BIOLOGI MIKROORGANISMA: Bakteri KULIAH II MIKROBIOLOGI FARMASI 2013

KEDUDUKAN MIKROORGANISMA DIANTARA HEWAN DAN TUMBUHAN KLASIFIKASI 3 DOMAIN

PROKARYOT Terdiri dari 2 Domain yaitu Archaea dan Eubacteria Perbedaan diantara keduanya terutama didasarkan karakter berikut:

Klasifikasi dan Taksonomi Pengelompokan makhluk hidup dalam golongan-golongan Sistim klasifikasi filogenetik: Pengelompokan menggambarkan kesamaan genetik dan hubungan evolusi Sistim klasifikasi fenetik: Pengelompokan tidak mendasarkan pada hubungan genetik atau evolusi tetapi pada karakter yang sama dan mudah dikenali.

Tingkat Taksa Takson: Suatu kelompok atau tingkatan klasifikasi Secara hirarki, kelompok besar dibagi menjadi kelompok-kelompok kecil Domain Kingdom Phylum/Divisio Class Order Family Genus (plural: Genera) Species (Both singular & plural)

The basic taxonomic group is the species Procaryotic species are not defined on the basis of sexual reproductive compatibility (as for higher organisms) but rather are based on phenotypic and genotypic differences; a procaryotic species is a collection of strains that share many stable properties and differ significantly from other groups of strains A strain is a population of organisms that is distinguishable from at least some other populations in a taxonomic category; it is thought to have descended from a single organism or pure culture isolate Biovars-strains that differ biochemically or physiologically Morphovars-strains that differ morphologically Serovars-strains that differ in antigenic properties The type strain is usually the first studied (or most fully characterized) strain of a species; it does not have to be the most representative member 3. A genus is a well-defined group of one or more species that is clearly separate from other genera

In the binomial system of nomenclature devised by Carl von Linne (Carolus Linnaeus), the genus name is capitalized while the specific epithet is not; both terms are italicized (e.g., Escherichia coli); after first usage in a manuscript the first name will often be abbreviated to the first letter (e.g., E. coli)

DOMAIN BAKTERIA Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology Tahun 1927, David Bergey & kolega memplubikasikan Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, manual pengelompokan bakteri berdasarkan fenetik untuk pengenalan bakteri yang belum diketahui Tahun 1984, diterbitkan lebih detail judul Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology masih didasarkan secara fenetik

Prokaryot Bakteri termasuk di dalamnya sianobakteria atau bluegreen algae, dan Archaea termasuk jasad prokaryot. Pada masa lalu Arhaea dijadikan satu kelompok dengan bacteria. Prokaryot : yaitu organisma bersel tunggal yang belum memiliki inti yang sebenarnya (tidak ada membran inti). Prokaryot tidak memiliki organella yang bermembran, kromosomnya sirkular double helix . Bagian dalam sel terdapa sitoplasma dan nukleoplasma Sitoplasma : yaitu protoplasma sel di luar inti, bersifat granuler karena mengandung ribosoma kecil-kecil. Nucleoplasma : yaitu protoplasm inti sel bersifat fibriler (berbentuk fibril-fibril) mengandung DNA.

KEDUDUKAN TAKSONOMI BAKTERI DILAKUKAN DENGAN SKEMA BERIKUT:

Struktur dan Fungsi Sel Bakteria CIRI KHAS: Bentuk Utama Sel dan Turunannya Batang (bacil): batang pendek (coccobacilli), membentuk rantai (streptobacilli), berpasangan (diplobacilli) kokus (coccus) atau bulat (spherical) atau oval (ovoid): bersel tunggal kecil (micrococcus), berpasangan (diplococci), membentuk rantai (streptococci), bergerombol (staphylococci) Spiral: spiral kaku (spiril), fleksibel (spirochaetae), atau kurva/lengkung (vibrio) Ukuran sel: sel berbentuk batang umumnya panjang 4 μm dan diameter 1 μm. Yang berbentuk spiral kisaran

Struktur Sel Bakteri

Struktur sel bakteri

Membran sel dan membran sitoplasma Dinding Sel bakteri Dinding sel bakteri memiliki komponen peptidoglikan yang mengandung asam muramat dan asam D-amino Dinding sel memiliki 2 fungsi pokok yaitu: melindungi sel terhadap tekanan osmotik dan kerusakan mekanik memberi bentuk sel Membran sel dan membran sitoplasma Mengandung lipid dan enzim Memiliki lipatan dan perluasan area permukaan Lipid membran sitoplasma (pada Gram negatif) memiliki asam lemak rantai panjang yang terikat pada gliserol oleh ikatan ester Membran sitoplasma berperan dalam respirasi dan melakukan fotosintesa (pada bakteri fotosintetik) Membran sitoplasma berperan dalam menjalankan fungsi perlindungan terhadap sel dan melakukan transport aktif

