A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 1 ini diharapkan dapat:
1. Mengidentifikasi ciri-ciri dan struktur bakteri
2. Memahami Klasifikasi Bakteri
3. Mengidentifikasi cara hidup bakteri
4. Menjelaskan cara reproduksi bakteri
B. Uraian Materi
1. Ciri-ciri Bakteri
Secara umum, bakteri memiliki ciri-ciri sebagai berikut.
a. Merupakan organisme mikroskopik dengan diameter 0,5 – 1 mikron dan panjangnya 1 – 20 mikron
b. Uniseluler dan hidup umumnya berkoloni
c. Memiliki dinding sel yang tersusun dari mukopolisakarida dan peptidoglikan.
d. Pada bakteri-bakteri tertentu, terutama bakteri yang bersifat patogen, bagian terluar dari tubuhnya dilindungi oleh kapsul. Kapsul ini terbentuk dari lendir yang disekresikan sendiri oleh bakteri.
e. Memiliki inti sel tanpa membran inti atau bersifat prokariotik.
f. Di dalam sitoplasma tidak terdapat organel seperti mitokondria, retikulum endoplasma, badan Golgi, atau vakuola. Akan tetapi, memiliki ribosom sebagai tempat sintesis protein.
g. Memiliki DNA berbentuk sirkuler yang disebut plasmid.
h. Pada kondisi yang tidak menguntungkan, bakteri dapat membentuk endospora yang berfungsi melindungi bakteri dari panas dan gangguan alam.
i. Ada yang memiliki flagel sebagai alat gerak dan ada juga yang tidak memiliki flagela.
j. Umumnya berkembang biak secara vegetatif.
k. Umumnya tidak berklorofil
l. Sifat hidup ada yang bersifat autotrof dan heterotrof.
2. Struktur Sel Bakteri
Struktur tubuh bakteri terdiri atas bagian-bagian seperti kapsul atau lapisan lendir, dinding sel, membran sel, mesosom, sitoplasma, DNA, plasmid, ribosom, granula cadangan makanan, vakuola gas, klorosom, flagela, dan pilus. Untuk lebih jelas struktur sel bakteri dapat kalian lihat pada gambar berikut ini.
Gambar 2. Struktur sel bakteri
Sumber : https://www.kelaspintar.id
Berdasarkan gambar, penjelasan struktur sel bakteri sebagai berikut.
a. Kapsul atau lapisan lendir
Kapsul atau lapisan lendir merupakan lapisan terluar dari tubuh bakteri yang berfungsi sebagai pelindung, menjaga sel dari kekeringan, atau membantu pelekatan sel bakteri pada sel lain (substrat). Kapsul atau lapisan lendir disekresikan oleh bakteri.
1) Kapsul, jika berupa lapisan pelindung yang tebal. Biasanya kapsul dimiliki oleh bakteri-bakteri patogen. Kapsul tersusun dari bahan glikoprotein. Bagi bakteri patogen, kapsul berfungsi melindungi bakteri dari sistem antibodi yang dikeluarkan oleh sel tubuh inang.
2) Lapisan lendir, jika berupa lapisan pelindung yang tipis. Biasanya lapisan lendir dimiliki oleh bakteri-bakteri saprofit. Lapisan lendir tersusun dari bahan air dan polisakarida.
b. Dinding sel
Dinding sel merupakan pelindung bakteri yang tersusun dari bahan peptidoglikan, yaitu gabungan antara protein dan polisakarida. Fungsi peptidoglikan adalah untuk mempertahankan bentuk sel bakteri, melindungi sel, dan menjaga sel agar tidak mudah pecah jika berada di lingkungan yang hipotonis. Namun, sel bakteri dapat pecah jika berada di lingkungan yang hipertonis (mengalami plasmolisis). Ketebalan lapisan peptidoglikan berpengaruh pada pewarnaan Gram. Bakteri Gram positif, misalnya Propionibacterium memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal, sedangkan bakteri Gram negatif, misalnya Azotobacter memiliki lapisan peptidoglikan yang tipis.
c. Membran plasma
Membran plasma merupakan lapisan pelindung yang tersusun dari bahan protein dan fosfolipid. Membran sel bersifat selektif permeabel, yaitu hanya dapat dilewati oleh zat-zat tertentu. Fungsi membran sel adalah membungkus sitoplasma, tempat pembentukan mesosom, dan mengatur pertukaran zat di dalam dan di luar sel.
