13.1 Dunia Mikroorganisma
Pengenalan kepada Mikroorganisma
Definisi Mikroorganisma: Mikroorganisma ialah organisma hidup yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata kasar. Untuk melihatnya, kita perlu menggunakan mikroskop kerana saiznya amat halus. Walaupun kecil, ia tetap mempunyai ciri-ciri kehidupan seperti membiak, bergerak, dan menggunakan tenaga.
Kewujudan Meluas: Mikroorganisma wujud hampir di semua tempat di sekeliling kita. Ia boleh dijumpai di dalam air, pada makanan, di dalam badan manusia, di tanah, malah juga di udara. Kehadirannya sangat meluas kerana mikroorganisma mampu menyesuaikan diri dengan pelbagai keadaan persekitaran.
Kesan Mikroorganisma: Tidak semua mikroorganisma berbahaya. Kebanyakannya tidak mendatangkan mudarat, malah ada yang memberi manfaat kepada manusia seperti membantu pencernaan atau menghasilkan vitamin. Namun, terdapat juga sebahagian yang boleh menyebabkan penyakit jika jumlahnya terlalu banyak atau jika memasuki bahagian tubuh yang tidak sesuai.
Flora Normal
Definisi
Makna Flora Normal: Flora normal atau mikrobiota ialah kumpulan mikroorganisma yang hidup di atas tisu hidup atau pada benda bukan hidup. Walaupun ia wujud secara tetap, ia tidak menyebabkan penyakit selagi berada dalam keadaan seimbang dengan tubuh perumah.
Kehidupan Harmoni: Flora normal hidup bersama-sama badan manusia dalam keadaan harmoni. Ia tidak mendatangkan mudarat, malah ada kalanya memberi faedah seperti membantu sistem pencernaan dan melindungi daripada jangkitan.
Jenis Mikroorganisma: Flora normal terdiri daripada pelbagai jenis mikroorganisma. Antaranya termasuk bakteria, kulat, protozoa, dan virus tertentu yang tidak membahayakan tubuh apabila berada pada tempat yang betul.
Lokasi Flora Normal: Flora normal wujud di banyak bahagian tubuh manusia. Contohnya di kulit, usus, salur pencernaan, salur pernafasan, dan salur urogenital. Bayi yang baru lahir pada asalnya steril, tetapi akan mendapat mikrobiota sebaik sahaja melalui proses kelahiran dan mula terdedah kepada persekitaran.
Kepentingan Flora Normal
Membantu Pencernaan: Flora normal membantu proses penghadaman dalam usus dengan cara memecahkan makanan yang kompleks kepada bentuk yang lebih ringkas. Proses ini memudahkan tubuh menyerap nutrien penting untuk kesihatan.
Penghasilan Vitamin: Sesetengah flora normal menghasilkan vitamin yang bermanfaat seperti vitamin K dan B₁₂. Sebagai contoh, bakteria Escherichia coli yang hidup dalam usus besar menghasilkan vitamin K yang penting untuk pembekuan darah.
Mencegah Patogen: Flora normal melindungi tubuh daripada mikroorganisma berbahaya dengan bersaing mendapatkan nutrien dan ruang. Persaingan ini menghalang patogen daripada membiak dengan mudah.
Merangsang Tisu: Kehadiran flora normal membantu merangsang perkembangan sel-sel tisu seperti sekum dan tisu limfa yang terlibat dalam sistem pertahanan badan.
Memperkuat Imun: Flora normal merangsang penghasilan antibodi dan memperkukuh sistem imun badan. Ini membantu tubuh lebih bersedia melawan serangan penyakit.
Kesan Gangguan Flora Normal
Punca Gangguan: Gangguan flora normal boleh berlaku akibat penggunaan antibiotik yang membunuh bakteria baik, amalan kebersihan yang berlebihan, penggunaan produk penjagaan diri tertentu, imuniti yang lemah, atau perubahan mendadak dalam persekitaran.
Membantu Patogen: Dalam keadaan tertentu, sesetengah flora normal boleh menyokong pertumbuhan patogen dengan membekalkan nutrien yang diperlukan oleh patogen tersebut.
