Bakteri merupakan organisme yang paling banyak jumlahnya dan
lebih tersebar luas dibandingkan mahluk hidup yang lain. Bakteri memiliki
ratusan ribu spesies yang hidup di darat hingga lautan dan pada tempat-tempat
yang ekstrim. Bakteri ada yang menguntungkan tetapi ada pula yang merugikan.
Bakteri memiliki ciri-ciri yang membedakannya dengan mahluk hidup yang lain.
Bakteri adalah organisme uniselluler dan prokariot serta
umumnya tidak memiliki klorofil dan berukuran renik (mikroskopis). Banyak
bakteri yang bergerak menggunakan flagela yang strukturnya berbeda dari flagela kelompok lain.
Struktur bakteri terbagi menjadi dua bagian, yaitu:
1. Struktur dasar (dimiliki oleh hampir semua jenis bakteri)
Meliputi: dinding
sel, membran plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan.
2. Struktur tambahan (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu)
Meliputi: kapsul,
flagelum, pilus, fimbria, klorosom, vakuola gas dan endospora.
|
Gambar 2.1. Struktur umum sel prokariotik terdiri dari kapsul, dinding sel (membran luar dan peptidoglikan merupakan anggota karbohidrat), membran plasma, sitoplasma yang mengandung ribosom dan nukleoid |
2.1.
Struktur Luar
Bakteri
|
Gambar 2.2. Struktur Bakteri |
Dinding sel terdiri dari berbagai bahan seperti
karbohidrat, protein, dan beberapa garam anorganik serta berbagai asam amino.
Fungsi dinding sel adalah sebagai pelindung, mengatur pertukaran zat dan
reproduksi.
Berdasarkan dinding selnya bakteri dibagi menjadi
dua kelompok, yaitu:
Karakteristik utamanya adalah homogen dengan
ketebalan dinding sel 20-80 nm yang sebagian besar tersusun dari
peptidoglikan sebagian lagi terdiri dari polisakarida lain dan asam
teikoat. Akibatnya, pada saat prosedur pewarnaan Gram, meninggalkan warna biru.
Tidak seperti dinding sel Gram positif, dinding sel
Gram negatif terdiri dari lapisan membran luar dan membran dalam, di antaranya
terdapat lapisan peptidoglikan setebal 2-7 nm, tebal membran luar 7-8 nm
tersusun dari polisakarida, lipid, dan protein. Fungsi sifatnya yang kaku dapat
memberi bentuk sel yang tetap dan sebagai pelindung.
|
Gambar 2.3. Struktur dinding bakteri Gram positif san bakteri Gram negatif. Bandingkan komponen utama dinding sel kedua jenis bakteri, bagaimana lerak peptidoglikan pada kedua bakteri tersebut. Peptidoglikan inilah yang membedakan hasil pewarnaan Gram yang berbeda pada kedua bakteri tersebut. (Sumber: Campbell et al, 2000) |
Kapsul merupakan lapisan lender yang menyelubungi dinding
sel. Fungsinya untuk pertahanan diri dan cadangan makanan serta melindungi bakteri
dari suhu atau kondisi lingkungan yang ekstrim. Bahan kimia pembangun kapsul
adalah polisakarida.
Berukuran lebih kecil dan lebih pendek dari flagel. Pada
permukaan sel bakteri Gram negative sering terdapat banyak alat seperti benang-benang
pendek yang disebut pilus. Panjang pilus mencapai 3 mikrometer dengan diameter
sekitar 5 mikrometer. Pilus digunakan sebagai alat lekat pada bakteri lain atau
dengan bahan-bahan padat yang merupakan makanan. Salah satu pilus disebut sex pillus (pilus kelamin) fungsinya sebagai
penghubung dalam perpindahan materi genetik (DNA) ketika suatu bakteri berkonjugasi.
Umumnya, setiap sel bakteri hanya memiliki 1 atau 2 pilus kelamin.
Flagela adalah struktur kompleks yang tersusun atas bermacam-macam
protein
termasuk flagelin yang
membuat flagela berbentuk spiral,
panjang, fleksibel, yang mampu mendorong bakteri bergerak dalam cairan.
Berdasarkan jumlah dan letak flagellum, bakteri
dibagi lima macam, sebagai berikut:
1.
