Bakteriologi merupakan ilmu yang mempelajari kehidupan dan klasifikasi bakteri. Bakteriologi dapat juga dikatakan sebagai biologi bakteri. Di dalamya dipelajari struktur anatomi sel bakteri, klasifikasi, cara kerja sel bakteri, interaksi antar sel bakteri, dan juga tanggapan bakteri terhadap perubahan pada lingkungan hidupnya. Bakteri merupakan satu bagian penting dalam mikrobiologi.
Bakteri berasal dari kata Latin, yaitu bacterium (jamak: bacteria), adalah kelompok raksasa dari organisme hidup. Mereka sangat kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular, dengan struktur sel yang relatif sederhana tanpa nukleus atau inti sel, sitosekeleton, serta organ lainnya seperti mitokondria dan kloroplas.
2.2 KLASIFIKASI BAKTERI
Klasifikasi bakteri meiputi taksonomi dan nomenklatur, terutama kuman-kuman patogen terhadap manusia.
1. Taksonomi
Taksonomi adalah ilmu yang mempelajari tentang klasifikasi atau penataan sistematik organisme ke dalam kelompok atau kategori yang disebut taksa (tunggal: takson). Dalam taksonomi, unit-unit organisme ditata secara teratur ke dalam satuan kelompok yang lebih besar.
1. Menurut sistem Linnaeus
Sebelum tahun 1700, organisme yang dapat dilihat dengan mata telanjang diklasifikasikan sebagai tumbuhan (Plantae) dan hewan (Animalia). Pada tahun 1750-an, dunia tumbuhan dan hewan dibagi lagi oleh Carolus Linnaeus, naturalis berkebangsaan Swedia, menjadi kelompok yang dapat diidentifikasi berdasarkan kekerabatan organisme. Pengelompokan tersebut dikenal dengan istilah nomenklatur system biner karena sistem penamaan ini terdiri dari dua bagian. Berdasarkan sistem klasifikasi tersebut, alga dan fungi dimasukkan ke dalam dunia tumbuhan, sedangkan protozoa ke dalam dunia hewan.
Gambar 1. Carolus Linnaeus
Kategori taksonomi (taksa) adalah sebagai berikut :
• Spesies : Sekelompok organisme yang memiliki kekerabatan dekat sehingga ciri-ciri individu-individu di dalamnya secara garis besar serupa
• Genus : Sekelompok spesies yang serupa
• Famili : Sekelompok genus yang serupa
• Ordo : Sekelompok famili yang serupa
• Kelas : Sekelompok ordo yang serupa
• Filum atau divisi : Sekelompok kelas yang berkerabat
o Kingdom : Seluruh organisme di dalam hierarki
1. Klasifikasi didasarkan kepada Bergey’s Manual of determinative Bacteriology
Berdasarkan buku Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (ed.8,1974), bakteri dan bakteri hijau (Cyanobacteria) diklasifikasikan sebagai tanaman primitif karena :
1. Memiliki dinding sel seperti tumbuhan
2. Beberapa jenis bakteri dan semua bakteri hijau bersifat fotosintetik
Bakteri dan bakteri hijau dimasukkan dalam kelompok prokariot. Prokariot mempunyai inti primitif yang berkembang biak secara amitosis menjadi 2 bagian. Inti tersusun dari DNA yang tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membran.
Bakteri terdiri atas Eubacteria (bakteri sejati) dan Archaebacteria (bakteri purba). Keduanya merupakan golongan prokariot. Bakteri yang bersifat patogen terhadap manusia termasuk dalam Eubacteria.
Prokariot diklasifikasikan sebagai berikut :
• Kingdom : Procaryotae
• Divisio : Cyanobacteria
• Divisio II : Bacteria
Perbedaan Cyanobacteria Bacteria
1) Jumlah sel Tidak semua Cyanobacteria bersel tunggal, misalnya Anabaena yang berbentuk seperti benang. Bacteria adalah uniseluler.
2) Alat gerak Cyanobacteria tidak memiliki alat gerak. Bacteria memiliki alat gerak berupa flagelum.
3) Ada tidaknya klorofil Cyanobacteria memiliki klorofil sehingga dapat berfotosintesis. Hanya jenis bakteri fotoautotrof yang mempunyai klorofil.
Tabel 1. Perbedaan antara cyanobacteria dan bacteria
Bakteri dibagi dalam 3 kelas yang diklasifikasikan selanjutnya sebagai berikut :
• Ordo yang berakhiran -ales
• Familia yang berakhiran -aceae
• Genus
• Species
Contoh :
1. Kingdom : Procaryotae
Divisio : Cyanobacteria
Kelas : Eubacteria
Ordo : Nostocales
Famili : Nostocaceae
Genus : Anabaena
Spesies : Anabaena sphaerica (Cyanobacteria yang dapat memfiksasi gas nitrogen dari udara)
Gambar 2. Anabaena sphaerica
1. Kingdom : Procaryotae
Divisio : Bacteria
Kelas : Eubacteria
Ordo : Eubacteriales
Famili : Micrococcaceae
Genus : Staphylococcus
Spesies : Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus menyebabkan :
• Infeksi kulit seperti bisul dan Impetigo
• Infeksi di bawah kulit (cellulitis)
• Infeksi yang lebih parah pada tulang, darah, paru-paru, dan bagian tubuh lainnya
Gambar 3. Staphylococcus aureus (kiri) dan infeksi yang ditimbulkannya (kanan).
Lain halnya dengan nomenklatur, bakteri tidak memiliki sistem klasifikasi yang resmi. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology edisi VIII tidak lagi menggunakan taksa yang lebih tinggi karena ketidakjelasan hubungan genetika. Bergey’s Manual edisi terakhir membagi prokariot dalam 4 divisio utama :
1. Gracilicutes : bakteri Gram negatif
2. Firmicutes : bakteri Gram positif
3. Tenericutes : bakteri tanpa dinding sel
4. Archaebacteria
1,2, dan 3 termasuk dalam Eubacteria.
1. Galur (strain)
Galur adalah biakan murni kuman yang tersusun dari kelompok kuman yang merupakan keturunan kuman dari satu isolat. Contohnya : Staphylococcus aureus strain Oxford, yaitu kuman standar untuk macam-macam keperluan di laboratorium.
Spesies bakteri mengandung galur-galur mikroorganisme yang sifat-sifatnya secara garis besar sama, tetapi sesungguhnya memiliki perbedaan. Biovar (biotip) dipilih sebagai galur terbaik untuk mewakili suatu spesies. Sungguhpun demikian, galur-galur biovar (biotip) tidak dapat memperlihatkan seluruh sifat galur dalam suatu spesies sehingga untuk menunjukkan bentuk-bentuk tertentu pada variasi galur dibutuhkan penentuan subspesies, seperti serotip (serovar), pathotip (pathovar), morphotip ( morphovar), dan fagatip (phagovar).
1. Taksonomi Numeris (Taksonomi Komputer)
Taksonomi numeris membutuhkan informasi mengenai ciri-ciri yang tidak berkaitan. Setiap ciri diberi bobot yang sama dalam membentuk taksa. Kesamaan menyeluruh didasarkan pada proporsi ciri-ciri yang dimiliki bersama. Taksonomi numeris memiliki dua keuntungan. Pertama, tingkat objektivitas lebih tinggi. Kedua, hasil penemuannya dapat diulang-ulang sehingga taksonomiwan lain dapat memperoleh hasil yang sama bila mengikuti prosedur dan data yang sama.
Taksonomi numeris mendeskripsikan persamaan, kemiripan, dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coefficient (SJ) menyatakan sifat-sifat yang positif saja, sementara Simple matching coefficient (SSM) menyatakan sifat-sifat yang positif dan negatif. Kedua koefisien tersebut menggambarkan persentase sifat-sifat yang sama antarorganisme.
Keterangan:
a = jumlah sifat-sifat yang ada pada kedua strain
b = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain pertama
c = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain kedua
d = jumlah sifat-sifat yang tidak ada pada kedua strain
1. Taksonomi Genetik
Perkembangan dalam biologi molekuler memungkinkan diperolehnya informasi mengenai kekerabatan organisme pada tingkat genetik berdasarkan :
• Komposisi basa DNA
• Homologi sekuens DNA dan rRNA (RNA ribosomal)
• Pola-pola metabolisme stabil yang dikontrol oleh gen
• Polimer-polimer pada sel
• Struktur organel dan pola regulasinya
Kekerabatan berdasarkan homologi asam nukleat (homologi sekuens DNA) :
Keterangan:
G = guanin
C = sitosin
A = adenin
T = timin
1. Nomenklatur
Nomenklatur merupakan metode penamaan yang diperlukan dalam klasifikasi. Nomenklatur digunakan untuk memberi nama suatu kelompok organisme tertentu. Nomenklatur bertujuan untuk memudahkan komunikasi antar ilmuwan biologi mengenai jenis makhluk hidup. Sistem nama ini diciptakan oleh Carolus Linnaeus pada tahun 1753. Nomenklatur merupakan bahasa Latin nomen, yang artinya nama.
1. Pemberian nama kelas, bangsa, dan family
1. Nama Kelas biasanya berakhiran –acea
2. Nama Ordo biasanya berakhiran –ales
3. Nama Familia biasa berakhiran –aceae
1. Pemberian nama genus dan spesies
Di dalam penamaan tidak ada penggolongan prokariotik, tetapi nama yang diberikan pada prokariotik diatur dalam Kode Internasional tata nama Bakteri (International Code of Nomenclature of Bacteria). Bakteri juga menggunakan sistem pemberian nama binomial (binomial name) yang diajukan Carolus Linnaeus, ilmuwan Swedia kelahiran 23 Mei 1707, sedangkan untuk tanaman pada tahun 1753. Sistem penamaan nama ini dikenal dengan sebutan “Binomial nomenclatur” yaitu merupakan sistem tata nama terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pertama sebagai nama genus dan bagian kedua sebagai penunjuk spesies (epitheton specificum). Nama genus dimulai dengan huruf besar dan penunjuk spesies ditulis dengan huruf kecil. Misalnya Streptococcus pneumoniae. Nama genus dapat memberi keterangan mengenai genus tersebut.
Nama bakteri dapat berasal dari kata baru yang disesuaikan dengan bahasa Latin atau nama seseorang (penyelidik) yang dilatinkan.
Contoh :
Bentuk—————– Bacillus : batang
Clostridium : spindle, pintalan yang halus
Micrococcus : butir kecil
Nama Penyelidik—– Erwinia : dari nama Erwin
Pasteurella : dari nama Pasteur
Salmonella : dari nama Salmon
Brucella : dari nama Bruce
Clostridium Welchii : ditemukan oleh Welch
Nama ilmiah (scientific name) pada kehidupan sehari-hari yang lebih banyak dipakai adalah :
Sifilis : Treponema pallidum
Lepra : Mycobacterium leprae
Koch, TBC : Mycobacterium tuberculosis
Spesies adalah suatu suatu mikroorganisme yang sudah tertentu. Spesies bakteri ditentukan oleh :
1. Sifat-sifat struktural yang terdiri dari bentuk, besar, cara pergerakan, reaksi terhadap pewarnaan gram serta pertumbuhan makroskopik (sifat-sifat koloni).
2. Sifat-sifat biokimia dan kebutuhan akan nutrisi, produk-produk akhir metaboisme, susunan biokimiawi komponen sel dan metabolit-metabolitnya
3. Sifat-sifat fisiologisnya terhadap oksigen, temperatur, PH, dan repon terhadap zat-zat anti bakteri.
1. Sifat ekologi
1. Komposisi basa DNA, homologi dan sifat-sifat genetik.
Contoh :
Kingdom : Procaryotae
Subkingdom : Eubacteria
Divisio : Cyanobacteria
Subdivisio : Bacteria
Kelas : Actinomycetacea
Ordo : Actinomycetales
Familia : Mycobacteriaceae
Genus : Mycobacterium
Spesies : Mycobacterium tuberculosis
Mycobacterium lepre
Mycobacterium bovis
Mycobacterium phlei
2.3 IDENTIFIKASI
Identifikasi bakteri meliputi isolasi, koloni, mikroskopik, ciri biokimia dan kepekaan bakteri terhadap antibiotika.
2.3.1 Isolasi
1. Sumber contoh
Istilah sumber contoh sebenarnya lebih umum disebut sebagai bahan pemeriksaan yakni suatu sampel tempat hidup bakteri yang akan diisolasi. Bahan pemeriksaan berbeda-beda untuk setiap jenis bakteri. Misalnya, bahan untuk pemeriksaan bakteri Staphillococcus aureus dapat diperoleh dengan cara swabbing atau langsung dari darah, pus, sputum atau likuor serebrospinalis, sedangkan bahan pemeriksaan Streptococcus pyogenes dengan cara swabbing dari hidung atau tenggorokan, atau langsung dari darah, pus, sputum, likuor serebrospinalis, eksudat, dan urin.
