1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 1.
Sejarah mikroorganisme dan perkembangan mikrobiologi mikrobiologi Klasifikasi mikroorganisme Klasifikasi bakteri dan sifat-sifatnya Basil, kokus, spiral Gram positif dan gram negative Aerob anaerob (obligat/fakultatif) Autotrof, hetetotrof, saprofit Archae dan eubakteria Archaebacteria (anaerob bacteria, ekstrim halofil, termo acidofil) Eubakteria (sianobakteria, spirochetes, gram positif bakteri, proteo bakteri:enteric bacteria, chemoatotrophic dan nitrogen fixing bacteria) Struktur bakteri dan fungsi komponen-komponennya (dinding, membrane, ribosom, sitoplasma, fili, flagella, DNA, dan kapsul) Perubahan genetic pada bakteri : a. Transformasi b. Konjugasi c. Transduksi Autoclave dan penggunanaanya Laminar flow dan penggunaannya Penyiapan lekapan basah Pemindahbiakan Pewarnaan gram Pembentukan koloni tunggal (dengan metode cawan gores) Penandaan dan penyimpaan biakan Mikroskop (cahaya, TEM, SEM) Penentuan densitas sel dengan turbidimetri Perhitungan viable sel Perkembangan mikrobiologi • Orang pertama yang melihat bakteri adalah Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), seorang pembuat mikroskop amatir berkebangsaan Belanda • Van Leeuwenhoek melaporkan temuannya itu lewat surat pada Royal Society of London, yang dipublikasikan dalam bahasa Inggris pada tahun 1684. Ilustrasi van Leewenhoek tentang mikroorganisme temuannya dikenal dengan nama "wee animalcules". • pada abad XIX, muncul isu ilmu pengetahuan mengenai dari mana asal-usul kehidupan. Setelah ditemukannya suatu dunia organisme yang tidak tampak dengan mata telanjang memebangun minat terhadap perbedaan mengenai asal -usul kehidupan yaitu dari manakah asal jasad-jasad renik itu muncul, maka timbullah pertentangan antar ilmuan sehingga lahirlah teori abiogenesis. • Louis Pasteur dikenal luas karena teori Generatio Spontanea, organisme hidup berasal dari organisme hidup juga. Percobaan Pasteur menggunakan kaldu yang disterilkan dan labu leher angsa membuktikan tentang adanya mikroorganisme, • Schoeder dan Th. Von Dusch tahun 1854 menemukan suatu akal untuk menyaring udara yang menuju ke dalam botol yang berisi kaldu, dan demikian tumbanglah teori abiogenesis. • Robert Koch (1842-1910), seorang dokter berkebangsaan Jerman adalah orang pertama yang menemukan konsep hubungan antara penyakit menular dan mikroorganisme dengan menyertak an bukti eksperimental. Konsep yang dikemukan oleh Koch dikenal sebagai Postulat Koch dan kini menjadi standar emas penentuan penyakit menular. • Mikrobiologi umum merujuk pada aspek mikrobiologi non medis. Dua raksasa yang dikenal pada era ini adalah Beijerinck dan Winogradsky. Keduanya memulai aspek mik robiologi lingkungan • Martinus Beijerinck (1851-1931) adalah profesor berkebangsaan Belanda yang berkontribusi besar terhadap teknik kultur pengkayaan.Pada teknik ini, mikroorganisme diisolasi dari alam dan d itumbuhkan di laboratorium dengan memanipulasi nutrisi dan kondisi inkubasinya. Dengan menggunakan teknik ini, Beijerinck berhasil mengisolasi kultur murni berbagai mikroorganisme air dan tanah untuk pertama kalinya. • Pekerjaan Sergei Winogradsky (1856-1953), asal Rusia, mirip dengan yang dilakukan Beijerinck, namun beliau mendalami bakteri yang terlibat dalam siklus nitrogen dan siklus sulfur. Konsep kemolitotrofi yang dicetuskannya berkaitan dengan adanya hubungan antara oksidasi senyawa anorganik dengan konservasi energi. Dengan menggunakan teknik pengkayaan, Winogradsky berhasil mengisioalsi bakteri pengikat nitrogen, Clostridium Clostridium pasteurianum yang bersifat anaerob, dan sebagai cikal bakal kons ep fiksasinitrogen. • Memasuki abad ke-20, mulai berkembang dua cabang mikrobiologi yang masih saling berhubungan: mikrobiologi dasar (basic) dan mikrobiologi teraplikasi (applied). Sejarah mikroorganisme Ilmuwan menyimpulkan bahwa mikroorganisma muncul kurang lebih 4 juta tahun yang lalu dari senyawa organik kompleks di lautan, atau mungkin dari gumpalan awan yang sangat besar yang mengelilingi bumi. Sebagai makhluk hidup pertama di bumi,
mikroorganisma diduga merupakan nenk moyang dari semua makhluk hidup. Awal mula munculnya ilmu mikrobiologi pada pertengahan abad 19 pada waktu ilmuwan telah membuktikan bahwa mikroorganisma berasal dari mikroorganisma sebelumnya bukan dari tanaman ataupun hewan yang membusuk. Selanjutnya ilmuwan menunjukkan bahwa mikroorganisma bukan berasal dari proses fermentasi tetapi merupakan penyebab proses fermentasi buah anggur menjadi anggur dapat berubah. Ilmuwan juga menemukan bahwa mikroba tertentu menyebabkan penyakit tertentu. Pengetahuan ini merupakan awal pengenalan dan pemahaman akan pentingnya mikroorganisma bagi kesehatan dan kesejahteraan manusia. 2.