d. Mesosom
Mesosom merupakan organel yang berasal dari penonjolan membran sel ke arah sitoplasma. Fungsi mesosom adalah menghasilkan energi, membentuk dinding sel baru saat pembelahan sel, dan menerima DNA saat konjugasi.
e. Sitoplasma
Sitoplasma merupakan cairan koloid yang mengandung molekul-molekul organik, garam-garam mineral, DNA, kromosom, dan ribosom. Fungsi sitoplasma adalah sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi metabolisme sel.
f. DNA
DNA merupakan materi genetik di dalam sel bakteri. Terdapat dua macam DNA pada bakteri, yaitu DNA kromosom dan DNA non kromosom (plasmid).
1) DNA kromosom berfungsi menentukan sebagian sifat-sifat metabolisme bakteri. Pada bakteri, DNA kromosom berupa rantai ganda melingkar yang terkumpul seperti serat kusut atau disebut region nukleoid.
2) Plasmid merupakan DNA nonkromosom yang berbentuk sirkuler dan berukuran lebih kecil dibandingkan dengan DNA kromosom. Plasmid dapat bereplikasi tanpa kontrol DNA kromosom dan dapat dengan mudah ditransfer ke sel bakteri lainnya saat terjadi konjugasi. Fungsi plasmid adalah menentukan sifat-sifat tertentu, seperti sifat patogen, sifat fertilitas, atau sifat kekebalan terhadap antibiotik.
g. Pili
Pili (jamak: Pillus) atau fimbriae merupakan rambut-rambut yang berdiameter lebih kecil, lebih kaku, dan lebih pendek daripada flagela. Pilus atau fimbria terletak di sekitar dinding sel. Fungsi pilus atau fimbria adalah sebagai berikut.
1) Membantu bakteri menempel pada media tempat hidupnya.
2) Melekatkan diri dengan sel bakteri lainnya sehingga terjadi transfer DNA saat proses konjugasi. Pilus untuk konjugasi disebut pilus seks.
h. Flagela
Flagela merupakan alat gerak pada bakteri yang tersusun dari senyawa protein dan terdapat di dinding sel.
3. Pengelompokan Bakteri
Bakteri dapat dikelompokkan berdasarkan beberapa faktor, antara lain berdasarkan perbandingan signature sequence, bentuk sel, karakteristik dinding sel, dan ada tidaknya flagela.
a. Berdasarkan perbandingan signature sequence (urutan basa khas). Berdasarkan perbandingan signature sequence (urutan basa khas) pada RNA ribosom, bakteri dibagi menjadi 5 kelompok utama, yaitu Proteobacteria, bakteri Gram positif, Spirochaeta, Cyanobacteria, dan Chlamydia.
b. Berdasarkan karakteristik dinding sel
Berdasarkan karakteristik dinding selnya, bakteri dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu sebagai berikut.
1) Bakteri Gram positif
Bakteri Gram positif adalah bakteri yang dinding selnya mengandung lapisan peptidoglikan yang tebal sehingga menyerap warna violet dengan pewarnaan Gram. Contohnya Actinomyces, Lactobacillus, Propionibacterium, Clostridium, Eubacterium, dan Staphylococcus
2) Bakteri Gram negatif
Bakteri Gram negatif adalah bakteri yang dinding selnya mengandung lapisan peptidoglikan yang tipis sehingga menyerap warna merah dengan pewarnaan Gram. Contohnya Rhizobium leguminosarum, Salmonella typhi, Helicobacter pylori, Neisseria gonorrhoeae, dan Haemophilus influenzae. Lapisan peptidoglikan yang tipis tersebut terletak di ruang periplasmik antara membran plasma dan membran luar. Bakteri Gram negatif yang bersifat patogen lebih berbahaya dibandingkan dengan bakteri Gram positif. Hal ini disebabkan bakteri Gram negatif memiliki membran luar pada dinding selnya yang tersusun dari lipopolisakarida. Membran tersebut dapat melindungi bakteri dari sistem pertahanan inang dan dapat menghalangi masuknya obat obatan antibiotik. Selain itu, membran luar dapat bersifat toksik bagi sel inang
c. Berdasarkan bentuk sel
Sel bakteri memiliki beberapa macam bentuk, seperti bulat (kokus), batang (basil),bulat-batang (kokobasil), dan spiral (spirilum).
Gambar 3. Pengelompokan bakteri berdasarkan bentuk.
