Bakteri

Apakah sebelum makan kamu cuci tangan terlebih dahulu? Mengapa kita harus mencuci tangan sebelum makan? Ya, agar kita terhindar dari kuman atau bakteri penyebab penyakit. Lalu apa itu bakteri? Pada materi sebelumnya membahas mengenai virus, Apakah virus dengan bakteri sama? Bagaimana struktur tubuhnya? apakah semua bakteri merugikan? Pada bab ini akan dijelaskan mengenai bakteri.

A. Pengertian Bakteri

Bakteri berasal dari kata bakterion yang artinya batang kecil. Bakteri merupakan organisme uniseluler, prokariotik, dan pada umumnya memiliki dinding sel, tetapi tidak berklorofil. 

B. Ciri-ciri Bakteri

1. Ukuran  

Bakteri merupakan organisme mikroskopis dengan ukuran sel yang bervariasi. Umumnya, sel bakteri berdiameter sekitar 0,5 – 5 μm. Bakteri terkecil adalah Mycoplasma (± 0,12 μm), sedangkan bakteri terbesar adalah Epulopiscium fishelsoni (± 5 mm) dan Thiomargarita (± 0,75 mm). Bakteri dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya maupun mikroskop elektron. 

2. Bentuk

Bakteri memiliki bentuk sel yang bervariasi, antara lain sebagai berikut : 

a. Bentuk dasar sel bakteri

Basil, Bakteri berbentuk seperti batang (Bacillus = batang). Contohnya Bacillus subtilis, Bacillus cereus, dan Bacillus anthracis.

Kokus, Bakteri berbentuk bulat seperti bola. Contohnya Nitrosococcus.

Spirilum, Bakteri berbentuk gelombang seperti spiral. Contohnya Rhodospirillum rubrum dan Spirillum minor. 

b. Bentuk perpaduan sel bakteri

Kokobasil

Bakteri berbentuk antara bulat dan batang. Contohnya Coxiella burnetii.

Vibrio

Bakteri berbentuk seperti tanda baca koma. Contohnya Vibrio cholerae dan Vibrio parahaemolyticusi.

Spiroseta

Bakteri berbentuk spiral ulir seperti sekrup. Contohnya Troponema pallidum dan Borrelia recurrentis.

c. Bentuk Agregat (kumpulan) bakteri kokus

Monokokus, Bakteri berbentuk bulat tunggal atau tidak membentuk agregat. Contohnya Chlamydia trachomatis dan Chlamydia pneumonia.

Diplokokus, Dua sel bakteri kokus yang saling berdempetan. Contohnya Neisseria gonorrhoeae.

Tetrakokus,  Empat sel bakteri kokus yang berkelompok membentuk segiempat. Contohnya Micrococcus tetragenus dan Pediococcus cerevisiae.

Sarkina, Bakteri berbentuk bulat yang berkelompok membentuk susunan kubus. Contohnya Thiosarcina rosea dan Sarcina lutea.

Streptokokus, Bakteri berbentuk bulat yang bergandengan memanjang membentuk rantai. Contohnya Streptococcus lactis dan Streptococcus pyogenes.

Stafilokokus, Bakteri berbentuk bulat yang bergerombol seperti buah anggur. Contohnya Staphylococcus saprophyticus dan Staphylococcus epidermidis.

d. Bentuk Agregat (kumpulan) bakteri basil

Monobasil, Bakteri berbentuk batang tunggal. Contohnya Bakteri berbentuk batang tunggal. 

Diplobasil, Bakteri berbentuk batang yang bergandengan dua-dua. Contohnya Moraxella lacunata.

Streptobasil, Bakteri berbentuk batang yang bergandengan memanjang membentuk rantai. Contohnya Streptobacillus moniliformis.

3. Struktur sel 

Sel bakteri terdiri dari beberapa bagian, yaitu kapsul, dinding sel, membran plasma, mesosom, sitoplasma, ribosom, DNA, granula cadangan makanan, klorosom, vakuola gas, flagela, dan pilus (fimbria). 

a. Kapsul dan Lapisan lendir

Kapsul atau lapisan lendir merupakan lapisan terluar dari bakteri yang menyelimuti dinding sel. Lapisan yang tebal disebut kapsul sedangkan lapisan yang tipis disebut lapisan lendir. 

