Cara Identifikasi Bakteri : 1. Isolasi m.o. pada medium kultur. 2. Morfologi koloni bakteri. 3. Morfologi mikroskopik k & pewarnaan. 4. Sifat biokimia

Transkripsi

1 Morfologi, Struktur, Fisiologi dan Metabolisme Bakteri Dr. Maria Simatupang

2 Cara Identifikasi Bakteri : 1. Isolasi m.o. pada medium kultur. 2. Morfologi koloni bakteri. 3. Morfologi mikroskopik k & pewarnaan. 4. Sifat biokimia. 5. Reaksi serologi. 6. Bactriophage typing. 7. Patogenicity pada binatang. 8. Sensitivitas antibiotika.

3 I. Morfologi : Bentuk ( kokus, basilus, spiral l) ). Ukuran Warna II.Struktur Bakteri : Umum ( Semua bakteri ). Khusus (Spesies ttt)

4 II.a. Struktur di luar dinding sel : - Flagella - Pili - Kapsul II.b. Struktur dinding sel : -Fungsi dinding sel - Komposisi kimiawi ttt. II.c. Struktur di sebelah dalam dinding sel : - Membran sitoplasma - Sitoplasma - Struktur di dalam sitoplasma II.d. Spora ( Btk metabolik Dorman, hanya pada sp.ttt.)

5 IIa.1. Flagella ( benang cambuk ) - Alat pergerakan, tdd flagelin (subunit protein). - Seperti rambut, mm -Keluar dari sitoplasma a - Flagella tdd 3 bagian : 1. Tubuh dasar 2. Struktur kait 3. Filamen panjang. - Pewarnaan flagella : Gray (1926) flagella warna merah.

6 IIa.2. Pilli = Fimbria = Microfibril - Keluar dari dinding sel. - Terdiri dari : protein pillin. - Ukuran lebih kecil,lebih pendek. - Jumlah lebih banyak dari flagel. - Sebagai alat untuk melekat pada permukaan. - Pilli = sex pilli = perlu utk perkawinan.

7 IIa.3. Kapsul = simpai - Lap. Penutup, tdd lap. lendir/ mukoid - Fungsi : virulensi (proteksi) - Terdiri i dari polisakarida id - Contoh : - Klebsiella pneumoniae - Pneumococcus (Strpt. pneumoniae)

8 II.b. Dinding Sel Fungsi : - Pengatur bentuk sel. - Berperan pada pertumbuhan & pembelahan sel. - Semipermeabel fs.osmose - Penentu antigenik. - Berbeda pada Gr + dgn Gr (warna & antibiotik) - Struktur basal : peptidoglikan. - Komponen lain : protein, polisakarida,liposakarida, lipoprotein, asam teikoat.

9 nii.c. Struktur di dalam dinding sel : 1. Membran sitoplasma - Tdd : protein (65%) & lipid (35%) - Semipermeabel barrier barrier osmotik - Fungsi : - transport t nutrisi i - membuang enzim & toxin.

10 2. Sitoplasma : - Lar.viscous ( mengandung g zat org & anorg). - Struktur di dalam sitoplasma : 1. Nuclear body = daerah kromatin = DNA 2. Daerah sitoplasma = ribosom, utk sintesa protein. 3. Daerah granula sitoplasma = merupakan tempat t penimbunan bahan makanan ; glikogen, lipid, polisakarida atau pati.

11 II.d. Spora - Dibentuk oleh spesies ttt - Eksospora : di luar sel. - Endospora : di dalam sel (bacillus,clostridium). clostridium) - Merupakan tubuh yang metabolik Dorman (tidak aktif / tidur). - Dihasilkan saat nutrisi (zat mknan), spt sumber karbon & nitrogen habis. - Tahan terhadap fisika kimia, termsk byk jenis desinfektan. - 3 macam letak spora : 1. Sentral 2. Terminal 3. Subterminal - Perlu untuk identifikasi.

12 Kriteria Klasifikasi Bakteri A Morfologi Sel (Mikroskopis) : coccus, batang, spiral, comma. 2. Morfologi koloni (Makroskopis) : ukuran, bentuk, pinggir, warna, elevasi, permukaan, densitas, konsistensi. 3. Sifat terhadap pewarnaan : -P. Gram : post & negatif - P. Ziehl Neelsen : khusus utk BTA

13 4. Reaksi Metabolisme - Bakteri Autotrop : sumber carbon dari air, garam inorganik, CO2. - Bakteri Heterotrop t : sumber carbon dari senyawa organik, karbohidrat 5. Sifat Pertumbuhan - Aerob obligat : perlu O2 banyak. - Anaerob obligat : tanpa O2 - Mikroaerofilik : tumbuh dalam tek. O2 yang rendah.

