Fisiologi Bakteri

 

Secara umum, organisme mikroskopis pada tingkatan seluler memiliki metabolisme seperti pada umumnya sel eukaryotik maupun prokariyotik. Perbedaan terletak pada cara memperoleh nutrisi, dan cara hidup yang akan berpengaruh terhadap kemampuan metabolit yang khas untuk setiap jenis mikroba. Lingkungan tempat hidup (habitat) juga berpengaruh terhadap kemampuan metabolisme suatu mikroba.

Kondisi lingkungan yang mendukung dapat memacu pertumbuhan dan reproduksi bakteri. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan reproduksi bakteri adalah suhu, kelembapan, dan cahaya. Secara umum, terdapat beberapa alat yang dapat digunakan untuk melakukan pengamatan sel bakteri terhadap berbagai parameter tersebut, seperti mikroskop optikal, mikroskop elektron, dan Atomic Force Microscope (AFM).

Suhu

Suhu berperan penting dalam mengatur jalannya reaksi metabolisme bagi semua makhluk hidup. Khususnya bagi bakteri, suhu lingkungan yang berada lebih tinggi dari suhu yang dapat ditoleransi akan menyebabkan denaturasi protein dan komponen sel esensial lainnya sehingga sel akan mati. Demikian pula bila suhu lingkungannya berada di bawah batas toleransi, membran sitoplasma tidak akan berwujud cair sehingga transportasi nutrisi akan terhambat dan proses kehidupan sel akan terhenti.

Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 4 golongan:

o  Bakteri psikrofilik, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30 °C, dengan suhu optimum 15 °C.

o  Bakteri mesofilik, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55 °C, dengan suhu optimum 25° – 40 °C.

o  Bakteri termofilik, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75 °C, dengan suhu optimum 50 - 65 °C

o  Bakteri hipertermofilik, yaitu bakteri yang hidup pada kisaran suhu 65 - 114 °C, dengan suhu optimum 88 °C.

Keasaman (pH)

Dilihat dari keasaman lingkungan tempat tinggal bakteri, bakteri dibagi menjadi asidofilik (lingkungan bersifat asam), neutralofilik (lingkungan netral), dan alkalofilik (lingkungan bersifat basa).

o  Asidofilik

Bakteri yang hidup pada pH 1-5 (optimum pada pH 3).

o  Neutralofilik

Bakteri yang hidup pada pH 5,5-8,5 (optimum pada pH 7,5).

o  Alkalofilik

Bakteri yang hidup pada pH 9-11 (optimum pada pH 10.5).

Kebutuhan Oksigen

Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, bakteri dibagi menjadi 2 macam, yaitu bakteri aerob dan bakteri anaerob.

o  Bakteri Aerob

Organisme aerobik atau aerob adalah organisme yang melakukan metabolisme dengan bantuan oksigen. Aerob, dalam proses dikenal sebagai respirasi sel, menggunakan oksigen untuk mengoksidasi substrat (sebagai contoh gula dan lemak) untuk memperoleh energi. MisalnyaNitrosococcus, Nitrosomonas dan Nitrobacter.

o  Aerob

Bakteri yang bisa hidup dan tumbuh dalam lingkungan beroksigen.

o  Anaerob fakultatif

Bakteri yang dapat tumbuh tanpa oksigen dan bisa menggunakan oksigen bila tersedia.

o  Bakteri Anaerob

o  Anaerob obligat

Bakteri yang tidak bisa hidup di lingkungan beroksigen dan bahkan dirugikan dengan keberadaan oksigen. Bagi bakteri anaerob obligat, oksigen merupakan racun.

o  Aerotoleran

Bakteri yang tidak membutuhkan oksigen dalam pertumbuhannya tetapi bisa mentoleransi keberadaan oksigen di lingkungannya.

Substansi yang Dibutuhkan

Bakteri untuk pertumbuhan dan bertahan hidup memerlukan nutrisi dan sumber energi.Bahan-bahan ini bisa diperoleh dari air, garam organic, mineral, sumber nitrogen, dan karbon dioksida.

o  Air

-       Bakteri membutuhkan air dalam konsentrasi tinggi.

