Pertumbuhan Bakteri
Pertumbuhan bakteri didefinisikan
sebagai penambahan jumlah sel dan penambahan ukuran suatu sel dalam suatu
populasi bakteri. Bakteri melakukan reproduksi dengan pembelahan biner, yaitu
satu sel bakteri membelah menjadi dua bakteri, dua sel bakteri menjadi 4 sel
bakteri dan seterusnya. Untuk mengamati pertumbuhan bakteri, sulit dilakukan
hanya dengan mengamati satu sel bakteri karena ukurannya yang sangat kecil.
Oleh karena itu untuk mengamati atau mengukur pertumbuhan bakteri dilakukan
dengan mengamati atau mengukur perubahan populasi bakteri. Pengukuran
pertumbuhan bakteri biasanya dilakukan dengan menumbuhkan bakteri di suatu
media cair kemudian diukur tingkat kekeruhannya menggunakan suatu alat. Alat
yang seringkali digunakan untuk mengukur pertumbuhan bakteri adalah
spektrofotometer. Pertumbuhan bakteri biasanya diplotkan sebagai logaritma
antara jumlah sel dengan masa inkubasi dan menghasilkan sebuah kurva yang
disebut dengan kurva pertumbuhan bakteri.Dari yang terbentuk, pertumbuhan
bakteri dibedakan menjadi beberapa fase yaitu :
 |
| Gambar 1. Kurva pertumbuhan bakteri terbagi menjadi 4 fase yaitu fase lag, fase eksponensial, fase stationer dan fase kematian |
1. Fase Lag
Selama fase lag ini, terlihat
tidak terjadi penambahan massa atau jumlah sel bakteri. Pada fase lag bakteri
mengalami adaptasi dari media lama ke media baru. Meskipun tidak terlihat
penambahan massa, di fase log bakteri sudah memulai memproduksi komponen –
komponen untuk pembelahan sel seperti sintesis ribosom dan organela lain serta
melakukan recovery.
Lamanya fase lag bervariasi,
tergantung kondisi bakteri yang diinokulasikan (ditumbuhkan) dan tergantung
kondisi media. Fase lag dapat berlangsung lama jika inoculum sebelumnya
ditempatkan di refrigenerator atau komposisi media yang digunakan berbeda
dengan media sebelumnya. Sebaliknya jika menggunakan inoculum yang fresh dan
komposisi media sama dengan komposisi media sebelumnya maka fase lag dapat
berlangsung singkat bahkan tidak mengalami fase lag.
2. Fase eksponensial
Fase eksponensial atau seringkali
disebut dengan fase log adalah fase pertumbuhan bakteri dimana bakteri tumbuh
dan membelah secara maksimal. Dalam kurva pertumbuhan terlihat terjadi
penambahan biomassa bakteri secara eksponensial. Fase eksponensial atau fase
log akan terus terjadi akan terus berlangsung jika nutrisi masih tersedia. Dalam
fase eksponensial, kecepatan pertumbuhan bakteri berlangsung konstan. Kecepatan
pertumbuhan populasi bakteri disebut dengan waktu generasi. Waktu generasi
adalah waktu yang digunakan oleh bakteri untuk membelah diri. Dengan kata lain,
Waktu generasi adalah waktu yang digunakan oleh satu sel bakteri untuk membelah
menjadi dua sel bakteri. Setiap spesies bakteri mempunyai waktu generasi yang
berbeda beda, berikut contoh waktu generasi dari beberapa bakteri :
 |
| Gambar 2. Contoh waktu generasi dari beberapa bakteri, setiap spesies bakteri mempunyai waktu generasi yang berbeda-beda |
3. Fase Stationer
Dalam kurva pertumbuhan, fase
stationer terlihat sebagai garis horizontal /datar. Garis horizontal / datar
tersebut menunjukkan bahwa tidak terjadi penambahan biomassa bakteri karena
jumlah sel yang membelah sama dengan jumlah sel yang mati. Fase stationer
terjadi karena populasi yang tinggi dalam suatu media. Biasanya bakteri
mencapai fase stationer jika telah mencapai kepadatan populasi 109
sel / ml. Selain karena kepasan populasi, fase stationer juga terjadi karena
habisnya nutrisi dan oksigen (O2) yang diperlukan bakteri untuk
proses metabolisme. Dalam fase stationer ini, bakteri masih melakukan aktivitas
memproduksi metabolit sekunder seperti antibiotik.