14 B. Alat yang dipakai : - Mikroskop cahaya - Mikroskop elektron - Dark field mikroskop - Mikroskop fase - Autoradiografi

15 C. Morfologi Bakteri Secara Makroskopis 1. Ukuran : diameter dalam mm. 2. Bentuk : punctiform, fillamentous, circular, irregular, spindle. 3. Elevasi : permukaan koloni yang meninggi flat, raised, convex, pulvinate, umbonate, umbilicated 4. Margin : pinggir koloni. entire, undulate, erose, filamentous, lobate, curied.

16 5. Warna : putih, kuning, hitam, orange. 6. Permukaan : berkilauan,,p pudar, dll. 7. Densitas : opaque,translusen,transparan,dll. 8. Konsistensi : rapuh, membranous, viskid,dll. dll 9. Odor. 10. Degree of adherence to the medium Morfologi Bakteri Secara Mikroskopis k i : 1. Ukuran bakteri 2. Bentuk bakteri 3. Susunan bakteri 4. Bagian-bagian bakteri : anatomi, struktur.

17 Ad. 1. Ukuran bakteri 1. 0,2 5,0 µm 2. Bakteri terkecil : mycoplasma 3. Bakteri batang panjang : hampir sama dengan yeast. Ad. 2. Bentuk bakteri 1. Coccus : bulat 2. Bacillus : batang 3. Spirochaeta : spiral 4. Comma : vibrio 5. Panjang, pendek 6. Ujung : persegi, bulat, lancip

18 Ad. 3. Susunan bakteri 1. Staphylococcus, Streptococcus,Diplococcus. 2. Cocobasil, Pallisade. 3. Sarcinae, Tetrad. 4. Diplobacil.

19 Envelope: : membran sitoplasma, dinding sel & struktur diluar dinding sel. Fungsi Envelope : - Tempat transportasi nutrients - Mempengaruhi interaksi host-bakteri - Tempat reaksi antibody serta komplemen - Sering mengandung komponen toxic bagi host - Merupakan reseptor bagi bakteriofaga.

20 Struktur envelop Gram + berbeda dgn Gram - Gram + : - peptidoglikan (80%) - polisakarida Gram - : 3 lapis envelop : - Outer membran - Middle dense layer - Inner plasma membran

21 Morfologi koloni pada media padat : 1. Bentuk koloni 2. Permukaan koloni 3. Pinggir koloni 4. Ukuran koloni 5. Pigmen + -

22 Susunan bakteri : 1. Diplococcus 2. Streptococcus 3. Staphylococcus 4. Sarcina 5. Bacilus 6. Vibrio 7. Spiral 8. Actinomyces

23 Morfologi bakteri secara mikroskopis : 1. Bentuk sel bakteri 2. Susunan sel bakteri 3. Bagian-bagian sel bakteri 4. Ukuran 5. Spora : + / - 6. Intra / extra cellulair 7. Gram : +/ -

24 FISIOLOGI PERTUMBUHAN BAKTERI Dr. Maria Simatupang Bagian Mikrobiologi oboog FK-USU

25 Pertumbuhan bakteri terjadi sintesa yg khas dan berimbang dari komponen2 protoplasma dari bahan gizi ii yg terdapat dili lingkungannya Merupakan proses yg terus berubah menurut waktu dan merupakan sifat utama makhluk hidup. Bakteri sangat omnivora (memakan segalanya). Bermetabolisme dan memanfaatkan segala macam sumber bahan makanan dari substrat anorganik sampai bahan organik yang sangat kompleks Terdapat perbedaan dalam keperluan akan bahan gizi pada setiap spesies bakteri

26 Fisiologi Bakteri Medical Bakteriologis yaitu mengenal dan mengisolasi secara cepat Sp. yang patogenik Aspek ini termasuk : - Pertumbuhan bakteri - Nutrisi (makanan) - Metabolisma - Reproduksi Klasifikasi 1950 : - elektron mikroskop cara-cara fraksinasi biokimiawi - struktur unsur-unsur sel Bakteri & cyanobacteria (blue green algae) dahulu tergolong TT gol.jasad hidup (procaryotae). Memiliki Struktur intracelluler l yang berbeda b dari struktur sel organis yg lebih tinggi.

