BAB II

TIJAUAN PUSTAKA

2.1 Bakteri

Sebagian besar bakteri berguna dan beberapa bahkan diperlukan untuk

kehidupan. Ada banyak bakteri dalam usus manusia. Sebagai bakteri pemakan,

mereka memecah makanan. Pada saat yang sama mereka membuat vitamin tertentu,

yang kemudian digunakan tubuh. Bakteri di dalam perut hewan dapat memecah

selulosa dari rumput yang dimakan. Bakteri Lactobacillus dalam kombinasi dengan

ragi dan jamur, telah digunakan selama ribuan tahun dalam penyusunan makanan

fermentasi seperti keju, acar, kecap, asinan kubis, cuka, anggur dan yoghurt.

Anatomi struktur sel bakteri memiliki dinding sel, membran sel dan penutup

dinding sel yang dikenal sebagai kapsul. Selain itu, beberapa bakteri memiliki

pelengkap berserabut yaitu flagela dan fimbriae, yang menonjol dari permukaan sel

(Bannigidad, 2014).

Bakteri mampu menggunakan sumber karbon yang berbeda untuk mendapatkan

energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan hidup. Salah satu sumber karbon

utama adalah glukosa, tapi tidak semua bakteri dapat memetabolisme glukosa untuk

memanfaatkan energi. Ada beberapa jalur bahwa bakteri dapat digunakan untuk

memetabolisme glukosa. Produk akhir dan produk samping dari masing-masing jalur

memberikan indikasi dari jalur tertentu bakteri digunakan untuk memetabolisme

glukosa. Bakteri mampu tumbuh di berbagai kondisi lingkungan. Faktor oksigen

yang berguna dalam identifikasi pertumbuhan bakteri. Bakteri dikelompokkan

menjadi beberapa kategori berdasarkan kebutuhan oksigen mereka. Tiga kategori

tersebut adalah :

1. Aerob yang membutuhkan oksigen untuk kelangsungan hidup dan

pertumbuhan.

2. Anaerob yang tidak mentolerir oksigen dan pertumbuhan berhenti di hadapan

oksigen.

3. Anaerob fakultatif yang dapat bertahan dalam kondisi aerob dan anaerob

tetapi lebih memilih untuk tumbuh di kehadiran oksigen.

(Christopher dan Elsa 2003).

Hampir semua bakteri mempunyai stuktur dan organisasi dasar yang sama

walaupun bentuknya berbeda. Setiap sel terdiri atas lapisan dinding sel bagian luar

yang kaku dan dibawahnya terdapat membran sel, semipermiabel. Di dalam

membran tersebut terdapat isi dari sitoplasma termasuk di dalamnya bahan inti dan

berbagai komponen serta enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme dan

pertumbuhan. Tergantung dari jenisnya, bakteri kadang-kadang mempunyai struktur

tambahan diantaranya yang penting adalah cambuk (flagella), kapsul (capsules) dan

endospora (endospores). Struktur tersebut sangat penting untuk pengenalan dan

identifikasi bakteri (Olyvia, 2012).

2.2 Bentuk-bentuk Bakteri

Untuk memahami beberapa kelompok organisme, diperlukan klasifikasi. Tes

biokimia, pewarnaan Gram, merupakan kriteria yang efektif untuk klasifikasi. Hasil

pewarnaan mencerminkan perbedaan dasar dan kompleks pada permukaan sel

bakteri, sehingga dapat membagi bakteri menjadi 2 kelompok yakni:

1. Bakteri Gram-negatif

• Bakteri Gram-negatif Berbentuk Batang (Enterobacteriaceae)

Bakteri Gram-negatif berbentuk batang habitat alaminya berada pada sistem

usus manusia dan binatang. Keluarga enterobacteriaceae meliputi banyak jenis

(Escherichia, Shigella, Salmonella, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Proteus,

dll). Beberapa organisme, misalnya Escherichia coli merupakan flora normal

dan menyebabkan penyakit, sedangkan yang lain seperti salmonella dan shigella

merupakan patogen yang umum bagi manusia.

• Pseudomonas, Acinetobacter, dan Bakteri Gram-negatif Lain

Pseudomonas aeruginosa bersifat invasif dan toksigenik, mengakibatkan infeksi

pada pasien dengan penurunan daya tahan tubuh, dan merupakan patogen

nosokomial yang penting. Chromobacteria dan Chryseobacteria ditemukan di

tanah dan air, dan merupakan bakteri patogen yang oportunistik bagi manusia.