Dinding Sel Bakteri

KAPSUL dan LENDIR: Kapsul Slime atau lendir Pili Endospora Lapisan luar tersusun oleh polisakarida (misalnya glikokaliks) Melindungi dari kondisi yang kurang menguntungkan Lapisan melekat erat pada dinding sel Slime atau lendir Massa yang tidak teratur yang menyelubungi sel tetapi tidak dalam bentuk lapisan-lapisan KAPSUL dan LENDIR: tersusun oleh homopolimer tersusun oleh polisakarida (paling umum) atau asam amino. tersusun oleh heteropolimer misalnya heteropolisakarida Pili penonjolan seperti rambut, berfungsi untuk pelekatan Endospora Berdinding tebal, berisi khromosom Tahan lingkungan yang buruk Tahan lama

Manfaat Kapsul atau Lendir Peran kapsul atau lendir antara lain: Melindungi sel dari kekeringan melalui pengikatan molekul air Mencegah infeksi bakteriofag bacteriophages. Bersifat antifagositik terhadap predator (dalam hal bakteri saprofitik/ hidup bebas di alam) maupun sel-sel makrofag/ sel fagosit pada hewan inang (dalam hal patogen) Membantu pelekatan bakteri ke permukaan bagian tubuh inang atau permukaan benda ( dalam hal biofilm)

Pengecatan/Pewarnaan Gram Pengenalan komposisi dinding sel bakteri dan bentuk sel dilakukan dengan pengecatan Gram Reagen yang digunakan secara berurut:: 1. Pewarna Kristal violet (Gram A) 2. Iodine (mordant) (Gram B) 3. Alkohol (Gram C) 4. Pewarna Safranin Positif = purple Negatif = pink

PROSES YANG TERJADI PADA PENGECATAN GRAM

Bakteri Gram Positive Bakteri Gram Negative Bakteri Gram variabel

Proses pengecatan dimulai dengan memindahkan kultur ke permukaan gelas benda yang diberi setetes air dan diratakan, dikeringanginkan dan difiksasi dengan melewatan di atas pijar api bunsen. Fiksasi ditujukan untuk membunuh sel secara cepat tanpa merusak sel dan membantu agar sel melekat erat pada permukaan gelas benda

Hasil Pengecatan Gram menunjukkan perbedaan dinding sel (peptidoglikan) membran luar sel Menentukan efisiensi antibiotik Bereaksi berbeda terhadap disinfektan Dapat digunakan untuk pendugaan macam toksin yang dimiliki

Makromorfologi Bakteri Meliputi pengamatan: Koloni: Yaitu suatu grup bakteria yang tumbuh pada suatu tempat tertentu. Koloni diasumsikan berasal perkembangan satu sel. Koloni bervariasi bentuk, ukuran, warna, tekstur, tepi koloni dan karakter lainnya tergantung spesies bakterinya. Kecepatan pertumbuhan: pada jasad bersel satu seperti bakteri sama dengan waktu generasi yaitu waktu yang dibutuhkan sel untuk berkembang dari satu menjadi dua sel. Kecepatan pertumbuhan bakteri beragam: Escherichia coli membelah diri setiap 20 menit Mycobacterium tuberculosis setiap 24 jam Mycobacterium leprae setiap 36 jam

Gambaran koloni beragam bakteri pada media padat dalam petridish

Reproduksi Umumnya dengan pembelahan biner Sejumlah bakteri berbentuk batang menghasilkan spora, misalnya genus Bacillus dan Clostridium Pengkayaan materi genetik: Transformasi: sel bakteri mendapatkan pengkayaan materi genetik dengan mengambil fragmen DNA dari lingkungan hidupnya Konjugasi: sel bakteri mendapatkan pengkayaan materi genetik melalui tukar menukar dengan sel bakteri lain (F+ dan F-) melalui pili Transduksi: pengkayaan materi genetik yang terjadi melalui bantuan bakteriofag

