Bioindustri modul 3 - Blog UB

BIOINDUSTRI
BAKTERI
Nimas Mayang Sabrina S, STP, MP, MSc
Lab. Bioindustri, Jur Teknologi Industri Pertanian Universitas Brawijaya
Email : [email protected]
1. PENDAHULUAN
- Pengantar
- Tujuan
- Definisi
2. UKURAN DAN BENTUK
BAKTERI
2.1 Ukuran Bakteri
2.2 Bentuk Bakteri
5. Siklus Hidup Bakteri
5.1 Fase Pertumbuhan Bakteri
5.2 Reproduksi
5.3 Konjugasi
6. KLASIFIKASI BAKTERI
6.1 Eubacteria
6.2 Archaebacteria
4. SITOLOGI BAKTERI
4.1 Lendir, Kapsula
4.2 Dinding Sel
1. PENDAHULUAN
1.1 Pengantar
 Proses bioindustri menggunakan
mikroorganisme dan enzim dalam
skala besar (industri) yang
memperhitungkan kajian
ekonomis dan untung rugi suatu
proses produksi.
 Salah satu agen mikroorganisme
yang digunakan adalah bakteri.
Pada modul ini akan dibaha
mengenai definisi dari bakteri,
macam-macam dan sifat bakteri.
 Dengan adanya pengetahuan mengenai bakteri dan karakteristik
serta sifatnya, diharapkan akan dapat memberikan pemahaman
tentang kondisi dan lingkungan yang menguntungkan bagi
bakteri selama proses produksi dalam industri sehingga dapat
memberikan hasil yang optimal.
MODUL
3
Minggu 3
SELF-PROPAGATING ENTREPRENEURIAL EDUCATION DEVELOPMENT
(SPEED)
3. KARAKTERISTIK BAKTERI
3.1 Berdasarkan Metabolismenya
3.2 Berdasarkan Kebutuhan Oksigen
3.3 Struktur Sel Bakteri
4.3 Membran Sitoplasma
4.4 Isi Sel
4.5 Inti Sel
4.6 Spora
4.7 Flagel
Bioindustri / Bakteri
Brawijaya University
2012
1.2 Tujuan
Penguasaan materi dalam modul ini, yang dirancang sebagai landasan dasar bakteri,
akan dapat:



Mengetahui dan mengenal segala aspek dan peran bakteri dalam bioindustri
Mengidentifikasi segala aspek dan peran bakteri dalam bioindustri
Mengamati segala aspek dan peran bakteri dalam bioindustri
1.3 Definisi
 Bakteri merupakan mikrobia uniseluler. Pada umumnya bakteri tidak mempunyai
klorofil. Ada beberapa yang fotosintetik dan reproduksi aseksualnya secara
pembelahan.
 Bakteri tersebar luas di alam, di dalam tanah, atmosfer, di dalam endapanendapan lumpur, di dalam lumpur laut, dalam air, pada sumber air panas, di
daerah antartika, dalam tubuh hewan, manusia dan tanaman.
 Jumlah bakteri tergantung keadaan sekitar. Misalnya, jumlah bakteri di dalam
tanah tergantung jenis dan tingkat kesuburan tanah.
2. UKURAN DAN BENTUK BAKTERI
2.1 Ukuran Bakteri
 Ukuran panjang atau lebar bakteri berkisar antara 1 dan 10 nanometers. Ukuran
aktual bakteri tergantung dari laju pertumbuhan, media tumbuh dan sebagainya.
2.2 Bentuk Bakteri
Bakteri mempunyai tiga bentuk dasar, yaitu bentuk bulat atau coccus, batang atau
silindris, dan sprillum.

