Pengertian Bakteri Dengan Penjelasan Lengkap

Definisi Bakteri

Pengertian Bakteri Dengan Penjelasan Lengkap – Bakteri adalah mikroorganisme ubikuotus yang dalam artian melimpah dan banyak ditemukan di hampir semua tempat. Untuk habitatnya sangat beragam, mulai dari lingkungan perairan, tanah, udara, permukaan daun dan bahkan dapat ditemukan di dalam organisme hidup. Diperkirakan untuk total jumlah sel mikroorganisme bakteri yang mendiami muka bumi ini ialah sekitar 5×1030.

Bakteri dapat ditemukan di dalam tubuh manusia, terutama di dalam saluran pencernaan yang jumlah selnya sekitar 10 kali lipat lebih banyak dari jumlah total sel tubuh manusia. Yang oleh karena itu, kolonisasi bakteri sangatlah mempengaruhi kondisi tubuh manusia.

Pengertian Bakteri

Bakteri berasal dari kata Latin, bacterium (jamak, bacteria) adalah kelompok raksasa dari organisme hidup. Mereka sangatlah kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular (bersel tunggal), dengan struktur sel yang relatif sederhana tanpa nukleus/inti sel, sitoskeleton, dan organel lain seperti mitokondria dan kloroplas.

Bakteri adalah yang paling berkelimpahan dari semua organisme. Mereka tersebar (berada di mana-mana) di tanah, air, dan sebagai simbiosis dari organisme lain. Banyak patogen merupakan bakteri. Kebanyakan dari mereka kecil, biasanya hanya berukuran 0,5-5 μm, meski ada jenis dapat menjangkau 0,3 mm dalam diameter (Thiomargarita). Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel hewan dan jamur, tetapi dengan komposisi sangat berbeda (peptidoglikan). Banyak yang bergerak menggunakan flagela, yang berbeda dalam strukturnya dari flagela kelompok lain.

Habitat Bakteri

Untuk hal ini terdapat beragam jenis bakteri yang mampu menghabitasi daerah saluran pencernaan manusia, terutama pada usus besar diantaranya ialah bakteri asam laktat kelompok enterobacter. Contoh bakteri yang biasa ditemukan ialah Lactobacillus acidophilus. Dan disamping itu terdapat pula kelompok bakteri lain, yaitu probiotik yang bersifat menguntungkan karena dapat menunjang kesehatan dan bahkan mampu mencegah terbentuknya kanker usus besar.

Selain di dalam saluran penceranaan, bakteri juga dapatb ditemukan di permukaan kulit, mata, mulut dan kaki manusia. Di dalam mulut dan kaki manusia, terdapat kelompok bakteri yang dikenal dengan nama metilotrof yaitu kelompok bakteri yang mampu menggunakan senyawa karbon tunggal untuk menyokong pertumbuhannya. Dan di dalam rongga mulut bakteri ini menggunakan senyawa dimetil sulfida yang berperan dalam yang menyebabkan bau pada mulut manusia.

Beberapa kelompok mikroorganisme ini dapat mampu hidup dilingkungan yang tidak memungkinkan organisme lain untuk dapat hidup. Untuk kondisi lingkungan yang ekstrim ini menuntut adanya toleransi, mekanisme metabolisme dan daya tahan sel yang unik. Sebagai contoh, bakteri Thermus Aquatiqus yang merupakan salah satu jenis bakteri yang hidup pada sumber air panas dengan kisaran suhu 60 hingga 80 derajat celcius. Tidak hanya di lingkungan bersuhu tinggi, bakteri juga dapat ditemukan pada linkungan dengan suhu yang sangat dingin. Sebagai contoh, bakteri Pseudomonas extremaustralis yang ditemukan pada benua Antartika dengan suhu di bawah 0 derajat celcius.

Dan disamping pengaruh ekstrim temperature, bakteri juga dapat hidup pada berbagai lingkungan lain yang hampir tidak memungkinkan adanya kehidupan “lingkungan steril”. Halobacterium salinarum dan Halococcus sp merupakan contoh dari bakteri yang dapat hidup pada kondisi garam “NaCI” yang sangat tinggi “15-30%”, terdapat pula beberapa jenis bakteri yang mampu hidup pada kadar gula tinggi “kelompok osmofil”, kadar air rendah “kelompok xerofil” serta derajat keasaman pH yang sangat tinggi dan rendah.

Selain itu beberapa komunitas bakteri juga dapat bertahan hidup di dalam awan dengan ketinggian hingga 10 kilometer. Sebuah tim peneliti menggunakan pesawat tuas DC-8 yang dimodifikasi sebagai laboratorium terbang berhasil menggambil sampel sejumlah bakteri di awan dalam kondisi badai. Bakteri yang hidup dalam nukleasi es terbawa badai dan bertahan dalam ionisasi awan.

Baca juga: Penjelasan Metabolisme Lipid Secara Lengkap

Alat Gerak Bakteri

Dalam hal ini banyak spesies bakteri yang bergerak dengan menggunakan flagel, bakteri yang tidak memiliki alat gerak biasanya hanya mengikuti pergerakan media pertumbuhannnya atau lingkungan tempat bakteri tersebut berada. Sama seperti struktur kapsul, flagel juga dapat menjadi agen penyebab penyakit pada beberapa spesies bakteri. Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi 5 golongan yaitu:

• Atrik yaitu tidak memiliki flagel.
• Monotrik yaitu memiliki satu flagel pada salah satu ujungnya.
• Lofotrik yaitu memiliki sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.
• Amfitrik yaitu memiliki satu flagel pada kedua ujungnya.
• Peritrik yaitu memiliki flagel pada seluruh permukaan tubuhnya.

Bakteri termasuk dalam golongan prokariota yaitu merupakan bentuk sel yang paling sederhana yang memiliki ukuran dengan diameter dari 1 hingga 10 µm. Ciri yang membedakan prokariotik dengan eukariotik adalah inti sel di mana sel prokariotik tidak mempunyai membran inti sel atau nukleus yang  jelas. Bakteri memiliki 2 pembagian struktur yaitu :

1. Struktur dasar (dimiliki oleh hampir semua jenis bakteri)

Meliputi: dinding sel, membran plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan.

2. Struktur tambahan (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu)

Meliputi: kapsul, flagelum, pilus (pili), klorosom, Vakuola gas dan endospora.

• Reproduksi Bakteri

Bakteri dapat melakukan reproduksi dengan dua cara yakni reproduksi secara aseksual dan reproduksi secara seksual. Reproduksi bakteri secara seksual dibagi menjadi tiga jenis yaitu, reproduksi dengan transformasi, reproduksi dengan transduksi, dan reproduksi dengan konjugasi.

• Reproduksi Aseksual

Yang termasuk di dalam reproduksi secara aseksual ini adalah pembelahan, pembentukan tunas/ cabang, dan pembentukan filamen.

• Pembelahan

Pada umumnya bakteri berkembang biak dengan pembelahan biner, artinya pembelahan terjadi secara langsung, dari satu sel membelah menjadi dua sel anakan. Masing-masing sel anakan akan membentuk dua sel anakan lagi, demikian seterusnya.

Proses pembelahan biner diawali dengan proses replikasi DNA menjadi dua DNA identik, diikuti pembelahan sitoplasma dan akhirnya terbentuk dinding pemisah di antara kedua sel anak bakteri.

• Pembentukan tunas atau cabang

Bakteri membentuk tunas yang akan melepaskan diri dan membentuk bakteri baru. Reproduksi dengan pembentukan cabang didahului dengan pembentukan tunas yang tumbuh menjadi cabang dan akhirnya melepaskan diri. Dapat dijumpai pada bakteri family Streptomycetaceae.

• Pembentukan Filamen

Pada pembentukan filament, sel mengeluarkan serabut panjang sebagai filament yang tidak bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filament, kemudian filament terputus-putus menjadi beberapa bagian. Tiap bagian membentuk bakteri baru. Dijumpai terutama dalam keadaan abnormal, misalnya bila bakteri Haemophilus influenza dibiakan pada pembenihan yang basah.

