Mikrobiologi merupakan cabang ilmu biologi yang
mempelajari mikroorganisme. Ilmu dasar yang diperlukan untuk
mendukung pemahaman tentang mikrobiologi yaitu ilmu kimia,
fisika, dan biokimia. Saat ini penelitian tentang mikroorganisme
dilakukan secara intensif untuk mengetahui dasar fenomena
biologi hal ini disebabkan mikroorganisme memiliki sifat sifat
sangat sederhana, perkembangbiakannya sangat cepat, dan
memiliki berbagai variasi metabolisme.
Ditemukannya dunia mikroorganisme berawal dari
penemuan mikroskop oleh Anthony van Leeuwenhoek (1633-
1723). Pada masa inimikroskop yang ditemuan masih sangat
sederhana yang hanya dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus
yang sangat pendek, namun dapat menghasilkan bayangan yang
jelas setara dengan perbesaran 50-300 kali. Pengamatan yang
dilakukan oleh Leeuwenhoek yaitu pengamatan terhadap
struktur mikroskopis pada biji, jaringan tumbuhan, dan
invertebrata kecil.Pada zamannya penemuan ini merupakan penemuan
terbesar yang menemukan dunia mikroorganisme dikenal dengan
animalculus atau hewan kecil. Animalculus merupakan bermacammacam jenis mikroorganisme yang pada saat ini diketahui sebagai
protozoa, algae, khamir, dan bakteri.
Penemuan Leewenhoek tentang animalcules menjadi
perdebatan dari mana asal animalcules itu . Ada dua
pendapat yang muncul yang dikenal dengan teori abiogeneis dan
biogenesis.
a. Menurut teori abiogenesis berpendapat bahwa
animalcules muncul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati.
Doktrin tentang abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance,
seiring dengan kemajuan pengetahuan mengenai mikroba,
semakin lama doktrin itu menjadi tidak terbukti.
b. Menurut teori biogenesis berpendapat bahwa
animalculus terbentuk dari “benih” animalculus selalu berada di udara. Untuk mempertahankan pendapat itu maka penganut
teori ini mencoba membuktikan dengan berbagai percobaan.
Para ahli yang membuktikan kebenaran teori biogenesis
antara lain:
i). Franscesco Redi (1926-1697)
Seorang ahli kedokteran Italia mencoba membuktikan
ketidakbenaran pendapat “generatio spontanea” dari hasil
percobaannya membuktikan bahwa ulat yang terdapat pada
daging busuk yaitu larva yang berasal dari telur lalat, bukan
berasal dari benda mati (teori Generatio Spontanea).
Percobaan Franscesco Redi yaitu:
Pada toples yang ditutup, tidak ada belatung sama sekali
Pada toples yang hanya ditutupi kain kasa terdapat
belatung diatas kain kasa dan sedikit pada daging
Pada toples yang terbuka terdapat banyak belatung pada
dagingii) Lazzaro Spalanzani (1729-1799)
Hasil eksperimen lazzaro Spalanzani Memberikan bukti
yang kuat bahwa mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada
percobaan dengan menggunakan kaldu menghasilkan bahwa
dengan pemanasan dapat memicu animalculus tidak
tumbuh. Pada percobaan ini dapat menunjukkan bahwa terdapat
perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan sehingga
memicu terjadinya perubahan kimiawi pada bahan itu .
iii) Louis Pasteur (1822-1895)
Merupakan seorang ahli kimia yang memberikan perhatian
khusus pada mikroorganisme. Louis pasteur tertarik untuk meneliti
peran mikroorganisme dalam industri anggur, terutama pada
pembuatan alkohol.Eksperimen Pasteur yang terkenal yakni
menggunakan bejana leher panjang yang dibengkokkan yangdikenal dengan leher angsa. Bejana ini berisi kaldu yang
dipanaskan. Pada kondisi itu udara dapat dengan bebas
melewati tabung atau pipa leher angsa namun di daerah kaldu tidak
ditemukan adanya mikroorganisme. Hasil eksperimen
menunjukkan mikroorganisme beserta debu akan mengendap
pada bagian tabung yang berbentuk U sehingga tidak dapat
mencapai kaldu. Pasteur juga melakukan eksperimen yang sama
dengan membawa tabung itu ke pegunungan Pyrenes dan
Alpen. Berdasarkan hasil pengamatan ditemuka bahwa
mikroorganisme terbawa debu oleh udara, sehingga Pasteur
menyimpulkan bahwa semakin bersih atau murni udara yang
masuk ke dalam bejana, semakin sedikit kontaminasi yang terjadi.
Pada tahun 1842-1910 Robert Koch merupakan seorang
dokter dari Jerman yang mengamati tentang antraks. Ia
mengisolasi bakteri dari darah biri-biri yang mati disebabkan
penyakit antraks dengan bakteri berbentuk batang dengan ujungpersegi (basilus). Bakteri itu diberi nama Bacillus anthracis.
Bakteri itu ditumbuhkan pada media bernutrisi dan
menyuntikkannya pada sapi yang sehat. Kemudian sapi ini menjadi
sakit serta mati. Koch kemudian mengisolasi bakteri yang berasal
dari darah sapi serta membandingkannya dengan kultur bakteri
yang terlebih dahulu diisolasi, jadi kedua kultur itu berisi
bakteri yang sama. Dari temuan ini meyakinkan jika penyakit dapat
disebabkan dari bakteri. Bersumber dari penemuannya, Koch
merupakan orang pertama yang menciptakan konsep hubungan
antara penyakit menular dan mikroorganisme disebut dengan
Postulat Koch yang sekarang menjadi acuan penentu penyakit
menular. Postulat Koch berisi tentang:
a) Bakteri dapat ditemukan pada tubuh hewan yang sakit.
b) Bakteri harus dapat diisolasi serta dibiakkan dalam bentuk
biakkan murni di luar tubuh hewan itu .
c) Biakkan murni itu harus dapat memicu
penyakit yang sama pada hewan coba. Bakteri pemicu
penyakit harus dapat diisolasi kembali.
Perkembangan mikrobiologi pada masa sejarah memasuki
periode keemasan dengan ditemukannya alat bantu mikroskop
untuk mengamati jasad renik. Tahun 1664 Robert Hooke,
mengilustrasikan struktur reproduktif dari Moulds (sejenis
kapang). Abad 19 konstruksi mikroskop mulai dikembangkan dan
disebarluaskan. Pada abad 19, penelitian tertuju pada
perkembangan teknik yang menghasilkan prosedur dasar
laboratorium mikrobiologi dalam mengisolasi, mengkultivasi dan
mengidentifikasi mikroorganisme.
Pada abad ke-20 bidang mikrobiologi berkembang secara
cepat menjadi dua arah, yaitu dasar dan terapan. Pada bidang terapan kemajuan praktis yang dibuat oleh Koch mengarah pada
peningkatan perkembangan dalam bidang kedokteran dan
imunologi. Ada beberapa bakteri patogen baru yang ditemukan
pada awal abad ke 20 serta ditemukannya prinsip bahwa bakteri
patogen dapat menginfeksi tubuh serta tahan terhadap sistem
kekebalan tubuh. Hal ini terjadi akibat penggunaan berbagai
antibiotik yang jumlah dosisnya tidak tepat, sehingga
memicu terbentuknya proses kekebalan pada bakteri
patogen.
Pada akhir abad 20, aplikasi mikrobiologi yang utama pada
bidang pertanian mengalami kemajuan sangat pesat, dengan
ditemukannya proses dasar mikroba dalam tanah yang bermanfaat
dan berbahaya bagi pertumbuhan tanaman, seperti ditemukannya
bakteri pengikat nitrogen bebas dari udara yang berguna sebagi
upaya peningkatan kesuburan tanah. Disamping itu ditemukannya
bermacam-macam mikroorganisme patogen pemicu penyakit
pada bemacam-macam tumbuhan, sehingga dapat diketahui cara
pencegahannya. Penelitian mengenai mikrobiologi terapan pada
bidang kedokteran dan industri mengarah pada manfaat
penggunaan mikroba dalam pembentukan antibiotik dan industri
kimia. Awal pertengahan abad 20 penemuan bakteri baru dan
klasifikasinya (taxonomi bakteri) merupakanpenemuan terpenting
dan terbesar. Dalam mengklasifikasikan bakteri memerlukan
penelitian tentang nutrisi yang dibutuhkan dan produk yang
dihasilkannya, dalam bidang fisiologi bakteri melibatkan studi
tentang struktur fisik dan kimia bakteri, yang dibahas dalam
sitologi bakteri. Penemuan penting lainnya yaitu pada bidang
fisiologi bakteri merupakan studi enzim yang dihasilkan oleh
bakteri dan reaksi kimia yang dihasilkannya. Sedangkan genetika bakteri melibatkan studi tentang hereditas dan variasi bakteri
selama pertumbuhan dan perkembangannya.
