Nutrisi dan Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan Bakteri

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 44 Biologi SMA dan MA Kelas X Berdasarkan suhu optimumnya, bakteri dibedakan menjadi tiga kelompok. 1 Bakteri psikrofil, dapat tumbuh pada suhu 0° – 30°C dengan suhu optimum 15°C. Contoh bakteri psikrofil adalah Pseudomonas, Flavobacterium, Achromobacter, dan Alcaligenes . 2 Bakteri mesofil, dapat tumbuh pada suhu 25° – 37°C dengan suhu optimum 32°C. Umumnya bakteri jenis ini hidup di dalam alat pencernaan. Beberapa jenis bakteri bahkan dapat hidup dengan baik pada suhu sekitar 40°C. Semua jenis bakteri yang bersifat patogen pada hewan merupakan bakteri mesofil. 3 Bakteri termofil, dapat tumbuh pada daerah yang suhunya tinggi, lebih dari 40°C. Temperatur optimumnya antara 55 – 60°C. Bakteri ini dijumpai pada sumber- sumber air panas, kawah gunung berapi, geiser, dan sebagainya. Contoh bakteri termofil adalah Thermus aquaticus, Sulfolobus acidocaldarius, dan Chloroflexus.

c. Kelembapan

Bakteri dapat tumbuh dengan baik pada lingkungan yang lembap. Jika keadaan lingkungan menjadi kering, kegiatan metabolismenya terhenti. Dalam keadaan ini bakteri akan membentuk spora yang dapat bertahan hidup dalam jangka waktu yang lama.

d. Tekanan Osmosis

Sel bakteri mempunyai tekanan osmosis tertentu, sehingga menghendaki lingkungan yang tekanan osmosisnya sama dengan tekanan osmosis sel isotonis. Jika sel bakteri berada pada lingkungan yang hipertonis misalnya dalam larutan gulagaram yang pekat pertumbuhannya akan terhambat karena dapat menyebabkan plasmolisis, yaitu terlepasnya membran sel dari dinding sel. Namun demikian beberapa jenis bakteri diketahui dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula yang tinggi. Bakteri yang dapat hidup di lingkungan yang berkadar garam tinggi disebut bakteri halofil, misalnya Halobacterium.

e. Derajat KeasamanpH

Setiap jenis bakteri menghendaki pH tertentu untuk dapat tumbuh optimum. Hal ini berkaitan dengan batas pH bagi kerja enzim. Derajat keasaman di luar batas nilai optimum menyebabkan kerusakan pada enzim, sehingga metabolisme sel terganggu. Beberapa jenis bakteri dapat hidup dengan baik pada pH tinggi lingkungan bersifat basa maupun pada pH rendah lingkungan bersifat asam, namun kebanyakan bakteri memerlukan pH antara 6,5 – 7,5. Thiobacillus ferrooxidans dapat tumbuh dengan baik pada pH 1,3.

f. Radiasi

Pada umumnya radiasi cahaya menyebabkan kerusakan pada bakteri nonfotosintetik. Cahaya dengan panjang gelombang yang pendek jika dipaparkan pada bakteri akan Gambar 3.9 Salmonella typhi meru- pakan patogen pada manusia, termasuk bakteri mesofil. Sumber: www.wikipedia.com Eubacteria dan Archaebacteria 45 menyebabkan ionisasi komponen sel yang dapat berakibat pada kematian. Oleh karena itu energi radiasi dari sinar X, sinar gamma, dan sinar ultraviolet banyak digunakan untuk sterilisasi bahan makanan.

g. Senyawa Kimia

Beberapa bahan kimia seperti antibiotik dan desinfektan dapat merusak dan mematikan sel bakteri, sehingga keberadaan bahan kimia dapat menghambat pertumbuhan bakteri.

3. Perkembangbiakan dan Rekombinasi pada Bakteri

Bakteri berkembang biak secara aseksual dengan pem- belahan sel. Pada akhir pembelahan sel, membran plasma dan dinding sel tumbuh ke arah dalam yang membagi sel menjadi dua. Dinding sel yang baru kemudian memisahkan kedua sel anak. Bila dinding sel ini tidak memisah atau memisah kurang sempurna, maka akan terbentuk rantaikoloni bakteri. Pada bakteri tidak ditemukan reproduksi seksual yang melibatkan peleburan sel gamet dengan diikuti pengurangan jumlah kromosom. Namun pada beberapa bakteri terjadi permindahan bahan genetik dari satu sel ke sel yang lain. Sel yang memberikan bahan genetik disebut sel donor dan sel yang menerima bahan genetik disebut sel resipien. Penggabungan dua jenis bahan genetik ini disebut rekombinasi . Rekombinasi bahan genetik dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu transformasi, konjugasi, dan transduksi.

