Bakteri

Bakteri (dari kata latin bacterium, jamak: bacteria) adalah kelompok organisme uniseluler yang tidak memiliki membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam prokariota dan berukuran sangat kecil (mikroskopis). Struktur sel bakteri relatif sederhana karena tidak memiliki organel-organel yang bermembran. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit. Namun demikian bakteri juga mempunyai peran penting yang bermanfaat dalam kehidupan manusia. 

A. Ciri-ciri Bakteri 

Secara umum, bakteri memiliki ciri-ciri sebagai berikut.

1. 1. Merupakan organisme mikroskopik dengan diameter 0,5 – 1 mikron dan panjangnya 1 – 20 mikron

   2. Uniseluler dan hidup umumnya berkoloni

   3. Memiliki dinding sel yang tersusun dari mukopolisakarida dan peptidoglikan.

   4. Pada bakteri-bakteri tertentu, terutama bakteri yang bersifat patogen, bagian terluar dari tubuhnya dilindungi oleh kapsul. Kapsul ini terbentuk dari lendir yang disekresikan sendiri oleh bakteri. 

   5. Memiliki inti sel tanpa membran inti atau bersifat prokariotik.

   6. Di dalam sitoplasma tidak terdapat organel seperti mitokondria, retikulum endoplasma, badan Golgi, atau vakuola. Akan tetapi, memiliki ribosom sebagai tempat sintesis protein.  

   7. Memiliki DNA berbentuk sirkuler yang disebut plasmid.

   8. Pada kondisi yang tidak menguntungkan, bakteri dapat membentuk endospora yang berfungsi melindungi bakteri dari panas dan gangguan alam.

   9. Ada yang memiliki flagela sebagai alat gerak dan ada juga yang tidak memiliki flagela.

   10. Umumnya berkembang biak secara vegetatif.

   11. Umumnya tidak berklorofil

   12. Sifat hidup ada yang bersifat autotrof dan heterotrof. 

B. Struktur Sel Bakteri  

Struktur tubuh bakteri terdiri atas bagian-bagian seperti kapsul atau lapisan lendir, dinding sel, membran sel, mesosom, sitoplasma, DNA, plasmid, ribosom, granula cadangan makanan, vakuola gas, klorosom, flagela, dan pilus.

Untuk lebih jelas struktur sel bakteri dapat kalian lihat pada gambar berikut ini. 

Berdasarkan gambar, penjelasan struktur sel bakteri sebagai berikut.

 a. Kapsul atau lapisan lendir

Kapsul atau lapisan lendir merupakan lapisan terluar dari tubuh bakteri yang berfungsi sebagai pelindung, menjaga sel dari kekeringan, atau membantu pelekatan sel bakteri pada sel lain (substrat). Kapsul atau lapisan lendir disekresikan oleh bakteri.

1. Kapsul, jika berupa lapisan pelindung yang tebal. Biasanya kapsul dimiliki oleh bakteri-bakteri patogen. Kapsul tersusun dari bahan glikoprotein. Bagi bakteri patogen, kapsul berfungsi melindungi bakteri dari sistem antibodi yang dikeluarkan oleh sel tubuh inang. 

2. Lapisan lendir, jika berupa lapisan pelindung yang tipis. Biasanya lapisan lendir dimiliki oleh bakteri-bakteri saprofit. Lapisan lendir tersusun dari bahan air dan polisakarida. 

b. Dinding sel

Dinding sel merupakan pelindung bakteri yang tersusun dari bahan peptidoglikan, yaitu gabungan antara protein dan polisakarida. Fungsi peptidoglikan adalah untuk mempertahankan bentuk sel bakteri, melindungi sel, dan menjaga sel agar tidak mudah pecah jika berada di lingkungan yang hipotonis. Namun, sel bakteri dapat pecah jika berada di lingkungan yang hipertonis (mengalami plasmolisis). Ketebalan lapisan peptidoglikan berpengaruh pada pewarnaan Gram. Bakteri Gram positif, misalnya Propionibacterium memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal, sedangkan bakteri Gram negatif, misalnya Azotobacter memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis. 

c. Membran plasma  

Membran plasma merupakan lapisan pelindung yang tersusun dari bahan protein dan fosfolipid. Membran sel bersifat selektif permeabel, yaitu hanya dapat dilewati oleh zat-zat tertentu. Fungsi membran sel adalah membungkus sitoplasma, tempat pembentukan mesosom, dan mengatur pertukaran zat di dalam dan di luar sel. 