1. 2 Klasifikasi Mikroorganisme
Definisi mikroorganisme atau mikroba yaitu organisme
yang berukuran kecil atau organisme bersel tunggal yang hanya
dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Kelompok mikroba
antara lain protozoa, alga, jamur, bakteri dan virus. Dunia
mikroorganisme sangat luas sehingga perlu dikelompokkan atau
pengklasifikasian untuk mempermudah menggolongkannya.
Sejarah perkembangan klasifikasi menurut Whittaker (1969)
system klasifikasi 5 kingdom yaitu prokaryotik (monera), eukariotik
uniseluler (protista), eukariotik multiseluler, multinukleat (Fungi,
animalia, plantae). Sistem klasifikasi terbaru dikemukakan oleh
Carl Woese yang membagi organisme menjadi 3 kingdom yaitu
Archaea/Archaebacteria, eubacteria/bakteri, eucarya. Pembagian
kingdom ini dikembangkan berdasarkan makromolekul organismea
terutama ribosom RNA. Pada tingkatan genetis molekuler bahwa
archaea, bakteri, eukarya memiliki perbedaan yang yang besar.
Sistem klasifikasi sampai tahun 2015 oleh Ruggiero
mengklaksifikasikan menjadi 7 kingdom.
Ilmu yang mempelajari tentang klasifikasi maupun
pembagian sistematis organisme kedalam suatu kelompok
maupun golongan disebut Taksonomi. Klasifikasi yaitu
penyusunan ataupun penataan organisme kedalam kelompok
taksonomi menurut kemiripannya. Sedangkan sistematuka
mikroba yaitu pengklasifikasian, penamaan dan pengidentifikasian
mikroba, biasanya untuk mengklasifikasikan bakteri secara terperinci menggunakan buku Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology. Menurut Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology Prokariota dibagi menjadi 4 divisi utama, berdasarkan
karakteristik dinding sel yaitu :
1. Gracilicutes : Bakteri Gram Negatif
2. Firmicutes : Bakteri Gram Positif
3. Tenericutes : Bakteri tanpa dinding sel
4. Archaebacteria
Pembagian grup atau kelompok bakteri berdasarkan buku bergey’s
manual dapat digolongkan menjadi:
A. Bakteri Berbentuk Kokus (bulat)
1) Bakteri Kokus Gram Positif (grup 14)
Aerobik: Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus,
Leuconostoc Anaerobik: Methanosarcina, Thiosarcina,
Sarcina, Ruminococcus
2) Bakteri Kokus Gram Negatif
Aerobik: Neisseria, Moraxella, Acinetobacter, Paracoccus
(grup 10) Anaerobik: Veillonella, Acidaminococcus,
Megasphaera (grup 11)
B. Bakteri Berbentuk Batang
a. Bakteri Gram Positif
1. Bakteri Gram Positif Tidak Membentuk Spora (grup 16)
Aerobik: Lactobacillus, Listeria, Erysipelothrix,
Caryophanon.
2. Bakteri Coryneform Dan Actinomycetes (grup 17)
Aerobik Coryneform: Corynebacterium, Arthrobacter,
Brevibacterium, Cellulomonas, Propionibacterium,
Eubacterium, Bifidobacterium. Aerobik Actinomycetes:
Mycobacterium, Nocardia, Actinomyces, Frankia,
Actinoplanes, Dermatophilus, Micromonospora,
Microbispora, Streptomyces, Streptosporangium.
3. Bakteri Pembentuk Endospora (grup 15)
Aerobik: Bacillus, Sporolactobacillus, Sporosarcina,
Thermoactinomyces
Anaerobik: Clostridium, Desulfotomaculum, Oscillospira
b. Bakteri Gram Negatif
1. Bakteri Gram Negatif Aerobik (grup 7)
Aerobik: Pseudomonas, Xanthomonas, Zoogloea,
Gluconobacter, Acetobacter, Azotobacter, Azomonas,
Beijerinckia, Derxia, Rhizobium, Agrobacterium,
Alcaligenes, Brucella, Legionella, Thermus.
2. Bakteri Gram Negatif Aerobik Khemolitotrofik (Grup12)
Aerobik: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus,
Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus.
Bakteri ini umumnya berfungsi pada proses nitrifikasi di
dalam tanah. Contohnya Thiobacillus, Sulfolobus,
Thiobacterium, Thiovolum yang merupakan bakteri yang
berperan dalam proses oksidasi sulfur di alam.
3. Bakteri Berselubung (Grup 3)
Aerobik: Sphaerotilus, Leptothrix, Cladothrix, Crenothrix.
Bakteri Sphaerotilus biasanya hidup di saluran-saluran air.
Leptothrix dan Cladothrix merupakan bakteri yang mampu
mengoksidasi besi atau pemicu korosi.
4. Bakteri Gram Negatif Fakultatif Anaerobik (Grup 8)
Fakultatif anaerobik: Escherichia coli, Klebsiella,
Enterobacter, Salmonella, Shigella, Proteus, Serratia,
Erwinia, Yersinia, Vibrio, Aeromonas, Photobacterium. 5. Bakteri Gram Negatif Anaerobik (Grup 9)
Anaerobik: Bacteroides, Fusobacterium, Leptotrichia
6. Bakteri Methanogens Dan Arkaebakteria (Grup 13)
Anaerobik: Methanobacterium, Methanothermus,
Methanosarcina, Methanothrix, Methanococcus. Bakteri
ini merupakan pembentuk metan (CH4) dari hasil
perombakan bahan organik secara anaerobik. Aerobik:
Halobacterium, Halococcus, Thermoplasma. Bakteri ini ada
yang tahan hidup pada kadar garam tinggi dan dan ada
yang tahan pada suhu tinggi.
Anaerobik: Thermoproteus, Pyrodictium, Desulforococcus.
C. Bakteri Berbentuk Lengkung
1. Bakteri Gram Negatif Spiril Dan Lengkung (Grup 6)
Aerobik. contohnya Spirillum, Aquaspirillum, Azospirillum,
Oceanospirillum, Campylobacter, Bdellovibrio, Microcyclus,
Pelosigma.
2. Bakteri Gram Negatif Lengkung Anaerobik (Grup 9)
Anaerobik: Desulfovibrio, Succinivibrio, Butyrivibrio,
Selenomonas.
3. Spirochaeta (Grup 5)
Aerobik dan anaerobik: Spirochaeta, Cristispira,
Treponema, Borrelia, Leptospira. Bakteri ini berbentuk
benang tipis dan terulir. Dinding sel tipis dan lentur.
Bakteri ini dapat bergerak dengan cara kontraksi sel
menurut garis sumb selnya. Selnya berukuran 0,1-3 µm x
4-8 µm.
D. Bakteri Yang Termasuk Kelompok Khusus
1. Bakteri Yang Merayap (Meluncur) (Grup 2) Bakteri ini dapat merayap walaupun tidak berflagela. Bakteri
ini selalu bersifat gram negatif. Dalam kelompok ini
termasuk beberapa ganggang biru, beberapa bakteri
khemoorganotrof dan beberapa bakteri belerang (sulfur).
Kelompok bakteri yang menjadi anggota bakteri merayap
(meluncur) sebagai berikut:
a) Bakteri yang mengandung sulfur intraselular,
berbentuk benang. Contoh: Beggiatoa, Thiothrix,
Achromatium.
b) Bakteri bebas sulfur, membentuk trikoma (bulu).
Contoh: Vitreoscilla, Leucothrix, Saprospira.
c) Bakteri uniselular, bentuk batang pendek. Contoh:
Cytophaga, Flexibacter, Myxobacteria.
d) Bakteri fototrof yang bergerak merayap. Contoh:
Chloroflexus
e) Cyanobacteria yang bergerak merayap. Contoh:
Oscillatoria
2. Bakteri Bertangkai Atau Bertunas (Grup 4)
Bakteri ini memiliki struktur mirip tangkai atau tunas
yang merupakan tonjolan dari sel, atau hasil pengeluaran
lendir. Contoh: Hypomicrobium, Caulobacter,
Prosthecomicrobium, Ancalomicrobium, Gallionella,
Nevskia.
3. Bakteri Parasit Obligat: Rickettsiae Dan Chlamydiae (Grup
18)
Merupakan bakteri yang berukuran paling kecil, namun
lebih besar dari virus, yaitu 0,3x2µ. Bentuk sel pleomorfik,
dapat berupa batang, kokus, atau filamen. Bakteri ini cara
hidupnya sebagai parasit sejati (parasit obligat) di dalam
sel jasad lain dan bersifat patogen. Hidupnya intraselular di dalam sitoplasma dan inti sel binatang dan manusia. Oleh
karena itu bakteri kelompok ini merupakan pemicu
penyakit, yang biasanya ditularkan oleh vektor serangga.