• Reproduksi Seksual       

Bakteri berbeda dengan eukariota dalam hal cara penggabungan DNA yang datang dari dua individu ke dalam satu sel. Pada eukariota, proses seksual secara meiosis dan fertilisasi mengkombinasi DNA dari dua individu ke dalam satu zigot. Akan tetapi, jenis kelamin yang ada pada ekuariota tidak terdapat pada prokariota. Meiosis dan fertilisasi tidak terjadi, sebaliknya ada proses lain yang akan mengumpulkan DNA bakteri yang datang dari individu-individu yang berbeda.Proses-proses ini adalah pembelahan transformasi, transduksi dan konjugasi.

• Transformasi

Dalam konteks genetika bakteri, transformasi merupakan perubahan suatu genotipe sel bakteri dengan cara mengambil DNA asing dari lingkungan sekitarnya. Misalnya, pada bakteri Streptococcus pneumoniae yang tidak berbahaya dapat ditransformasi menjadi sel-sel penyebab pneumonia dengan cara mengambil DNA dari medium yang mengandung sel-sel strain patogenik yang mati.

Transformasi ini terjadi ketika sel nonpatogenik hidup mengambil potongan DNA yang kebetulan mengandung alel untuk patogenisitas (gen untuk suatu lapisan sel yang melindungi bakteri dari sistem imun inang) alel asing tersebut kemudian dimasukkan ke dalam kromosom bakteri menggantikan alel aslinya untuk kondisi tanpa pelapis. Proses ini merupakan rekombinasi genetik – perputaran segmen DNA dengan cara pindah silang (crossing over). Sel yang ditransformasi ini sekarang memiliki satu kromosom yang mengandung DNA, yang berasal dari dua sel yang berbeda.

Reproduksi bakteri dengan jalan transformasi

• Transduksi

Pada proses transfer DNA yang disebut transduksi, faga membawa gen bakteri dari satu sel inang ke sel inang lainnya. Ada dua bentuk transduksi yaitu transduksi umum dan transduksi khusus. Keduanya dihasilkan dari penyimpangan pada siklus reproduktif faga.

Reproduksi bakteri dengan jalan transduksi

Diakhir siklus litik faga, molekul asam nukleat virus dibungkus di dalam kapsid, dan faga lengkapnya dilepaskan ketika sel inang lisis. Kadangkala sebagian kecil dari DNA sel inang yang terdegradasi menggantikan genom faga. Virus seperti ini cacat karena tidak memiliki materi genetik sendiri. Walaupun demikian, setelah pelepasannya dari inang yang lisis, faga dapat menempel pada bakteri lain dan menginjeksikan bagian DNA bakteri yang didapatkan dari sel pertama.

Beberapa DNA ini kemudian dapat menggantikan daerah homolog dari kromosom sel kedua. Kromosom sel ini sekarang memiliki kombinasi DNA yang berasal dari dua sel sehingga rekombinasi genetik telah terjadi. Jenis transduksi ini disebut dengan transduksi umum karena gen-gen bakteri ditransfer secara acak. Untuk transduksi khusus memerlukan infeksi oleh faga temperat, dalam siklus lisogenik genom faga temperat terintegrasi sebagai profaga ke dalam kromosom bakteri inang, di suatu tempat yang spesifik.

Kemudian ketika genom faga dipisahkan dari kromosom, genom faga ini membawa serta bagian kecil dari DNA bakteri yang berdampingan dengan profaga. Ketika suatu virus yang membawa DNA bakteri seperti ini menginfeksi sel inang lain, gen-gen bakteri ikut terinjeksi bersama-sama dengan genom faga.Transduksi khusus hanya mentransfer gen-gen tertentu saja, yaitu gen-gen yang berada di dekat tempat profaga pada kromosom tersebut.

• Konjugasi dan Plasmid

Konjugasi merupakan transfer langsung materi genetik antara dua sel bakteri yang berhubungan sementara. Proses ini, telah diteliti secara tuntas pada E. Coli. Transfer DNA adalah transfer satu arah, yaitu satu sel mendonasi (menyumbang) DNA, dan “pasangannya” menerima gen. Donor DNA, disebut sebagai “jantan”, menggunakan alat yang disebut pili seks untuk menempel pada resipien (penerima) DNA dan disebut sebagai “betina”. Kemudian sebuah jembatan sitoplasmik sementara akan terbentuk diantara kedua sel tersebut, menyediakan jalan untuk transfer DNA.

Plasmid adalah molekul DNA kecil, sirkular dan dapat bereplikasi sendiri, yang terpisah dari kromosom bakteri. Plasmid-plasmid tertentu, seperti plasmid f, dapat melakukan penggabungan reversibel ke dalam kromosom sel. Genom faga bereplikasi secara terpisah di dalam sitoplasma selama siklus litik, dan sebagai bagian integral dari kromosom inang selama siklus lisogenik. Plasmid hanya memiliki sedikit gen, dan gen-gen ini tidak diperlukan untuk pertahanan hidup dan reproduksi bakteri pada kondisi normal.

Walaupun demikian, gen gen dari plasmid ini dapat memberikan keuntungan bagi bakteri yang hidup di lingkungan yang banyak tekanan. Contohnya, plasmid f mempermudah rekombinasi genetik, yang mungkin akan menguntungkan bila perubahan lingkungan tidak lagi mendukung strain yang ada di dalam populasi bakteri. Plasmid f , terdiri dari sekitar 25 gen, sebagian besar diperlukan untuk memproduksi piliseks. Ahli-ahli genetika menggunakan simbol f+ (dapat diwariskan).

Plasmid f bereplikasi secara sinkron dengan DNA kromosom, dan pembelahan satu sel f+ biasanya menghasilkan dua keturunan yang semuanya merupakan f+. Sel-sel yang tidak memiliki faktor f diberi simbol f-, dan mereka berfungsi sebagai recipien DNA (“betina”) selama konjugasi. Kondisi f+ adalah kondisi yang “menular” dalam artian sel f+ dapat memindah sel f- menjadi sel f+ ketika kedua sel tersebut berkonjugasi.

Plasmid f bereplikasi di dalam sel “jantan”, dan sebuah salinannya ditransfer ke sel “betina” melalui saluran konjugasi yang menghubungkan sel-sel tersebut. Pada perkawinan f+ dengan f- seperti ini, hanya sebuah plasmid f yang ditransfer. Gen-gen dari kromosom bakteri tersebut ditransfer selama konjugasi ketika faktor f dari donor sel tersebut terintegrasi ke dalam kromosomnya. Sel yang dilengkapi dengan faktor f dalam kromosomnya disebut sel Hfr ( high frequency of recombination atau rekombinasi frekuensi tinggi). Sel Hfr tetap berfungsi sebagai jantan selama konjugasi, mereplikasi DNA faktor f dan mentransfer salinannya ke f- pasangannya. Tetapi sekarang, faktor f ini mengambil salinan dari beberapa DNA kromosom bersamanya.

Gerakan acak bakteri biasanya mengganggu konjugasi sebelum salinan dari kromosom Hfr dapat seluruhnya dipindahkan ke sel f-. Untuk sementara waktu sel resipien menjadi diploid parsial atau sebagian, mengandung kromosomnya sendiri ditambah dengan DNA yang disalin dari sebagian kromosom donor. Rekombinasi dapat terjadi jika sebagian DNA yang baru diperoleh ini terletak berdampingan dengan daerah homolog dari kromosom F-, segmen DNA dapat dipertukarkan. Pembelahan biner pada sel ini dapat menghasilkan sebuah koloni bakteri rekombinan dengan gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda, dimana satu dari strain-strain bakteri tersebut sebenarnya merupakan Hfr dan yang lainnya adalah F.

Baca juga: Pengertian Otot, Bagian dan Jaringannya Secara Lengkap

Reproduksi bakteri dengan jalan konjugasi

Pada tahun 1950-an, pakar-pakar kesehatan jepang mulai memperhatikan bahwa beberapa pasien rumah sakit yang menderita akibat disentri bakteri, yang menyebabkan diare parah, tidak memberikan respons terhadap antibiotik yang biasanya efektif untuk pengobatan infeksi jenis ini. Tampaknya, resistensi terhadap antibiotik ini perlahan-lahan telah berkembang pada strain-strain Shigella sp. tertentu, suatu bakteri patogen.

