Date post: | 11-Jul-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | lisa-purnama |
View: | 24 times |
Download: | 1 times |
26/04/2012
1
DASAR-DASAR BAKTERIOLOGI
Leli Saptawati,dr.,Sp.M.K
Lab Mikrobiologi FK UNS
TAKSONOMI DAN MORFOLOGI BAKTERI
26/04/2012
2
TAKSONOMI
• Adalah ilmu yang mempelajari tentang penggolongan makhluk hidup
• Taksonomi bakteri mengikuti sistem binomial dari Linnaeus
• Taksonomi terdiri dari klasifikasi, nomenklatur dan identifikasi
• Dengan taksonomi ilmuwan dapat mengorganisasi banyak informasi mengenai organisme dan mengelompokkan organisme yang memiliki kemiripan sifat.
26/04/2012
3
• Bakteri dikelompokkan dalam : – Domain
– Kingdom
– Filum
– Klas
– Ordo
– Famili
– Genus
– Spesies
6
Bacteria Archaea Eukarya
Sistem 3 domain Carl Woese Akhir 1970’s & awal 1980’s
Woese, C. R. 2004. A New Biology for a New Century. MMBR. June 68(2):173-86. Woese, C.R. 2002. On the evolution of cells. Proc Natl Acad Sci USA 99(13):8742-7.
Woese, C.R. 2000. Interpreting the universal phylogenetic tree. Proc Natl Acad Sci USA 97(15):8392-6.
26/04/2012
4
5 kingdom
[INSERT FIGURE 4.23]
NOMENKLATUR
• Suatu cara penamaan suatu organisme
• Mengikuti binomial name dari Linnaeus
• Kode Internasional tentang Nomenklatur bakteri dipublikasikan oleh ICSP (International Comittee on Systematics of Procariotes)
26/04/2012
5
Linnaeus
• Taxonomi dan nomenklatur didasarkan pada “phylogenetics tree” yang menggunakan dasar rRNA sel
26/04/2012
6
11
Binomial nomenclature
Genus & species
Escherichia coli Nama Genus selalu diawali dengan huruf besar (Escherichia) Nama Species tidak pernah diawali dengan huruf besar (coli) Penulisan genus dan spesies selalu dicetak miring atau diberi garis bawah Cara penulisan singkatan : E. coli
Klasifikasi bakteri
Klasifikasi awal dilakukan menggunakan mikroskop cahaya Bakteri pertama kali diklasifikasikan berdasarkan bentuk sel bakteri
26/04/2012
7
13
4 bentuk dasar bakteri (Basic shape) • Coccus
• Bacillus
• Spirilla
• Spirochetes
Unusual shape
a. Starshaped cells
b. Rectangular/flat cells
c. Triangular cells
26/04/2012
8
• Secara genetik, sebagian besar kuman mempunyai sifat monomorphic, di mana mereka hanya mempunyai 1 bentuk . Namun ada beberapa bakteri seperti Rhizobium dan Corynebacterium bersifat pleomorphic, di mana mereka mempunyai lebih dari 1 bentuk.