4. Fase kematian (death fase)
Pada fase kematian, jumlah sel
bakteri bakteri yang mengalami kematian lebih besar dari pada bakteri yang
membelah. Kematian sel terjadi karena populasi bakteri yang padat, kekurangan
nutrisi dan oksigen yang terjadi dalam fase stationer terus berlangsung serta
adanya toxic dari sisa metabolisme.
Reproduksi bakteri
Bakteri memperbanyak diri atau
melakukan reproduksi dengan pembelahan biner. Pembelahan biner berbeda dengan
mitosis karena tidak melalui tahapan-tahapan pembelahan. Dalam pembelahan
biner, bakteri langsung membelah diri dari satu sel menjadi dua sel, empat sel,
delapan sel, enam belas sel, dan seterusnya.
Selama melakukan reproduksi
dengan pembelahan biner, bakteri selalu menghasilkan keturunan yang identik
kecuali terjadi kesalahan dalam replikasi DNA. Kesalahan replikasi DNA saat
pembelahan biner mengakibatkan terjadinya mutasi genetik sehingga keturunan
yang dihasilkan pembelahan biner tidak identik DNA bakteri induk. Kemungkinan
terjadinya mutasi genetik dalam reproduksi bakteri E coli (pembelahan
biner) adalah 1/10 juta (1 x 10 -7). Namun karena dalam usus manusia
terjadi 2 x 1010 reproduksi sel bakteri E coli baru, maka terdapat
2.000 sel bakteri E coli (2 x 1010)
x (1 x 10–7) yang mengalami mutasi genetik. Mutasi genetik tersebut
menyebabkan terjadinya variasi dalam suatu populasi bakteri.
 |
| Gambar 3. Pembelahan biner yang terjadi pada bakteri |
Rekombinasi Genetik pada Bakteri
Meskipun mutasi merupakan sumber
utama terjadinya variasi dalam suatu populasi bakteri, rekombinasi genetik juga
berperan dalam terjadinya variasi tersebut. Rekombinasi genetik adalah
terjadinya kombinasi DNA yang berasal dari dua sumber yang berbeda. Rekombinasi
genetik pada eukariotik terjadi saat meiosis dan fertilisasi zigot. Pada
prokariotik, tidak terjadi meiosis dan fertilisasi zigot, namun terjadi tiga
mekanisme rekombinasi genetik, yaitu :
1. Konjugasi
Konjugasi adalah transfer materi
genetik (DNA) antar dua bakteri secara langsung melalui suatu pili yang disebut
dengan sex pili. Konjugasi pada bakteri terjadi secara one way, artinya
satu bakteri memberikan materi genetiknya dan satu bakteri lainnya menerima
materi genetik. Kemampuan bakteri untuk mendonorkan / memberikan DNA ke bakteri
lain serta kemampuan membentuk sex pili ditentukan oleh suatu fragmen DNA yang
disebut dengan F factor. F factor menyandikan kurang lebih 25 gen yang sebagian
besar digunakan untuk membentuk sex pili. F factor dapat berupa plasmid
atau merupakan fragmen dari DNA inti suatu bakteri.
 |
| Gambar 4. Gambar skematis proses konjugasi pada bakteri |
Plasmid yang merupakan F
factor disebut dengan F plasmid. Bakteri yang memiliki F plasmid disebut
dengan sel F+ sedangkan bakteri yang tidak memiliki F plasmid disebut
dengan sel F-. Sel F+ akan mentrasfer F plasmid ke
sel F-. F plasmid terdiri dari double stranded DNA, sel F+
akan mentrasfer 1 strand DNA F plasmid melalui sex pili yang terbentuk.
