Morfologi bakteri[sunting]

Berbagai bentuk tubuh bakteriBerdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu: Kokus (Coccus) adalah bakteri yang berbentuk bulat seperti bola dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:[19][20] Mikrococcus, jika kecil dan tunggal Diplococcus, jka berganda dua-dua Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujur sangkar Sarcina, jika bergerombol membentuk kubus Staphylococcus, jika bergerombol Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang atau silinder, dan mempunyai variasi sebagai berikut:[19][20] Diplobacillus, jika bergandengan dua-dua Streptobacillus, jika bergandengan membentuk rantai Spiral (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:[19][20] Vibrio, (bentuk koma), jika lengkung kurang dari setengah lingkaran (bentuk koma) Spiral, jika lengkung lebih dari setengah lingkaran Spirochete, jika lengkung membentuk struktur yang fleksibel.[20]Bentuk tubuh/morfologibakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium, dan usia. Walaupun secara morfologi berbeda-beda, bakteri tetap merupakan sel tunggal yang dapat hidup mandiri bahkan saat terpisah dari koloninya.[20]Alat gerak[sunting]

Gambar alat gerak bakteri: A-Monotrik; B-Lofotrik; C-Amfitrik; D-Peritrik;Banyakspesiesbakteri yang bergerak menggunakanflagel.[21]Bakteri yang tidak memiliki alat gerak biasanya hanya mengikuti pergerakan media pertumbuhannya atau lingkungan tempat bakteri tersebut berada.[21]Sama seperti struktur kapsul, flagel juga dapat menjadi agen penyebab penyakit pada beberapa spesies bakteri.[21]Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu:[22][21] Atrik, tidak mempunyai flagel.[22][21] Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya.[22][21] Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.[22][21] Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya.[22][21] Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya.[22][21]Habitat[sunting]Artikel utama untuk bagian ini adalah:Habitat bakteriBakteri merupakanmikroorganismeubikuotus, yang berarti melimpah dan banyak ditemukan di hampir semua tempat.[2]Habitatnyasangat beragam; lingkungan perairan, tanah, udara, permukaan daun, dan bahkan dapat ditemukan di dalam organisme hidup.[2]Diperkirakan total jumlah sel mikroorganisme yang mendiami muka bumi ini adalah 5x1030.[2]Bakteri dapat ditemukan di dalam tubuh manusia, terutama di dalamsaluran pencernaanyang jumlah selnya 10 kali lipat lebih banyak dari jumlah total sel tubuh manusia.[23]Oleh karena itu, kolonisasi bakteri sangatlah mempengaruhi kondisi tubuh manusia.[24]