27 Substansi yang Umum Diperlukan AIR : Bakteri membutuhkan air dalam konsentrasi tinggi. Air merupakan pengantar semua bh bahan gizi ii yang diperlukan sel dan untuk membuang semua zat-zat yg tdk diperlukan ke luar sel GARAM ANORGANIK : Untuk mempertahankan keadaan koloidal dan tek.osmotik di dlm sel, memelihara keseimbangan asam basa, sebagai aktivator reaksi enzim

28 Substansi umum yang diperlukan MINERAL : - Sulfur (belerang), sebagian besar sulfur sebagai H 2 S kebanyakan mengambil dalam bentuk SO 4 -PO 4 (Fosfor-fosfat) fosfat) : diperlukan sebagai komponen asam nukleat dan berupa koenzim -Aktivator enzim : Mg, Fe, K & Ca SUMBER NITROGEN : Nitrogen yang dipakai oleh bakteri, diambil dalam bentuk : NO 3, NO 2, NH 3, N 2 & R-NH 2 (R-radikal organik) CO 2 : diperlukan dalam proses sintesa dengan timbulnya asimilasi CO 2 di dalam sel :

29 Sumber C yang diperlukan bakteri dibagi 2 gol : BAKTERI AUTROTROF (LITOTROF) Bakteri yang hanya memerlukan air, garam inorganik dan CO 2 sbg sumber C bagi pertumbuhannya, mensintesa sebagian besar metabolik organik dari CO 2 BAKTERI HETEROTROF (ORGANOTROF) - Bakteri heterotrof fotosintetik memperoleh energi dari cahaya - Bakteri heterotrof kemosintetik memperoleh energi dari oksidasi senyawaan organik, memerlukan lk Cdl dlm bentuk tk senyawaan organik karbohidrat utk pertumbuhannya

30 FAKTOR PERTUMBUHAN Banyak kbktrihtrtrftidkdptt bakteri heterotrof tidak dapat tumbuh bh kecuali diberikan faktor-faktor pertumbuhan. Substansi dlm bentuk ekstrak ragi, darah, vit B kompleks dimasukkan dlm perbenihan sbg katalisator pada reaksi2 dlm sel. Berdsrkan O 2 bakteri dibagi dlm 5 golongan : - Bakteri anaerob obligat : hidup tanpa O 2, O 2 toksis thd gol.bakteri ini - Bakteri anaerob aerotoleran : tdk mati dgn adanya O 2 - Bakteri anaerob fakultatif : mampu tumbuh baik dalam suasana dengan atau tanpa O 2 - Bakteri aerob obligat : tumbuh subur bila ada O 2 dalam jumlah besar - Bakteri mikroaerofilik : hanya tumbuh hb baik dlm tekanan O 2 yg rendah

31 Berdasarkan batas suhu pertumbuhan bk bakteri idib dibagi i atas golongan : PSIKHROFILIK : -5 sampai C dengan opt : C MESOFILIK : C dgn opt : C TERMOFILIK : C dgn opt : C Bakteri patogen pada manusia biasanya tumbuh dengan baik pada 37 0 C ph : ph perbenihan juga mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Kebanyakan bakteri patogen mempunyai ph opt :7,2-7,67,6

32 REPRODUKSI BAKTERI Dapat berlangsung secara : - ASEKSUAL : pembelahan, pembentukan tunas/cabang, pembentukan filamen - SEKSUAL ad 1. Pembelahan : Umumnya berkembangbiak sec.amitosis dgn membelah mjd 2 bagian (binary division). Generation time (waktu diantara 2 pembelahan) bervariasi antara : 20 menit-15 jam. GT M.tuberculosis : 15 jam

33 REPRODUKSI BAKTERI ad 2. Pembentukan tunas/cabang Bakteri membentuk tunas, tunas akan melepaskan diri dan membentuk bakteri baru. Reproduksi dengan pembentukan cabang diawali dgn pembentukan tunas yg tumbuh menjadi cabang dan akhirnya melepaskan diri. i Contoh : Fam. Streptomycetaceae ad 3. Pembentukan Filamen Sel mengeluarkan serabut panjang filamen yg tdk bercabang. Bahan kromosom kmdn masuk ke dlm filamen. Filamen terputus bbrp bagian, tiap bagian membentuk bakteri baru. Dijumpai terutama dlm keadaan abnormal. Contoh : bakteri ih Haemophylus influenzae dibiakkan dlm perbenihan yg basah