• Karakteristik yang menjadi dasar taksonomi dan identifikasi :
– Karakteristik fisik
– Uji biokimia
– Uji serologi
– Phage typing
– Analisis asam nukleat
26/04/2012
9
STRUKTUR BAKTERI
STRUKTUR EKSTERNAL DINDING SEL BAKTERI
26/04/2012
10
1. Glikokaliks
- adalah substansi yg dikeluarkan di permukaan sel
- bersifat viscous, terdiri dari polimer gelatin (tersusun oleh polisakarida dan atau polipeptida)
- jika substansi tersebut terikat erat pada dinding sel disebut kapsul
- jika tdk terikat erat disebut slime layer
• Fungsi kapsul :
1. Mempengaruhi virulensi kuman
2. Melindungi dari fagositosis
3. Melindungi sel dari dehydrasi dan sifat viscousnya mencegah keluarnya makanan dari dalam sel
4. Membantu bakteri untuk tumbuh dan melekat pada berbagai permukaan
26/04/2012
11
2. Flagel
- bakteri yang tidak mempunyai flagel
disebut athricous
- ada 4 tipe flagel :
a. Monotrich (A)
b. Lopotrich (B)
c. Amphitrich C)
d. Peritrich (D)
• Flagel terdiri dari 3 bagian utama :
1. Filament (bagian panjang terluar)
- mengandung protein flagellin
2. Hook - Filament melekat pada hook yang mengandung protein-protein berbeda
3. Basal body, merupakan alat untuk melekatkan flegellum ke dinding sel dan membran plasma
• Pergerakan flagel prokariotik merupakan hasil dari perputaran basal body
26/04/2012
12
Gb. Struktur flagel bakteri negatif Gram
• Pergerakan bakteri menuju dan menjauhi rangsang disebut taxis
• Stimulus dapat berupa kimia (chemotaxis) dan cahaya (phototaxis)
• sinyal chemotactic positif disebut attractant, jika sinyal negatif disebut repellent
26/04/2012
13
3. Fimbriae dan pili Fimbriae : - terdapat pada salah satu ujung sel
bakteri atau tersebar merata di seluruh permukaan kuman
- seperti glikokaliks, fimbriae dapat melakukan adhesi pada permukaan
Pili
- umumnya lebih
panjang dari fimbria
- untuk konjugasi sehingga disebut pili konjugasi)
26/04/2012
14
4. Dinding sel - Fungsi : a. mencegah ruptur kuman b. menjaga bentuk kuman c. secara klinis penting karena turut
berperan dalam menentukan kemampuan suatu species untuk menimbulkan infeksi
d. sebagai tempat bekerjanya beberapa antibiotika
- komponen : terdiri dari peptidoglycan
(murein)
Komposisi dan karakteristik dinding sel
• Terdiri makromolekul yang disebut peptidoglycan (murein), yang bisa berdiri sendiri atau bergabung bersama substansi lain
• Peptidoglycan terdiri dari disakarida yang dilekati oleh polipeptida
• Bagian disakarida tersusun oleh monosakarida yangdisebut N-acetylglucosamine (NAG) dan N-acetylmuramic acid (NAM)
26/04/2012
15
Gb. Dinding sel bakteri positif & negatif Gram
STRUKTUR INTERNAL DINDING SEL BAKTERI
26/04/2012
16
D. STRUKTUR INTERNAL DINDING SEL
1. Membran sitoplasma
- terutama terdiri dari fosfolipid dan sebagian kecil terdiri dari protein
- tersusun sebagai lipid bilayer
- berfungsi sebagai selective permeability
dan juga untuk meme-
cah makanan
menjadi energi
2. Sitoplasma
- delapan puluh persen (80%) terdiri dari air dan mengandung protein (enzymes), karbohidrat, lipids, ion anorganik
- di dalamnya terdapat berbagai
organella
26/04/2012
17
Organella yang terdapat dalam sitoplasma
a. Nucleoid - terdapat chromosom dan plasmid b. Ribosom - merupakan tempat pembentukan
protein (rRNA) c. Inclusions 1. metachromatic granules 2. polysaccharides granules 3. lipid inclusions 4. Sulfur granules
c. Inclusions 1. metachromatic granules 2. polysaccharides granules 3. lipid inclusions 4. Sulfur granules 5. carboxysomes 6. Gas vacuoles 7. magnetosomes Endospora - merupakan sel dalam bentuk istirahat. - terbentuk jika lingkungan bakteri tidak
menguntungkan
26/04/2012
18
PERTUMBUHAN DAN METABOLISME BAKTERI
Kondisi yang diperlukan
untuk pertumbuhan Bakteri
26/04/2012
19
Nutrisi penting untuk bakteri
• Macronutrients: diperlukan dalam jumlah besar
– Diperlukan dalam jumlah yang lebih besar :CHONPS
• Carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorous, and sulfur.