Patogen Oportunistik: Flora normal boleh berubah menjadi berbahaya apabila sistem imun perumah menjadi lemah atau apabila flora normal berpindah ke bahagian tubuh yang tidak sepatutnya.
Persaingan Nutrien: Flora normal di dalam usus sentiasa bersaing dengan perumah untuk mendapatkan nutrien. Jika keseimbangan terganggu, ia boleh menyebabkan kesan buruk terhadap kesihatan perumah.
Pengelasan Mikroorganisma
Bakteria
Ciri Utama: Bakteria ialah organisma unisel yang tergolong dalam kumpulan prokariot. Ia mempunyai dinding sel yang diperbuat daripada peptidoglikan untuk melindungi sel, tetapi tidak mempunyai membran nukleus. Oleh itu, bahan genetiknya terapung bebas di dalam sitoplasma.
Bentuk Bakteria: Bakteria mempunyai pelbagai bentuk. Antaranya kokus yang berbentuk bulat, basilus yang berbentuk rod, spirilum atau spiroket yang berbentuk berpilin seperti spring, serta vibrio yang berbentuk seperti koma.
Struktur Tambahan: Sesetengah bakteria mempunyai struktur tambahan seperti kapsul yang melindungi sel daripada bahaya, flagelum yang membantu bergerak, dan pili yang membantu melekat pada permukaan atau bertukar bahan genetik.
Saiz: Bakteria biasanya bersaiz antara 0.2 µm hingga 10 µm, iaitu sangat kecil dan hanya boleh dilihat menggunakan mikroskop.
Nutrisi Autotrof: Ada bakteria yang bersifat autotrof, iaitu boleh menghasilkan makanan sendiri. Contohnya melalui fotosintesis dengan menggunakan cahaya matahari atau melalui kemosintesis dengan menggunakan tenaga daripada tindak balas kimia.
Nutrisi Heterotrof: Ada juga bakteria yang bersifat heterotrof. Ada yang hidup secara saprofit dengan mendapatkan makanan daripada organisma yang telah mati, manakala yang lain hidup sebagai parasit dengan mengambil makanan daripada perumah yang masih hidup.
Pembiakan Aseks: Kebanyakan bakteria membiak secara aseks melalui proses belahan dedua. Dalam proses ini, sel bakteria membahagi dua dan menghasilkan dua sel anak yang serupa.
Pembiakan Seks: Ada bakteria yang juga boleh membiak secara seks melalui proses konjugasi. Dalam proses ini, bakteria menggunakan struktur pilus untuk bertukar bahan genetik dengan bakteria lain.
Adaptasi Endospora: Sesetengah bakteria seperti Bacillus anthracis mampu membentuk endospora. Endospora ialah spora yang sangat tahan lasak terhadap haba, bahan kimia, dan keadaan persekitaran yang ekstrem, membolehkan bakteria terus hidup walaupun dalam keadaan sukar.
Fungi (Kulat)
Ciri Utama: Kulat boleh wujud dalam bentuk unisel seperti yis atau multisel seperti Mucor sp. Dinding sel kulat diperbuat daripada kitin, iaitu bahan keras yang melindungi sel. Kulat tidak mempunyai klorofil, jadi ia tidak boleh membuat makanan sendiri seperti tumbuhan.
Struktur Badan: Tubuh kulat terdiri daripada filamen halus yang dipanggil hifa. Hifa ini bercantum membentuk jalinan yang dikenali sebagai miselium, dan miselium inilah yang menjadi struktur utama tubuh kulat.
Saiz: Saiz kulat berbeza-beza. Yis biasanya sangat kecil iaitu antara 10 hingga 100 µm dan hanya dapat dilihat menggunakan mikroskop. Sebaliknya, kulat seperti Mucor sp. boleh membesar sehingga mencapai panjang 30 cm yang boleh dilihat dengan mata kasar.
