MORFOLOGI DAN STRUKTUR BAKTERIDRA. SRI WARDHANI, M.SI.Disampaikan pada Mata KuliahMIKROBIOLOGI MINYAK BUMI

Ukuran BakteriSatuan ukuran bakteri ialah mikrometer (m) yang setara dengan 1/1000 mm. Bakteri paling umum dipelajari dalam mikrobiologi berukuran sekitar 0,5-1,0 m dan panjang 2,0-5,0 m.

Bakteri stafilokokus dan streptokokus yang berbentuk bola mempunyai diameter berkisar 0,75-1,25 m.

Bakteri tifoid dan disentri yang berbentuk batang berukuran rata-rata lebar 0,5-1,0 m dan panjang 2,0-3,0 m.

Sel beberapa bakteri ada yang amat panjang melebihi 100 m dengan diameter 0,1-0,2 m.

Sekelompok bakteri yang disebut mikoplasma berukuran khas sangat kecil, sedemikian kecilnya sehingga tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, ukurannya 0,1-0,3 m.

Bentuk Sel bakteri mempunyai beberapa variasi bentuk, dan bentuk-bentuk ini menjadi ciri penting dari morfologi bakteri.

Sel bakteri yang berbentuk bola atau elips dinamakan kokus.

Kokus muncul dalam beberapa penataan yang khas tergantung pada jenis spesiesnya.

Bakteri yang berbentuk batang atau silindris dinamakan basilus.

Ada banyak perbedaan dalam ukuran panjang dan lebar diantara berbagai spesies basilus.

Ujung beberapa basilus ada yang persegi, bundar, meruncing atau lancip (seperti ujung cerutu) (103)

Bakteri bentuk spiral disebut spirilum.

Dijumpai terutama pada individu-individu sel yang tidak saling melekat.

Terdapat perbedaan dalam hal panjang, jumlah dan frekuensi lekukan spiralnya serta kekakuan dinding selnya.

Spiral yang pendek disebut bakteri koma atau vibrio. (104)

Sel-sel Bakteri pada Umumnya(A) Bulat (Coccus); (B) Batang (Bacillus); (C) Spiral (Spirillum)

Bakteri Berbentuk Batang yang Khas (Bacillus)Clostridium sporogenes; (B) Pseudomonas sp.; (C) Bacillus megaterium;(D) Salmonella typhii

Bakteri Berbentuk SpiralPerhatikan perbedaan frekuansi lekukan atau gelombang, tinggi spiral dan panjang sel

Penataan Kokus memperlihatkan penataan yang berbeda-beda dimana masing-masing penataan ini khas bagi spesies kokus tertentu.

Jadi, dalam menggambarkan morfologi kokus haruslah diberi perhatian khusus terhadap pola penataannya.

Penataan yang terlihat paling banyak terjadi merupakan ciri penting.

Pola penataan kokus berupa diplokokus, streptokokus, tetrakokus, stafilokokus dan sarsina.

Pola Penataan KokusA. Diplokokus: sel membelah diri padasatu bidang dan tetap saling melekat/berpasangan;

B. Streptokokus: sel membelah diri dalam satu bidang dan saling melekat membentuk rantai;

C.Tetrakokus: sel membelah diri dalam dua bidang dan secara khas membentuk kelompok terdiri dari empat sel;

D. Stafilokokus: sel membelah diri pada tiga bidang dalam pola tak teratur, membentuk gerombolan seperti buah anggur;

E. Sarsina: sel membelah diri pada tiga bidang dalam pola teratur membentuk penataan seperti kubus.

Basilus tidak menata dirinya dalam berbagai pola yang khas seperti pada bakteri kokus.

Namun beberapa spesies justru menunjukkan kecenderungan untuk menata sel-selnya.

Bentuk seperti lapisan pagar, roset dan rantai merupakan pola penataan basilus.

Bakteri bentuk spiral terutama dijumpai sebagai sel tunggal, maksudnya dijumpai sebagai individu yang tidak saling melekat.

Penataan pada bakteri ini berkaitan dengan fase pertumbuhan dari sel bakteri tersebut.

Struktur di Luar Dinding Sel1. FlagelumBentuk seperti rambut yang sangat tipis mencuat menembus dinding sel dan muncul dari tubuh dasar tepat di bawah membran sel di dalam sitoplasma disebut flagelum (jamak: flagela).

Menyebabkan motilitas pada bakteri.

Terdiri dari 3 bagian yaitu tubuh dasar, struktur seperti kait dan sehelai filamen panjang diluar dinding sel.