2. Cara pertumbuhan bakteri
Istilah pertumbuhan umum digunakan untuk bakteri serta mikroorganisme lain dan biasanya mengacu pada perubahan di dalam hasil panen sel (pertambahan total massa sel) dan bukan perubahan individu organisme. Inokulum hampir selalu mengandung ribuan organisme, yaitu pertumbuhan menyatakan pertambahan jumlah atau massa melebihi yang ada di dalam inokulum asalnya. Selama fase pertumbuhan seimbang (balanced growth) yang akan diuraikan kemudian, pertambahan massa bakteri berbanding lurus (proporsional) dengan pertambahan komponen selular yang lain seperti DNA, RNA, dan protein, sehingga muncullah berbagai cara untuk mengembangkan pengukuran bagi pertumbuhan bakteri.
Ciri khas reproduksi bakteri adalah pembelahan biner melintang; satu sel membelah diri menghasilkan dua sel. Jadi bila kita mulai dengan satu bakteri tunggal, maka populasi bertambah secara geometrik:
1-> 2-> 22-> 23->…-> 2n atau dengan hitungan sederhana: 1-> 2-> 4-> 8-> …
Dalam hal ini, 2n merupakan jumlah maksimum sel yang pada akhirnya dicapai di dalam populasi. Selang waktu yang diperlukan bagi sel untuk membelah diri atau untuk populasi menjadi dua kali lipat dikenal sebagai waktu generasi. Tidak semua spesies bakteri mempunyai waktu generasi yang sama. Waktu generasi untuk suatu spesies bakteri tertentu juga tidak sama pada segala kondisi. Waktu generasi sangat bergantung pada cukup tidaknya nutrien di dalam medium serta pada sesuai tidaknya kondisi fisik.
Waktu generasi bakteri dapat ditentukan dengan pemeriksaan mikroskopik langsung. Tetapi metode yang lebih praktis dan umum ialah menginokulasi suatu medium dengan bakteri dalam jumlah yang diketahui, membiarkan mereka tumbuh pada kondisi optimum, dan menentukan poulasi pada interval waktu tertentu secara berkala. Data percobaan yang dibutuhkan untuk menghitung waktu generasi ialah:
1. Jumlah bakteri yang ada pada mulanya, yaitu di dalam inokulum
2. Jumlah bakteri yang ada pada waktu tertentu
3. Interval waktu
Pertumbuhan bakteri pada umumnya ditandai dengan empat fase yang khas, yakni periode awal yang tampaknya tanpa pertumbuhan (fase lamban atau lag phase) diikuti leh suatu periode pertumbuhan yang cepat (fase log), kemudian mendatar (fase statis atau stationary phase), dan akhirnya diikuti oleh suau penurunan polpulasi sel-sel hidup (fase kematian atau penurunan). Di antara setiap fase ini ada suatu periode peralihan yang menunjukkan lamanya waktu sebelum semua sel memasuki fase yang baru. Ciri-ciri tambahan ang berkaitan dengan keempat fase pertumbuhan tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Fase Pertumbuhan Ciri
Lamban (lag) Tidak ada pertambahan populasi
Sel mengalami perubahan dalam komposisi kimiawi dan bertambah ukurannya; substansi intraseluluer bertambah
Logaritma (eksponensial) Sel membelah dengan laju yang konstan
Massa menjadi dua kali lipat dengan laju sama
Aktifitas metabolic konstan
Keadaan pertumbuhan seimbang
Statis Penumpukan produk beracun dan kehabisan nutrient
Beberapa sel mati sedangkan yang lain tumbuh dan membelah
Jumlah sel hidup menjadi tetap
Penurunan atau kematian Sel menjadi mati lebih cepat daripada terbentuknya sel-sel baru
Laju kematian mengalami percepatan menjadi eksponensial
Bergantung pada spesiesnya, semua sel mati dalam waktu beberapa hari atau beberapa bulan
Tabel 2. Fase Pertumbuhan Bakteri
Adapun waktu generasi suatu bakteri dapat dihitung dengan rumus berikut:
G =
Dengan,
G : waktu generasi
t : selang waktu antara pengukuran jumlah sel di dalam populasi pada suatu saat dalam fase log (B) dan kemudian lagi pada suatu titik waktu kemudian (b)
B : populasi awal
b : populasi setelah waktu t
log : log 10
3,3 : faktor log 2 menjadi log 10
Pertumbuhan suatu biakan dapat dimanipulasi dengan beberapa cara, contohnya secara eksperimental semua sel dapat dipertahankan tepat pada stadium pertumbuhan yang sama (pertumbuhan sinkron) selama jangka waktu yang lama, juga untuk memperpanjang pertumbuhan fase log dengan terus menerus menyediakan nutrien dengan cara penyingkiran serentak medium yang lama (yang telah digunakan). Hal ini dinamakan biakan sinambung.
Dengan demikian dapat diliat bahwa istilah pertumbuhan yang digunakan pada bakteri mengacu pada perubahan dalam populasi total dan bukannya perubahan dalam suatu individu organism saja. Pada kondisi pertumbuhan seimbang, ada suatu pertambahan semua komponen selular secara teratur. Akibatnya, pertumbuhan dapat ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel,tetapi juga dengan mengukur jumlah berbagai komponen selular (DNA,RNA, protein) dan juga untuk produk-produk metabolism tertentu.
1. Zat yang diperlukan
Semua bentuk kehidupan tak terkecuali bakteri mempunyai persamaan dalam hal persyaratan nutrisi tertentu dalam bentuk zat-zat kimiawi yang diperlukan untuk pertumbuhan dan fungsinya yang normal. Nutrisi merupakan bahan-bahan kimia untuk proses biosintesis dan pembentukan energi. Nutrisi tersebut di dapat dari lingkungan hidupnya, antara lain sebagai berikut:
1. Air
Air merupakan komponen terbesar dalam tubuh sel mikroba. Air diperlukan untuk melarutkan nutrisi yang diperlukan oleh bakteri sebagai jasad holofilik. Jasad holofilik hanya dapat menyerap nutrisi dalam bentk kelarutan atau nutrisi padat yang sudah dicerna oleh enzim ekstraseluler.
1. Sumber karbon
Sumber karbon yang biasa digunakan berupa senyawa karbon organik bagi bakteri heterotrof dan CO2 bagi bakteri autotrof. Sumber karbon diperlukan untuk proses pembentukan karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan energi.
1. Sumber nitrogen
Beberapa bakeri mampu menyerap nitrogen secara langsung dari atmosfer melalui proses fiksasi nitrogen, misalnya bakteri Rhizobium. Bakteri lainnya menggunakan nitrogen dalam bentuk alumunium NH3, NO3, dan senyawa organik.
1. Sumber fosfor
Semua makhluk hidup membutuhkan belerang dan fosfor. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat, yaitu garam-garam fosfat.
1. Faktor-faktor pertumbuhan
Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang diperlukan untuk pertumbuhan bakteri. Meskipun diperlukan dalam jumlah sedikit, bakteri belum dapat mensintesis zat-zat ini sendiri. Oleh sebab itu, bakteri harus menyerap dari lingkungan hidupnya. faktor-faktor pertumbuhan meliputi:
• Vitamin
Semua oranisme hidup membutuhkan vitamin (senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan). Vitamin merupakan komponen non protein dari banyak enzim. Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk substansi yang mengaktifkan enzim dan menyebabkan perubahan kimiawi. Bakteri dalam hidupnya memerlukan substansi-substansi ini di dalam makanannya. Dalam aspek nutrisi ini bakteri memperlihatkan pola yang beragam. Meskipun semua bakteri membutuhkan vitamin dalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya dari senyawa-senyawa lain di dalam medium. Sedangkan bakteri lainnya tidak akan tumbuh kecuali bila ditambahkan satu atau lebih vitamin ke dalam mediumnya.
• Asam amino
Asam amino diperlukan untuk sintesis protein. Konsentrasi yang terlalu tinggi dapat menghambat pertumbuhan bakteri.
• Asam nukleat
Asam nukleat untuk sintesis DNA dan RNA
1. Unsur-unsur mineral
Bakteri memerlukan unsur-unsur mineral seperti C, H, O, N dalam jumlah besar (makronutrien) dan juga Mg, K, Ca, Zn, Fe, Co dan Cu dalam jumlah sedikit (mikronutrien) untuk pertumbuhan yang normal.
1. Akseptor elektron
Elektron bebas pada proses oksidasi harus ditangkap oleh suatu akseptor eleetron, yaitu: O2 , ion NO3-, NO2-, SO42-, N2O.
1. Sumber energi
Sumber energi dapat diperoleh dari cahaya (bagi bakteri fototrof) maupun senyawa organik hasil penguraian (bagi bakteri kemotrof). Bakteri fototrof mengandung klorofil sehingga mereka mendapat energi melalui proses fotosintesis. Fototrof dibedakan menjadi dua, yaitu fotoautotrof (fototrof yang mendapat karbon dari CO2) dan fotoheterotrof (fototrof yang mendapat karbon dari senyawa organik). Sedangkan bakteri kemotrof yang bergantung pada oksidasi senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya dibagi menjadi dua, yaitu kemoorganotrof dan kemolitotrof. Bakteri kemoorganotrof mendapatkan energi dari metabolisme senyawa-senyawa organik, sedangkan kemolitotrof mendapat energi dari oksidasi elemen atau senyawa anorganik, seperti ammonia, nitrit, sulfit, hidtrogen, dan lain-lain. Kemolitotrof dibagi menjadi dua, yaitu autotrofik kemolitotrof (kemolitotrof yang menggunakan karbon dioksida sebagai sumber utama karbon) dan heterotrofik kemolitotrof (kemolititrof yang mendapat sumber karbon dari senyawa organik).
Berikut adalah tabel nutrisi yang diperlukan oleh bakteri, sumbernya, serta fungsinya:
Elemen % berat kering* Sumber Fungsi
Makronutrien
Karbon 50 senyawa organik atau CO2 Konstituen utama dari bahan material sel
Oksigen 20 H2O, senyawa organik, CO2 dan O2 Konstituen dalam bahan material sel dan cairan sel; O2 adalah akseptot electron dalam respirasi aerobik
Nitogen 14 NH3, NO3, Senyawa organik, N2 Konstituen daam asam amino, asam nukleat, dan koenzim
Hidrogen 8 H2O, senyawa organik, H2 Konstituen dari senyawa organik dan cairan sel. Juga penting bagi pembentukan energi sebagai proton
Fosforus 3 Fosfat organik (PO4) Konstituen asam nukleat, nukleotida, fosfolipid
Tabel 3. Nutrisi makronutrien yang dibutuhkan bakteri
Elemen % berat kering* Sumber Fungsi
Mikronutrien
Sulfur 1 SO2, H2S, S, senyawa sulfur organik Konstituen dari senyawa ionik dan beberapa koenzim
Kalium 1 Garam kalium Kation selular utama dan kofaktor untuk enzim-enzim tertentu
Magnesium 0,5 Garam magnesium Kation sel dan kofaktor untuk beberapa reaksi enzim tertentu
Kalsium 0,5 Garam kalsium Kation sel, kofaktor untuk enzim tertentu, dansalah satu komponen endospora
Besi 0,2 Garam besi Komponen sitokrom dan protein lain serta salah satu kofaktor untuk beberapa reaksi enzim
Tabel 4. Nutrisi Mikronutrien yang dibutuhkan bakteri
*% berat kering tersebut untuk sel sejenis E. coli dalam fase pertumbuhan eksponensial.
Kebutuhan akan nutrisi mencerminkan kemampuan sintesis mikroba dan kondisi lingkungan hidupnya. jika nutrisi yang diperlukan selalu tersedia di lingkungan tempat tinggalnya, kemampuan mikroba tersebut untuk sintesis senyawa tersebut akan hilang. Misalnya, pada bakteri Streptococcus yang hidup di membrane mukosa dan usus dimana selalu tersedia nutrisi, kemampuannya untuk sintesis senyawa-senyawa yang diperlukan sebagai nutrisi menjadi hilang.
1. Kondisi fisika dan kimia pada pertumbuhan
Selain menyediakan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum. Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisinya, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda-beda terhadap kondisi fisik di dalam lingkungannya. Untuk berhasilnya kultivasi berbagai tipe bakteri, dibutuhkan suatu kombinasi nutrien serta lingkungan fisik yang sesuai.
1. Suhu
Karena semua proses pertumbuhan bergantung pada reaksi kimiawi dan laju reaksi-reaksi ini dipengaruhi oleh suhu, pola pertumbuhan bakteri dapat sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu juga mempengaruhi laju pertumbuhan dan jmlah total pertumbuhan organisme. Keragaman suhu juga dapat proses-proses metabolik tertentu serta morfologi sel. Setiap spesies bakteri tumbuh pada suatu kisaran suhu tertentu. Atas dasar ini, maka bakteri dapat diklasifikasikan sebagai psikrofil, yang tumbuh pada 00 sampai 300 ; mesofil yang tumbuh pada 250 sampai 400 celcius; termofil tumbuh pada 500 atau lebih. Suhu inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu yang singkat (12 sampai 24 jam), dikenal sebagai suhu pertumbuhan optimum.
1. Atmosfer gas
Gas-gas utama yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah oksigen dan karbon diosida. Bakteri memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respon terhadap oksigen bebas dan atas dasar ini maka mudah sekali untuk membagi mereka menjadi lima kelompok, yaitu aerobik (organisme yang membutuhkan oksigen), anaerobik fakultatif (tumbuh pada keadaan aerobic dan anaerobik), dan mikroaerofilik (tumbuh baik bila ada sedikit oksigen atmosfirik), aerob aerotoleran(tid ak mati dengan adanya oksigen), aerob obligat (tumbuh subur apabila ada oksigen dalam jumlah besar). Beberapa bakteri tidak hanya anaerobik, tetapi juga sangat sensitif terhadap oksigen, yakni apabila terkena oksigen akan terbunuh.