Atrik,
tidak memiliki flagellum.
2.
Monotrik,
memiliki satu flagellum pada salah satu ujung sel bakteri.
3.
Lopotrik memiliki
dua atau lebih flagella pada salah satu ujung sel bakteri.
4.
Amfitrik memiliki
dua atau lebih flagella di kedua ujung sel bakteri.
5.
Peritrik memiliki
flagella di selurur permukaan sel bakteri
|
Gambar 2.4. Jenis-Jenis Flagellum pada Bakteri |
Bakteri
Gram positif kebanyakan nonmitil, bila memiliki motil maka tipe falgelanya
adalah petritrikus. Sedang untuk bakteri Gram negatif motil dan nonmotil,
bentuk flagela bervariasi, polar, lopotrikus dan petritrikus.
Perbedaan
bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif secara ringkas dapat dilihat pada
tabel 2.1. berikut:
Parameter
|
Bakteri Gram positif
|
Bakteri Gram negatif
|
Dinding Sel
|
homogen dan tebal
(20-80 nm) sebagian besar tersusun dari peptidoglikan sebagian lagi
terdiri dari polisakarida lain dan asam teikoat.
|
terdiri lapisan
membran luar dan membran dalam, diantaranya terdapat lapisan peptidoglikan
setebal 2-7 nm, tebal membran luar 7-8 nm tersusun dari polisakarida, lipid,
dan protein.
|
Bentuk Sel
|
bulat, batang atau
filamen.
|
bulat, oval, batang
lurus atau melingkar seperti koma, heliks atau flamen, dan beberapa memiliki
kapsul pelindung.
|
Reproduksi
|
pembelahan biner.
|
pembelahan biner,
kadang pertunasan.
|
Metabolisme
|
Kemoorganoheterotrof.
|
fototrof,
kemolitoaotutrof, kemoorganoheterotrof.
|
Alat Gerak
|
kebanyakan nonmitil,
bila memiliki motil maka tipe falgelanya adalah petritrikus
|
motil dan non motil,
bentuk flagela bervariasi, polar, lopotrikus dan petritrikus.
|
Contoh
|
Staphylococus (penyebab impetigo, keracunan
makanan, bronkitis), Streptococus (penyebab pneumonia, meningitis,
karies gigi), Enterococus (penyebab enteritis), Listeria
(penyebab listeriosis), Basillus (penyebab anthrax -Basillus
anthrachis), Mycoplasma (penyebab jerawat)
|
Salmonella 9penyebab thypus - Salmonella
thyposa), Escherichia (penyebab gastroenteritis/ radang saluran
cerna- Escherichia coli), Shigella: (penyebab disentri), Pseudomonas
(penyebab infeksi luka bakar), Hellicobacter (penyebab tukak
lambung), Haemophilus (penyebab bronkhitis - Heumophilus influenzae),
Bordetella (penyebab batuk rejan - Bordetella pertussis), Chlamydia
(penyebab pneumonia, uretritis, trakoma)
|
Tabel 2.1. Perbandingan bakteri Gram positif dan
bakteri Gram negatif
Bakteri
gram negatif lebih berbahaya saat menimbulkan penyakit dibanding gram positif
karena bakteri jenis gram negatif dapat menghasilkan endotoksin, dan memiliki
enzim pada kapsula yang dapat menimbulkan resistensi terhadap antibiotik.
Namun
bakteri juga dapat memberikan manfaat bagi kehidupan manusia, contohnya:
·
Escherichia coli yang
benyak ditemukan di dalam usus besar berperan dalam pembusukan makanan dan
penghasil vitamin K (gram negatif).
·
Rhizobium dapat
menyuburkan tanah.
·
Pseudomonas denitrificans dapat
menghasilkan vitamin B12 (gram negatif).
·
Lactobasillus casei membantu
dalam pembuatan keju (gram positif).
·
Lactobacillus bulgaris membantu
pembuatan yoghurt (gram positif).
·
Acetobacer cylinum membantu
pembuatan nata de coco (gram negatif).
·
Acetobacer membantu
dalam pembuatan cuka (gram negatif).