Akhirnya, peneliti mulai mengidentifikasi gen-gen spesifik yang menimbulkan resistensi antibiotik pada Shigell\a dan bakteri patogenik lainnya. Beberapa gen gen tersebut, mengkode enzim yang secara spesifik menghancurkan beberapa antibiotik tertentu, seperti tetrasiklin atau ampisilin. Gen gen yang memberikan resistensi ternyata di bawa oleh plasmid.

Sekarang dikenal sebagai plasmid R (R untuk resistensi). Pemaparan suatu populasi bakteri dengan suatu antibiotik spesifik baik di dalam kultur laboratorium maupun di dalam organisme inang akan membunuh bakteri yang sensitif terhadap antibiotik, tetapi hal itu tidak terjadi pada bakteri yang memiliki plasmid R yang dapat mengatasi antibiotik.

Teori seleksi alam memprediksi bahwa, pada keadaan-keadaan seperti ini, akan semakin banyak bakteri yang akan mewarisi gen-gen yang menyebabkan resistensi antibiotik. Konsekuensi medisnya pun terbaca, yaitu strain patogen yang resisten semakin lama semakin banyak, membuat pengobatan infeksi bakteri tertentu menjadi semakin sulit. Permasalahan tersebut diperparah oleh kenyataan bahwa plasmid R, seperti plasmid F, dapat berpindah dari satu sel bakteri ke sel bakteri lainnya melalui konjugasi.

Klasifikasi Bakteri

• Berdasarkan cara memperoleh makanannya

Berdasarkan cara memperoleh makanannya, bakteri dikelompokkan menjadi dua, yaitu bakteri autotrof dan bakteri heterotrof.

• Bakteri Autotrof

Bakteri autotrof adalah bakteri yang dapat membuat bahan organik dari bahan-bahan anorganik. Untuk membuat bahan organik, diperlukan energi. Beberapa bakteri memperoleh energi dari cahaya sehingga disebut bakteri fotoautotrof. Bakteri fotoautotrof juga memiliki pigmen untuk fotosintesis.

Jika pada tumbuhan hijau kita kenal pigmen klorofil, pada akteri pigmen untuk fotosintesis disebut bakterioklorofil (yang bewarna hijau) dan bakteriopurpurin (bewarna ungu atau merah). Contoh bakteri fotoautrotof adalah Rhodobacter. Bakteri lainnya memperoleh energi dari reaksi pemecahan senyawa kimia sehingga disebut bakteri kemoautotrof. Contoh bakteri kemoautotrof adalah Nitrosomonas dan Nitrobacter.

• Bakteri Heterotrof

Bakteri heterotrof tidak dapat membuat bahan organik. Bakteri ini memperoleh makanan dari bahan-bahan organik yang ada di sekitarnya dengan cara menguraikan sisa-sisa tubuh organisme lain. Di dalam tanah, hasil penguraian bahan-bahan organik adalah bahan-bahan anorganik yang berupa mineral-mineral. Mineral-mineral tersebut diperlukan oleh tubuh sebagai unsur hara.

Untuk menguraikan bahan-bahan organik tersebut, beberapa bakteri heterotrof menggunakan energi yang diperoleh dari reaksi pemecahan senyawa kimia. Bakteri tersebut dinamakan bakteri kemoheterotrof.

Bakteri heterotrof dapat pula mengakibatkan pembusukan pada makanan kita. Upaya mengawetkan makanan adalah dengan cara mencegah pertumbuhan bakteri heterotrof pada bahan makanan, misalnya pengeringan, pemanasan, pengasapan, pembekuan, pendinginan, dan pengalengan. Bakteri heterotrof lainnya ada yang bersifat patogen, yaitu dapat menyebabkan penyakit baik pada manusia, hewan, maupun tumbuhan. Contohnya adalah Bacillus anthracis penyebab penyakit antraks hewan ternak dan manusia.

• Berdasarkan Kebutuhan Oksigennya

Bakteri melakukan respirasi untuk menghasilkan energi. Untuk keperluan reaksi respirasi, biasanya diperlukan senyawa oksigen. Berdasarkan kebutuhan oksigennya, bakteri dikelompokkan menjadi tiga, yaitu bakteri aerob, bakteri anaerob, dan bakteri mikroaerofil.

• Bakteri Aerob

Bakteri aerob adalah bakteri yang hanya tumbuh apabila ada oksigen. Jika tidak ada oksigen, bakteri ini akan mati. Contoh bakteri aerob adalah Thiobacillus.

• Bakteri Anaerob

Bakteri anaerob dibedakan  menjadi anaerob obligat dan anaerob fakultatif. Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tumbuh tanpa adanya oksigen bebas. Jika ada oksigen bebas, bakteri akan mati, contohnya Clostriduium. Bakteri anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat tumbuh, baik ada oksigen maupun tanpa oksigen bebas, contoh Eschericia Coli dan Salmonella.

• Bakteri Mikroaerofil

Bakteri mikroaerofil adalah bakteri yang tumbuh jika ada oksigen bebas dalam jumlah sedikit (> 0,2 atmosfer), contohnya Spirillum minus.

• Berdasarkan Suhu untuk Pertumbuhannya

Pertumbuhan bakteri juga sangat dipengaruhi oleh suhu. Tiap jenis bakteri memiliki suhu pertumbuhan yang berbeda antara satu dan lainnya. Berdasarkan suhu untuk pertumbuhannya, bakteri dibedakan menjadi bakteri psikofil, mesofil, termofil, dan hipertermofil.

• Bakteri Psikrofil

Bakteri Psikrofil hidup dan tumbuh pada suhu rendah,yaitu antara 0 – 30. Bakteri ini banyak terdapat di dasar lautan, di daerah kutub, dan juga pada bahan makanan menyebabkan kualitas bahan makanan tersebut menurun danatau menjadi busuk.

• Bakteri Mesofil

Bakteri jenis ini hidup dan tumbuh pada suhu 25 – 40 C. Bakteri mesofil banyak terdapat pada tanah, air, dan tubuh vertebrata. Salah satu contoh bakteri mesofil adalah Escherichia coli.

• Bakteri Termofil

Bakteri yang mampu hidup dan tumbuh pada suhu 45 -75 C disebut bakteri termofil. Bakteri ini dapat ditemukan di tempat-tempat yang bersuhu tinggi, misalnya tempat pembuatan kompos. Selain itu,bakteri termofil juga ditemukan pada suhu, tanah, dan air laut.

• Bakteri Hipertermofil

Bakteri hipertermofil hidup dan tumbuh pada suhu di atas 75 C, misalnya di mata air panas. Beberapa bakteri bahkan dapat hidup pada suhu di atas 100 C.

Bakteri-bakteri termofil dan hipertermofil sekarang banyak dicari oleh para ahlui bioteknologi karena dapat menghasilkan enzim-enzim penting yang digunakan dalam industri makanan dan obat-obatan.

• Berdasarkan Struktur Kimia Dinding Selnya

Biasanya untuk keperluan identifikasi, bakteri harus di beri warna menggunakan suatu teknik pewarnaan Gram. Teknik ini pertama kali di gunakan pada 1884 oleh Hans Christian Gramuntuk membedakan dua jenis bakteri, yaitu bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Pengelompokan tersebut berdasarkan perbedaan struktur kimia dinding selnya.

• Bakteri Gram Positif

Bakteri Gram positif memiliki dinding sel yang tersusun atas lapisan peptidoglikan yang relatif tebal dan mengandung asam teikoat. Bakteri jenis ini lebih rentan terhadap antibiotik penisilin, tetapi lebih resisten terhadap gangguan fisik. Contoh bakteri Gram positif adalah bacillus, Clostridium, Staphylococcus, dan Strepcoccus.

Bakteri gram positif akan mempertahankan zat warna krisktal violet dan karenanya akan tampak bewarna ungu tua dibawah mikroskop. Adapun bakteri gram negates akan kehilangan zat Kristal violet setelah dicuci dengan alkohol dan sewaktu diberi zat pewarna tandingannya yaitu dengan zat warna air tochsin atau safranin akan tampak merah. Perbedaan warna ini disebabkan olh perbedaan struktur kimiawi dinding selnya.