Kapsul dan lendir berfungsi sebagai:

Pelindung bakteri dari benda asing

Menjaga sel agar tidak kekeringan

Membantu pelekatan dengan sel bakteri lain atau pada substrat. 

Melindungi bakteri dari pengaruh sistem kekebalan yang dihasilkan oleh sel tubuh inang. 

b. Dinding Sel 

Dinding sel pada bakteri ini tersusun dari senyawa Peptidoglikan berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel, memberikan perlindungan fisik, dan menjaga sel agar tidak pecah dalam lingkungan yang hipotonis. Ada dua bagian utama bakteri berdasarkan kandungan peptidoglikan dinding selnya yaitu Bakteri gram positif dan Bakteri gram negratif.

Bakteri Gram positif adalah bakteri yang dinding selnya menyerap warna violet dan memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal. Contoh bakteri gram positif yaitu Actinomyces, Lactobacillus, Eubacterium.

Bakteri Gram negatif adalah bakteri yang dinding selnya menyerap warna merah dan memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis yang terletak di ruang periplasmik antara membran plasma dengan membran luar. Contoh bakteri gram negatif yaitu Azotobacter, Neisseria gonorrhoeae, Haemophilus influenzae.

c. Membran Plasma

Membran plasma pada bakteri bersifat selektif permeabel yang berfungsi membungkus sitoplasma dan mengatur pertukaran zat yang berada di dalam sel dengan zat di luar sel.  

d. Mesosom

Mesosom berfungsi untuk menghasilkan energi, membentuk dinding sel baru saat terjadi pembelahan sel, dan menerima DNA pada saat konjugasi. 

e. Sitoplasma

Sitoplasma merupakan tempat berlangsungnya reaksi metabolik yang tersusun atas koloid yang mengandung berbagai molekul organik. 

f. Ribosom 

Ribosom merupakan organel-organel kecil yang tersebar di dalam sitoplasma dan berfungsi dalam sintesis protein. 

g. DNA

Bakteri memiliki dua macam DNA (deoxyribonucleic acid), yaitu DNA kromosom dan DNA nonkromosom (Plasmid). DNA kromosom merupakan materi genetik yang menentukan sebagian besar sifat-sifat metabolisme bakteri, sedangkan DNA nonkromosom (Plasmid) hanya menentukan sifat-sifat tertentu misalnya sifat patogen, sifat fertilitas, dan sifat kekebalan terhadap suatu antibiotik.

h. Granula dan Vakuola Gas

Pada umumnya, bakteri memiliki granula-granula yang berfungsi sebagai penyimpan cadangan makanan atau senyawa-senyawa lain yang dihasilkannya. Vakuola gas memungkinkan bakteri mengapung di permukaan air, sehingga mendapatkan sinar matahari untuk berfotosintesis.

i. Klorosom

Klorosom adalah suatu struktur lipatan di bawah membran plasma yang berisi klorofil dan pigmen fotosintetik lainnya yang berfungsi untuk fotosintesis. 

j. Flagela

Flagela adalah bulu cambuk yang tersusun dari senyawa protein, terdapat pada dinding sel, dan berfungsi sebagai alat gerak. Bakteri memiliki jumlah flagela dengan letak yang berbeda-beda. Pengelompokkan bakteri berdasarkan jumlah dan  letak flagelanya adalah sebagai berikut.

Atrik adalah bakteri yang tidak memiliki flagela.

Monotrik adalah bakteri yang memiliki satu flagela.

Lofotrik adalah bakteri yang memiliki banyak flagela pada salah satu sisi sel.

Amfitrik adalah bakteri yang memiliki flagela pada kedua ujung sel.

