Metabolisme Bakteri

Metabolisme Bakteri

Metabolisme : semua reaksi kimia yang terjadi dalam organisme hidup untuk memperoleh dan menggunakan energi, sehingga organisme dapat melaksanakan berbagai fungsi hidup.

Metabolisme terdiri dari dua proses yang berlawanan yang terjadi secara simultan. Reaksi tersebut adalah:

1. Sintesis protoplasma dan penggunaan energi yang disebut Sebagai Anabolisme.

2. Oksidasi substrat diiringi dengan terbentuknya energi disebut Dengan Katabolisme.

Bakteri memperoleh energi melalui proses oksidasi-reduksi. Oksidasi adalah proses pelepasan elektron sedang reduksi adalah proses penangkapan elektron. Karena elektron tidak dapat berada dalam bentuk bebas, maka setiap reaksi oksidasi selalu diiringi oleh reaksi reduksi. Hasil dari reaksi oksidasi energi.

- Reaksi oksidasi dikatalisis : enzimdehidrogenase transferelektron dan proton yang dibebaskan kepada aseptor elektron
intermedier seperti NAD+ dan NADP+ NADH dan NADPH.

- Fosforilasi oksidasi terjadi pada saat elektron yang mengandung energi tinggi tersebut ditransfer ke dalam serangkaian transpor elektron sampai akhirnya di tangkap oleh oksingen atau oksidan anorganik lainnya sehingga oksigen akan tereduksi menjadi H2O.

- Berbagai carier yang mentransfer elektron menuju O2 : flavoprotein,quinon maupun citekrom.

Ada dua macam energi yang digunakan oleh makhluk hidup.

1. Sinar matahari. Organismenya disebut dengan organisme
fotosintesis atau di kenal juga dengan organisma fototrofik.

2. Oksidasi senyawa kimia. Organismenya disebut dengan organisme kemosintesis kemotrofik atauautotrofik.

Fotosintesis ada 2 macam :

1. Fotosintesis tipe Cyanobacteria. sama dengan fotosintesis yang terjadi pada tanamantingkat tinggi. CO2 + 2H2O ……sinar matahari…… H2O + [ CH2O ]n + O2 .

Klorofil

dimana pada sistem fotosintesis ini terdapat 2 fotosistem yaitu fotosistem (PS) I dan II. Aliran elektron dari PS II ke PS I mengubah NADP+ menjadi NADPH. Aliran eletktron yang demikian dikatakan noncyelic phosphorilation.

2. Fotosintesis tipe Noncyanobacteria.

tidak memiliki fotosistim II untuk menfotolisis H2O tidak pernah menggunakan air sebagai reduktan sehingga oksigen tidak pernah di hasilkan dari fotosintesis dikenal dengan fotosintesis anaerob memerlukan suplai senyawa organik sebagai donor hidrogennya.

Sinar matahari

CO2 +2H2A……………………….H2O + [CH2O]n + 2A

NUTRISI BAKTERI

1. Dengan dasar cara memperoleh makanan, bakteri dapat dibedakan menjadi dua:
   Bakteri heterotrof: bakteri yang tidak dapat mensintesis makanannya sendiri. Kebutuhan makanan tergantung dari mahluk lain. Bakteri saprofit dan bakteri parasit tergolong bakteri heterotrof.
2. Bakteri autotrofl bakteri yagn dapat mensistesis makannya sendiri. Dibedakan menjadi dua yaitu (1) bakteri foto autotrof dan (2) bakteri kemoautotrof.

KEBUTUHAN AKAN OKSIGEN BEBAS
Dengan dasar kebutuhan akan oksigen bebas untuk kegiatan respirasi, bakteri dibagi menjadi 2:
- Bakteri aerob: memerlukan O2 bebas untuk kegiatan respirasinya
- Bakteri anaerob : tidak memerlukan O2 bebas untu kegiatan respirasinya.

Untuk keperluan hidupnya, semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan. Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi. Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrient (zat gizi), sedang proses penyerapanya disebut proses nutrisi (Suriawiria, 1985).”
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. Kondisi tidak bersih dan higienis pada lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di lingkungan seperti ini. Oleh karena itu, prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah untuk mengeliminir dan meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali (Anonymous, 2006).”
Menurut Waluyo (2005), peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor pertumbuhan, dan nitrogen. “Selain itu, secara umum nutrient dalam media pembenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik oranisme baru (Jawetz, 2001).”
Pertumbuhan mikoorganisme tergantung dari tersedianya air. Bahan-bahan yang terlarut dalam air, yang digunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk bahan sel dan memperoleh energi, adalaah bahan makanan.

A. NUTRISI MIKROORGANISME

1. Jenis Nutrisi

Nutrien dalam media perbenihan harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik organisme baru. Nutrient diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai.

 2. Sumber-sumber nutrisi

a. Sumber Karbon

Tumbuhan-tumbuhan dan beberapa bakteri mampu mengunakan energi fotosintetik untuk mereduksi karbondioksida pada penggunaan air. Organisme ini termasuk kelompok autotrof, makhluk hidup yang tidak membutuhkan nutrient organik untuk pertumbuhannya. Autotrof lain adalah khemolitotrof, organisme yang menggunakan substrat anorganik seperti hidrogen atau thiosulfat sebagai reduktan dan karbondioksida sebagai sumber karbon.
Heterotrof membutuhkan karbon organik untuk pertumbuhannya, dan karbon organik tersebut harus dalam bentuk yang dapat diasimilasi. Contohnya, naphthalene dapat menyediakan semua karbon dan energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan respirasi heterotropik, tetapi sangat sedikit organisme yang memiliki jalur metabolik yang perlu untuk asimilasi naphthalene. Sebaliknya, glukosa, dapat membantu pertumbuhan fermentatif atau respirasi dari banyak organisme. Adalah penting bahwa substrat pertumbuhan disuplai pada tingkatan yang cocok untuk galur mikroba yang akan ditumbuhkan. Karbondioksida dibutuhkan pada sejumlah reaksi biosintesis.
Keperluan akan Zat Karbon
Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang paling teroksidas, CO₂, sebagai satu-satunya sumber utama karbon selular. Perubahan CO₂, menjadi unsur pokok sel organik adalah proses reduktif, yang memerlukan pemasukan bersih energi.
Semua organisme lain memperoleh karbonnya terutama dari zat gizi organik. Karena kebanyakan substrat organik adalah setingkat dengan oksidasi umum sebagai unsur pokok sel organik, zat-zat itu biasanya tidak usah menjalani reduksi pertama yang berguna sebagai sumber karbon sel. Selain untuk memenuhi keperluan biosintetik akan karbon, maka substrat organik harus memberikan keperluan energetik untuk sel itu. Akibatnya sebagian besar daripada karbon yang terdapat pada substrat organik memasuki lintasan lintasan metabolisme yang menghasilkan energi dan akhirnya dikeluarkan lagi dari sel, sebagai CO₂ (hasil utama dalam metabolisme pernapasan yang menghasilkan energi atau sebagai campuran CO₂ dan senyawa organik). Jadi, substrat organik biasanya mempunyai peran gizi yang lengkap.

