGSI ENZIM


Fungsi suatu enzim ialah sebagai katalis untuk proses biokimia yang terjadi dalam sel maupun luar sel. Suatu enzim dapat mempercepat reaksi 10 sampai 11 kali lebih cepat daripada apabila reaksi tersebut dilakukan tanpa katalis. Berfungsi sebagai katalis yang sangat efisien, di samping itu mempunyai derajat kekhasan yang tinggi. Seperti juga katalis lainya, enzim dapat menurunkan energi aktivasi suatu reaksi kimia.


Reaksi kimia ada yang membutuhkan energi (reaksi endergonik) dan adapula yang menghasilkan energi atau mengeluarkan energi (eksergonik). Misalnya pembentukkan ikatan antara senyawa A dengan senyawa B menjadi senyawa AB akan mengeluarkan energi. Terjadinya senyawa AB dari A dan B membutuhkan energi sebesar P, yaitu selisih energi antara A dan B dengan AB. Sebaliknya penguraian senyawa AB menjadi A dan B mengeluarkan energi sebesar P pula. Terurainya senyawa AB tidak dapat berjalan dengan sendirinya tetapi harus terbentuk dulu senyawa AB aktif. Energi yang dibutuhkan pada pembentukan AB aktif disebut energi aktivasi (a) makin besar harga a, makin sukar terjadinya suatu reaksi. Dengan adanya katalis atau enzim, harga energi aktivasi diperkecil atau diturunkan, dengan demikian akan dapat memudahkan atau mempercepat terjadinya suatu reaksi.






HUBUNGAN ANTARA SUBSTRAT DAN ENZIM


Suatu enzim mempunyai kekhasan yaitu hanya bekerja pada suatu reaksi saja. Untuk dapat bekerja pada suatu zat atau substrat harus ada hubungan atau kontak antara enzim dan substrat. Suatu enzim mempunyai ukuran yang lebih besar daripada substrat. Oleh karena itu tidak seluruh bagian enzim dapat berhubungan dengan substrat.


Hubungan antara substrat dengan enzim hanya terjadi pada bagian atau tempat tertentu saja. Tempat atau bagian enzim yang mengadakan hubungan atau kontak dengan substrat dinamai bagian aktif (actif site). Sisi aktif ini disebut juga sisi katalitik atau sisi pengikatan substrat. Sisi aktif memiliki gugus fungsional spesifik untuk pengikatan molekul substrat spesifik. Ada dua model sisi aktif dalam hubungannya dengan pengikatan substrat yakni:


· Model Kunci dan anak kunci (Lock and Key), model ini dikemukakan oleh Fisher. Artinya pengikatan substrat dan enzim ditentukan oleh persisnya struktur sisi aktif dan substrat. Sering disebut model kaku karena hanya berguna untuk menerangkan mekanisme kerja enzim-enzim tertentu.


· Model Induced-fit, diajukan oleh Daniel Koshland. Merupakan model yang luwes karena sisi pengikat substrat bukan merupakan struktur yang kaku. Sisi aktifnya dapat mengalami perubahan konformasi sampai membentuk kedudukan yang tepat agar enzim dan substrat membentuk ikatan.


Hubungan hanya mungkin terjadi apabila bagian aktif mempunyai ruang yang tepat dapat menampung substrat. Apabila substrat mempunyai bentuk atau konformasi lain, maka tidak dapat ditampung pada bagian aktif suatu enzim. Dalam hal ini enzim itu tidak dapat berfungsi terhadap substrat. Hal ini menjelaskan mengapa tiap enzim mempunyai kekhasan terhadap substrat tertentu.


Hubungan atau kontak antara enzim dengan substrat menyebabkan terjadinya kompleks enzim-substrat. Kompleks ini merupakan kompleks yang aktif, yang bersifat sementara dan akan terurai lagi apabila reaksi yang diinginkan telah terjadi. 