Panjang biasanya beberapa kali lebih panjang dari selnya, tetapi diamternya jauh lebih kecil dari diameter selnya (10-20nm).

Terbuat dari subunit protein yang disebut flagelin.

Tidak semua bakteri memiliki flagelum, banyak spesies basilus dan spirilum memilikinya, tetapi jarang dijumpai pada kokus.

Digunakan untuk meng-klasifikasikan bakteri kedalam kelompok taksonomi tertentu; contoh: diantara bakteri berbentuk batang gram negatif, genus Pseudomonas dicirikan flagelum yang terikat di ujung sel (flagela monotrikus atau lofotrikus), dan genus Escherichia oleh flagela di seputar sel (flagela peritrikus).

Didalam keadaan yang sesungguhnya, flagelum terlalu kecil untuk dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, tetapi dalam pewarnaan khusus diameternya dapat diperbesar sehingga dapat diamati di bawah mikroskop.

Penataan Flagela pada Bakteri

Flagela BakteriPerbesaran 2000X; (B) Pseudomonas (flagela monotrikus atau lofotrikus);(C) Salmonella typhii (flagela peritrikus)

2. Pili (Fimbriae)Banyak bakteri gram negatif mempunyain bentuk sperti filamen yang bukan flagela yang disebut pilus (jamak: pili) atau fimbria (jamak: fimbriae).

Berukuran lebih pendek, lebih kecil dan berjumlah lebih banyak daripada flagela.

Hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

Tidak berfungsi untuk pergerakan, dijumpai pada spesies yang motil maupun yang nonmotil.

Salah satu jenis yaitu pilus F atau pilus seksberfungsi sebagai pintu gerbang bagi masuknya bahan genetik selama berlangsungnya perkawinan antar bakteri.

Beberapa pilus berfungsi sebagai alat untuk melekat pada permukaan. Kemempuan pilus untuk melekat pada permukaan itu penting, karena membantu beberapa bakteri untuk melekatkan dirinya pada jaringan-jaringan hewan atau tumbuhan yang merupakan sumber nutriennya.

Contoh bakteri berfimbria: Neisseria gonorrhoeae dan Escherichia coli.

Bakteri Ber-fimbriaShigella flexneri, bakteri basilus yang sedang membelah diri dengan banyak fimbriae;Salmonella typhii, bakteri basilus yang sedang membelah diri dengan banyak fimbriae dan beberapa flagel

3. KapsulBerupa lapisan berbahan kental yang menyelubungi dinding sel, sehingga kapsul ini sering diserbut lapisan lendir.

Tebal kapsul bermacam-macam tergantung pada spesiesnya, ada yang tipis dan ada yang tebal, bahkan melebihi ukuran diameter selnya sendiri.

Bahan yang membentuk kapsul diekskresikan dari sel dan karena kekentalannya maka kapsul tidak mudah berdifusi lepas dari sel sehingga akan menyelubungi dinding sel.

Bahan lendir yang lebih mudah larut yang diekskresikan oleh sel melebur di dalam media tempat tumbuhnya organisme tersebut. Sebagai contoh, bakteri berkapsul yang tumbuh dalam susu akan menyebabkan susu menjadi berlendir.

Kapsul penting artinya baik bagi bakteri maupun bagi organisme lain.

Bagi bakteri, kapsul merupakan penutup lindung, mencegah kekeringan pada kondisi yang tidak menguntungkan, dan juga berfungsi sebagai gudang makanan cadangan.

Kapsul bakteri penyebab penyakit tertentu menambah kemampuan bakteri tersebut untuk menginfeksi.

Bila bakteri kehilangan kapsulnya sama sekali, maka ia akan kehilangan virulensinya.

Bakteri berkapsul juga menyebabkan adanya gangguan seperti lendir dalam beberapa proses produksi, misalnya penumpukan lendir pada peralatan pabrik sehingga menyumbat filter, membentuk lapisan pada pipa-pipa.

Contoh bakteri ber-kapsul: Salmonella pneumoniae, Klebsiella pneumoniae dan Niesseria meningitidis.

Bakteri BerkapsulKlebsiella pneumoniae; (B) Bakteri pembentuk lendir dan berkapsul yangdiisolasi dari pengolahan kertas

4. Selongsong atau TubulaTerdiri dari senyawa-senyawa logam yang tidak larut (seperti mangan oksida dan ferrum) yang mengendap di sekeliling sel sebagai produk kegiatan metaboliknya.