Peritrik adalah bakteri yang memiliki banyak flagela yang tersebar di seluruh permukaan dinding sel.

k. Pilus atau Fimbria 

Pilus (pili = rambut) atau Fimbria (fimbria = daerah pinggir) adalah struktur seperti flagela, tetapi berupa rambut-rambut berdiameter lebih, kecil, pendek, dan kaku, yang terdapat di sekitar dinding sel. Fungsi pilus atau fimbria yaitu membantu bakteri menempel pada substrat dan melekatkan diri dengan sel bakteri lainnya. 

C. Cara Hidup Bakteri

1. Bakteri Autotrof dan Bakteri Heterotrof

Berdasarkan cara memperoleh makanan bakteri dibedakan menjadi dua, yaitu bakteri autotrof dan bakteri fotoautotrof.

a. Bakteri Autotrof

Bakteri autotrof (auto = sendiri, trophein = makanan) adalah bakteri yang dapat membuat makanan sendiri dari senyawa anorganik. Untuk membuat makanannya, bakteri memerlukan energi. Berdasarkan asal sumber energi yang digunakan untuk menyusun makanan, bakteri dibedakan menjadi dua, yaitu bakteri fotoautotrof dan bakteri kemoautotrof. 

Bakteri Fotoautotrof

Bakteri fotoautotrof (foton = cahaya, auto = sendiri, trophein = makanan) adalah bakteri yang dapat membuat makanannya sendiri menggunakan energi berupa cahaya matahari atau melalui proses fotosintesis. Contoh bakteri fotoautotrof, yaitu Chlorobium.

Bakteri Kemoautotrof

Bakteri kemoautotrof (chemo = kimia, auto = sendiri, trophein = makanan) adalah bakteri yang dapat membuat makanannya sendiri menggunakan energi kimia. Energi kimia berasal dari reaksi oksidasi senyawa anorganik, misalnya Nitrosomonas dan Nitrosococcus (mengoksidasi amonia menjadi nitrit) disebut bakteri nitrifikasi. Terdapat satu golongan bakteri yang termasuk bakteri kemoautotrof yaitu bakteri denitrifikasi. Bakteri  denitrifikasi adalah bakteri yang mereduksi senyawa nitrat menjadi nitrit dan nitrit menjadi amonia. Senyawa nitrit dan amonia merupakan racun bagi tanaman, misalnya dari genus Pseudomonas, Microccus, Beggiatoa, dan Bacillus.

b. Bakteri Heterotrof

Bakteri heterotrof (hetero = yang lain, trophein = makanan) adalah bakteri yang mendapatkan makanan berupa  senyawa organik dari organisme lainnya. Bakteri heterotrof dapat hidup secara saproba (pengurai), parasit, dan simbiosis mutualisme.

c. Bakteri Saproba (pengurai)

Bakteri saproba adalah bakteri yang memperoleh makanan dengan cara menguraikan organisme yang sudah mati atau bahan organik lainnya. Contoh bakteri saproba yaitu Clostridium botulinum (saproba pada makanan yang basi dan menghasilkan racun) dan Lactobacillus casei  (digunakan dalam pembuatan keju). 

d. Bakteri Parasit 

Bakteri parasit adalah bakteri yang mendapatkan makanan dari tubuh organisme lain yang ditumpanginya. Bakteri parasit pada umumnya bersifat patogen bagi tubuh inang. Misalnya, Corynebacterium diphtheriae (menyebabkan  penyakit difteri).

e. Bakteri yang bersimbiosis mutualisme

Bakteri yang bersimbiosis mutualisme adalah bakteri yang mendapatkan makanan dari organisme lain, tetapi mampu memberikan keuntungan bagi organisme pasangan simbiosisnya. Misalnya bakteri Escherichia coli yang hidup di usus besar manusia.