KINETIKA ENZIM PENDEKATAN MICHAELIS MENTEN


Dalam biokimia , Michaelis-Menten kinetika adalah salah satu model yang paling sederhana dan paling terkenal dari kinetika enzim . Hal ini dinamai ahli biokimia Jerman Leonor Michaelis dan Kanada dokter Maud Menten . Model ini mengambil bentuk suatu persamaan yang menggambarkan laju reaksi enzimatik , dengan menghubungkan laju reaksi untuk itu, konsentrasi dari substrat S. Rumusnya diberikan oleh




Di sini, merupakan tingkat maksimum dicapai oleh sistem, maksimal (jenuh) konsentrasi substrat. Konstanta Michaelis adalah konsentrasi substrat di mana laju reaksi adalah setengah dari . Reaksi biokimia yang melibatkan substrat tunggal sering diasumsikan untuk mengikuti Michaelis-Menten kinetika, tanpa memperhatikan asumsi yang mendasari model.








Penentuan harga Km secara tepat dari sebuah grafik sangat sulit dilakukan. Oleh karena itu, digunakan metode lain untuk menganalisis data yang ada, yaitu Lineweaver-Burk Plot, Eadie-Hofstee Plot, dan Hanes-Woolf Plot.


A. Double-reciprocal Plot (Lineweaver-Burk Plot)


Persamaan linear yang digunakan untuk double-reciprocal plot adalah:










Grafik hubungan 1/v dan 1/[S] merupakan suatu garis lurus dengan slope Km/Vmdan intercept sumbu y 1/Vm. Double-reciprocal plot memberikan estimasi yang baik dalam menentukan harga Vm­, tetapi tidak untuk harga Km. Karena erroryang didapatkan pada data setiap titik untuk double-reciprocal plot tidak simetri, penggunaan analisis regresi (least square) harus dilakukan dengan hati-hati. Data yang diperoleh pada konsentrasi substrat rendah lebih mempengaruhi perubahan slope dan intersept dibandingkan dengan data yang diperoleh pada konsentrasi substrat tinggi.








Gambar I.10 Double-reciprocal (Lineweaver-Burk) plot (Shuler and Kargi, 1992)


B. Eadie-Hofstee Plot


Persamaan linear yang digunakan untuk Eadie-Hofstee plot adalah:




Grafik hubungan antara v dan v/[S] merupakan suatu garis lurus dengan slope Km dan intersept sumbu y Vm. Eadie-Hofstee plot dapat memberikan erroryang cukup besar karena terdapat variabel v pada kedua sumbu koordinat.




Gambar I.11 Eadie-Hofstee plot (Shuler and Kargi, 1992)






C. Hanes-Woolf Plot


Persamaan linear yang digunakan untuk Hanes-Woolf plot adalah:




Grafik hubungan [S]/v dan [S] merupakan garis lurus dengan slope 1/Vm danintersept sumbu y Km/Vm. Plot ini digunakan untuk menentukan harga Vm yang lebih akurat.




Gambar I.12 Hanes-Woolf plot (Shuler and Kargi, 1992)






PERSAMAAN MONOD


Persamaan Monod adalah model matematika untuk pertumbuhan mikroorganisme. Ini adalah nama untuk Jacques Monod yang mengusulkan menggunakan persamaan formulir ini untuk berhubungan tingkat pertumbuhan mikroba dalam lingkungan berair dengan konsentrasi nutrisi membatasi . Persamaan Monod memiliki bentuk yang sama dengan persamaan Michaelis-Menten , tetapi berbeda dalam bahwa itu adalah empiris sedangkan yang kedua didasarkan pada pertimbangan teoritis. 


Persamaan Monod umum digunakan dalam rekayasa lingkungan . Sebagai contoh, digunakan dalam Model Activated sludge untuk pengolahan limbah
Persamaan 


Persamaan Monod adalah : 








Dimana: 
μ adalah laju pertumbuhan spesifik dari mikroorganisme 
max μ adalah laju pertumbuhan spesifik maksimum dari mikroorganisme 
S adalah konsentrasi membatasi substrat untuk pertumbuhan 
K s adalah "setengah kecepatan konstan"-nilai S ketika μ / μ maks = 0,5 


μ max dan K s adalah koefisien empiris untuk persamaan Monod. Mereka akan berbeda antara spesies dan berdasarkan kondisi lingkungan ambient.