Mikrokokus, bulat satu-satu

Diplokokus, bergandengan dua-dua

Streptokokus : bergandengan seperti rantai

Tetrakokus: 4 sel tersusun seperti bujur sangkar

Sarsina, td 8 sel, hasil pembelahan ke 3 arah

Stafilokokus : tersusun sbg kelompok buah anggur
3. KARAKTERISTIK BAKTERI
3.1 Berdasarkan Metabolismenya

Bakteri
Photoautotrophic
mensistesis
sendiri
senyawa
organiknya
menggunakan sinar matahari sbg sumber energi dan karbon dioksida sbg sumber
karbon

Bakteri Chemoautotrophic menggunakan karbon dioksida dan menghasilkan
senyawa organik menggunakan energi dalam substansi anorganik sederhana

Bakteri Photoheterotrophic menggunakan cahaya matahari sebagai sumber
energi tetapi karbonnya dari senyawa organik – bukan CO2

Bakteri Chemoheterotrophic meliputi tipe parasit yg mengambil nutrisi dari
Page 2 of 8
Bioindustri / Bakteri
Brawijaya University
2012
inang hidup dan saprofit yg mendapat nutrisi dari produk, ekskresi atau
organisme lain yang telah mati, pengguna karbon-organik
3.2 Berdasarkan Kebutuhan Oksigen

Bakteri Aerobik membutuhkan O2 untuk reaksi oksidasi biologis dalam sel.

Bakteri Mikroaerofilik dapat menggunakan O2 pada tekanan (p O2) yang sangat
rendah.

Bakteri Fakultatif anaerobik tidak terpengaruh oleh ada tidaknya O2

Bakteri Anaerobik tidak memerlukan O2 untuk reaksi metabolik dalam sel, dapat
menggunakan oksigen dalam bentuk senyawa anorganik/organik, pada spesies
tertentu adanya O2 dapat mengganggu fisiologi sel.
3.3 Struktur Sel Bakteri
•
•
•
Hampir semua bakteri memiliki dinding sel, biasanya mengandung peptidoglycan,
ikatan silang peptida dg polisakharida
–
Dinding sel bakteri Gram-positif menahan cat cristal violet jadi nampak
berwarna ungu, misal bakteri Bacillus subtilis.
–
Bakteri Gram negatif tidak dapat menahan cat cristal violet ketika dicuci
dengan alkohol dan berwarna merah oleh cat penutup safranin, misal
bakteri Escherichia coli.
Bagian luar dinding sel adalah glycocalyx, kapsul seperti jelly yg melindungi
bakteri dari infeksi oleh virus
Ada dua macam struktur getar pada dinding sel
–
Flagella memutar seperti baling-baling untuk menggerakkan sel
–
Pili membantu bakteri menyerang lainnya
membantu menempel pada suatu permukaan
dalam
konjugasi,
atau
4. SITOLOGI SEL BAKTERI
4.1 Lendir, Kapsula:
•
Lapisan terluar dinding sel, kalau tebal disebut kapsula t.d. karbohidrat
mengandung N dan P bukan bagian integral dari sel tapi hasil pertukaran zat.
•
Memberikan
Kekeringan.
•
Semakin tebal kapsula semakin “ganas”
(virulent).
•
Dapat digunakan untuk membantu
identifikasi mengenal ciri spesiesnya
perlindungan
thd.
Page 3 of 8
Bioindustri / Bakteri
Brawijaya University
2012
4.2 Dinding Sel

Untuk memberi perlindungan pada sel; memberi bentuk tertentu;

Mengatur keluar masuknya zat-zat kimia;

Memegang peranan dalam. pembelahan sel.

Terdiri dari bermacam-macam zat organik: selulosa, hemiselulosa, khitin
4.3 Membaran Sitoplasma

Merupakan bungkus protoplasma

Ikut menyusut bersama dengan penyusutan protoplasma

Terdiri dari protein dan lipida

Mudah menghisap zat pewarna alkalis

Berperan dalam pembelahan sel

Pengatur keluar masuknya zat-zat kimia
4.4 Isi Sel

berisi protoplasma = sitoplasma=plasma sel :

Protoplasma  suatu koloid yang mengandung karbohidrat protein, enzim, zat
belerang, CaCO3, dan volutin (zat-zat yang banyak mengandung RNA).
4.5. Inti Sel

Inti bakteri tidak mempunyai dinding inti = bersifat prokariotik, makhluk haploid,

kromosomnya tidak memanjang, tetapi. Melingkar tak berujung pangkal.