– Diperlukan dalam jumlah yang lebih sedikit
• Berbagai mineral seperti Ca+2, Fe+3, Mg+2, K+
• Micronutrients/trace element = unsur tambahan
– Diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit ; e.g. Zn+2,
Mo+2, Mn+2
B. MIKRONUTRIEN (trace element)
- Mn, Zn, Co, Mo, Ni, dan Cu
C. Sumber energi dan karbon
Mikroba terbagi menjadi kelompok-kelompok tergantung dari sumber energi dan karbon
o Autotrop : sumber karbon dari CO
o Heterotrop : sumber karbon dalam bentuk materi organik dari organisme lain
o Kemotrop : sumber energi dari komponen organik lain
o Litotrop : sumber dari komponen anorganik (H2, NH3, H2S)
26/04/2012
20
D. PHOTOAUTOTROPH - sumber energi dari cahaya, sumber carbon
dari CO2 Fotoheterotrop - sumber energi/carbon dari cahaya/organik Chemoautotrop - sumber energi/carbon dari materi inorganik
(CO2) Chemoheterotrop - sumber energi dan karbon dari komponen
organik Lithoheterotrop - sumber energi dari chemical inorganik,
sumber karbon dari materi organik
Pembagian bakteri menurut kebutuhan
Oksigen
1. Obligat aerob - organisme yang tidak dapat hidup / tumbuh tanpa
adanya oksigen
superoxide dismutase: superoxide --> H2O2
catalase: H2O2 --> H2O + O2
2. Obligat anaerob- organisme yang tidak dapat hidup bila da
oksigen, menggunakan jalur fermentasi
26/04/2012
21
3. Facultative anaerob – Bakteri anaerob yang
masih dapat tumbuh dalam kondisi kadar oksigen
rendah
• Dapat tumbuh dengan atau tanpa okigen
Meliputi sebagaian besar bakteri patogen
4. Aerotolerant anaerob – dapat bertahan sementara waktu pada lingkungan yang mengandung banyak oksigen (namun tidak dapat tumbuh dan berkembang biak)
5. Microaerophilic bacteria
• paling baik tumbuh pada lingkungan dengan kadar CO2 rendah
26/04/2012
22
Gambar pembagian bakteri berdasar kebutuhan oksigen
A. Obligat aerob
B. Mikroaerofilik
C. Fakultatif anaerob
D. Obligat anaerob
Kondisi fisik yang diperlukan untuk
pertumbuhan bakteri
• Suhu optimum untuk pertumbuhan 20-40°C
(mesofil)
- Thermophilic bacteria – 50 to 60˚C
- Psychrophilic bacteria – 0 to 10˚C
• Tekanan osmosis
– Sebagian besar bakteri dapat hidup pada
lingkungan yang memiliki kadar garam 1-2%
– halophilic organisms (e.g. S. aureus) – tahan
terhadap kadar garam yang tinggi
• pH
– Bakteri tumbuh paling baik pada pH netral
26/04/2012
23
Klasifikasi bakteri berdasarkan suhu
46
• Istilah khusus :
– Psychrotrophs: bakteri yang dapat tumbuh pada
suhu normal (mesofilik) misal suhu ruang, tapi juga
dapat tumbuh pada refrigerator
– Thermoduric: tahan terhadap pemanasan
26/04/2012
24
Penggolongan bakteri berdasarkan pH pertumbuhannya
– ACIDOPHILES Suka asam, Ph 1 - 5
– NEUTROPHILES Optimal pada Ph 5.5 – 8
– ALKALOPHILES Optimal pada Ph 8.5 –11.5
KONSENTRASI CO2
– Capnophiles adalah organisme yang memerlukan konsentrasi CO2 yang tinggi (misal. Neisseria gonorrhoea, H. influenza)
26/04/2012
25
REPRODUKSI BAKTERI
Reproduksi bakteri
• Pembelahan biner – merupakan proses
perkembangbiakan secara aseksual yang
menghasilkan dua sel anak yang identik
26/04/2012
26
• Generation time :
– waktu yang diperlukan untuk melakukan regenerasi
– Genertion time E.col i 10-20 menit, M. tuberculosis >12 jam, Giardia lamblia 18 jam
• Cell numbers :
- mengacu pada CFU (Colony Forming Unit)
- masing-masing koloni identik dengan satu sel yang berasal dari induknya.