Adakala suatu perlu diwarnai dua kali setelah zat warna yang pertama (ungu) terserap, maka sediaan dicuci dengan alkohol, kemudian ditumpangi dngan zat warna yang berlainan, yaitu dngan zat warna merah. Jika sediaan itu kemudian kita cuci dengan air lau dengan alkohol maka dua kemungkinan dapat terjadi. Pertama, zat tambahan terhapus, sehingga yang tampak ialah zat warna asli (ungu). Dalam hal ini sediaan (bakteri) kita sebut gram positif. Kedua zat warna tambahan (merah) bertahan hingga zat warna asli tidak tampak. Dalam hal ini sediaan (bakteri) jika kita katakana gram negatif (Dwioseputro, 1984).

• Ciri-ciri bakteri gram positif:

1. Struktur dindingnya tebal
2. Dinding selnya mengandung lipid yang lebih normal
3. Bersifat lebih rentan terhadap senyawa penisilin
4. Pertumbuhan dihambat secara nyata oleh zat-zat warna seperti ungu Kristal
5. Komposisi yang dibutuhkan lebih rumit
6. Lebih resisten terhadap gangguan fisik.

• Dalam pewarnaan gram diperlukan empat reagen yaitu :

1. Zat warna utama (violet kristal)
2. Mordan (larutan Iodin) yaitu senyawa yang digunakan untuk mengintensifkan warna utama.
3. Pencuci / peluntur zat warna (alcohol / aseton) yaitu solven organic yang digunakan uantuk melunturkan zat warna utama.

Zat warna kedua / cat penutup (safranin) digunakan untuk mewarnai kembali sel-sel yang telah kehilangan cat utama setelah perlakuan denga alkohol. ( Suriawieia, 2002)

• Penyakit yang Disebabkan oleh Bakteri Gram Positif:

1. Staphylococus  :penyebab impetigo, keracunan makanan, bronkitis
2. Streptococus   : penyebab pneumonia, meningitis, karies gigi
3. Enterococus    : penyebab enteritis
4. Listeria           : penyebab listeriosis
5. Basillus            :penyebab anthrax ( Basillus antharx)
6. Clostridium     : penyebab tetanus ( Clostridium tetani), botulisme
7. Mycobacterium :penyebab tuberkulosa, difteri
8. Mycoplasma     : penyebab jerawat, peumonia

• Bakteri Gram Negatif

Dinding sel bakteri Gram negatif terdiri atas dua lapisan, yaitu lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar tersusun atas lipopolisakarida dan protein, sedangkan lapisan dalam tersusun atas peptidoglikan. Dinding selnya tidak mengandung asam teikoat. Bakteri Gram negatif resistan terhadap antibiotik penisilin, tetapi kurang resisten terhadap gangguan fisik. Salmonella, Escherichia, Azotobacter, dan Acetobacter adalah contoh dari bakteri Gram negatif.

Bakteri gram negative adalah bakteri yang tidak dapat mempertahankan zat warna metal ungu pada metode pewarnaan gram. Bakteri gram positif akan mempertahankan zat warna metal ungu gelap. Setelah dicuci dengan alkohol, sementara bakteri gram negatifnya tidak. Pada uji pewarnaan gram, suatu pewarna menimbal di tambahkan setelah metal ungu yang membuat semua bakteri gram negative, menjadi berwrna merah, atau merah muda. Pengujian ini berguna untuk mengklasifikasikan kedua tipe bakteri ini berdasarkan perbedaan  struktur dinding sel mereka.

Pewarnaan negatif, metode ini bukan untuk mewarnai bakteri, tapi mewarnai latarbelakangnya menjadi hitam gelap. Pada pewarnaan ini mikroorganisme kelihatan transparan (tembus pandang). Teknik ini berguna untuk menentukan morfologi dan ukuran sel.

• Ciri-ciri gram negatif:

1. Struktur dinding selnya tipis, sekitar 10-45mm, berlapis tiga atau multi layer
2. Dinding slnya mengandung lemak lebih banyak (11-22%), peptidoglikan terdapt dalam  lapisan kaku,, sebelh dalam dengan jumlah sedikit 10% dari berat kering, tidak mengandung asam laktat.
3. Kurag rentan terhadap senyawa penisilin.
4. Tidak resisten terhadap gangguan fisik. (Waluyo,2004)

• Penyakit yang Disebabkan oleh Bakteri Gram Negatif:

1. Salmonella: penyebab thypus (Salmonella thyposa), salmonelosis
2. Escherichia: penyebab gastroenteritis / radang saluran cerna ( Escherichia coli)
3. Shigell: penyebab disentri
4. Pseudomonas: penyebab infeksi luka bakar
5. Hellicobacter: penyebab tukak lambung
6. Haemophilus: penyebab bronkhitis , pneumonia (Heumophilus influenzae)
7. Bordetella: penyebab batuk rejan (Bordetella pertusis)
8. Chlamydia: penyebab pneumonia, uretritis, trakoma

Perbedaan bakteri gram Positif dan negative

NO	Pembeda	Bakteri gram positif	Bakteri gram Negatif
1	Membran plasma	Memiliki membran plasma tunggal	Membran ganda yang diselimuti oleh membran luar permeable
2	Peptidoglikan	Memiliki pepetidoglikan yang tebal	Peptidoglikan sedikit dan diantara membran
3	Senyawa penisilin	Rentan terhadap penisilin	Kurang rentan terhadap penisilin
4	Didinding Sel	Dinding selnya yang tebal (15-80 nm), berlapis satu monolayer	Didnding sel tipis sekitar 10-15nm, berlapis dua,  tiga atau multi layer
5	Komposisi dinding sel	Kandungan lipid rendah 1-4%	Kandungan lipid tinggi 11-22%
6	Kebutuhan nutrisi	Kebanyakan spesies lebih kompleks	Nutrsi sederhana
7	Ketahanan terhadap perlakuan fisik	Lebih tahan	Kurang tahan
8	Reaksi terhadap warna gram	Ungu/Biru	Merah
9	Kelarutan dalam Alkali (1% KOH)	Tidak larut	Larut
10	Sifat tahan asam	Ada yang tahan terhadap asam	Tidak tahan asam
11	Toksin yang dibentuk	eksotoksin	Endotoksin
12	Asam Teikoat	Sering di jumpai / banyak	Jarang dijumpai
13	Bentuk sel	Bulat, batang, atau filamen	Batang

• Berdasarkan Hubungan Evolusinya

Berdasarkan hubungan evolusinya, bakteri dikelompokan menjadi 12 filum. Namun, kali ini hanya empat filum yang dikenal umum yang akan dibahas. Keempat filum itu adalah Proteobacteria, Bakteri Gram Positif, Spirocheta, dan Cyanobacteria.

• Proteobacteria

Proteobacteria merupakan filum utama bakteri. Filum ini meliputi bermacam-macam patogen, misalnya : Escherichia, Salmonella, Vibrio, dan Helicobacter. Anggota Proteobacteria yang lainnya hidup bebas atau bersimbiosis di antaranya adalah, bakteri-bakteri pengikat nitrogen, misalnya Nitrosomonas. Rhizobium, dan Agrobacterium tumefaciens. Bakteri-bakteri anggota filum ini memiliki bentuk yang sangat bervariasi.

Semua Proteobacteria merupakan bakteri Gram negatif dengan membran terluar tersusun atas lipopolisakarida. Sebagian besar Proteobacteria bergerak menggunakan flagella, tetapi yang lainnya tidak bergerak atau bergerak meluncur. Bakteri yang bergerak meluncur meliputi Myxobacteria, yaitu suatu kelompok bakteri unik yang dapat berkumpul membentuk tubuh buah multiseluler. Proteobacteria juga memiliki bermacam-macam tipe metabolisme meliputi fotoautotrof, kemoautotrof, dan kemoheterotrof. Sebagian besar anggotanya merupakan organisme anaerob fakultatif atau obligat. Proteobacteria menempati banyak relung ekologis.

• Bakteri Gram Positif

Tidak semua anggota kelompok ini merupakan bakteri Gram positif. Ada beberapa spesies yang merupakan Gram negatif. Hal ini disebabkan mereka memiliki kesamaan molekuler dengan bakteri Gram positif. Anggota filum ini meliputi bakteri Streptococcus penyebab radang tenggorok. Bakteri-bakteri yang menghasilkan yoghurt dengan menghasilkan asam laktat juga merupakan bakteri Gram positif. Bakteri Gram positif juga ada yang menghasilkan antibiotik. Beberapa jenis hidup di rongga mulut dan saluran pencernaan. Contoh bakteri ini adalah Streptococcus dan Lactobacillus.