F factor dapat
terintegrasi ke DNA kromosomal bakteri. Ketika F factor terintegrasi, DNA
kromosomal bakteri dapat ditransfer melalui mekanisme konjugasi ke bakteri
lain. Bakteri dengan F factor yang terintegrasi dalam DNA kromosomnya
disebut dengan Hfr cell.
Satu dari dua strand DNA kromosomal bakteri
yang telah terintegrasi dengan F factor akan dikonjugasikan ke bakteri lain
melewati sex pili. Sex pili akan terputus sebelum semua DNA kromosomal bakteri
dikonjugasikan. Di dalam sel bakteri F-, DNA kromosomal
bakteri yang homolog dengan DNA baru hasil konjugasi akan mengalami crossing
over sehingga sel bakteri F- menjadi bakteri rekombinan
yang mempunyai DNA kromosomal dari dua bakteri yang berbeda.
Selain F plasmid, R
plasmid yang merupakan plasmid pembawa gen ketahanan antibiotik. R
plasmid juga di transfer / disebarkan ke bakteri lain melalui mekanisme
konjugasi.
2. Transformasi
Transformasi adalah peristiwa
masuknya DNA asing k edalam DNA kromosom bakteri. Sel bakteri yang dapat
menerima disebut dengan sel kompeten. Salah satu contoh tranformasi yang
terjadi secara alami adalah pada bakteri Streptococcus pneumoniae.
Ketika biakan bakteri Streptococcus pneumoniae non virulent dicampurkan
dengan DNA dari Streptococcus pneumoniae virulent penyebab
penyakit maka bakteri Streptococcus pneumoniae non virulent menjadi Streptococcus
pneumoniae yang virulent.
Transformasi pada bakteri fasilitasi
oleh DNA- binding protein yang berada pada dinding sel. DNA- binding
protein akan mengikat DNA yang terdapat pada media bakteri. Dengan
mekanisme tertentu DNA kemudian ditransport ke sitoplasma dan diintegrasikan ke
DNA kromosom bakteri.
 |
| Gambar 5. Gambar skematis proses transformasi bakteri |
3. Transduksi
Transduksi adalah proses transfer
materi genetik dari satu bakteri ke bakteri lain dengan perantara virus. Bakteriofag
adalah virus yang dapat menyerang bakteri. Ketika menginfeksi suatu bakteri,
bakteriofag akan melakukan replikasi genetik dan terkadang membawa gen dari
bakteri inang. Namun juga terkadang terjadi suatu insiden yaitu bakteriofag
mampu menginfeksi bakteri lain, memindahkankan materi genetik yang dibawa namun
tidak mampu lagi memperbanyak diri.
Ketika bakteriofag yang baru terbentuk, bakteriofag
tersebut akan menginfeksi bakteri lain dan memasukkan materi genetiknya serta
materi genetik bakteri yang dibawa tersebut ke sel host yang baru. Materi
genetik bakteri tersebut kemudian akan menyatu dengan DNA kromosom host yang
baru melalui mekanisme crossing over.
 |
| Gambar 6. Gambar skematis transduksi pada bakteri |
Morfologi dan Struktur Bakteri
Testcross dan Hukum Mendel II
Gregor Mendel dan Hukum Segregasi (Hukum Mendel I)
Pola Pewarisan yang Lebih Kompleks dari Hukum Mendel
Kata kunci :
kurva pertumbuhan bakteri, waktu generasi bakteri, Pembelahan biner pada bakteri, Proses konjugasi pada bakteri,transduksi bakteri, transformasi bakteri
0 komentar