BAKTERI:

MORFOLOGI, PERTUMBUHAN, REPRODUKSI, dan KULTIVASI

RETNO KAWURI

MICROBIOLOGY LAB

Perbedaan Utama Prokaryot dan Eukaryot

Prokaryot Eukaryot

Organisasi materi genetik dan replikasi

DNA bebas dalam sitoplasma DNA dikandung dalam membran nukleus. Pada Nukleolus juga ada.

DNA berasosiasi dengan histon-like protein

DNA kompleks dengan protein histon

Mungkin mengandung plasmid Plasmid hanya ditemukan pada yeast

Divisi sel dengan pembelahan biner, replikasi aseksual

Divisi sel secara mitosis

Perpindahan materi dengan genetik dapat dengan konjugasi, transduksi dan transformasi

Pertukaran informasi genetik terjadi selama reproduksi seksual

Prokaryot Eukaryot

Organisasi sel

Membran sitoplama mengandung hopadoid, teichoic acid dan lipopolisakarida

Membran sitoplasma mengandung sterol

Metabolisme energi berkaitan dengan membran sitoplasma

Mitokondria terdapat pada semua kasus

Fotosintesis berhubungan dengan sistem membran vesikel dalam sitoplasma

Kloroplast persisten pada alga dan sel tanaman. Membran interna, RE, aparat golgi berhubungan dengan sintesa protein dan sasaran hasil. Terdapat lisosom dan peroksisom, sitoskeleton dan mikrotubule

Flagella mengandung suatu protein yg disebut flagelin

Flagela mempunyai sruktur komplekdengan 9+2 mikrotubule

Ribosom-70S Ribosom-80S

Perbedaan Utama Prokaryot dan Eukaryot

Beberapa Ciri G+ dan G-

Ciri Gram + Gram -

Sruktur dinding sel Tebal 15-80 nm, berlapis tunggal

Tipis 10-15 nm, berlapis 3 (multi)

Komposisi dinding sel Kandungan lipid 4%, peptidoglikan ada sbg lapisan tunggal mrp komponen utama lebih dr 50% berat kering pada bbrp sel, ada asam tekoat

Kandungan lipid 22%, peptidoglikan ada didlm lapisan kaku sebelah dlm, jumlahnya sedikit merupakan 10% berat kering, tdk ada asam tekoat

Kerentanan terhadap penisilin

Lebih rentan Kurang rentan

Pertumbuhan dihambat oleh zat-zat warna dasar misal ungu violet

Pertumbuhan dihambat dengan nyata

Pertumbuhan tidak dihambat

Persyaratan nutrisi Relatif rumit pada banayak species

Relatif sederhana

Resistensi terhadap gangguan fisik

Lebih resisten Kurang resisten

Beberapa Ciri G+ dan G-

I . MORFOLOGI BAKTERI

1. Morfologi Kasar Sel Bakteri

Ukuran : satuan um ( mkrometer ) = 10 3 mm

Bentuk :1. Ellips, bola disebut coccus

2. Batang disebut bacillus ; ujung membulat, meruncing, satu melekat deangan yang lain sehingga seperti rantai .

3. Spiral ( individual ) dgn ukuran pendek, spiral berpilin ketat, spiral berpilin longgar, spiral yang pendek dan tdk lengkap disebut bakteri koma / vibrio.

Penataan ; Species species tertentu menunjukan adanya pola penataan sel

seperti berpasangan, gerombol rantai atau filamen.

Coccus ; Diplococcus, eg; Streptococcus pneumoniaeDoble;

Sterptococcus, eg; Streptococcus pyogenes Filamen

Tetracoccus, eg; Pediococcus cerevisiae Empat

Staphilococcus, eg Staphylococcus aureusGerombol, bercabang

Sarcinia, eg Sarcinia ventriculliKubus

Bacillus ; Bakteri penyebab diphteri akan membentuk kelompok sel yang berbaris

berdampingan seperti batang korek api ( penataan pagar ) eg Corynebacterium diphteriae

Bakteri Tuberkulosis yaitu penataan 3 bacillus yang memberikan kesan struktur Y

( Penataan roset ) eg, Caulobacter vibrioides

Diplobacillus, Streptobacillus ( Penataan Rantai ) eg, Bacillus cereus

2.Struktur halus sel bakteriPemeriksaan dengan EM menunjukan adanya struktur –struktur diluar dinding sel dan struktur lain yang terbungkus didalam dinding sel. Beberapa bagian struktural umum dijumpai pada semua sel seperti dinding sel dan membran sitoplasma. Struktur lain hanya ada pada atau didalam species tertentu

Struktur diluar dinding sel

Flagella / flagellum ; Terbentuk dari flagellum yang terdiri dari 3 bagian yaitu tubuh dasar,

struktur seperti kait dan sehelai filamen diluar dinding selUntuk melihat flagella harus menggunakan pewarnaan Leifson atau

pewarnaan negative.