• Spirocheta

Spirocheta beranggotakan bakteri-bakteri Gram negatif, berbentuk spiral, dan merupakan organisme heterotrof. Beberapa jenis Spirocheta merupakan organisme aerob, beberapa jenis lainnya merupakan organisme anaerob. Spirocheta hidup secara bebas, bersimbiosis, atau sebagai parasit. Salah satu contoh Spirocheta adalah Treponema palladium, penyebab penyakit menular seksual sifilis.

• Cyanobacteria

Cyanobacteri adalah nama ilmiah untuk ganggang biru. Dinamakan demikian karena jenis yang pertama kali dikenali berwarna biru kehijauan. Ganggang biru ada yang bersel satu (uniseluler) dan ada yang bersel banyak. Selain itu, ganggang biru ada yang berbentuk benang (filamen) dan ada yang hidup berkoloni. Ukuran selnya bervariasi dari 0,5 – 60 mm.

Ganggang biru mampu melakukan fotosintesis karena memiliki klorofil a dan karotenoid yang mengandung pigmen fikobilin. Pigmen fikobilin merupakan gabungan pigmen fikosianin (berwarna biru) dan pigmen fikoeritrin (berwarna merah). Pigmen fikosianin umumnya lebih dominan sehingga ganggang biru tidak terdapat di dalam kloroplas, tetapi terdapat di dalam membran tilakoid.

Sebagian besar ganggang biru memiliki semacam selubung berlendir yang disebut kapsul. Kapsul merupakanbahan dari polisakarida atau lendir yang berfungsi untuk pertahanan dan memudahkan pergerakan. Ganggang yang hdiup di darat memiliki kapsul yang berpigmen.

Reproduksi pada ganggang biru dilakukan dengan beberapa cara, yaitu pembelahan biner, pembelahan majemuk, fragmentasi, dan pembentukan akinet (spora istirahat).

Pembelahan biner merupakan reproduksi aseksual yang terjadi apabila sel tunggal membelah menjadi dua bagian yang sama. Sementara itu, pada pembelahan majemuk, sel tunggal membelah menjadi lebih dari dua sel anak. Fragmentasi terjadi pada ganggang biru yang berbentuk benang (filamen). Pada peristiwa fragmentasi, filament akan terputus menjadi beberapa potongan pendek (fragmen) yang disebut hormogonium (jamak: hormogonia). Selajutnya, hormogonia tersebut berregenerasi menjadi ganggang biru yang utuh.

Ganggang biru yang hidup di lapisan topsoil tanah dapat mengurangi erosi dengan cara mengikat partikel-partikel tanah. Ganggang biru juga mampu mengubah nitrogen bebas menjadi bentuk organik, seperti nitrit (NO₂), nitrat (NO₃), atau ammonia (NH₃). Pada ganggang biru berbentuk filament, fiksasi (pengikatan) nitrogen terjadi di dalamheterosista. Heterosista adalah suatu sel khusus yang mengalami perbesaran dan berdinding tebal serta berisi enzim nitrogenase.

Karena mampu mengikat nitrogen, ganggang biru potensial digunakan sebagai pupuk hayati (biofertilizer). Contoh ganggang biru yang dapat mengikat nitrogen bebas adalah Nostoc dan Anabaena. Beberapa jenis ganggang biru dapat bersimbiosis dengan lumut hati, lumut kerak, tumbuhan paku, pakis haji, protozoa berflagela, dan ganggang sejati. Contohnya, Anabaena bersimbosis dengan tanaman paku air (Azolla) untuk mengikat nitrogen di sawah. Ganggang biru juga dapat bersimbiosis dengan fungi (kapang) membentuk lumut kerak (lichen/liken).

Ganggang biru, misalnya Spirulina, juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber makanan karena memiliki kandungan protein yang tinggi sehingga potensial dikembangkan sebagai sumber protein yang dikenal dengan nama protein sel tunggal (PST).

Selain menguntungkan, ganggang biru juga memiliki pengaruh yang berbahaya bagi manusia atau hewan. Beberapa jenis ganggang biru bertanggung jawab terhadap bau tanah dan warna pada air tawar, termasuk air minum, karena mereka menghasilkan senyawa yang disebut geosmins. Beberapa anggota ganggang biru lainnya, seperti Microcystis, Anabaena, dan Oscillatoria, apabila populasinya ‘meledak’ (blooming) akan menghasilkan toksin yang dapat meracuni hewan dan manusia yang meminum air yang terkontaminasi ganggang biru tersebut.

• Berdasarkan sifat kimia

Bakteri melakukan  metabolisme sel dengan bahan kimia. Contoh nitrifikasi (nitrat).

Jenis-Jenis Bakteri berdasarkan bentuknya.

• Bentuk batang (Basil).

Bakteri bentuk batang dikenal sebagai basil (berasal dari kata bacillus yang berarti batang). Bentuk ini dapat dibedakan.

1. Basil tunggal, bakteri yang hanya berbentuk satu batang tunggal. Contoh: Salmonella typhosa penyebab penyakit tipus, Escherichiacoli bakteri yang terdapat pada usus dan Lactobacillus.
2. Diplobasil yaitu berupa dua sel bakteri basil berdempetan.
3. Streptobasil yaitu bakteri berbentuk basil yang bergandengan memanjang berbetuk rantai, misalBacillus anthracis penyebab penyakit antraks, Streptpbacillus moniliformis, Azotobacter, bakteri pengikat nitrogen.
4. Bentuk Bulat (Kokus).

Bakteri berbentuk bulat (bola) atau kokus dapat dibedakan.

1. Monokokus yaitu bakteri berbentuk bola tunggal, misal Monococcus gonorhoe penyebab penyakit kencing nanah.
2. Diplokokus yaitu bakteri berbentuk bola bergandengan dua-dua, misal Diplococcus pneumoniae penyebab penyakit pneumonia (radang, paru-paru).
3. Sarcina yaitu bakteri berbentuk bola yang berkelompok empat-empat membentuk kubus, misal Sarcina luten.
4. Streptokokus yaitu bakteri berbentuk bola yang berkelompok memanjang berbentuk rantai, misal Streptococcus lactis, Streptococcus pyogenes penyebab sakit tenggorokan dan Streptococcus thermophilis untuk pembuatan yoghurt (susu asam).
5. Stafilokokus yaitu bakteri berbentuk bola yang berkoloni seperti buah anggur, misal Stafilokokus aureus, penyebab penyakit radang paru-paru.

• Bentuk Spiral.

Ada tiga macam bakteri bantuk spiral yaitu:

1. Spiral, yaitu golongan bakteri yang bentuknya seperti spiral, misalnya Spirillum.
2. Vibrio atau bentuk koma yang dianggap sebagai bentuk spiral tak sempurna misal Vibrio cholerae penyebab penyakit kolera.
3. Spiroseta yaitu golongan bakteri berbentuk spiral yang dapat bergerak misal: Spirochaeta palida, penyebab penyakit sifilis.

• Klasifikasi Bakteri Berdasarkan Kedudukan Alat Gerak
• Atrik

Flagel, tidak mempunyai flagellum  : contoh Escherichiacoly.

• Monotrik

Monotrik, berflagel satu pada salah satu ujung tubuh bakteri. Contoh : Pseudomonas araginosa.

• Amfitrik

Amfitrik, flagel masing-masing satu pada kedua ujung tubuh bakteri. Contoh : Spirillium serpen.

• Lofotrik

Lofotrik, berflagel banyak pada salah satu ujung tubuh bakteri. Contoh: Pseudomonas flourencens.

• Peritrik

Peritrik, berflagel banyak pada semua sisi tubuh bakteri. Contoh: Salmonella thypii.

• Metabolisme Bakteri

Metabolisme adalah semua proses kimia yang terjadi didalam sel hidup. Dalam sel hidup, proses reaksi kimia yang menghasilkan energi disebut katabolisme, sedangkan proses reaksi kimia yang membutuhkan energi disebut anabolisme. Reaksi katabolik umumnya merupakan reaksi hidrolisis yang memecah senyawa organik kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Sebaliknya reaksi anabolik atau reaksi biosintesis merupakan proses yang membangun  molekul organik kompleks dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Proses biosintesis ini sangat dibutuhkan dalam pertumbuhan sel.