2. Bakteri Aerob dan Anaerob

Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, bakteri dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu sebagai berikut. 

a. Bakteri Aerob

Bakteri aerob adalah bakteri yang tidak bisa hidup tanpa adanya oksigen. bakteri aerob menggunakan glukosa atau zat organik lainnya (misalnya etanol) untuk dioksidasi menjadi CO2 (karbondioksida, H2O (air), dan sejumlah energi. Bakteri aerob antara lain Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter, Acetobacter, dan Thiobacillus thiooxidans. 

b. Bakteri Anaerob Fakultatif

Bakteri anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat hidup dengan baik jika ada oksigen maupun tidak ada oksigen. Contoh bakteri anaerob fakultatif antara lain Escherichia coli, Streptococcus, Lactobacillus, dan Aerobacter aerogenes.

c. Bakteri Anaerob Obligat

Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tidak membutuhkan oksigen dalam hidupnya. Jika ada oksigen bakteri anaerob obligat akan mati. Salah satu contoh bakteri anaerob obligat, yaitu Clostridium tetani (penyebab kejang otot).

D. Pertahanan Bakteri pada Lingkungan yang Buruk

Beberapa jenis bakteri membentuk endospora di dalam sel agar dapat bertahan hidup meskipun kondisi lingkungan kurang menguntungkan. Endospora merupakan bentuk bakteri yang tidak aktif (istirahat). Bentuk dan ukuran endospora beragam. Endospora bersifat sedikit impermeabel, sehingga lebih tahan terhadap disinfektan, kekeringan, sinar, suhu panas, dan suhu dingin. Jika kondisi lingkungan membaik, endospora akan berkecambah menjadi sel vegetatif baru. Endospora juga dapat terbentuk jika terjadi penumpukan zat-zat sisa metabolisme hasil ekskresi bakteri yang mengganggu di sekitar sel. Bakteri yang dapat membentuk endospora sebagian besar adalah golongan bakteri Gram positif, misalnya Bacillus mycoides dan Clostridium perfringens.  

E. Reproduksi Bakteri

1. Reproduksi Bakteri secara Aseksual

Bakteri melakukan reproduksi secara aseksual melalui pembelahan biner. Pembelahan ini terjadi secara amitosis (secara langsung), yaitu tidak melalui tahap-tahap tertentu seperti pada pembelahan mitosis. Umumnya, bakteri mampu membelah sekitar 1-3 jam sekali. Sebagai contoh, Escherichia coli membelah setiap 20 menit sekali. Bisa dibayangkan berapa jumlah bakteri yang dihasilkan dalam sehari? Dalam waktu singkat, jumah sel dalam koloni akan terus berlipat ganda dari suatu generasi ke generasi berikutnya. Namun, pertumbuhan koloni bakteri akan melambat pada titik tertentu, yaitu ketika kehabisan nutrisi atau terjadi penumpukan sisa-sisa metabolisme yang meracuni bakteri itu sendiri. 

2. Reproduksi Bakteri secara Seksual

Bakteri melakukan reproduksi secara seksual dengan cara rekombinasi gen. Rekombinasi gen adalah peristiwa bercampurnya sebagian materi gen (DNA) dari dua sel bakteri yang berbeda, sehingga terbentuk DNA rekombinan. Dalam rekombinasi gen, akan dihasilkan dua sel bakteri dengan materi genetik campuran dari kedua induknya. Rekombinasi gen dapat terjadi melalui konjugasi, transduksi, dan transformasi. 

a. Konjugasi

Konjugasi adalah pemindahan materi gen dari suatu sel bakteri ke bakteri lain secara langsung melalui jembatan konjugasi. Pada awalnya, kedua sel bakteri berdekatan, kemudian membentuk struktur seperti jembatan yang menghubungkan kedua sel tersebut. Transfer kromosom maupun transfer plasmid akan terjadi melalui jembatan konjugasi. Sel yang mengandung materi gen rekombinan kemudian memisah dan terbentuklah dua sel bakteri dengan sifat baru (sifat rekombinan). Contoh bakteri yang mampu berkonjugasi, antara lain Salmonella typhi dan Pseudomonas sp. Transfer kromosom dapat pula terjadi melalui pilus seks, seperti yang terjadi pada Escherichia coli.

