Struktur dan Bentuk Bakteri

38 Biologi SMA dan MA Kelas X

a. Bentuk Bakteri

Secara umum terdapat tiga bentuk bakteri yaitu bentuk lurus seperti batang yang disebut basil, bentuk lonjong atau bola disebut kokus, dan bentuk panjang dan lengkung seperti spiral yang disebut spirilum. Ketika sel bakteri membelah, kadang-kadang sel anak yang dihasilkan tetap melekat satu dengan yang lain sehingga muncul beberapa tipe penataan sel seperti berpasangan, bergerombol, berantai, atau seperti filamen. Penataan ini khas untuk setiap jenis bakteri dan penting untuk proses identifikasi. 1 Basil Sel bakteri basil berbentuk silindris seperti batang. Ujung sel bervariasi seperti persegi, bundar, meruncing, dan sebagainya. Pola penataan sel bakteri bentuk basil adalah sebagai berikut. a Monobasilus, yaitu hanya terdiri dari satu bakteri bentuk basil yang hidup soliter. b Diplobasilus, yaitu bakteri basil yang hidup berpasangan dua-dua. c Streptobasilus, yaitu bakteri basil yang hidup berkoloni memanjang membentuk rantai. 2 Kokus Sel bakteri kokus berbentuk seperti bola, yang memiliki beberapa pola penataan. a Monokokus, yaitu hanya terdiri dari satu bakteri bentuk kokus yang hidup sendiri. b Diplokokus, yaitu bakteri kokus yang hidup berpasangan dua-dua yang saling melekat. c Tetrakokus, yaitu bakteri kokus yang hidup berkelompok dan pada setiap kelompok terdiri dari empat sel yang saling melekat. d Streptokokus, yaitu bakteri kokus yang hidup berkoloni saling berikatan memanjang seperti rantai. e Sarkina, yaitu bakteri kokus yang hidup berkelompok dan saling berikatan dengan penataan seperti kubus. f Stafilokokus, yaitu bakteri kokus yang hidup berkelompok dengan pola penataan yang tidak teratur, atau menyerupai gerombolan buah anggur. 3 Spirilum Bakteri spirilum berbentuk panjang dan lengkung menyerupai spiral, berkelok, atau melengkung. Biasanya bakteri bentuk ini hidup soliter, tidak membentuk koloni. Meskipun bentuk dasarnya sama, tiap jenis bakteri spirilum mempunyai perbedaan dalam hal panjang, jumlah lekukan, panjang lekukan, dan kerapatan lekukan.