1. Kemasaman atau kebasaan (pH)
PH optimum pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri terletak antara 6,5 dan 7,5. Namun, beberapa spesies dapat tumbuh dalam keadaan masam, atau sangat alkaline. Bagi kebanyakan spesies, nilai pH minimum dan maksimum antara 4 dan 9. Bila bakteri dikultivasi di dalam suatu medium yang mula-mula disesuaikan pH-nya misalnya 7, maka mungikn sekali pH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Pergeseran pH ini dapat sedemikian besar sehingga dapat menghambat pertumbuhan selanjutnya organisme tersebut. Pergeseran pH dapat dicegah dengan menggunakan larutan penyangga dalam medium. Larutan penyangga adalah senyawa atau pasangan senyawa yang dapat menahan perubahan pH. Suatu kombinasi garam phospat, seperti KH2PO4 dan K2HPO4 digunakan secara luas dalam media bakteriologi untuk tujuan ini. Beberapa bahan nutrisi medium, seperti pepton juga mempunyai kapasitas penyangga. Perlu atau tidaknya suatu medium diberi larutan penyangga tergantung dari maksud penggunaanya dan dibatasi oleh kapasitas penyangga yang dimiliki senyawa-senyawa yang digunakan.
1. Cahaya
Beberapa kelompok bakteri mempunyai persyaratan tambahan. Sebagai contoh, organisme fotoautotrofik (fotosintetik) harus diberi sumber pencahayaan, karena cahaya adalah sumber energinya.
1. Tekanan Osmotik
Pertumbuhan bakteri dapat dipengaruhi oleh keadaan tekanan osmotic, yaitu tenaga atau tegangan yang terhimpun ketika air berdifusi melalui suatu membran) atau tekanan hidrostatik (tegangan zat alir). Bakteri tertentu tumbuh dalam lingkungan berkonsentrasi garam tinggi atau rendah. Ini menunjukan adanya tanggapan terhadap tekanan osmotik.
2.2.2 Koloni
Bakteri yang sejenis akan berkembang menjadi seperti bulatan-bulatan kecil (koloni) pada media agar mengandung makanan (garam-garam, serum, vitamin, darah, dan lain-lain).
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam mempelajari koloni bakteri adalah:
• Ada atau tidaknya pigmen
• Besarnya (diameter) koloni
• Ada penonjolan atau tidak (merata)
• Terjadi kekeruhan atau bening, suram atau mengkilat
• Permukaan rata (smooth) atau tidak rata (rough)
• Pinggiran rata atau tidak
• Menjalar atau tidak
• Konsistensinya: berlendir atau tidak
Adapun jenis-jenis koloni bakteri ialah berbentuk smooth, rough, menjalar, dan beranyaman. Berikut ini contoh dari bakteri dari masin-masing koloni:
• Koloni smooth : Eschericia coli
• Koloni rough : B. subtilis
• Koloni menjalar : Proteus mirabilis
• Koloni beanyaman : B. mycoides
Gambar 4. Bakteri Eschericia coli
1. Bentuk
Bentuk tubuh atau morfologi bakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium dan usia. Oleh karena itu untuk membandingkan bentuk serta ukuran bakteri, kondisinya harus sama. Pada umumnya bakteri yang usianya lebih muda ukurannya relatif lebih besar daripada yang sudah tua. Berdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga bagian besar,yaitu berbentuk kokus, basilus, dan spirilum.
1. Kokus
Sel bakteri yang berbentuk seperti bola atau elips dinamakan kokus. Kokus muncul dalam beberapa penataan yang khas bergantung pada spesiesya dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:
• Mikrococcus, jika kecil dan tunggal (single)
• Diplococcus, jka bergandanya dua-dua
• Pneumococcus, diplococcuss yang berbentuk lanset, gonococcus adalah diplokokus yang berbentuk biji kopi.
• Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujur sangkar
• Sarcina, jika bergerombol delapan sel yang tersusun rapi dalam bentuk kubus
• Staphylococcus, jika bergerombol tak teratur seperti ntaian buah anggur
• Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai
2) Basilus
•
o Sel bakteri berbentuk silindris atau seperti batang dengan panjang bervariasi dari 2-10 kali diameter kuman tersebut dinamakan basilus. Bakteri ini mempunyai variasi sebagai berikut:
•
o Cocobacillus, batang yang sangat pendek menyerupai kokus
o Fusiformis, dengan kedua ujung batang meruncing
o Streptobacillus, sel-sel bergandengan membentuk suatu filamen
Ada banyak perbedaan dalam ukuran panjang dan lebar di antara berbagai spesies basilus. Perbedaan-perbedaan tersebut tampak pada bakteri-bakteri berikut ini:
• Clostridium sporogenes, 0,6-0,3 µm x 3,0-7,0 µm
• Pseudomonas sp., 0,5-1,0 µm x 2,0-3,0 µm
• Bacillus megaterium, 0,2-1.5 µm x 2,0-4,0 µm
• Salmonella typhi, 0,6-0,7 µm x 2,0-3,0 µm
Ujung beberapa basilus tampak persegi, yang lain bundar, dan yang lain lagi meruncing atau lancip seperti ujung cerutu. Kadang-kadang basilus tetap saling melekat satu dengan yang lainnya, ujung dengan ujung, sehingga memberikan penampilan rantai.
• 3) Spiral
Bakteri berbentuk spiral, atau spirilum, terutama dijumpai sebagai individu-individu sel yang tidak saling melekat. Spiril adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:
• Vibrio, berbentuk batang bengkok
• Spirilum, berbentuk spiral kasar dan kaku, tidak fleksibel dan dapat bergerak dengan flagel
• Spirochaeta, berbentuk spiral halus, elastik, dan fleksibel, dapat bergerak dengan aksial filament
Contoh:
• Borrelia, berbentuk gelombang
• Treponema, berbentuk spiral halus dan teratur
• Leptospira, berbentuk spiral dengan kaitan pada satu atau kedua ujungnya.
Gambar 5. Bentuk-bentuk bakteri
1. Ukuran
Satuan ukuran bakteri ialah mikrometer (µm), yang setara dengan 1/1000 mm atau 10-3 mm. bakteri yang paling umum di pelajari di dalam praktikum mikrobiologi dasar berukuran kira-kira 0,5-1,0 x 2,0-5,0 µm. Sebagai contoh bakteri stafilokokus dan streptokokus yang berbentuk bola mempunyai diaeter yang berkisar dari 0,75 sampai 1 µm dan panjang 2 sampai 3 µm. sel beberapa spesies bakteri amat panjang; panjangnya dapat melebihi 100 µm dan diameternya berkisar dari 0,1 sampai 0,2 µm. sekelompok bakteri yang dikenal sebagai mikoplasma, ukurannya khas amat kecil, sedemikian kecilnya sehingga hamper-hampir tak tampak di bawah mikroskop cahaya. Mereka juga pleomorfik; yaitu morfologinya amat beragam. Ukurannya berkisar dari 0,1 sampai 0,3 µm.
Walaupun bakteri amat kecil ukurannya, namun dapat diukur dengan relatif mudah secara tepat. Untuk tujuan ini, mikroskop dilengkapi dengan micrometer ocular, suatu piringan yang diukir garis-garis berjarak sama. Jarak antara garis-garis tersebut ditentukan sebelumnya dengan berpedomakan mikrometer pentas, suatu alat yang berfungsi sebagai mistar pada kerja mikroskopis. Pemeriksaan bakteri melalui mikroskop yang dilengkapi dengan mikrometer ocular akan menampakkan garis-garis yag sudah diketahui ukurannya di atas mkroorganisme yang diperiksa sedemikian rupa sehingga panjang dan lebar sel dapat ditentukan dengan mudah.
Memang sukar untuk memahami bakteri yang ukurannya sangat kecil itu dari segi kuantitatif seerti disebutkan di atas. Contoh-contoh berikut mungkin dapat membantu. Suatu volume sebanyak 1 cm3 mengandung sekitar setengah riliyun bakteri berbentuk batang berukuran rata-rata.kalulasi menunjukkan bahwaa kira-kira satu triliun bakteri mempunya berat hanya 1 g. Paling banyak bakteri diperiksa pada perbesaran 1.000 kali; lalat rumah yang umum bila diperbesar dengan taraf yang sama akan tampak lebih dari 9 m panjangnya.
Ciri khusus sel bakteri akan terungkap bila perbandingan antara luas permukaan terhadap volumena dihitung. Bagi bakteri, nilai ini sangat tinggi dibandingkan dengan mikroorganisme yang lebih besar. Dari segi praktis hal ini berarti bahwa isi suatu selbakteri menjadi terbuka terhadap batas permukaan antara dinding sel dannutrien di sekitarnya. Sifat inilah yang merupakan salah satu penyebab tingginya laju metabolism dan pertumbuhan bakteri.
Adapun pengukuran sel bakteri dapat ditempuh dengan langkah-langkah berikut ini:
1. Mikrometer pentas diletakkan di atas pentas mikroskop dan diamati di bawah objektif berkekuatan rendah.
2. Mikrometer ocular selanjutnya disisipkan di dalam lensa mata mikroskop. Bila dilihat di bawah objektif celup minyak (berkekuatan tinggi), maka skala mikrometer okular berimpit (atas) dengan skala mikrometer pentas (bawah). Pembagian skala pada mikrometer okular dikalibrasi dengan cara membandingkannya dengan mikrometer pentas.
3. Mikrometer okular yang sudah dikalibrasi digunakan untuk mengukur sel bakteri.
1. Warna
Untuk mempelajari morfologi, struktur, sifat-sifat bakteri dalam membantu mengidentifikasinya, kuman perlu diwarnai.
Pewarnaan Gram atau metode Gram adalah suatu metode empiris untuk membedakan spesies bakteri menjadi dua kelompok besar, yakni gram-positif dan gram-negatif, berdasarkan sifat kimia dan fisik dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–193 yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella pneumoniae.
Bakteri Gram-negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat warna metil ungu pada metode pewarnaan Gram. Bakteri gram-positif akan mempertahankan zat warna metil ungu gelap setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gram-negatif tidak. Pada uji pewarnaan Gram, suatu pewarna penimbal (counterstain) ditambahkan setelah metil ungu, yang membuat semua bakteri gram-negatif menjadi berwarna merah atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel mereka.
Sifat bakteri terhadap pewarnaan Gram merupakan sifat penting untuk membantu determinasi suatu bakteri. Beberapa perbedaan sifat yang dapat dijumpai antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif dapat dilihat pada table berikut ini:
Bakteri Gram Positif Bakteri Gram Negatif
Dinding Sel:
Lapisan petidoglikan Lebih tebal Lebih tipis
Kadar lipid 1-4% 11-22%
Resistensi terhadap alkali (1% KOH) Tidak larut Larut
Kepekaan terhadap Yodium Lebih peka Kurang peka
Toksin yang dibentuk Eksotoksin Endotoksin
Resistensi terhadap tellurit Lebih tahan Lebih peka
Sifat tahan asam Ada yang tahan asam Tidak ada yang tahan asam
Kepekaan terhadap penisilin Lebih peka Kurang peka
Kepekaan terhadap streptomisin Tidak peka Peka
Tabel 5. Perbedaan bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif
Bakteri Gram-positif yang berbentuk kokus, kecuali kokus dari famili Neisseriaceae bersifat patogen terhadap manusia, yang berarti mereka berbahaya bagi organisme inang. Demikian juga halnya dengan spesies bakteri Gram-negatif yang berbentuk batang dan spiral, kecuali batang yang berasal dari genus: Mycobacterium, Corynebacterium, Listeria, Bacillus, dan Clostridium. Sifat patogen ini umumnya berkaitan dengan komponen tertentu pada dinding sel gram-negatif, terutama lapisan lipopolisakarida (dikenal juga dengan LPS atau endotoksin).
1. Bau
Setiap bakteri memiliki bau yang khas, misalnya bau busuk yang berasal dari tubuh mayat. Pembusukan dimulai dengan pemutusan ikatan protein-protein besar pada jaringan tubuh oleh bakteri fermentasi menggunakan enzim protease. Kumpulan hasil pemutusan ikatan protein yang disebut asam amino ini dicerna berbagai jenis bakteri, misalnya bakteri acetogen. Bakteri ini mereaksikan asam amino dengan oksigen dalam tubuhnya untuk menghasilkan asam asetat, hidrogen, nitrogen, serta gas karbon dioksida. Produk asam asetat ini menimbulkan bau.
Asam asetat yang dihasilkan ini diproses kembali oleh bakteri jenis methanogen, misalnya Methanothermobacter thermoautotrophicum yang biasa hidup di lingkungan kotor seperti selokan dan pembuangan limbah (septic tank). Asam asetat direaksikan dalam sel methanogen dengan gas hidrogen dan karbon dioksida untuk menghasilkan metana, air, dan karbon dioksida. Metana dalam bentuk gas juga menghasilkan bau busuk.
