metabolisme, perbanyakan dan ekologi mikroba

Metabolisme Mikroba

1. Definisikan metabolisme, anabolisme dan katabolisme.
2. Jelaskan karakteristik dan struktur enzim serta ketergantungannya terhadap ko-enzim dan kofaktor.
3. Respirasi anaerob antara lain menggunakan elektron akseptor berupa NO₃^-(nitrat). Bakteri yang memiliki enzim nitrat reduktase dapat mereduksi nitrat menjadi N₂ (gas nitrogen) melalui denitrifikasi. Berikan proses fisiologis denitrifikasi disertai faktor yang mempengaruhinya melalui contoh suatu bakteri denitrifikasi

Jawab :

1. Metabolisme adalah semua proses kimiawi yang dilakukan oleh organisme atau semua reaksi yang melibatkan transformasi energi kimia dalam mahluk hidup.metabolisme bakteri adalah oksidasi substrat dan reaksi disimilasi (reaksi yang menghancurkan molekul) agar bakteri menghasilkan energi.

Terdapat Dua tipe metabolisme yaitu :

1. Anabolisme: Pembentukan senyawa yang memerlukan (mengkonsumsi) energi (Rekasi endergonik)
2. b. Katabolisme: Penguraian senyawa yang menghasilkan (melepaskan) energi (Reaksi eksergonik).

Enzim adalah protein dengan aktivitas katalitik yang berperan penting dalam setiap reaksi metabolisme. Enzim bekerja dalam urutan teratur untuk mengkatalisis ratusan reaksi bertahap baik yang menguraikan nutrisi, menyimpan dan mengubah energi kimia, maupun membuat makromolekul dari molekul sederhana.

1. a. Aktivitas katalitik enzim bergantung pada integritas strukturnya sebagai protein. Berat molekul enzim 12.000 sampai 1 juta sehingga berukuran amat besar dibandingkan dengan substrat, reaktan, atau gugus fungsional targetnya suatu molekul anorganik seperti Fe²⁺, Mn²⁺, Cu²⁺, Na⁺ atau Zn²⁺, atau

• suatu molekul organik kecil yang disebut koenzim seperti Vitamin B, B1 (tiamin). B2 (riboflavin) dan nikotinamid.

Koenzim yang terikat kuat secara kovalen pada protein enzim disebut gugus prostetik. Enzim yang aktif mengkatalisis, bersama-sama koenzim atau gugus logamnya disebut holoenzim. Koenzim dan ion logam bersifat stabil sewaktu pemanasan, sedangkan bagian protein enzim yang disebut apoenzim terdenaturasi oleh pemanasan.

1. 2. Tabel Proses Fisiologis Bakteri Denitrifikasi

Tipe fisiologi nitrat reduktase	Donor electron	Organisme
Respirasi NO3- → NO2-	Format NADH	Escherichia coli Klebsiella acrogenes
Denitrifikasi NO3- → N2	NADH Piruvat NADH, suksinat	Pseudomonas aeroginosa Clostridium pertrigens Paracoccus denitrificans
Asimilasi NO3- → NH3	Laktat H2, format NADH, suksinat NADH, laktat, gliserolfsofat	Staphylococcus aureus Vibrio succinogenes Bacillus stearothermophilus Escherichia coli

Faktor yang Berperan

1. Drainase tanah buruk
2. Tata udara jelek
3. Di tempat tergenang

Ekologi Mikroba

(Analisis Ekologis Populasi mikroba)

Tabel 1. Kondisi populasi kelompok mikroorganisme tanah pada perakaran tanaman

Jagung dan Tomat.

Jenis tanaman	Jumlah bakteri total (106/g tanah)				Indeks R/S
	Rizosfir (R)	Non rizosfir (S)	Rizosfir (R)	Non rizosfir (S)
Jenis Tanaman	Tomat		Jagung		Tomat	Jagung
Bacteria total	253,	23	338,5	22	253/23 = 11	338,5/22 =15,4
Azotobacter sp	54	9	67	8	54/9 = 6	67/8 = 8,375
Actinomycet	19,	2,5	11,	2,4	19/2,5 = 7,6	11/2,4 = 4,6
Fungi	2,4	0,8	1,5	0,8	2,4/0,8 = 3	1,5/0,8 = 1,875

Data diatas dianalisis dengan metode plat count media selektif. Analis eksudat akar dengan HPLC, terditeksi senyawa-senyawa antara lain di dominasi secara berturut-turut glukosa, fruktosa, amilum, serta beberapa jenis asam amino. SedangkanAzotobacter sp terdeteksi menghasilkan senyawa ektraseluler penghambat fungi.

1. Hitung rasio R/S tiap kelompok mikroorganisme
   1. i. Rasio Bakteri total
      1. Tomat berjumlah 11
      2. Jagung berjumlah 15,4
      3. ii. Rasio Azotobacter
         1. Tomat berjumlah 6
         2. Jagung berjumlah 8,375
         3. iii. Actinomycetes
            1. Tomat berjumlah 7,6
            2. Jagung berjumlah 4,6
            3. iv. Fungi
               1. Tomat berjumlah 3
               2. Jagung berjumlah 1,875
               3. Bandingkan kemungkinan tipe interaksi yang dapat terjadi diantara keempat mikroba

pada dua tanaman yang berbeda.