Tingkat pemanfaatan substrat berhubungan dengan laju pertumbuhan spesifik sebagai berikut : 


r su = - μX / Y 


Dimana: 
X adalah biomassa total (karena laju pertumbuhan spesifik, μ dinormalkan terhadap biomassa total) 
Y adalah koefisien hasil 
r su negatif oleh konvensi. 


Dalam beberapa aplikasi, beberapa istilah dari bentuk [S / (K s + S)] dikalikan bersama-sama di mana lebih dari satu gizi atau faktor pertumbuhan memiliki potensi untuk membatasi (misalnya bahan organik dan oksigen keduanya diperlukan untuk heterotrofik bakteri). 













BAB VI


KINETIKA ENZIM II






PENDAHULUAN


Enzim merupakan suatu biokatalisator yang berarti dapat mempercepat berlangsungnya suatu reaksi kimia dalam tubuh tanpa dia mengalami perubahan struktur ( hanya sementara waktu terikat pada zat-zat yang bereaksi ). Enzim hanya berpengaruh pada substrat tertentu tetapi mampu bekerja secara bolak-balik ( reversible )


Reaksi-reaksi yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup bekerja secara optimal pada suhu 30°C (suhu ruang), misalnya pada suhu tubuh tumbuhan. Sedangkan di dalam tubuh hewan homoitermis berlangsung pada suhu 37°C. Pada suhu tersebut proses oksidasi akan berjalan lambat. Agar reaksi-reaksi berjalan lebih cepat diperlukan katalisator.


Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat reaksi tetapi zat tersebut tidak ikut bereaksi. Dalam sel makhluk hidup, reaksi- reaksi kimia dapat berlangsung dengan cepat karena adanya katalisator hidup atau biokatalisator, yaitu : enzim. Enzim merupakan pengatur suatu reaksi. Berikut ini adalah contoh reaksi yang diatur oleh enzim. Contohnya:


Enzim maltase
Maltosa ———-> 2 glukosa
(substrat) <——— (produk)


Bahan tempat enzim bekerja disebut substrat. Dalam contoh reaksi di atas substratnya adalah maltosa. Bahan baru atau materi yang dibentuk sebagai hasil reaksi disebut produk. Dalam contoh reaksi di atas hanya ada 1 produk yaitu glukosa. Enzim yang mengkatalisis adalah maltase. Reaksi tersebut dapat berlangsung ke arah sebaliknya. Dengan kata lain reaksinya dua arah (reversible), maltosa dapat berubah menjadi glukosa dan glukosa dapat berubah menjadi maltosa. Enzim yang bekerja di kedua reaksi adalah maltase. Jika terdapat maltosa lebih banyak daripada glukosa, reaksi berlangsung dari kiri ke kanan. Sebaliknya, jika glukosa terdapat lebih banyak daripada maltosa, maka reaksi berlangsung dari kanan ke kiri.














CARA KERJA ENZIM


Molekul selalu bergerak dan bertumbukan satu sama lain. Jika suatu molekul substrat menumbuk molekul enzim yang tepat, maka akan menempel pada enzim.Tempat menempelnya molekul substrat pada enzim disebut sisi aktif. Kemudian terjadi reaksi dan terbentuk molekul produk. Ada 2 teori mengenai kerja enzim, yaitu:






a. Teori gembok anak kunci (key-lock)


Sisi aktif enzim mempunyai bentuk tertentu yang hanya sesuai untuk satu jenis substrat saja Gambar 3.4 A) Substrat sesuai dengan sisi aktif seperti gembok kunci dengan anak kuncinya. Hal itu menyebabkan enzim bekerja secara spesifik. Jika enzim mengalami denaturasi (rusak) karena panas, bentuk sisi aktif berubah sehingga substrat tidak sesuai lagi. Perubahan pH juga mempunyai pengaruh yang sama.


b. Teori cocok terinduksi (induced fit).


Sisi aktif enzim lebih fleksibel dalam menyesuaikan struktur substrat. Ikatan antara enzim dan substrat dapat berubah menyesuaikan dengan substrat.