b. Sumber Nitrogen

Nitrogen merupakan komponen utama protein dan asam nukleat, yaitu sebesar lebih kurang 10 % dari berat kering sel bakteri. Nitrogen mungkin disuplai dalam bentuk yang berbeda, dan mikroorganisme beragam kemampuannya untuk mengasimilasi nitrogen. Hasil akhir dari seluruh jenis asimilasi nitrogen adalah bentuk paling tereduksi yaitu ion ammonium (NH₄⁺). Banyak mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi nitrat (NO₃) dan nitrit (NO₂) secara reduksi dengan mengubahnya menjadi amoniak (NH₃). Jalur asimilasi ini berbeda dengan jalur dissimilasi nitrat dan nitrit. Jalur dissimilasi digunakan oleh organisme yang menggunakan ion ini sebagai elektron penerima terminal dalam respirasi, proses ini dikenal sebagai denitrifikasi, dan hasilnya adalah gas nitrogen (N₂), yang dikeluarkan ke atmosfer.
Kemampuan untuk mengasimilasi N₂ secara reduksi melalui NH₃, yang disebut fiksasi nitrogen, adalah sifat untuk prokariota, dan relatif sedikit bakteri yang memiliki kemampuan metabolisme ini. Proses tersebut membutuhkan sejumlah besar energi metabolik dan tidak dapat aktif dengan adanya oksigen. Kemampuan fiksasi nitrogen ditemukan pada beragam bakteri yang berevolusi sangat berbeda dalam strategi biokimia untuk melindungi enzim fixing-nitrogen nya dari oksigen.
Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan NH₄⁺ sebagai sumber nitrogen utama, dan banyak organisme memiliki kemampuan untuk menghasilkan NH₄⁺ dari amina (R-NH₂) atau dari asam amino (RCHNH₂COOH). Produksi amoniak dari deaminasi asam amino disebut ammonifikasi. Amoniak dimasukkan ke dalam bahan organik melalui jalur biokomia yang melibatkan glutamat dan glutamine.

c. Sumber Belerang

Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri autotropik dapat mengoksidasinya menjadi sulfat (SO₄^2-). Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber belerang, mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida (H₂S). Beberapa mikroorganisme dapat mengasimilasi H₂S secara langsung dari medium pertumbuhan tetapi senyawa ini dapat menjadi racun bagi banyak organisme.
Kedua unsur ini yaitu belerang dan nitrogen terdapat dalam sel dalam bentuk tereduksi, sebagai gugus sulfhidril dan amino. Sebagian besar mikroorganisme mampu menampung unsur-unsur ini dalam bentuk oksida dan mereduksi sulfat dan juga nitrat. Sumber nitrogen yang paling lazim untuk mikroorganisme adalah garam-garam ammonium. Beberapa prokariot mampu mereduksi nitrogen molekul (N₂ atau dinitrogen). Mikroorganisme lain memerlukan asam-asam amino sebagai sumber nitrogen, jadi yang mengandung nitrogen organik. Tidak semua mikroorganisme mampu mereduksi sulfat, beberapa diantaranya memerukan H₂S atau sistein sebagai sumber S.
Keperluan Akan Nitrogen dan Belerang
Nitrogen dan belerang terdapat pada senyawa organik sel terutama dalam bentuk yang terinduksi masing-masing sebagai gugus amino dan sulfhidril. Kebanyakan organisme fotosintetik mengasimilasi kedua unsur ini dalam keadaan anorganik yang teoksidasi, sebagai nitrat dan sulfat, jadi penggunaan biosintetiknya meliputi reduksi pendahuluan. Banyak bakteri nonfotosintetik dan cendawan dapat juga memenuhi keperluannya akan nitrogen dan belerang dari nitrat dan sulfat. Beberapa mikroorganisme tidak dapat mengadakan reduksi salah satu atau kedua anion ini dan harus diberikan unsur dalam bentuk tereduksi. Keperluan akan sumber nitrogen yang tereduksi agak umum dan dapat dipenuhi oleh persediaan nitrogen sebagai garam-garam ammonium. Keperluan akan belerang tereduksi lebih jarang, bahan itu dipenuhi dari persediaan sulfida atau dari senyawa organik yang mengandung satu gugus sulfhidril (misalnya sisteine).
Beberapa bakteri dapat juga memanfaatkan sumber nitrogen alam yang paling banyak, yaitu N₂. Proses asimilasi nitrogen ini disebut fiksasi nitrogen dan meliputi reduksi permulaan N₂ menjadi amino.

d. Sumber Phospor

Fosfat (PO₄^3-) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan sejumlah koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit, lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid), beberapa polisakarida kapsul dan beberapa protein adalah bergugus fosfat. Fosfat selalu diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (P_i).

e. Sumber Mineral

Sejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium (Mg²⁺) dan ion ferrum (Fe²⁺) juga ditemukan pada turunan porfirin yaitu: magnesium dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg²⁺ dan K⁺ keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan ribosom. Ca²⁺ dibutuhkan sebagai komponen dinding sel gram positif, meskipun ion tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan Na⁺ untuk pertumbuhannya. Dalam memformulasikan medium untuk pembiakan kebanyakan mikroorganisme, sangatlah penting untuk menyediakan sumber potassium, magnesium, kalsium, dan besi, biasanya dalam bentuk ion-ion (K⁺, Mg₂⁺, Ca₂⁺, dan Fe₂⁺). Banyak mineral lainnya (seperti Mn₂⁺, Mo₂⁺, Co₂⁺, Cu₂⁺, dan Zn₂⁺) dibutuhkan: mineral ini kerapkali terdapat dalam air kran atau sebagai kontaminan dari kandungan medium lainnya.

f. Sumber Oksigen

Untuk sel oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat dalam CO₂ dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banya organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O₂ atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatic yang berantai panjang. Menilik hubungannya dengan oksigen dapat dibedakan sekurang-kurangnya tiga kelompok organisme: organisme aerob obligat yang mampu menghasilkan energi hanya melalui respirasi dan dengan demikian tergantung pada oksigen. Organisme anaerob obligat hanya dapat hidup dalam lingkungan bekas oksigen. Untuk organisme ini O₂ bersifat toksik. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O₂ udara, jadi bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O₂, tetapi memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain (Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan respirasi (dengan adanya O₂) ke peragian (tanpa O₂).

3. Tipe-Tipe Nutrisi Utama Bakteri

Tipe	Sumber Energi untuk Pertumbuhan	Sumber Karbon Untuk Pertumbuhan	Contoh genus
Fototrof Fotoautotrof Fotoheterotrof	Cahaya Cahaya	CO2 Senyawa organik	Chromatium Rhodopseumdomonas
Kemotrof Kemoautotrof Kemoheterotrof	Oksidasi senyawa Organik Oksidasi senyawa organik	CO2 Senyawa organik	Thiobacillus Esherichia

4. Fungsi Nutrisi Untuk Mikroba

Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Beberapa golongan mikroba misalnya diatomae dan alga tertentu memerlukan silika (Si) yang biasanya diberikan dalam bentuk silikat untuk menyusun dinding sel. Fungsi dan kebutuhan natrium (Na) untuk beberapa jasad belum diketahui jumlahnya. Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik. Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain. Jasad hidup dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat maupun cair (larutan). Jasad yang dapat menggunakan makanan dalam bentuk padat tergolong tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan makanan dalam bentuk cair tergolong tipe holofitik. Jasad holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler. Pencernaan di luar sel ini dikenal sebagai extracorporeal digestion. Bahan makanan yang digunakan oleh jasad hidup dapat berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, dan sumber nitrogen.

a. Air

Air merupakan komponen utama sel mikroba dan medium. Funsi air adalah sebagai sumber oksigen untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut dan alat pengangkut dalam metabolisme.

b. Sumber energi

Ada beberapa sumber energi untuk mikroba yaitu senyawa organik atau anorganik yang dapat dioksidasi dan cahaya terutama cahaya matahari.

c. Sumber karbon

Sumber karbon untuk mikroba dapat berbentuk senyawa organik maupun anorganik. Senyawa organik meliputi karbohidrat, lemak, protein, asam amino, asam organik, garam asam organik, polialkohol, dan sebagainya. Senyawa anorganik misalnya karbonat dan gas CO2 yang merupakan sumber karbon utama terutama untuk tumbuhan tingkat tinggi.