Terdapat pada spesies bakteri yang hidup pada lingkungan air tawar dan air laut yang kaya akan bahan organik. Juga pada aliran air kotor dan tempat-tempat pembuangan limbah.

Sebenarnya, sel-sel yang terbungkus selongsong itu terdapat tunggal. Secara berkala mereka menyembul dari suatu ujung terbuka selongsongnya dan mengawali lagi proses pembentukan selongsong baru.

Selongsong bukanlah sesuatu yang amat diperlukan sel. Bakteri berselongsong ini membentuk suatu kelompok utama mikroorganisme.

Contoh bakteri berselongsong: Leptotrix sp.

Bakteri Berselongsong

5. TangkaiTangkai berupa bentuk setengah kaku yang memanjang dari sel, diameternya lebih kecil daripada diameter sel yangf menghasilkannya.

Mempunyai suatu substansi yang lengket pada ujung yang jauh dari sel, yang memungkinkan sel tersebut melekat pada permukaan padat.

Dijumpai di lingkungan air tawar dan air laut, dimana di lingkungan seperti ini kemampuan untuk melekat pada permukaan padat amatlah penting bagi pertumbuhan dan ketahanan hidupnya.

Kelompok Bakteri Kuncup dan/atau BertangkaiBakteri kuncup dengan prosteka; (B) Bakteri bertangkai Caulobacter yang membentukpola roset; (C) Bakteri bertangkai Caulobacter bentuk tangkai

Dinding SelDi bawah substansi ekstraselular seperti kapsul atau lendir dan di luar membran sitoplasma, terletak dinding sel, yaitu suatu struktur amat kaku yang memberikan bentuk pada sel.

Tebal dinding sel kebanyakan bakteri berkisar antara 10-35nm, tetapi ada pula yang lebih tebal, bahkan amat tebal.

Dinding sel bakteri penting artinya bagi pertumbuhan dan pembelahan. Fungsi utama dinding sel adalah menyediakan komponen struktural yang kaku dan kuat yang dapat menahan tekanan osmosis yang tinggi yang disebabkan oleh kadsar kimia ion anorganik yang tinggi dalam sel.

Komposisi Kimia Dinding Sel Yang menyebabkan kakunya dinding sel ialah peptidoglikan, yang terdiri dari tiga macam bahan, yaitu: (a) Asam N-asetilglukosamin; (b) Asam N-asetilmuramat; (c) Suatu peptida (4-5 asam amino).

Dinding sel yang utuh menngandung komponen-komponen kimiawi lain, seperti asam tekoat, protein, polisakarida, dan lipopolisakarida, yang terkait pada peptidoglikan.

Asam N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat merupakan komponen konstan peptidoglikan namun ada keragaman jumlah dan sifat ikatan antara asam-asam amino ini.

Komponen-komponen inilah yang memberikan kekakuan yang diperlukan untuk mempertahankan keutuhan sel.

Perbedaan Komposisi dan Struktur Dinding SelPerbedaan yang akan dibahas disini lebih ditekankan pada kompisisi dan struktur dinding sel antara bakteri gram negatif dan bakteri gram positif. Perbedaan ini penting dipahami karena dinding sel inilah yang menyebabkan kedua kelompok bakteri ini memberikan rtespon sebagaimana yang kita lihat terhadap berbagai perlakuan dan bahan, seperti pewarnaan gram dan antibiotik-antibiotik tertentu.

Pahami perbedaan komposisi dan struktur dinding sel bakteri gram positif dan gram negatif (buku Pelczar halaman 117).

Struktur di Sebelah Dalam Dinding SelGambar di samping menunjukkan struktur-struktur utama yang terdapat di dalam dinding sel bakteri.

Struktur-struktur yang tertentu, misalnya butiran atau tubuh inklusi, tidak selalu terdapat pada sel bakteri.

1. Membran SitoplasmaMembran sitoplasma/membran protoplasma/membran plasma berada tepat di bawah dinding sel, berupa suatu membran tipis dengan ketebalannya sekitar 7,5nm.

Mempunyai sejumlah fungsi:Pada organisme aerob , membran ini untuk mengangkut elektron dan proton yang dibebaskan pada saat oksidasi sel bakteri menjadi oksigen dan mengubah energi yang dihasilkan dari oksidasi menjadi energi kimia yang dapat digunakan oleh sel.Mengandung beberapa enzim yang diperlukan untuk sintesis dan pengangkutan peptidoglikan, asam tekoat dan komponen membran luar.Mengeluarkan enzim hidrolisis luar sel.Menjamin pemisahan material nukleus (DNA) ke sel anak pada waktu pembelahan selMengatur pengangkutan sebagian besar senyawa yang memasuki dan meninggalkan sel.