Dari hasil perbandingan mikroba yang memberikan rasio tertinggi berasal dari jenis Bakteri total yaitu sebesar 11 untuk tomat dan 15,4 untuk jagung. Sedangkan rasio terkecil berasal dari golongan jamur sebesar 3 (tomat) dan 1, 875 (jagung). Kemungkingan tipe interaksi antara mikroba dengan kedua tanaman bersifatKomensalisme, Antagonisme (Kempetis Parasitisme) ,Simbiosis (mutualisme)

2. Cari masing-masing satu contoh dari tipe2 interaksi Antibiosis, Kompetisi dan

simbiosis mutualisme dan jelaskan mengapa kedua mikroba tersebut berinteraksi

demikian ?

1. Antibiosis

Streptomyces menghasilkan streptomisin yang dapat membunuh bakteri infeksi.

1. Kompetisi

Kompetesi berarti persaingan. Dalam hal ini, terjadi persaingan antarmakluk hidup dalamsuatu ekosistem karena adanya kebutuhan hidup yang sama. Hubungan negatif antara 2 populasi mikroba yang keduanya mengalami kerugian. Peristiwa ini ditandai dengan menurunnya sel hidup dan pertumbuhannya. Kompetisi terjadi pada 2 populasi mikroba yang menggunakan nutrien / makanan yang sama, atau dalam keadaan nutrien terbatas. Contohnya adalah antara protozoa Paramaecium caudatum denganParamaecium aurelia.

1. Simbiosis mutualisme

Mutualisme adalah asosiasi antara dua populasi mikroba yang keduanya saling tergantung dan sama-sama mendapat keuntungan. Mutualisme sering disebut juga simbiosis. Simbiosis bersifat sangat spesifik (khusus) dan salah satu populasi anggota simbiosis tidak dapat digantikan tempatnya oleh spesies lain yang mirip.

Contohnya adalah Lichenes (Lichens), yang merupakan simbiosis antara algae sianobakteria dengan fungi. Algae (phycobiont) sebagai produser yang dapat menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan senyawa organik. Senyawa organik dapat digunakan oleh fungi (mycobiont), dan fungi memberikan bentuk perlindungan (selubung) dan transport nutrien / mineral serta membentuk faktor tumbuh untuk algae.

Uji Kompetensi

1. Cari contoh mikroba filosfir dan endofitik yang berpengaruh positif terhadap tanaman. Jelaskan apa efek positif yang dimiliki tiap-tiap mikroorganisme tersebut

• Mikroba endofitik
  • Bakteri diazotrof endofitik, tanaman secara langsung menyediakan fotosintat sebagai nutrisi bagi pertumbuhan bakteriContoh simbiosis tanaman tebu dengan Gluconacetobacter diazotrophicus : obligate endophyte. Hingga 80% nitrogen pada berbagai varietas tebu berasal dari bakteri endo-simbiosis.
  • Mikroba filosfer
    • Bakteri pemfiksasi N yang mensuplai N tersedia untuk tanaman melalui daun.

1. a. Bakteri : Achromobacter, Azorobacter, Bacillus, Mycobacterium, Beijerinckia, Aerobacter dan Mycoplasma

Uji Kompetensi

1. Pada benih Serealia, sering ditemukan Aspergilus glaucus sekitar 80 %, cari efek

yang mungkin terjadi terhadap kualitas biji ?

Jawab :

Aspergillus akan menyebabkan benih menjadi berubah warna, biasanya menjadi warna cokelat gelap atau warna gelap (http://www.scribd.com/doc/16543833/HPT-benih-M6)

Bab

Pertumbuhan dan Perbanyakan Mikroba

Bagian A

1. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba!
   1. i. Elemen kimia yang mutlak diperlukan organisme untuk membentuk komponen sel maupun untuk menjalankan fungsi sel.
      1. Unsur hara makro (macro elements) adalah nutrisi yang diperlukan dalam jumlah yang relatif besar (% BK), meliputi C, H, O, N, P,
      2. Unsur hara mikro (micro elements atau trace elements) biasanya diperlukan dalam jumlah sedikit (ppm atau mg/kg atau µg/g), seperti Fe, Zn,
      3. Sumber energi dan elektron

1. 1. Nutrisi (hara makro dan hara mikro)

• Sumber Karbon
• Autotrof : menggunakan karbondioksida (CO₂), CH₄ (menggunakan C-1)
• Heterotof: menggunakan karbon dari senyawa organik
• Sumber Energi
  • Fototrof : menggunakan sinar matahari
  • Chemotrof : menggunakan senyawa organik
  • Elektron (Elektron donor dan elektron akseptor)
    • Lithotrof : menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
    • Organotrof : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor

Di samping kebutuhan energi dan elektron, mikroba juga dikelompokkan berdasarkan kebutuhan oksigennya sebagai berikut:

• Aerob obligat: hanya dapat hidup jika terdapat oksigen
• Anaerob: mikroba yang hidup tanpa oksigen
• Anaerob fakultatif: dapat hidup dengan maupun tanpa oksigen
• Mikroaerofilik: hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang lebih rendah daripada kadar oksigen di udara.