INHIBITOR


Merupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible. Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif (Gambar 3.4B )






A. Inhibitor Kompetitif


Menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.


Inhibitor kompetitif misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat.


















B. Inhibitor Nonkompetitif


Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin menghambat kerja enzim penyusun dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversible tetapi tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan konsentrasi substrat.






C. Inhibitor Irreversible


Inhibitor ini berikatan dengan sisi aktif enzim secara kuat sehingga tidak dapat terlepas. Enzim menjadi tidak aktif dan tidak dapat kembali seperti semula (irreversible). Contohnya, diisopropilfluorofosfat yang menghambat kerja asetilkolin-esterase.






REAKTOR ENZIM DENGAN KINETIKA SEDERHANA


Dalam teknik kimia, Reaktor kimia adalah suatu bejana tempat berlangsungnya reaksi kimia. Rancangan dari reaktor ini tergantung dari banyak variabel yang dapat dipelajari di teknik kimia. Perancangan suatu reaktor kimia harus mengutamakan efisiensi kinerja reaktor, sehingga didapatkan hasil produk dibandingkan masukan (input) yang besar dengan biaya yang minimum, baik itu biaya modal maupun operasi. Tentu saja faktor keselamatan pun tidak boleh dikesampingkan. Biaya operasi biasanya termasuk besarnya energi yang akan diberikan atau diambil, harga bahan baku, upah operator, dll. Perubahan energi dalam suatu reaktor kimia bisa karena adanya suatu pemanasanatau pendinginan, penambahan atau pengurangan tekanan, gaya gesekan (pengaduk dan cairan), dll.






MACAM-MACAM REAKTOR KIMIA


Ada dua jenis utama reaktor kimia: 
Reaktor tangki atau bejana 
Reaktor pipa 


Kedua jenis reaktor dapat dioperasikan secara kontinyu maupun partaian/batch. Biasanya, reaktor beroperasi dalam keadaan konstan namun kadang-kadang bisa juga beroperasi secara transien. Biasanya keadaan reaktor yang transien adalah ketika reaktor pertama kali dioperasikan (mis: setelah perbaikan atau pembelian baru) di mana komponen produk masih berubah terhadap waktu. Biasanya bahan yang direaksikan dalam reaktor kimia adalah cairandan gas, namun kadang-kadang ada juga padatan yang diikutkan dalam reaksi (mis: katalisator, regent, inert). Tentu saja perlakuan terhadap bahan yang akan direaksikan akan berbeda.


Ada tiga tipe pendekatan utama yang digunakan dalam pengoperasian reaktor: 
Model reaktor batch 
Model Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) atau dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu) 
Model Reaktor Alir Pipa (RAP) atau dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat) 






JENIS REAKTOR


1. RATB (Reaktor Alir Tangki Berpengaduk)




Bagian dalam suatu RATB.


RATB dikenal juga sebagai RTIK (Reaktor Tangki Ideal Kontinu). Di RATB, satu atau lebih reaktan masuk ke dalam suatu bejana berpengaduk dan bersamaan dengan itu sejumlah yang sama (produk) dikeluarkan dari reaktor. Pengaduk dirancang sehingga campuran teraduk dengan sempurna dan diharapkan reaksi berlangsung secara optimal. Waktu tinggal dapat diketahui dengan membagi volum reaktor dengan kecepatan volumetrik cairan yang masuk reaktor. Dengan perhitungan kinetika reaksi,konversi suatu reaktor dapat diketahui.


Beberapa hal penting mengenai RATB: 
Reaktor berlangsung secara konstan, sehingga jumlah yang masuk setara dengan jumlah yang ke luar reaktor jika tidak tentu reaktor akan berkurang atau bertambah isinya. 
Perhitungan RATB mengasumsikan pengadukan terjadi secara sempurna sehingga semua titik dalam reaktor memiliki komposisi yang sama. Dengan asumsi ini, komposisi keluar reaktor selalu sama dengan bahan di dalam reaktor. 
Seringkali, untuk menghemat digunakan banyak reaktor yang disusun secara seri daripada menggunakan reaktor tunggal yang besar. Sehingga reaktor yang di belakang akan memiliki komposisi produk yang lebih besar dibanding di depannya. 
Dapat dilihat, bahwa dengan jumlah RATB kecil yang tak terbatas model perhitungan akan menyerupai perhitungan untuk RAP. 