Klasifikasi mikroorganisme
3.
Klasifikasi bakteri dan sifat-sifatnya
1. Klasifikasi atas dasar bentuk kuman a. coccus bentuk coccus seperti bola-bola kecil dengan ukuran rata-rata 1 mikron. -seperti rantai panjang: disebut streptococcus. contohnya: streptococcus alpha, beta, indifferens. -bentuk dua-dua: disebut diplococcus. Contohnya: Gonococcus -bentuk empat-empat: disebut tetracoccus -bergerombol seperti anggur: disebut staphyllococcus. COntohnya: staphyllococcus albus, citreus, aureus -bentuk seperti kubus: disebut sarcina b. bacillus (basil) Bentuk bacillus seperti tongkat pendek agak silindris(seperti batang). Pengelompokan basil sama dengan pengelompokan coccus, yaitu streptobasil dan diplobasil. Ukuran basil: -lebar = 0,3 – 1 mikron. -panjang= 1,5 – 8 mikron Contohnya: Bacillus antrhacis, mycobakterium tuberculosa c. Vibrio Bentuk vibrio seperti tongkat membengkok atau seperti koma. Ukuran vibrio: -lebar: 0,5 mikron - panjang : mencapai 3 mikron Contohnya: vibrio cholera d. Spirillium Bentuk spirrilium seperti spiral. Golongan ini tidak terlalu banyak bila dibandingkan dengan golongan basil atau coccus. Ukuran: -lebar: 0,5 – 1 mikron -panjang: 2- 10 mikron Contohnya: leptispiral (penyebab gingivitis) e. Spirochaeta Bentuk spirochaeta seperti batang berbelit-belit panjang dan banyak belitannya. Ukuran spirochaeta: -lebar: 0,2 – 0,7 mikron -panjang: 5-10 mikron Contohnya: triponema palidum (penyebab sifilis) 2. Klasifikasi atas dasar kemempuan menimbulkan penyakit a.patogen Ialah kuman yang dapat menimbulkan penyakit baik melalui invasi langsung atau mencemari makanan. Tingkat keganasan disebut dengan virulensi. b.apatogen Kuman ini tidak berpotensi menimbulkan penyakit, bahk an ada yang menguntungkan bagi manusia. 3. Klasifikasi atas dasar pewarnaan a. Pewarnaan gram 1.Gram Negatif 4. 5.
Kuman Berwarna MERAH Contohnya: -gonococcus -neiseria catarpilus -haemophilus influenza -vibriocholera -Polithypoid -Dysentry grup -Proteus vulgaris 2.Gram Positif Kuman berwarna UNGU Contohnya: -Streptococcus -Staphylococcus -Pneumococcus -Bacillus Antrhaces -Diptheria bacill -Tubercel bacill -Actinomyces b. Pewarnaan Ziehl Neelsen 1. Kuman Tahan Asam (berwarna MERAH) Contohnya : – Mycobacterium - Spora kuman 2. Kuman tidak tahan Asam (berwarna BIRU) Contohnya: – Neisseria (penyebab penyakit gonorho 4. Klasifikasi atas dasar kebutuhan terhadap oksigen a. aerob Ialah mikroorganisme yang memerlukan oksigen untuk hidup dan berkembang biak. Contohnya: Bacillus Antrhaces b. anaerob Ialah mikroorganisme yang tidak memerlukan oksigen untuk hidup dan berkembangbiak. Contohnya: Clostridium tetani c. fakultatif anaerob Ialah mikroorganisme yang dapat hidup baik dalam keadaan terdapat oksigen maupun tidak Contohnya: Bacteriae subtilis (pembuat kompos) 5. Klasifikasi atas dasar kemampuan untuk tumbuh dalam jaringan hidup a. saprofit ialah mikroorganisme yang hidup dalam bahan organuk yang mati. contohnya: lactobacillus vaginalis b. parasit ialah mikroorganisme yang mengambil makanan dari organisme hidup
. 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-positif dan gram-negatif, berdasarkan sifat kimia dan fisik dinding sel mereka. Metode ini diberi nama berdasarkan penemunya, ilmuwan Denmark Hans Christian Gram (1853 –1938) 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 gram-positif akan mempertahankan zat warna metil ungu gelap setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gramnegatif 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 k edua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel mereka.
