Its How I feel

Struktur Bakteri

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

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

a.         Dinding Sel

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:

1.    Bakteri Gram positif

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.

2.    Bakteri Gram negatif

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)

b.        Kapsul

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.

c.         Pilus (fimbriae)

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.

d.        Flagela

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).

2.2.        Struktur Dalam

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.

b.      Plasmid

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

c.       Sitoplasma

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.

d.      Ribosom

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.

e.       Mesosom

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.

f.       Spora

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.

g.      Membran sitoplasma

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.