Selain asam asetat dan gas metana, beberapa bakteri menghasilkan gas hidrogen sulfida yang baunya seperti telur busuk. Lebih dari itu, bau busuk mayat di lautan yang bercampur dengan uap garam dapat bersifat racun, karena mampu mereduksi konsentrasi elektrolit dalam tubuh.
Produk berbahaya selain gas yang dihasilkan adalah cairan asam dan cairan lain yang mengandung protein toksik. Jika cairan-cairan ini sempat menginfeksi kulit yang luka atau terkena makanan, bukan hanya produk beracun yang dapat masuk ke dalam tubuh tetapi juga bakteri heterotrof patogen seperti Clostridium sp.
Bakteri serta produk beracun ini dapat menginfeksi manusia lewat kontaminasi makanan, minuman, atau luka di kulit. Karena adanya saluran masuk ini, maka berbagai penyakit seperti malaria, diare, degradasi sel darah merah, lemahnya sistem pertahanan tubuh, infeksi pada luka (tetanus), bengkak, atau infeksi pada alat kelamin menjadi ancaman yang serius.
Cara mengatasi serangan mikroorganisme ini adalah dengan menjaga makanan dan minuman tetap steril, yaitu dengan dipanaskan. Mencuci tangan dan kaki dengan sabun antiseptik cair sebelum makan. Menjaga lingkungan agar steril dengan cara menyemprotkan obat pensteril. Bakteri-bakteri tersebut juga dapat dicegah pertumbuhannya dengan cara meminum obat antibiotik atau suntik imunitas
1. Bentuk “Smooth” dan “Rough”
Bakteri memiliki permukaan yang berbeda-beda dan bergantung pada elevasi dari bakteri tersebut.Untuk bakteri yang memiliki flat elevation ( datar), maka bentuk permukaan dari bakteri tersebut adalah smooth dan glistening, sedangkan untuk bakteri yang memiliki raised elevation, bentuk permukaannya adalah rough (kasar). Contoh dari koloni bakteri yang memiliki bentuk permukaan smooth adalah Eschericia coli dan contoh koloni bakteri yang memiliki bentuk permukan rough adalah B.subtilis.
2.2.3 Mikroskopi
Mikroskopi adalah ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan mikroskop. Mikroskop berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari kata “micron” yang artinya kecil dan “scopos” yang artinya tujuan. Mikroskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat objek yang terlalu kecil apabila dilihat dengan menggunakan mata telanjang. Dengan menggunakan mikroskop, memungkinkan prbesaran objek hingga ratusan ribu kali. Instrumen ini paling banyak digunakan di Laboratorium mikroskopi.
1. Jenis Mikroskop
Mikroskop terdiri dari dua jenis, yaitu:
1. Mikroskop Cahaya
Mikroskop cahaya dikenal juga dengan nama “Compound light microscope” adalah sebuah mikroskop yang menggunakan cahaya lampu sebagai pengganti cahaya matahari, sebagaimana yang digunakan pada mikroskop konvensional. Pada mikroskop konvensional, sumber cahya masih berasal dari sinar matahari yang dipantulkan dengan suatu cermin datar atau cermin cekung yang terdapat dibawah kondensor. Cermin ini akan mengarahkan cahaya dari luar ke dalam kondensor.
Mikroskop cahaya menggunakan tiga jenis lensa, yaitu lensa objektif, lensa okuler, dan kondensor. Lensa objektif dan lensa okuler terletak pada kedua ujung tabung mikroskop, sedangkan penggunaan lensa okuler terletak pada mikroskop bisa berbentuk lensa tunggal (monokuler) atau ganda (binokuler). Pada ujung bawah mikroskop terdapat tempat dudukan lensa objektif yang bisa dipasangi tiga lensa atau lebih. Di bawah tabung mikroskop terdapat meja mikroskop yang merupakan tempat preparat.
Lensa mikroskop cahaya mempunyai fungsi masing-masing. Lensa objektif berfungsi untuk membentuk bayangan pertama, menentukan struktur yang akan terlihat pada bayangan akhir, serta memperbesar bayangan objek. Lensa okuler adalah lensa mikroskop yang terdapat dibagian ujung atas tabung berdekatan dengan mata pengamat, berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif berkisar antara 4 hingga 25 kali. Sistem lensa ketiga adalah lensa kondensor yang berfungsi untuk mendukung terciptanya pencahayaan pda objek yang akan dilihat.
Gambar 6. Mikroskop Cahaya
Mikroskop cahaya terbagi menjadi:
1. Mikroskop Medan Terang
Medan mikroskop dalam mikroskop medan-terang, diterangi dengan benderang, sehingga objek yang sedang diamati tampak lebih gelap daripada latar belakangnya. Mikroskop medan-terang menghasilkan perbesaran maksimum sekitar 1000 diameter, akan tetapi perbesaran ini dapat ditingkatkan dengan sedikit modifikasi.
2. Mikroskop Medan Gelap
Pada mikroskop medan-gelap, diperlengkapi dengan kondensor medan-gelap dan suatu objektif ber-NA rendah. Kondensor ini mengarahkan berkas cahaya ke dalam medan spesimen pada sudut yang sedemikian hingga hanya berkas-berkas yang mengenai objek pada medan spesimen itu dibiaskan dan memasuki objektif. Akibatnya, objek itu menjadi terang-benderang dan sangat nyata terhadap medan-gelap. Mikroskop medan-gelap berguna untuk pemeriksaan mikroorganisme hidup. Teknik ini sangat berguna bagi identifikasi bakteri yang menyebabkan sifilis.
c. Mikroskop Fluoresensi
Mikroskop fluoresensi banyak ditemukan di Laboratorium Rumah Sakit dan Klinik. Mikroskop ini digunakan untuk memeriksa specimen yang telah diwarnai dengan zat-zat pewarna fluorokrom, sehingga memungkinkan identifikasi mikroorganisme denagn cepat. Zat-zat pewarna ini menyerap energi gelombang cahaya pendek tak kasat mata sambil memancarkan gelombang panjang gelombang kasat mata yang lebih besar. Bahan seperti itu disebut fluoresen, sehingga fenomena ini disebut fluoresensi (pendar fluor).
1. Mikroskop Kontras Fase
Mikroskop kontras fase merupakan mikroskop cahaya yang memungkinkan kontras yang lebih besar antara substansi dengan berbagai ketebalan atau indeks bias. Hal ini dapat di peroleh dengan menggunakan kondensor dan objektif yang khusus yang mengendalikan iluminasi objeknya dengan jalan mengaksentuasikan perbedaan-perbadaan yang kecil dalam ketebalan atau indeks bias struktur-struktur selular. Perbedaan tersebut dapat dilihat dari terang atau gelap yang berlainan. Dengan teknik ini dapat ditemukan letak struktur di dalam sel yang tidak diwarnai dan tak teramati dengan mikroskop medan-terang.
1. Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu melakukan pembesaran objek sampai dua juta kali yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar, serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan lebih banyak energi dan radiasi elekromagnetik yang lebih pendek dibandingkan dibandingkan mikroskop cahaya.
Gambar 7. Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron terbagi menjadi beberapa jenis, yaitu:
1. Mikroskop Transmisi Elektron (TEM)
Mikroskop transmisi electron (Transmission Electron Microscope- TEM) adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, dimana elektron ditembuskan ke dalam objek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layer. Mikroskop ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm.
Gambar 8. Mikroskop Transmisi Elektron (TEM)
1. Mikroskop Pemindai Transmisi Elektron (STEM)
Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) merupakan salah satu tipe yang merupakan hasil pengembangan dari mikroskop transmisi elektron (TEM). Pada sistem STEM ini, elektron menembus spesimen, namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM.
1. Mikroskop Pemindai Lingkungan Elektron (ESEM)
Mikroskop ini merupak pengembangan dari SEM yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Environtmental SEM (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi objek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai objek TEM maupun SEM.
Gambar 9. Mikroskop SEM
1. Jenis Sediaan
NAMA MEDIA KOMPOSISI MEDIA
(% BERAT AIR)
Larutan Pepton Pepton (produk terlarut dari hidrolisis protein)1%, sodium klorida 0,5%
Blood Agar Nutrisi agar yang mengandung 5-10% darah yang berbentuk fibrin.
Coklat Agar Blood Agar dipanasi hingga 70-800 C sampai berubah warna kecoklatan
Serum Agar Nutrisi agar mengandung 5% (v/v) serum
Deoxycholate citrate agar (DCA) Ekstrak daging dan pepton 1%, laktosa 1%, sodium sitrat 1%, ferric citrate 0,1%, sodium deoxycholate 0,5%, neutral red 0,002%, agar 1,5%
Tabel 6. Media Sediaan
2.4 CIRI BIOKIMIA
Selama awal abad 20 ahli mikrobiologi telah meneliti bahwa mikroorganime mampu menyebabkan berbagai macam perubahan kimia baik melalui penguraian maupun sintesis senyawa organik yang baru. Hal inilah yang disebut dengan ‘biochemical diversity’ atau keanekaragaman biokimia yang menjadi ciri khas mikroorganisme. Disamping itu, yang penting lainnya adalah bahwa mekanisme perubahan kimia oleh mikroorganisme sangat mirip dengan yang terjadi pada organisme tingkat tinggi. Konsep ini dikenal dengan ‘unity in biochemistry’ yang artinya bahwa proses biokimia pada mikroorganisme adalah sama dengan proses biokimia pada semua makhluk hidup termasuk manusia. Bukti yang lebih baru menunjukan bahwa informasi genetik pada semua organisme dari mikroba hingga manusia adalah DNA.
2.4.1 Reksi Biokimia
Berdasarkan sifat mikroorganisme tersebut maka identifikasi bakteri dapat dilakukan dengan uji biokimia. Pengujian biokimia umumnya didasarkan pada reaksi oksidasi terhadap tiga jenis gula disakarida (maltosa, laktosa, selobiosa), dan tiga jenis gula alkohol (manitol, sorbitol, dulcitol). Sebagai contoh, bakteri dimasukkan ke dalam tabung yang berisi larutan tertentu, misalnya glukosa. Keberasaan suatu jenis bakteri menimbulkan rekasi tertentu pada larutan yang diberikan indicator blutimol biru untuk menunjukan adanya perubahan pH. Setelah masa inkubasi selama 18-24 jam dengan suhu 37oC. Misalnya keberadaan bakteri Escherisia coli dalam larutan glukosa akan merubah larutan menjadi warna kuning yang menunjukan pH menjadi asam, disertai adanya gas. Begitu pula untuk jenis bakteri lain dapat menimbulkan reaksi biokimia tertentu pada beberapa jenis larutan penguji.
Tabel 6. Hasil Reaksi Biokimia Kuman
Keterangan
A = ASAM
B = GAS
Slo = Reaksi berlangsung lambat
2.5 KEPEKAAN BAKTERI TERHADAP ANTIBIOTIKA
Ada berbagai mekanisme yang menyebabkan suatu populasi bakteri menjadi resisten terhadap antibiotika. Mekanisme tersebut antara lain adalah:
1. Mikroorganisme memproduksi enzim yang merusak daya kerja obat, contoh: Staphilococcus resisten terhadap penisilin disebabkan Staphilococcus memproduksi enzim beta laktamase yang memecahkan cincin beta laktam dari penisilin, sehingga penisilin tidak lagi aktif bekerja. Enzim lain yang juga dapat memecah obat adalah adenilase fosforilase dan asetilase.
2. Terjadi perubahan permeabilitas bakteri terhadap obat-obat tertentu, contoh: beberapa bakteri tertentu memiliki barier khusus terhadap segolongan obat, misalnya Streptococcus memiliki barier alami terhadap obat golongan aminoglikosida
3. Terjadinya perubahan pada tempat atau lokus tertentu di dalam sel mikroorganisme tertentu yang menjadi target dari obat. Contoh: obat golongan aminoglokosida memecah atau membunuh bakteri karena obat ini merusak system ribosom sub unit 30S. Bila pada suatu hal, lokus kerja obat pada ribosom 30S berubah, maka bakteri tidak lagi sensitive terhadap golongan obat ini.
4. Terjadinya perubahan pada metabolic pathway yang menjadi target obat, contoh: bakteri yang resistenterhadap obat golongan sulfonamide, tidak memerlukan PABA dari luar sel, tapi dapat mengunakan asam folat; sehingga sulfonamide yang berkompetisi dengan PABA tidak berpengaruh apa-apa pada metabolism sel
5. Terjadi perubahan enzimatik, sehingga bakteri meskipun masih dapat hidup dengan baik, tetapi kurang sensitif terhadap antibiotic. Contoh: kuman yang sensitive terhadap sulfonamide, mempunyai afinitas yang lebih besar terhadap sulfonamide dibandingkan dengan PABA sehingga kuman akan mati.
Bakteri berasal dari kata Latin, yaitu bacterium (jamak: bacteria), adalah kelompok raksasa dari organisme hidup. Mereka sangat kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular, dengan struktur sel yang relatif sederhana tanpa nukleus atau inti sel, sitosekeleton, serta organ lainnya seperti mitokondria dan kloroplas.
2.2 KLASIFIKASI BAKTERI
Klasifikasi bakteri meiputi taksonomi dan nomenklatur, terutama kuman-kuman patogen terhadap manusia.