Nutrisi Heterotrof: Kulat memperoleh makanan secara heterotrof. Ada yang hidup secara saprofit, iaitu dengan menguraikan bahan organik untuk mencairkan nutrien dan menyerapnya. Ada juga yang hidup sebagai parasit dengan menyerang perumah, contohnya menyebabkan penyakit kulit.
Pembiakan Aseks: Kulat boleh membiak secara aseks. Yis membiak melalui pertunasan, iaitu tumbuh satu benjolan kecil yang akhirnya menjadi individu baharu. Mucor sp. pula menghasilkan spora, iaitu zarah kecil yang tersebar dan tumbuh menjadi kulat baharu.
Pembiakan Seks: Selain itu, kulat juga boleh membiak secara seks melalui konjugasi, iaitu dua sel kulat yang berbeza bergabung apabila keadaan persekitaran tidak sesuai. Proses ini membantu kulat bertahan dalam keadaan sukar.
Protozoa
Ciri Utama: Protozoa ialah organisma unisel yang tidak mempunyai dinding sel seperti tumbuhan atau bakteria. Sebaliknya, ia hanya dilindungi oleh membran plasma yang nipis tetapi cukup untuk mengawal keluar masuk bahan ke dalam sel.
Struktur Pergerakan: Protozoa mempunyai pelbagai cara untuk bergerak. Ada yang menggunakan pseudopodium, iaitu seolah-olah kaki palsu yang terbentuk daripada juluran sitoplasma seperti pada Amoeba. Ada juga yang menggunakan silia, iaitu bulu-bulu halus yang bergerak serentak seperti pada Paramecium, atau flagelum, iaitu ekor panjang yang berfungsi seperti kipas untuk menolak badan ke hadapan.
Bentuk: Bentuk protozoa juga berbeza. Ada yang mempunyai bentuk tetap seperti Paramecium yang menyerupai tapak kasut, manakala ada juga yang berubah-ubah bentuknya sepanjang masa seperti Amoeba.
Saiz: Saiz protozoa adalah dalam lingkungan 5 hingga 250 µm, iaitu sangat kecil dan hanya boleh dilihat dengan mikroskop.
Nutrisi Heterotrof: Kebanyakan protozoa mendapat makanan secara heterotrof. Ada yang makan secara holozoik, iaitu menelan partikel makanan seperti Amoeba, dan ada juga yang hidup sebagai parasit dalam badan perumah, contohnya Plasmodium yang menyebabkan malaria.
Nutrisi Autotrof: Terdapat protozoa yang boleh menghasilkan makanan sendiri seperti Euglena. Ia mempunyai kloroplas dan boleh melakukan fotosintesis apabila terdapat cahaya matahari.
Pembiakan Aseks: Protozoa boleh membiak secara aseks, contohnya Amoeba yang membahagi diri kepada dua melalui proses belahan dedua.
Pembiakan Seks: Ada juga protozoa yang membiak secara seks melalui konjugasi. Dalam proses ini, dua sel protozoa seperti Paramecium bersatu untuk bertukar bahan genetik.
Habitat: Protozoa biasanya hidup di tempat yang berair seperti air tawar di kolam atau sungai, air laut, dan juga kawasan yang sentiasa lembap. Ada juga protozoa yang hidup dalam badan perumah sebagai parasit.
Alga
Ciri Utama: Alga boleh wujud dalam bentuk unisel seperti Chlamydomonas atau multisel seperti Spirogyra. Dinding sel alga terdiri daripada selulosa dan di dalamnya terdapat kloroplas, iaitu struktur yang mengandungi pigmen hijau untuk menjalankan fotosintesis.
Struktur: Alga tidak mempunyai organ sebenar seperti akar, batang, atau daun. Walaupun begitu, ia tetap dapat hidup dengan baik kerana kloroplas membolehkannya menghasilkan makanan sendiri.
Saiz: Saiz alga sangat berbeza, ada yang kecil hanya 1 µm dan ada juga yang lebih besar sehingga beberapa sentimeter. Ini menunjukkan alga boleh ditemui dalam pelbagai bentuk dan saiz.