b. Flagela dan Pili

Beberapa jenis bakteri mempunyai flagela yang kecil, kaku, dan berpilin yang dapat digunakan untuk berpindah tempat dengan gerakan berenang. Flagela bakteri panjangnya Bio Info Pewarnaan Gram Stuktur internal bakteri hanya dapat diamati dengan detail meng- gunakan mikroskop elektron. Untuk memudahkan pengamatan, dikem- bangkan berbagai metode pewar- naan. Metode pewarnaan yang sederhana adalah menggunakan tinta cina. Metode pewarnaan yang digunakan untuk identifikasi bakteri adalah pewarnaan gram yang dikembangkan oleh Hans Christian Gram. Bakteri yang akan diamati diletakkan pada gelas benda, kemudian diwarnai dengan pewarna kristal iodium sehingga sel bakteri berwarna biru. Ketika dicuci dengan etanol atau aseton beberapa jenis bakteri tetap berwarna biru, sedangkan yang lain kembali tidak berwarna. Berdasarkan kemampuannya untuk mempertahankan warna ini bakteri dibedakan menjadi bakteri gram positif tetap berwarna biru dan bakteri gram negatif warna biru pada sel hilang. Selanjutnya bakteri diberi pewarna kedua yang berwarna pink. Ketika diamati dengan mikroskop, bakteri gram positif tampak berwarna biru sedangkan bakteri gram negatif berwarna pink. Gambar 3.2 Berbagai macam bentuk sel dan koloni bakteri. Sumber: www.wikipedia.com kokus basil spirilum Eubacteria dan Archaebacteria 39 berkisar antara 3 – 12 nanometer, dengan diameter antara 10 – 20 nanometer. Tidak semua bakteri mempunyai flagela, umumnya hanya bakteri bentuk basil dan spirilum yang memilikinya. Berdasarkan letak flagelanya, bakteri dibedakan menjadi 5 kelompok. 1 Atrik, yaitu bakteri yang tidak mempunyai flagela. 2 Monotrik, yaitu bakteri yang mempunyai satu buah flagela. 3 Lofotrik, yaitu bakteri yang mempunyai sekelompok flagela pada salah satu ujung sel. 4 Amfitrik, yaitu bakteri yang mempunyai flagela pada dua ujung sel, baik flagela tunggal maupun berkelompok pada setiap ujung selnya. 5 Peritrik, yaitu bakteri yang seluruh permukaan sel dikelilingi oleh flagela. Beberapa bakteri, misalnya Escherichia coli dan Neisseria gonorrhoeae mempunyai bentuk seperti flagela pendek dan lurus yang disebut pili. Pili disebut juga fimbria berukuran lebih pendek dari flagela, panjangnya hanya beberapa mikrometer dengan diameter yang lebih kecil dan bentuk yang lebih lurus dibandingkan flagela. Pili umumnya hanya ditemukan pada bakteri gram negatif. Pili berguna sebagai alat bantu bakteri untuk menempel di berbagai permukaan, termasuk pelekatannya pada jaringan hewan atau tumbuhan yang ditempeli. Pada sel-sel bakteri yang melakukan kon- jugasi pertukaran materi genetik, pertukaran ADN antara dua sel terjadi melalui pili khusus yang disebut pili seks.

c. Kapsul

Beberapa jenis bakteri seperti Penumococcus penyebab penyakit pneumonia selnya dikelilingi oleh lapisan lendir kental yang disebut kapsul. Ketebalan kapsul bervariasi dari sangat tipis hingga sangat tebal. Kapsul dibuat di dalam sitoplasma dan dikeluarkan melewati dinding sel. Kapsul biasanya tersusun atas polimer karbohidrat sederhana. Selain sebagai pelindung kapsul juga berfungsi sebagai cadangan makanan. Pada bakteri patogen seperti Streptococcus pneumoniae, kapsul berhubungan dengan sifat patogenitas- nya. Bakteri yang kehilangan kapsulnya akan kehilangan kemampuan untuk menginfeksi.

d. Dinding Sel

Sel bakteri dibatasi oleh membran sitoplasma dan dinding sel. Dinding sel bakteri berbeda dengan dinding sel tumbuhan, karena tidak mengandung selulosa dan susunannya lebih rumit. Tebal dinding sel bakteri umumnya berkisar antara 10 – 35 nanometer. Adanya dinding sel menyebabkan bentuk sel bakteri selalu tetap. Dinding sel bakteri tersusun atas peptidoglikan atau mukopeptida, yaitu polisakarida yang berikatan dengan protein. Bakteri gram positif dinding selnya cukup tebal, terdiri dari satu lapis yang banyak mengandung peptidoglikan dan asam tekoat. 1 μm 1 μm 1 μm 1 μm a b c d Gambar 3.3 Tipe penataan flagela pada bakteri: a mono- trik, b lofotrik, c amfi- trik, d peritrik. Sumber: Dasar-Dasar Mikrobiologi, 2005 a b Gambar 3.4 Skema dinding sel: a bakteri gram positif dan b bakteri gram negatif. Sumber: Dasar-Dasar Mikrobiologi, 2005 sitoplasma membran sel dinding sel sel bakteri sel bakteri 40 Biologi SMA dan MA Kelas X Bakteri gram negatif dinding selnya lebih tipis, terdiri atas 3 lapis dengan lapisan tengah berupa peptidoglikan dan tidak mengandung asam tekoat.