34 Reproduksi secara seksual Pembelahan bakteri didahului oleh peleburan bhn kromosom dari 2 bakteri, shg terjadi sel2 bakteri dgn sifat yg berasal dari kedua sel induknya. Reproduksi ini tjd antara bakteri2 sejenis dari suatu famili. Cth : Enterobacteriaceae, a.l : - E. coli dengan Shigella dysentriae - E. coli dengan Salmonella typhosa

35 Grafik pertumbuhan bakteri di dlm perbenihan di bagi dalam 4 fase, yaitu : LAG PHASE (FASE PENYESUAIAN) Berlangsung selama 2 jam. Bakteri tidak berkembang b gd dlm fase ini tetapi aktivitas metabolisme sgt tinggi LOGARHYTMIK PHASE (FASE PEMBELAHAN) Bakteri berkembang biak berlipat 2. Fase ini berlangsung jam. Pada pertengahan fase pertumbuhan bakteri sangat ideal, pembelahan tjd sangat teratur, semua bahan dlm sel berada dlm keadaan seimbang (balanced growth)

36 STATIONARY PHASE (FASE STASIONER) Meningkatkan jumlah bakteri, meningkat juga jumlah hasil metabolisme yang toksis. Bakteri mulai ada yang mati, pembelahan terhambat. Pada suatu saat terjadi jumlah bakteri yang hidup tetap sama. PERIOD OF DECLINE (FASE KEMUNDURAN) Jumlah bakteri hidup berkurang dan menurun. Keadaan lingkungan menjadi sangat jelek. Pada beberapa jenis bakteri timbul bentuk2 abnormal

37 Log bakteri/cc GAMBAR KURVA PERKEMBANGBIAKKAN c d a b e waktu sesudah penanaman (jam)

38 Keterangan: a-b: Lag phase (2 jam): bakteri menyesuaikan diri terhadap keadaan sekitarnya. b-c: Log phase: bakteri berkembang biak secara logaritmik sampai jam ke 10. c-d: Stationary yp phase: jumlah bakteri relatif konstan. d-e: Period of decline: jumlah bakteri yang mati lebih banyak.

39 VARIABILITAS Cohn & Koch: berhasil mendapat biakan murni bakteri dan mengatakan bakteri selalu ll tetap bentuknya (teori monomorfisme). Ternyata suatu spesies bakteri dapat mengalami perubahan-perubahan, perubahan, baik bentuk atau sifat tergantung keadaan sekitar. Jadi terdapat suatu modifikasi dari monomorfisme. Bakteri tidak berubah dari kokus basillus atau mengadakan mutasi dr genus ke genus lain, tetapi suatu spesies dapat mengalami perubahan dalam aktivitas biologis, antigenitas serta virulensinya.

40 MUTASI Perubahan yang ada hubungannya dengan gen, bersifat tetap dan dapat diturunkan pada keturunannya. FLUKTUASI Perubahan yang bersifat sementara dalam morfologi id dan fisiologi i i yang biasanya disebabkan karena keadaan sekitarnya, misalnya: bakteri yang berpigmen sementara waktu, dapat hilang kemampuannya untuk membentuk pigmen.

41 INVOLUSI (DEGENERASI) Perubahan yang disertai dengan kemunduran sifat-sifat bakteri, terdapat pada bakteri yang sudah lama disimpan/dipelihara i pada perbenihan artifisial. ADAPTASI Bakteri-bakteri yang berbeda-beda beda dalam penyesuaian dirinya terhadap keadaan sekitar yang baru. Bakteri patogen dapat hilang patogenitasnya apabila ditanam pada perbenihan,tetapi dapat memperoleh kembali patogenitasnya bila dibiakkan pada hewan.

42 METABOLISME Seluruh proses pengolahan setelah bahan makanan masuk ke dalam sel

43 FUNGSI UTAMA METABOLISME Menghasilkan sub satuan dari hasil antara Metabolisme Menghasilkan ATF (ADENOSIN TRI FOSFAT) dari ADF (ADENOSIN DIFOSFAT) dan FOSFAT ORGANIS Menghasilkan daya reduksi dalam keadaan pada mana SUBSTRAT yg diambil dari perbenihan lebih dioksidasi daripada hasil biosintesa keseluruhan

44 Pembentukan ATP oleh jasad-jasad j yang tidak fotosintetik antara lain : Fosforilasi Substrat Fosforilasi i Oksidatif if

45 4 jalur Metabolisme Bakteri : 1. Jalur Interkonversi u/ metabolit-metabolit local 2. Jalur Asimiliasi u/ pembentukan metabolit local 3. Urutan biosintesis u/ pengubahan metabolit local produk aktif 4. Jalur u/ menghasilkan energi Metabolisme dan perawatan