d. Sumber aseptor elektron

Proses oksidasi biologi merupakan proses pengambilan dan pemindahan elektron dari substrat. Karena elektron dalam sel tidak berada dalam bentuk bebas, maka harus ada suatu zat yang dapat menangkap elektron tersebut. Penangkap elektron ini disebut aseptor elektron. Aseptor elektron ialah agensia pengoksidasi. Pada mikrobia yang dapat berfungsi sebagai aseptor elektron ialah O2, senyawa organik, NO3-, NO2-, N2O, SO4 =, CO2, dan Fe3+.

e. Sumber mineral

Mineral merupakan bagian dari sel. Unsur penyusun utama sel ialah C, O, N, H, dan P. unsur mineral lainnya yang diperlukan sel ialah K, Ca, Mg, Na, S, Cl. Unsur mineral yang digunakan dalam jumlah sangat sedikit ialah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo, Al, Ni, Va, Sc, Si, Tu, dan sebagainya yang tidak diperlukan jasad. Unsur yang digunakan dalam jumlah besar disebut unsur makro, dalam jumlah sedang unsur oligo, dan dalam jumlah sangat sedikit unsur mikro. Unsur mikro sering terdapat sebagai ikutan (impurities) pada garam unsur makro, dan dapat masuk ke dalam medium lewat kontaminasi gelas tempatnya atau lewat partikel debu. Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi untuk mengatur tekanan osmose, kadar ion H+ (kemasaman, pH), dan potensial oksidasireduksi (redox potential) medium.

f. Faktor tumbuh

Faktor tumbuh ialah senyawa organik yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan (sebagai prekursor, atau penyusun bahan sel) dan senyawa ini tidak dapat disintesis dari sumber karbon yang sederhana. Faktor tumbuh sering juga disebut zat tumbuh dan hanya diperlukan dalam jumlah sangat sedikit. Berdasarkan struktur dan fungsinya dalam metabolisme, faktor tumbuh digolongkan menjadi asam amino, sebagai penyusun protein; base purin dan pirimidin, sebagai penyusun asam nukleat; dan vitamin sebagai gugus prostetis atau bagian aktif dari enzim.

g. Sumber nitrogen

Mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk amonium, nitrat, asam amino, protein, dan sebagainya. Jenis senyawa nitrogen yang digunakan tergantung pada jenis jasadnya. Beberapa mikroba dapat menggunakan nitrogen dalam bentuk gas N2 (zat lemas) udara. Mikroba ini disebut mikrobia penambat nitrogen.

5. Unsur utama, sumber dan fungsi mereka dalam sel bakteri.

Elemen	% dari berat kering	Sumber	Fungsi
Karbon	50	Kompleks organik atau CO 2	material Utama dari bahan selular
Oksigen	20	H 2 O, Kompleks organik, CO 2, dan O 2	Konstituen dari sel dan sel bahan air; O 2 adalah menerima elektron dalam respirasi aerobik
Nitrogen	+14	NH 3, NO 3, Kompleks organik, N 2	Konstituen dari asam amino, asam nukleik nucleotides, dan coenzymes
Hidrogen	8	H 2 O, Kompleks organik, H 2	Utama dari organik memanjang dan sel air
Fosfor	3	anorganik Fosfat (PO 4)	Konstituen dari asam nukleik, nucleotides, phospholipids, LPS, teichoic asam
Belerang	1	SO 4, H 2 S, S o, belerang organik memanjang	Konstituen dari cysteine, methionine, glutathione, beberapa coenzymes
Kalium	1	Kalium GARAM dapur	Utama selular anorganik gigih dan cofactor untuk enzim tertentu
Magnesium	0.5 0,5	Magnesium GARAM dapur	Anorganik selular dengan gigih, cofactor tertentu untuk reaksi enzimatis
Kalsium	0.5 0,5	Kalsium GARAM dapur	Anorganik selular dengan gigih, cofactor untuk enzim tertentu dan komponen endospores
Besi	0.2 0,2	GARAM dapur besi	Komponen tertentu cytochromes dan nonheme-besi dan protein yang cofactor untuk beberapa reaksi enzimatis

6. Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen

a. Berdasarkan sumber karbon

Berdasarkan atas kebutuhan karbon jasad dibedakan menjadi jasad ototrof dan heterotrof. Jasad ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat. Jasad heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik. Jasad heterotrof dibedakan lagi menjadi jasad saprofit dan parasit. Jasad saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati. Jasad parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya. Jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen.

b. Berdasarkan sumber energi

Berdasarkan atas sumber energi jasad dibedakan menjadi jasad fototrof, jika menggunakan energi cahaya; dan khemotrof, jika menggunakan energi dari reaksi kimia. Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal jasad fotoototrof, fotoheterotrof, khemoototrof dan khemoheterotrof. Perbedaan dari keempat jasad tersebut sbb:

Jasad	Sumber Karbon	Sumber Energi
Fotoototrof Fotoheterotrof Khemotrof khemoheterotrof	Zat anorganik Zat organik Zat anorganik Zat organik	Cahaya matahari Cahaya matahari Oksidasi zat anorganik Oksidasi zat organik

c. Berdasarkan sumber donor elektron

Berdasarkan atas sumber donor elektron jasad digolongkan manjadi jasad litotrof dan organotrof. Jasad litotrof ialah jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S. jasad organotrof ialah jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik.

d. Berdasarkan sumber energi dan donor elektron

Berdasarkan atas sumber energi dan sumber donor elektron jasad dapat digolongkan menjadi jasad fotolitotrof, fotoorganotrof, khemolitotrof, dan khemoorganotrof. Perbedaan keempat golongan jasad tersebut sbb

Jasad	Sumber Energi	Sumber Donor Elektron	Contoh
Fotolitotrof	Cahaya	Zat anorganik	Tumbuhan tingkat tinggi, alga
Fotoorganotrof	Cahaya	Zat organik	Bakteri belerang fotosintetik
Khemolitotrof	Oksidasi zat	Zat anorganik	Bakteri besi, bakteri
Khemoorganotrof	Anorganik Oksidasi zat organik	Zat organik	hidrogen, bakteri nitrifikasi Jasad heterotrof

e. Berdasarkan kebutuhan oksigen

Berdasarkan akan kebutuhan oksigen, jasad dapat digolongkan dalam jasad aerob, anaerob, mikroaerob, anaerob fakultatif, dan kapnofil. Pertumbuhan mikroba di dalam media cair dapat menunjukkan sifat berdasarkan kebutuhan oksigen.
Obligat aerob Fakultatif anaerob Obligat anaerob Aerotoleran/Anaerob Mikroaerofil Jasad aerob ialah jasad yang menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satusatunya aseptor hidrogen yang terakhir dalam proses respirasinya. Jasa anaerob, sering disebut anaerob obligat atau anaerob 100% ialah jasad yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya. Jasad mikroaerob ialah jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit. Jasad aerob fakultatif ialah jasad yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Jasad ini juga bersifat anaerob toleran. Jasad kapnofil ialah jasad yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO₂ tinggi.

7. Interaksi Antar Jasad Dalam Menggunakan Nutrien

Jika dua atau lebih jasad yang berbeda ditumbuhkan bersama-sama dalam suatu medium, maka aktivitas metabolismenya secara kualitatif maupun kuantitatif akan berbeda jika dibandingkan dengan jumlah aktivitas masing-masing jasad yang ditumbuhkan dalam medium yang sama tetapi terpisah. Fenomena ini merupakan hasil interaksi metabolisme atau interaksi dalam penggunaan nutrisi yang dikenal sebagai sintropik atau sintropisme atau sinergitik. Sebagai contoh ialah bakteri penghasil metan yang anaerob obligat tidak dapat menggunakan glukosa sebagai substrat, tetapi bakteri tersebut akan segera tumbuh oleh adanya hasil metabolisme bakteri anaerob lain yang dapat menggunakan glukosa.

B. PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu mikroorganisme. Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada mikroba bersel tunggal (unisluler), pertumbuhan sel merupakan pertambahan jumlah individu. Misalnya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri.
Pertumbuhan merupakan suatu proses kehidupan yang irreversible artinya tidak dapat dibalik kejadiannya. 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 (Sofa, 2008).
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian.

• Fase Lag

Merupakan fase adaptasi. Pada fase ini terjadi reorganisasi konstituen makro dan mikro molekul. Ada yang lama ada juga yang cepat. Tergantung kondisi lingkungan.

• Fase Eksponensial

Merupakan fase pertumbuhan sebenarnya. Jika dilihat dalam kurva akan dilihat kenaikan jumlah mikroba berdasarkan bertambahnya waktu.

• Fase stasioner

Pada fase ini penambahan dengan pengurangan jumlah mikroba hampir sama. Sehingga di kurva dapat dilihat berupa garis lurus. Hal ini disebabkan karena mulai menipisnya jumlah nutrisi dalam médium yang ditempati.

• Fase Kematian

Ada kalanya setelah fase stasioner jumlah mikroba menurun. Hal ini karena habisnya nutrisi dalam media. Mikroba juga menghasilkan metabolisme skunder yang hasilnya menjadi toxic untuk mikroba lainnya.
Dalam pertumbuhannya setiap makhluk hidup membutuhkan nutrisi yang mencukupi serta kondisi lingkungan yang mendukung demi proses pertumbuhan tersebut, termasuk juga bakteri. Menurut Darkuni (2001) pertumbuhan bakteri pada umumnya akan dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Pengaruh faktor ini akan memberikan gambaran yang memperlihatkan peningkatanb jumlah sel yang berbedadan pada akhirnya memberikan gambaran pula terhadap kurva pertumbuhannya. Sedangkan menururt Tarigan (1988) kebutuhan mikroorganisme untuk pertumbuhan dapat dibedakan menjadi dua kategori, yaitu: kebutuhan fisik dan kebutuhan kimiawi atau kemis. Aspek-aspek fisik dapat mencakup suhu, pH dan tekanan osmotik. Sedangkan kebutuhan kemis meliputi air, sumber karbon, nitrogen oksigen, mineral-mineral dan faktor penumbuh. Hal ini sesuai dengan pendapat Hastuti (2007) bahwa terdapat beberapa faktor abiotik yang dapat mempengaruhi pertumbuhan bakteri, antara lain: suhu, kelembapan, cahaya, pH, AW dan nutrisi. Apabila dfaktor-faktor abiotik tersebut memenuhi syarat, sehingga optimum untuk pertumbuhan bakteri, maka bakteri dapat tumbuh dan berkembang biak.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN MIKROORGANISME

a. Faktor lingkungan

• pengaruh suhu terhadap pertumbuhan mikroorganisme
• pengaruh tekanan osmotik terhadap pertumbuhan mikroorganisme
• pengaruh sinar ultraviolet tehadap pertumbuhan mikroorganisme
• pengaruh pH terhadap pertumbuhan mikroorganisme

b. Pengaruh suhu terhadap pertumbuhan mikroorganisme

Berdasarkan suhu optimum untuk pertumbuhan maka dapat dikelompokan menjadi 3 yaitu : 1. psikrofilik (0-200C), 2. mesofilik Mesofilik (20-300C), 3. termofilik (50-1000C). Suhu merupakan faktor lingkungan yang sangat menentukan kehidupan mikroorganisme, pengaruh suhu berhubungan dengan aktivitas enzim. Suhu rendah menyebabkan aktiivtas enzim menurun dan jika suhu terlalu tinggi dapat mendenaturasi protein enzim.


KESIMPULAN
Nutrisi dan perkembangan mikroorganisme sangat berkatan, mikroba sangat membutuhkan nutrisi untuk bertumbuh. Dan nutrisi yang di butuhkan bermcam-macam seperti karbon, oksigen, nitrogen, sulfur, dan beberapa mineral lainya.

Nutrient diklasifikasikan berdasarkan elemen yang mereka suplai yaitu:

v  Sumber Karbon

v  Sumber Nitrogen dan Belerang

v  Sumber Phospor

v  Sumber Mineral

v  Sumber Oksigen

Fungsi utama nutrisi bagi organisme diantaranya adalah: sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron.

Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu mikroorganisme. Pembelahan sel adalah hasil dari pembelahan sel. Pada mikroba bersel tunggal (unisluler), pertumbuhan sel merupakan pertambahan jumlah individu.
Pertumbuhan mikroba dalam suatu medium mengalami fase-fase yang berbeda, yang berturut-turut disebut dengan fase lag, fase eksponensial, fase stasioner dan fase kematian.

• Fase Lag
• Fase Eksponensial
• Fase stasioner
• Fase Kematian

Pertumbuhan mikroorganisme dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan suhu yang ada di sekitar.
DAFTAR PUSTAKA

• Mokosuli Yeremia.2009.Pengantar Mikrobiologi.FMIPA INIMA.Tondano

• http://www.biopedia.co.cc/2009/10/faktor-yang-mempengaruhi-pertumbuhan.html

• http://zaifbio.wordpress.com/2009/01/31/nutrisi-mikroba-sebuah-esensi-dasar-untuk-kehidupan-mikroba/

A. Kultivasi
Untuk memperoleh bakteri di laboratorium kita harus dapat melakukan kultivasi ( menumbuhkan bakteri dalam biakan murni ). Untuk
berhasilnya kultivasi berbagai tipe bakteri diperlukan suatu kombinasi nutrien serta lingkungan fisik yang sesuai. Kondisi fisik yang dibutuhkan untuk pertumbuhan meliputi : suhu, atmosfer gas, dan keasaman atau kebasaan.
1. Suhu

Setiap spesies bakteri tumbuh pada suatu kisaran suhu tertentu. Atas dasar itu bakteri dapat dikelompokkan menjadi :

- psikrofil yaitu bakteri yang tumbuh pada suhu 0 celcius sampai 30 celcius

- mesofil yaitu bakteri yang tumbuh pada suhu 25 celcius sampai 40 celcius dan

- termofil yaitu bakteri yang tumbuh pada suhu 50 cercius atau lebih.

2. Atmosfer gas

Gas-gas utama yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri ialah oksigen dan karbon dioksida. Bakteri menunjukkan keragaman yang luas dalam hal respon terhadap oksigen bebas, dan atas dasar ini bakteri
dikelompokkan menjadi empat kelompok yaitu :

a. Aerobik = organisme yang memerlukan oksigen

b. Anaerobik = tumbuh tanpa oksigen

c. Anaerobik fakultatif = tumbuh dalam keadaan aerobik dan anaerobik

d. Mikroaerofilik = tumbuh baik bila ada sedikit oksigen atmosferik.

B. Reproduksi bakteri

Proses reproduksi paling umum di dalam daur pertumbuhan yang biasa pada populasi 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, dan disebut sel anak.
C. Pertumbuhan bakteri
1. Konsep pertumbuhan bakteri
Istilah pertumbuhan umum digunakan untuk bakteri dan mikroorganisme lain biasanya mengacu pada perubahan didalam hasil panen sel ( pertambahan total masa sel ) dan bukan perubahan individu organisme. Inokulum hampir selalu mengandung ribuan organisme ; pertumbuhan menyatakan pertambahan jumlah dan atau massa melebihi yang ada di dalam inokulum asalnya.
2. Daur pertumbuhan normal
Bila kita menginokulasikan sejumlah tertentu sel pada suatu medium yang segar, lalu mementukan populasi bakteri tersebv pada waktu-waktu tertentu selama periode inkubasi 24 jam, dan memetakan logaritme jumlah sel terhadap waktu, maka kita akan memperoleh gambaran sebagai berikut :

a. Periode awal yang tampaknya tanpa pertumbuhan ( fase log )

b. Periode pertumbuhan yang cepat ( fase ekponential )

c. Kemudian kecepatan pertumbuhan mendatar alias tetap ( fase statis atau stationer )

d. Penurunan populasi sel-sel hidup ( fase kematian ).