e. Struktur Sel

Berbatasan dengan dinding sel terdapat membran sitoplasma. Di dalam sitoplasma terdapat beberapa organel yang penting untuk kehidupan sel bakteri. 1 Membran sitoplasma Membran sitoplasma berperan penting dalam proses transportasi zat dan tempat untuk berlangsungnya reaksi- reaksi biokimiawi bagi sel. Membran sel tersusun atas protein dan lemak seperti membran sel eukariotik. Pada tempat-tempat tertentu pada membran sitoplasma terdapat tonjolan-tonjolan ke dalam membentuk struktur yang disebut mesosom. Adanya mesosom akan memper- luas permukaan sel sebelah dalam. Pada mesosom terdapat banyak enzim, sehingga diperkirakan menjadi tempat pembentukan energi bagi bakteri. Mesosom juga berperan dalam sintesis dinding sel dan pembelahan sel. 2 Sitoplasma Sitoplasma merupakan tempat berlangsungnya reaksi biokimiawi dalam metabolisme sel. Sitoplasma tersusun atas koloid yang berisi nutrien, inklusi, ribosom, enzim, dan ADN. Inklusi merupakan suatu kantong yang dibatasi membran serupa dengan membran sitoplasma yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan hasil metabolisme. Terdapat beberapa jenis inklusi, misalnya inklusi yang berisi glikogen, volutin suatu bentuk fosfat anorganik, dan lemak. Ribosom merupakan tempat untuk sintesa protein. Ribosom pada bakteri ukurannya lebih kecil daripada ribosom sel eukariotik dan tipe ARN-ribosomnya juga berbeda. Kerja ribosom bakteri lebih mudah dihambat oleh antibiotik dibandingkan ribosom sel eukariotik. ADN bakteri merupakan materi genetik yang berbentuk sirkuler, terdiri dari dua utas polinukleotida yang berpilin, terletak di tengah sel yang disebut daerah nukleusdaerah inti yang tidak dibatasi membran inti. 3 Spora dan Kista Beberapa jenis bakteri menghasilkan spora, baik di luar sel eksospora maupun di dalam sel endospora. Spora merupakan sel bakteri yang dorman tidak aktif yang terbentuk karena kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan. Spora ini tahan terhadap radiasi sinar ultraviolet, panas, dan kekeringan serta tahan terhadap bahan kimiawi seperti desinfektan. Jika kondisi lingkungan telah sesuai, spora akan berkecambah dan menghasilkan sel bakteri seperti sel asalnya. Contoh bakteri yang menghasilkan endospora adalah Bacillus dan Clostridium. Pada Azotobacter dan Bdellovibrio bila membran sel Gambar 3.5 Struktur umum sel bakteri. Sumber: Microsoft Encarta, 2006 kapsul dinding sel ADN sitoplasma plasmid mososom ribosom flagela neukloid pili Gambar 3.6 Endospora bakteri. Sumber: Ilmu Pengetahuan Populer, 2005 Eubacteria dan Archaebacteria 41 keadaan lingkungan tidak menguntungkan, sel mem- bentuk dinding yang lebih tebal dan menjadi dorman. Struktur seperti ini disebut kista. Untuk mengamati bentuk-bentuk bakteri, lakukanlah Kegiatan 3.1 berikut ini. Mengamati Bentuk-Bentuk Bakteri

A. Alat dan Bahan Alat

: 1. Mikroskop dan perlengkapannya 2. Pipet tetes 3. Pinset 4. Pembakar spiritus 5. Jarum inokulasi 6. Carta sel bakteri Bahan: 1. Kultur bakteri dari kentang atau bahan lain 2. Larutan metilen biru 3. Alkohol 70 B . Cara Kerja 1. Membuat kultur bakteri dari kentang a. Bersihkan beberapa buah kentang dan rebus hingga matang. b. Dinginkan dan biarkan di tempat terbuka selama ± 4 hari. 2. Mengamati bentuk bakteri a. Ambillah kaca objek dan bersihkan dengan kapas yang dibasahi alkohol 70. b. Sterilkan jarum inokulasi dengan cara membakarnya hingga membara dengan pembakar spiritus. c. Sentuhkan jarum inokulasi pada suatu koloni bakteri dan oleskan secara merata pada kaca objek. d. Lakukan fiksasi dengan cara melewatkan preparat di atas nyala api sebanyak tiga kali berturut-turut dengan selang waktu 1 detik. e. Teteskan metilen biru pada preparat dan biarkan mengering. f. Cucilah preparat dengan air mengalir agar sisa metilen biru menghilang dan keringkan dengan cara diangin-anginkan. g. Amati preparat dengan mikroskop pada perbesaran kuat. h. Gambarlah bentuk-bentuk bakteri yang ditemukan, kemudian bandingkan dengan literatur. i. Ulangilah kegiatan ini dengan mengambil bakteri dari koloni yang berbeda.