·
Sterptococus griseus untuk
pembuatan antibiotik (gram positif).
a. Bahan
inti (DNA kromosom)
Bahan inti bakteri tersusun oleh asam deoksiribo nukleat
(deoxyribonucleic acid/DNA) atau disebut juga DNA kromosom.
Gen bakteri terdapat dalam molekul DNA tunggal
(haploid). Berbentuk sirkuler, panjangnya ± 1mm, beratnya 2-3% dari berat
kering satu sel, disusun sekitar 4 juta kpb DNA, makromolekul yang sangat
banyak ini dikemas agar tidak berubah dalam bentuk superkoil (± 70-130
superkoil domain). Jumlah nukleoid dalam sel bakteri dapat lebih dari satu,
tergantung kecepatan pertumbuhan dan ukuran sel. Nukleoid berisi gen yang
penting untuk pertumbuhan bakteri.
Umumnya bakteri memiliki plasmid, yaitu suatu DNA di
luar DNA kromosom yang berbentuk cincin (ekstra kromosomal). Tersebar luas
dalam populasi bakteri. Terdiri dari beberapa – 100 kpb, beratnya ± 1-3 % dari
kromosom–bakteri. Plasmid berisi gen-gen penting untuk pertahanan sel bakteri terhadap
lingkungannya yang tidak menguntungkan. Plasmid berada bebas dalam sitoplasma
bakteri. Kadang-kadang dapat bersatu dengan kromosom bakteri. Seperti halnya DNA yang lain,
plasmid mampu melakukan replikasi dan membentuk copy dirinya dalam jumlah
banyak. Dapat berpindah dan dipindahkan
dari satu spesies ke spesies lain. Jumlahnya dapat mencapai 30 atau dapat bertambah karena mutasi.
|
Gambar 2.5. Plasmid |
Macam-macam Plasmid dan peranannya:
Pili F dan
I. Dua macam pili yang disebut, pili
F dan I, diketahui terlibat dalam
transfer plasmid dari sel ke sel. Dua kelompok faga RNA diketahui menginfeksi sel yang membawa plasmid yang
dapat dipindahkan. Faga ini dapat digunakan untuk melihat adanya pili F dan I
pada sel. Dua macam pili ini dapat juga dibedakan secara imunologi.
Pili
F dilibatkan dalam transfer faktor F dan beberapa plasmid resisten-antibiotik.
Pili F juga terdapat pada sel Hfr. Pili I dilibatkan dalam transfer plasmid resisten-antibiotik,
plasmid yang menentukan-colicin, dan lainnya.
|
Gambar 2.6. DNA kromosom sirkuler bakteri E. coli sedang mengalami replikasi (sumber: Randall K. Holmes & Michael G. Jobling,2001) |
Faktor R.
Faktor R pertama kali ditemukan di Jepang pada strain bakteri enterik yang
mengalami resistensi terhadap sejumlah antibiotik (multipel resisten).
Munculnya resistensi bakteri terhadap
beberapa antibiotik, sangat berarti dalam dunia kedokteran, dan
dihubungkan dengan meningkatnya
penggunaan antibiotik untuk pengobatan penyakit infeksi. Sejumlah
perbedaan gen-gen resisten-antibiotik
dapat dibawa oleh faktor R. Plasmid R100
disusun oleh 90 kpb yang membawa gen resisten untuk sulfonamid,
streptomisin/spektinomisin, asam fusidat, kloramfenikol, tetrasiklin dan
pembawa gen resisten terhadap merkuri. R100 dapat berpindah diantara bakteri
enterik dari genus Escherichia, Klebsiella, Proteus, Salmonella, dan Shigella,
tetapi tidak akan berpindah ke bakteri nonenterik Pseudomonas. Juga sudah
diketahui faktor R dengan gen resisten terhadap kanamisin, penisilin,
tetrasikliin, dan neomisin. Beberapa elemen resisten obat pada faktor R
merupakan elemen yang dapat bergerak,
dan dapat digunakan dalam mutagenesis transposon.
Gen-gen
untuk sifat yang tidak berhubungan dengan resistensi antibiotik juga dibawa
oleh faktor R. Yang terpenting diantaranya menghasilkan pili untuk transfer
konjugatif, tetapi faktor R juga membawa gen untuk replikasi dirinya sendiri
dan gen untuk mengatur produksi protein yang mencegah pengenalan plasmid lain.
Selanjutnya adanya satu faktor R yang menghambat pengenalan dari tipe plasmid
lain yang sama, suatu fenomena yang diketahui sebagai ketidakcocokan.
Karena
faktor R dapat mengalami rekombinasi genetik, gen dari dua faktor R dapat
bergabung menjadi satu. Rekombinasi plasmid merupakan suatu alat yang mungkin
pertamakali ditimbulkan oleh pembiakan organisme resisten-obat.
Plasmid
dapat membawa gen yang berhubungan dengan fungsi-fungsi khusus lain, misalnya
pada:
Rhizobium
spp : berperan dalam
fiksasi nitrogen
Streptococcus
(grup N) :
berperan dalam penggunaan laktosa, sistem galaktose fosfotransferase,
metabolisme sitrat.
Rhodospirillum
rubrum : berperan dalam sintesis pigmen
fotosintesis
Escherichia
coli :
berfungsi dalam pengambilan dan
metabolisme sukrosa, ambilan sitrat
Pseudomonas
spp :
berfungsi dalam degradasi kamfor, toluena,
oktana, asam salisilat
Bacillus
stearothermophilus :
berfungsi menghasilkan enzim α-amilase
Alcaligenes
eutrophus : berperan dalam penggunaan H2
sebagai energi oksidasi
Sitoplasma merupakan bagian dalam sel bakteri.
Sitoplasma berbentuk koloid yang agak padat yang mengandung butiran- butiran
karbohidrat, lemak, protein, mineral, ribosom, DNA, enzim-enzim, glikogen,
lemak dan berbagai jenis bahan lainnya yang diperlukan dalam proses metabolisme
untuk menunjang kehidupan sel. Sitoplasma
merupakan tempat berlangsungya reaksi-reaksi metabolisme.
Ribosom merupakan organel sel yang berfungsi untuk sintesis
protein. Bentuknya berupa butir-butir kecil dan tidak diselubungi membran.
Ribosom tersusun atas protein dan RNA. Di dalam sel bakteri Escherichia coli
terkandung 15.000 ribosom, atau kira-kira ¼ masa sel bakteri tersebut. Ini
menunjukkan bahwa ribosom memiliki fungsi yang penting bagi bakteri. Ribosom terdapat
pada semua sel, tetapi ribosom organisme prokariotik berbeda strukturnya dengan
ribosom organisme eukariotik.
Pada tempat tertentu terjadi penonjolan membran sel
kearah dalam atau ke sitoplasma. Tonjolan membrane ini berguna untuk
menyediakan energi atau pabrik energi bakteri. Organ sel (organel) ini disebut
mesosom. Mesosom merupakan daerah membrane sitoplasma yang mengalami pelipatan.
Mesosom diperkirakan berfungsi dalam pembentukan dinding sel dan dalam pembelahan
sel.
Spesies bakteri tertentu menghasilkan spora di luar
sel vegetatif (eksospora), misalnya Streptomyces atau di dalam sel
vegetatif (endospora), misalnya Bacillus, Clostridiumdan Sporosarcina.
Spora sangat resisten terhadap kondisi fisik yang kurang menguntungkan
misalnya suhu tinggi, kekeringan, dan bahan kimia seperti
disinfektan.
Bakteri ada yang dapat membentuk endospora, pembentukan
endospora merupakan cara bakteri mengatasi kondisi lingkungan yang tidak
menguntungkan. Endospora tahan terhadap panas sehingga tidak mati oleh proses
memasak biasa. Spora mati di atas suhu 120 oC. Jika kondisi telah
membaik, endospora dapat tumbuh menjadi bakteri seperti sedia kala.
Merupakan selaput yang membungkus sitoplasma beserta
isisnya, terletak di bawah dinding sel, tetapi tidak terikat dengan dinding
sel. Membrane plasma tersusun atas lapisan lipoprotein yang bersifat semipermiabel.
Fungsi membrane plasma antara lain untuk mengatur keluar masuknya zat-zat di
dalam sel. Selain itu, membrane plasma berfungsi sebagai tempat perlekatan pangkal
flagellum. Jika membrane plasma pecah atau rusak, sel bakteri akan mati.