2. MesosomMembran sitoplasma, dengan cara melipat ke dalam atau invaginasi ke dalam sitoplasma, menghasilkan suatu struktur yang disebut mesosom. Mesosom ini selalu sinambung dengan membran sitoplasma.

Dengan invaginasi ini menyediakan perluasan permukaan membran yang mungkin berguna sebagai tempat kegiatan enzim yang terlibat dalam respirasi dan pengangkutan.

Diduga berfungsi dalam sintesis dinding sel dan pembelahan nukleus. Berperan pula dalam replikasi sel dengan bertindak sebagai organ pelekatan kromosom bakteri.

3. Sitoplasma (Cairan Sel) dan Struktur-struktur di dalam SitoplasmaSitoplasma yang mengandung cairan sel dan komponen sitoplasma struktural dikelilingi oleh membran sitoplasma. Terdiri dari 80% air, sisanya berupa asam nukleat, protein, karbohidrat, lipida, ion organik dan berbagai senyawa dengan bobot molekul rendah.

Bahan sel yang dikandung di dalam membran sitoplasma dibagi menjadi:Daerah sitoplasma, mempunyai penampilan granuler, kaya akan RNA, dan ribosom adalah situs biosintesis protein yang berada dalam daerah sitoplasma.Daerah kromatin atau nukleus, kaya akan DNA.Sel bakteri tidak mempunyai nukleus yang tersendiri. Bahan nukleus atau DNA di dalam sel bakteri menempati posisi dekat pusat sel dan terikat pada mesosom dan membran sitoplasma. Ini merupakan seluruh bahan genetik, dan terdiri dari kromosom tunggal dan berbentuk bundar.

c) Bagian zat alir, mengandung nutrien terlarut dan bagian partikulat, yang terdiri dari berbagai macam substansi kimia (seperti glikogen, tetesan asam polihidroksibutirat, metafosfat anorganik, belerang atau senyawa yang mengandung nitrogen), menumpuk membentuk granul yang disebut tubuh inklusi.Tubuh inklusi ini berupa kepingan-kepingan kecil material yang tidak menjadi bagian utuh struktur sel. Sebagai contoh, bakteri belerang (Thiobacillus) menumpuk sejumlah besar belerang yang tampak sebagai globul di dalam sitoplasma. Butiran belerang tersebut akan dioksidasi untuk menghasilkan energi.

4. RibosomBerupa partikel kecil yang terdiri dari protein dan ARN, dan berperan dalam sintesis protein.

Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa sitoplasma sel bakteri dipenuhi ribosom.

Adanya ribosom dalam jumlah besar dalam sel menjadi penyebab tingginya laju aktivitas metaboloisme yang terlihat pada bakteri.

5. SporaSpesies-spesies tertentu dari bakteri menghasilkan spora, yang berada di luar sel vegetatif (eksospora/spora eksternal) atau di dalam sel vegetatif (endospora/spora internal).

Spora merupakan tubuh yang secara metabolik bersifat dorman, dihasilkan pada fase lanjut pada pertumbuhan sel dan pada kondisi-kondisi yang sesuai akan berkecambah dan menhasilkan sel yang sama seperti asalnya, atau vegetatif.

Mempunyai sifat tahan terhadap banyak bahan kimia seperti desinfektan, dan sifat/kondisi fisik yang kurang mengunbtungkan seperti suhu tinggi dan kekeringan.

Letak endospora di dalam sel serta ukurannya tidak sama bagi semua spesies. Ada yang sentral (terbentuk ditengah-tengah sel), terminal (terletak di ujung) atau subterminal (dibentuk di dekat ujung).

Diameter spora dapat lebih besar atau lebih kecil dari diameter sel vegetatifnya.

Contoh bakteri dengan eksospora yaitu pada Streptomyces, dan bakteri endospora yaitu Bacillus, Clostridium dan Sporosarcina.

Letak, Ukuran dan Bentuk Endospora pada Sel Bakteri

Soal:Uraikan ciri-ciri penataan kokus!Uraikan beberapa ciri penataan basilus yang khas bagi spesies-spesies tertentu!Ciri apakah yang Saudara akan perhatikan untuk menggambarkan suatu bakteri bentuk spiral?Fungsi apa yang berkaitan dengan struktur sel berikut: kapsul, dinding sel, membran sitoplasma, nukleus, mesosom, spora, flagelum dan pili!Bedakan antara spora bebas, eksospora dan endospora!

Terima Kasih

********************************************