-       Merupakan pengantar semua nutrisi yang diperlukan sel.

-       Membuang semua zat yg tidak diperlukan keluar sel.

o  Garam Anorganik

-       Untuk mempertahankan tekanan osmotik sel.

-       Memelihara keseimbangan asam basa.

-       Sebagai aktivator reaksi enzim.

o  Mineral

-          Sulfur (belerang)àsebagian besar  sulfur sebagai H₂S.

-          Fosfor-fosfat (PO₄) àdiperlukan  sebagai komponen asam nukleat & berupa koenzim.

-          Aktivator enzim : Mg, Fe, K & Ca

o  Sumber Nitrogen

-          Nitrogen yang dipakai bakteri, diambil dalam bentukà NO₃, NO₂, NH₃, N₂ & R-NH₂ (R-radikal organik).

o  CO₂

-          Diperlukan dalam proses sintesa dengan timbulnya asimilasi CO₂ di dalam sel.

Kelembaban relatif

Pada umumnya bakteri memerlukan kelembaban relatif (Relative Humidity, RH) yang cukup tinggi, kira-kira 85%. Kelembaban relatif dapat didefinisikan sebagai kandungan air yang terdapat di udara. Pengurangan kadar air dari protoplasma menyebabkan kegiatan metabolisme terhenti, misalnya pada proses pembekuan dan pengeringan.

Sebagai contoh, bakteri Escherichia coli akan mengalami penurunan daya tahan dan elastisitas dinding selnya saat RH lingkungan kurang dari 84%. Bakteri gram positif cenderung hidup pada kelembaban udara yang lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri gram negatif terkait dengan perubahan struktur membran selnya yang mengandung lipid bilayer.

Cahaya

Cahaya merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Secara umum, bakteri dan mikroorganisme lainnya dapat hidup dengan baik pada paparan cahaya normal. Akan tetapi, paparan cahaya dengan intensitas sinar ultraviolet (UV) tinggi dapat berakibat fatal bagi pertumbuhan bakteri.

Teknik penggunaan sinar UV, sinar X, dan sinar gamma untuk mensterilkan suatu lingkungan dari bakteri dan mikroorganisme lainnya dikenal dengan teknik iradiasi yang mulai berkembang sejak awal abad ke-20. Metode ini telah diaplikasikan secara luas untuk berbagai keperluan, terutama pada sterilisasi makanan untuk meningkatkan masa simpan dan daya tahan. Beberapa contoh bakteri patogen yang mampu dihambat ataupun dihilangkan antara lain Escherichia coli  and Salmonella.

Radiasi

Radiasi pada kekuatan tertentu dapat menyebabkan kelainan dan bahkan dapat bersifat letal bagi makhluk hidup, terutama bakteri. Sebagai contoh pada manusia, radiasi dapat menyebabkan penyakit hati akut, katarak, hipertensi, dan bahkan kanker. Akan tetapi, terdapat kelompok bakteri tertentu yang mampu bertahan dari paparan radiasi yang sangat tinggi, bahkan ratusan kali lebih besar dari daya tahan manusia tehadap radiasi, yaitu kelompok Deinococcaceae. Sebagai perbandingan, manusia pada umumnya tidak dapat bertahan pada paparan radiasi lebih dari 10 Gray (Gy, 1 Gy = 100 rad), sedangkan bakteri yang termasuk dalam kelompok ini dapat bertahan hingga 5.000 Gy.

Pada umumnya, paparan energi radiasi dapat menyebabkan mutasi gen dan putusnya rantai DNA. Apabila terjadi pada intensitas yang tinggi, bakteri dapat mengalami kematian. Deinococcus radiodurans memiliki kemampuan untuk bertahan terhadap mekanisme perusakan materi genetik tersebut melalui sistem adaptasi dan adanya proses perbaikan rantai DNA yang sangat efisien.

DAFTAR PUSTAKA

Jawetz, Melnick, Adelberg. Medical Microbiology, 22^th Edition. Appleton & Lange. 2001.

Werkman, Wilson. Bacterial Physiology. Academic Press Inc. New York. 1951