1. 1. Kondisi lingkungan (fisik dan kimia)

Suhu

Berdasarkan ketahanannya terhadap suhu, mikroba dapat dikategorikan menjadi beberapa yaitu: Psikrofil, mikroba yang tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20^oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0^oC. Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40^oC. Beberapa bakteri mesofil dapat tumbuh (tetapi tidak optimal) pada suhu tinggi atau suhu yang lebih rendah. Termofil, mikroba ini tumbuh optimum pada suhu di atas 45^oC, bahkan ada yang di atas 100 ^oC (ekstrim).

pH (Kemasaman)

– Neutrofil, mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9. Asidofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5. Contoh: fungi, bakteri Thiobacillus yang hidup pada pH 2-3. Alkalofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9,

Tekanan Osmotik

Perbedaan tekanan osmotik dapat memecahkan sel mikroba. Beberapa arkhaeobakteri hanya dapat tumbuh pada konsentrasi elektrolit (biasanya NaCl), tinggi, Bakteri yang tahan pada kadar garam yang relatif tinggi disebut bakteri Halofil yang bersifat halotoleran.

Karbon Dioksida (CO₂)

Kapnofil adalah mikroba yang memerlukan CO₂ dalam konsentrasi yang tinggi, contohnya Neisseria gonorrhoeae.

1. Pada suatu fase log dari kultur suatu bakteri, sampel pertama yang diambil pada pukul 8 pagi menunjukkan jumlah sel sebanyak 1000/ml. Sampel kedua diambil pada pukul 5.54 sore dan menunjukkan jumlah sel sebanyak 1.000.000 sel/ml. Berapakah waktu generasinya (dalam jam)?.

1. 1. Diketahui (N0) = 1000sel/ml

(N1) = 1.000.000sel/ml

Selisih waktu = 9 jam 54 menit = 10 jam

Ditanya waktu generasi (Wg)

Dijawab Wg = (60 menit x 1 jam)/n

n = (log NI – log N0)/0,301

( log 10⁶ – log 10³) /0,301

3/0,301 = 9,97

Wg = (60 x 10 jam)/9,97 = 60,1 menit / generasi.

1. Neutrofil Asidofil Alkalofil Halofil Kapnofil Fragmentasi Konyugasi Direct Microscopic Count Most Probable Number

   Jelaskan istilah-istilah berikut:

1. Autotrof
2. Heterotof
3. Lithotrof
4. Organotrof
5. Aerob obligat
6. Anaerob
7. Mikroaerofilik
8. Psikrofil
9. Termofil

1. Autotrof : menggunakan karbondioksida (CO₂), CH₄ (menggunakan C-1)
2. Heterotof : menggunakan karbon dari senyawa organik
3. Lithotrof :menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
4. Organotrof : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor
5. Aerob obligat :bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana mengandung oksigen. Misal: Nitrobacter dan Hydrogenomonas.
6. f. Anaerob :bakteri yang tidak menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Streptococcus lactis
7. Mikroaerofilik : mikroorganisme yang memerlukan sedikit oksigen.
8. Psiktofil : mikroorganisme yang dapat tumbuh pada suhu 0 – 20⁰C
9. Termofil : mikroorganisme yang memerlukan suhu diatas 45⁰C
10. Netrofil : mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9
11. Asidofil : mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5
12. Halofil : mikroorganisme yang dapat tumbuh pada konsentrasi garam tinggi

1. 1. Alkalofil : mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9, beberapa dapat hidup di atas pH 11

1. 1. Kapnofil : adalah mikroba yang memerlukan CO₂ dalam konsentrasi yang tinggi, contohnya Neisseria gonorrhoeae.
   2. Fragmentasi : pemutusan menjadi bagian – bagian kecil
   3. Konjugasi : proses pelekatan dua sel.
   4. Direct Microscopic Count

Dilakukan seri pengenceran, dan suspensi diamati langsung di bawah mikroskop dengan menggunakan bilik hitung (counting chamber).

1. 1. Most Probable Number

Menghitung perkiraan jumlah mikroba yang hidup dengan mengencerkan kultur dan menumbuhkannya pada tabung kultur media tumbuh.

Menghitung tabung yang positif dan membandingkannya pada table statistik MPN.

SUMBER PUSTAKA

Sarwono Hardjowigeno. 2003. ILMU TANAH. Penerbit AKADEMIKA PRESSINDO. Jakarta

Purwoko, T. 2007. Fisiologi Mikroba. Bumi Aksara. Jakarta

Buckingham and Hansell, 2003: Buckingham SJ, Hansell DM Aspergillus in the lung: diverse and coincident forms. Eur Radiol. 2003; 13(8): 1786 – 1800. [PubMed:12571042].