Sifat bakteri terhadap pewarnaan Gram meru pakan 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
Lapisan petidoglikan
Lebih tebal
Lebih tipis
Kadar lipid
1-4%
11-22%
Dinding Sel:
Resistensi terhadap alkali (1% Tidak larut KOH)
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, danClostridium. Sifat patogen ini umumnya berkaitan dengan komponen tertentu pada dinding sel gram-negatif, terutama lapisan lipopolisakarida (dikenal juga dengan LPS atauendotoksin) ata uendotoksin).. 6.
Aerob anerob obligat fakultataif
7.
Berdasarkan kemampuan membuat makanannya, bakteri dibedakan menjadi : 1.Bakteri autotrof , yaitu bakteri yang mampu mensintesis sendiri makanannya. a.Bakteri fotoototrof(energi berasal dari cahaya),contoh bakteri ungu,bakteri hijau b.Bakteri kemoototrof(energi berasal dari reaksi kimia), contoh : bakteri nitrit,bakteri nitrat,bakteri belerang,bakteri besi dan bakteri hidrogen. 2.Bakteri heterotrof,yaitu bakteri yang hidupnya bergantung pada organisme ototrof
a.Bakteri saprofit yaitu bakteri yang hidupdari zat-zat organik sisa makhluk hidup atau sampah. b.Bakteri parasit yaitu bakteri yang hidup didalam tubuh makhluk hidup ~ Parasit fakultatif ;bakteri yang dapat hidup sebagai saprofit ~ Parasit obligat; mutlak sebagai parasit ~ Patogen ; penyebab penyakit pada manusia/hewan.
8. Klasifikasi Archaebacteria Berdasarkan lingkungan ekstrimnya, Archaebacteria dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :
1. Bakteri Metanogen Bakteri metanogen adalah bakteri yang menghasilkan metana dari gas hidrogen dan CO 2 atau asam asetat. Metana disebut juga biogas. Bakteri ini bersifat anaerobik dan kemosintetik. Bakteri metanogen hidup di rawa sebagai pengurai. Bakteri ini memperoleh makanan dari membusukkan sisa – sisa tumbuhan yang mati dan menghasilkan metana. Jenis bakteri metanogen lainnya hidup dikedalam laut dan mendapatkan makanan dari bahan organik yang tenggelam didasar laut. 0 Ada pula jenis bakteri metanogen yang hidup pada sumber air panas dengan suhu sekitar 110 C. 0 0 Kebanyakan bakteri metanogen bersifat mesofilik dengan kisaran suhu optimum antara 20 C - 40 C, namun bakteri metanogen juga 0 dapat ditemukan di lingkungan ektrim seperti hydrothermal vent yang memiliki temperatur sampai 110 C. Contoh bakteri metanogen adalah Methanobacterium.