MOTILITAS/LOKOMOSI/PERGERAKAN BAKTERI: Bakteri ada yang motil (bergerak) dan non motil (tidak bergerak) Pergerakan dilakukan oleh flagellum/flagella. Bakteri motil sesuai spesiesnya memiliki jumlah dan letak flagella yang berbeda-beda

KEBUTUHAN AKAN SUMBER C DAN SUMBER ENERGI Bakteria sebagian besar hidup bebas, sebagian yang lain hidup berasosiasi dengan hewan (termasuk manusia) dan tumbuhan. Secara garis besar kebutuhan energi dapat berasal dari: 1. energi matahari yaitu bagi bakteri fotosintetik 2. Energi dari senyawa kimia anorganik 3. Energi berasal dari senyawa kimia organik Adapun jika dilihat dari kebutuhannya akan sumber C maka bakteri dapat memperoleh sumber C dari: Senyawa kimia organik (seperti karbohidrat, lemak dan protein atau turunannya) Berasal dari CO2 Dari kebutuhan tersebut maka dapat ditentukan tipe nutrisi bakteri

TIPE NUTRISI MIKROBA Tipe Nutrisi Utama Sumber energi, hidrogen/ elektron, dan karbon Contoh mikroba Photoautotroph (Photolithotroph) Light energy, inorganic hydrogen/electron(H/e-) donor, CO2 carbon source Algae, Purple and green bacteria, Cyanobacteria Photoheterotroph (Photoorganotroph) Light energy, inorganic H/e- donor, organic carbon source Purple nonsulfur bacteria, Green sulfur bacteria Chemoautotroph (Chemolithotroph) Chemical energy source (inorganic), inorganic H/e- donor, CO2 carbon source Sulfur-oxdizing bacteria, Hydrogen bacteria, Nitrifying bacteria Chemoheterotroph (Chenoorganotroph) Chemical energy source (organic), organic H/e- donor, organic carbon source Most bacteria, fungi, protozoa

Metoda Identifikasi Ciri morfologi: berguna untuk identifikasi eukaryota Pewarnaan diferensial: pewarnaan gram, acid-fast Uji biokimia: menentukan kehadiran enzim-enzim bakteri

Identifikasi cepat dengan API 20E Bio-Mireux Dasar identifikasi adalah reaksi enzimatis/biokimiawi

Identifikasi cepat dengan API 50-CH Bio-Mireux Dasar identifikasi adalah reaksi enzimatis/biokimiawi

Bakteri Khusus Sejumlah bakteri memiliki sifat khusus yang sangat berbeda dari bakteri pada umumnya. Salah satu yang penting dalam kaitannya dengan kefarmasian yaitu Actinobacteria yang dikelompokkan dalam bakteria Gram + dengan rasio G+C tinggi. Actinomycetes merupakan kelompok utama di dalamnya, ditandai dengan pembentukan miselium (karakteristik mirip fungi) yang ditandai secara morfologi membentuk filamen dan konidiospora. Contoh genusnya: Actinomyces dan Streptomyces. Actinomycetes memiliki nilai ekonomi, banyak spesies merupakan produsen antibiotik, contoh: Streptomyces nodosus : Amphotericin B Streptomyces venezuelae : Chloramphenicol Streptomyces aureofaciens : Chlorotetracycline dan tetracycline. Streptomyces erythraeus : Erythromycin Strepromyces fradiae : Neomycin Streptomyces noursei : Nystatin Streptomyces griseus : Streptomycin

Klasifikasi Actinobacteria

Domain Archaea Asal ~3,5 milyar juta tahun Ciri khas Bentuk beragam: batang, bulat, spiral, pipih dsb., tersusun tunggal atau berkelompok Membran sel Tanpa asam lemak Mengandung gliserol Dinding sel tanpa peptidoglikan Gram positif atau negatif Tahan berbagai antibiotik Macam spesies: methanogens, halobacteria, thermoplasma, pereduksi sulphate, thermofilik ekstrim dan mikroorganisma S0 metabolizers Methanogenik Menggunakan hidrogen sebagai sumber energi Mereduksi karbondioksida jadi metana Ekstrim (spesies-spesies Archaea dapat dijumpai pada berbagai lingkungan ekstrim), tergantung spesiesnya, maka Archaea dapat dijumpai pada lingkungan: Ekstrim panas (60-80oC) (spesies-spesies termofilik ) salinitas 15-30% (spesies-spesies halofilik) Ekstrim asam ada yang hidup pada pH 0,7 dan ekstrim basa ada yang hidup pada pH 11