• Cell mass
- massa sel dapat dihitung dengan mngukur kekeruhannya
- jika sel terus tumbuh maka kekeruhannya juga akan meningkat
- kekeruhan dapat diukur dengan spektrofotometer
26/04/2012
27
Proses pembelahan biner
PERTUMBUHAN BAKTERI
26/04/2012
28
Kurva pertumbuhan bakteri
Terdapat 4 fase :
Fase Lag - sel
beradaptasi
dengan
lingkunganyang
baru,
4 fase :
Fase Eksponensial
atau Logaritmik –
fase maksimal
pembelahan sel.
Generation time
konstan
26/04/2012
29
Kurva pertumbuhan bakteri
4 phases:
Fase Decline atau
fase kematian – sel-
sel bakterimulai lisis
karena adanya
produk toksik, terjadi
penuruna jumlah sel
bakteri
METABOLISME BAKTERI
26/04/2012
30
TRANSPORT NUTRISI
• Nutrien masuk ke sel dengan cara :
1. Transport aktif menggunakan energi dan protein transport spesifik.
2. Difusi terfasilitasi menggunakan protein transport, namun tidak membutuhkan energi
3. Difusi sederhana
4. Endocytosis untuk transport yang besar
26/04/2012
31
1. Transport aktif - membawa material ke dalam atau keluar sel, sesuai
atau melawan gradient
- lebih cepat daripada transport pasif
- memerlukan protein membran untuk mengenal molekul, energi untuk mengaktifkan pompa protein
- prokariotik : dalam membran sel (hidrogen pump )
eukariotik : dalam mitokondria
retikulum endoplasma
2. Transport pasif - transport protein memerlukan kompenen
untuk difusi ke dalam atau keluar sel - molekul yang mengenali transport protein
dalam membran memfasilitasi perubahan dalam membran
- lebih cepat dari difusi sederhana - tidak membutuhkan energi untuk
menggerakkan molekul
26/04/2012
32
3. Difusi terfasilitasi
- menggunakan difusi sederhana untuk transport molekul , melintasi membran
- proses difasilitasi oleh protein transport
- konsentrasi ekstraseluler harus lebih tinggi daripada intraseluler
- difusi terfasilitasi lebih cepat daripada difusi sederhana
Difusi berkemudahan
26/04/2012
33
4. Endositosis (Bulk transport)
• fagositosis : ingesti material solid / partikel “eating”
• pinositosis : ingesti material cair / cairan “drinking”
Dikenal sebagai proses endositosis
Persamaan transport aktif & pasif
• Memerlukan carrier protein
• Bersifat spesifik (untuk ion, gula, asam amino)
Perbedaan transport aktif & pasif
• Transport aktif selalu melawan gradien kimia atau listrik dan memerlukan energi
26/04/2012
34
METABOLISME BAKTERI
• Glikolisis - adalah suatu proses katabolisme glukosa
menjadi piruvat
• Glikolisis terjadi melalui beberapa tahap :
Tahap I :
- penggunaan energi (dalam bentuk ATP) untuk mengaktifkan glukosa menjadi glukosa 6-phospat, kemudian dikonversi menjadi fruktosa 6-phospat
26/04/2012
35
Tahap II : - 6-carbon fruktosa 1,6 diphospat dipecah
menjadi 3-carbon molecule, glyceraldehyde- 3 phosphate. Dengan demikian terbentuk 2 molekul baru yang akan ikut dalam pathway
Tahap III - melibatkan NAD (membutuhkan hydrogen
untuk membuat NADH) - hasilnya berupa asam diphosphoglyceric
Tahap IV :
- molekul-molekul 3-carbon mulai mengirim phosphat (energy tinggi) menjadi ADP dan ikut dalam pembentukan ATP
Tahap V :
- siklus glikolisis akan berhenti dengan dihasilkannya molekul asam piruvat
26/04/2012
36
• Fermentasi :
– adalah suatu proses yang tidak membutuhkan oksigen . NADH digunakan untuk mengirim H menjadi transport organik
- melalui proses fermentasi akan dapat dihasilkan berbagai produk sesuai dengan kebutuhan sel
- Fermentasi dibagi menjadi 2 :
1. Fermentasi alkohol
2. Fermentasi asam
• Organisme yang menghasilkan alkohol misalnya yeasts (ethanol), bacteria (buthanol, isoprapanol)
26/04/2012
37
• Respirasi :
– Aerob
– Anaerob