Cotty, 1988: Cotty P. Aflatoxin and sclerotial production by Aspergillus flavus: influence of pH. Phytopathology . 1988.; 78: 1250 – 1253. [PubMed: NA].

del Palacio et al., 2003 : delPalacio A, Cuetara MS, Ponton J. Laboratory diagnosis of invasive aspergillosis. Rev Iberoam Micol. 2003; 20(3): 90 – 98. [PubMed:15456364].

Diener et al., 1987: Diener UL, Cole RJ, Sanders TH, Payne GA, Lee SL, Klich ML. Epidemiology of aflatoxin formation by Aspergillus flavus. Ann. Rev. Phytopathol. . 1987; 25: 249 – 270. [PubMed: ].

sumber: http://coretanroodeetea.wordpress.com/2010/03/03/metabolisme-perbanyakan-dan-ekologi-mikroba/

BAKTERI

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

Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Pada umumnya, bakteri berukuran 0,5-5 μm, tetapi ada bakteri tertentu yang dapat berdiameter hingga 700 μm, yaitu Thiomargarita. Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel tumbuhan danjamur, tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel.

Sejarah

Model mikroskop awal yang dirancang oleh Robert Hooke; dimuat dalam Micrographia.

Bakteri merupakan organisme mikroskopik. Hal ini menyebabkan organisme ini sangat sulit untuk dideteksi, terutama sebelum ditemukannya mikroskop. Barulah setelah abad ke-19 ilmu tentang mikroorganisme, terutama bakteri (bakteriologi), mulai berkembang. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, berbagai hal tentang bakteri telah berhasil ditelusuri. Akan tetapi, perkembangan tersebut tidak terlepas dari peranan berbagai tokoh penting seperti Robert Hooke, Antoni van Leeuwenhoek, Ferdinand Cohn, dan Robert Koch.^] Istilah bacterium diperkenalkan di kemudian hari oleh Ehrenberg pada tahun 1828, diambil dari kataYunani βακτηριον (bakterion) yang memiliki arti "batang-batang kecil". Pengetahuan tentang bakteri berkembang setelah serangkaian percobaan yang dilakukan oleh Louis Pasteur, yang melahirkan cabang ilmu mikrobiologi. Bakteriologi adalah cabang mikrobiologi yang mempelajaribiologi bakteri.

Robert Hooke (1635-1703), seorang ahli matematika dan sejarahwan berkebangsaan Inggris, menulis sebuah buku yang berjudul Micrographia pada tahun 1665 yang berisi hasil pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan mikroskop sederhana.Akan tetapi, Robert Hooke masih belum dapat menumukan struktur bakteri.Dalam bukunya tersebut, tergambar hasil penemuannya mengenai tubuh buah kapang. Walau demikian, buku inilah yang menjadi sumber deskripsi awal dari mikroorganisme.

Antoni van Leeuwenhoek (1632—1723) hidup di era yang sama dengan Robert Hooke di mana pengamatan dengan mikroskop masih sangat sederhana. Terinspirasi dari kerja Robert Hooke, ia membuat mikroskop rancangannya sendiri dengan sangat baik untuk mengamati makhluk mikroskopik ini pada berbagai media alami pada tahun 1684. Antoni van Leeuwenhoek berhasil menemukan bakteri untuk pertama kalinya di dunia pada tahun 1676. Hasil temuannya dikirimkan ke Royal Society of London yang kemudian dipublikasikan pada tahun 1684. Penemuan ini segera mendapat banyak konfirmasi dari ilmuwan lainnya.Sejak saat itulah, tidak hanya ilmu tentang bakteri tetapi juga mikroorganisme pada umumnya pun mulai berkembang.

Ferdinand Cohn (1828-1898) merupakan seorang botanis berkebangsaan Breslau (sekarang Polandia). Hasil penemuannya banyak berkisar tentang bakteri yang resisten terhadap panas. Ketertarikannya pada kelompok bakteri ini mengarahkannya pada penemuan kelompok bakteri penghasil endospora yang resisten terhadap suhu tinggi. Ferdinand Cohn juga berhasil menjelaskan siklus hidup bakteriBacillus yang sekaligus menjelaskan mengapa bakteri ini bersifat tahan panas. Selanjutnya, ia juga membuat dasar klasifikasi bakteri sederhana dan mengembangkan beberapa metode untuk mencegah kontaminasi pada kultur bakteri, seperti penggunaan kapas sebagai penutup pada labu takar, erlenmeyer, dan tabung reaksi. Metode ini kemudian digunakan oleh ilmuwan lain, Robert Koch.