Sebelum proses metabolisme terjadi, diperlukian pengaktifan subunit yang akan digunakan dan energi yang tinggi, yaitu ATP (adenosin trifosfat). Energi untuk metabolisme diambil dari proses fermentasi, respirasi, dan fotosintesis. Energi pada proses fermentasi dan respirasi diperoleh dari proses katabolisme karbohidrat. Beberapa golongan bakteri

heterotrof, termasuk bakteri patogen, menggunakan zat organik sebagai sumber karbon untuk mendapatkan energi.

Bakteri outrotof mendapatkan energi dari oksidasi senyawa anorganik. Bakteri ini menggunakan karbondioksida sebagai sumber karbon untuk sintesis selnya. Namun, diperlukan energi dan koenzim untuk mengubah karbondioksida menjadi bahan sel. Koenzim yang berperan penting dalam metabolisme seluler antara lain nikotinamida adenin dinukleotida (NAD⁺) dan nikotinamida adenin dinukleotida fosfat (NADP⁺). Bakteri yang melakukan fotosintesis memperoleh energi yang dibutuhkan dari cahaya, sedangkan bakteri outrotof harus memperoleh energi dari oksidasi kimia. Pada proses oksidasi, elektron yang dibebaskan dari oksidasi senyawa anorganik, disalurkan melalui transport elektron yang pada akhirnya akan menghasilkan energi tinggi berupa ATP.

ATP umumnya dibentuk pada saat terjadi reaksi oksidasi-reduksi didalam sel. Energi ATP yang dihasilkan selama proses katabolisme akan digunakan kembali dalam proses anabolismeuntuk membangun komponen-kompnen sel yang dibutuhkan dalam pertumbuhan sel.

Baca juga: Penjelasan Kelenjar Ludah (Saliva) Secara Lengkap

Jalur Metabolisme Produksi Energi

Bagan diatas memperlihatkan bahwa tahap pertama dalam tahapan reaksi terjadi merupakan konversi materi awal (A) menjadi molekul B. Pada tahap ini koenzim NAD⁺ tereduksi menjadi NADH⁺, dengan elektron dan proton berasal dari molekul A. Demikian juga, pada tahap perubahan molekul C menjadi molekul D (tahap ketiga) terjadi konversi ADP menjadi ATP, energi yang dibutuhkan berasal dari molekul C yang dipindahkan ke molekul D.

Reaksi antara molekul D dan e merupakan reaksi bolak-balik (reversible), sedangkan pada tahap kelima dibutuhkan molekul O₂ dalam reaksi yang menghasilkan produk akhir (F) dengan produk sekunder CO₂ dan H₂O. Setiap reaksi9 dalam reaksi metabolisme dikatalisis oleh enzim spesifik. Selain enzim, beberapa koenzim juga berperan penting dalam metabolisme, antara lain NAD⁺_, NADP⁺, FAD dan CoA.

Metabolisme Karbohidrat

Pada umunya, mikroorganisme mengoksidasi karbohidrat sebagai sumber utama energi seluler. Katabolisme karbohidrat yang melibatkan reaksi penguraian molekul karbohidrat untuk menghasilkan energi ATP merupakan proses yang penting dalam metabolisme sel.

Untuk memproduksi energi dari glukosa, mikroorganisme menggunakan 2 jalur proses, yaitu fermentasi dan respirasi. Respirasi glukosa terjadi dalam tiga tahapan, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan rantai transport elektron. Pada tahap glikolisis, terjadi oksidasi glukosa menjadi asam piruvat yang menghasilkan energi ATP dan NADH. Pada siklus krebs, juga akan dihasilkan energi ATP dan NADH, yang kemudian akan diteruskan ke dalam sistem transport elektron. Sistem transport elektron dapat memproduksi lebih banyak energi ATP.

Glikoslisis dikenal juga dengan jalur metabolisme Embden-Meyerhof. Glikolisis terdiri atas dua tahap utama, yaitu tahap persiapan dan tahap pembentukan energi ATP.pada tahap persiapa, setiap molekul glukosa membutuhkan dua molekul ATP untuk memulai jalur metabolisme. Pada tahap pembentukan energi ATP, empat molekul ATP akan dihasilkan melalui fosforilasi substrat dengan mengubah glukosa menjadi asam piruvat. Dengan demikian, selama proses glikolisis, dua molekul ATP akan dihasilkan dari setiap molekul glukosa yang teroksidasi.

• Fermentasi

Fermentasi adalah proses metabolisme yang dapat menghasilkan energi dari karbohidrat atau molekul organik lain tanpa memerlukan oksigen ataupun melalui sistem transport elektron dan menggunakan molekul organik sebagai penerima elektron terakhir.

Pada proses fermentasi, asam piruvat dapat dipecah menjadi alkohol, asam laktat, asam butira, asam propionat, dan asam asetat, bergantung pada jenis bakteri. Beberapa jenis mikroorganisme dapat memfermentasi berbagai jenis substrat.

Tabel produk akhir fermentasi asam piruvat oleh beberapa jenis mikroorganisme.

Jenis Bakteri	Produk Akhir
Streptococcus Lactobacilus, Bacilus	Asam laktat
Saccharomyces	Etanol dan CO2
Propionibacterium	Asam propionat, asam asetat, CO2, dan H2
Clostridium	Asam butirat, butanol, aseton, isopropil, alkohol,dan CO2
Escherichia, Salmonella	Etanol, asam laktat, asam suksinat, asam asetat, CO2, dan H2
Enterobacter	Etanol, asam laktat, asam formiat, CO2, dan H2

• Respirasi Seluler

Respirasi merupakan suatu rangkaian proses untuk memproduksi energi ATP. Asam piruvat yang diperoleh dari perubahan glukosa akan masuk ke dalam proses selanjutnya, yaitu proses respirasi seluler.

Proses respirasi diawali dengan serangkaian reaksi biokimia yang disebut dengan siklus krebs. Selanjutnya melalui proses rantai transport elektron, akan dihasilkan molekul energi ATP dalam jumlah yang jauh lebih besar dibandingkan pada proses fermentasi. Respirasi ada dua jenis, bergantung pada sifat mikroorganisme yaitu:

1. Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah proses respirasi yang menggunakan oksigen. Secara sederhana, proses respirasi aerob pada glukosa dituliskan sebagai berikut.

Proses respirasi aerob melewati tiga tahap, yaitu:

1. Glikolisis
2. Siklus Krebs, dan
3. Rantai transfer elektron.

• Glikolisis

Glikolisis merupakan serangkaian reaksi yang terjadi di sitosol pada hampir semua sel hidup. Pada tahap ini, terjadi pengubahan senyawa glukosa dengan 6 atom C, menjadi dua senyawa asam piruvat dengan 3 atom C, serta NADH dan ATP. Tahap glikolisis belum membutuhkan oksigen. Glikolisis yang terdiri atas sepuluh reaksi, dapat disimpulkan dalam dua tahap:

1. Reaksi penambahan gugus fosfat. Pada tahap ini digunakan duamolekul ATP.
2. Gliseraldehid-3-fosfat diubah menjadi asam piruvat. Selain itu, dihasilkan 4 molekul ATP dan 2 molekul NADH.

Pada tahap glikolisis dihasilkan energy dalam bentuk ATP sebanyak 4 ATP. Namun karena 2 ATP digunakan pada awal glikolisis maka hasil energi yang didapat adalah 2 ATP.

• Siklus Krebs

Dua molekul asam piruvat hasil dari glikolisis ditransportasikan dari sitoplasma ke dalam mitokondria, tempat terjadinya siklus Krebs. Akan tetapi, asam piruvat sendiri tidak akan memasuki reaksi siklus Krebs tersebut. Asam piruvat tersebut akan diubah menjadi asetil koenzim A (asetil koA). Tahap pengubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A ini terkadang disebut tahap transisi atau reaksi dekarboksilasi oksidatif. Berikut ini gambar proses pengubahan satu asam piruvat menjadi asetil koenzim A.

Kompleks senyawa asetil koenzim A inilah yang akan memasuki siklus Krebs atau yang dikenal juga sebagai siklus asam sitrat. Koenzim A pada pembentukan asetil KoA merupakan turunan dari vitamin B.