C. Pertanyaan

1. Jelaskan pentingnya perlakuan sterilisasi, fiksasi, dan pemberian metilen biru dalam kegiatan ini. 2. Tulis dan sebutkan macam-macam bentuk bakteri yang dapat ditemukan. Kegiatan 3.1 Tugas 3.1 Sel bakteri termasuk sel prokariotik, sedangkan Protista, Jamur, Animalia, dan Plantae mempunyai sel eukariotik. Jelaskan perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik. 42 Biologi SMA dan MA Kelas X

2. Nutrisi dan Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan Bakteri

Untuk dapat hidup, bakteri memerlukan nutrisi yang tepat. Semua sel bakteri membutuhkan sumber karbon, nitrogen, belerang, fosfor, garam-garam anorganik misalnya kalium, magnesium, natrium, kalsium, dan besi, dan sejumlah mikro- nutrien antara lain seng, tembaga, mangan, selenium, tungsten, dan molibdenum dalam jumlah sedikit. Terdapat dua jenis sumber karbon bagi bakteri, yaitu karbon yang berasal komponen organik dan dari komponen anorganik. Berdasarkan cara memperoleh makanan sumber karbon, bakteri dibedakan menjadi bakteri heterotrof dan autotrof.

a. Bakteri Heterotrof

Bakteri heterotrof memerlukan karbon yang berasal dari komponen organik. Bakteri jenis ini tidak dapat membuat senyawa organik dari substansi anorganik sederhana, jadi selalu hidup dengan memperoleh makanan dari organisme lain. Kelompok terbesar bakteri heterotrof adalah bakteri saprofit , yaitu bakteri yang memperoleh zat organik dari penguraian sampah, bangkai, kotoran, dan sebagainya. Dalam proses penguraian itu dihasilkan CO 2 , H 2 O, energi, dan mineral-mineral. Kelompok bakteri heterotrof yang lain memperoleh makanan langsung dari organisme lain, disebut bakteri parasit. Bakteri parasit ditemukan pada manusia, hewan, dan tumbuhan. Bakteri parasit yang menyebabkan penyakit disebut bakteri patogen, misalnya Bacillus antrachis yang menyebabkan penyakit antraks pada sapi. Beberapa jenis bakteri parasit tidak menimbulkan penyakit pada organisme yang ditumpanginya dan disebut bakteri apatogen, misalnya Escherichia coli yang hidup di usus besar manusia.