d. Mesosom

Mesosom merupakan organel yang berasal dari penonjolan membran sel ke arah sitoplasma. Fungsi mesosom adalah menghasilkan energi, membentuk dinding sel baru saat pembelahan sel, dan menerima DNA saat konjugasi. 

e. Sitoplasma 

Sitoplasma merupakan cairan koloid yang mengandung molekul-molekul organik, garam-garam mineral, DNA, klorosom, dan ribosom. Fungsi sitoplasma adalah sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi metabolisme sel. 

f. DNA 

DNA merupakan materi genetik di dalam sel bakteri. Terdapat dua macam DNA pada bakteri, yaitu DNA kromosom dan DNA nonkromosom (plasmid).

1. DNA kromosom berfungsi menentukan sebagian sifat-sifat metabolisme bakteri. Pada bakteri, DNA kromosom berupa rantai ganda melingkar yang terkumpul seperti serat kusut atau disebut region nukleoid. 

2. Plasmid merupakan DNA nonkromosom yang berbentuk sirkuler dan berukuran lebih kecil dibandingkan dengan DNA kromosom. Plasmid dapat bereplikasi tanpa kontrol DNA kromosom dan dapat dengan mudah ditransfer ke sel bakteri lainnya saat terjadi konjugasi. Fungsi plasmid adalah menentukan sifat-sifat tertentu, seperti sifat patogen, sifat fertilitas, atau sifat kekebalan terhadap antibiotik. 

g. Pili 

Pili (jamak: Pillus) atau fimbriae merupakan rambut-rambut yang berdiameter lebih kecil, lebih kaku, dan lebih pendek daripada flagela. Pilus atau fimbriae terletak di sekitar dinding sel. Fungsi pilus atau fimbriae adalah sebagai berikut.

1. Membantu bakteri menempel pada media tempat hidupnya.

2. Melekatkan diri dengan sel bakteri lainnya sehingga terjadi transfer DNA saat proses konjugasi. Pilus untuk konjugasi disebut pilus seks. 

h. Flagela

Flagela merupakan alat gerak pada bakteri yang tersusun dari senyawa protein dan terdapat di dinding sel. 

C. Pengelompokan Bakteri  

Bakteri dapat dikelompokkan berdasarkan beberapa faktor, antara lain berdasarkan perbandingan signature sequence, bentuk sel, karakteristik dinding sel, dan ada tidaknya flagela. 

a. Berdasarkan perbandingan signature sequence (urutan basa khas).  

Berdasarkan perbandingan signature sequence (urutan basa khas) pada RNA ribosom, bakteri dibagi menjadi 5 kelompok utama, yaitu Proteobacteria, bakteri Gram positif, Spirochaeta, Cyanobacteria, dan Chlamydia. 

b. Berdasarkan karakterisitik dinding sel 

Berdasarkan karakteristik dinding selnya, bakteri dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sebagai berikut.

1) Bakteri Gram positif 

Bakteri Gram positif adalah bakteri yang dinding selnya mengandung lapisan peptidoglikan yang tebal sehingga menyerap warna violet dengan pewarnaan Gram. Contohnya Actinomyces, Lactobacillus, Propionibacterium, Clostridium, Eubacterium, dan Staphylococcus 

2) Bakteri Gram negatif

Bakteri Gram negatif adalah bakteri yang dinding selnya mengandung lapisan peptidoglikan yang tipis sehingga menyerap warna merah dengan pewarnaan Gram. Contohnya Rhizobium leguminosarum, Salmonella typhi, Helicobacter pylori, Neisseria gonorrhoeae, dan Haemophilus influenzae. Lapisan peptidoglikan yang tipis tersebut terletak di ruang periplasmik antara membran plasma dan membran luar. Bakteri Gram negatif yang bersifat patogen lebih berbahaya dibandingkan dengan bakteri Gram positif. Hal ini disebabkan bakteri Gram negatif memiliki membran luar pada dinding selnya yang tersusun dari lipopolisakarida. Membran tersebut dapat melindungi bakteri dari sistem pertahanan inang dan dapat menghalangi masuknya obat-obatan antibiotik. Selain itu, membran luar dapat bersifat toksik bagi sel inang.