Contoh: Rickettsia prowazekii, Chlamydia trachomatis,
Coxiella burnetii.
4. Mycoplasma (Klas Mollicutes) (Grup 19)
Mycoplasma disebut juga PPLO (Pleuropneumonia Like
Organisms). Cirinya yaitu tidak memiliki dinding sel,
atau merupakan bentuk L dari bakteri sejati (Eubakteria)
atau bentuk speroplas sel eubakteria, sehingga sifatnya
mirip bakteri sejati. Mycoplasma berukuran 0,001-7µ.
Contoh: Mycoplasma mycoides, M. homonia, M. orale,
Acholeplasma, Spiroplasma.
5. Bakteri Anaerobik Anoksigenik Fototrofik (Grup 1)
Bakteri ini memiliki ciri berpigmen fotosintetik. Ada
yang berbentuk kokus, batang, dan lengkung. Berdasarkan
sifat fisiologinya dapat dibagi menjadi:
a) Familia Thiorhodaceae (bakteri sulfur ungu). Contoh:
Thiospirillum sp., Chromatium sp.
b) Familia Athiorhodaceae/Rhodospirillaceae (bakteri sulfur
non-ungu). Contoh: Rhodospirillum, Rhodopseudomonas.
c) Familia Chlorobiaceae (bakteri sulfur hijau). Contoh:
Chlorobium, Chloropseudomonas, Chlorochromatium.
6. Bakteri Aerobik Oksigenik Fototrofik: Cyanobacteria (Grup
20)
Bakteri ini termasuk Myxophyceae atau Cyanophyceae.
Sifatnya yang mirip bakteri yaitu dinding selnya terdiri
mukokompleks, tidak berdinding inti, tidak ada mitokondria
dan kloroplas. Sifatnya yang berbeda yaitu dapat
berfotosintesa mirip tumbuhan tingkat tinggi, dan
menghasilkan O2. Bakteri ini memiliki klorofil a dan
fikobilin (fikosianin dan fikoeritrin). Bentuk selnya tunggal
(uniselular), koloni, dan benang-benang (filamen). Selnya
dapat bergerak meluncur namun sangat lambat (250 µ per
menit), meskipun tidak berflagela. Cara hidupnya bebas, dan
berasosiasi simbiosis. Contoh: Gloeobacter, Gloeocapsa,
Dermocarpa, Spirulina, Nostoc, Anabaena, Oscillatoria,
Calothrix, Cylindrospermum.
Untuk mengidentifikasi bakteri bisa dilakukan pemeriksaan
secara langsung yaitu dengan:
a) Pemeriksaan mikroskopis yaitu pemeriksaan bertujuan
mengamati pergerakan, pembelahan, bentuk dan ukuran
sel.
b) Pewarnaan yaitu mengamati reaksi sel bakteri terhadap
zat pewarna dan sistem pewarnaannya. Tujuan dilakukan
pewarnaan Gram yaitu untuk mengetahui bakteri Gram
positif dan bakteri Gram negatif. Jika untuk mengetahui
bakteri Tuberculosis menggunakan pewarnaan tahan
asam. Untuk melihat struktur bakteri dapat menggunakan
pewarnaan flagella, kapsul, spora, granula.
c) Aktivitas biomikia bakteri. Mikroba memiliki suatu
karakteristik yang khas, yang dapat dilihat dati
karakteristik biokimianya.
A). Nomenclatur Bakteri
Seperti hewan dan tanaman, bakteri juga memiliki tata
nama yang terdiri dari dua nama seperti yang diajukan oleh
Linnaeus (1753) disebut dengan binomial name. Tatacara
penulisan nama bakteri terdiri dari dua kata. Nama pertama
menunjukkan tingkatan Genus, penulisannya pada huruf awal
ditulis dengan huruf capital sedangkan nama kedua menunjukkan
tingkatan spesies, penulisannya dengan huruf kecil dan dicetak
miring (italic). Misalnya Escherichia coli.
Penulisan taksonomi pada bakteri seperti dibawah ini:
Kingdom/dunia: Prokaryotae
Divisi : Gracillicutes
Klas : Scotobacteria
Ordo : Eubacteriales
Famili : Entobacteriaceae
Genus : Escherichia
Spesies : Escherichia coli1.3 Sel Prokariotik dan Eukariotik
Berdasarkan letak DNA di dalam sel, sel pada organisme
dibedakan menjadi dua yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.
1. Sel Prokariotik
Sel prokariot merupakan sel yang tidak memiliki membran inti.
Materi genetik berupa DNA tidak terbungkus oleh membran dan
tidak ada membran yang memisahkan DNA dengan bagian sel
lainnya. DNA terletak di sitoplasma yang disebut nukleoid.
Aktivitas sel berlangsung didalam sel dan didalam sitoplasma.
Contoh sel prokariot yaitu bakteri yang memiliki sel berukuran
kecil dengan diameter sekitar 0,7-2,0 µm dan volume sekitar 1µm3
,
organisme uniseluler. Sel prokariotik memiliki ciri-ciri yang berbeda
dengan sel eukariotik. Ciri-ciri itu antara lain:
a) Sel prokariotik memiliki sitoplasma yang bersifat difus
serta bergranula karena terdapat ribosom yang melayang
di sitoplasma.
b) Membran plasma yang tersusun dari dua lapis fosfolipid
yang memisahkan bagian dalam sel dari lingkungannya
serta berfungsi sebagai filter dan komunikasi sel.
c) Tidak memiliki organel.
d) Memiliki dinding sel kecuali mycoplasma dan
thermoplasma.
e) Kromosom berbentuk sirkuler. Sel prokariotik tidak
memiliki nukleus karena DNA tidak terselubung oleh
membran.
f) memiliki elemen DNA ekstrakromosom yang disebut
plasmid yang berbentuk sirkuler (bulat).
g) Sebagian prokariotik memiliki flagela yang berfungsi
sebagai alat gerak. h) Bereproduksi dengan pembelahan biner
Semua mikroorganisme memiliki ukuran beberapa mikron.
Mikron (µ) atau milimikron (mµ) merupakan satuan ukuran yang
digunakan untuk makhluk yang sangat kecil. Perhatikan ukuran
panjang dibawah ini:
1 meter (m) = 1000 milimeter (mm)
1 mm = 1000 mikron (µ)
1 µ = 1000 milimikron (mµ)
Setiap mikroorganisme memiliki Ukuran yang bergantung pada
jenis, fase-fase pertumbuhan. Untuk mengukur menggunakan alat
mikrometer dan obyek mikrometer.
2. Sel Eukariotik
Sel eukariot merupakan sel yang memiliki membran inti,
memiliki organelle yang memiliki fungsi yang berbeda-beda.
Organel-organel pada sel eukariotik antara lain:
a) Membran sel berfungsi untuk menyeleksi keluar
masuknya aliran oksigen, nutrient ke dalam sel, sintesa
ATP, pensinyalan sel.
b) Mitokondria berfungsi untuk tempat metabolisme
energi sel/ respirasi seluler.
c) Ribosom berfungsi sebagai tempat sistesis protein
berupa proses translasi.
d) Retikulum endoplasma berfungsi untuk tempat sintesis
glikoprotein dan lipid
e) Badan golgi berfungsi untuk mengarahkan hasil sintesis
ke tempat tujuannya
f) Peroksisiom berfungsi untuk tenpat perombakan asam
lemak dan asam amino
g) Lisosom berfungsi menguraikan komponen sel yang
rusak/benda asing yang dimasukkan oleh sel. Lisosom
hanya ada pada sel hewan.
h) Vakuola berfungsi untuk tempat menyimpan nutrient
dan tempat terjadinya rekasi penguraian.
i) Nucleus inti sel berfungsi untuk mengendalikan sintesis
protein
1.4 Manfaat dan Mikroorganisme
Mikroorganisme memiliki manfaat bagi kehidupan
manusia antara lain:
1. Pemanfaatan mikroba dalam proses-proses pembuatan
makanan dan minuman contoh khamir untuk membuat anggur
dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri
asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap,
dan jamur Rhizopus sp. untuk tempe.
2. Pemanfaatan mikroba untuk memproduksi antibiotik contohnya
yaitu penisilin oleh jamur Penicillium sp., streptomisin oleh
actinomysetes Streptomyces sp.
3. Pemanfaatan mikroba untuk proses-proses yang modern
contohnya karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat
oleh mutan Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim
amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain.
4. Pemanfaatan mikroba pada teknik genetika modern seperti
pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke
dalam sel mikroba, penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan
senyawa lain contohnya insulin, interferon, dan lain-lain.
5. Pemanfaatan mikroba pada bidang pertanian, contohnya pupuk
hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan
sebagainya.
6. Pemanfaatan mikroba pada bidang pertambangan, seperti
untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara,
maupun untuk proses penambangan minyak bumi.
