Upload
ariyadi-budi-setyoaji
View
235
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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 1970s & awal 1980s
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 20-40C (mesofil)
- Thermophilic bacteria 50 to 60C
- Psychrophilic bacteria 0 to 10C
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