D. Cara Hidup Bakteri

Bakteri dapat hidup di berbagai habitat sesuai dengan cara hidupnya. Ada yang hidup bebas, ada pula yang hidup sebagai parasit pada manusia dan hewan. Bakteri yang hidup bebas ada yang dapat menyusun makanannya sendiri (autotrof) dan ada juga yang tidak.

Bakteri dapat hidup di berbagai habitat sesuai dengan cara hidupnya. Ada yang hidup bebas, ada pula yang hidup sebagai parasit pada manusia dan hewan. Bakteri yang hidup bebas ada yang dapat menyusun makanannya sendiri (autotrof) dan ada juga yang tidak Bakteri aerob dan bakteri anaerob dapat menyusun makanannya sendiri (heterotrof). Umumnya, bakteri dapat tumbuh subur di lingkungan yang cenderung basah dan lembap, dengan suhu 25 – 37°C. Akan tetapi, ada juga bakteri yang dapat hidup pada kondisi lingkungan ekstrem seperti asam, basa, panas, dingin, asin, manis, ada oksigen, atau tanpa oksigen. Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, bakteri dapat dikelompokkan menjadi bakteri aerob, bakteri anaerob fakultatif, dan bakteri anaerob obligat.

1. Bakteri aerob 

Bakteri aerob adalah bakteri yang memerlukan oksigen untuk kelangsungan hidupnya. Jika tidak terdapat oksigen, bakteri akan mati. Oksigen diperlukan untuk mengoksidasi glukosa atau zat organik lainnya seperti etanol menjadi CO₂ dan energi. Energi yang diperoleh akan digunakan untuk melakukan aktivitas hidup seperti berkembang biak. Contoh bakteri aerob adalah bakteri nitrifikasi, yaitu Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter, serta bakteri Thiobacillus ferrooxidans, Acetobacter, dan Hydrogenomonas.

a) Bakteri anaerob fakultatif 

Bakteri anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat hidup, baik dengan oksigen atau tanpa oksigen. Contoh bakteri anaerob fakultatif adalah Escherichia coli, Lactobacillus, dan Aerobacter aerogenes. 

b) Bakteri anaerob obligat

Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tidak membutuhkan oksigen dalam hidupnya. Jika ada oksigen, bakteri akan mati. Contoh bakteri anaerob obligat adalah Clostridium tetani (penyebab penyakit tetanus), Methanobacterium (penghasil gas metana), dan Bacteroides fragilis (penyebab abses atau tumpukan nanah di usus). 

c) Bakteri Autortof 

Bakteri autotrof adalah bakteri yang dapat membuat makanannya sendiri dari senyawa anorganik. Untuk membuat makanannya, bakteri membutuhkan sejumlah energi. Berdasarkan sumber energi yang digunakan, bakteri autotrof dibedakan menjadi bakteri fotoautotrof dan bakteri kemoautotrof. 

1. ) Bakteri fotoautotrof adalah bakteri yang menggunakan cahaya  matahari sebagai sumber energinya bakteri ini memiliki pigmen-pigmen fotosintetik seperti pigmen hijau (bakterioklorofil atau bakteriviridin), pigmen kuning (karoten), pigmen ungu (bakteriopurpurin), dan pigmen merah (bakteriorhodopsin). Contohnya, bakteri Rhodopseudomonas dan Rhodospirillum yang berwarna kemerahan dan tidak menghasilkan belerang, serta bakteri Thiocystis dan Thiospirillum yang berwarna ungu kemerahan dan menghasilkan belerang. 

2. ) Bakteri kemoautotrof adalah bakteri yang menggunakan energi kimia sebagai sumber energinya. Energi kimia ini berasal dari reaksi oksidasi senyawa anorganik, seperti amonia (NH₃), nitrit (NO₂⁻ ), belerang(S), atau FeCO₃. Contoh bakteri kemoautotrof adalah Thiobacillus ferrooxidans yang mengoksidasi besi, Nitrobacter yang mengoksidasi nitrit, atau Methanomonas yang mengoksidasi metana. 

d) Bakteri heterotrof 

Bakteri heterotrof adalah bakteri yang tidak dapat membuat makanannya sendiri, melainkan mendapatkan zat organik dari organisme lain. Bakteri heterotrof dapat hidup sebagai saprofit (pengurai), parasit, atau membentuk simbiosis mutualisme dengan organisme lain.