Methanobacterium bryantii
Karakteristik bakteri metanogen
Karakteristik Bentuk sel Sifat Klasifikasi Struktur dinding sel Metabolisme Sumber energi dan sumber karbon
Metanogen Batang, kokus, spirilla, filament, sarcina Gram + / Gram Archaebacteria Pseudomurein, protein, heteropolysaccharida Anaerob H 2 + CO2, H2+ metanol, format, metilamin,
Produk katabolisme
metanol(30 % diubahmenjadi CH 4), asetat (80 % diubah menjadi CH 4) CH 4 atau CH4 + CO2
2. Bakteri Halofil Bakteri halofil (Yunani, halo = garam, philos = suka) adalah bakteri yang hidup pada lingkungan yang berkadar garam tinggi, seperti di danau air asin dan laut mati. Bakteri halofil hidup optimal pada lingkungan dengan kadar garam 20%. Beberapa jenis bakteri halofil membutuhkan lingkungan dengan kadar garam sepuluh kali lebih tinggi dari kadar garam air laut. Beberapa bekteri halofiik dapat melakukan fotosintesis. Jenis klorofilnya disebut bakteriohodopsin yang memberikan warna ungu. Contoh bakteri halofil adalah Halobacterium. 3. Bakteri Termoasidofil Bakteri termoasidofil hidup di lingkungan ekstrim yang panas dan asam. Kondisi optimal untuk bakteri ini adalah pada temperatur 60 – 0 80 C dengan pH 2 – 4. Bakteri ini hidup mengoksidasi sulfur. Bakteri termoasidofil terdapat dilubang vulkanik. Dan mata air bersulfur seperti yang terdapat di Yellowstone amerika. Bakteri ini menggunakan hidrogen dan sulfur anorganik sebagai sumber energinya, reaksinya adalah sebagaiberikut: H2 + S → H 2 S 6H2S + 3O2 → 6S + 6H2O Contoh bakteri termoasidofil adalah Sulfolobus dan Thermoplasma. 9. CYANOBACTERIA/CYANOPHYTA CYANOBACTERIA/CYANOPHYTA// GANGGANG BIRU Cyanobacteria termasuk dalam kelompok Eubacteria.Cyanobacteria dikenal sebagai generasi perintis karena membentuk lapisan pada permukaan tanah gundul dan berperan penting dalam menambah materi organik ke dalam tanah. CIRI-CIRI:
A. B. C. D. E. F.
Inti tidak diselubungi oleh membran (bersifat prokariotuk) Memiliki klorofil Warna hijau biru disebabkan adanya pigmen karotenoid dan fikosianin. Kadang juga terdapat pegmen fikoeritrin ada yang uniseluler dan ada yang bersel banyak. Yang umiseluler ada yang soliter dan ada pula yang berkoloni. Sedangkan yang bersel banyak umumnya umumnya berbentuk benang (filamen). Ganggang yang berbentuk filamen mempunyai heterokist yaitu sel yang berbeda dengan sel yang lain, lebih tebal dan tidak memiliki inti. Kebanyakan memiliki kemampuan untuk melakukan fiksasi nitrogen(mengikat nitrogen dari atmosfer). atmosfer). proses fiksasi nitrogen terjadi di heterokist. Reproduksi dilakukan dengan pembelahan pembelahan sel, fragmentasi dan pembentukan spora.
G. PERANAN : 1. Sebagai sumber makanan alternatif protein tinggi, yaitu Spirulina 2. Meningkatkan kesuburan tanah, yaitu ganggang yang mampu melakukan fiksasi nitrogen. Misalnya: Nostoc, Gleocapsa. Selain itu juga ada Anabaena azollae yang bersimbiosis dengan paku air Azolla pinnata. spirochetes: Ciri-ciri : - sebagian besar penyebab penyakit - bentuk spiral - ukuran : 5 – 250 μm - merupakan bakteri Gram-negatif - memiliki filamen aksial berupa serabut disepanjang tubuhnya dan berfungsi utuk gerakan berputar - hidup bebas atau parasit - contoh spesies :1. Treponema pallidum (sifilis)
Proteobacteria adalah salah satu f ilum bakteri. Anggotanya mencakup berbagai bakteri patogen ternama, seperti Escherichia, Salmonella, Vibrio, dan Helicobacter[1], serta bakteri yang sanggup bersimbiosis untuk menyemat nitrogen dari udara dan mengoksidasinya menjadi nitrat. Berbagai bakteri bintil akar tumbuhan legum merupakan a nggota filum ini.