Farmakologi dasar

FARMAKOLOGI DASAR

Sejarah Obat

Obat merupakan semua zat baik kimiawi, hewani, maupun nabati yang dalam dosis layak dapat menyembuhkan, meringankan atau mencegah penyakit berikut gejalanya.

Di masa lalu banyak obat berasal dari tumbuhan dan hewan

a.       Cara mencoba-coba pengalaman empiris secara turun temurun

Bagian dari tumbuhan yang dapat dipergunakan sebagai obat: tumbuhan keseluruhan (herbal), daun (folia), akar (radix),kulit (cortex), buah (fructus), bunga (flores), dan biji (semen)

Mulanya sebagai racun : pada anak panah suku indian kurare, strychnin

Gas racun (mustard) nitrogen-mustard anti kanker

Obat dari hewan yang sudah dipakai secara turun temurun, seperti hati ayam atau sapi untuk yang kekurangan darah, pancreas untuk terapi kekurangan insulin. Testis untuk terapi hormon

Mineral dari tanah, masyarakat primitif  tertentu yang memakan tanah yang tenyata mengandung Fe sehingga mencegah anemia

Dalam bentuk ekstrak atau rebusan

b.      Para ahli kimia mencoba mengisolasi zat-zat aktif dalam tanaman

Efedrin dari tanaman Ma Huang ( Ephedra vulgaris)

Kinin dari kulit pohon kina

Atropin dari Atropa belladonna

Morfin dari candu (Papaver somniferum)

Digoksin dari daun Digitalis lanata dan lainnya

c.       Munculnya obat kimiawi secara sintesis

Permulaan abad 20 mulai kemajuan obat-obat kimia sintesis: Salvarsan dan Aspirin

Sulfanilamid dan Penisilin

Ilmu kimia, fermentasi, teknologi rekombinan DNA berkembang sangat pesat

80% obat yang kini digunakan adalah hasil penemuan 3 dasawarsa terakhir ini

Perkembangan lanjut dengan membuat senyawa-senyawa turunan dari senyawa awal yang memiliki potensi lebih besar dan efek samping yang lebih rendah

Pengertian-pengertian:

1.       Farmakologi adalah ilmu yang mempelajari ilmu pengetahuan obat dengan seluruh aspeknya, baik sifat kimiawi maupun fisikanya, kegiatan fisiologi, resorpsi dan nasibnya dalam organisme hidup. Untuk menyelidiki semua interaksi antara obat dan tubuh manusia khususnya, serta pengobatan penyakit, disebut farmakologi klinis.

2.       Farmakognosi mempelajari pengetahuan dan pengenalan obat yang berasal dari tanaman dan zat-zat aktifnya, begitu pula yang berasal dari dunia mineral dan hewan.

3.       Biofarmasi meneliti pengaruh formula obat terhadap efek terapeutiknya. Dalam bentuk apa sediaan obat dibuat agar didapat efek optimal. Ketersediaan hayati obat dalam tubuh untuk diresorpsi dan melakukan efeknya juga dipelajari.

4.       Farmakokinetika meneliti perjalanan obat, mulai dari saat pemberiannya, bagaimana absorpsi dari usus, transpor dalam darah, dan distribusi ke tempat kerjanya dan jaringan lain. Serta perombakannya (biotranformasi) dan diekskresi lewat ginjal. Singkatnya apa yang dilakukan tubuh terhadap obat.

5.       Farmakodinamika mempelajari kegiatan obat terhadap organisme hidup, terutama cara dan mekanisme kerjanya, reaksi fisiologi, serta efek terapetis yang ditimbulkannya.Singkatnya Efek obat terhadap tubuh.

6.       Toksikologi adalah pengetahuan tentang efek racun dari obat terhadap tubuh dan sebetulnya termasuk pula dalam kelompok farmakodinamika, karena efek terapetis obat berhubungan erat dengan efek toksiknya. Pada hekekatnya obat dapat menjadi racun dan merusak organisme manakala dosisnya tidak tepat.

7.       Farmakoterapi mempelajari penggunaan obat untuk mengobati penyakit atau gejalanya.atas dasar pengetahuan tentang adanya hubungan antara khasiat obat dan sifat fisiologi atau mikrobiologinya di satu pihak dan penyakit di pihak lain. Adakalanya berdasar atas pengalaman yang lama (dasar empiris).

8.       Fytoterapi menggunakan zat-zat dari tanaman untuk mengobati penyakit.

9.       Zat aktif adalah senyawa-senyawa yang dalam organisme hidup menimbulkan kerja biologi.

10.   Kerja biologi yaitu semua perubahan dalam system biologi yang ditimbulkan oleh zat aktif.

11.   Bahan obat ialah zat aktif yang dapat berfungsi untuk mencegah, meringankan, menyembuhkan atau mengenali penyakit

12.   Obat adalah bentuk-bentuk sediaan tertentu dari bahan obat yang digunakan pada hewan dan manusia.

13.   Racun yaitu zat aktif yang menyebabkan kerja yang merusak

14.   Potensi kerja suatu senyawa ialah ukuran untuk dosis dan konsentrasi, yang dibutuhkan untuk mencapai efek tertentu,makin kecil dosis obatnya menunjukkan  makin besar potensi kerjanya.( ibaratnya kapuk dengan paku)

Dalam kelas terapi obat digolongkan menjadi empat:

a.       Obat farmakodinamis: mempercepat atau memperlambat proses fisiologi atau fungsi biokimia dalam tubuh : hormon, diuretika, hipnotika, dan obat otonom

b.      Obat kemoterapeutis: membunuh parasit dan kuman di dalam tubuh, sekecil-kecilnya berpengaruh terhadap tubuh tapi berkhasiat membunuh sebesar-besarnya terhadap parasit (cacing, protozoa) dan mikroorganisme (bakteri, virus). Termasuk obat-obat kanker .

c.       Obat tradisional adalah bahan atau ramuan bahan yang berupa bahan tumbuhan, bahan hewan, bahan mineral, sediaan sarian (galenik) atau campuran dari bahan tersebut yang secara turun-temurun digunakan untuk pengobatan berdasarkan pengalaman.

d.      Obat diagnotis: pembantu untuk melakukan diagnosis (pengenalan penyakit), misal saluran lambung-usus (bariumsulfat), dan saluran empedu (natriumiopanoat dan asam iod organik lainnya).

Farmakope dan nama obat

Farmakope adalah buku resmi yang ditetapkan hukum dan memuat standarisasi obat-obat penting serta persyaratannya akan identitas, kadar kemurnian dan sebagainya, begitupula metoda analisa dan resep sediaan farmasi. Tiap negara memiliki farmakope sendiri, yang memuat obat-obat resmi dengan nilai terapi yang telah dibuktikan. Dan tiap apotik diwajibkan memilikinya

Farmakope Indonesia I jilid I tahun 1962 jilid II tahun 1965

Farmakope Indonesia II tahun 1972

Farmakope Indonesia III tahun 1979

Farmakope Indonesia IV tahun 1996

Obat paten atau spesialite adalah obat milik suatu perusahaan dengan nama khas yang dilindungi hukum, yaitu merek terdaftar atau proprietary name.