Jenis-jenis flagella :Monotrichous eg, Pseudomonas earuginosaLipotrichous eg, Pseudomonas thiorescensAmphitrichous, eg, Spirillium repensPeritrichous, eg, Salmonella typhi

2. Pili (fibriae) / pilus ; Seperti filamen tetapi berukuran lebih kecil, lebih pendek dan

banyakHanya dapat dilihat dengan EM, tidak berfungsi untuk

pergerakan, dijumpai pada species Yang mobil / non mobilBeberapa pili berfungsi untuk alat pelekat pada perbagai

permukaan misalnya pada jaringan hewan dan tumbuhan yang merupakan sumber nutrisinya

Salah satu jenis disebut Pilus F ( pilus sex ) berfungsi sebagai pintu gerbang bagian masuknya bahan genetic selama berlangsung perkawinan antar bakteri ( konyugasi )

3. Kapsul ;Berfungsi sebagai cadangan makanan dan penutup lindungUkuran tergantung dari tempat tumbuh bakteri itu, contoh

Klebsiella pneumoniae dikelilingi oleh bahan kental yang disebut kapsul/ lapisan lendir.

Terbuat dari polysacharida / polipeptida / keduanya biasanya mengandung air yang banyak.

Kapsul penting untuk diagnosa penyakit / serological proses

Struktur Sebelah Dalam Dinding Sel

1. Membran sitoplasmaMengendalikan keluar masuknya substansi kimiawi dalam larutan dimana mampu menahan dan mengambil nutrient dalam jumlah yang samaMenyediakan peralatan biokimia untuk memindahkan ion-ion mineral , gula, asam amino, electron serta metabolit- metabolit lain yang melintasi membrane dinding dengan cara difusi pasif atau angkutan aktif.

Difusi pasif ( osmosis );Bersifat tidak spesifik yang tidak membedakan bahan-bahan yang lewat melalui membrane, mengalir dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Bekerja untuk menyamakan konsentrasi pada kedua sisi membrane.

Angkutan Aktif;Bersifat sangat spesifik dan selektif, dimana proses sanmgatlah rumit didalam membrane sitoplasma, dimana angkutan semacam ini diwujudkan oleh senyawa-senyawa yang disebut “ portir membrane “ bersama reaksi biokimia yang menghasilkan energi.2. Sitoplasma dan struktur-struktur didalam sitoplasma dibagi menjadi;

a. Daerah sitoplasma mempunyai penampilan granular dan kerja RNAb. Daerah kromatin atau nucleus kaya akan DNAc. Bagian zat alir, mengandung nutrient terlarut dan bahan partikulat yang disebut tubuh Inklusi.d. Protoplast dan steroplast

ad. a). Daerah sitoplasma; partikel-partikel RNA protein yang disebut ribosom, terkemas padat diseluruh daerah sitoplasma RNA untuk proses biosintesis proteinad.b). Daerah nucleus; Bahan nucleus/ merupakan seuntaiDNA double helix yang tidak mempunyai membrane sel dan dapat bergerak di dalam sitoplasma.Ad.c). Inklusi sitoplasma; Berbagai macam substansi kimiawi dapat menumpuk dan membentuk granul/ globin didalam sitoplasma. Contoh bakteri Belerang menumpuk sejumlah belerang yang tampak sebagai globul didalam sitoplasma.Ad.d). Protoplast dan SferoplastProtoplast adalah isi sitoplasma yang dikelilingi oleh membrane sitoplasma, bentuk seperti bola karena tidak memiliki dinding sel luar yang kaku. Protoplast dapat dicirikan sbb;Sama sekali tidak mempunyai dinding sel, Tidak bergerak, Berbentuk bola, Tidak dapat membelah diri,Tidak mampu membentuk dinding sel, Tidak tahan terhadap infeksi oleh bakteriophage yaitu virus yang menginfeksi bakteriUntuk bakteri Gram – yang mempunyai dinding sel 3 lapis, pembuangan lapisan peptidoglikan mungkin menyisihkan sebagian bahan lapisan luar tetap melekat pada membrane sitoplasma dinamakan Sferoplast karena tidak seluruhnya bebas dari dinding sel.

SPORA

Species tertentu mempunyai spora yang didalam disebut Endospora dan yang diluar disebut Eksospora. Bersifat dorman, dihasilkan pada fase lanjut pada pertumbuhan sel dan pada kondisi-kondisi yang sesuai akan berkecambah dan menghasilkan sel yang sama seperti asalnya atau vegetatif. Spora tahan terhadap banyak bahan fisik maupun kimiawi.