Robert Koch (1843-1910), seorang ahli fisika berkebangsaan Jerman, banyak melakukan penelitian mengenai penyakit yang disebabkan olehinfeksi bakteri. Ilmuwan pada awalnya mempelajari penyakit antraks yang banyak menyerang hewan ternak. Penyakit ini disebabkan oleh Bacillus anthracis, salah satu bakteri penghasil endospora. Robert Koch juga merupakan orang pertama yang berhasil mendapatkan isolat murni Mycobacterium tuberculosis, bakteri penyebab penyakit tuberkulosis. Berdasarkan dua penelitian mengenai penyakit ini, Robert Koch berhasil membuat Postulat Koch, sebuah teori mengenai mikroorganisme spesifik untuk penyakit yang spesfik. Beliau juga berhasil menemukan metode untuk mendapatkan isolat murni dari bakteri. Penemuan lainnya adalah penggunaan media kultur padat untuk menumbuhkan bakteri di luat habitat aslinya. Pada awalnya ia menggunakan potongan kentang dan kemudian dikembangkan dengan menggunakan nutrien gelatin. Penggunaan nutrien gelatin masih memiliki banyak kekurangan yang pada akhirnya penggunaanya digantikan dengan agar (sejenis polisakarida) yang digagas oleh istri Walter Hesse yang juga bekerja bersama Robert Koch.

• 

  Robert Hooke

• 

  Antoni van Leeuwenhoek

• 

  Ferdinand Cohn

• 

  Robert Koch

Struktur sel

Struktur sel bakteri

Seperti prokariot (organisme yang tidak memiliki membran inti) pada umumnya, semua bakteri memiliki struktur sel yang relatif sederhana. Sehubungan dengan ketiadaan membran inti, meteri genetik (DNA dan RNA) bakteri melayang-layang di daerah sitoplasma yang bernama nukleoid.Salah satu struktur bakteri yang penting adalah dinding sel. Bakteri dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok besar berdasarkan struktur dinding selnya, yaitu bakteri gram negatif dan bakteri gram positif. Bakteri gram positif memiliki dinding sel yang tersusun dari lapisan peptidoglikan (sejenis molekul polisakarida) yang tebal dan asam teikoat, sedangkan bakteri gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang lebih tipis dan mempunyai struktur lipopolisakarida yang tebal. Metode yang digunakan untuk membedakan kedua jenis kelompok bakteri ini dikembangkan oleh ilmuwan Denmark, Hans Christian Gram pada tahun 1884.

Banyak bakteri memiliki struktur di luar sel lainnya seperti flagel dan fimbria yang digunakan untuk bergerak, melekat dan konjugasi.Beberapa bakteri juga memiliki kapsul yang beperan dalam melindungi sel bakteri dari kekeringan dan fagositosis. Struktur kapsul inilah yang sering kali menjadi faktor virulensi penyebab penyakit, seperti yang ditemukan pada Escherichia coli dan Streptococcus pneumoniae. Bakteri juga memiliki kromosom, ribosom, dan beberapa spesies lainnya memiliki granula makanan, vakuola gas, danmagnetosom. Beberapa bakteri mampu membentuk diri menjadi endospora yang membuat mereka mampu bertahan hidup pada lingkungan ekstrim. Clostridium botulinum merupakan salah satu contoh bakteri penghasil endospora yang sangat tahan suhu dan tekanan tinggi, dimana bakteri ini juga termasuk golongan bakteri pengebab keracunan pada makanan kaleng.

Morfologi bakteri

Berbagai bentuk tubuh bakteri

Berdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu:

• Kokus (Coccus) dalah bakteri yang berbentuk bulat seperti bola dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:
  • Mikrococcus, jika kecil dan tunggal
  • Diplococcus, jka berganda dua-dua
  • Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujur sangkar
  • Sarcina, jika bergerombol membentuk kubus
  • Staphylococcus, jika bergerombol
  • Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai
• Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang atau silinder, dan mempunyai variasi sebagai berikut:
  • Diplobacillus, jika bergandengan dua-dua
  • Streptobacillus, jika bergandengan membentuk rantai
• Spiral (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:
  • Vibrio, (bentuk koma), jika lengkung kurang dari setengah lingkaran (bentuk koma)
  • Spiral, jika lengkung lebih dari setengah lingkaran
  • Spirochete, jika lengkung membentuk struktur yang fleksibel.

Bentuk tubuh/morfologi bakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium, dan usia. Walaupun secara morfologi berbeda-beda, bakteri tetap merupakan sel tunggal yang dapat hidup mandiri bahkan saat terpisah dari koloninya.

Alat gerak

Gambar alat gerak bakteri: A-Monotrik; B-Lofotrik; C-Amfitrik; D-Peritrik;

Banyak spesies bakteri yang bergerak menggunakan flagel. Bakteri yang tidak memiliki alat gerak biasanya hanya mengikuti pergerakan media pertumbuhannya atau lingkungan tempat bakteri tersebut berada. Sama seperti struktur kapsul, flagel juga dapat menjadi agen penyebab penyakit pada beberapa spesies bakteri. Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu:

• Atrik, tidak mempunyai flagel.
• Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya.
• Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.
• Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya.
• Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya.