Obat berkhasiat keras: selain berkhasiat juga dianggap berbahaya terhadap kesehatan dan tidak dimaksudkan untuk keperluan teknik.

        Obat keras terbagi menjadi 2:

1.       Obat-obat dari daftar obat keras (daftar G): hanya dibeli di apotik dengan resep dokter dan dapat diulang tanpa resep baru bila dinyatakan boleh diulang. Golongan antibiotika, obat-obat sulfa, antihistaminika untuk pemakaian dalam dan semua obat suntik. Lingkaran Merah

2.       Obat-obat dari daftar obat keras terbatas (daftar W atau sekarang daftar P): diperuntukkan jenis penyakit yang pengobatannya dianggap telah ditetapkan sendiri oleh rakyat dan tidak begitu membahayakan. Dapat dibeli di apotik tanpa resep dokter,tersedia di toko obat yang pada waktu penyerahannya harus dalam bungkus aslinya. Lisol, air burowi, tingtur iod, papaverin (10mg), efedrin (35 mg) dan sulfa-sulfa usus (600 mg), serbuk sulfanilamida steril (5 g), dan antihistaminika untuk pemakaian luar. Lingkaran Biru. Terdapat peringatan  (P1 – P6) awas obat keras.

Kelompok obat yang tidak termasuk golongan obat keras dinamakan Obat bebas. Lingkaran Hijau.

Narkotika adalah zat atau obat yang berasal dari tanaman atau bukan, baik sintesia atau semi sintesis yang dapat menyebabakan penurunan atau perubahan kesadaran, hilangnya rasa, mengurangi sampai menghilangkan rasa nyeri dan dapat menimbulkan ketergantungan. Disebut juga sebagai obat bius atau daftar O

 Narkotika digolongkan menjadi 3:

a.       Narkotika Golongan I: hanya digunakan untuk kepentingan pengembangan ilmu pengetahuan dan dilarang digunakan untuk kepentingan lainnya. Ada 26 bahan Contoh: tanaman Papaver somniferum, opium(candu), tanaman Erythroxylon coca, tanaman ganja (Cannabis), tetrahidrokarbinol dan turunannya, heroin, tiofentanil

b.      Narkotika Golongan II: dapat digunakan dalam terapi selain untuk tujuan ilmu pengetahuan dan memiliki potensi ketergantungan yang tinggi. Ada 87 zat/sediaan contohnya: dekstromoramida (Palfium), difenoksilat, fentanil, levorfanol, metadon (symoron), morfina,petidina,sulfentanil,opium

c.       Narkotika Golongan III: banyak digunakan dalam terapi dan potensi ketergantungan yang ringan, mencakup 14 zat/sediaan contohnya: dekstropropoksifena, etil-morfina (dionin), kodein,nikodikodina, etil morfina, polkodina

Psikotropika adalah zat atau obat, baik alamiah maupun sintesis, bukan narkotika, yang berkhasiat psikoaktif melalui pengaruh selektif pada susunan saraf pusat yang menyebabkan perubahan khas pada aktivitas mental dan perilaku.

Penggolongan psikotropika:

a.       Golongan I: hanya untuk tujuan ilmu pengetahuan dan tidak diresepkan,ada 26 zat diantaranya brolamfetamina, etisiklidina, lisergida (LSD/MDMA), meskalina, psilosibina, tenamfetamina

b.      Golongan II ada 14 zat, boleh diresepkan tetapi memiliki potensi ketergantungan besar, terutama bila diberikan jangka panjang, contohnya: amfetamina(Benzedrina),deksamfetamina (Dexedrina), fenetilina, metamfetamina, metakualon (Revonal), metilfenidat (Ritalin), sekobarbital

c.       Golongan III mencakup 9 zatboleh diresepkan dan pada pemakaian lama dapat memberikan potensi ketergantungan antara lain: amobarbital (amylobarbital), flinitrazepam (Rohypnol), glutetimida, pentazosina (Fortral), pentobarbital, siklobarbital

d.      Golongan IV mencakup 60 zat yang seringkali diberikan dalam resep, sebagian besar adalah depresanSSP antara lain: allobarbital, alprazolam (Xanax), barbital, bromazepam (Lexotan), diazepam (Valium, Stesolid, Mentalium), etilamfetamin, fenobarbital (luminal), klobazam (Frisium), klordiazepoksid,meprobamat, nitrazepam, pipradol, triazolam

ASPEK BIOFARMASI

Obat masuk ke dalam tubuh dengan cara intravaskuler  (yaitu obat langsung masuk ke sirkulasi sistemik antara lain intra vena/suntikan/infus, intaarterial, dan intrakardial) atau ekstravaskuler (yaitu obat harus mengalami fase absorpsi dulu sebelum masuk ke aliran sistemik contoh: per oral, intra muscular, subkutan, rectal dan topical). Obat dapat disintesa dalam tubuh (misalnya hormone) atau sebagian zat kimia yang dating dari luar yang disebut xenobiotik

Sebelum obat tiba pada tempat tujuan dalam tubuh (targetsite), obat mengalami banyak proses, yaitu fase biofarmasi, fase farmakokinetika, dan fase farmakodinamika. Obat yang bekerja sistemik baru memberikan efek terapeutik setelah diabsorpsi dan mencapai kadar tertentu dalam komparten tubuh, dimana obat itu bekerja atau dimana terjadi ikatan obat-reseptor.

Biofarmasi adalah ilmu yang meneliti pengaruh formula obat terhadap efek terapeutiknya. Dalam bentuk apa sediaan obat dibuat agar didapat efek optimal. Ketersediaan hayati obat dalam tubuh untuk diresorpsi dan melakukan efeknya juga dipelajari. Efek obat tidak hanya tergantung dari faktor farmakologinya saja, tetapi juga ditentukan oleh bentuk sediaan terutama formulasinya.

LDA (Liberation, Disolution dan Absorption)

Pada sediaan tablet dikenal teori LDA yaitu tablet setelah masuk dalam saluran cerna mengalami pecah menjadi granul-granul. Kemudian zat aktif lepas dari granul (liberasi) dan kemudian zat aktif tersebut melarut dalam cairan (disolusi) baru kemudian diserap (absorpsi). Setelah diabsorpsi zat aktif tersebut di transport menuju targetside, mengalami metabolism dan diekskresi.

Obat dalam bentuk sirup / cairan akan lebih singkat penyerapannya karena tanpa desintegrasi

Absorbsi obat sangat berperanan penting dalam menentukan efektivitas obat. Sebelum diabsorbsi, obat harus larut dulu dalam cairan tubuh (disolusi). Semakain cepat obat melarut tentunya akan semakin banyak obat yang diabsorbsi. Jadi absorpsi obat ditentukan oleh:

-          Sifat Fisika-Kimia obat

-          Kecepatan melarut obat dalam lingkungan biologis membran.

 Sifat Fisik Obat

Obat-obat dapat berupa benda padat pada temperature kamar (aspirin, atropine), bentuk cair (nikotin, etanol), atau dalam bentuk gas (nitrogen oksid). Pada umumnya obat bersifat basa lemah atau asam lemah.

Ukuran obat

Kecepatan disolusi obat berbanding lurus dengan luas permukaannya, artinya semakin kecil ukuran partikelnya semakin luas permukaan kontaknya sehingga semakin baik disolusi/kelarutannya.