Bakteri lain, Capnocytophaga, Eikenella corrodens, Kingella, dan Moraxella

tumbuh normal pada manusia namun dapat menyebabkan variasi infeksi yang

luas.

2. Bakteri Gram-positif

• Bakteri Gram-positif Pembentuk Spora: Spesies Bacillus dan Clostridium

Basil Gram-positif pembentuk spora mencakup spesies Bacillus dan

Clostridium. Kedua spesies ini ada dimana-mana, membentuk spora sehingga

dapat hidup di lingkungan selama bertahun-tahun. Spesies Bacillus bersifat

aerob, sedangkan Clostridia bersifat anaerob obligat.

• Bakteri Gram-positif Tidak Membentuk Spora: Spesies Corynebacterium,

Propionibacterium, Listeria, Erysipelothrix, Actinomycetes

Beberapa anggota genus Corynebacterium dan kelompok spesies

Propionibacterium merupakan flora normal pada kulit dan selaput lendir

manusia. Corynebacterium diphtheriae memproduksi eksotoksin yang sangat

kuat dan menyebabkan difteria pada manusia. Listeria monocytogenes dan

Erysipelothrix rhusiophathiae ditemukan pada binatang dan kadang

menyebabkan penyakit yang berat pada manusia. Golongan Listeria dan

Erysipelothrix tumbuh dengan baik di udara.

• Staphylococcus

Merupakan sel Gram-positif berbentuk bulat, biasanya tersusun dalam bentuk

bergerombol yang tidak teratur seperti anggur. Beberapa spesies merupakan

anggota flora normal pada kulit dan selaput lendir manusia; yang lain

menyebabkan supurasi dan bahkan septikemia fatal. Staphylococcus yang

patogen sering menghemolisis darah, mengkoagulasi plasma dan menghasilkan

berbagai enzim ekstraseluler dan toksin yang stabil terhadap panas.

Staphylococcus cepat menjadi resisten terhadap beberapa antimikroba. Genus

Staphylococcus sedikitnya memiliki 30 spesies. Tiga tipe Staphylococcus yang

berkaitan dengan medis adalah Staphylococcus aureus, Staphylococcus

epidermidis dan Staphylococcus saprophyticus. Staphylococcus aureus bersifat

koagulase positif, dan merupakan patogen utama pada manusia. Staphylococcus

koagulase negatif merupakan flora normal manusia dan kadang-kadang

menyebabkan infeksi, misalnya Staphylococcus epidermidis.

(Harniza, 2009)

2.3 Pewarnaan Gram

Pewarnaan gram ditemukan oleh Christian Gram pada tahun 1884. Pewarnaan

Ini adalah teknik yang berguna untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasi bakteri

menjadi dua kelompok besar, yaitu gram positif dan gram negatif. Sampel bakteri

dikenai empat reagen yang berbeda dengan urutan: kristal violet (noda primer),

larutan iodin, alkohol (decolorizing agent) dan safranin (counterstain). Bakteri yang

mempertahankan noda utama tampak gelap biru atau ungu disebut gram positif,

sedangkan bakteri yang kehilangan kristal violet dan menerima noda safranin disebut

sebagai gram negatif (Gopinath, dkk., 2012).

Secara tradisional langkah pertama dalam mengidentifikasi dan

mengkarakterisasi bakteri tidak diketahui didasarkan pada sifat fenotipik isolat,

seperti koloni dan morfologi sel. Selain itu, metode mikroskopis dengan berbagai

prosedur pewarnaan juga diterapkan untuk memantau struktur sel tertentu dan untuk

mendapatkan informasi tentang struktur dinding sel bakteri. Metode doublestaining

dikembangkan oleh Hans Christian Gram pada akhir 1800-an dan masih merupakan

metode yang berharga dalam klasifikasi fenotipik bakteri. Metode ini

mengungkapkan perbedaan dalam struktur dinding sel yang dapat diklasifikasikan

menjadi dua kelompok. Bakteri yang mempertahankan awal noda kristal violet

(ungu) disebut Gram positif dan bakteri yang berubah menjadi noda merah dengan

karbol fuchsin atau safranin disebut Gram-negatif.