Thermus aquatiqus, bakteri termofilik yang banyak diaplikasikan dalambioteknologi.Terdapat beragam jenis bakteri yang mampu menghabitasi daerah saluran pencernaan manusia, terutama padausus besar, diantaranya adalahbakteri asam laktatdan kelompokenterobacter.[5]Contoh bakteri yang biasa ditemukan adalahLactobacillus acidophilus.[5][25]Di samping itu, terdapat pula kelompok bakteri lain, yaituprobiotik, yang bersifat menguntungkan karena dapat menunjangkesehatandan bahkan mampu mencegah terbentuknyakankerusus besar.[26]Selain di dalam saluran pencernaan, bakteri juga dapat ditemukan di permukaankulit,mata,mulut, dankakimanusia.[24]Di dalam mulut dan kaki manusia terdapat kelompok bakteri yang dikenal dengan namametilotrof, yaitu kelompok bakteri yang mampu menggunakan senyawakarbontunggal untuk menyokong pertumbuhannya.[27][28][29]Di dalam rongga mulut, bakteri ini menggunakan senyawadimetil sulfidayang berperan dalam menyebabkan bau pada mulut manusia.[30][31]Beberapa kelompok mikroorganisme ini mampu hidup di lingkungan yang tidak memungkinkan organisme lain untuk hidup.[32]Kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut adanya toleransi, mekanisme metabolisme, dan daya tahan sel yang unik.[2][33][34]Sebagai contoh,Thermus aquatiqusmerupakan salah satu jenis bakteri yang hidup pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60-80oC.[2]Tidak hanya di lingkungan bersuhu tinggi, bakteri juga dapat ditemukan pada lingkungan dengan suhu yang sangat dingin.[35]Pseudomonas extremaustralisditemukan padaAntartikadengan suhu di bawah 0oC.[35]Di samping pengaruh ekstrim temperatur, bakteri juga dapat hidup pada berbagai lingkungan lain yang hampir tidak memungkinkan adanya kehidupan (lingkungan steril).[36]Halobacterium salinarumdanHalococcus sp.adalah contoh dari bakteri yang dapat hidup pada kondisigaram(NaCl) yang sangat tinggi (15-30%).[36][37]Tedapat pula beberapa jenis bakteri yang mampu hidup pada kadargulatinggi (kelompokosmofil), kadarairrendah (kelompokxerofil), derajat keasamanpHsangat tinggi, dan rendah.[2]Beberapa komunitas bakteri dapat bertahan hidup di dalam awan dengan ketingian hingga 10 kilometer. Sebuah tim peneliti menggunakan pesawat tua DC-8 yang dimodifikasi sebagai laboratorium terbang berhasil menggambil sampel sejumlah bakteri di awan dalam kondisi badai. Bakteri yang hidup dalam nukleasi es terbawa badai dan bertahan dalam ionisasi awan.[38]Pengaruh lingkungan terhadap bakteri[sunting]Kondisi lingkungan yang mendukung dapat memacu pertumbuhan danreproduksibakteri.[39]Faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan reproduksi bakteri adalahsuhu,kelembapan, dancahaya.[39]Secara umum, terdapat beberapa alat yang dapat digunakan untuk melakukan pengamatan sel bakteri terhadap berbagai parameter tersebut, sepertimikroskopoptikal, mikroskopelektron, danatomic force microscope(AFM).[39]Suhu[sunting]Suhuberperan penting dalam mengatur jalannya reaksimetabolismebagi semua makhluk hidup.[2]Khususnya bagi bakteri, suhu lingkungan yang berada lebih tinggi dari suhu yang dapat ditoleransi akan menyebabkan denaturasiproteindan komponenselesensial lainnya sehingga sel akan mati.[2]Demikian pula bila suhu lingkungannya berada di bawah batas toleransi, membransitoplasmatidak akan berwujud cair sehingga transportasinutrisiakan terhambat dan proses kehidupan sel akan terhenti.[2]Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 4 golongan: Bakteripsikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0 30C, dengan suhu optimum 15C. Bakterimesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15 55C, dengan suhu optimum 25 40C. Bakteritermofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40 75C, dengan suhu optimum 50 - 65C Bakterihipertermofil, yaitu bakteri yang hidup pada kisaran suhu 65 - 114C, dengan suhu optimum 88C.[2]Kelembaban relatif[sunting]Pada umumnya bakteri memerlukankelembaban relatif(relative humidity, RH) yang cukup tinggi, kira-kira 85%.[2]Kelembaban relatif dapat didefinisikan sebagai kandungan air yang terdapat di udara.[2]Pengurangan kadar air dariprotoplasmamenyebabkan kegiatanmetabolismeterhenti, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan.[2]Sebagai contoh, bakteriEscherichia coliakan mengalami penurunan daya tahan dan elastisitas dinding selnya saat RH lingkungan kurang dari 84%.[39]Bakteri gram positif cenderung hidup pada kelembaban udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri gram negatif terkait dengan perubahan struktur membran selnya yang mengandunglipidbilayer.[40]