Ukuran molecular obat yang biasa digunakan bervariasi dari sangat kecil (ion Lithium BM 7) sampai sangat besar (alteplase suatu protein BM 59.050). Pada umumnya obat-obat memiliki ukuran Berat Molekul 100 sampai 1000. Obat yang BM-nya lebih dari 1000 tidak mudah berdifusi antara kompartemen tubuh (dari tempat pemberian ke tempat kerjanya). Bahkan untuk ukuran yang sangat besar diberikan langsung ke dalam kompartemen tempat efek kerja. Contoh pemberian Griseovulfin mikro 500mg memberikan kadar yang sama dengan pemberian  1 g Griseofulvin dalam darah pasien.

Reaktivitas obat dan ikatan reseptor obat

Obat berinteraksi dengan reseptor berdasarkan kekuatan atau ikatan kimia. Ada tiga tipe ikatan yaitu ikatan kovalen, elektrostatik dan hidrofobik. Ikatan kovalen sangat kuat dan umumnya irreversible. Ikatan elektrostatik merupakan ikatan yang lebih umum terjadi dalam ikatan reseptor –obat. Dalam praktek jenis ikatan kurang begitu penting disbanding dengan kenyataan bahwa obat yang terikat lemah pada reseptornya umumnya lebih selektif daripada obat yang terikat sangat kuat. Hal ini disebabkan ikatan lemah tersebut memerlukan kecocokan yang pas (precise fit) antara obat dan reseptornya bila interaksi terjadi. Hanya beberapa tipe reseptor saja yang mempunyai sifat kecocokan pas tersebut dengan suatu struktur obat tertentu.

Bentuk obat

Bentuk suatu molekul obat idealnya sedemikian rupa sehingga seperti 1 anak kunci dan gemboknya.

Pengaruh daya larut obat / bahan aktif bergantung pada sifat Fisika-Kimia obat, prosedur dan teknik pembuatan obat, dan formulasi bentuk sediaan & penambahan eksipien. Untuk memeprbaiki kelarutannya, dapat dilakukan dengan cara:

1.       Modifikasi keadaan kimiawi obat

a.       Pembentukan garam: akan memperbaiki kelarutannya

b.      Pembentukan ester, secara umum dapat memperlambat kelarutannya, tapi ada beberapa keuntungan: menghindari degradasi obat dalam lambung (Eritromycin stearat/succinat), memperpanjang kerja obat (hormone steroid), menutupi rasa obat yang tidak enak (Chloramphenicol stearat/palmitat).

2.       Modifikasi keadaan fisik obat

a.       Bentuk Kristal atau amorf: bentuk amorf lebih mudah larut

b.      Pengaruh polimorfisme: untuk bahan yang menghablur dalam berbagai bentuk Kristal

c.       Bentuk solvate dan hidrat: solvate dengan pelarut kalau pelarutnya air disebut hidrat. Anhidrat lebih bagus disolusinya

3.       Pengaruh prosedur dan teknik pembuatan obat

Banyak prosedur yang dapat dipakai untuk meningkatkan disolusi zat aktif yang sukar larut diantaranya:

a.       Pembentukan campuran eutektik: turunnya titik lebur bila 2 atau lebih bahan dicampur sehingga kombinasi ke duanya tetap berada dalam keadaan molekuler

b.      Pembentukan ikatan kompleks: bila dua bahan atau lebih terjadi ikatan yang terikat dengan kekuatan intermolekuler, ikatan hydrogen, ikatan van der wals yang diharapkan memperbaiki kelarutan tanpa menghilangkan aktivitas farmakologiknya, etilendiamin dan teophilin menjadi aminophylin (lebih mudah larut dalam air)

c.       Bahan yang dapat memodifikasi konstanta dielektrik lingkungan : kelompok polyetilenglikol yg dapat melarutkan bahan2 aktif tertentu 

Bentuk kristal harus digiling sehalus mungkin. Ukuran serbuk semakin kecil semakin mempercepat kelarutan dan mempercepat penyerapannya, dosis dapat dikurangi.

Obat untuk tujuan pengobatan lokal seperti infeksi usus (kanamisin, neomisin) atau pengobatan penderita cacingan (piperazin), justru tidak boleh diserap tubuh.

Bentuk Kristal zat aktif

Bioavailability (BA) atau ketersediaan hayati adalah persentase obat yang diresorpsi tubuh dari suatu dosis yang diberikan dan tersedia, untuk melakukan efek terapeutisnya atau fraksi dari obat yang tidak berubah yang mencapai sirkulasi sistemik setelah diberikan melalui cara pemberian apapun. Pemberian intra vena Bioavailabilitasnya sama dengan satu.

Kesetaraan terapeutis adalah kesetaraan pola kerjanya (kadar dan percepatan resorpsi) dari dua obat yang berisi zat aktif dengan dosis yang sama.

ASPEK Farmakokinetika

Farmakokinetika dapat diartikan sebagai nasib obat didalam tubuh atau hal-hal yang dialami obat hingga mencapai cairan plasma. Interaksi secara farmakokinetik terjadi apabila suatu obat mempengaruhi absorpsi, distribusi, biotransformasi/metabolisme, atau ekskresi obat lain. Secara fisiologi interaksi terjadi apabila suatu obat merubah aktivitas obat lain pada lokasi yang terpisah dari tempat aksinya. Farmakokinetika mempelajari kinetika absorpsi obat, distribusi, dan eliminasi (yakni eksresi dan metabolisme).

Proses perjalanan obat yang terjadi di dalam tubuh meliputi :

1. Absorbsi, merupakan proses penyerapan obat dari tempat pemberian sampai ke system sistemik. Banyak factor yang mempengaruhi absorbsi, salah satunya yaitu kecepatan pengosongan lambung. Obat yang absorbsinya tidak dipengaruhi oleh makanan maka dosisnya tidak perlu diubah, tetapi obat yang absorbsinya dipengaruhi oleh makanan maka dalam penggunaannya digunakan sebelum makan atau dapat digunakan setelah makan. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses absorpsi yaitu :
1. Kelarutan obat
2. Kemampuan obat difusi melintasi membran
3. Kadar obat
4. Sirkulasi darah pada tempat absorpsi
5. Luas permukaan kontak obat
6. Bentuk sediaan obat
7. Rute penggunaan obat.

1. Distribusi, merupakan perpindahan obat dari saluran sistemik ke tempat aksinya. Apabila suatu obat memilki waktu paruh yang lama, maka kecepatan distribusi obat semakin cepat dan akan semakin cepat terjadi akumulasi (terjadinya efek toksik). Untuk mengatasi hal tersebut, maka dosis dan cara pemakaiannya harus dikurangi. Faktor-faktor yang mempengaruhi prses distribusi, yaitu :
1. Perfusi darah melalui jaringan
2. Kadar gradien, pH dan ikatan zat dengan makro molekul
3. Partisi ke dalam lemak
4. Transport aktif
5. Sawar, seperti sawar darah otak dan sawar plasenta, sawar darah cairan cerebrospinal
6. Ikatan obat dan protein plasma.
2. Metabolisme, merupakan proses perubahan obat menjadi metabolitnya (aktif dan non aktif). Semakin besar dosis suatu obat, maka kemungkinan metabolit aktif semakin banyak, maka respon yang dihasilkan juga akan semakin besar. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses metabolisme :
1. Metabolisme prasistemik, yang sangat berpengaruh pada ketersediaan hayati obat.
2. Bentuk stereoisomer, obat yang mempunyai bentuk isomer mengalami rute dan kecepatan metabolisme obat di antara bentuk-bentuk isomernya.
3. Dosis
4. Umur
5. Inhibisi dan induksi metabolisme, adanya interaksi bersaing dua substrat untuk enzim menimbulkan hambatan enzim memetabolisme obat. Efek keseluruhan interaksi tergantung pada kadar relatif dari dua macam substrat dan afinitasnya pada letak aktifnya.
3. Ekskresi, berkaitan dengan eliminasi. Dimana semakin cepat eliminasi suatu obat, maka durasinya juga semakin cepat. Untuk mengatasinya maka frekuensi penggunaan obat perlu ditingkatkan agar tetap masuk dalam jendela terapi.