Mempunyai nukleolus, retikulum endoplasma, mitokondria, tubuh golgi.
4.6 Spora

Bentuk bakteri yang sedang mengamankan
luar.
diri terhadap pengaruh buruk dari

Mempunyai fungsi yang sama dengan kista amuba yang merupakan fase berubah
bentuk untuk melindungi diri.

Setelah keadaan luar baik pecahan sel dinding spora pecah menjadi individu baru
4.7 Flagel (bulu cambuk)

Alat untuk bergerak

Diamater < 0,1 μ (hanya dapat dilihat dengan mikrosokop elektron)

Merupakan benang-benang yang berpangkal di bawah membran sel (disebut
rhizoblazt)
Page 4 of 8
Bioindustri / Bakteri

Protein flagel disebut flagelin

Bentuknya berlekuk-lekuk

Macam kedudukan flagel:
–
–
–
–
–
Brawijaya University
2012
Atrik : tanpa flagel
Monotrik : 1 flagel
Lofotrik : banyak disamping
Amfitrik : di kedua samping
Peritrik : di seluruh permukaan
5. SIKLUS HIDUP BAKTERI
5.1 Fase Pertumbuhan Bakteri
a. Fase lag: permulaan pertumbuhan, jumlah bakteri bertambah sedikit demi sedikit
b. Fase logaritma: pertumbuhan bakteri berlangsung sangat cepat. Bakteri yang
tumbuh pada fase ini baik sebagai inokulum
c. Fase konstan
-
jumlah bakteri yang berkembangbiak sama dengan jumlah bakteri yang
mati
-
kurva menunjukkan garis yang hampir horizontal
d. Fase kematian
-
Jumlah bakteri yang mati semakin banyak dan melebihi jumlah bakteri
yang membelah diri
-
Grafik mulai menurun
5.2 Reproduksi

Pertumbuhan alami Bakteri
–
pertumbuhan bakteri: peningkatan jumlah sel dalam populasi
–
Bakteri membutuhkan kondisi lingkungan spesifik untuk tumbuh optimal
Page 5 of 8
Bioindustri / Bakteri

Brawijaya University
2012
Pembelahan genetik untuk reproduksi
–
Sel bakteri membelah, 2 sel anakan memiliki kromosom tunggal – molekul
DNA untai ganda yang secara genetic identik
5.3 Konjugasi

Palsmid adalah DNA sirkuler yang membawa beberapa gen, dan mereplikasinya
tidak tergantung khromosom

Beberapa plasmid bakteri proses konjugasinya melalui pili

Plasmid memungkinkan untuk membawa gen dari satu bakteri ke bakteri lain

Plasmid banyak digunakan untuk rekayasa genetik
6. KLASIFIKASI BAKTERI
Secara tradisional, bakteri dikarakterisasikan dengan sifat taksonomi seperti
reaksi pengecatan gram, bentuk sel, pergerakan, aktivitas metabolisme/kebutuhan O2,
bentuk nutrisi, dan pembentukan endospora. Klasifikasi sesungguhnya didasarkan pada
hubungan evolusioner dg kajian biokimia terutama RNA. Ada dua tipe bakteri yang
diakui sekarang yaitu, eubacteria and archaebacteria.
6.1 Eubacteria
a. Photoautotrophic Eubacteria