Nutrisi: Alga bersifat autotrof, bermakna ia mampu menghasilkan makanan sendiri melalui proses fotosintesis dengan menggunakan cahaya matahari, air, dan karbon dioksida.
Pembiakan Aseks: Alga boleh membiak secara aseks melalui belahan dedua, iaitu membahagi diri menjadi dua, atau melalui fragmentasi, iaitu bahagian tubuhnya yang terputus akan tumbuh menjadi individu baharu.
Pembiakan Seks: Selain itu, alga juga boleh membiak secara seks melalui proses konjugasi, contohnya pada Chlamydomonas dan Spirogyra, di mana dua individu bergabung untuk berkongsi bahan genetik.
Habitat: Alga boleh ditemui di pelbagai tempat yang lembap seperti air tawar, laut, tanah yang sentiasa basah, atau melekat pada batang pokok. Kehadirannya penting kerana ia menjadi asas rantai makanan akuatik.
Virus
Ciri Utama: Virus ialah mikroorganisma yang paling kecil, saiznya kurang daripada 0.5 µm. Ia bukan sel hidup kerana tidak mempunyai struktur lengkap seperti sitoplasma atau organel, dan hanya menjadi aktif apabila berada di dalam sel perumah.
Komposisi: Virus terdiri daripada bahan genetik sama ada DNA atau RNA yang dibalut dengan kapsid protein. Lapisan ini berfungsi melindungi bahan genetik dan membantu virus melekat pada sel perumah.
Bentuk: Virus mempunyai pelbagai bentuk, contohnya bentuk sfera seperti virus korona, bentuk heliks seperti virus mozek tembakau, bentuk polihedral seperti adenovirus, serta bentuk kompleks seperti bakteriofaj.
Saiz: Saiz virus sangat kecil iaitu antara 0.2 hingga 0.4 µm. Ini menjadikan virus jauh lebih kecil daripada bakteria dan memerlukan mikroskop elektron untuk melihatnya.
Nutrisi: Virus ialah parasit obligat, bermaksud ia hanya boleh hidup dan membiak di dalam sel perumah. Ia tidak mampu menjalankan metabolisme sendiri atau menghasilkan tenaga tanpa bantuan sel yang dijangkiti.
Pembiakan Virus: Virus hanya boleh membiak dalam sel perumah melalui beberapa langkah iaitu pelekatan pada permukaan sel, menyuntik asid nukleik ke dalam sel, menghasilkan komponen virus baharu, memasang semula komponen tersebut menjadi zarah virus lengkap, dan akhirnya menyebabkan sel pecah (lisis).
Sifat Patogen: Hampir semua virus boleh menyebabkan penyakit. Contohnya, virus polio menyebabkan lumpuh, virus Ebola menyebabkan demam berdarah yang serius, virus SARS menyerang sistem pernafasan, dan virus hepatitis menyerang hati manusia.
Faktor Pertumbuhan Mikroorganisma
Nutrien
Keperluan Nutrien: Mikroorganisma memerlukan unsur asas seperti karbon, nitrogen, serta sumber tenaga untuk terus hidup dan berkembang biak. Tanpa nutrien ini, sel tidak dapat membina protein, asid nukleik, atau tenaga yang diperlukan. Virus tidak memerlukan nutrien kerana ia tidak mempunyai metabolisme sendiri.
Jenis Pemakanan: Cara mendapatkan makanan berbeza mengikut jenis mikroorganisma. Mikroorganisma autotrof mampu menghasilkan makanan sendiri sama ada melalui fotosintesis atau kemosintesis. Mikroorganisma parasit pula mengambil makanan terus daripada perumah hidup, manakala mikroorganisma saprofit mendapatkan makanan dengan menguraikan organisma yang telah mati.
Kesan Kepekatan: Tahap kepekatan nutrien memberi kesan besar terhadap pertumbuhan mikroorganisma. Semakin tinggi kepekatan nutrien yang ada di sekelilingnya, semakin cepat mikroorganisma dapat membiak kerana sumber tenaga dan bahan binaan sel mudah diperoleh.