1. ) Bakteri saprofit (pengurai) adalah bakteri yang mendapatkan makanannya dengan cara menguraikan organisme yang telah mati atau bahan organik lainnya. Kelompok bakteri ini berperan sebagai dekomposer (pengurai) di alam. Bakteri saprofit dapat menguraikan bangkai, tumbuhan yang mati, atau sampah. Bakteri saprofit ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugikan. Contoh bakteri saprofit yang menguntungkan adalah Escherichia coli yang menguraikan sisa-sisa makanan di dalam usus besar manusia. Contoh bakteri saprofit yang menguntungkan lainnya adalah Lactobacillus casei yang digunakan untuk membuat keju. Sementara itu, contoh bakteri saprofit yang merugikan adalah Clostridium botulinum yang dapat membusukkan makanan dalam kaleng dan menghasilkan racun. 

2. ) Bakteri parasit adalah bakteri yang mendapatkan makanannya dari organisme lain yang ditumpanginya. Bakteri parasit umumnya adalah bakteri patogen, yaitu bakteri yang dapat menyebabkan sakit bagi tubuh inang. Contoh bakteri parasit adalah Corynebacterium diphtheriae (penyebab penyakit difteri), Bordella pertusis (penyebab batuk rejan), atau Mycobacterium leprae (penyebab penyakit lepra). Beberapa bakteri patogen memiliki sifat oportunis, yaitu dapat hidup pada tubuh inang, tetapi akan menyebabkan sakit pada inang jika sistem kekebalan tubuhnya turun. Bakteri yang membentuk simbiosis mutualisme dengan organisme lain mendapatkan makanan dari organisme pasangannya. Di sisi lain, organisme pasangannya juga memperoleh keuntungan dari bakteri tersebut. Contohnya, Rhizobium leguminosarum yang bersimbiosis dengan akar kacang-kacangan membentuk bintil akar. Bakteri Rhizobium mendapatkan makanan dari sel-sel akar dan akar akan  mendapat nitrogen bebas dari bakteri tersebut. Escherichia coli juga membentuk simbiosis mutualisme dengan usus besar manusia. Escherichia coli mendapatkan makanan dari sisa-sisa pencernaan dan manusia akan mendapat vitamin K yang diperlukan oleh tubuh 

E. Reproduksi Bakteri 

Pada umumnya, bakteri melakukan reproduksi secara aseksual. Bakteri membelah diri dengan proses pembelahan biner, yaitu setiap sel membelah dirinya menjadi dua. Ada juga reproduksi secra seksual yaitu dengan melakukan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya. 

Bakteri dapat melakukan reproduksi dengan dua cara, yaitu reproduksi aseksual dan reproduksi seksual.

Peranan Bakteri

1. Peranan Bakteri Yang Menguntungkan 

a. Di bidang Pertanian 

Menjaga keseimbangan dan kelestarian ekosistem, serta berperan dalam bidang pertanian Bakteri-bakteri yang berperan menjaga keseimbangan dan kelestarian ekosistem, serta berperan dalam bidang pertanian adalah sebagai berikut. 

1. 1. 1. Mengikat nitrogen bebas dan menyuburkan tanah, misalnya Rhizobium leguminosarum yang bersimbiosis dengan akar kacang-kacangan.

      2. Berperan dalam proses nitrifikasi dan menyuburkan tanah, misalnya Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter.

      3. Menguraikan sisa-sisa bangkai dan tumbuhan yang mati. Peran ini dilakukan oleh bakteri-bakteri saprofit yang hidup di tanah, air tawar, maupun air laut.

      4. Mengolah limbah organik, misalnya Clostridium butyricum.

      5. Memperbaiki kualitas tanah yang tercemar oleh logam berat, misalnya Pseudomonas aeruginosa.

b. Mencerna makanan

Bakteri-bakteri yang berperan dalam proses pencernaan makanan adalah sebagai berikut.

1. Saprofit di usus besar vertebrata, misalnya Aerobacter aerogenes.

2. Menghasilkan vitamin K dan membusukkan makanan di usus besar, misalnya Escherichia coli.

c. Menghasilkan antibiotik, vitamin, enzim, dan hormon

Bakteri-bakteri yang berperan dalam pembuatan antibiotik, vitamin, enzim, dan hormon adalah sebagai berikut.