Cyanobacteria (Blue Green Algae/BGA) adalah aerobik fotosintetik
-

Anabaena, dicirikan oleh heterocysts, dapat memfiksasi gas N2. Nostoc
sp. bersimbiosis dengan jamur membentuk lichenes.
Green and purple bacteria adalah anaerobik fotosintetik. menggunakan
hidrogen sulfida dan hidrogen sbg sumber elektron unt fotosintesis
-
Green sulphur bacteria: Chlorobium
-
Purple sulphur bacteria: Thiospirillum sp.
Page 6 of 8
Bioindustri / Bakteri
Brawijaya University
2012
b. Chemoautotropic Eubacteria

Penting pada proses oksidasi reduksi unsur di alam

bakteri nitrifikasi (Nitrosomonas dan Nitrobacter) berperan dalam siklus
nitrogen

Thiobacillus sp. penting dalam proses oksidasi sulfur menjadi sulfat

Corynebacterium, sp. dan Metallogenium, sp. berperan dalam proses
oksidasi unsur Mn

Leptothrix sp., Gallionella sp. berperan dalam proses oksidasi reduksi
unsur Fe / terbentuknya karat pada besi
c. Chemoheterotrophic Eubacteria

Pseudomonads adalah pendekomposisi bahan organik dlm lingkungan
tanah/air.

Berperan pada siklus unsur-unsur di alam

Actinomycetes menghasilkan antibiotik; Pseudomonas (sifat aerobik)
adalah perombak lignoselulosa; E. coli (sifat fakultatif anaerobik) untuk
pemantauan pencemaran air; Rhizobium memfiksasi gas N2 dari udara.

Ada yang mampu menghasilkan endospora untuk bertahan pada kondisi
yang tidak sesuai; mis. Clostridium botulinum (sifat anaerobik dan
beracun)
6.2 Archaebacteria
•
•
Methanogens (“pembentuk metana”)
–
Pada limbah, tanah sawah, rawa/tergenang
–
Membentuk ATP secara anaerob dengan mengubah karbon dioksida dan
hidrogen menjadi metana, misal bakteri Methanobacterium sp.
Halophiles (“Hidup pd Garam”)
–
Spesies Halobacterium sp. toleran terhadap kadar garam tinggi seperti di
teluk, laut, samudra dsb
–
Kebanyakan adalah aerob heterotrof, tetapi beberapa ada yang
fotosintetik, menggunakan bacteriorhodopsin, untuk menghasilkan ATP
•
Mewakili kehidupan pertama di bumi, hidup di lingkungan ekstrim, tidak
mempunyai peptidoglikan pada dinding selnya.
•
Ekstrim Thermophiles (“suka suhu tinggi”)
–
Contoh termofil adalah bakteri Sulfolobus sp.
–
Bakteri ini hidup pada tempat dengan suhu tinggi seperti air panas, kawah
gunung dasar laut. Bahkan ada yang sampai di atas suhu 250oC
–
Mengunakan hidrogen sulfida sebagai sumber elektron untuk pembentukan
ATP
Page 7 of 8
Bioindustri / Bakteri
Brawijaya University
2012
REFERENSI
Brok, T.D., Madigan, M.T. Martinko, J.M. 2006. Biology of Microorganisms. 11th
Edition. Pearson Prentice Hall. Upper Saddle River, Nj 07458
Davis, D,B., Dulbecco, R. Eisen, H. N and H.S. Ginsberg. 1990. Microbiology. 4
Edition. J.B. Lippincott Company, Philadelphia
.
th
PROPAGASI
A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal)
1. Apabila di negara berkembang ( termasuk Indonesia ) bahan baku siap pakai untuk
bioindustri arganya mahal, bagaimana akal saudara untuk mengganti bahan baku
tersebut supaya kegiatan bioindustri tetap dapat berjalan?
B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri)
1.
2.
3.
4.
5.
Apakah
Apakah
Apakah
Apakah
Apakah
yang
yang
yang
yang
yang
dimaksud
dimaksud
dimaksud
dimaksud
dimaksud
dengan
dengan
dengan
dengan
dengan
bakteri?
kemotropik bakteri?
halophiles?
methanogen?
thermophiles?
Page 8 of 8