a. Transformasi

Transformasi adalah pemindahan bahan genetik dari satu sel ke sel yang lain tanpa melalui kontak langsung. Pada keadaan tertentu misalnya perlakuan dengan kalsium kloridaCaCl 2 bakteri dapat mengambil potongan ADN dari luar sel secara langsung. Pemindahan materi genetik juga dapat berlangsung melalui perantaraan plasmid. Jika plasmid suatu bakteri masuk ke dalam bakteri yang lain maka akan terjadi rekombinasi. Contoh bakteri yang diketahui dapat melakukan transformasi secara alami adalah Haemophilus, Neisseria, Streptococcus, dan Bacillus.

b. Konjugasi

Konjugasi adalah pemindahan bahan genetik dari sel donor ke sel resipien secara langsung melalui saluran konjugasi sehingga kedua sel saling berhubungan. Melalui saluran Tugas 3.2 Beberapa jenis bakteri dapat hidup di dalam lambung hewan ruminansia seperti sapi, kerbau, dan domba. Para ahli telah meneliti dan mengembangkan jenis-jenis bakteri ini karena dapat membantu meningkatkan produksi daging dan susu. Carilah informasi jenis-jenis bakteri tersebut dan diskusikan dengan kelompokmu mengapa keberadaannya dapat meningkatkan produk- tivitas ruminansia. Bio Info Plasmid Plasmid adalah ADN nonkromosom pada bakteri, yaitu ADN sirkuler yang menyandikan gen-gen tertentu yang terletak di luar kromosom bakteri. Ukuran plasmid jauh lebih kecil, yaitu hanya sekitar seper- seribu dari ukuran kromosom bakteri. Plasmid dapat melakukan replikasi seperti kromosom. Dalam satu sel bakteri dapat ditemukan antara 10 – 20 plasmid. Gambar 3.10 Pembelahan sel pada bakteri Escherichia coli. Sumber: Dasar-Dasar Mikrobiologi, 2005 46 Biologi SMA dan MA Kelas X konjugasi ini materi genetik sel donor berpindah ke sel resipien sehingga terjadi rekombinasi genetik. Tentu kamu masih ingat struktur pili pada permukaan sel bakteri. Pili inilah yang digunakan sebagai saluran konjugasi yang disebut pili seks.

c. Transduksi

Transduksi adalah pemindahan bahan genetik melalui perantaraan virus bakteri bakteriofag. Coba kamu ingat lagi proses replikasi virus. Ketika terjadi sintesis partikel-partikel virus, sebagian kecil ADN sel inang dapat bergabung dengan materi genetik virus. Jika virus ini kemudian menginfeksi bakteri yang lain, maka fragmen-fragmen ADN bakteri yang terbawa dapat bergabung dengan ADN sel inang yang menyebabkan terjadinya rekombinasi.

4. Peran Bakteri dalam Kehidupan

Dalam ekosistem bakteri berperan penting sebagai pembusuk yang menguraikan bahan-bahan organik dan sisa- sisa organisme menjadi bahan anorganik yang dapat digunakan tumbuhan. Diperkirakan dalam satu gram tanah yang subur terdapat miliaran bakteri beserta ribuan mikroorganisme lain. Bayangkan seandainya sisa-sisa organisme tidak ada yang menguraikan, maka bumi ini akan segera penuh sesak dengan sisa-sisa makhluk hidup. Kamu harus bersyukur atas karunia Tuhan yang telah menciptakan alam ini dengan keseimbangan- nya yang sempurna. Selain berperan penting dalam ekosistem, bakteri dapat memberi manfaat bagi manusia dan ada pula yang merugikan.

a. Bakteri yang Menguntungkan

Bakteri menghasilkan antibiotik seperti tirotrisin, basitrasin, streptomisin, teramisin, dan polimiksin yang berguna dalam pengobatan. Beberapa jenis bakteri dimanfaatkan secara luas untuk membuat bahan organik dan makanan seperti keju, asam asetat, dan berbagai asam amino. Berikut ini adalah beberapa contoh bakteri yang menguntungkan. 1 Lactobacillus bulgaricus dan L. acidophilus untuk membuat yoghurt. 2 Lactobacillus casei digunakan dalam pembuatan keju. 3 Rizobium bersimbiosis dengan akar tanaman kacang- kacangan dapat menambat nitrogen dari udara bebas sehingga dapat menyuburkan tanah. 4 Acetobacter xylinum digunakan dalam proses pembuatan nata de coco dari air kelapa. Tugas 3.3 Jika keadaan lingkungan menguntungkan, sel-sel bakteri akan membelah menjadi dua setiap 20 menit. Berapakah jumlah bakteri yang dihasilkan dari pembelahan satu sel bakteri dalam satu hari? Jika demikian, mengapa bumi tidak segera penuh sesak dengan bakteri? Sumber: Microsoft Encarta, 2006 Gambar 3.11 Bakteri Lactobacillus acidophilus yang digu- nakan untuk pembuatan yoghurt.