1. Pembuatan berbagai macam antibiotik, misalnya  Streptomyces griseus, pembuat antibiotik streptomisin, Streptomyces rimosus, pembuat antibiotik tetrasiklin, Streptomyces venezuelae, pembuat antibiotik kloramfenikol. 

2. Pembuatan vitamin, misalnya Pseudomonas denitrificans dan Propionibacterium shermanii yang dapat menghasilkan vitamin B12. 

3. Pembuatan enzim dan hormon, misalnya strain bakteri hasil rekayasa genetika seperti Escherichia coli yang dapat menghasilkann hormon insulin sintetis

d. Menghasilkan berbagai jenis makanan dan minuman baru

Bakteri-bakteri yang berperan dalam pembuatan berbagai jenis makanan dan minuman baru adalah sebagai berikut.

1. 1. 1. Pembuatan yoghurt yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus

      2. Pembuatan kefir yaitu Streptococcus lactis, 

      3. Pembuatan keju yaitu Streptococcus cremoris

      4. Pembuatan nata de coco dari air kelapa, misalnya Acetobacter xylinum.

      5. Pembuatan asam cuka dan alkohol, misalnya Acetobacter aceti dan Gluconobacter.

      6. Pembuatan asam amino untuk bahan MSG, misalnya Corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium flavum.

 e. Membunuh hama tanaman (biopestisida)

Beberapa bakteri dapat dimanfaatkan dalam pembuatan bioinsektisida komersial karena dapat membunuh hama ulat serangga, seperti Bacillus thuringiensis, Bacillus popilliae, Bacillus lentimorbus, atau Bacillus sphaericus. 

f.  Berperan dalam industri logam 

Bakteri yang telah dimanfaatkan dalam industri logam berat adalah Thiobacillus ferrooxidans yaitu untuk memisahkan tembaga dari bijihnya. 

g. Menghasilkan biogas 

Bakteri yang dapat menghasilkan biogas dari sampah dan kotoran ternak adalah Methanobacterium 

2. Peranan Bakteri Yang Merugikan 

Setelah membahas manfaat bakteri, sekarang lanjut ke peranan negatif bakteri, ya. Bakteri memiliki peranan negatif karena dapat menimbulkan berbagai penyakit, baik penyakit pada manusia, maupun pada ternak dan tanaman budidaya. 

a. Penyebab penyakit pada manusia 

Beberapa bakteri yang dapat menyebabkan penyakit pada manusia adalah sebagai berikut.

1. 1. 1. Treponema pallidum, penyebab penyakit sifilis.

      2. Bordella pertusis, penyebab penyakit batuk rejan (pertusis).

      3. Neisseria gonorrhoeae, penyebab penyakit gonore (kencing nanah) pada pria dan wanita.

      4. Mycobacterium tuberculosis, penyebab penyakit TBC.

      5. Mycobacterium leprae, penyebab penyakit lepra.

      6. Corynebacterium diphtheriae, penyebab penyakit difteri.

      7. Clostridium tetani, penyebab penyakit tetanus.

      8. Vibrio cholerae, penyebab penyakit kolera.

      9. Salmonella typhi, penyebab penyakit tipus.

      10. Streptococcus pneumoniae, penyebab penyakit radang paru-paru (pneumonia).

      11. Clostridium botulinum, penyebab keracunan makanan (botulisme) 

 b. Penyebab penyakit pada ternak 

Beberapa bakteri yang dapat menyebabkan penyakit pada ternak adalah sebagai berikut.

1. 1. 1. Bacillus anthracis, penyebab penyakit antraks yang dapat menular ke manusia. 

      2. Coxiella burnetii, penyebab demam pada ternak yang dapat menular ke manusia. 

c. Penyebab penyakit pada tanaman budidaya 

Beberapa bakteri yang dapat menyebabkan penyakit pada tanaman budidaya adalah sebagai berikut.

1. 1. 1. Agrobacterium tumefaciens, penyebab penyakit tumor crown gall.

      2. Pseudomonas solanacearum, penyebab penyakit pada tanaman tomat, terong, dan cabai.

      3. Candidatus liberibacter asiaticus, penyebab penyakit CVPD (Citrus Vein Phloem Degeneration) pada tanaman jeruk.

      4. Pseudomonas cattleyae, penyebab penyakit pada tanaman anggrek seperti Cattleya.

      5. Bacterium papaya, penyebab penyakit pada tanaman pepaya