46 Kegiatan sel bakteri di dalam dl sel Pertumbuhan Pembelahan sel Pembaharuan komponen sel

47 2 bagian daripada Metabolisme: ANABOLISME / ASIMILASI : meliputi proses sintesis (pembangunan) KATABOLISME / DESIMILASI : meliputi proses degradasi (perombakan)

48 ENERGI U/ METABOLISME DIAMBIL DARI : Proses Fermentasi Respirasi Fotosintesis Pada fermentasi & respirasi, Energi diperoleh dari katabolisme KH

49 KUMAN HETEROTROF Kuman patogen Menggunakan zat organik sebagai sumber u/ mendapatkan energi

50 KUMAN AUTOTROF Membutuhkan C dalam bentuk anorganik Mendapatkan Energi dengan oksidasi bahan organik seperti F 2 dan NH 3 Kuman autotrof fotosintetik mendapatkan Energi u/ proses sintesis dari cahaya diolah Energi kimia

51 ENZIM MEMEGANG PERANAN PENTING DALAM METABOLISME Dehidrogenesa : melancarkan reaksi reduksi oksidasi suatu metabolit Flavoprotein : transport zat H dalam proses Respirasi Sitokrom : proses respirasi hanya khusus pada kuman Aerob u/ transport zat H ke O 2 Glikosidase & Fosforilase :berperan dalam metabolisme KH

52 Metabolisme Glukosa Piruvat Menurut EMBDEN-MEYERHOF MEYERHOF (EMP) : Glukosa glukosa 6 fosfat fosfogliseraldehide - Fosfogliseral fosfoenolpiruvat - piruvat

53 METABOLISME CARA LAIN : 1. Pentosa fosfat (Pentosa Phosphate pathway) : glukosa glukosa 6 fosfat 6 fosfoglukonat pentosafosfat Dipakai kuman yg tdk mempunyai enzim aldolosa & triosa PO 4 isomerasa yg diperlukan pada EMP

54 METABOLISME CARA LAIN : 2. ENTNER-DOUDROFF PATHWAY : melalui pembentukan deoksiglukonat Glukosa 6 fosfoglukonat ketodeoksiglukonat piruvat + gliseraldehid Cara ini dipakai pada bbp Pseudomonas & Escherichia coli

55 Melalui proses fermentasi, piruvat dapat dipecah menjadi : Alkohol Asam laktat Asam butirat Asam propionat Asam asetat

56 FERMENTASI Fermentasi dg pembentukan as. Campuran adalah khas u/ Family Enterobacteriaceae. Dalam ph 6, enzim hidrogenliasa format memecah asam format CO 2 dan H 2 Fermentasi dgn pembentukan as.butirat dilakukan oleh kebanyakan clostridium.

57 FERMENTASI Melalui proses respirasi secara aerob, glikolisis diteruskan hingga piruvat terpecah CO 2 dan H 2 O p 2 2 Energi yang dilepaskan, diikat dalam bentuk ATP Melalui proses respirasi anaerob, zat anorganik adalah nitrat atau sulfat dan bukan O 2 (berfungsi sebagai reseptor H 2 )

58 METABOLISME ZAT LEMAK Permulaan reaksi diperlukan pengaktifan asam lemak dengan CoA dan sebagai hasil adalah gliserol dan asetil CoA

59 METABOLISME PROTEIN Sintesis protein memerlukan nitrosa yg biasanya diambil dari medium dalam bentuk NH 3 (NO 3 ). Sintesis protein mengikuti pola yang ditentukan oleh DNA Dengan gen memberikan pola yang menentukan pada sintesis i DNA sendiri i dan RNA

60 METABOLISME PROTEIN RNA sebagai pembawa berita dari DNA yang menentukan sintesis protein Dalam DNA terdapat semua informasi yang diperlukan dalam penyusunan DNA,RNA dan protein fermentasi asam amino dilakukan oleh beberapa Clostridium seperti :

61 METABOLISME PROTEIN Alanin + 2 glisin + 2H 2 O 3 asam asetat + 3NH 3 + CO 2 Perbedaan kemampuan bakteri dalam memecah suatu bahan kimia serta hasil metabolisme yang diperoleh dalam bentuk gas CO 2,gas H 2 S atau bentuk asam yang mengubah ph Semuanya ini i dapat dipakai i untuk membantu determinasi bakteri

62