7. Pemanfaatan mikroba pada bidang lingkungan contohnya untuk
mengatasi pencemaran limbah organik maupun anorganik
termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik
1. 5 Mikroorganisme Yang Merugikan
Bakteri pathogen (berbahaya) yakni bakteri yang dapat
memicu penyakit pada manusia, hewan, dan tumbuhan.
a. Bentuk kokus Gram-positif: Streptococcus pyogenes
pemicu nyeri tenggorokan dan demam reumatik,
Streptococcus agalactiae pemicu meningitis pada neunatus
dan penumonia.
b. Bentuk kokus Gram negatif: Neisseriae meningitidis
pemicu meningitis dan septikemia, N. Gonorrhoeae
merupakan agen pemicu uretritis
oleh mutan Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim
amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain.
4. Pemanfaatan mikroba pada teknik genetika modern seperti
pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke
dalam sel mikroba, penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan
senyawa lain contohnya insulin, interferon, dan lain-lain.
5. Pemanfaatan mikroba pada bidang pertanian, contohnya pupuk
hayati (biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan
sebagainya.
6. Pemanfaatan mikroba pada bidang pertambangan, seperti
untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara,
maupun untuk proses penambangan minyak bumi.
7. Pemanfaatan mikroba pada bidang lingkungan contohnya untuk
mengatasi pencemaran limbah organik maupun anorganik
termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik
1. 5 Mikroorganisme Yang Merugikan
Bakteri pathogen (berbahaya) yakni bakteri yang dapat
memicu penyakit pada manusia, hewan, dan tumbuhan.
a. Bentuk kokus Gram-positif: Streptococcus pyogenes
pemicu nyeri tenggorokan dan demam reumatik,
Streptococcus agalactiae pemicu meningitis pada neunatus
dan penumonia.
b. Bentuk kokus Gram negatif: Neisseriae meningitidis
pemicu meningitis dan septikemia, N. Gonorrhoeae
merupakan agen pemicu uretritis
Mikroba atau mikroorganisme yaitu makhluk hidup yang
ukurannya kecil. Mikroorganisme merupakan mikroba yang
memilki ukuran yang kecil, sehingga sulit dilihat dengan mata
biasa. Sel mikroba umumnya hanya dapat dilihat dengan alat
pembesar atau mikroskop, walaupun demikian ada mikroba yang
berukuran besar sehingga dapat dilihat tanpa alat pembesar.
Mikroba memiliki susunan sel yang lebih sederhana dibandingkan
dengan organisme tingkat tinggi. Mikroba yang ukurannya kurang
dari 0,1 mm tidak dapat terlihat dengan mata telanjang. Mikroba
memiliki ukuran yang dinyatakan dalam mikron (µ) dimana 1
mikron yaitu 0,001 mm.
Pengelompokkan mikroba telah bnayak dilakukan oleh
peneliti antara lain oleh Haeckel, Whittaker, dan Woese. Haeckel
mengelompokkan mikroba berdasarkan perbedaan
pengorganisasian selnya yaitu dunia tumbuhan (plantae), dunia
hewan (animalia) dan protista. Protista digolongkan mikroba.
Protista terdiri dari algae atau ganggang, protozoa, jamur atau
fungi, dan bakteri yang memiliki sifat uniseluler, sonositik, atau
multiseluler tanpa diferensiasi jaringan.
Menurut Whittaker makhluk hidup dibagi menjadi tiga
tingkat perkembangan yaitu: 1) Prokariotik ialah bakteri dan ganggang biru (Divisio
Monera)
2) Eukariotik uniseluler ialah algae sel tunggal, khamir
dan protozoa (Divisio Protista)
3) Eukariotik multiseluler dan multinukleat ialah Divisio
Fungi, Divisio Plantae, dan Divisio Animalia.
Menurut Woese penggolongan mikroba berdasarkan
susunan kimia makromolekul yang terdapat di dalam sel.
Terdiri dari Arkhaebacteria, Eukaryota (Protozoa, Fungi,
Tumbuhan dan Binatang), dan Eubacteria.
sesudah ditemukannya mikroskop elektron struktur halus
di dalam sel hidup dapat terlihat. Menurut perkembangan selnya
terdapat dua jenis yaitu :
1) Prokariota (jasad prokariotik/primitif), yaitu jasad
yang perkembangan selnya belum sempurna.
2) Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang
perkembangan selnya telah sempurna.
Selain memiliki sifat seluler, ada beberapa mikroba yang
memiliki sifat non seluler yaitu virus. Virus yaitu parasit obligat
yang berukuran sub-mikroskopik. Virus bukan berbentuk sel dan
berkembang biak dengan jasad hidup lain.
2.1 Bakteri
Bakteri merupakan salah satu jenis mikroorganisme yang
tidak bisa dilihat oleh mata langsung. Bakteri merupakan
organisme yang jumlahnya paling banyak dibandingkan maklhluk
hidup lain dan tersebar luas didunia. Bakteri memiliki ratusan ribu
spesies yang hidup di darat, laut, udara dan tempat-tempat
ekstrem. Bakteri memiliki ciri-ciri yang berbeda dengan makhluk
lain antara lain:
Organisme uniseluler (bersel satu).
Prokariot (tidak memiliki membran inti sel ).
Tidak memiliki klorofil.
Tubuh berukuran antara 0,12 mikron sampai ratusan
mikron
memiliki bentuk tubuh yang beraneka seperti basil
(batang), kokus (bulat), spirilum (spiral), kokobasil (bulat
dan batang), dan vibrio (tanda baca koma).
Memiliki dinding sel. Pada dinding sel bakteri tersusun atas
mukopolisakarida dan peptidoglikan. Peptodoglikan terdiri
dari polimer besar yang tersusun atas N-asetil glukosamin
dan N-asetil muramat yang saling berikatan kovalen
Hidup dengan bebas atau parasit.
Hidup di lingkungan yang ekstrim seperti mata air panas,
kawah atau gambut karena dinding selnya tidak
mengandung peptidoglikan.
Hidupnya kosmopolit diberbagai lingkungan karena
dinding selnya mengandung peptidoglikan.
Pada dinding sel bakteri tersusun atas mukopolisakarida
dan peptidoglikan. Peptodoglikan terdiri dari polimer besar
yang tersusun atas N-asetil glukosamin dan N-asetil
muramat yang saling berikatan kovalen
Bakteri mamiliki endospora yaitu kapsul yang muncul jika
kondisi yang tidak menguntungkan sebagai perisai
terhadap panas dan gangguan alam.
Bakteri ada yang bergerak dengan flagella dan ada juga
yang bergerak dengan berguling (tanpa flagella).
Bakteri memiliki bentuk bermacam-macam bentuk morfologi
yaitu, bulat, batang dan spiral.
2.2 Bentuk Bakteri
a) Bakteri Bentuk Batang
Bakteri berbentuk batang dikenal sebagai basil. Kata
basil berasal dari bacillus yang berarti batang. Bentuk basil
dibedakan atas :
1. Basil tunggal yaitu bakteri yang hanya
berbentuk satu batang tunggal, misalnya
Salmonella typhi, pemicu penyakit tipus.
2. Diplobasil yaitu bakteri berbentuk batang yang
bergandengan dua-dua.
3. Streptobasil yaitu bakteri berbentuk batang
yang bergandengan memanjang membentuk
rantai misalnya Bacillus anthracis pemicu
penyakit antraks.
b) Bakteri Bentuk Bulat
Bakteri berbentuk bulat dikenal sebagai Coccus, bakteri ini
dibedakan atas:
1. Monokokus, yaitu bakteri berbentuk bulat
tunggal, misalnya Neisseria gonorrhoeae,
pemicu penyakit kencing nanah.
2. Diplokokus, yaitu bakteri berbentuk bulat yang
bergandengan dua-dua, misalnya Diplococcus
pneumonia pemicu penyakit pneumonia atau
radang paru-paru.
3. Sarkina, yaitu bakteri berbentuk bulat yang
berkelompok empat-empat sehingga bentuknya
mirip kubus.
4. Streptokokus yaitu bakteri bentuk bulat yang
berkelompok memanjang rantai.
5. Stafilokokus yaitu bakteri berbentuk bulat
yang berkoloni membentuk sekelompok sel
tidak teratur sehingga bentuknya mirip
kumpulan buah anggur.
c) Bakteri Bentuk Spiral
Ada tiga macam bentuk spiral :
1. Spiral, yaitu golongan bakteri yang bentuknya
seperti spiral misalnya Spirillum.
2. Vibrio, ini dianggap sebagai bentuk spiral tak
sempurna, misalnya Vibrio cholera pemicu
penyakit kolera.
3. Spiroseta yaitu golongan bakteri berbentuk
spiral yang bersifat lentur. Pada saat bergerak,
tubuhnya dapat memanjang dan mengerut.