Siklus Krebs dijelaskan pertama kali oleh Hans Krebs pada sekitar 1930-an. Dalam siklus Krebs, satu molekul asetil KoA akan menghasilkan 4 NADH, 1 GTP, dan 1 FADH. GTP (guanin trifosfat) merupakan salah satu bentuk molekul berenergi tinggi. Energi yang dihasilkan satu molekul GTP setara dengan energi yang dihasilkan satu molekul ATP. Molekul CO2  juga dihasilkan dari siklus Krebs ini. Karena satu molekul glukosa dipecah menjadi dua molekul asetil KoA dan masuk ke siklus Krebs.

Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogen yang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Molekul-molekul sumber elektron seperti NADH dan FADH2  dari glikolisis dan siklus Krebs, selanjutnya memasuki tahap transpor elektron untuk menghasilkan molekul berenergi siap pakai.

• Sistem Transfer Elektron

Tahap terakhir dari respirasi seluler aerob adalah sistem transfer elektron. Tahap ini terjadi pada ruang intermembran dari mitokondria. Pada tahap inilah ATP paling banyak dihasilkan.

Seperti Anda ketahui, sejauh ini hanya dihasilkan 4 molekul ATP dari satu molekul glukosa, yaitu 2 molekul dari glikolisis dan 2 molekul dari sikluk Krebs. Akan tetapi, dari glikolisis dan siklus Krebs dihasilkan 10 NADH (2 dari glikolisis, 2 dari tahap transisi siklus Krebs, dan 6 dari siklus Krebs) dan 2 FADH2. Molekul-molekul inilah yang akan berperan dalam menghasilkan ATP.

Jika Anda perhatikan, meskipun glikolisis dan siklus Krebs termasuk tahap respirasi aerob, namun sejauh ini belum ada molekul oksigen yang terlibat langsung dalam reaksi. Pada tahap transfer elektron inilah oksigen terlibat secara langsung dalam reaksi.

Pada reaksi pertama, NADH mentransfer sepasang elekron kepada molekul flavoprotein (FP). Transfer elektron mereduksi flavoprotein, sedangkan NADH teroksidasi kembali menjadi ion NAD+. Elektron bergerak dari flavoprotein menuju sedikitnya enam akseptor elektron yang berbeda. Akhirnya, elektron mencapai akseptor protein terakhir berupa sitokrom a dan  a3.

Akseptor terakhir dari rantai reaksi merupakan oksigen. Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH2 memasuki sistem reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebut mengalami penurunan energi yang digunakan untuk proses fosforilasi ADP menjadi ATP sehingga satu molekul NADH setara dengan 3 ATP dan satu molekul FADH2  setara dengan 2 ATP.

• Respirasi anaerob

Bakteri menggunakan senyawa anorganik selain oksigen sebagai akseptor elektron terahir. Beberapa bakteri amtara lain Pseudomonas, Escherichia, Rhizobium, Enterobacter, dan Bacillus dapatmenggunakan ion nitrat (NO₃^–) sebagai akseptor elektron terahir. Ion Nitrat direduksi menjadi NO₂^–. N₂O, atau gasnitrogen (N₂), bakteri Desulfovibrio menggunakan ion sulfat (SO₄^2-) sebagai akseptor elektron membentuk H₂S. Bakteri lain dapat menggunakan ion karbonat ( CO₃^2-) membentuk metana (CH₄).

Jumlah ATP yang diproduksi dalam jalur respirasi anaerob sangat bervariasi bergantung pada jenis bakteri. Karena hanya sebagian siklus krebs yang dapat berlangsung pada kondisi anaerob, tidak semua pembawa elektron dapat melalui sistem transport elektron pada kondisi tersebut sehingga energi ATP yang dihasilkan umumnya tidak sebesar pada respirasi aerob. Oleh sebab itu, bakteri anaerob tumbuh lebih lambat daripada bakteri aerob.

Metabolisme Lemak dan Protein

Gliserol dipecah menjadi dihidroksi aseton fosfat, kemudian dikatabolisme melalui glikolisis dan siklus krebs. Sementara itu asam lemak dioksidasi membentuk gugus asetil, yang kemudian bergabung dengan koenzim a membentuk asetil CoA. Selanjutnya asetil CoA dikatabolisme melalui proses siklus krebs.

Protein merupakan senyawa yang juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi oleh mikrooganisme. Enzim protease dan peptidase yang dikeluarkan oleh mikroorganisme dapat memecah protein menjadi asam amino.

Sebelum dikatabolisme, asam amino harus terlebih dahulu diubah menjadi suatu senyawa yang dapat masuk kedalam siklus krebs. Proses Deaminasi merupakan salah satu mekanisme untuk memperoleh senyawa tersebut, yaitu gugus amino dari asam amino dilepaskan dan diubah menjadi ion amonium (NH4+) sehingga asam organik tersebut dapat masuk ke dalam siklus krebs. Proses lain untuk mengonversi asam amino adalah reaksi dekarboksilasi dan dehidrogenasi.

• Karakteristik Bakteri

Secera umum ciri-cici bakteri adalah sebagai berikut:

1. Ciri umum bakteri yang pertama, mereka adalah Organisme prokariota (inti sel tidak diselimuti membran khusus) juga uniseluler (atau bersel tunggal)
2. Bakteri memiliki dinding sel seperti tumbuhan yang tersusun atau peptidoglikan dan mukopolisakarida.
3. Bakteri mamiliki endospora yaitu kapsul yang muncul jika kondisi yang tidak menguntungkan sebagai perisai terhadap panas dan gangguan alam.
4. Dari segi ukuran, bakteri pada umumnya bakteri terlalu kecil seperti Mycoplasma untuk dilihat mata telanjang yakni sekitar 0,5 mikrometer tapi dan ada juga yang sedikit lebih besar yakni Epulopiscium fishelsoni mencapai ukuran yaitu sekitar 10-100 mikrometer.
5. Ciri umum lainnya dari bakteri hidup adalah mereka makhluk yang parasit (membutuhkan inang seperti manusia atau hewan) tapi ada juga yang hidup bebas.
6. Secara umum bakteri tidak berklorofil.
7. Habitat bakteri dapat tinggal dilingkungan yang keras seperti air panas, kawah, gambut.
8. Dilihat dari bentuk penampakan, sel bakteri bisa terlihat seperti basil (atau batang), kokus (berbentuk bola), spirilum (spiral seperti pembuka tutup botol), kokobasil (bulat dan batang), dan Vibrio (seperti koma).
9. Sebagai bagian dari perlindungan, bakteri dapat mensekresikan lendir ke permukaan dinding sel. 8-10 % fosfolipid dan protein adalah penyusun membran sitoplasma dan bakteri.

Bakteri ada yang memiliki ekor juga disebut dengan flagela untuk bergerak sedangkan bakteri yang tidak memiliki flagela bergerak dengan cara seperti berguling (Rosihan, 2015).

Manfaat Bakteri di Bidang Pangan dan Farmasi

• Manfaat Bakteri di Bidang Pangan

Beberapa bahan makanan yang dibuat dengan menggunakan mikroorganisme sebagai bahan  utama prosesnya, misalnya pembuatan bir dan minuman anggur dengan menggunakan  ragi, pembuatan  roti dan produk air susu dengan  bantuana bakteri asam laktat, dan pembuatan cuka dengan bantuan bakteri cuka. Pengolahan kacang kedelai di beberapa negara banyak yang  menggunakan bantuan fungi, ragi dan bakteri asam  laktat.

Bahkan asam  laktat dan asam sitrat yang dalam jumlah besar diperlukan oleh industri bahan makanan masing-masing dibuat dengan bantuan asam laktat dan Aspergillus niger. Produksi ragi, bakteri dan alga dari media murah mengandung garam nitrogen anorganik, cepat saji, dan menyediakan sumber protein dan senyawa lain yang sering digunakan sebagai makanan tambahan untuk manusia dan hewan.