1. Taksonomi
Taksonomi adalah ilmu yang mempelajari tentang klasifikasi atau penataan sistematik organisme ke dalam kelompok atau kategori yang disebut taksa (tunggal: takson). Dalam taksonomi, unit-unit organisme ditata secara teratur ke dalam satuan kelompok yang lebih besar.
1. Menurut sistem Linnaeus
Sebelum tahun 1700, organisme yang dapat dilihat dengan mata telanjang diklasifikasikan sebagai tumbuhan (Plantae) dan hewan (Animalia). Pada tahun 1750-an, dunia tumbuhan dan hewan dibagi lagi oleh Carolus Linnaeus, naturalis berkebangsaan Swedia, menjadi kelompok yang dapat diidentifikasi berdasarkan kekerabatan organisme. Pengelompokan tersebut dikenal dengan istilah nomenklatur system biner karena sistem penamaan ini terdiri dari dua bagian. Berdasarkan sistem klasifikasi tersebut, alga dan fungi dimasukkan ke dalam dunia tumbuhan, sedangkan protozoa ke dalam dunia hewan.
Gambar 1. Carolus Linnaeus
Kategori taksonomi (taksa) adalah sebagai berikut :
• Spesies : Sekelompok organisme yang memiliki kekerabatan dekat sehingga ciri-ciri individu-individu di dalamnya secara garis besar serupa
• Genus : Sekelompok spesies yang serupa
• Famili : Sekelompok genus yang serupa
• Ordo : Sekelompok famili yang serupa
• Kelas : Sekelompok ordo yang serupa
• Filum atau divisi : Sekelompok kelas yang berkerabat
o Kingdom : Seluruh organisme di dalam hierarki
1. Klasifikasi didasarkan kepada Bergey’s Manual of determinative Bacteriology
Berdasarkan buku Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (ed.8,1974), bakteri dan bakteri hijau (Cyanobacteria) diklasifikasikan sebagai tanaman primitif karena :
1. Memiliki dinding sel seperti tumbuhan
2. Beberapa jenis bakteri dan semua bakteri hijau bersifat fotosintetik
Bakteri dan bakteri hijau dimasukkan dalam kelompok prokariot. Prokariot mempunyai inti primitif yang berkembang biak secara amitosis menjadi 2 bagian. Inti tersusun dari DNA yang tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membran.
Bakteri terdiri atas Eubacteria (bakteri sejati) dan Archaebacteria (bakteri purba). Keduanya merupakan golongan prokariot. Bakteri yang bersifat patogen terhadap manusia termasuk dalam Eubacteria.
Prokariot diklasifikasikan sebagai berikut :
• Kingdom : Procaryotae
• Divisio : Cyanobacteria
• Divisio II : Bacteria
Perbedaan Cyanobacteria Bacteria
1) Jumlah sel Tidak semua Cyanobacteria bersel tunggal, misalnya Anabaena yang berbentuk seperti benang. Bacteria adalah uniseluler.
2) Alat gerak Cyanobacteria tidak memiliki alat gerak. Bacteria memiliki alat gerak berupa flagelum.
3) Ada tidaknya klorofil Cyanobacteria memiliki klorofil sehingga dapat berfotosintesis. Hanya jenis bakteri fotoautotrof yang mempunyai klorofil.
Tabel 1. Perbedaan antara cyanobacteria dan bacteria
Bakteri dibagi dalam 3 kelas yang diklasifikasikan selanjutnya sebagai berikut :
• Ordo yang berakhiran -ales
• Familia yang berakhiran -aceae
• Genus
• Species
Contoh :
1. Kingdom : Procaryotae
Divisio : Cyanobacteria
Kelas : Eubacteria
Ordo : Nostocales
Famili : Nostocaceae
Genus : Anabaena
Spesies : Anabaena sphaerica (Cyanobacteria yang dapat memfiksasi gas nitrogen dari udara)
Gambar 2. Anabaena sphaerica
1. Kingdom : Procaryotae
Divisio : Bacteria
Kelas : Eubacteria
Ordo : Eubacteriales
Famili : Micrococcaceae
Genus : Staphylococcus
Spesies : Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus menyebabkan :
• Infeksi kulit seperti bisul dan Impetigo
• Infeksi di bawah kulit (cellulitis)
• Infeksi yang lebih parah pada tulang, darah, paru-paru, dan bagian tubuh lainnya
Gambar 3. Staphylococcus aureus (kiri) dan infeksi yang ditimbulkannya (kanan).
Lain halnya dengan nomenklatur, bakteri tidak memiliki sistem klasifikasi yang resmi. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology edisi VIII tidak lagi menggunakan taksa yang lebih tinggi karena ketidakjelasan hubungan genetika. Bergey’s Manual edisi terakhir membagi prokariot dalam 4 divisio utama :
1. Gracilicutes : bakteri Gram negatif
2. Firmicutes : bakteri Gram positif
3. Tenericutes : bakteri tanpa dinding sel
4. Archaebacteria
1,2, dan 3 termasuk dalam Eubacteria.
1. Galur (strain)
Galur adalah biakan murni kuman yang tersusun dari kelompok kuman yang merupakan keturunan kuman dari satu isolat. Contohnya : Staphylococcus aureus strain Oxford, yaitu kuman standar untuk macam-macam keperluan di laboratorium.
Spesies bakteri mengandung galur-galur mikroorganisme yang sifat-sifatnya secara garis besar sama, tetapi sesungguhnya memiliki perbedaan. Biovar (biotip) dipilih sebagai galur terbaik untuk mewakili suatu spesies. Sungguhpun demikian, galur-galur biovar (biotip) tidak dapat memperlihatkan seluruh sifat galur dalam suatu spesies sehingga untuk menunjukkan bentuk-bentuk tertentu pada variasi galur dibutuhkan penentuan subspesies, seperti serotip (serovar), pathotip (pathovar), morphotip ( morphovar), dan fagatip (phagovar).
1. Taksonomi Numeris (Taksonomi Komputer)
Taksonomi numeris membutuhkan informasi mengenai ciri-ciri yang tidak berkaitan. Setiap ciri diberi bobot yang sama dalam membentuk taksa. Kesamaan menyeluruh didasarkan pada proporsi ciri-ciri yang dimiliki bersama. Taksonomi numeris memiliki dua keuntungan. Pertama, tingkat objektivitas lebih tinggi. Kedua, hasil penemuannya dapat diulang-ulang sehingga taksonomiwan lain dapat memperoleh hasil yang sama bila mengikuti prosedur dan data yang sama.
Taksonomi numeris mendeskripsikan persamaan, kemiripan, dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coefficient (SJ) menyatakan sifat-sifat yang positif saja, sementara Simple matching coefficient (SSM) menyatakan sifat-sifat yang positif dan negatif. Kedua koefisien tersebut menggambarkan persentase sifat-sifat yang sama antarorganisme.
Keterangan:
a = jumlah sifat-sifat yang ada pada kedua strain
b = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain pertama
c = jumlah sifat-sifat yang ada pada strain kedua
d = jumlah sifat-sifat yang tidak ada pada kedua strain
1. Taksonomi Genetik
Perkembangan dalam biologi molekuler memungkinkan diperolehnya informasi mengenai kekerabatan organisme pada tingkat genetik berdasarkan :
• Komposisi basa DNA
• Homologi sekuens DNA dan rRNA (RNA ribosomal)
• Pola-pola metabolisme stabil yang dikontrol oleh gen
• Polimer-polimer pada sel
• Struktur organel dan pola regulasinya
Kekerabatan berdasarkan homologi asam nukleat (homologi sekuens DNA) :
Keterangan:
G = guanin
C = sitosin
A = adenin
T = timin
1. Nomenklatur
Nomenklatur merupakan metode penamaan yang diperlukan dalam klasifikasi. Nomenklatur digunakan untuk memberi nama suatu kelompok organisme tertentu. Nomenklatur bertujuan untuk memudahkan komunikasi antar ilmuwan biologi mengenai jenis makhluk hidup. Sistem nama ini diciptakan oleh Carolus Linnaeus pada tahun 1753. Nomenklatur merupakan bahasa Latin nomen, yang artinya nama.
1. Pemberian nama kelas, bangsa, dan family
1. Nama Kelas biasanya berakhiran –acea
2. Nama Ordo biasanya berakhiran –ales
3. Nama Familia biasa berakhiran –aceae
1. Pemberian nama genus dan spesies
Di dalam penamaan tidak ada penggolongan prokariotik, tetapi nama yang diberikan pada prokariotik diatur dalam Kode Internasional tata nama Bakteri (International Code of Nomenclature of Bacteria). Bakteri juga menggunakan sistem pemberian nama binomial (binomial name) yang diajukan Carolus Linnaeus, ilmuwan Swedia kelahiran 23 Mei 1707, sedangkan untuk tanaman pada tahun 1753. Sistem penamaan nama ini dikenal dengan sebutan “Binomial nomenclatur” yaitu merupakan sistem tata nama terdiri dari 2 bagian, yaitu bagian pertama sebagai nama genus dan bagian kedua sebagai penunjuk spesies (epitheton specificum). Nama genus dimulai dengan huruf besar dan penunjuk spesies ditulis dengan huruf kecil. Misalnya Streptococcus pneumoniae. Nama genus dapat memberi keterangan mengenai genus tersebut.
Nama bakteri dapat berasal dari kata baru yang disesuaikan dengan bahasa Latin atau nama seseorang (penyelidik) yang dilatinkan.
Contoh :
Bentuk—————– Bacillus : batang
Clostridium : spindle, pintalan yang halus
Micrococcus : butir kecil
Nama Penyelidik—– Erwinia : dari nama Erwin
Pasteurella : dari nama Pasteur
Salmonella : dari nama Salmon
Brucella : dari nama Bruce
Clostridium Welchii : ditemukan oleh Welch
Nama ilmiah (scientific name) pada kehidupan sehari-hari yang lebih banyak dipakai adalah :
Sifilis : Treponema pallidum
Lepra : Mycobacterium leprae
Koch, TBC : Mycobacterium tuberculosis
Spesies adalah suatu suatu mikroorganisme yang sudah tertentu. Spesies bakteri ditentukan oleh :
1. Sifat-sifat struktural yang terdiri dari bentuk, besar, cara pergerakan, reaksi terhadap pewarnaan gram serta pertumbuhan makroskopik (sifat-sifat koloni).
2. Sifat-sifat biokimia dan kebutuhan akan nutrisi, produk-produk akhir metaboisme, susunan biokimiawi komponen sel dan metabolit-metabolitnya
3. Sifat-sifat fisiologisnya terhadap oksigen, temperatur, PH, dan repon terhadap zat-zat anti bakteri.
1. Sifat ekologi
1. Komposisi basa DNA, homologi dan sifat-sifat genetik.
Contoh :
Kingdom : Procaryotae
Subkingdom : Eubacteria
Divisio : Cyanobacteria
Subdivisio : Bacteria
Kelas : Actinomycetacea
Ordo : Actinomycetales
Familia : Mycobacteriaceae
Genus : Mycobacterium
Spesies : Mycobacterium tuberculosis
Mycobacterium lepre
Mycobacterium bovis
Mycobacterium phlei
2.3 IDENTIFIKASI
Identifikasi bakteri meliputi isolasi, koloni, mikroskopik, ciri biokimia dan kepekaan bakteri terhadap antibiotika.
2.3.1 Isolasi
1. Sumber contoh
Istilah sumber contoh sebenarnya lebih umum disebut sebagai bahan pemeriksaan yakni suatu sampel tempat hidup bakteri yang akan diisolasi. Bahan pemeriksaan berbeda-beda untuk setiap jenis bakteri. Misalnya, bahan untuk pemeriksaan bakteri Staphillococcus aureus dapat diperoleh dengan cara swabbing atau langsung dari darah, pus, sputum atau likuor serebrospinalis, sedangkan bahan pemeriksaan Streptococcus pyogenes dengan cara swabbing dari hidung atau tenggorokan, atau langsung dari darah, pus, sputum, likuor serebrospinalis, eksudat, dan urin.
2. Cara pertumbuhan bakteri
Istilah pertumbuhan umum digunakan untuk bakteri serta mikroorganisme lain dan biasanya mengacu pada perubahan di dalam hasil panen sel (pertambahan total massa sel) dan bukan perubahan individu organisme. Inokulum hampir selalu mengandung ribuan organisme, yaitu pertumbuhan menyatakan pertambahan jumlah atau massa melebihi yang ada di dalam inokulum asalnya. Selama fase pertumbuhan seimbang (balanced growth) yang akan diuraikan kemudian, pertambahan massa bakteri berbanding lurus (proporsional) dengan pertambahan komponen selular yang lain seperti DNA, RNA, dan protein, sehingga muncullah berbagai cara untuk mengembangkan pengukuran bagi pertumbuhan bakteri.