2.3 Struktur Bakteri
Berdasarkan strukurnya bakteri terbagi menjadi dua yaitu
struktur dasar dan struktur tambahan. Struktur dasar meliputi
dinding sel, membrane plasma, sitoplasma, ribosom, granula, DNA.
Struktur tambahan meliputi kapsul, flagellum, pili, fimbria,
klorosom, vakuola, endospore.
I. Struktur Utama
a) Dinding Sel
Dinding sel bakteri memiliki struktur yang kompleks dan agak
kaku. Dinding sel bakteri menentukan bentuk bentuk sel.
Meskipun tidak mengandung enzim dan tidak bersifat
semipermeabel, namun dinding sel diperlukan agar sel bakteri
dapat berfungsi secara normal. Dinding sel yang kaku
memungkinkan bakteri dapat mengatasi konsentrasi osmosis yang
berbeda-beda dan sitoplasma tidak mengembang melampaui
batas dinding yang kaku itu. Sejauh ini diketahui bahwa ketebalan
dinding sel bakteri berkisar 10-35 nm.
Komposisi kimiawi dinding sel bakteri
Susunan dan struktur dinding sel prokariot sangat unik dan
khas, serta tidak ditemukan pada sel eukariotik. pemicu kakunya
dinding sel bakteri karena kandungan peptidoglikan (PG).
Peptidoglikan tersusun oleh:
(1) N-asetilglokosamin (NAG),
(2) Asam N-Asetilmuramat (NAM),
(3) Peptida yang terdiri dari asam amino: alanin, glutamat,
diaminopimelat, atau lisin dan alanin.
Letak NAG (N-asetil glukosamin) dan NAM (N-asetil muramic)
berselang-seling membentuk tulang punggung dinding sel, Pada
NAM terdapat 4 asam amino. Asam amino ini membentuk ikatan
silang dengan asam amino NAM lainnya.
Peptidoglikan disebut juga mukopeptida, glikopeptida,
muropeptida atau murein peptidoglikan. Serat-serat peptidoglikan
membentuk anyaman yang kuat namun tidak padat (tidak solid), sehingga tidak menghalangi masuknya air, zat-zat makanan,
seperti mineral, glukosa, asam amino atau bahkan molekul
organik.
Berdasarkan perbedaan kandungan dari dinding sel, bakteri
dapat digolongkan menjadi dua yaitu bakteri Gram positif dan
bakteri Gram negatif. Bakteri Gram positif dinding selnya tersusun
atas PG (petidoglikan) sehingga dinding selnya kaku. Pada bagian
luar PG (petidoglikan) terdapat senyawa yang disebut asam
teikhoat. Bakteri Gram negatif mengandung PG (petidoglikan)
dalam jumlah yang jauh lebih sedikit, akan namun di bagian luar PG
terdapat membran luar yang tersusun atas lipoprotein dan
fosfolipid serta mengandung lipopolisakarida. Karena perbedaan
komposisi dinding sel ini, bakteri Gram positif dan negatif memiliki
ketahanan yang berbeda. Bakteri Gram positif lebih rentan
terhadap antibiotika penisilin karena antibiotika ini dapat merusak
PG. Sebaliknya karena jumlah PG yang lebih banyak, bakteri Gram
positif biasanya lebih tahan terhadap kerusakan mekanis.
Perbedaan itu di atas dapat pula dilihat pada Tabel 1.
b) Membran Sel
Struktur membran sitoplasma atau membran sel berada di
sebelah dalam dari dinding sel. Oleh karena itu, jika dilihat dari
struktur lapisan pada sel sel bakteri, membran plasma dilindungi
oleh dinding sel bakteri, yang mana sifat dinding sel bakteri yang
lebih kaku jika dibandingkan dengan membran sitoplasma.
Mesosom merupakan struktur di mana membran
sitoplasma yang melipat ke dalam (invaginasi) sitoplasma.
Mesosom berfungsi dalam sintesis dinding sel, dan pembelahan
nukleus sel bakteri.
Membran sitoplasma penting untuk mengendalikan lalu
lintas substansi kimiawi dalam larutan, masuk ke dalam dan keluar
sel. Susbtansi-substansi (solut) dapat melewati membran
sitoplasma, dapat dengan cara sebagai berikut.
1) Difusi pasif
Proses difusi pasif, tidak bersifat spesifik untuk setiap
solut, namun akan terjadi jika terdapat perbedaan
konsentrasi zat terlarut di luar sel dengan di dalam sel
bakteri. Pada proses ini, terjadi pergerakan substansi
kimia (solut) yang melintasi membran sitoplasma, dari
area yang berkonsentrasi tinggi ke area yang
berkonsetrasi yang lebih rendah. Difusi pasif,
berfungsi untuk menyamakan konsentrasi solut di
kedua sisi membran sitoplasma.
2) Transpor aktif
Proses transpor aktif bersifat sangat spesifik
(memperlakukan solut secara spesifik). Transpor aktif
berfungsi untuk menyimpan solut di dalam sel dengan
konsentrasi yang lebih tinggi daripada di luar sel.
Membran atau selaput sitoplasma, memiliki beberapa
fungsi antara lain:
Permeabilitas selektif dan pengangkutan
larutan
Pengangkutan elektron dan fosforilasi oksidatif
Pengangkutan eksoenzim hidrolitik
Berlaku sebagai tempat enzim dan molekul
pembawa yang berfungsi dalam biositesis
DNA, polimer dinding sel dan lipid selaput.
Mengandung reseptor dan protein lain dari
sistem khemotaksis.
c) Sitoplasma
1. Nukleoid
Sel-sel prokariot tidak memiliki nukleus sebagai tempat
tersimpannya materi genetik seperti pada eukaryotik, yang ada
yaitu suatu daerah yang disebut nukleoid yang tidak dikelilingi oleh membran dan tidak mengadakan mitosis dan meiosis.
Strukturnya merupakan suatu masa amorf (tak berbentuk) yang
lobuler terdiri dari banyak kromatin yang fibriler.
Nukleoid terdiri dari molekul DNA yang membentuk
kromosom. Molekul DNA mengandung informasi genetika dari sel
bakteri. Bakteri juga mengandung DNA yang membentuk lingkaran
kecil disebut plasmid. Plasmid mengandung materi genetika yang
tidak penting bagi pertumbuhan sel dan bisa hilang tanpa
memicu sel mati.
Fibril-fibril yang tampak pada nukleotid merupakan DNA
yang panjang(sekitar 1400 nm) dan tipis (3 nm), fleksibel dan
sirkuler. Filamen sirkuler DNA semacam ini pada umumnya disebut
kromosom bakteri.
Pada bakteri DNA ekstrakromosom yang berbentuk cincincincin kecil, dapat berreplikasi secara autonom (tidak seirama
dengan kromosom) dan dapat juga bertindak sebagai determinan
genetik dinamakan episom (plasmid).
2. Ribosom
Ribosom merupakan tempat biosintesis protein. Ribosom
terdapat baik pada sel prokariotik maupun sel eukariotik, yang
berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Ribosom disusun oleh
dua subunit, setiap subunit mengandung protein dan sebuah tipe
dari RNA disebut ribosomal RNA (rRNA). Ribosom prokariotik
berbeda dari ribosom eukariotik dalam kandungan jumlah protein
dan molekul rRNA, ribosom prokariotik juga lebih kecil dan kurang
padat jika dibandingkan dengan ribosom sel eukariotik. Ribosom
sel prokariotik (termasuk sel bakteri) disebut ribosom 70S, dan sel
eukariotik dikenal sebagai ribosom 80S. Ribosom bakteri 70S, dari
kira-kira 800.000 dalton, dipisahkan ke dalam subunit 30S dan 50S.
Subunit 30S mengandung RNA 16S, sebaliknya subunit 50S
mengandung keduanya RNA 23S dan 5S. Huruf S menujukkan unit 7Svedberg, yang menunjukkan laju relatif sedimentasi
(pengendapan) selama sentrifuge kecepatan tinggi.
Pada sitoplasma sel prokariot terdapat granula.
Granula ini berfungsi sebagai tempat menyimpan cadangan
makanan karena bakteri akan menyimpan cadangan makanan
yang dibutuhkan. Granula-granula itu mengandung
bermacam-macam substansi seperti glikogen, metafosfat
anorganik, asam polihidroksibutirat, belerang atau senyawa
yang mengandung nitrogen yang berperan sebagai cadangan
nutrisi untuk sel yang di kenal dengan nama badan inklusi.