Dalam praktek teraupetik, suatu obat harus dapat mencapai tempat kerja yang diinginkan setelah masuk tubuh dengan jalur yang terbaik. Dalam beberapa hal obat diberikan langsung pada tempatnya bekerja seperti pemberian topical obat anti inflamasi pada kulit atau membrane mukosa yang radang.

Ketersediaan Hayati (Bioavailabilitas)

Didefinisikan sebagai fraksi dari obat yang tidak berubah (unchanged drug) yang mencapai sirkulasi sistemik setelah diberikan melalui semua cara pemberian.

ASPEK FARMAKODINAMIKA

TEORI OBAT RESEPTOR

Dalam pengertian umum, obat adalah suatu substansi yang melalui efek kimianya membawa perubahan dalam fungsi biologic. Pada umumnya, molekul obat berinteraksi dengan molekul khusus dalam system biologic, yang berperan sebagai pengatur, disebut molekul reseptor.

Ikatan obat-reseptor merupakan tahap awal dari beberapa tahap untuk dapat mencapai timbulnya efek.

Berakhirnya kerja obat pada tingkat reseptor merupakan salah satu akibat dari serangkaian proses. Dalam beberapa hal, efek berlangsung selama obat menduduki reseptor, sehingga dengan lepasnya obat dari reseptor akan berakhir pula efeknya.

ASPEK TOKSIKOLOGI

Toksiologi dibedakan atas:

-          Efek toksik akut, yang langsung berhubungan dengan pengambilan zat toksik

-          Efek toksik kronis, yang pada umumnya zat dalam jumlah sedikit diterima tubuh dalam jangka waktu yang lama sehingga akan terakumulasi mencapai konsentrasi toksik dan dengan demikian menyebabkan terjadi gejala keracunan.

Toksikologi obat mencakup:

·          Uji obat yang potensial terhadap toksisitas atau keamanannya dalam fase pra-klinik

·         Efek samping (yang tak diingini) dari obat dan kosmetika pada penggunaan sesuai petunjuk

·         Keracunan akut dan kronis pada penggunaan obat berlebih

Toksikologi  bahan makanan menguji bahan makanan/minuman terhadap kemungkinan adanya zat berbahaya yang dikandungnya seperti zat warna, zat pengawet, zat pengikat, korigensia rasa, sisa antibiotika, ion logam berat, zat pelindung tanaman atau zat pengelantang.

Toksikologi pestisida, yaitu keracunan karena senyawa anti gulma atau insektisida. Karena penggunaan pestisida yang tak terkontrol dapat menumpuk pada manusia sedikit demi sedikit bersama makanan, dan biasanya sulit dieliminasi. Walau jumlah yang termakan sedikit tetapi toksisitas kronisnya tak dapat diabaikan.

Toksikologi industri, yang mana mencakup semua jenis keracunan di industri.

Toksikologi lingkungan mencakup pencemaran lingkungan yang dapat menyebabkan terjadinya bahaya toksik pada manusia.

Toksikologi kecelakaan mencakup kecelakaan akibat racun atau penyalahgunaan zat beracun, sampai pada kasus percobaan bunuh diri. Contohnya kasus senyawa organic/obat yang diletakkan sembarangan dan terminum oleh anak-anak sehingga menimbulkan keracunan.

Toksikologi perang, merupakan toksikologi pelaksanaan perang dengan senjata atom, biologi dan kimia.

Toksikologi penyinaran, yang berperanan penting dalam kehidupan rakyat sipil sebagai akibat penggunaan reactor atom untuk mendapatkan energy dan penggunaan isotop radioaktif yang makin meningkat dalam bidang kedokteran dan industri.

Pertolongan keracunan harus dilaksanakan dengan cepat dan tepat, pertolongan pertamanya yaitu:

a.       Menjaga agar fungsi vital, seperti pernafasan (dapat tetap bebas bernafas, kalau perlu dengan bantuan alat, membersihkan sekret) dan sirkulasi (jantung tetap berdetak normal)tetap ada, kesetimbangan elektrolit, air, dan asam basa dalam tubuh

b.      Menghindari absorbsi racun lebih lanjut, jika penyebab keracunan diketahui dapat diberikan antidot tertentu.

Langkah selanjutnya untuk menghentikan absorpsi racun dengan:

-          Mempercepat eliminasi racun yang sudah masuk ke dalam organisme

-          Menormalkan kembali fungsi tubuh yang terganggu dengan penanganan simptomatik

Penangan keracunan pada kulit dapat dicuci dengan air dan sabun. Atau membersihkan dengan polietilenglikol 400 (Lutrol^R).

Penanganan keracunan pada mata harus dicuci sebersih mungkin dengan banyak air, sedapat mungkin kelopak dibalik. Dapat digunakan larutan natrium hydrogenkarbonat 2% jika terkena asam, dan dengan larutan asam borat 2% jika mata terkena alkali.

Penanganan keracunan secara oral harus diusahakan segera menghilangkan racun dari tubuh dengan melakukan bilas lambung atau membuat muntah, sebelum absorbs racun terjadi. Membuat racun (sebelum fase absobsi) menjadi bentuk kurang toksik, atau menghindari absorbs sejumlah racun yang masih ada dalam saluran cerna dengan pemberian adsorbensia dan / laksansia dan pada keracunan pelarut tertentu diberikan paraffin cair. Pembilasan lambung atau pemuntahan isi lambung dapat mencegah absorbsi racun, dan selanjutnya diberikan adsorbens. Muntah dapat diusahakan dengan rangsangan mekanis pada kerongkongan atau dengan pemberian larutan natrium klorida (2 sendok + 1 gelas air) tidak untuk anak-anak. Bila setelah 10 menit belum muntah segera lakukan bilas lambung, karena bahaya hipernatriemia dengan udem di otak.

Pada anak-anak dianjurkan menggunakan Ipecaccuanhae sirup dan apomorfin untuk dewasa untuk memacu terjadinya muntah, tapi tidak untuk pasien yang tak sadarkan diri.

Adsorbensia yang paling banyak dipakai adalah karbon aktif.

Minyak paraffin yang mempunyai sifat sulit diabsorbsi akan bercampur dengan pelarut organik dan akan menurunkan absorbsinya. Laksansia garam (Na sulfat) dapat merangsang  peristaltik dalam saluran cerna sehingga mencegah penyerapan absorbs dan mempercepat eliminasinya. Setelah racun diabsorbsi, maka penggunaan adsorbensia dan peristaltic tidak berguna.

Untuk menghilangkan racun secepat mungkin yang telah diabsorpsi dapat dilakukan dengan:

-           Diuresis paksa (furosemid, bumetanida) dengan substitusi air + elektroit

-          Mengubah pH urin (racun sifat asam urin di basakan dan sebaliknya)

-          Dialysis peritoneal (dengan memasukkan cairan ke dalam rongga perut lewat kateter lalu disedot kembali)

-          Dialysis ekstrakorporal (hemodialisis ginjal buatan)

-          Hemoperfusi (menyaring darah di luar tubuh dengan melewatkan darah pada adsorbensia harsa polistiren,arang)

-          Transfusi penukar (penggantian darah)

Antidot adalah senyawa yang mengurangi atau menghilangkan toksisitas senyawa yang diabsorbsi. Antidot yang ada hanya untuk beberapa racun saja. Contohnya keracunan alkil-fosfat dengan atropin dan rektivator kolinesterase. Keracunan sianida dengan pembentuk methemoglobin. Keracunan metanol dengan pemberian etanol.

 *Daftar Pustaka : Dosen Bpk .Husein S.Si, Apt