Ciri khas reproduksi bakteri adalah pembelahan biner melintang; satu sel membelah diri menghasilkan dua sel. Jadi bila kita mulai dengan satu bakteri tunggal, maka populasi bertambah secara geometrik:
1-> 2-> 22-> 23->…-> 2n atau dengan hitungan sederhana: 1-> 2-> 4-> 8-> …
Dalam hal ini, 2n merupakan jumlah maksimum sel yang pada akhirnya dicapai di dalam populasi. Selang waktu yang diperlukan bagi sel untuk membelah diri atau untuk populasi menjadi dua kali lipat dikenal sebagai waktu generasi. Tidak semua spesies bakteri mempunyai waktu generasi yang sama. Waktu generasi untuk suatu spesies bakteri tertentu juga tidak sama pada segala kondisi. Waktu generasi sangat bergantung pada cukup tidaknya nutrien di dalam medium serta pada sesuai tidaknya kondisi fisik.
Waktu generasi bakteri dapat ditentukan dengan pemeriksaan mikroskopik langsung. Tetapi metode yang lebih praktis dan umum ialah menginokulasi suatu medium dengan bakteri dalam jumlah yang diketahui, membiarkan mereka tumbuh pada kondisi optimum, dan menentukan poulasi pada interval waktu tertentu secara berkala. Data percobaan yang dibutuhkan untuk menghitung waktu generasi ialah:
1. Jumlah bakteri yang ada pada mulanya, yaitu di dalam inokulum
2. Jumlah bakteri yang ada pada waktu tertentu
3. Interval waktu
Pertumbuhan bakteri pada umumnya ditandai dengan empat fase yang khas, yakni periode awal yang tampaknya tanpa pertumbuhan (fase lamban atau lag phase) diikuti leh suatu periode pertumbuhan yang cepat (fase log), kemudian mendatar (fase statis atau stationary phase), dan akhirnya diikuti oleh suau penurunan polpulasi sel-sel hidup (fase kematian atau penurunan). Di antara setiap fase ini ada suatu periode peralihan yang menunjukkan lamanya waktu sebelum semua sel memasuki fase yang baru. Ciri-ciri tambahan ang berkaitan dengan keempat fase pertumbuhan tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Fase Pertumbuhan Ciri
Lamban (lag) Tidak ada pertambahan populasi
Sel mengalami perubahan dalam komposisi kimiawi dan bertambah ukurannya; substansi intraseluluer bertambah
Logaritma (eksponensial) Sel membelah dengan laju yang konstan
Massa menjadi dua kali lipat dengan laju sama
Aktifitas metabolic konstan
Keadaan pertumbuhan seimbang
Statis Penumpukan produk beracun dan kehabisan nutrient
Beberapa sel mati sedangkan yang lain tumbuh dan membelah
Jumlah sel hidup menjadi tetap
Penurunan atau kematian Sel menjadi mati lebih cepat daripada terbentuknya sel-sel baru
Laju kematian mengalami percepatan menjadi eksponensial
Bergantung pada spesiesnya, semua sel mati dalam waktu beberapa hari atau beberapa bulan
Tabel 2. Fase Pertumbuhan Bakteri
Adapun waktu generasi suatu bakteri dapat dihitung dengan rumus berikut:
G =
Dengan,
G : waktu generasi
t : selang waktu antara pengukuran jumlah sel di dalam populasi pada suatu saat dalam fase log (B) dan kemudian lagi pada suatu titik waktu kemudian (b)
B : populasi awal
b : populasi setelah waktu t
log : log 10
3,3 : faktor log 2 menjadi log 10
Pertumbuhan suatu biakan dapat dimanipulasi dengan beberapa cara, contohnya secara eksperimental semua sel dapat dipertahankan tepat pada stadium pertumbuhan yang sama (pertumbuhan sinkron) selama jangka waktu yang lama, juga untuk memperpanjang pertumbuhan fase log dengan terus menerus menyediakan nutrien dengan cara penyingkiran serentak medium yang lama (yang telah digunakan). Hal ini dinamakan biakan sinambung.
Dengan demikian dapat diliat bahwa istilah pertumbuhan yang digunakan pada bakteri mengacu pada perubahan dalam populasi total dan bukannya perubahan dalam suatu individu organism saja. Pada kondisi pertumbuhan seimbang, ada suatu pertambahan semua komponen selular secara teratur. Akibatnya, pertumbuhan dapat ditentukan tidak hanya dengan cara mengukur jumlah sel,tetapi juga dengan mengukur jumlah berbagai komponen selular (DNA,RNA, protein) dan juga untuk produk-produk metabolism tertentu.
1. Zat yang diperlukan
Semua bentuk kehidupan tak terkecuali bakteri mempunyai persamaan dalam hal persyaratan nutrisi tertentu dalam bentuk zat-zat kimiawi yang diperlukan untuk pertumbuhan dan fungsinya yang normal. Nutrisi merupakan bahan-bahan kimia untuk proses biosintesis dan pembentukan energi. Nutrisi tersebut di dapat dari lingkungan hidupnya, antara lain sebagai berikut:
1. Air
Air merupakan komponen terbesar dalam tubuh sel mikroba. Air diperlukan untuk melarutkan nutrisi yang diperlukan oleh bakteri sebagai jasad holofilik. Jasad holofilik hanya dapat menyerap nutrisi dalam bentk kelarutan atau nutrisi padat yang sudah dicerna oleh enzim ekstraseluler.
1. Sumber karbon
Sumber karbon yang biasa digunakan berupa senyawa karbon organik bagi bakteri heterotrof dan CO2 bagi bakteri autotrof. Sumber karbon diperlukan untuk proses pembentukan karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan energi.
1. Sumber nitrogen
Beberapa bakeri mampu menyerap nitrogen secara langsung dari atmosfer melalui proses fiksasi nitrogen, misalnya bakteri Rhizobium. Bakteri lainnya menggunakan nitrogen dalam bentuk alumunium NH3, NO3, dan senyawa organik.
1. Sumber fosfor
Semua makhluk hidup membutuhkan belerang dan fosfor. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat, yaitu garam-garam fosfat.
1. Faktor-faktor pertumbuhan
Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang diperlukan untuk pertumbuhan bakteri. Meskipun diperlukan dalam jumlah sedikit, bakteri belum dapat mensintesis zat-zat ini sendiri. Oleh sebab itu, bakteri harus menyerap dari lingkungan hidupnya. faktor-faktor pertumbuhan meliputi:
• Vitamin
Semua oranisme hidup membutuhkan vitamin (senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan). Vitamin merupakan komponen non protein dari banyak enzim. Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk substansi yang mengaktifkan enzim dan menyebabkan perubahan kimiawi. Bakteri dalam hidupnya memerlukan substansi-substansi ini di dalam makanannya. Dalam aspek nutrisi ini bakteri memperlihatkan pola yang beragam. Meskipun semua bakteri membutuhkan vitamin dalam proses metaboliknya yang normal, beberapa mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya dari senyawa-senyawa lain di dalam medium. Sedangkan bakteri lainnya tidak akan tumbuh kecuali bila ditambahkan satu atau lebih vitamin ke dalam mediumnya.
• Asam amino
Asam amino diperlukan untuk sintesis protein. Konsentrasi yang terlalu tinggi dapat menghambat pertumbuhan bakteri.
• Asam nukleat
Asam nukleat untuk sintesis DNA dan RNA
1. Unsur-unsur mineral
Bakteri memerlukan unsur-unsur mineral seperti C, H, O, N dalam jumlah besar (makronutrien) dan juga Mg, K, Ca, Zn, Fe, Co dan Cu dalam jumlah sedikit (mikronutrien) untuk pertumbuhan yang normal.
1. Akseptor elektron
Elektron bebas pada proses oksidasi harus ditangkap oleh suatu akseptor eleetron, yaitu: O2 , ion NO3-, NO2-, SO42-, N2O.
1. Sumber energi
Sumber energi dapat diperoleh dari cahaya (bagi bakteri fototrof) maupun senyawa organik hasil penguraian (bagi bakteri kemotrof). Bakteri fototrof mengandung klorofil sehingga mereka mendapat energi melalui proses fotosintesis. Fototrof dibedakan menjadi dua, yaitu fotoautotrof (fototrof yang mendapat karbon dari CO2) dan fotoheterotrof (fototrof yang mendapat karbon dari senyawa organik). Sedangkan bakteri kemotrof yang bergantung pada oksidasi senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya dibagi menjadi dua, yaitu kemoorganotrof dan kemolitotrof. Bakteri kemoorganotrof mendapatkan energi dari metabolisme senyawa-senyawa organik, sedangkan kemolitotrof mendapat energi dari oksidasi elemen atau senyawa anorganik, seperti ammonia, nitrit, sulfit, hidtrogen, dan lain-lain. Kemolitotrof dibagi menjadi dua, yaitu autotrofik kemolitotrof (kemolitotrof yang menggunakan karbon dioksida sebagai sumber utama karbon) dan heterotrofik kemolitotrof (kemolititrof yang mendapat sumber karbon dari senyawa organik).
Berikut adalah tabel nutrisi yang diperlukan oleh bakteri, sumbernya, serta fungsinya:
Elemen % berat kering* Sumber Fungsi
Makronutrien
Karbon 50 senyawa organik atau CO2 Konstituen utama dari bahan material sel
Oksigen 20 H2O, senyawa organik, CO2 dan O2 Konstituen dalam bahan material sel dan cairan sel; O2 adalah akseptot electron dalam respirasi aerobik
Nitogen 14 NH3, NO3, Senyawa organik, N2 Konstituen daam asam amino, asam nukleat, dan koenzim
Hidrogen 8 H2O, senyawa organik, H2 Konstituen dari senyawa organik dan cairan sel. Juga penting bagi pembentukan energi sebagai proton
Fosforus 3 Fosfat organik (PO4) Konstituen asam nukleat, nukleotida, fosfolipid
Tabel 3. Nutrisi makronutrien yang dibutuhkan bakteri
Elemen % berat kering* Sumber Fungsi
Mikronutrien
Sulfur 1 SO2, H2S, S, senyawa sulfur organik Konstituen dari senyawa ionik dan beberapa koenzim
Kalium 1 Garam kalium Kation selular utama dan kofaktor untuk enzim-enzim tertentu
Magnesium 0,5 Garam magnesium Kation sel dan kofaktor untuk beberapa reaksi enzim tertentu
Kalsium 0,5 Garam kalsium Kation sel, kofaktor untuk enzim tertentu, dansalah satu komponen endospora
Besi 0,2 Garam besi Komponen sitokrom dan protein lain serta salah satu kofaktor untuk beberapa reaksi enzim
Tabel 4. Nutrisi Mikronutrien yang dibutuhkan bakteri
*% berat kering tersebut untuk sel sejenis E. coli dalam fase pertumbuhan eksponensial.
Kebutuhan akan nutrisi mencerminkan kemampuan sintesis mikroba dan kondisi lingkungan hidupnya. jika nutrisi yang diperlukan selalu tersedia di lingkungan tempat tinggalnya, kemampuan mikroba tersebut untuk sintesis senyawa tersebut akan hilang. Misalnya, pada bakteri Streptococcus yang hidup di membrane mukosa dan usus dimana selalu tersedia nutrisi, kemampuannya untuk sintesis senyawa-senyawa yang diperlukan sebagai nutrisi menjadi hilang.
1. Kondisi fisika dan kimia pada pertumbuhan
Selain menyediakan nutrien yang sesuai untuk kultivasi bakteri, juga perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan optimum. Bakteri tidak hanya amat bervariasi dalam persyaratan nutrisinya, tetapi juga menunjukkan respon yang berbeda-beda terhadap kondisi fisik di dalam lingkungannya. Untuk berhasilnya kultivasi berbagai tipe bakteri, dibutuhkan suatu kombinasi nutrien serta lingkungan fisik yang sesuai.
1. Suhu
Karena semua proses pertumbuhan bergantung pada reaksi kimiawi dan laju reaksi-reaksi ini dipengaruhi oleh suhu, pola pertumbuhan bakteri dapat sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu juga mempengaruhi laju pertumbuhan dan jmlah total pertumbuhan organisme. Keragaman suhu juga dapat proses-proses metabolik tertentu serta morfologi sel. Setiap spesies bakteri tumbuh pada suatu kisaran suhu tertentu. Atas dasar ini, maka bakteri dapat diklasifikasikan sebagai psikrofil, yang tumbuh pada 00 sampai 300 ; mesofil yang tumbuh pada 250 sampai 400 celcius; termofil tumbuh pada 500 atau lebih. Suhu inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat selama periode waktu yang singkat (12 sampai 24 jam), dikenal sebagai suhu pertumbuhan optimum.
1. Atmosfer gas
Gas-gas utama yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri adalah oksigen dan karbon diosida. Bakteri memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respon terhadap oksigen bebas dan atas dasar ini maka mudah sekali untuk membagi mereka menjadi lima kelompok, yaitu aerobik (organisme yang membutuhkan oksigen), anaerobik fakultatif (tumbuh pada keadaan aerobic dan anaerobik), dan mikroaerofilik (tumbuh baik bila ada sedikit oksigen atmosfirik), aerob aerotoleran(tid ak mati dengan adanya oksigen), aerob obligat (tumbuh subur apabila ada oksigen dalam jumlah besar). Beberapa bakteri tidak hanya anaerobik, tetapi juga sangat sensitif terhadap oksigen, yakni apabila terkena oksigen akan terbunuh.