Beberapa macam inklusi tertentu terdapat pada satu spesies
bakteri, sedangkan pada spesies lain tidak memilikinya. Oleh
sebab itu, jenis-jenis inklusi dapat digunakan untuk
mengidentifikasi spesies bakteri.4. Plasmid
Kebanyakan bakteri memiliki plasmid. Plasmid merupakan
molekul DNA kecil di dalam sel yang secara fisik terpisah dari DNA
kromosom dan bisa bereplikasi secara independen. Pada bakteri
plasmid berfungsi sebagai pembawa sifat non-esensial bagi
pertumbuhan bakteri yang berperan secara langsung dalam
metabolisme dan segala kegiatan biologis yang membantu
pertumbuhan bakteri.
II. Struktur Tambahan
1. Flagella
Flagella (tunggal = flagellum) yaitu filamen yang
memanjang ke arah luar sel. Flagel merupakan alat gerak bakteri
sehingga bakteri dapat bergerak dan berputar. Flagel disusun oleh
sub unit-sub unit protein disebut flagelin. Ukuran flagel
berdiameter 12-18 nm dan panjangnya lebih dari 20 nm. flagella
yang agak kaku berfungsi sebagai poros yang mendorong sel
dengan cara memutar searah atau berlawanan arah dengan jarum
jam.Berdasarkan letak dan jumlah flagel dapat dibagi menjadi:
a) Atriks ialah bakteri yang btidak memilki flagel contoh:
Klebsiella sp, Shigella sp
b) Monotriks ialah bakteri yang memiliki flagel tunggal pada
salah satu ujungnya contoh: Vibrio
c) Lopotriks ialah bakteri yang memiliki banyak flagella pada
salah satu ujungnya contoh: Rhodospiriullum rubrum
d) Amfitrik ialah bakteri yang memiliki flagel pada kedua
ujungnya contoh: Pseudomonas aeruginosa
e) Peritriks ialah bakteri yang memiliki flagel yang terletak
pada seluruh permukaan sel contoh: Salmonella
2. Pili dan Fimbriae
Banyak bakteri Gram negatif, memiliki apendiks mirip
rambut, yang lebih pendek, lebih lurus dari flagella, dan digunakan
untuk perlekatan dan transfer Deoxyribonucleic Acid (DNA)
daripada untuk motilitas. Struktur ini mencakup protein, yang
disebut pilin. Struktur pilin terdiri atas dua tipe yaitu pili (tunggal =
pillus) dan fimbriae (tunggal = fimbria).
Fimbriae berjumlah sedikit sampai beberapa ratus buah
persel bakteri. Fimbriae berperan lebih ke perlekatan antara satu
sel dengan sel bakteri lain, dan ke suatu permukaan. Sedangkan
Pili biasanya lebih panjang dari fimbriae dan jumlahnya hanya satu
atau dua buah per sel bakteri. Pili dilibatkan dalam hal motilitas
dan transfer DNA pada sel bakteri. Beberapa pili digunakan untuk
membawa bakteri bersama-sama yang memungkinkan transfer
DNA dari satu sel ke sel lain, yang mana proses ini dinamakan
konjugasi. Pili yang terlibat dalam proses konjugasi dinamakan pili
(seks) konjugasi.
3. Kapsul atau Lendir
Kapsul atau lender pada bakteri berfungsi untuk
melindungi bakteri dari lingkungan luar juga sebagai tempat
penyimpanan makanan. Kapsul atau selubung lendir merupakan
suatu lapisan di permukaan luar sel yang terbentuk dari akumulasi
senyawa-senyawa yang kaya akan air. contohnya bakteri yang
memiliki kapsul terdapat pada bakteri Pneumcoccus sp.
Kapsul dapat memicu timbulnya sifat virulen/ infeksi
terhadap inangnya. Jika bakteri kehilangan kapsul, maka ia dapat
kehilangan virulensinya.
Bentuk kapsul pada bakteri dapat dilihat dengan
menggunakan metode pengecatan negatif memakai tinta cina atau
nigrosin. sesudah diwarnai kapsul akan tampak transparan diantara
background yang berwarna gelap. Kapsul tersusun atas
polisakarida yang terdiri atas glukosa, gula amino, rhamnosa, serta
asam organik seperti asam piruvat dan asam asetat. Ada pula yang
mengandung peptida yaitu kapsul pada bakteri Bacillus sp.
4. Endospora (Spora)
Endospora akan terbentuk bila sel bakteri berada pada
kondisi lingkungan buruk seperti suhu yang tinggi, kekeringan
(kadar air minim), senyawa kimia beracun (disinfektan, antibiotik)
dan radiasi sinar UV. Endospora merupakan fase dimana bakteri
tertentu menebalkan dinding selnya sebagai bentuk pertahanan
diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, contoh
pada Bacillus dan Clostridium.
Endospora memiliki dinding yang amat tebal jika
dibandingkan dengan sel vegetatifnya, sehingga Endospora sangat
sukar diwarnai dengan pewarna biasa, dan harus menggunakan
pewarna spesifik. Pewarna yang biasa digunakan yaitu malachite
green.
5. Vakuola
Beberapa bakteri yang hidup di air dan dapat
berfotosintesis memiliki vakuola. Vakuola berfungsi
sebagai pencernaan makanan dan osmoregulaotr sel.
Vakuola gas pada bakteri berfungsi untuk mengatur jumlah
gas sehingga bakteri akan meningkatkan atau mengurangi
kepadatan selnya secara menyeluruh serta dapat bergerak
ke atas atau kebawah didalam air. Dengan adanya vakuola
gas pada bakteri memicu bakteri dapat mengapung
dipermukaan air sehingga memperoleh sinar matahari
untuk melakukan fotosintesis.
6. Klorosom
Klorosom hanya terdapat pada bakteri yang melakukan
fotosintesis. Klorosom berbentuk lipatan yang terletak dibawah
membran plasma mengandung klorofil dan pigmen fotosintetik.
2.4 Bakeri Berdasarkan Struktur Dinding Sel
Berdasarkan struktur dinding selnya bakteri dibedakan
menjadi dua yaitu bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif.
Untuk mengetahui perbedaannya dapat lihat dengan pewarnaan
dan diamati dibawah mikroskop. Teknik pewarnaan yang
digunakan yaitu pewarnaan Gram sesuai dengan nama penemunya
yaitu Hans Christian Gram (1884). Bakteri yang diwarnai dengan
zat warna violet dan yodium, dicuci dengan alkohol, diwarna
dengan safranin. Bila dalam pengamatan secara mikroskopis
bakteri menunjukkan warna ungu maka dikelompokkan pada jenis
bakteri Gram positif, bila pengamatan secara mikroskopis bakteri
menunjukkan warna merah maka dikelompokkan pada jenis
bakteri Gram negatif. Ada kelompok bakteri dari famili Bacillicea
yang pada usia tertentu berubah dari Gram positif menjadi Gram
negatif disebut Gram variabel.
I. Ciri-ciri Bakteri Gram Positif
a. Struktur dinding sel tebal sekitar 15-80 nm, berlapis tunggal
(monolayer)
b. Dinding sel sebagian besar tersusun dari peptidoglikan dan
sebagian lagian terdiri dari polisakarida dan asam teikoat
c. Bersifat lebih rentan terhadap penisilin, tidak peka terhadap
streptomisin
d. Lebih resisten terhadap gangguan fisik
e. Toksin yang dibentuk berupa eksotoksin dan endotoksin
II. Ciri-ciri Bakteri Gram Negatif
a. Komposisi dinding sel yang tipis sekitar 10-15 nm terdiri dari
kandungan lipid yang tinggi dan peptidoglikan
b. Memiliki membrane plasma ganda yang diselimuti oleh
membrane luar permeabel
c. Lebih tahan atau kuat terhadap antibiotik
d. Tidak memilliki asam teikoat
e. Toksin yang dibentuk endotoksin
Dari penjelasan diatas dapat diketahui persamaan dan perbedaan
antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif.
2.5 Persamaan dan Perbedaan Bakteri Gram Positif dan Bakteri
Gram Negatif
A. Persamaan Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif
Bakteri Gram Positif dan Gram Negatif memiliki organisasi
seluler yang serupa merupakan mikroorganisme uniseluler
prokariotik yang memiliki kapsul.
Memiliki kromosom tunggal.
Mengandung plasmid sebagai DNA
ekstrachromosomalnya.
Bereproduksi secara aseksual dengan pembelahan biner.
Bereproduksi juga dengan transformasi, transduksi dan
konjugasi.
Dapat dihambat oleh antibiotik.
Dinding sel mengandung peptidoglikan.
Dapat merespons prosedur pewarnaan gram. S
Dapat memicu penyakit pada manusia, tumbuhan
dan hewan.
B. Perbedaan Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif
Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran
atau subtansi atau masa zat suatu organisme, manusia dapat
disebut tumbuh apabila bertambah tinggi, besar atau berat.
Sedangkan pada organisme bersel satu pertumbuhan
didefinisikan sebagai pertumbuhan koloni yakni jumlah
koloni yang bertambah, ukuran koloni yang semakin besar,
masssa mikroba dalam koloni semakin banyak. Definis dari
Pertumbuhan mikroba yaitu pertambahan jumlah sel pada
mikroba itu . Definisi koloni yaitu kumpulan dari
beberapa mikroba yang memiliki persamaan sifat seperti
bentuk, susunan permukaan.