Deinococcus radiodurans, hasil pencitraan dengan 'transmission electron microgragh(TEM)Cahaya[sunting]Cahayamerupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri.[41]Secara umum, bakteri dan mikroorganisme lainnya dapat hidup dengan baik pada paparan cahaya normal.[41]Akan tetapi, paparan cahaya dengan intensitassinar ultraviolet(UV) tinggi dapat berakibat fatal bagi pertumbuhan bakteri.[41]Teknik penggunaan sinar UV,sinar x, dansinar gammauntuk mensterilkan suatu lingkungan dari bakteri dan mikroorganisme lainnya dikenal dengan teknikiradiasiyang mulai berkembang sejak awal abad ke-20.[41][5]. Metode ini telah diaplikasikan secara luas untuk berbagai keperluan, terutama pada sterilisasi makanan untuk meningkatkan masa simpan dan daya tahan.[5]Beberapa contoh bakteri patogen yang mampu dihambat ataupun dihilangkan antara lainEscherichia coli0157:H7 andSalmonella.[5]Radiasi[sunting]Radiasipada kekuatan tertentu dapat menyebabkan kelainan dan bahkan dapat bersifat letal bagimakhluk hidup, terutama bakteri.[42]Sebagai contoh padamanusia, radiasi dapat menyebabkan penyakithatiakut,katarak,hipertensi, dan bahkankanker.[42]Akan tetapi, terdapat kelompok bakteri tertentu yang mampu bertahan dari paparan radiasi yang sangat tinggi, bahkan ratusan kali lebih besar dari daya tahan manusia tehadap radiasi, yaitu kelompokDeinococcaceae.[43]Sebagai perbandingan, manusia pada umumnya tidak dapat bertahan pada paparan radiasi lebih dari 10Gray(Gy, 1 Gy = 100 rad), sedangkan bakteri yang termasuk dalam kelompok ini dapat bertahan hingga 5.000 Gy.[43][44]Pada umumnya, paparan energi radiasi dapat menyebabkanmutasigen dan putusnya rantaiDNA.[45]Apabila terjadi pada intensitas yang tinggi, bakteri dapat mengalami kematian.[45]Deinococcus radioduransmemiliki kemampuan untuk bertahan terhadap mekanisme perusakanmateri genetiktersebut melalui sistemadaptasidan adanya proses perbaikan rantai DNA yang sangat efisien.[45]Peranan[sunting]Bidang lingkungan[sunting]Artikel utama untuk bagian ini adalah:Bakteri pengurai,Bakteri nitrifikasi,Bakteri denitrifikasi, danBakteri nitrogenKeanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri memiliki peranan yang besar bagi lingkungan.[5]Sebagai contoh, bakterisaprofitmenguraikan tumbuhan atau hewan yang telah mati dan sisa-sisa atau kotoran organisme.[5]Bakteri tersebut menguraikanprotein,karbohidratdan senyawaorganiklain menjadi CO2, gas amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana.[5]Contoh bakteri saprofit antara lainProteusdanClostridium.[5]Tidak hanya berperan sebagai pengurai senyawa organik, beberapa kelompok bakteri saprofit juga merupakanpatogenoportunis.[5]

Frankia alni, salah satu bakteri pengikat N2yang berasosiasi dengan tanaman membentuk bintil akar.Kelompok bakteri lainnya berperan dalamsiklus nitrogen, sepertibakteri nitrifikasi.[2]Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara aerob di dalam tanah.[46]Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof.[46]Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu nitritasi (oksidasi amonia (NH4) menjadi nitrit (NO2-)) dan nitratasi (oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat (NO3)).[46]Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat.[46]Setelah reaksi nitrifikasi selesai, akan terjadi prosesdinitrifikasiyang dilakukan olehbakteri denitrifikasi.[46]Denitrifikasi sendiri merupakan reduksi anaerobik senyawanitratmenjadi nitrogen bebas (N2) yang lebih mudah diserap dan dimetabolisme oleh berbagai makhluk hidup.[2]Contoh bakteri yang mampu melakukan metabolisme ini adalahPseudomonas stutzeri,Pseudomonas aeruginosa, andParacoccus denitrificans.[47]Di samping itu, reaksi ini juga menghasilkan nitrogen dalam bentuk lain, seperti dinitrogen oksida (N2O).[2]Senyawa tersebut tidak hanya dapat berperan penting bagi hidup berbagai organisme, tetapi juga dapat berperan dalam fenomenahujan asamdan rusaknyaozon.[2]Senyawa N2O akan dioksidasi menjadi senyawa NO dan selanjutnya bereaksi dengan ozon (O3) membentuk NO2-yang akan kembali ke bumi dalam bentuk hujan asam (HNO2).[2]Di bidangpertaniandikenal adanya suatu kelompok bakteri yang mampu bersimbiosisdengan akar tanaman atau hidup bebas ditanahuntuk membantu penyuburan tanah.[5]Kelompok bakteri ini dikenal dengan istilah bakteri pengikat nitrogen atau singkatnyabakteri nitrogen. Bakteri nitrogen adalah kelompok bakteri yang mampu mengikatnitrogen(terutaman N2) bebas di udara dan mereduksinya menjadi senyawa amonia (NH4) dan ion nitrat (NO3-) oleh bantuan enzimnitrogenase.[48][49]Kelompok bakteri ini biasanya bersimbiosisdengan tanamankacang-kacangan dan polong untuk membentuk suatusimbiosis mutualismeberupa nodul ataubintil akaruntuk mengikat nitrogen bebas di udara yang pada umumnya tidak dapat digunakan secara langsung oleh kebanyakan organisme.[49][2]Secara umum, kelompok bakteri ini dikenal dengan istilahrhizobia, termasuk di dalamnyagenusbakteriRhizobium,Bradyrhizobium,Mesorhizobium,Photorhizobium, danSinorhizobium.[2]Contoh bakteri nitrogen yang hidup bersimbiosis dengan tanaman polong-polongan yaituRhizobium leguminosarum, yang hidup di akar membentuk nodul atau bintil-bintilakar.[2]Bidang pangan[sunting]Terdapat beberapa kelompok bakteri yang mampu melakukan prosesfermentasidan hal ini telah banyak diterapkan pada pengolahan berbagi jenismakanan.[5]Bahanpanganyang telah difermentasi pada umumnya akan memiliki masa simpan yang lebih lama, juga dapat meningkatkan atau bahkan memberikancita rasabaru dan unik pada makanan tersebut.[5]Beberapa makanan hasil fermentasi dan mikroorganisme yang berperan:No.Nama produk atau makananBahan bakuBakteri yang berperan