EksosporaContoh Streptomyces, spora disebut konidia yang disangga pada

ujung hifa oleh suatu filament vegetatif. Proses ini hamper sama dengan pembentukan spora pada jamur.Endospora

Endospora hanya terdapat pada bakteri, dinding sel tebal, sangat reaktif dan resisten, dihasilkan oleh semua Bacillus, Clostridiem dan Sporosarcinia.Bakteri yang mampu membentuk endospora dapat tumbuh dan bereproduksi selama banyak generasi sebagai sel vegetatif, tetapi pada beberapa tahapan di dalam pertumbuhanya terjadi sintesis protoplasma baru didalam sitoplasma vegetatifnya yang dimaksudkan untuk mmenjdi spora.

Langkah-langkah pembentukan spora sbb;

Penjajaran kembali bahan DNA menjadi filament dan invaginasi membrane sel didekat satu ujung sel untuk membentuk sauatu struktur yang disebut bakal sporaPembentukan sederetan lapisan yang menutupi bakal spora yaitu korteks spora diikuti dengan selubung spora berlapis tebal.Pelepasan spora bebas seraya sel induk mengalami lisisSemua endospora bakteri mengandung sejumlah besar asam dipikolimat yaitu suatu subtansi yang tidak terdeteksi pada sel-sel vegetatif. Asam tersebut 5 – 10 % berat kering endospora. Selain asam dipikolimat terdapat pula kalsium dan kompleks Ca 2+, asam dipikolimat-peptidoglikan pada lapisan korteksnya.

Spora yang matang dapat juga / mampu bereproduksi seperti sel vegetatif dengan cara; aktivasi spora dengan panas, berkecambah, pertumbuhan menjadi sel vegetatifLetak, Ukuran serta Bentuk Endospora

Spora eliptikal letaknya sentral, contoh; Bacillus cereusSpora berbentuk bola, letaknya dinding terminal; contoh Clostridium tetaniSpora avoid, letaknya dekat ujung (subterminal ) contoh, Clostridium

subterminateSpora resisten terhadap suhu tinggi kekeringan, tahan berpuluh tahun pada tanah serta bahan-bahan kimia seperti desinfektan

II. KULTIVASI, REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN BAKTERI

A. KULTIVASI

1. Persyaratan Nutrisia. Sumber energi dapat berupa cahaya ( fototrop ) atau kimia ( kemotrop )b. Karbon dioksida ( CO2 ); autotrof, fotoautrotof, kemoautotrofc.Nitrogen, Sulfur, Phosfor, Na,K,Kcl,Mg,Fe,Zink,Co, unsur logam sangat

kecil dibutuhkan dalam ppm)d. Vitamin, H2O2. Kondisi fisik yang dibutuhkan untuk pertumbuhan selain menyediakan

yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga diperlukan kondisi fisik yang menunjang untuk pertumbuhan

a. Suhu mempengaruhi laju pertumbuhan dan jumlah total pertumbuhan organisme- psikrofil; 0 – 30 0C- mesofil; 25 – 40 0C- thermofil; > 50 0C

3. Atmosfer gas; O2 dan CO2 dibagi menjadi;- aerobik, an aerobik, fakultatif, mikroaerofilik

4. PH; normal 6.5 – 7.5 Diperluklan alat penyangga/ buffer untuk menyetukan pH media selama

pertumbuhan bakteri eg; KH2PO4 K2HPO4

PERTUMBUHAN BAKTERI

Definisi; Kenaikan yang konstan dari semua komponen kimiawi mikroorganisme yang menyebabkan pertambahan ukuran dan diikuti pembelahan sel.

Pertumbuhan bakteri diketahui dengan mengukur perubahan jumlah sel dalam suatu populasi.

Metode yang digunakan adalah;

Cawan hitungMPN ( Most Probable Number )

Hitungan LangsungTurbidimitrik ( melihat kekeruhan dalam suatu media ).

LAJU PERTUMBUHAN

Laju pertumbuhan mikroorganisma adalah waktu yang diperlukan sel untuk bereproduksi, dapat bervariasi tergantung dari parameter fisiologi. Pertumbuhan menyebabkan bertambahnya jumlah dan bio-massa sel. Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ukuran populasi dua kali semula disebut waktu generasi ( doubling time ).

Pertumbuhan bakteri 1 2 23 24 2 Waktu Generasi dimana setiap sp bakteri berbeda

Waktu generasi / GMT ;Jumlah bakteri yang ada pada mula-mulaJumlah bakteri yang ada pada akhir waktu tertentuinterval waktu

PENGARUH LAJU PERTUMBUHAN PADA STATUS FISIOLOGI SEL

Sel mengandung komponen seperti DNA, RNA, protein, ribosom. Konsentrasi makromolekul sel relatif meningkat secara eksponensial. Pada saat sel memerlukan protein lebih banyak ( laju pertumbuhan cepat ), sel tidak menambah kecepatannya dalm mempolimerisasi asam amino tetapi menaikkan jumlah ribosom. Polimerisasi asam amino mempunyai laju yang relatif konstan

Gambar; Laju pertumbuhan bakteri pada status fisiologi sel

Protein

RNA

DNA

Doubling time

% of mass