Suhu
Suhu Optimum: Kebanyakan mikroorganisma patogen tumbuh dengan sangat baik pada suhu antara 35–40°C. Suhu ini hampir sama dengan suhu badan manusia, sebab itu mikroorganisma penyebab penyakit mudah membiak di dalam tubuh kita.
Suhu Rendah: Apabila suhu terlalu rendah, aktiviti enzim dalam sel mikroorganisma akan terhenti. Keadaan ini melambatkan atau menghentikan pertumbuhan mereka. Itulah sebabnya makanan yang disimpan dalam peti sejuk boleh tahan lebih lama, kerana suhu sejuk menghalang mikroorganisma daripada membiak dengan cepat.
Suhu Tinggi: Jika suhu terlalu tinggi, ia boleh membunuh mikroorganisma kerana haba merosakkan enzim yang penting untuk kehidupan mereka. Walaupun begitu, ada sesetengah mikroorganisma menghasilkan spora yang sangat tahan lasak. Spora ini boleh bertahan walaupun pada suhu sehingga 121°C, contohnya semasa proses pensterilan menggunakan autoklaf.
Nilai pH
pH Neutral: Bakteria dan protozoa biasanya tumbuh dengan baik pada pH 7, iaitu keadaan neutral. Ini kerana kebanyakan enzim dalam sel mereka berfungsi dengan lebih sempurna dalam suasana yang tidak terlalu berasid atau beralkali.
pH Sedikit Asid: Fungi lebih sesuai hidup pada persekitaran yang sedikit asid, sekitar pH 4.5–5.0. Keadaan ini membantu enzim dalam fungi bekerja dengan berkesan, sebab itu kulat sering tumbuh pada makanan yang sedikit masam seperti buah-buahan yang rosak.
pH Melampau: Jika persekitaran terlalu berasid atau terlalu beralkali, kebanyakan mikroorganisma tidak dapat bertahan. Keadaan ini boleh merosakkan struktur protein dan enzim penting dalam sel, lalu menyebabkan mikroorganisma mati atau pertumbuhan mereka terhenti sama sekali.
Kelembapan
Air Diperlukan: Mikroorganisma sangat memerlukan air untuk hidup kerana air membantu dalam proses metabolisme dan juga dalam pertukaran bahan antara sel dengan persekitaran. Tanpa air yang mencukupi, banyak reaksi kimia penting di dalam sel tidak dapat berlaku dengan lancar.
Lingkungan Lembap: Apabila persekitaran mempunyai kelembapan yang tinggi, mikroorganisma dapat membiak dengan lebih cepat. Contoh yang mudah dilihat ialah kulat yang tumbuh pada roti lembap, kerana keadaan lembap memberi peluang kepada spora kulat untuk bercambah dengan mudah.
Lingkungan Kering: Dalam keadaan yang kering, pertumbuhan mikroorganisma akan terhalang kerana kekurangan air. Walau bagaimanapun, sesetengah mikroorganisma mempunyai keupayaan untuk membentuk spora yang tahan lasak agar dapat bertahan sehingga keadaan kembali sesuai.
Cahaya
Kesan Cahaya: Cahaya memberikan kesan yang berbeza kepada jenis mikroorganisma yang berlainan. Ada yang terjejas dengan cahaya dan ada juga yang bergantung kepada cahaya untuk hidup.
Gelap Sesuai: Kebanyakan bakteria dan fungi tumbuh dengan lebih baik dalam keadaan gelap kerana cahaya boleh menghalang atau memperlahankan proses pertumbuhan mereka.
Perlu Cahaya: Sebahagian mikroorganisma yang mempunyai klorofil, seperti alga dan beberapa jenis bakteria, memerlukan cahaya untuk menjalankan proses fotosintesis bagi menghasilkan makanan sendiri.
Sinaran UV: Cahaya ultraungu (UV) boleh merosakkan DNA mikroorganisma. Jika DNA rosak, sel tidak dapat membahagi atau menjalankan fungsi dengan betul, lalu menyebabkan mikroorganisma tersebut mati.