Faktor lingkungan dapat mempengaruhi pertumbuhan
mikroba. Segala perubahan lingkungan dapat mempengaruhi
morfologi dan fisiologi mikroba. Pertumbuhan
mikroorganisme dipengaruhi oleh banyak faktor, baik faktor
biotik maupun faktor abiotik. Faktor biotik ada yang dari
dalam dan ada faktor biotik dari lingkungan. Faktor biotik
dari dalam menyangkut bentuk mikroorganisme, sifat
mikroorganisme dalam merespon perubahan lingkungan,
kemampuan menyesuaikan diri (adaptasi). lingkungan biotik
berhubungan dengan keberadaan organisme lain didalam
lingkungan hidup mikroorganisme yang bersangkutan. Faktor
abiotik meliputi susunan dan jumlah senyawa yang
dibutuhkan di dalam medium kultur, lingkungan fisik (suhu,
kelembaban, cahaya), keberadaan senyawa-senyawa lain yang
dapat bersifat toksik, penghambat, atau pemacu, baik yang
berasal dari lingkungaan maupun yang dihasilkan sendiri.
Faktor lingkungan itu antara lain:
1. Suhu/temperatur
Suhu merupakan salah satu faktor penting di dalam
mempengaruhi dan pertumbuhan mikroorganisme. Setiap
bakteri memiliki temperatur optimal dimana mereka
dapat tumbuh sangat cepat dan memiliki rentang
temperatur dimana mereka dapat tumbuh. Suhu untuk
pertumbuhan terdiri atas suhu minimum, suhu optimum,
dan suhu maksimum. Suhu minimum yaitu suhu terendah
namun mikroba masih dapat hidup. Suhu optimum yaitu
suhu paling baik untuk pertumbuhan mikroba. Suhu
maksimum yaitu suhu tertinggi untuk kehidupan
mikroba. Berdasarkan rentang temperatur dimana dapat
terjadi pertumbuhan, bakteri dikelompokkan menjadi
tiga:
a. Psikrofilik, mikroba yang dapat hidup pada suhu
dingin -5
0C sampai 300C dan dapat tumbuh
paling baik pada suhu optimum 100C-200C;
b. Mesofilik, mikroba dapat hidup maksimal pada
suhu 100C-450C, dan suhu optimum pada 200C-
400C
c. Termofilik mikroba yang tumbuh dengan baik
pada suhu 250C-800C, tumbuh optimum pada
500C-600C.
Suhu optimal merupakan suhu yang biasanya
menggambarkan lingkungan normal mikroorganisme. Bakteri
patogen/ berbahaya pada manusia akan tumbuh baik pada
temperatur 370C.
2. pH
pH medium biakan mempengaruhi kecepatan
pertumbuhan, untuk pertumbuhan bakteri juga terdapat
rentang pH dan pH optimal. Pada bakteri patogen pH
optimalnya 7,2 – 7,6. Meskipun medium pada awalnya
dikondisikan dengan pH yang dibutuhkan untuk pertumbuhan
namun , secara bertahap besarnya pertumbuhan akan dibatasi
oleh produk metabolit yang dihasilkan mikroorganisme
itu .
a. Asidofil, tumbuh pada kisaran pH 2-5
b. Neutrofil, tumbuh pada kisaran pH 5,5-8
c. alkalofil, tumbuh pada kisaran pH 8,4-9,5
3. Kelembaban
Mikroorganisme memiliki nilai kelembaban optimum.
Mikroba dapat tumbuh pada media yang basah dan udara
lembab. Nilai kadar air bebas didalam larutan untuk bakteri
pada umumnya antara 0,90 sampai 0, 999.
4. Ketersediaan Oksigen
Berdasarkan kebutuhan oksigennya mikroba
dikelompokkan menjadi:
a) Aerobik : hanya dapat tumbuh apabila ada oksigen
bebas.
(b) Anaerob : hanya dapat tumbuh apabila tidak ada
oksigen bebas.
(c) Anaerob fakultatif : dapat tumbuh baik dengan atau
tanpa oksigen bebas.
(d) Mikroaerofilik : dapat tumbuh apabila ada oksigen
dalam jumlah kecil.
5. Tekanan Osmosis
Tekanan osmosis sangat mempengaruhi bakteri. Jika tekanan
osmosis lingkungan lebih besar (hipertonis) sel akan mengalami
plasmolisis (keluarnya cairan dari sel bakteri melalui membran
sitoplasma). Jika tekanan osmosis lingkungan hipotonis akan
memicu sel membengkak serta memicu rusaknya sel.
Oleh karena itu, dalam mempertahankan hidupnya sel bakteri
harus berada pada tingkat tekanan osmosis yang sesuai walaupun
sel bakteri memiliki daya adaptasi, perbedaan tekanan osmosis
dengan lingkungannya tidak boleh terlalu besar.
Berdasarkan tekanan osmosis yang dibutuhkan dapat
dikelompokkan menjadi:
(a) mikroba osmofil yaitu mikroba yang dapat tumbuh
pada kadar gula tinggi
(b) mikroba halofil yaitu mikroba yang dapat tumbuh
pada kadar garam halogen yang tinggi
(c) mikroba halodurik yaitu kelompok mikroba yang
dapat tahan (tidak mati) namun tidak dapat tumbuh pada kadar
garam tinggi, kadar garamnya dapat mencapai 30 %.
6. Nutrisi
Nutrisi diperlukan oleh mikroba untuk sebagai sumber
energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar itu
yaitu : karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi
dan sejumlah kecil logam lainnya. Kekurangan sumber-sumber
nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga
pada akhirnya dapat memicu kematian. Berdasarkan sumber
karbon dan energi yang diperlukan bakteri digolongkan menjadi :
a. Khemoheterotrof : bakteri yang memerlukan bahanbahan organik seperti protein, karbohidrat dan lipid.
b. Khemoautotrof : Golongan bakteri yang sebagian
sumber karbonnya berasal dari CO2.
c. Fototrof : Golongan bakteri yang memerlukan
sumber karbon yang seluruhnya dari CO2.
Berdasarkan Sumber Nitrogen, Sulfur dan Fosfor.
Untuk menyusun bagian-bagian sel, misalnya untuk
mensintesis protein diperlukan nitrogen dan sulfur sedangkan
untuk mensintesis DNA dan RNA diperlukan nitrogen dan
fosfor.
7. Ion-Ion lain
Untuk pertumbuhannya bakteri membutuhkan unsurunsur kimia seperti C, H, N, S, dan P. selain itu juga
membutuhkan unsur mikro seperti, Zn, Fe, dan Cu.
Sedangkan logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada
kadar rendah dapat bersifat meracun (toksin). Logam berat
memiliki daya oligodinamik yaitu daya bunuh logam berat
pada kadar rendah. Selain logam berat ada juga ion-ion lain
yang dapat mempengaruhi kegiatan fisiologi mikroba antara
lain ion sulfat, tartrat, klorida, nitrat, dan benzoat. Ion-ion ini
dapat mengurangi pertumbuhan mikroba tertentu. Oleh sebab
itu ion-ion ini dapat digunakan untuk mengawetkan suatu
bahan. Ada senyawa lain yang dapat mempengaruhi fisiologi
mikroba, misalnya asam benzoat, asam asetat, dan asam
sorbat.
8. Radiasi
Radiasi yang berbahaya bagi mikroorganisme yaitu
radiasi pengionisasi yang memiliki arti radiasi dari gelombang
panjang yang sangat pendek dan berenergi sehingga atom
kehilangan elektron (ionisasi). Ditingkat rendah radiasi
pengionisasi dapat memicu mutasi dan lama-kelamaan
dapat memicu kematian.
3.2 Kurva Pertumbuhan Bakteri
Proses tahapan pertumbuhan mikroorganisme dari awal
pertumbuhan hingga kematian di gambarkan dengan kurva
pertumbuhan. Tahapan pertumbuhan bakteri terdiri atas empat
fase antara lain fase lag, fase eksponensia, fase stasioner, fase
kematian.
a. Fase lag
Dinamakan juga fase adaptasi. Pada fase ini perubahan
bentuk dan pertumbuhan jumlah individu belum terlihat jelas.
Mikroba beradaptasi untuk menyesuaikan diri dengan substrat dan
kondisi lingkungan sekitar. Waktu yang dibutuhkan untuk
beradaptasi sekitar 5 menit hingga berjam-jam. Pada fase ini
belum atau tidak ada sumber nutrien untuk mikroba, belum terjadi
pembelahan sel karena enzim belum disintesis. Waktu yang
diperlukan untuk beradaptasi lama karena dipengaruhi oleh
beberapa faktor- faktor antara lain:
a) Jumlah inokulum
Bila jumlah sel yang dipindahkan banyak maka fase lag
akan berjalan dengan cepat, namun bila jumlah sel yang
dipindahkan sedikit maka fase lag akan berjalam lambat.