Biasanya hasil yang dapat diandalkan diperoleh dari sel-sel muda, meskipun

pengecualian dapat terjadi. Beberapa bakteri, tergantung dari siklus selnya, variabel

noda atau noda hanya samar-samar. Demikian juga, bakteri dengan kadar lemak

membrannya tinggi (misalnya mycobacteria kaya asam mycolic) memerlukan

metode pewarnaan tertentu. Namun, kemajuan dalam urutan gen 16S rRNA telah

mengubah klasifikasi beberapa bakteri, yang memiliki dinding sel gram negatif tetapi

sekarang berubah menjadi filum gram positif. Selama mikroba hidup mikroba

menghadapi beberapa kondisi yang keras dan stres. Mereka harus menghadapi

perubahan kondisi lingkungan, misalnya pH, suhu, salinitas, senyawa antimikroba,

aktivitas air dan ketersediaan nutrisi. Selain itu, persaingan dengan mikroba lainnya

untuk ruang dan nutrisi serta interaksi mikroba lainnya mempengaruhi kehidupan

mereka. Oleh karena itu, membran sel harus multifungsi dan merespon dengan cepat

terhadap perubahan kondisi lingkungan.

Struktur dasar dari dinding sel gram negatif dan gram positif, yaitu Sitoplasma

sel dikelilingi oleh membran sitoplasma (CM), yang pada dasarnya terdiri dari

bilayer fosfolipid dengan protein tertanam. CM adalah selektif permeabel dan

mengatur transfer zat terlarut dan metabolit ke dalam dan ke luar dari sitoplasma sel

(Alakomi, 2007).

2.4 Aplikasi Identifikasi Mikroba “Isolasi dan Identifikasi Bakteri Kitinolitik

Tanah Rizosfir dan Potensinya sebagai Biokontrol Antijamur”

Potensi penggunaan bakteri alami, actinomycetes dan penggantian jamur atau

suplemen untuk pestisida kimia telah dibahas dalam banyak studi. Kitin, merupakan

suatu homopolimer dari residu ß-1,4-linked N- asetil-D-glukosamin, adalah sumber

daya terbarukan yang paling melimpah setelah selulosa. Hal ini secara luas

didistribusikan di alam sebagai komponen struktural dari crustacea, jamur, protozoa

dan serangga.

Chitinases adalah hidrolase glikosil yang mengkatalisis degradasi kitin. Enzim

ini terdapat dalam berbagai organisme seperti bakteri, jamur, serangga, tanaman dan

hewan. Skrining dan isolasi organisme yang mampu menghasilkan kitinase biasanya

dilakukan pada media yang mengandung kitin. Kitinase yang berasal dari organisme

yang telah disebutkan di atas memainkan peranan penting dalam fisiologis dan

ekologis.

Bakteri menghasilkan kitinase terutama untuk menurunkan kitin dan

memanfaatkannya sebagai sumber energi. Selain itu, beberapa kitinase yang berasal

dari bakteri kitinolitik, seperti Chiagen yang dihasilkan dari Serratia marcescens dan

Agglomerans Enterobacter adalah agen yang potensial sebagai kontrol biologis

penyakit tanaman yang disebabkan oleh berbagai jamur fitopatogenik. Enzim

kitinase menghambat pertumbuhan jamur oleh hidrolisis kitin dalam dinding sel

jamur. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi bakteri kitinolitik dari Tanah

rizosfir Mesir dan untuk menskrinning aktivitas antagonisnya terhadap beberapa

jamur patogen (Moustafa, dkk., 2007).

2.4.1 Flowchart Isolasi dan Identifikasi Bakteri Kitinolitik Tanah Rizosfir dan

Potensinya sebagai Biokontrol Antijamur

Gambar 2.1 Flowchart Isolasi dan Identifikasi Bakteri Kitinolitik Tanah Rizosfir

dan Potensinya sebagai Biokontrol Antijamur

(Moustafa, dkk., 2007)

Dibuat larutan dengan menambahkan 5 g tanah rizosfir dengan larutan dasar garam sebanyak 50 ml

Mulai

Sepuluh kali lipat pengenceran dari suspensi ini dilapisi pada agar Luria-Bertani (LB)

Selesai

Dilakukan isolasi dan diidentifikasi bakteri dalam kondisi aerobik

Analisis protein dilakukan dengan natrium dodesil sulfat (SDS) gel - poliakrilamid elektroforesis (PAGE) dengan 10% gel

Dilakukan uji aktivitas kitinase secara kolorimetri dengan mendeteksi jumlah N-asetilglukosamin (GlcNAc) yang dibebaskan

dari koloid substrat kitin

Dibuat media garam dengan melarutkan Na2HPO4 6 g; KH2PO4 3 g; NH4Cl,1 g; NaCl, 0,5 g; ekstrak ragi 0,05 g,

kitin koloid 1% (w/v) agar 15 g dan aquadest 1 L

colloidal chitin 1.0% (w/v) agar, 15g and distilled

water, 1000 ml and incubated at 30ºC.

Diinkubasi pada suhu 30 oC