b. Bakteri Autotrof

Bakteri autotrof dapat menggunakan karbon anorganik atau karbon dioksida bebas CO 2 sebagai sumber karbon. Bakteri jenis ini dapat membuat senyawa organik dari zat-zat anorganik, jadi dapat menyusun makanan sendiri. Berdasarkan sumber energi yang dipergunakan untuk mensintesis senyawa organik, bakteri autotrof dibedakan menjadi bakteri fotoautotrof dan bakteri kemoautotrof. 1 Bakteri fotoautotrof Bakteri fotoautotrof menggunakan energi cahaya untuk mensintesis senyawa organik yang diperlukan melalui proses fotosintesis. Bakteri ini mempunyai klorofil yang disebut bakterioklorofil. Contohnya adalah bakteri sulfur hijau, bakteri sulfur ungu, dan bakteri nonsulfur ungu. Proses fotosintesis pada bakteri dilakukan secara anaerobik dan tidak dihasilkan oksigen. 2 Bakteri kemoautotrof Bakteri kemoautotrof menggunakan energi kimia dari oksidasi molekul organik untuk menyusun makanannya. Molekul organik yang dapat digunakan oleh bakteri Gambar 3.7 Bacillus antrachis menye- babkan penyakit antraks pada ternak. Sumber: Microsoft Encarta, 2006 Eubacteria dan Archaebacteria 43 kemoautotrof adalah senyawa nitrogen, belerang, dan besi, atau dari oksidasi gas hidrogen. Dalam prosesnya bakteri ini membutuhkan oksigen. Contohnya adalah bakteri besi, bakteri belerang, dan bakteri nitrogen. Selain ketersediaan nutrisi, bakteri juga memerlukan kondisi lingkungan yang memungkinkan untuk tumbuh optimum. Kondisi lingkungan sangat memengaruhi aktivitas dan pertumbuhan bakteri. Berikut ini dijelaskan beberapa faktor yang memengaruhi pertumbuhan bakteri. a. Oksigen Reaksi biokimiawi dalam proses metabolisme memerlukan energi yang dihasilkan melalui respirasi. Dalam respirasi, ada bakteri yang memerlukan oksigen dan ada pula yang tidak memerlukan oksigen. Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, bakteri dibedakan menjadi tiga kelompok. 1 Bakteri aerob obligat Bakteri aerob obligat memerlukan oksigen bebas dalam proses respirasi. Bakteri ini hanya dapat tumbuh di tempat yang cukup tersedia oksigen. Oksigen diperlukan untuk memecah bahan organik zat makanan sehingga diperoleh energi. Bakteri jenis ini menyukai tempat hidup yang dapat berhubungan dengan udara bebas. Contoh- nya adalah Bacillus substilis, Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium tuberculosis, dan Thiobacillus ferooxidans. 2 Bakteri anaerob obligat Bakteri anaerob obligat tidak memerlukan oksigen bebas untuk melangsungkan proses respirasi. Bakteri ini hanya dapat tumbuh di tempat yang tidak mengandung oksigen bebas. Untuk respirasinya, bakteri jenis ini mem- punyai enzim tertentu yang spesifik guna memecah bahan organik menghasilkan energi dalam keadaan anarob. Contoh bakteri anaerob obligat adalah Clostridium tetani, Methanobacterium, dan Bacteroides. 3 Bakteri anaerob fakultatif Bakteri anaerob fakultatif dapat tumbuh dengan baik pada lingkungan dengan konsentrasi oksigen yang rendah. Oksigen tidak diperlukan dalam pembentukan energi, tetapi dapat memacu proses metabolisme, sehingga keberadaan sedikit oksigen mengakibatkan proses respirasi lebih efisien dibandingkan keadaan anaerob. Contohnya adalah Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli , dan Staphylococcus aureus.

b. Suhu

Laju pertumbuhan bergantung pada reaksi biokimiawi dan reaksi ini dipengaruhi oleh suhu. Dengan demikian pola pertumbuhan bakteri dipengaruhi oleh suhu. Suhu optimum yang dikehendaki bakteri untuk pertumbuhan berbeda-beda. Suhu optimum merupakan suhu yang paling baiksesuai untuk kehidupan suatu jenis bakteri. Bio Info Adakah Bakteri di Luar Bumi? Bakteri dapat hidup di tempat yang ekstrim, misalnya ditemukan bakteri yang hidup di tempat yang sangat alkalis basa dengan pH 11,5. Bakteri lain mampu hidup di tempat dengan kadar garam dan amonia yang tinggi. Hal ini menimbulkan dugaan bahwa bakteri juga dapat dijumpai di luar bumi. Namun demikian contoh tanah Bulan yang dibawa astronot tidak menunjuk- kan adanya jasad renik. Demikian juga wahana penyelidikan yang diluncurkan untuk menyelidiki kehidupan di planet lain belum berhasil menunjukkan adanya kehidupan mikroorganisme di luar Bumi. Gambar 3.8 Escherichia coli meru- pakan bakteri anaerob obligat. Sumber: www.wikipedia.com