Sumber : http://www.ebiologi.net.
d. Berdasarkan ada tidaknya flagel
Berikut ini gambar beberapa bakteri berdasarkan alat geraknya.
Gambar 4. Pengelompokan bakteri berdasarkan alat geraknya.
Sumber: https://www.belajaripa.net/klasifikasi-eubacteria/
Berdasarkan ada tidaknya flagel, bakteri dapat dikelompokkan sebagai berikut. 1) Bakteri atrik adalah bakteri yang tidak memiliki flagela. Contohnya, Escherichia coli.
2) Bakteri monotrik adalah bakteri yang memiliki satu flagel pada salah satu ujung selnya. Contohnya, Pseudomonas aeruginosa.
3) Bakteri lofotrik adalah bakteri yang memiliki banyak flagel pada salah satu ujung selnya. Contohnya, Pseudomonas fluorescens.
4) Bakteri amfitrik adalah bakteri yang memiliki banyak flagel pada kedua ujung selnya. Contohnya, Aquaspirillum serpens.
5) Bakteri peritrik adalah bakteri yang memiliki banyak flagel yang tersebar di seluruh permukaan dinding selnya. Contohnya, Salmonella typhi.
4. Cara Hidup Bakteri
Bakteri dapat hidup diberbagai habitat sesuai dengan cara hidupnya. Ada yang hidup bebas, ada pula yang hidup sebagai parasit pada manusia dan hewan. Bakteri yang hidup bebas ada yang dapat menyusun makanannya sendiri (autotrof) dan ada juga yang tidak.
Bakteri dapat hidup diberbagai habitat sesuai dengan cara hidupnya. Ada yang hidup bebas, ada pula yang hidup sebagai parasit pada manusia dan hewan. Bakteri yang hidup bebas ada yang dapat menyusun makanannya sendiri (autotrof) dan ada juga yang tidak Bakteri aerob dan bakteri anaerob dapat menyusun makanannya sendiri (heterotrof). Umumnya, bakteri dapat tumbuh subur di lingkungan yang cenderung basah dan lembab, dengan suhu 25 – 37oC. Akan tetapi, ada juga bakteri yang dapat hidup pada kondisi lingkungan ekstrim seperti asam, basa, panas, dingin, asin, manis, ada oksigen, atau tanpa oksigen. Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, bakteri dapat dikelompokkan menjadi bakteri aerob, bakteri anaerob fakultatif, dan bakteri anaerob obligat.
a. Bakteri aerob
Bakteri aerob adalah bakteri yang memerlukan oksigen untuk kelangsungan hidupnya. Jika tidak terdapat oksigen, bakteri akan mati. Oksigen diperlukan untuk mengoksidasi glukosa atau zat organik lainnya seperti etanol menjadi CO2 dan energi. Energi yang diperoleh akan digunakan untuk melakukan aktivitas hidup seperti berkembang biak. Contoh bakteri aerob adalah bakteri nitrifikasi, yaitu Nitrosomonas, Nitrosococcus, dan Nitrobacter, serta bakteri Thiobacillus ferrooxidans, Acetobacter, dan Hydrogenomonas.
1) Bakteri anaerob fakultatif
Bakteri anaerob fakultatif adalah bakteri yang dapat hidup, baik dengan oksigen atau tanpa oksigen. Contoh bakteri anaerob fakultatif adalah Escherichia coli, Lactobacillus, dan Aerobacter aerogenes.
2) Bakteri anaerob obligat
Bakteri anaerob obligat adalah bakteri yang tidak membutuhkan oksigen dalam hidupnya. Jika ada oksigen, bakteri akan mati. Contoh bakteri anaerob obligat adalah Clostridium tetani (penyebab penyakit tetanus), Methanobacterium (penghasil gas metana), dan Bacteroides fragilis (penyebab abses atau tumpukan nanah di usus).
3) Bakteri Autotrof
Bakteri autotrof adalah bakteri yang dapat membuat makanannya sendiri dari senyawa anorganik. Untuk membuat makanannya, bakteri membutuhkan sejumlah energi.