Habitat

Bakteri merupakan mikroorganisme ubikuotus, yang berarti melimpah dan banyak ditemukan di hampir semua tempat. Habitatnya sangat beragam; lingkungan perairan, tanah, udara, permukaan daun, dan bahkan dapat ditemukan di dalam organisme hidup. Diperkirakan total jumlah sel mikroorganisme yang mendiami muka bumi ini adalah 5x10³⁰. Bakteri dapat ditemukan di dalam tubuh manusia, terutama di dalam saluran pencernaan yang jumlah selnya 10 kali lipat lebih banyak dari jumlah total sel tubuh manusia. Oleh karena itu, kolonisasi bakteri sangatlah mempengaruhi kondisi tubuh manusia.

Thermus aquatiqus, bakteri termofilik yang banyak diaplikasikan dalambioteknologi.

Terdapat beragam jenis bakteri yang mampu menghabitasi daerah saluran pencernaan manusia, terutama pada usus besar, diantaranya adalah bakteri asam laktat dan kelompok enterobacter .Contoh bakteri yang biasa ditemukan adalah Lactobacillus acidophilus. Di samping itu, terdapat pula kelompok bakteri lain, yaitu probiotik, yang bersifat menguntungkan karena dapat menunjangkesehatan dan bahkan mampu mencegah terbentuknya kanker usus besar. Selain di dalam saluran pencernaan, bakteri juga dapat ditemukan di permukaan kulit, mata, mulut, dan kakimanusia. Di dalam mulut dan kaki manusia terdapat kelompok bakteri yang dikenal dengan namametilotrof, yaitu kelompok bakteri yang mampu menggunakan senyawa karbon tunggal untuk menyokong pertumbuhannya. Di dalam rongga mulut, bakteri ini menggunakan senyawadimetil sulfida yang berperan dalam menyebabkan bau pada mulut manusia.

Beberapa kelompok mikroorganisme ini mampu hidup di lingkungan yang tidak memungkinkan organisme lain untuk hidup. Kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut adanya toleransi, mekanisme metabolisme, dan daya tahan sel yang unik. Sebagai contoh, Thermus aquatiqus merupakan salah satu jenis bakteri yang hidup pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60-80 ^oC. Tidak hanya di lingkungan bersuhu tinggi, bakteri juga dapat ditemukan pada lingkungan dengan suhu yang sangat dingin. Pseudomonas extremaustralis ditemukan pada Antartika dengan suhu di bawah 0^oC. Di samping pengaruh ekstrim temperatur, bakteri juga dapat hidup pada berbagai lingkungan lain yang hampir tidak memungkinkan adanya kehidupan (lingkungan steril). Halobacterium salinarum dan Halococcus sp. adalah contoh dari bakteri yang dapat hidup pada kondisi garam (NaCl) yang sangat tinggi (15-30%). Tedapat pula beberapa jenis bakteri yang mampu hidup pada kadar gula tinggi (kelompok osmofil), kadar air rendah (kelompok xerofil), derajat keasaman pH sangat tinggi, dan rendah.

Pengaruh lingkungan terhadap bakteri

Kondisi lingkungan yang mendukung dapat memacu pertumbuhan dan reproduksi bakteri. Faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan reproduksi bakteri adalah suhu, kelembapan, dan cahaya. Secara umum, terdapat beberapa alat yang dapat digunakan untuk melakukan pengamatan sel bakteri terhadap berbagai parameter tersebut, seperti mikroskop optikal, mikroskop elektron, dan atomic force microscope (AFM).

Suhu

Suhu berperan penting dalam mengatur jalannya reaksi metabolisme bagi semua makhluk hidup. Khususnya bagi bakteri, suhu lingkungan yang berada lebih tinggi dari suhu yang dapat ditoleransi akan menyebabkan denaturasi protein dan komponen sel esensial lainnya sehingga sel akan mati. Demikian pula bila suhu lingkungannya berada di bawah batas toleransi, membran sitoplasma tidak akan berwujud cair sehingga transportasi nutrisi akan terhambat dan proses kehidupan sel akan terhenti. Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 4 golongan:

• Bakteri psikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30 °C, dengan suhu optimum 15 °C.
• Bakteri mesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55 °C, dengan suhu optimum 25° – 40 °C.
• Bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75 °C, dengan suhu optimum 50 - 65 °C
• Bakteri hipertermofil, yaitu bakteri yang hidup pada kisaran suhu 65 - 114 °C, dengan suhu optimum 88 °C.

Kelembaban relatif

Pada umumnya bakteri memerlukan kelembaban relatif (relative humidity, RH) yang cukup tinggi, kira-kira 85%. Kelembaban relatif dapat didefinisikan sebagai kandungan air yang terdapat di udara. Pengurangan kadar air dari protoplasma menyebabkan kegiatan metabolismeterhenti, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan. Sebagai contoh, bakteri Escherichia coli akan mengalami penurunan daya tahan dan elastisitas dinding selnya saat RH lingkungan kurang dari 84%. Bakteri gram positif cenderung hidup pada kelembaban udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri gram negatif terkait dengan perubahan struktur membran selnya yang mengandung lipidbilayer.