1. Kemasaman atau kebasaan (pH)
PH optimum pertumbuhan bagi kebanyakan bakteri terletak antara 6,5 dan 7,5. Namun, beberapa spesies dapat tumbuh dalam keadaan masam, atau sangat alkaline. Bagi kebanyakan spesies, nilai pH minimum dan maksimum antara 4 dan 9. Bila bakteri dikultivasi di dalam suatu medium yang mula-mula disesuaikan pH-nya misalnya 7, maka mungikn sekali pH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Pergeseran pH ini dapat sedemikian besar sehingga dapat menghambat pertumbuhan selanjutnya organisme tersebut. Pergeseran pH dapat dicegah dengan menggunakan larutan penyangga dalam medium. Larutan penyangga adalah senyawa atau pasangan senyawa yang dapat menahan perubahan pH. Suatu kombinasi garam phospat, seperti KH2PO4 dan K2HPO4 digunakan secara luas dalam media bakteriologi untuk tujuan ini. Beberapa bahan nutrisi medium, seperti pepton juga mempunyai kapasitas penyangga. Perlu atau tidaknya suatu medium diberi larutan penyangga tergantung dari maksud penggunaanya dan dibatasi oleh kapasitas penyangga yang dimiliki senyawa-senyawa yang digunakan.
1. Cahaya
Beberapa kelompok bakteri mempunyai persyaratan tambahan. Sebagai contoh, organisme fotoautotrofik (fotosintetik) harus diberi sumber pencahayaan, karena cahaya adalah sumber energinya.
1. Tekanan Osmotik
Pertumbuhan bakteri dapat dipengaruhi oleh keadaan tekanan osmotic, yaitu tenaga atau tegangan yang terhimpun ketika air berdifusi melalui suatu membran) atau tekanan hidrostatik (tegangan zat alir). Bakteri tertentu tumbuh dalam lingkungan berkonsentrasi garam tinggi atau rendah. Ini menunjukan adanya tanggapan terhadap tekanan osmotik.
2.2.2 Koloni
Bakteri yang sejenis akan berkembang menjadi seperti bulatan-bulatan kecil (koloni) pada media agar mengandung makanan (garam-garam, serum, vitamin, darah, dan lain-lain).
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam mempelajari koloni bakteri adalah:
• Ada atau tidaknya pigmen
• Besarnya (diameter) koloni
• Ada penonjolan atau tidak (merata)
• Terjadi kekeruhan atau bening, suram atau mengkilat
• Permukaan rata (smooth) atau tidak rata (rough)
• Pinggiran rata atau tidak
• Menjalar atau tidak
• Konsistensinya: berlendir atau tidak
Adapun jenis-jenis koloni bakteri ialah berbentuk smooth, rough, menjalar, dan beranyaman. Berikut ini contoh dari bakteri dari masin-masing koloni:
• Koloni smooth : Eschericia coli
• Koloni rough : B. subtilis
• Koloni menjalar : Proteus mirabilis
• Koloni beanyaman : B. mycoides
Gambar 4. Bakteri Eschericia coli
1. Bentuk
Bentuk tubuh atau morfologi bakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium dan usia. Oleh karena itu untuk membandingkan bentuk serta ukuran bakteri, kondisinya harus sama. Pada umumnya bakteri yang usianya lebih muda ukurannya relatif lebih besar daripada yang sudah tua. Berdasarkan bentuknya, bakteri dibagi menjadi tiga bagian besar,yaitu berbentuk kokus, basilus, dan spirilum.
1. Kokus
Sel bakteri yang berbentuk seperti bola atau elips dinamakan kokus. Kokus muncul dalam beberapa penataan yang khas bergantung pada spesiesya dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:
• Mikrococcus, jika kecil dan tunggal (single)
• Diplococcus, jka bergandanya dua-dua
• Pneumococcus, diplococcuss yang berbentuk lanset, gonococcus adalah diplokokus yang berbentuk biji kopi.
• Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujur sangkar
• Sarcina, jika bergerombol delapan sel yang tersusun rapi dalam bentuk kubus
• Staphylococcus, jika bergerombol tak teratur seperti ntaian buah anggur
• Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai
2) Basilus
•
o Sel bakteri berbentuk silindris atau seperti batang dengan panjang bervariasi dari 2-10 kali diameter kuman tersebut dinamakan basilus. Bakteri ini mempunyai variasi sebagai berikut:
•
o Cocobacillus, batang yang sangat pendek menyerupai kokus
o Fusiformis, dengan kedua ujung batang meruncing
o Streptobacillus, sel-sel bergandengan membentuk suatu filamen
Ada banyak perbedaan dalam ukuran panjang dan lebar di antara berbagai spesies basilus. Perbedaan-perbedaan tersebut tampak pada bakteri-bakteri berikut ini:
• Clostridium sporogenes, 0,6-0,3 µm x 3,0-7,0 µm
• Pseudomonas sp., 0,5-1,0 µm x 2,0-3,0 µm
• Bacillus megaterium, 0,2-1.5 µm x 2,0-4,0 µm
• Salmonella typhi, 0,6-0,7 µm x 2,0-3,0 µm
Ujung beberapa basilus tampak persegi, yang lain bundar, dan yang lain lagi meruncing atau lancip seperti ujung cerutu. Kadang-kadang basilus tetap saling melekat satu dengan yang lainnya, ujung dengan ujung, sehingga memberikan penampilan rantai.
• 3) Spiral
Bakteri berbentuk spiral, atau spirilum, terutama dijumpai sebagai individu-individu sel yang tidak saling melekat. Spiril adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:
• Vibrio, berbentuk batang bengkok
• Spirilum, berbentuk spiral kasar dan kaku, tidak fleksibel dan dapat bergerak dengan flagel
• Spirochaeta, berbentuk spiral halus, elastik, dan fleksibel, dapat bergerak dengan aksial filament
Contoh:
• Borrelia, berbentuk gelombang
• Treponema, berbentuk spiral halus dan teratur
• Leptospira, berbentuk spiral dengan kaitan pada satu atau kedua ujungnya.
Gambar 5. Bentuk-bentuk bakteri
1. Ukuran
Satuan ukuran bakteri ialah mikrometer (µm), yang setara dengan 1/1000 mm atau 10-3 mm. bakteri yang paling umum di pelajari di dalam praktikum mikrobiologi dasar berukuran kira-kira 0,5-1,0 x 2,0-5,0 µm. Sebagai contoh bakteri stafilokokus dan streptokokus yang berbentuk bola mempunyai diaeter yang berkisar dari 0,75 sampai 1 µm dan panjang 2 sampai 3 µm. sel beberapa spesies bakteri amat panjang; panjangnya dapat melebihi 100 µm dan diameternya berkisar dari 0,1 sampai 0,2 µm. sekelompok bakteri yang dikenal sebagai mikoplasma, ukurannya khas amat kecil, sedemikian kecilnya sehingga hamper-hampir tak tampak di bawah mikroskop cahaya. Mereka juga pleomorfik; yaitu morfologinya amat beragam. Ukurannya berkisar dari 0,1 sampai 0,3 µm.
Walaupun bakteri amat kecil ukurannya, namun dapat diukur dengan relatif mudah secara tepat. Untuk tujuan ini, mikroskop dilengkapi dengan micrometer ocular, suatu piringan yang diukir garis-garis berjarak sama. Jarak antara garis-garis tersebut ditentukan sebelumnya dengan berpedomakan mikrometer pentas, suatu alat yang berfungsi sebagai mistar pada kerja mikroskopis. Pemeriksaan bakteri melalui mikroskop yang dilengkapi dengan mikrometer ocular akan menampakkan garis-garis yag sudah diketahui ukurannya di atas mkroorganisme yang diperiksa sedemikian rupa sehingga panjang dan lebar sel dapat ditentukan dengan mudah.
Memang sukar untuk memahami bakteri yang ukurannya sangat kecil itu dari segi kuantitatif seerti disebutkan di atas. Contoh-contoh berikut mungkin dapat membantu. Suatu volume sebanyak 1 cm3 mengandung sekitar setengah riliyun bakteri berbentuk batang berukuran rata-rata.kalulasi menunjukkan bahwaa kira-kira satu triliun bakteri mempunya berat hanya 1 g. Paling banyak bakteri diperiksa pada perbesaran 1.000 kali; lalat rumah yang umum bila diperbesar dengan taraf yang sama akan tampak lebih dari 9 m panjangnya.
Ciri khusus sel bakteri akan terungkap bila perbandingan antara luas permukaan terhadap volumena dihitung. Bagi bakteri, nilai ini sangat tinggi dibandingkan dengan mikroorganisme yang lebih besar. Dari segi praktis hal ini berarti bahwa isi suatu selbakteri menjadi terbuka terhadap batas permukaan antara dinding sel dannutrien di sekitarnya. Sifat inilah yang merupakan salah satu penyebab tingginya laju metabolism dan pertumbuhan bakteri.
Adapun pengukuran sel bakteri dapat ditempuh dengan langkah-langkah berikut ini:
1. Mikrometer pentas diletakkan di atas pentas mikroskop dan diamati di bawah objektif berkekuatan rendah.
2. Mikrometer ocular selanjutnya disisipkan di dalam lensa mata mikroskop. Bila dilihat di bawah objektif celup minyak (berkekuatan tinggi), maka skala mikrometer okular berimpit (atas) dengan skala mikrometer pentas (bawah). Pembagian skala pada mikrometer okular dikalibrasi dengan cara membandingkannya dengan mikrometer pentas.
3. Mikrometer okular yang sudah dikalibrasi digunakan untuk mengukur sel bakteri.
1. Warna
Untuk mempelajari morfologi, struktur, sifat-sifat bakteri dalam membantu mengidentifikasinya, kuman perlu diwarnai.
Pewarnaan Gram atau metode Gram adalah suatu metode empiris untuk membedakan spesies bakteri menjadi dua kelompok besar, yakni gram-positif dan gram-negatif, berdasarkan sifat kimia dan fisik dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853–193 yang mengembangkan teknik ini pada tahun 1884 untuk membedakan antara pneumokokus dan bakteri Klebsiella pneumoniae.
Bakteri Gram-negatif adalah bakteri yang tidak mempertahankan zat warna metil ungu pada metode pewarnaan Gram. Bakteri gram-positif akan mempertahankan zat warna metil ungu gelap setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gram-negatif tidak. Pada uji pewarnaan Gram, suatu pewarna penimbal (counterstain) ditambahkan setelah metil ungu, yang membuat semua bakteri gram-negatif menjadi berwarna merah atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel mereka.
Sifat bakteri terhadap pewarnaan Gram merupakan sifat penting untuk membantu determinasi suatu bakteri. Beberapa perbedaan sifat yang dapat dijumpai antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif dapat dilihat pada table berikut ini:
Bakteri Gram Positif Bakteri Gram Negatif
Dinding Sel:
Lapisan petidoglikan Lebih tebal Lebih tipis
Kadar lipid 1-4% 11-22%
Resistensi terhadap alkali (1% KOH) Tidak larut Larut
Kepekaan terhadap Yodium Lebih peka Kurang peka
Toksin yang dibentuk Eksotoksin Endotoksin
Resistensi terhadap tellurit Lebih tahan Lebih peka
Sifat tahan asam Ada yang tahan asam Tidak ada yang tahan asam
Kepekaan terhadap penisilin Lebih peka Kurang peka
Kepekaan terhadap streptomisin Tidak peka Peka
Tabel 5. Perbedaan bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif
Bakteri Gram-positif yang berbentuk kokus, kecuali kokus dari famili Neisseriaceae bersifat patogen terhadap manusia, yang berarti mereka berbahaya bagi organisme inang. Demikian juga halnya dengan spesies bakteri Gram-negatif yang berbentuk batang dan spiral, kecuali batang yang berasal dari genus: Mycobacterium, Corynebacterium, Listeria, Bacillus, dan Clostridium. Sifat patogen ini umumnya berkaitan dengan komponen tertentu pada dinding sel gram-negatif, terutama lapisan lipopolisakarida (dikenal juga dengan LPS atau endotoksin).
1. Bau
Setiap bakteri memiliki bau yang khas, misalnya bau busuk yang berasal dari tubuh mayat. Pembusukan dimulai dengan pemutusan ikatan protein-protein besar pada jaringan tubuh oleh bakteri fermentasi menggunakan enzim protease. Kumpulan hasil pemutusan ikatan protein yang disebut asam amino ini dicerna berbagai jenis bakteri, misalnya bakteri acetogen. Bakteri ini mereaksikan asam amino dengan oksigen dalam tubuhnya untuk menghasilkan asam asetat, hidrogen, nitrogen, serta gas karbon dioksida. Produk asam asetat ini menimbulkan bau.
Asam asetat yang dihasilkan ini diproses kembali oleh bakteri jenis methanogen, misalnya Methanothermobacter thermoautotrophicum yang biasa hidup di lingkungan kotor seperti selokan dan pembuangan limbah (septic tank). Asam asetat direaksikan dalam sel methanogen dengan gas hidrogen dan karbon dioksida untuk menghasilkan metana, air, dan karbon dioksida. Metana dalam bentuk gas juga menghasilkan bau busuk.
Selain asam asetat dan gas metana, beberapa bakteri menghasilkan gas hidrogen sulfida yang baunya seperti telur busuk. Lebih dari itu, bau busuk mayat di lautan yang bercampur dengan uap garam dapat bersifat racun, karena mampu mereduksi konsentrasi elektrolit dalam tubuh.