Beberapa kelompok mikroorganisme dapat digunakan sebagai indikator kualitas makanan. Mikroorganisme ini merupakan kelompok bakteri yang keberadaannya di makanan di atas batasan jumlah tertentu, yang dapat menjadi indikator suatu kondisi yang terekspos yang dapat mengintroduksi organisme berbahaya dan menyebabkan proliferasi spesies patogen ataupun toksigen. Misalnya E. coli tipe I, coliform dan fekal streptococci digunakan sebagai  indikator  penanganan pangan secara tidak higinis, termasuk keberadaan patogen tertentu. Mikroorganisme indikator ini sering digunakan sebagai indaktor kualitas mikrobiologi pada pangan (Hidayati dkk, 2015).

1. Acebacter Xylium

Pada setiap buah kelapa menghasilkan air sejumlah 50-150 ml, sehingga sebagian besar kelapa beirisi air.Dalam air kelapa memiliki manfaat selain untuk sumber elektrolit, bisa digunakan sebagai bahan pembuat nata de coco. Nata de coco sama halnya dengan yoghurt yaitu hasil dari fermentasi. Bakteri yang berperan untuk nata de coco adalah bakteri acebakter xylium(Hidayati dkk, 2015).

2. Lactobacillus Bulgarius

Yoghurt adalah minuman yang tidak asing dengan telinga masyarakat, sudah menjadi minuman sehari-sehari karena rasanya yang enak dan aroma yang sedap membuat tertarik berbagai lapisan masyarakat. Berasal dari susu fermentasi yang dibuat oleh bakteri probiotik yaitu lactobacillus bulgarius dan streptococcus thermophillus (Hidayati dkk, 2015).

3. Gluconobacteriumdan Acetobacter

Gluconobacteriumdan Acetobacter adalah bakteri pada pembuatan cuka sering digunakan dalam industri yang memproduksi asam asetat dari alkohol (Much, 2004). Acetobacter Xylinium adalah bakteri yang digunakan dalam pembuatan nata de coco dengan memproduksi kapsul berlebih. Bakteri ini dapat tumbuh dan berkembang dalam medium gula dan akan mengubah gula menjadi selulosa (Much, 2004).

Bakteri Acetobacter dapat memproduksi biofilm selulosa (nata) yang merupakan hasil metabolisme Acetobacter sp yang prosesnya dikendalikan oleh plasmidnya (Rezaee et al, 2005). Dalam industri biomedik nata banyak digunakan dan untuk pembuatan kertas yang memiliki mutu yang lebih bagus (Neelobon et al, 2007).

4. Lactobacillus sp.

Lactobacillus sp. digunakan untuk membuat yogurt, mentega dan keju. Lactobacillus Hetrofermentatif  berperan dalam pembuatan keju Swiss karena bakteri ini daat memproduksi gas dan senyawa fotil yang penting sebagai pembentuk cita rasa dalam makanan fermentasi (Much, 2004).

Pada pembuatan yogurt bakteri Lactobacillus burgaricus memiliki kemampuan mikroflora usus non-patogen untuk bergabung dengan dan mengikat pada usus di jaringan perbatasan yang bersentuhan dianggap dapat mencegah patogen berbahaya dari jalan masuk mukosa gastrointestinal. Untuk Lactobacillus burgaricus memiliki efek sehingga harus beradaptasi dengan lingkungan usus manusia dan mampu bertahan hidup lama di saluran usus. Kadar pH lambung serta paparan enzim pencernaan dan garam empedu mempengaruhi kelangsungan hidup Lactobacillus burgaricus, dan kemampuan spesies Lactobacillus burgaricus berbeda untuk bertahan hidup di lingkungan gastrointestinal (Oskar, 2004).

Jaringan limfoid mukosa dari saluran pencernaan memiliki peran penting sebagai garis pertama pertahanan terhadap patogen tertelan. Interaksi Lactobacillus burgaricus dengan lapisan epitel mukosa saluran pencernaan, serta dengan sel limfoid yang berada di usus, telah diusulkan sebagai mekanisme yang paling penting dimana Lactobacillus burgaricus meningkatkan fungsi kekebalan tubuh usus.

Beberapa faktor telah diidentifikasi sebagai kontribusi terhadap imunomodulasi dan kegiatan antimikroba Lactobacillus burgaricus, termasuk produksi pH rendah, asam organik, karbon dioksida, hidrogen peroksida, bakteriosin, etanol, dan diacetyl, penipisan nutrisi dan persaingan untuk ruang hidup yang tersedia (Oskar, 2004). Dalam laporan yang membahas efek dari yogurt dan Lactobacillus burgaricus di laxation. Studi yang dipublikasikan kedua efek signifikan (G Wilhelm, 1993: 69) dan tidak ada efek yogurt atau Lactobacillus burgaricus pada laxation dan transit gastrointestinal (Oskar, 2004).

• Manfaat Bakteri di bidang Farmasi

Berikut adalah peran bakteri dalam menghasilkan produk-produk yang dapat bermanfaat dalam bidang farmasi.

1. Antibiotik

Era modern penggunaan antibiotik untuk mengatasi penyakit infeksi dimulai ketika Alexander Fleeming pada tahun 1928 menemukan penisilin yang dihasilkan oleh Penicillinum notatum (Radji, 1955).

Pada tahun 1940, sebuah kelompok peneliti yang diketuai oleh Howard Flory dan Ernst Chain dari Universitas Oxford berhasil melakukan uji klinik pertama untuk membuktikan efektifitas penisilin dalam pengobatan penyakit infeksi. Para ilmuan Inggris ini kemudian melakukan penelitian yang intensif bersama ilmuan Amerika Serikat sehingga ditemukan suatu galur Pennicilium yang lebih produktif untuk skala industri. Sejak itu berbagai upaya pencarian antibiotik baru telah dilakukan dan beberapa jenis antibiotik baru telah ditemukan dan diproduksi dalam skala industri. Sebetulnya, antibiotik tidak terlalu sulit ditemukan , tapi sangat sedikit yang dapat diproduksi dalam skala besar dan dapat digunakan dalam pengobatan (Radji, 1955).

2. Enzim

Aspergillus foetidus dan Byssochlamys fulfa menghasilkan beberapa jenis enzim yang dapat menguraikan pektin, antara lain pektinesterase, poligalakturonase, dan galaktanase (Radji, 1955).

Beberapa spesies bakteri Streptococcus dapat menghasilkan enzim yang bermanfaat untuk terapi, antara lain streptokinase dan streptodinase. Filtrat biakan perbanihan bakteri Streptococcus juga mengandung enzim hialuronidase, proteinase, dan beberapa enzim yang memengaruhi asam nukleat (Radji, 1955).

Streptokinase dapat digunakan untuk membatu enzim proteolitik dalam darah dan dapat mengaktifkan plasminogen darah. Jadi, streptokinase dapat membantu menghilangkan bekuan darah di dalam pembekuan darah. Enzim streptokinase dapat menguraikan DNP dan DNA, yang merupakan senyawa kompleks yang ada dalam nanah. Dengan demikian penggunaan enzim streptodornase dapat mengurangi viskositas nanah penderita (Radji, 1955).

3. Vitamin

Vitamin merupakan senyawa yang sangat penting dalam membantu metabolisme dan sering digunakan untuk mengingkatkan kesehatan dan daya tahan tubuh. Vitamin B diproduksi oleh Pseudomonas denitrificans dan Preptonibacterium shermanii. Ribovlavin juga dapat diproduksi melalui proses fermentasi dengan bantuan Ashbya gossypii. Demikian pula, vitamin C dapat diproduksi melalui proses modifikasi glukosa dengan bantuan Acetobacter (Radji, 1955).

4. Dekstran

Dekstran merupakan ekspopolisakarida yang dihasilkan oleh beberapa bakteri asam laktat, antara lain Leuconoctoc mesenteroides dan Leuconostoc dekstranicus. Dekstran dapat dimanfaatkan dalam bidang pengobatan untuk subtitusi plasma darah. Jika dekstran diberikan secara intravena, sejumlah efek farmakologis yang menguntungkan bagi kesehatan dapat diperoleh karena dekstran mempunyai efek antiplatelet, antifibrin, serta berguna sebagai penambah volume plasma pada keadaan hipovolemia dan dapat menghalangi agregasi trombosit (Radji, 1955).

5. Asam amino

Beberapa mikroorganisme dapat menghasilkan beberapa jenis asam amino dalam jumlah yang cukup banyak. Sebagai contoh, lisin, asam glutamat, dan triptofan dihasilkan oleh Corynebacterium glutamicum (Radji, 1955).