 

b. Transduksi 

Transduksi adalah rekombinasi gen antara dua sel bakteri dengan diperantarai virus fag. Virus fag yang telah menginfeksi suatu bakteri pada daur litik maupun lisogenik akan mengandung partikel DNA bakteri. Jika virus fag tersebut menginfeksi bakteri lainnya, akan terjadi rekombinasi gen pada bakteri-bakteri yang terinfeksi fag. Virus fag temperat (virus yang dapat bereproduksi secara litik maupun lisogenik) merupakan virus yang paling cocok untuk proses transduksi. 

c. Transformasi 

Transformasi adalah rekombinasi gen yang terjadi melalui pengambilan langsung sebagian materi gen dari bakteri lain, yang dilakukan oleh suatu sel bakteri. Bakteri yang mampu melakukan transformasi secara alamiah, yaitu bakteri-bakteri yang dapat memproduksi enzim khusus, antara lain Rhizobium, Streptococcus, Neisseria, Pneumococcus, dan Bacillus.

F. Klasifikasi Bakteri

Klasifikasi bakteri dilakukan berdasarkan identifikasi terhadap persamaan dan perbedaan ciri sel tubuh, yang menunjukkan adanya hubungan filogenetik atau evolusioner. Bakteri diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar (kingdom), yaitu Archaebacteria dan Eubacteria. 

1. Archaebacteria

Archaebacteria adalah bakteri yang dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan. Archaebacteria memiliki RNA dan protein penyusun ribosom yang berbeda dengan bakteri lainnya dan lebih mirip dengan yang terdapat pada sel eukariot. Sebagian besar Archaebacteria hidup pada habitat yang ekstrem, berdasarkan hal inilah Archaebacteria dibagi menjadi tiga kelompok yaitu sebagai berikut.

a. Bakteri Metanogen

Bakteri metanogen adalah bakteri yang menghasilkan metana (CH4) dengan cara mereduksi CO2 dengan H2. Bakteri metanogen termasuk bakteri anaerob yang paling tidak toleran terhadap oksigen, atau akan teracuni jika ada oksigen. Sebagian besar bakteri ini hidup di lumpur atau di rawa-rawa yang miskin oksigen serta ada pula yang hidup di dalam saluran pencernaan hewan pencerna selulosa seperti sapi. Contoh bakteri metanogen, antara lain Methanomonas dan Methanobacterium. 

b. Bakteri Halofil

Bakteri halofil (Yunani, halo = garam, philos = pencinta) adalah bakteri yang hidup di lingkungan dengan kadar garam tinggi. Kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri Halofil berkadar sekitar 20% atau 10 kali lebih tinggi dari air laut. Contoh bakteri halofil, antara lain Halobacterium. 

c. Bakteri Termofil atau Termoasidofil

Bakteri termofil adalah bakteri yang hidup pada lingkungan bersuhu panas. Bakteri yang hidup di lingkungan bersuhu panas dan asam disebut bakteri termoasidofil. Kondisi optimum untuk pertumbuhan bakteri ini sekitar 60-80oC, dengan pH sekitar 2-8. Contoh bakteri termofil atau termoasidofil, antara lain Sulfolobus, Thermus aquaticus, dan Bacillus caldotenax. 

2. Eubacteria 

Eubacteria adalah bakteri yang memiliki dinding sel yang mengandung peptidoglikan. Eubacteria meliputi sebagian besar jenis bakteri yang dapat hidup dimanapun (kosmopolit). Eubacteria dapat diklasifikasikan berdasarkan perbandingan signature sequence (urutan basa khas) pada RNA ribosom. Berdasarkan perbedaan urutan basa khas pada RNA ribosom tersebut, Eubacteria dibagi menjadi lima kelompok utama, yaitu Proteobacteria, bakteri Gram positif, Cyanobacteria, Spirochaeta, dan Chlamydia.

a. Proteobacteria

Proteobacteria merupakan kelompok Proteobacteria merupakan kelompok Eubacteria yang beragam, dan dapat dibedakan lagi menjadi tiga subkelompok, yaitu sebagai berikut.