Nama "Proteobacteria" diambil dari nama dewa Yunani, Proteus, yang sanggup berganti-ganti rupa[2]. Hal ini disebabkan beragamnya bentuk anggota filum ini[3]. 10. Struktur dasar (dimiliki oleh hampir semua jenis bak teri) Meliputi: dinding sel, membran plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan Struktur tambahan (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu) Meliputi kapsul, flagelum, pilus, fimbria, klorosom, Vakuola gas dan endospora. a Dinding sel tersusun dari peptidoglikan yaitu gabungan protein dan polisakarida (ketebalan peptidoglikan membagi bakteri menjadi bakteri gram positif bila peptidoglikannya tebal dan bak teri gram negatif bila peptidoglikannya tipis). b Membran plasma adalah membran yang menyelubungi sitoplasma tersusun atas lapisan fosfolipid dan protein, bersifat semipermeable, berfungsi untuk mengatur keluar masuknya zat ke dalam sel. c Sitoplasma adalah cairan sel, merupakan tempat berlangsungnya reaksi metabolik. d Ribosom adalah organel yang tersebar dalam sitoplasma, tersusun atas protein dan RNA.sebagai tempat sintesis protein. e Granula penyimpanan, karena bakteri menyimpan cadangan makanan yang dibutuhkan f Mesosom terbentuk dari membran sel yang tidak membentuk lipatan. Organel ini berfungsi sebagai pengganti mitocondria . g Kapsul atau lapisan lendir adalah lapisan di luar dinding sel pada jenis bakteri tertentu, bila lapisannya tebal disebut kapsul dan bila lapisannya tipis disebut lapisan lendir. Kapsul dan lapisan lendir tersusun atas polisakarida dan air. Kapsul atau lapisan lendir merupakan bahan kental yang mengelilingi dinding sel bakteri. Kapsul penting bagi bakteri karena merupakan pelindung dan sebagai penyimpan cadangan makanan. Pada bakteri penyebab penyakit, kapsul dapat berfungsi meningkat kan kemampuan bakteri dalam menginfeksi inangnya atau dengan kata lain meningkatkan daya virulensi. h Flagelum atau bulu cambuk adalah struktur berbentuk batang atau spiral yang menonjol dari dinding sel. i Pilus dan fimbria adalah struktur berbentuk seperti rambut halus yang menonjol dari dinding sel, pilus mirip dengan flagelum tetapi lebih pendek, kaku dan berdiameter lebih kecil dan tersusun dari protein dan hanya terdapat pada bakteri gram negatif. Fungsi pili adalah sebagai pintu gerbang bagi masuknya materi genetik selama perkawinann dan untuk membantu melekatkan diri pada jaringan hewan atau tumbuhan yang merupakan sumber nutriennya. j Fimbria adalah struktur sejenis pilus tetapi lebih pendek daripada pilus. k Klorosom adalah struktur yang berada tepat dibawah membran plasma dan mengandung pigmen klorofil dan pigmen lainnya untuk proses fotosintesis. Klorosom hanya terdapat pada bakteri yang melakukan fotosintesis. l Vakuola gas terdapat pada bakteri yang hidup di air dan berfotosintesis. m Endospora adalah bentuk istirahat (laten) dari beberapa jenis bakteri gram positif dan terbentuk didalam sel bakteri jika kondisi tidak menguntungkan bagi kehidupan bakteri. Endospora mengandung sedikit sitoplasma, materi genetik, dan ribosom. Dinding endospora yang tebal tersusun atas protein dan menyebabkan endospor a tahan terhadap kekeringan, radiasi ca haya, suhu tinggi dan zat kimia. Jika kondisi lingkungan menguntungkan endospora akan tumbuh menjadi sel bakteri baru 11. ~Transformasi, ialah pemindahan sebagian materi genetik atau DNA atau hanya satu gen bakteri ke bakteri lain dengan proses fisiologi yang kompleks. Proses ini pertama ditemukan Frederick Griffith tahun 1982. Contoh : Streptococcus pnemoniaeu, Haemophillus, Bacillus. Diguga transformasi ini merupakan cara bakteri menularkan sifatnya ke bakteri lain. Misalnya bakteri patogen yang semula tidak kebal antibiotik dapat berubah menjadi kebal antibiotik karena transformasi. ~Transduksi, pemindahan materi genetik dengan perantara virus. Virus dapat menyambungkan materi genetiknya ke DNA bakteri dan membentuk profag. Ketika terbentuk virus baru, di dalam DNA virus sering terbawa sepenggal DNA bak teri yang diinfeksinya. Virus yang terbentuk memiliki dua macam DNA yang dikenal partikel transduksi (transducing particle). Cara ini dikemukakan oleh Norton Zinder dan Jashua Lederberg. ~Konjugasi, merupakan pemindahan sebagian materi genetika dari satu bak teri ke bakteri lain melalui suatu k ontak langsung. Artinya, terjadi transfer DNA dari sel bakteri donor ke sel bakteri penerima melalui ujung pilus. Ujung pilus akan melekat pada sel peneima dan DNA dipindahkan melalui pilus tersebut. Kemampuan sel donor memindahkan DNA dikontrol oleh faktor pemindahan ( transfer faktor = faktor F )
Transformasi adalah pemindahan sedikit materi genetik, bahkan satu gen saja dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lainnya.
transformasi
Transduksi adalah pemindahan materi genetik satu sel bakteri k e sel bakteri lainnnya dengan p erantaraan organisme yang lain yaitu bakteriofage (virus bakteri).
transduksi
Konjugasi adalah pemindahan materi genetik berupa plasmid secara langsung melalui kontak sel dengan membentuk struktur seperti jembatan diantara dua sel bakteri yang berdekatan. Umumnya terjadi pada bakteri gram negatif.
Konjugasi