1.YoghurtsusuLactobacillus bulgaricusdanStreptococcus thermophilus

2.MentegasusuStreptococcus lactis

3.TerasiikanLactobacillus sp.

4.Asinan buah-buahanbuah-buahanLactobacillus sp.

5.SosisdagingPediococcus cerevisiae

6.KefirsusuLactobacillus bulgaricusdanStreptococcus lactis

Beberapa spesies bakteri pengurai dan patogen dapat tumbuh di dalam makanan.[50]Kelompok bakteri ini mampu memetabolisme berbagai komponen di dalam makanan dan kemudian menghasilkan metabolit sampingan yang bersifatracun.[50]Clostridium botulinum, menghasilkan racunbotulinin, seringkali terdapat pada makanan kalengan dan kini senyawa tersebut dipakai sebagai bahan dasar botox.[50]Beberapa contoh bakteri perusak makanan: Burkholderia gladioli(sin.Pseudomonas cocovenenans), menghasilkanasam bongkrek, terdapat padatempebongkrek[51] Leuconostoc mesenteroides, penyebab pelendiran makanan, penurunan pH, dan pembentukkan gas.[52]Bakteri juga dapat menyebabkan penyakit pada tanaman.Ralstonia solanacearummerupakan salah satu bakteri penyebab layu pada tanaman tomat. Tanaman yang terserang menunjukkan gejala layu mendadak bahkan dapat menimbulkan kematian.[53]Salah satu penyakit yang menyerang tanaman anggrek yaitu busuk busuk lunak yang disebabkan oleh bakteriErwinia carotovora. Dalam perkembangan patogennya, gejala yang ditimbulkan akan cepat meluas dan dapat mematikan titik tumbuh tanaman.[54]Xanthomonas oryzaepv.oryzae(Swings et al. 1990) adalah bakteri patogen tanaman yang menyebabkan penyakit hawar daun pada padi, yang juga dikenal dengan sebutan penyakit kresek.[55]Penyakit busuk pangkal batang pada tanaman kedelai olehSclerotium rolsfiidapat menyebabkan rendahnya produksi kedelai. Penyakit ini sering ditemukan pada tanaman kedelai baik lahan kering, tadah hujan maupun pasang surut dengan intensitas serangan sebesar 5 - 55%. Tingkat serangan lebih dari 5% di lapang sudah dapat merugikan secara ekonomi.[56]Fusarium oxysporumf.sp.cubense(Foc) menyebabkan layu fusarium pada tanaman pisang. Infeksinya akan menganggu proses penyerapan, transportasi air dan zat makanan di dalam tanah, sehingga tanaman menjadi layu dan akhirnya mati.[57]Bidang kesehatan[sunting]Tidak hanya di bidang lingkungan dan pangan, bakteri juga dapat memberikan manfaat dibidangkesehatan.Antibiotikmerupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain dan senyawa ini banyak digunakan dalam menyembuhkan suatupenyakit.[5]Beberapa bakteri yang menghasilkan antibiotik adalah: Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotikstreptomycin[2] Streptomyces aureofaciens, menghasilkan antibiotiktetracycline[2] Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotikchloramphenicol[2] Penicillium, menghasilkan antibiotikpenisilin[5] Bacillus polymyxa, menghasilkan antibiotikpolymixin.[5]Terlepas dari peranannya dalam menghasilkan antibiotik, banyak jenis bakteri yang justru bersifat patogen.[58]Pada manusia, beberapa jenis bakteri yang sering kali menjadi agen penyebab penyakit adalahSalmonella entericasubspesies I serovar Typhi yang menyebabkan penyakittifus,Mycobacterium tuberculosisyang menyebabkan penyakitTBC, danClostridium tetaniyang menyebabkan penyakittetanus.[59][60]Bakteri patogen juga dapat menyerang hewan ternak, sepertiBrucella abortusyang menyebabkanbrucellosispada sapi danBacillus anthracisyang menyebabkanantraks.[61]Untuk infeksi pada tanaman yang umum dikenal adalahXanthomonas oryzaeyang menyerang pucuk batangpadidanErwinia amylovorayang menyebabkan busuk padabuah-buahan.[62]Dekomposisi[sunting]