Lama waktu mikroba beradaptasi disebabkan karena
mikroba dipindahkan dari medium yang kaya nutrisi ke
medium yang nutrsinya terbatas.
b) Lingkungan pertumbuhan
Bila mikroba dipindahkan dari medium dan lingkungan
yang sama seperti sebelumnya maka waktu adaptasi yang
diperlukan akan cepat namun bila medium dan lingkungan
yang baru berbeda dengan medium dan lingkungan
sebelumnya maka membutuhkan waktu beradaptasi yang
lama.
b. Fase logaritmik/eksponensial
Pada fase ini mulai terjadi perubahan bentuk, pembelahan
sel dengan cepat dan peningkatan jumlah sel secara maksimum.
Peningkatan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu
kandungan sumber nutrien sebagai bahan makan untuk mikroba.
Apabila tidak ada kandungan nutrien yang cukup maka mikroba
tidak dapat berkembang biak, suhu dan kelembaban udara, kadar
oksigen, cahaya, asosiasi kehidupan diantara mikroba. Fase ini
membutuhakan energi yang lebih banyak dibandingkan dengan
fase lainnya.
c. Fase Stasioner
Fase stasioner merupakan fase keseimbangan antara
pertumbuhan dan kematian sel. Pada fase ini sumber nutrien
mulai berkurang. Mikroba tidak bisa melakukan aktivitas
pertumbuhannya karena nutrien untuk mikroba mulai habis
sehingga akan terbentuk produk-produk beracun yang dapat
memicu pertumbuhan sel melambat sehingga jumlah sel
hidup seimbang dengan jumlah sel yang mati. Kapadatan bakteri
pada fase ini mencapai kepadatan sel yang maksimal. Selain itu
pada fase ini ukuran sel lebih kecil hal ini disebabkan sel tetap
tumbuh walaupun nutrien mulai habis.
d. Fase Kematian
Pada fase ini nutrien sudah habis, energi cadangan
didalam sel habis, proses metabolisme berhenti, laju kematian
meningkat dan ada kemungkinan sel – sel dihancurkan oleh
pengaruh enzim yang berasal dari sel itu sendiri (autolisis)
sehingga mikroba tidak mampu lagi bertahan hidup dan
mengalami kematian.
3.3 Pengendalian Pertumbuhan Mikroorganisme
Mikroba selain dapat menguntungkan juga dapat
merugikan manusia yang berupa penyalit atau racun. Upaya agar
memanfaatkan mikroba yang menguntungkan manusia lebih
optimal maka dilakukan pengendalian mikroba. Pengendalian
pertumbuhan mikroba bertujuan untuk mencegah penyebaran
infeksi atau penyakit, mencegah kerusakan bahan oleh mikroba,
menghambat pertumbuhan bakteri dan mencegah kontaminasi
bakteri yang tiak dikehendaki pada suatu media Pertumbuhan
bakteri. Secara umum cara mencegah pertumbuhan
mikroorganisme ada dua prinsip yaitu:
1) Membunuh mikroorganisme
2) Menghambat pertumbuhan mikroorganisme.
Cara pengendalian mikroba dapat dilakukan dengan:
1) Cleaning dan Sanitasi
Untuk menurunkan jumlah populasi bakteri disuatu
tempat. Dengan cleaning dan sanitasi yang baik maka mikroba
tidak akan tumbuh bahkan dapat membunuh mikroba karena
sumber nutrisi tidak tersedia.
2) Sterilisasi
Proses untuk menghilangkan semua mikroba patogen
hingga menjadi steril secara fisik dan kimiawi.
3) Desinfeksi
Merupakan proses mengurangi mayoritas atau semua
mikroorganisme yang patogen kecuali spora bakteri yang terdapat
pada permukaan benda-benda mati (non-biologis, seperti pakaian,
lantai, dinding) secara fisik dan kimiawi.
4) Antiseptis
Senyawa kimia yang berfungsi menghambat atau
memperlambat pertumbuhan mikroorganisme yang digunakan
pada tubuh.
Pada bakteri pengendaliannya dapat dilakukan secara
kimia maupun fisik.
A. Pengendalian Mikroorganisme Secara Kimia
Pengendalian mikroba secara kimia dapat dilakukan
menggunakan bahan kimia yang berguna untuk membunuh atau
mengurangi jumlah mikroorganisme yang patogen. Secara kimia
pengendalian mikroorganisme lebih efektif digunakan pada sel
vegetatif bakteri, virus dan fungi, namun tidak efektif bila digunkan
untuk menghancurkan bakteri dalam bentuk endospora. Tidak ada
bahan kimia yang ideal yang bisa dimanfaatkan untuk segala
macam kebutuhan, ada beberapa hal yang dapat diperhatikan
dalam memilih dan menggunakan senyawa kimia untuk tujuan
tertentu antara lain :
a. Aktivitas antimikroba
memiliki kemampuan untuk mematikan
mikroorganisme dalam konsentrasi yang rendah
pada spektrum yang luas yang artinya dapat
membunuh berbagai macam mikroorganisme.
b. Kelarutan
artinya senyawayang digunakan dapat larut dalam
air atau pelarut lain, sampai pada taraf yang
diperlukan secara efektif.
c. Stabilitas
artinya memiliki stabilitas yang tinggi bila
dibiarkan dalam waktu yang relatif lama dan tidak
boleh kehilangan sifat antimikrobanya.
d. Tidak bersifat toksik/racun bagi manusia ataupun
binatang lain artinya senyawa ini bersifat letal
bagi mikroorganisme dan tidak berbahaya bagi
manusia maupun hewan lain.
e. Homogenitas
komposisinya harus selalu sama sehingga bahan
aktifnya sama pada setiap diaplikasikan.
f. Ketersediaan dan biaya
senyawa itu harus tersedia dalam jumlah
besar dengan harga yang terjangkau.
g. Sifat bahan sesuai kegunaan
yakni zat kimia yang digunakan untuk disinfeksi
alat-alat yang terkontaminasi tidak boleh
digunakan untuk kulit karena dapat merusak sel
kulit.
h. Tipe mikroorganisme
Tidak semua mikroorganisme rentan terhadap
mikrobiostatik atau mikrobiosida oleh sebab itu
harus ditentukan tipe mikroorganisme yang akan
dibasmi.
i. Keadaan lingkungan
Bahan yang digunakan harus aman bagi
lingkungan sekitar dan tidak memiliki efek
samping.
Bahan-bahan kimia dalam membunuh atau
menghambat pertumbuhan mikroba bervariasi dan kompleks.
Cara kerja bahan-bahan kimia ini dapat dibagi menjadi:
1. Merusak membran sel mikroba.
Meliputi golongan Surfaktans (Surface Active Agents)
yakni golongan anionik, kationik dan nonionik.
2. Merusak enzim mikroba.
a. Golongan logam berat seperti arsen, perak, merkuri,
dsb.
b. Golongan oksidator seperti golongan halogen,
peroksida hidrogen dan formaldehid.
3. Mendenaturasi protein
Bahan kimia yang dapat memicu terjadinya koagulasi
dan presipitasi protoplasma seperti alkohol, gliserol dan
bahan-bahan asam dan alkalis.
Efektivitas bahan-bahan kimia yang digunakan dipengaruhi
oleh beberapa faktor. faktor-faktor yang mempengaruhi
efektivitas bahan kimia di dalam mengendalikan mikroba
antara lain:
1. Konsentrasi agen kimia yang digunakan.
Semakin tinggi konsentrasinya maka efektivitasnya
semakin meningkat.
2. Waktu kontak. Semakin lama bahan itu kontak dengan bahan yang
disterilkan maka hasilnya akan semakin baik.
3. Sifat dan jenis mikroba.
Mikroba yang berkapsul dan berspora lebih resisten
dibandingkan yang tidak berkapsul dan tidak berspora.
4. Adanya bahan organik dan ekstra. Adanya bahan-bahan
organik dapat menurunkan efektivitas agen kimia.
5. pH atau derajat keasaman.
Efektivitas bahan kimia dapat berubah seiring dengan
perubahan pH. Hanya ada beberapa zat bahan kimia secara
hukum diterima untuk digunakan dalam pengawetan
makanan. Diantaranya yang paling efektif yaitu asam
benzoat, sorbat, asetat, laktat dan propionat, kesemuanya
ini yaitu asam organic. Asam sorbet dan propionat
digunakan untuk menghambat pertumbuhan kapang pada
roti. Nitrat dan nitrit digunakan untuk mengawetkan daging
terutama untuk mengawetkan warna dan bersifat
m