Berdasarkan sumber energi yang digunakan, bakteri autotrof dibedakan menjadi bakteri fotoautotrof dan bakteri kemoautotrof.
a) Bakteri fotoautotrof adalah bakteri yang menggunakan cahaya matahari sebagai sumber energinya bakteri ini memiliki pigmen pigmen fotosintetik seperti pigmen hijau (bakterioklorofil atau bakteriviridin), pigmen kuning (karoten), pigmen ungu (bakteriopurpurin), dan pigmen merah (bakteriorhodopsin). Contohnya, bakteri Rhodopseudomonas dan Rhodospirillum yang berwarna kemerahan dan tidak menghasilkan belerang, serta bakteri Thiocystis dan Thiospirillum yang berwarna ungu kemerahan dan menghasilkan belerang.
b) Bakteri kemoautotrof adalah bakteri yang menggunakan energi kimia sebagai sumber energinya. Energi kimia ini berasal dari reaksi oksidasi senyawa anorganik, seperti amonia (NH3), nitrit (NO2 –), belerang (S), atau FeCO3. Contoh bakteri kemoautotrof adalah Thiobacillus ferrooxidans yang mengoksidasi besi, Nitrobacter yang mengoksidasi nitrit, atau Methanomonas yang mengoksidasi metana.
4) Bakteri heterotrof
Bakteri heterotrof adalah bakteri yang tidak dapat membuat makanannya sendiri, melainkan mendapatkan zat organik dari organisme lain. Bakteri heterotrof dapat hidup sebagai saprofit (pengurai), parasit, atau membentuk simbiosis mutualisme dengan organisme lain.
a) Bakteri saprofit (pengurai) adalah bakteri yang mendapatkan makanannya dengan cara menguraikan organisme yang telah mati atau bahan organik lainnya. Kelompok bakteri ini berperan sebagai dekomposer (pengurai) di alam. Bakteri saprofit dapat menguraikan bangkai, tumbuhan yang mati, atau sampah. Bakteri saprofit ada yang menguntungkan dan ada pula yang merugikan. Contoh bakteri saprofit yang menguntungkan adalah Escherichia coli yang menguraikan sisa-sisa makanan di dalam usus besar manusia. Contoh bakteri saprofit yang menguntungkan lainnya adalah Lactobacillus casei yang digunakan untuk membuat keju. Sementara itu, contoh bakteri saprofit yang merugikan adalah Clostridium botulinum yang dapat membusukkan makanan dalam kaleng dan menghasilkan racun.
b) Bakteri parasit adalah bakteri yang mendapatkan makanannya dari organisme lain yang ditumpanginya. Bakteri parasit umumnya adalah bakteri patogen, yaitu bakteri yang dapat menyebabkan sakit bagi tubuh inang. Contoh bakteri parasit adalah Corynebacterium diphtheriae (penyebab penyakit difteri), Bordella pertusis (penyebab batuk rejan), atau Mycobacterium leprae (penyebab penyakit lepra). Beberapa bakteri patogen memiliki sifat oportunis, yaitu dapat hidup pada tubuh inang, tetapi akan menyebabkan sakit pada inang jika sistem kekebalan tubuhnya turun.
Bakteri yang membentuk simbiosis mutualisme dengan organisme lain mendapatkan makanan dari organisme pasangannya. Di sisi lain, organisme pasangannya juga memperoleh keuntungan dari bakteri tersebut. Contohnya, Rhizobium leguminosarum yang bersimbiosis dengan akar kacang-kacangan membentuk bintil akar. Bakteri Rhizobium mendapatkan makanan dari sel-sel akar dan akar akan mendapat nitrogen bebas dari bakteri tersebut. Escherichia coli juga membentuk simbiosis mutualisme dengan usus besar manusia. Escherichia coli mendapatkan makanan dari sisa-sisa pencernaan dan manusia akan mendapat vitamin K yang diperlukan oleh tubuh
5. Reproduksi Bakteri
Tahukah kamu, pada umumnya, bakteri melakukan reproduksi secara aseksual,. Wah, aseksual itu berarti tidak kawin, ya? Betul banget! Bakteri membelah diri dengan proses pembelahan biner, yaitu setiap sel membelah dirinya menjadi dua. Tapi, mungkin nggak sih bakteri ini melakukan reproduksi secara seksual? Mungkin aja, lho! Caranya adalah dengan melakukan pertukaran materi genetik dengan bakteri lainnya.
Bakteri dapat melakukan reproduksi dengan dua cara, yaitu reproduksi aseksual dan reproduksi seksual.
a. Reproduksi aseksual
Reproduksi aseksual dilakukan dengan cara pembelahan biner, yaitu pembelahan dari satu sel menjadi dua sel. Pembelahan biner merupakan pembelahan amitosis, karena terjadi secara langsung dan tidak melalui tahapan-tahapan pembelahan sel. Berikut ini adalah gambar pembelahan biner pada bakteri.