2. RAP (Reaktor Alir Pipa)




RAP dikenal juga sebagai RAS (Reaktor aliran Sumbat). Dalam RAP, satu atau lebih reaktan dipompa ke dalam suatu pipa. Biasanya reaksi yang menggunakan RAP adalah reaksi fase gas.


Reaksi kimia berlangsung sepanjang pipa sehingga semakin panjang pipa konversi akan semakin tinggi. Namun tidak semudah ini menaikkan konversi, dalam RAP konversi terjadi secara gradien, pada awalnya kecepatan reaksi berlangsung secara cepat namun setelah panjang pipa tertentu jumlah reaktan akan berkurang dan kecepatan reaksi berlangsung lebih lambat dan akan makin lambat seiring panjangnya pipa. Artinya, untuk mencapai konversi 100% panjang pipa yang dibutuhkan adalah tak terhingga.






Beberapa hal penting mengenai RAP: 
Perhitungan dalam model RAP mengasumsikan tidak terjadi pencampuran, dan reaktan bergerak secara aksial bukan radial. 
Katalisator dapat dimasukkan melalui titik yang berbeda dari titik masukan, diharapkan reaksi lebih optimal dan terjadi penghematan. 
Biasanya, RAP memiliki konversi yang lebih besar dibanding RATB dalam volum yang sama. Artinya, dengan waktu tinggal yang sama RAP memberikan hasil yang lebih besar dibanding RATB. 






3. Reaktor Batch


Reaktor batch, atau sering juga disebut sebagai reaktor tertutup adalah suatu reactor di mana tidak aliran masuk maupun keluar selama reaksi berlangsung. Reaktan dimasukkan sekaligus pada saat awal, kemudian hasil reaksi diambil setelah jangka waktu tertentu.















campuran reaktan dan produk 













Volume campuran, V


Konsentrasi A di dalam reaktor, CA


Kecepatan reaaksi, (- rA)


Derajat konversi A, (xA)


Komposisi di setiap titik sama (campuran homogen) 












Gambar 5.1. Reaktor Batch Ideal


Reaktor tipe ini merupakan alat yang relatif sederhana dan banyak digunakan di laboratorium, karena sangat cocok untuk reaksi-reaksi skala yang kecil. Beberapa keuntungan pengunaan operasi batch dalam skala besar (skala industri) antara lain ; biaya intrumentasi rendah dan fleksibilitas operasi baik. Untuk penggunaan skala industri reaktor batch mempunyai beberapa kekurangan diantaranya : 
biaya penanganan dan tenaga kerja tinggi 
seringkali memerlukan waktu yang panjang pada saat shut down 
kontrol kualitas dari produk rendah 






4. Reaktor Semi-Batch


Reaktor jenis ini berlangsung secara batch dan kontinyu secara bersamaan. Contoh paling sederhana misalnya tangki fermentor, ragi dimasukkan sekali ke dalam tangki (secara batch) namun CO2 yang dihasilkannya dikeluarkan secara kontinyu. Contoh lainnya adalah klorinasi, suatu reaksi cair-gas, gas digelembungkan secara kontinyu dari dasar tangki agar bereaksi dengan cairan di tangki yang diam (batch).










































KATA PENUTUP






Demikian yang dapat saya paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, karena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini.


Penulis banyak berharap kepada para pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan penulisan makalah di kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca pada umumnya.









DAFTAR PUSTAKA 
































nih link buat yang pengen download versi wordnya : http://www.4shared.com/file/d7F2X93h/makalah_biokimia__reidzkoplakb.html

oke dah dulu deh,ntar klo ada tugas lagi gw pasti gw share...
See you....


Tidak ada komentar:

Posting Komentar

pembaca yang baik selalu meninggalkan komentar demi kemajuan blog.

trima kasih...