Bakteri ungu 

Bakteri ungu memiliki bakterioklorofil yang tersimpan di dalam membran plasma sel, sehingga dapat melakukan fotosintesis. Bakteri ini tidak menghasilkan oksigen karena tidak menggunakan air (H2O) sebagai agen pereduksi (donor elektron) dalam proses fotosintesis tetapi menggunakan zat selain air, misalnya H2S. Bakteri ungu ada yang hidup secara fotoautotrof, namun, ada pula yang hidup dengan cara fotoheterotrof. Bakteri ungu sebagian besar bersifat anaerob obligat dan hidup di lumpur, kolam, atau danau. Bakteri ini ada juga yang memiliki flagela, seperti Chromatium.

Proteobacteria Kemoautotrof

Proteobacteria kemoautotrof dapat menyintesis makanannya sendiri menggunakan energi kimia. Ada yang hidup bebas, dan ada pula yang hidup bersimbiosis dengan organisme lain (misalnya, dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan). Contohnya, Rhizobium leguminusarum yang dapat mengikat N bebas.

Proteobacteria Kemoheterotrof

Proteobacteria kemoheterotrof membutuhkan zat organik sebagai sumber karbon dan energi. Sebagian besar proteobacteria kemoheterotrof hidup di saluran usus hewan, bersifat anaerob fakultatif, berbentuk batang, dan tidak berbahaya. Namun, ada pula yang bersifat patogen, seperti Salmonella sp. dan Escherichia coli.

b. Bakteri Gram Positif

Bakteri Gram positif umumnya bersifat kemoheterotrof, tetapi beberapa hidup secara fotoautotrof. Bakteri Gram positif dapat membentuk endospora yang resisten, contohnya Bacillus sp. dan Clostridium sp. Namun, ada pula yang tidak membentuk endospora, misalnya Mycoplasma sp. Bakteri Gram positif lainnya adalah kelompok Actinomycetes yang memiliki koloni bercabang menyerupai jamur dan hidup di tanah, contohnya Streptomyces sp. (penghasil antibiotik).

c. Cyanobacteria

Cyanobacteria memiliki klorofil a seperti pada tumbuhan. Cyanobacteria dapat berupa uniseluler atau multiseluler, berdinding sel tebal dan mengandung gelatin, serta memiliki sel- sel khusus (misalnya, heterokista, akinet, dan baeosit). Sebagian besar Cyanobacteria tidak berflagel, tetapi bersifat motil dengan pergerakan yang dilakukan dengan cara meluncur. Sebagian besar Cyanobacteria hidup bebas di air tawar, dan beberapa jenis hidup di air laut. Selain itu, ada yang bersimbiosis dengan jamur membentuk liken (disebut cyanolichen). Contoh Cyanobacteria adalah Anabaena sp. yang dapat mengikat nitrogen bebas di udara. 

d. Spirochaeta

Spirochaeta berbentuk heliks panjang (hingga 0,25 mm) dan dapat bergerak. Spirochaeta ada yang hidup bebas dan ada pula yang parasit. Contohnya, Treponema pallidum, Leptospira interrogans (penyebab penyakit leptospirosis), dan Borrelia burgdorferi (penyebab penyakit lyme atau lepuh kulit).

e. Chlamydia

Chlamydia ini berbeda dengan Eubacteria lainnya karena tidak memiliki peptidoglikan pada dinding selnya. Chlamydia bersifat Gram negatif dan hidup sebagai parasit obligat (parast penuh) di dalam sel hewan atau manusia. Contohnya, Chlamydia trachomatis.

G. Peranan Bakteri dalam Kehidupan Manusia

1. Bakteri yang Menguntungkan

Bakteri yang menguntungkan, antara lain bakteri yang berperan sebagai pengurai bangkai dan sampah, membantu pencernaan makanan, berperan dalam industri makanan, penghasil antibiotik, dan bakteri yang dapat membunuh serangga hama. Bakteri yang menguntungkan ini telah banyak dikembangbiakkan untuk tujuan komersial. 

2. Bakteri yang Merugikan

Bakteri yang merugikan, antara lain bakteri yang membusukkan bahan-bahan makanan, menghasilkan racun, bersifat parasit dan patogen pada manusia, hewan ternak, maupun tanaman budidaya.