Gambar 4. Pembelahan biner pada bakteri.
Sumber : https://kumparan.com
b. Reproduksi Seksual
Reproduksi seksual dilakukan dengan cara rekombinasi gen melalui konjugasi, transduksi, dan transformasi.
1) Konjugasi adalah reproduksi seksual dengan cara memindahkan materi genetik secara langsung dari sel bakteri yang satu ke sel bakteri lainnya melalui jembatan konjugasi.
2) Transduksi adalah rekombinasi gen antara dua sel bakteri yang diperantarai oleh virus fag (bakteriofag). Virus fag temperat (virus yang dapat bereplikasi secara litik dan lisogenik) merupakan virus yang paling cocok untuk melakukan proses transduksi.
3) Transformasi adalah rekombinasi gen dengan cara pemindahan secara langsung sedikit materi genetik dari suatu bakteri ke bakteri lainnya tanpa melalui jembatan konjugasi. Bakteri-bakteri yang dapat melakukan transformasi secara langsung adalah bakteri-bakteri yang dapat memproduksi enzim khusus. Contohnya Rhizobium, Neisseria, Bacillus, dan Pneumococcus.
Untuk lebih jelas reproduksi bakteri secara seksual dapat dilihat pada gambar berikut ini !
Gambar 5. Reproduksi seksual pada bakteri.
Sumber :https://www.quipper.com
C. Rangkuman
Bakteri merupakan organisme mikroskopik dengan diameter 0,5 – 1 mikron dan panjangnya 1 – 20 mikron, uniseluler, bersifat prokariotik, Memiliki DNA berbentuk sirkuler yang disebut plasmid, memiliki dinding sel yang tersusun dari mukopolisakarida dan peptidoglikan dan hidup umumnya berkoloni, . sifat hidup ada yang bersifat autotrof dan heterotrof. Umumnya berkembang biak secara vegetatif dengan cara pembelahan biner, tetapi dapat juga berkembangbiak secara seksual yakni dengan konjugasi, transduksi dan transformasi.
D. Penugasan Mandiri
Identifikasilah bagian-bagian sel bakteri berikut ini !
E. Latihan Soal
Untuk mengukur kemampuan dalam pembelajaran 1 kalian dapat menjawab soal soal berikut ini. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat.
1. Dinding sel bakteri tersusun atas persenyawaan antara polisakarida dan protein. Persenyawaan tersebut dikenal dengan....
A. Hemiselulosa
B. Kitin
C. Selulosa
D. Pektin
E. Peptidoglikan
2. Bakteri merupakan kelompok prokariota. Dasar pengelompokan tersebut adalah...
A. Sel bakteri tidak memiliki inti sel
B. Sel bakteri tidak memiliki membran inti sel
C. Sel bakteri memiliki plasmid
D. Kemampuan hidup sel bakteri untuk berkoloni
E. Sel bakteri yang bersifat uniseluler.
3. Perhatikan gambar sel bakteri berikut ini !
Berdasarkan gambar bagian yang berfungsi sebagai pelindung, menjaga sel dari kekeringan, dan membantu sel bakteri melekat pada substrat lainnya adalah....
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
E. 5
4. Perhatikan gambar cara reproduksi bakteri berikut ini !
Berdasarkan gambar merupakan pembiakan bakteri secara ....
A. Konjugasi
B. Pembelahan biner
C. Peleburan sel
D. Transduksi
E. Transformasi
5. Bakteri ada yang hidup bebas di lingkungan dan dapat mensintesis makanannya sendiri. Sifat hidup yang demikian disebut....
A. Autotrof
B. Heterotrof
C. Aerob
D. Anaerob
E. Aerob Fakultatif
KUNCI DAN PEMBAHASAN SOAL LATIHAN
Pedoman Penskoran
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 1.
Konversi tingkat penguasaan:
90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar 2. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang belum dikuasai.
F. Penilaian Diri
Lakukan penilaian diri untuk mengetahui seberapa jauh, kalian memahami materi pada kegiatan pembelajaran ini. Berilah tanda centang (v) pada kolom jika sesuai atau tidak sesuai dengan yang dirasakan.
Jika menjawab “Tidak” pada salah satu pertanyaan di atas maka pelajari kembali modul kegiatan pembelajaran 1. “Jangan putus asa”. Jika menjawab “Ya “ pada semua pertanyaan, maka lanjutkan ke kegiatan pembelajaran 2.