Dekomposisi buah persik setelah 6 hari.Prosesdegradasijasad makhluk hidup dilakukan oleh banyak organisme, salah satunya adalah bakteri. Beberapa jenis bakteri, terutama bakteriheterotrof, mampu mendegradasi senyawa organik dan menggunakannya untuk menunjang pertumbuhannya.[63]Proses dekomposisi ini dibantu oleh beberapa jenisenzimuntuk memecahmakromolekul, sepertikarbohidrat,protein, danlemak, untuk dipecah menjadi senyawa yang lebih sederhana. Sebagai contoh, enzimproteasedigunakan untuk memecah protein menjadi senyawa lebih sederhana, sepertiasam amino.[63]Proses dekomposisi ini juga berperan dalam pengembalian unsur-unsur, terutamakarbondannitrogen, ke alam untuk masuk ke dalam siklus lagi.[64]Dekomposisi jasad makhluk hidup dimulai oleh bakteri yang hidup di dalam tubuh manusia, dimulai dari jaringan-jaringan otot.[64]Proses ini dipercepat saat tubuh telah dikuburkan. Reaksi pertama dalam dekomposisi ini adalahhidrolisisprotein olehproteasemembentukasam amino.[64]Selanjutnya, asam amino akan diubah menjadiasam asetat, gashidrogen, gasnitrogen, dankarbon dioksidasehingga pH lingkungan akan turun menjadi 4-5.[64]Reaksi ini dilakukan oleh bakteriacetogen. Pada tahap akhir, semua senyawa tersebut diubah menjadi gasmetanaolehmetanogen.[64]

Cara Eubacteria Mendapatkan MakananDalam memperoleh makanan, bakteri ini dibagi menjadi 4 kelompok yaitu Eubacteria Fotoautotrofmendapatkan makanan dari proses fotosintesis. Ia memiliki klorofil. Contohnya seperti Cyanobacteria. Eubacteria FotoheterotrofBakteri ini menggunakan energi cahaya untuk menghasilkan energi untuk hidupnya.Jenis bakteri ini sangat jarang ditemui. Contohnya Rhodospirillum rubrum. Eubacteria KemoautotrofSumber energi bakteri ini diperoleh dari hasil dari oksidasi senyawa anorganik. Banyak bakteri dari jenis in yang berperan penting dalam siklus nitrogen. Ia juga sangat membantu dalam pembentukan asam amino dan protein. Bakteri nitrifikasi membantu tanaman menyerap nitrat untuk dijadikan nitrogen. Nitrobacter adalah contoh dari jenis bakteri ini. Eubacteria kemoheterotrofCiri khas dari bakteri ini adalah ia mengkonsumsi material organik untuk menghasilkan energi. Jenis bakteri ini banyak dikenal sebagai agen pengurai dari sisa-sisa makhluk hidup. Eubacteria kemoheterotrof juga dikenal bisa menghasilkan sejenis pestisida tanah. Manusia juga banyak memanfaatkannya untuk pembuatan acar mentimu, yogurt, dan keju (lactobacillus).