Deinococcus radiodurans, hasil pencitraan dengan 'transmission electron microgragh (TEM)

Cahaya

Cahaya merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Secara umum, bakteri dan mikroorganisme lainnya dapat hidup dengan baik pada paparan cahaya normal. Akan tetapi, paparan cahaya dengan intensitas sinar ultraviolet (UV) tinggi dapat berakibat fatal bagi pertumbuhan bakteri.Teknik penggunaan sinar UV, sinar x, dan sinar gamma untuk mensterilkan suatu lingkungan dari bakteri dan mikroorganisme lainnya dikenal dengan teknik iradiasi yang mulai berkembang sejak awal abad ke-20.. Metode ini telah diaplikasikan secara luas untuk berbagai keperluan, terutama pada sterilisasi makanan untuk meningkatkan masa simpan dan daya tahan. Beberapa contoh bakteri patogen yang mampu dihambat ataupun dihilangkan antara lain Escherichia coli 0157:H7 and Salmonella.

Radiasi

Radiasi pada kekuatan tertentu dapat menyebabkan kelainan dan bahkan dapat bersifat letal bagi makhluk hidup, terutama bakteri. Sebagai contoh pada manusia, radiasi dapat menyebabkan penyakit hati akut,katarak, hipertensi, dan bahkan kanker. Akan tetapi, terdapat kelompok bakteri tertentu yang mampu bertahan dari paparan radiasi yang sangat tinggi, bahkan ratusan kali lebih besar dari daya tahan manusia tehadap radiasi, yaitu kelompokDeinococcaceae. Sebagai perbandingan, manusia pada umumnya tidak dapat bertahan pada paparan radiasi lebih dari 10 Gray (Gy, 1 Gy = 100 rad), sedangkan bakteri yang termasuk dalam kelompok ini dapat bertahan hingga 5.000 Gy.

Pada umumnya, paparan energi radiasi dapat menyebabkan mutasi gen dan putusnya rantai DNA. Apabila terjadi pada intensitas yang tinggi, bakteri dapat mengalami kematian. Deinococcus radiodurans memiliki kemampuan untuk bertahan terhadap mekanisme perusakan materi genetik tersebut melalui sistem adaptasi dan adanya proses perbaikan rantai DNA yang sangat efisien.

Peranan

Bidang lingkungan

Keanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri memiliki peranan yang besar bagi lingkungan. Sebagai contoh, bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang telah mati dan sisa-sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut menguraikanprotein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO₂, gas amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana. Contoh bakteri saprofit antara lain Proteus dan Clostridium. Tidak hanya berperan sebagai pengurai senyawa organik, beberapa kelompok bakteri saprofit juga merupakan patogen oportunis.

Frankia alni, salah satu bakteri pengikat N₂ yang berasosiasi dengan tanaman membentuk bintil akar.

Kelompok bakteri lainnya berperan dalam siklus nitrogen, seperti bakteri nitrifikasi. Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof.Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu nitritasi (oksidasi amonia (NH₄) menjadi nitrit (NO₂^-)) dan nitratasi (oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat (NO₃)). Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Setelah reaksi nitrifikasi selesai, akan terjadi proses dinitrifikasi yang dilakukan oleh bakteri denitrifikasi.Denitrifikasi sendiri merupakan reduksi anaerobik senyawa nitrat menjadi nitrogen bebas (N₂) yang lebih mudah diserap dan dimetabolisme oleh berbagai makhluk hidup. Contoh bakteri yang mampu melakukan metabolisme ini adalah Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, andParacoccus denitrificans. Di samping itu, reaksi ini juga menghasilkan nitrogen dalam bentuk lain, seperti dinitrogen oksida (N₂O). Senyawa tersebut tidak hanya dapat berperan penting bagi hidup berbagai organisme, tetapi juga dapat berperan dalam fenomena hujan asam dan rusaknya ozon.Senyawa N₂O akan dioksidasi menjadi senyawa NO dan selanjutnya bereaksi dengan ozon (O₃) membentuk NO₂^- yang akan kembali ke bumi dalam bentuk hujan asam (HNO₂).

Di bidang pertanian dikenal adanya suatu kelompok bakteri yang mampu bersimbiosis dengan akar tanaman atau hidup bebas di tanah untuk membantu penyuburan tanah. Kelompok bakteri ini dikenal dengan istilah bakteri pengikat nitrogen atau singkatnya bakteri nitrogen. Bakteri nitrogen adalah kelompok bakteri yang mampu mengikat nitrogen (terutaman N₂) bebas di udara dan mereduksinya menjadi senyawa amonia (NH₄) dan ion nitrat (NO₃^-) oleh bantuan enzim nitrogenase. Kelompok bakteri ini biasanya bersimbiosis dengan tanamankacang-kacangan dan polong untuk membentuk suatu simbiosis mutualisme berupa nodul atau bintil akar untuk mengikat nitrogen bebas di udara yang pada umumnya tidak dapat digunakan secara langsung oleh kebanyakan organisme. Secara umum, kelompok bakteri ini dikenal dengan istilah rhizobia, termasuk di dalamnya genus bakteri Rhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Photorhizobium, danSinorhizobium. Contoh bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman polong-polongan yaitu Rhizobium leguminosarum, yang hidup di akar membentuk nodul atau bintil-bintil akar.