Produk berbahaya selain gas yang dihasilkan adalah cairan asam dan cairan lain yang mengandung protein toksik. Jika cairan-cairan ini sempat menginfeksi kulit yang luka atau terkena makanan, bukan hanya produk beracun yang dapat masuk ke dalam tubuh tetapi juga bakteri heterotrof patogen seperti Clostridium sp.
Bakteri serta produk beracun ini dapat menginfeksi manusia lewat kontaminasi makanan, minuman, atau luka di kulit. Karena adanya saluran masuk ini, maka berbagai penyakit seperti malaria, diare, degradasi sel darah merah, lemahnya sistem pertahanan tubuh, infeksi pada luka (tetanus), bengkak, atau infeksi pada alat kelamin menjadi ancaman yang serius.
Cara mengatasi serangan mikroorganisme ini adalah dengan menjaga makanan dan minuman tetap steril, yaitu dengan dipanaskan. Mencuci tangan dan kaki dengan sabun antiseptik cair sebelum makan. Menjaga lingkungan agar steril dengan cara menyemprotkan obat pensteril. Bakteri-bakteri tersebut juga dapat dicegah pertumbuhannya dengan cara meminum obat antibiotik atau suntik imunitas
1. Bentuk “Smooth” dan “Rough”
Bakteri memiliki permukaan yang berbeda-beda dan bergantung pada elevasi dari bakteri tersebut.Untuk bakteri yang memiliki flat elevation ( datar), maka bentuk permukaan dari bakteri tersebut adalah smooth dan glistening, sedangkan untuk bakteri yang memiliki raised elevation, bentuk permukaannya adalah rough (kasar). Contoh dari koloni bakteri yang memiliki bentuk permukaan smooth adalah Eschericia coli dan contoh koloni bakteri yang memiliki bentuk permukan rough adalah B.subtilis.
2.2.3 Mikroskopi
Mikroskopi adalah ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan mikroskop. Mikroskop berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari kata “micron” yang artinya kecil dan “scopos” yang artinya tujuan. Mikroskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat objek yang terlalu kecil apabila dilihat dengan menggunakan mata telanjang. Dengan menggunakan mikroskop, memungkinkan prbesaran objek hingga ratusan ribu kali. Instrumen ini paling banyak digunakan di Laboratorium mikroskopi.
1. Jenis Mikroskop
Mikroskop terdiri dari dua jenis, yaitu:
1. Mikroskop Cahaya
Mikroskop cahaya dikenal juga dengan nama “Compound light microscope” adalah sebuah mikroskop yang menggunakan cahaya lampu sebagai pengganti cahaya matahari, sebagaimana yang digunakan pada mikroskop konvensional. Pada mikroskop konvensional, sumber cahya masih berasal dari sinar matahari yang dipantulkan dengan suatu cermin datar atau cermin cekung yang terdapat dibawah kondensor. Cermin ini akan mengarahkan cahaya dari luar ke dalam kondensor.
Mikroskop cahaya menggunakan tiga jenis lensa, yaitu lensa objektif, lensa okuler, dan kondensor. Lensa objektif dan lensa okuler terletak pada kedua ujung tabung mikroskop, sedangkan penggunaan lensa okuler terletak pada mikroskop bisa berbentuk lensa tunggal (monokuler) atau ganda (binokuler). Pada ujung bawah mikroskop terdapat tempat dudukan lensa objektif yang bisa dipasangi tiga lensa atau lebih. Di bawah tabung mikroskop terdapat meja mikroskop yang merupakan tempat preparat.
Lensa mikroskop cahaya mempunyai fungsi masing-masing. Lensa objektif berfungsi untuk membentuk bayangan pertama, menentukan struktur yang akan terlihat pada bayangan akhir, serta memperbesar bayangan objek. Lensa okuler adalah lensa mikroskop yang terdapat dibagian ujung atas tabung berdekatan dengan mata pengamat, berfungsi untuk memperbesar bayangan yang dihasilkan oleh lensa objektif berkisar antara 4 hingga 25 kali. Sistem lensa ketiga adalah lensa kondensor yang berfungsi untuk mendukung terciptanya pencahayaan pda objek yang akan dilihat.
Gambar 6. Mikroskop Cahaya
Mikroskop cahaya terbagi menjadi:
1. Mikroskop Medan Terang
Medan mikroskop dalam mikroskop medan-terang, diterangi dengan benderang, sehingga objek yang sedang diamati tampak lebih gelap daripada latar belakangnya. Mikroskop medan-terang menghasilkan perbesaran maksimum sekitar 1000 diameter, akan tetapi perbesaran ini dapat ditingkatkan dengan sedikit modifikasi.
2. Mikroskop Medan Gelap
Pada mikroskop medan-gelap, diperlengkapi dengan kondensor medan-gelap dan suatu objektif ber-NA rendah. Kondensor ini mengarahkan berkas cahaya ke dalam medan spesimen pada sudut yang sedemikian hingga hanya berkas-berkas yang mengenai objek pada medan spesimen itu dibiaskan dan memasuki objektif. Akibatnya, objek itu menjadi terang-benderang dan sangat nyata terhadap medan-gelap. Mikroskop medan-gelap berguna untuk pemeriksaan mikroorganisme hidup. Teknik ini sangat berguna bagi identifikasi bakteri yang menyebabkan sifilis.
c. Mikroskop Fluoresensi
Mikroskop fluoresensi banyak ditemukan di Laboratorium Rumah Sakit dan Klinik. Mikroskop ini digunakan untuk memeriksa specimen yang telah diwarnai dengan zat-zat pewarna fluorokrom, sehingga memungkinkan identifikasi mikroorganisme denagn cepat. Zat-zat pewarna ini menyerap energi gelombang cahaya pendek tak kasat mata sambil memancarkan gelombang panjang gelombang kasat mata yang lebih besar. Bahan seperti itu disebut fluoresen, sehingga fenomena ini disebut fluoresensi (pendar fluor).
1. Mikroskop Kontras Fase
Mikroskop kontras fase merupakan mikroskop cahaya yang memungkinkan kontras yang lebih besar antara substansi dengan berbagai ketebalan atau indeks bias. Hal ini dapat di peroleh dengan menggunakan kondensor dan objektif yang khusus yang mengendalikan iluminasi objeknya dengan jalan mengaksentuasikan perbedaan-perbadaan yang kecil dalam ketebalan atau indeks bias struktur-struktur selular. Perbedaan tersebut dapat dilihat dari terang atau gelap yang berlainan. Dengan teknik ini dapat ditemukan letak struktur di dalam sel yang tidak diwarnai dan tak teramati dengan mikroskop medan-terang.
1. Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron adalah sebuah mikroskop yang mampu melakukan pembesaran objek sampai dua juta kali yang menggunakan elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan gambar, serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan lebih banyak energi dan radiasi elekromagnetik yang lebih pendek dibandingkan dibandingkan mikroskop cahaya.
Gambar 7. Mikroskop Elektron
Mikroskop elektron terbagi menjadi beberapa jenis, yaitu:
1. Mikroskop Transmisi Elektron (TEM)
Mikroskop transmisi electron (Transmission Electron Microscope- TEM) adalah sebuah mikroskop elektron yang cara kerjanya mirip dengan cara kerja proyektor slide, dimana elektron ditembuskan ke dalam objek pengamatan dan pengamat mengamati hasil tembusannya pada layer. Mikroskop ini telah mengalami peningkatan kinerja hingga mampu menghasilkan resolusi hingga 0,1 nm.
Gambar 8. Mikroskop Transmisi Elektron (TEM)
1. Mikroskop Pemindai Transmisi Elektron (STEM)
Mikroskop pemindai transmisi elektron (STEM) merupakan salah satu tipe yang merupakan hasil pengembangan dari mikroskop transmisi elektron (TEM). Pada sistem STEM ini, elektron menembus spesimen, namun sebagaimana halnya dengan cara kerja SEM.
1. Mikroskop Pemindai Lingkungan Elektron (ESEM)
Mikroskop ini merupak pengembangan dari SEM yang dalam bahasa Inggrisnya disebut Environtmental SEM (ESEM) yang dikembangkan guna mengatasi objek pengamatan yang tidak memenuhi syarat sebagai objek TEM maupun SEM.
Gambar 9. Mikroskop SEM
1. Jenis Sediaan
NAMA MEDIA KOMPOSISI MEDIA
(% BERAT AIR)
Larutan Pepton Pepton (produk terlarut dari hidrolisis protein)1%, sodium klorida 0,5%
Blood Agar Nutrisi agar yang mengandung 5-10% darah yang berbentuk fibrin.
Coklat Agar Blood Agar dipanasi hingga 70-800 C sampai berubah warna kecoklatan
Serum Agar Nutrisi agar mengandung 5% (v/v) serum
Deoxycholate citrate agar (DCA) Ekstrak daging dan pepton 1%, laktosa 1%, sodium sitrat 1%, ferric citrate 0,1%, sodium deoxycholate 0,5%, neutral red 0,002%, agar 1,5%
Tabel 6. Media Sediaan
2.4 CIRI BIOKIMIA
Selama awal abad 20 ahli mikrobiologi telah meneliti bahwa mikroorganime mampu menyebabkan berbagai macam perubahan kimia baik melalui penguraian maupun sintesis senyawa organik yang baru. Hal inilah yang disebut dengan ‘biochemical diversity’ atau keanekaragaman biokimia yang menjadi ciri khas mikroorganisme. Disamping itu, yang penting lainnya adalah bahwa mekanisme perubahan kimia oleh mikroorganisme sangat mirip dengan yang terjadi pada organisme tingkat tinggi. Konsep ini dikenal dengan ‘unity in biochemistry’ yang artinya bahwa proses biokimia pada mikroorganisme adalah sama dengan proses biokimia pada semua makhluk hidup termasuk manusia. Bukti yang lebih baru menunjukan bahwa informasi genetik pada semua organisme dari mikroba hingga manusia adalah DNA.
2.4.1 Reksi Biokimia
Berdasarkan sifat mikroorganisme tersebut maka identifikasi bakteri dapat dilakukan dengan uji biokimia. Pengujian biokimia umumnya didasarkan pada reaksi oksidasi terhadap tiga jenis gula disakarida (maltosa, laktosa, selobiosa), dan tiga jenis gula alkohol (manitol, sorbitol, dulcitol). Sebagai contoh, bakteri dimasukkan ke dalam tabung yang berisi larutan tertentu, misalnya glukosa. Keberasaan suatu jenis bakteri menimbulkan rekasi tertentu pada larutan yang diberikan indicator blutimol biru untuk menunjukan adanya perubahan pH. Setelah masa inkubasi selama 18-24 jam dengan suhu 37oC. Misalnya keberadaan bakteri Escherisia coli dalam larutan glukosa akan merubah larutan menjadi warna kuning yang menunjukan pH menjadi asam, disertai adanya gas. Begitu pula untuk jenis bakteri lain dapat menimbulkan reaksi biokimia tertentu pada beberapa jenis larutan penguji.
Tabel 6. Hasil Reaksi Biokimia Kuman
Keterangan
A = ASAM
B = GAS
Slo = Reaksi berlangsung lambat
2.5 KEPEKAAN BAKTERI TERHADAP ANTIBIOTIKA
Ada berbagai mekanisme yang menyebabkan suatu populasi bakteri menjadi resisten terhadap antibiotika. Mekanisme tersebut antara lain adalah:
1. Mikroorganisme memproduksi enzim yang merusak daya kerja obat, contoh: Staphilococcus resisten terhadap penisilin disebabkan Staphilococcus memproduksi enzim beta laktamase yang memecahkan cincin beta laktam dari penisilin, sehingga penisilin tidak lagi aktif bekerja. Enzim lain yang juga dapat memecah obat adalah adenilase fosforilase dan asetilase.
2. Terjadi perubahan permeabilitas bakteri terhadap obat-obat tertentu, contoh: beberapa bakteri tertentu memiliki barier khusus terhadap segolongan obat, misalnya Streptococcus memiliki barier alami terhadap obat golongan aminoglikosida
3. Terjadinya perubahan pada tempat atau lokus tertentu di dalam sel mikroorganisme tertentu yang menjadi target dari obat. Contoh: obat golongan aminoglokosida memecah atau membunuh bakteri karena obat ini merusak system ribosom sub unit 30S. Bila pada suatu hal, lokus kerja obat pada ribosom 30S berubah, maka bakteri tidak lagi sensitive terhadap golongan obat ini.
4. Terjadinya perubahan pada metabolic pathway yang menjadi target obat, contoh: bakteri yang resistenterhadap obat golongan sulfonamide, tidak memerlukan PABA dari luar sel, tapi dapat mengunakan asam folat; sehingga sulfonamide yang berkompetisi dengan PABA tidak berpengaruh apa-apa pada metabolism sel
5. Terjadi perubahan enzimatik, sehingga bakteri meskipun masih dapat hidup dengan baik, tetapi kurang sensitif terhadap antibiotic. Contoh: kuman yang sensitive terhadap sulfonamide, mempunyai afinitas yang lebih besar terhadap sulfonamide dibandingkan dengan PABA sehingga kuman akan mati.