Bidang pangan

Terdapat beberapa kelompok bakteri yang mampu melakukan proses fermentasi dan hal ini telah banyak diterapkan pada pengolahan berbagi jenis makanan. Bahan pangan yang telah difermentasi pada umumnya akan memiliki masa simpan yang lebih lama, juga dapat meningkatkan atau bahkan memberikan cita rasa baru dan unik pada makanan tersebut. Beberapa makanan hasil fermentasi dan mikroorganisme yang berperan:

No.	Nama produk atau makanan	Bahan baku	Bakteri yang berperan
1.	Yoghurt	susu	Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus
2.	Mentega	susu	Streptococcus lactis
3.	Terasi	ikan	Lactobacillus sp.
4.	Asinan buah-buahan	buah-buahan	Lactobacillus sp.
5.	Sosis	daging	Pediococcus cerevisiae
6.	Kefir	susu	Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus lactis

Beberapa spesies bakteri pengurai dan patogen dapat tumbuh di dalam makanan. Kelompok bakteri ini mampu memetabolisme berbagai komponen di dalam makanan dan kemudian menghasilkan metabolit sampingan yang bersifat racun. Clostridium botulinum, menghasilkan racun botulinin, seringkali terdapat pada makanan kalengan dan kini senyawa tersebut dipakai sebagai bahan dasar botox.Beberapa contoh bakteri perusak makanan:

• Burkholderia gladioli (sin. Pseudomonas cocovenenans), menghasilkan asam bongkrek, terdapat pada tempe bongkrek
• Leuconostoc mesenteroides, penyebab pelendiran makanan, penurunan pH, dan pembentukkan gas.

Bidang kesehatan

Tidak hanya di bidang lingkungan dan pangan, bakteri juga dapat memberikan manfaat dibidang kesehatan. Antibiotik merupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain dan senyawa ini banyak digunakan dalam menyembuhkan suatu penyakit. Beberapa bakteri yang menghasilkan antibiotik adalah:

• Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomycin
• Streptomyces aureofaciens, menghasilkan antibiotik tetracycline
• Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotik chloramphenicol
• Penicillium, menghasilkan antibiotik penisilin^[5]
• Bacillus polymyxa, menghasilkan antibiotik polymixin

Terlepas dari peranannya dalam menghasilkan antibiotik, banyak jenis bakteri yang justru bersifat patogen.Pada manusia, beberapa jenis bakteri yang sering kali menjadi agen penyebab penyakit adalah Salmonella enterica subspesies I serovar Typhi yang menyebabkan penyakittifus, Mycobacterium tuberculosis yang menyebabkan penyakit TBC, dan Clostridium tetani yang menyebabkan penyakit tetanus.Bakteri patogen juga dapat menyerang hewan ternak, seperti Brucella abortus yang menyebabkan brucellosis pada sapi dan Bacillus anthracis yang menyebabkan antraks.Untuk infeksi pada tanaman yang umum dikenal adalah Xanthomonas oryzae yang menyerang pucuk batang padi dan Erwinia amylovora yang menyebabkan busuk pada buah-buahan.

[sunting]Dekomposisi

Dekomposisi buah persik setelah 6 hari.

Proses degradasi jasad makhluk hidup dilakukan oleh banyak organisme, salah satunya adalah bakteri. Beberapa jenis bakteri, terutama bakteri heterotrof, mampu mendegradasi senyawa organik dan menggunakannya untuk menunjang pertumbuhannya. Proses dekomposisi ini dibantu oleh beberapa jenis enzim untuk memecah makromolekul, seperti karbohidrat, protein, dan lemak, untuk dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana. Sebagai contoh, enzim protease digunakan untuk memecah protein menjadi senyawa lebih sederhana, seperti asam amino. Proses dekomposisi ini juga berperan dalam pengembalian unsur-unsur, terutama karbon dan nitrogen, ke alam untuk masuk ke dalam siklus lagi.

Dekomposisi jasad makhluk hidup dimulai oleh bakteri yang hidup di dalam tubuh manusia, dimulai dari jaringan-jaringan otot. Proses ini dipercepat saat tubuh telah dikuburkan. Reaksi pertama dalam dekomposisi ini adalah hidrolisis protein oleh protease membentuk asam amino.Selanjutnya, asam amino akan diubah menjadi asam asetat, gas hidrogen, gas nitrogen, dan karbon dioksida sehingga pH lingkungan akan turun menjadi 4-5. Reaksi ini dilakukan oleh bakteriacetogen. Pada tahap akhir, semua senyawa tersebut diubah menjadi gas metana oleh metanogen

sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri