Bakteri: Catatan Studi dan Panduan Lengkap

Definisi & Gambaran Umum

Kata Bacteria (bakteri), atau bacterium (bentuk tunggal), berasal dari kata Yunani Kuno “baktērion” yang berarti “tongkat kecil” (cane), karena bakteri yang pertama kali diamati berbentuk basil (batang). Bakteri adalah organisme mikroskopis, bersel tunggal (uniseluler), dan prokariotik. Mereka tidak memiliki organel sel yang terikat membran dan tidak memiliki inti sel (nukleus) sejati, sehingga dikelompokkan ke dalam domain Prokaryota bersama dengan Archaea.
Berdasarkan sistem klasifikasi Tiga Domain ( Carl Woese), makhluk hidup dikelompokkan menjadi Archaea, Bacteria, dan Eukaryota. Dalam hierarki ini, Bacteria merupakan domain yang paling dominan, mencakup diversitas dan biomassa terbesar dibandingkan dua domain lainnya. Studi tentang ‘Bakteri’ disebut ‘Bakteriologi’, yang merupakan cabang dari ‘Mikrobiologi’.

Evolusi Bakteri

Secara evolusioner, bakteri merupakan pionir kehidupan di Bumi yang muncul sekitar 4 miliar tahun silam dan menjadi dasar bagi evolusi seluruh makhluk hidup lainnya. Studi menunjukkan bahwa leluhur bersama dari bakteri dan archaea modern adalah organisme hipertermofil yang eksis antara 2,5 hingga 3,2 miliar tahun lalu. Selanjutnya, sekitar 1,6 hingga 2,0 miliar tahun yang lalu, terjadi peristiwa endosimbiosis antar bakteri yang memicu terbentuknya sel proto-eukariotik, yang kemudian berkembang menjadi sel eukariota.

Struktur Bakteri

Bakteri merupakan organisme uniseluler (bersel tunggal) dan tergolong dalam kelompok prokariota. Hal ini membedakan mereka secara fundamental dari sel eukariotik (hewan dan tumbuhan) karena ketiadaan membran inti dan organel bermembran. Secara anatomis, struktur bakteri diklasifikasikan menjadi dua bagian utama: struktur eksternal (di luar dinding sel) dan struktur internal.

1. Struktur Eksternal (External Structures)

Bagian ini meliputi dinding sel serta seluruh ornamen yang melekat atau melapisinya di bagian luar.

A. Flagela (Flagella)

Flagela merupakan apendiks (alat tambahan) berbentuk filamen panjang menyerupai cambuk atau rambut, dengan panjang sekitar 4–5 μm namun berdiameter sangat halus. Keberadaan flagela sangat krusial karena memberikan kemampuan motilitas (daya gerak) pada bakteri dalam lingkungan cair.

Secara anatomis, flagela tersusun atas tiga bagian yang terintegrasi:

• Filamen : Bagian terpanjang yang menjulur keluar dari permukaan sel, tersusun atas protein kontraktil yang disebut flagellin.
• Kait (Hook) : Struktur melengkung yang menghubungkan filamen dengan badan basal, berfungsi sebagai sendi putar yang memungkinkan gerakan memutar seperti baling-baling.
• Badan Basal (Basal Body) : Motor penggerak yang tertanam pada dinding sel dan membran plasma. Struktur ini berbeda antar jenis bakteri; bakteri Gram-Negatif memiliki dua pasang cincin, sedangkan Gram-Positif hanya memiliki satu pasang.

Tipe flagela bakteri dibedakan berdasarkan jumlah dan letak alat geraknya, yang terbagi menjadi :

• Atrik (Atrichous) : Bakteri yang tidak memiliki flagela sama sekali.
• Monotrik (Monotrichous) : Memiliki satu flagela di salah satu ujung sel.
• Lofotrik (Lophotrichous) : Memiliki sekelompok (tuft) flagela di satu ujung sel.
• Amfitrik (Amphitrichous) : Memiliki satu atau flagela tunggal di masing-masing ujung sel (kedua ujung).
• Peritrik (Peritrichous) : Memiliki flagela yang tersebar di seluruh permukaan tubuh bakteri.
• Amfilofotrik (Amphilophotrichous) : Memiliki sekelompok flagela di kedua ujung sel.

Selain sebagai alat gerak, flagela memiliki fungsi fisiologis penting lainnya:

• Kemotaksis : Memandu bakteri bergerak mendekati nutrisi atau menjauhi racun.
• Patogenisitas : Membantu bakteri bertahan hidup dan menginfeksi inang.

B. Pili atau Fimbriae

Berbeda dengan flagela, Pili (atau Fimbriae) adalah struktur berongga yang jauh lebih pendek, lurus, dan berjumlah lebih banyak. Struktur ini umumnya ditemukan pada bakteri Gram-Negatif dan tersusun dari protein pilin. Fungsi utama pili bukanlah untuk bergerak, melainkan untuk adhesi (perlekatan) pada permukaan sel inang atau substrat lingkungan. Namun, terdapat jenis khusus yang disebut Pili Seks (Sex Pili). Pili ini berukuran lebih besar (10–20 μm) dengan jumlah sedikit (1–4 per sel) dan memegang peranan vital dalam Konjugasi Bakteri, yaitu proses transfer materi genetik (DNA) dari satu bakteri ke bakteri lain.

C. Glikokaliks: Kapsul dan Lapisan Lendir

Banyak bakteri melapisi dinding selnya dengan lapisan tambahan yang disebut glikokaliks, yang umumnya tersusun atas polisakarida dan air. Lapisan ini terbagi menjadi dua bentuk berdasarkan tingkat keteraturannya:

• Kapsul (Capsule) : Lapisan yang terorganisir, padat, dan melekat kuat.
• Lapisan Lendir (Slime Layer) : Lapisan yang bersifat amorf (tidak berbentuk tetap), longgar, dan mudah terlepas.

Keberadaan kapsul seringkali menjadi indikator virulensi (kemampuan menyebabkan penyakit). Kapsul melindungi bakteri dari fagositosis (dimakan oleh sel imun tubuh), mencegah desikasi (kekeringan), serta membantu bakteri melekat pada permukaan.

D. Dinding Sel (Cell Wall)

Dinding sel adalah struktur kaku dan kuat yang membungkus membran plasma. Fungsinya sangat fundamental: memberi bentuk pada sel bakteri dan mencegah sel pecah (lisis) akibat tekanan osmotik. Komponen penyusun utamanya adalah Peptidoglikan (murein), sebuah polimer hasil anyaman rantai gula (NAM dan NAG) dan asam amino. Berdasarkan komposisi dinding selnya, bakteri diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar:

1. Bakteri Gram-Positif

Kelompok ini memiliki dinding sel yang sangat tebal dan homogen, terdiri dari lapisan peptidoglikan yang bertumpuk (40–90% dari massa dinding sel). Di sela-sela lapisan ini, terdapat Asam Teikoat (Teichoic Acid) dan Asam Teikuronat yang berfungsi sebagai antigen permukaan.
Karakteristik Pewarnaan: Karena tebalnya peptidoglikan, bakteri ini mampu menahan zat warna Crystal Violet, sehingga tampak berwarna Ungu di bawah mikroskop.

2. Bakteri Gram-Negatif

Struktur dinding sel kelompok ini jauh lebih kompleks meskipun lapisan peptidoglikannya tipis. Keunikan utamanya adalah adanya Membran Luar (Outer Membrane) yang melapisi peptidoglikan. Membran luar ini mengandung:

• Lipopolisakarida : Molekul kompleks yang terdiri dari Lipid A (bersifat toksin), Core Oligosaccharide, dan O-Polysaccharide (antigen pembeda strain).
• Porin: Saluran protein untuk transportasi zat.
• Karakteristik Pewarnaan: Dinding sel ini tidak mampu menahan Crystal Violet saat dicuci alkohol, sehingga akan mengambil warna pembanding (Safranin) dan tampak berwarna Merah/Merah Muda.

3. Dinding Sel Bakteri Tahan Asam (Acid-Fast Bacilli)

Unik dengan jumlah asam mikolat (mycolic acids) yang besar. Mereka menahan proses dekolorisasi oleh asam alkohol atau asam sulfat, karenanya disebut tahan asam (acid-fast).

4. Bakteri Tanpa Dinding Sel

Mycoplasma adalah bakteri yang sangat kecil (50 -300 nm) tanpa dinding sel. Mereka tidak memiliki bentuk yang tetap. Selain bakteri alami ini, ada beberapa bentuk lain yang kekurangan dinding sel seperti protoplas, sferoplas, dan L-forms.

2. Struktur Internal (Internal Structures)

A. Membran Plasma (Cell Membrane)

Struktur internal bakteri dibatasi oleh membran plasma, yaitu lapisan tipis (5–10 nm) yang terletak tepat di bawah dinding sel dan membungkus sitoplasma. Secara struktural, membran ini merupakan lapisan ganda fosfolipid (phospholipid bilayer) yang bersifat semipermeabel. Berbeda dengan sel eukariotik, membran plasma bakteri umumnya tidak mengandung sterol (kolesterol), kecuali pada genus Mycoplasma. Sebagai gantinya, bakteri memiliki senyawa mirip sterol yang disebut Hopanoid untuk menjaga stabilitas membran. Membran ini juga memiliki kandungan protein yang lebih tinggi dibandingkan eukariota, termasuk protein porin yang berfungsi sebagai jalur transportasi nutrisi.

Secara fisiologis, membran plasma memegang peranan vital bagi kelangsungan hidup sel bakteri, antara lain:

• Permeabilitas Selektif
  Bertindak sebagai gerbang yang mengatur lalu lintas masuk dan keluarnya ion, nutrisi, serta sisa metabolisme.
• Produksi Energi
  Karena bakteri tidak memiliki mitokondria, membran plasma berfungsi sebagai lokasi terjadinya transpor elektron dan fosforilasi oksidatif (respirasi seluler).

B. Sitoplasma (Cytoplasm)

Sitoplasma adalah matriks cairan koloid kental yang tidak berwarna, tempat beradanya berbagai zat terlarut organik dan anorganik. Karakteristik utama yang membedakan sitoplasma bakteri dari sel hewan atau tumbuhan adalah ketiadaan organel yang terikat membran (seperti mitokondria, badan golgi, atau retikulum endoplasma). Di dalam matriks ini, terdapat beberapa struktur penting yang melayang bebas, yaitu:

1. Ribosom (Ribosomes)

Ribosom merupakan pabrik protein sel. Pada bakteri, ribosom yang ditemukan adalah tipe 70S (terdiri dari subunit 50S dan 30S), yang ukurannya lebih kecil dibandingkan ribosom tipe 80S pada eukariota.
Relevansi Medis: Karena perbedaan struktur ini, ribosom bakteri sering menjadi target spesifik bagi antibiotik (seperti eritromisin dan tetrasiklin) untuk mematikan bakteri tanpa merusak sel manusia.

2. Mesosom (Mesosomes)

Mesosom adalah struktur yang terbentuk dari pelipatan ke dalam invaginasi) membran plasma. Struktur ini dianggap memiliki fungsi analog dengan mitokondria pada eukariota, yaitu sebagai pusat aktivitas enzim respirasi untuk menghasilkan energi.

3. Badan Inklusi (Inclusion Bodies)

Seringkali bakteri menyimpan cadangan nutrisi dalam bentuk granula yang disebut badan inklusi. Penyimpanan ini terbagi menjadi dua kategori:

• Inklusi Organik: Berisi cadangan energi seperti glikogen atau granula Poly-beta-hydroxybutyrate (PHB).
• Inklusi Anorganik: Berisi cadangan mineral seperti polifosfat atau granula sulfur.

Nukleoid (Inti Sel Bakteri)

Sebagai organisme prokariotik, bakteri tidak memiliki inti sel sejati yang dibungkus membran inti. Materi genetiknya terkonsentrasi dalam suatu area yang disebut Nukleoid. DNA bakteri berupa untai ganda (dsDNA) yang umumnya berbentuk sirkuler (melingkar). Materi genetik pada bakteri dapat ditemukan dalam dua bentuk :

• Plasmid : DNA ekstrakromosomal kecil yang berada di luar nukleoid. Plasmid sering membawa gen resistensi antibiotik dan dapat ditransfer antar bakteri.
• DNA Kromosom : Berada di dalam nukleoid, membawa gen-gen esensial.

Endospora (Bacterial Endospore)

Pada kondisi lingkungan yang ekstrem atau miskin nutrisi, beberapa jenis bakteri (seperti Bacillus dan Clostridium) dapat melakukan mekanisme pertahanan diri dengan membentuk fase dorman yang disebut Endospora. Penting dicatat bahwa ini bukan alat reproduksi, melainkan alat bertahan hidup (survival). Struktur endospora sangat tahan banting karena memiliki lapisan pelindung berlapis, yaitu:

• Inti (Core) : Bagian terdalam berisi DNA dan sitoplasma yang dipadatkan.
• Dinding Spora & Korteks: Lapisan peptidoglikan tebal yang melindungi inti.
• Selubung Protein (Protein Coat): Lapisan terluar yang kedap air dan kaya akan protein mirip keratin, memberikan ketahanan terhadap bahan kimia dan panas.

Ketika kondisi lingkungan kembali menguntungkan, endospora akan berkecambah kembali menjadi sel vegetatif yang aktif.

Morfologi dan Ukuran Sel Bakteri

Secara umum, morfologi bakteri dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori bentuk utama: kokus (coccus/bulat), basil (basili/batang), dan bentuk spiral atau modifikasi lainnya. Variasi bentuk dan susunan sel ini ditentukan oleh genetika dan arah pembelahan sel dindingnya.

Bentuk Kokus (Cocci Shape)

Kelompok bakteri ini memiliki karakteristik bentuk sel yang bulat atau sferis (seperti bola). Istilah kokus sendiri diambil dari bahasa Yunani kokkos yang berarti biji atau buah beri. Dalam pengamatannya, bakteri kokus sering ditemukan dalam berbagai formasi susunan sel yang menjadi ciri khas identifikasi spesiesnya.

• Monokokus (Monococci)
  Merupakan bentuk paling sederhana berupa sel bulat tunggal yang hidup soliter. Contoh spesiesnya adalah Micrococcus luteus.
• Diplokokus (Diplococci)
  Terbentuk ketika sel membelah namun tetap berikatan satu sama lain, menghasilkan susunan sepasang (dua sel). Contoh patogen penting dalam bentuk ini adalah Neisseria spp. dan Streptococcus pneumoniae.
• Streptokokus (Streptococci)
  Jika pembelahan sel terjadi terus-menerus pada satu bidang yang sama dan sel-sel tetap melekat, maka akan terbentuk susunan seperti rantai panjang. Contoh klasiknya adalah Streptococcus pyogenes.
• Stafilokokus (Staphylococci)
  Berbeda dengan streptokokus, kelompok ini membelah ke segala arah secara acak, membentuk gerombolan yang tidak beraturan menyerupai buah anggur. Contoh utamanya adalah Staphylococcus aureus.
• Tetrad dan Sarkina:
  • Tetrad
    Tersusun dalam kelompok yang terdiri dari 4 sel yang membentuk persegi (Contoh: Aerococcus urinae).
  • Sarkina (Sarcinae)
    Susunan yang lebih kompleks membentuk kubus yang terdiri dari 8 sel (Contoh: Sarcina spp.).

Bentuk Basil (Bacilli Shape)

Kelompok basil memiliki morfologi menyerupai batang atau silinder. Sama halnya dengan kokus, bakteri basil juga memiliki variasi susunan, meskipun tidak seberagam kokus karena basil hanya membelah pada sumbu pendeknya.

Berikut adalah variasi bentuk basil:

• Monobasil
  Bakteri batang tunggal yang hidup bebas. Contoh umum termasuk Salmonella enterica dan Bacillus cereus.
• Diplobasil
  Sepasang basil yang ujung-ujungnya saling menempel (Contoh: Moraxella bovis).
• Streptobasil
  Rantai panjang yang terbentuk dari sel-sel batang yang bersambungan ujung ke ujung (Contoh: Streptobacillus moniliform).
• Bentuk Transisi & Unik:
  • Kokobasil (Coccobacilli)
    Bentuk batang yang sangat pendek dan gemuk sehingga menyerupai kokus, atau oval (Contoh: Haemophilus influenzae, Chlamydia spp.).
  • Palisade
    Susunan unik di mana sel-sel batang berjejer berdampingan menyerupai pagar tiang. Karakteristik ini khas pada Corynebacterium diptheriae.

Bentuk Spiral dan Lainnya (Spiral and Other Shapes)

Selain bentuk dasar kokus (bulat) dan basil (batang), terdapat kelompok bakteri yang memiliki morfologi lebih kompleks. Kelompok ini umumnya mencakup bakteri dengan bentuk melengkung, terpilin, atau mengalami modifikasi bentuk batang yang signifikan.

Dalam pengamatan mikroskopis, variasi bentuk ini sangat penting untuk identifikasi spesies, diantaranya :

1. Kelompok Spiral dan Melengkung
   Banyak bakteri patogen masuk dalam kategori ini. Perbedaan utamanya terletak pada tingkat kelengkungan dan fleksibilitas dinding selnya.
   • Vibrio
     Memiliki bentuk batang yang melengkung tidak sempurna, menyerupai tanda baca koma (,). Contoh klasiknya adalah penyebab kolera (Vibrio cholerae).
   • Spirillum
     Bakteri berbentuk spiral yang tubuhnya kaku (rigid) dan bergelombang. Mereka biasanya bergerak menggunakan flagela eksternal. Contoh : Spirillum volutans, Spirillum minus.
   • Spirochete
     Berbeda dengan spirillum, spirochete berbentuk spiral yang sangat panjang, tipis, dan tubuhnya bersifat fleksibel (lentur seperti pegas rapat). Contoh : Treponema pallidum (penyebab penyakit sifilis/raja singa), Borrelia burgdorferi, Leptospira interrogans.
   • Helical Form
     Bentuk heliks panjang yang strukturnya mirip dengan pilinan DNA atau pegas yang memanjang. Contoh : Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni.
2. Kelompok Modifikasi Batang dan Benang
   Beberapa bakteri batang mengalami perubahan bentuk yang unik:
   • Club Rod
     Merupakan bakteri batang yang mengalami pembengkakan di salah satu ujungnya, sehingga menyerupai pentungan atau gada. Bentuk ini khas pada genus Corynebacterium.
   • Filamentous
     Bakteri ini membentuk benang-benang panjang yang bercabang, sangat mirip dengan hifa pada jamur. Contoh utamanya adalah kelompok Actinomycetes yang sering ditemukan di tanah.

Bakteri Berapendiks (Appendaged Bacteria)

Ini adalah kelompok bakteri yang sangat unik karena memiliki struktur tambahan berupa perpanjangan sel (ekstrusi) yang merupakan bagian dari dinding sel dan sitoplasma mereka. Struktur ini bukan sekadar alat gerak, melainkan memiliki fungsi ekologis spesifik.

Struktur tambahan ini dikategorikan menjadi dua jenis utama berdasarkan fungsinya dalam siklus hidup bakteri:

• Hifa (Hypha)
  Berbeda dengan hifa jamur, hifa pada bakteri ini adalah perpanjangan sel yang berperan dalam reproduksi. Ujung hifa akan membentuk tonjolan tunas (budding) yang kemudian akan lepas menjadi sel anak baru. Contoh bakteri : Hyphomicrobium vulgare, Rhodomicrobium vannielii.
• Tangkai (Stalk)
  Struktur ini berupa perpanjangan tubular sempit yang berfungsi sebagai “jangkar”. Bakteri menggunakan tangkai ini untuk menempel kuat pada substrat padat di lingkungan perairan, memungkinkannya bertahan dari arus air sambil menyerap nutrisi. Contoh bakteri : Caulobacter crescentus, Gallionella ferruginea.

Ukuran Bakteri (Size of Bacteria)

Bakteri adalah organisme mikroskopis dengan rentang ukuran yang sangat bervariasi, namun umumnya berkisar antara 0,2 μm – 100 μm. Dalam spektrum ukuran ini, terdapat perbedaan ekstrem antar spesies:

• Terbesar : Di sisi lain, Thiomargarita namibiensis adalah raksasa di dunia bakteri dengan diameter mencapai 0,75 mm (750 μm), yang secara teoritis dapat dilihat dengan mata telanjang tanpa mikroskop.
• Terkecil : Mycoplasma genitalium memegang rekor sebagai bakteri terkecil dengan diameter hanya 200–300 nm, hampir menyerupai ukuran virus besar. Di kelompok basil, Pelagibacter ubique merupakan yang terkecil dengan panjang 370–890 nm.

Klasifikasi Bakteri

Terdapat berbagai skema berbeda untuk klasifikasi bakteri. Beberapa skema klasifikasi yang paling umum adalah:

1. Klasifikasi Bakteri Berdasarkan Pewarnaan Gram

Dalam studi mikrobiologi, para ilmuwan menggunakan berbagai skema sistematis untuk mengidentifikasi dan mengelompokkan bakteri. Namun, salah satu metode yang paling banyak digunakan secara luas baik dalam diagnostik klinis maupun riset ilmiah adalah klasifikasi berdasarkan reaksi dinding sel terhadap Pewarnaan Gram (Gram Staining). Metode ini membagi dunia bakteri menjadi dua kelompok besar berdasarkan perbedaan struktur dinding sel dan retensi zat warna, yaitu:

A. Bakteri Gram-Positif (Gram-Positive Bacteria)

Kelompok ini didefinisikan sebagai bakteri yang memiliki dinding sel dengan lapisan peptidoglikan yang tebal. Secara kimiawi, ketebalan struktur ini memiliki implikasi penting dalam proses pewarnaan. Dinding sel yang tebal mampu menjebak dan mempertahankan zat warna utama, yaitu Kristal Violet (Crystal Violet), meskipun telah melalui proses pencucian alkohol.

• Hasil Pengamatan : Di bawah mikroskop, bakteri ini akan tampak berwarna Ungu atau biru tua yang intens.
• Contoh Genus : Representasi dari kelompok ini meliputi genus Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Bacillus, Clostridium, Listeria, Corynebacterium, dan Streptomyces.

B. Bakteri Gram-Negatif (Gram-Negative Bacteria)

Sebaliknya, bakteri Gram-negatif memiliki karakteristik dinding sel dengan lapisan peptidoglikan yang tipis. Karena strukturnya yang tipis dan adanya membran luar yang kaya lipid, dinding sel ini tidak mampu menahan molekul kristal violet saat proses dekolorisasi (pelunturan warna). Akibatnya, bakteri ini akan melepaskan warna ungu dan kemudian menyerap zat pewarna tandingan (counterstain) berupa Safranin.

• Hasil Pengamatan : Di bawah mikroskop, sel bakteri ini akan terlihat berwarna Merah atau Merah Muda (pink).
• Contoh Genus : Kelompok ini mencakup banyak bakteri patogen usus dan lingkungan, seperti Escherichia (contoh: E. coli), Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Neisseria, Klebsiella, Proteus, Enterobacter, dan Citrobacter.

Karakteristik	Bakteri Gram-Positif (Gram-Positive Bacteria)	Bakteri Gram-Negatif (Gram-Negative Bacteria)
Pewarnaan	Berwarna ungu/violet saat pewarnaan Gram	Berwarna merah/merah muda saat pewarnaan Gram
Dinding Sel	Dinding sel tebal	Dinding sel tipis
Lapisan Peptidoglikan	Lapisan peptidoglikan tebal	Lapisan peptidoglikan tipis
Komposisi Kimia	Mukopeptida lebih tinggi dan fosfolipid sangat rendah	Mukopeptida lebih rendah dan fosfolipid sangat tinggi
Mesosom	Mesosom ada (hadir)	Mesosom tidak ada (jarang ada)
Fimbriae / Pili	Fimbriae atau pili tidak ada	Fimbriae atau pili ada
Pembentukan Spora	Membentuk endospora	Membentuk eksospora
Produksi Toksin	Menghasilkan eksotoksin	Menghasilkan endotoksin
Asam Teikoat	Asam teikoat ada	Asam teikoat tidak ada
Lapisan Luar	Tidak memiliki lapisan luar (outer layer)	Memiliki lapisan luar (outer layer)

2. Klasifikasi Berdasarkan Fisiologi Lingkungan (Oksigen & Suhu)

Selain struktur selular, bakteri juga diklasifikasikan berdasarkan kemampuan fisiologisnya dalam merespons faktor lingkungan eksternal, yaitu ketersediaan oksigen dan suhu lingkungan.

A. Klasifikasi Berdasarkan Kebutuhan Oksigen

Keberadaan oksigen memiliki dampak yang berbeda-beda terhadap metabolisme bakteri; bagi sebagian spesies oksigen adalah sumber kehidupan, namun bagi spesies lain oksigen bersifat toksik. Berdasarkan respons ini, bakteri dibagi menjadi tiga tipe utama:

• Bakteri Aerob (Aerobic Bacteria)
  Kelompok ini bersifat aerob obligat, artinya mereka mutlak membutuhkan oksigen untuk melakukan respirasi seluler. Tanpa adanya oksigen, sistem metabolisme mereka akan terhenti dan tidak dapat bertahan hidup di lingkungan anoksik.
  • Contoh Spesies : Pseudomonas aeruginosa, Nocardia spp., dan bakteri penyebab TBC, Mycobacterium tuberculosis
• Aerob Fakultatif (Facultative Aerobes)
  Ini adalah kelompok bakteri yang memiliki fleksibilitas metabolisme tinggi (adaptif). Mereka dapat hidup baik di lingkungan yang kaya oksigen (oxygenic) maupun tanpa oksigen (anoxic). Dalam konteks ini, mereka juga dapat mencakup organisme mikroaerofil yang bertahan hidup pada kadar oksigen yang sangat rendah.
  • Contoh Spesies : Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Laphylococcus spp., dan Staphylococcus spp.
• Bakteri Anaerob (Anaerobic Bacteria)
  Bakteri anaerob melakukan respirasi tanpa melibatkan oksigen (anaerobik). Bagi kelompok ini, paparan oksigen dalam konsentrasi tinggi seringkali bersifat mematikan karena mereka tidak memiliki enzim untuk menetralkan radikal bebas oksigen.
  • Contoh Spesies : Clostridium perfringens, Campylobacter, Listeria, Bifidobacterium, dan Bacteroides.

B. Klasifikasi Berdasarkan Suhu Optimum

Suhu merupakan faktor krusial yang mempengaruhi aktivitas enzimatik bakteri. Setiap spesies memiliki rentang suhu spesifik di mana pertumbuhan mereka mencapai titik maksimal (optimum). Secara luas, bakteri diklasifikasikan menjadi tiga kategori termal:

• Psikrofil (Psychrophiles)
  Dikenal sebagai bakteri pecinta dingin (cold-loving), kelompok ini memiliki kemampuan unik untuk tumbuh optimal pada suhu rendah, yaitu 15°C atau di bawahnya. Mereka umumnya ditemukan di lingkungan kutub atau perairan laut dalam.
  • Contoh Spesies: Chryseobacterium, Psychrobacter, Polaromonas, Sphingomonas, Alteromonas, Hyphomonas, dan patogen makanan Listeria monocytogenes.
• Mesofil (Mesophiles)
  Kelompok ini tumbuh optimal pada suhu moderat, berkisar antara 15°C hingga 45°C. Karena suhu tubuh manusia (37°C) berada dalam rentang ini, sebagian besar bakteri patogen (penyebab penyakit pada manusia) tergolong dalam kategori mesofil.
  • Contoh Spesies: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhi, Streptococcus pyogenes, Klebsiella spp., dan Pseudomonas spp.
• Termofil (Thermophiles)
  Bakteri termofil adalah organisme yang beradaptasi pada lingkungan panas dengan suhu pertumbuhan optimum di atas 45°C. Beberapa spesies ekstrem bahkan mampu bertahan pada suhu di atas titik didih air.
  • Contoh Spesies : Bacillus thermophilus, Thermus aquaticus (sumber enzim PCR), Methanothrix, dan Archaeoglobus.
  • Contoh Ekstrem : Geogemma barossii (tahan hingga 122°C) dan Pyrolobus fumarii (tahan hingga 113°C).

3. Klasifikasi Berdasarkan Susunan Flagela

Keberadaan dan pola distribusi flagela merupakan karakteristik morfologis penting yang digunakan untuk mengidentifikasi spesies bakteri. Berdasarkan jumlah dan letak flagelanya, bakteri dikategorikan ke dalam lima tipe utama:

• Atrik (Atrichous)
  Kelompok ini merupakan bakteri non-motil karena tidak memiliki flagela sama sekali.
  • Contoh Spesies : Lactobacillus spp., Staphylococcus spp., Streptococcus spp., dan Bacillus anthracis.
• Monotrik (Monotrichous)
  Bakteri yang memiliki satu buah flagela yang terletak hanya pada salah satu kutub (ujung) sel. Struktur ini memungkinkan gerakan berenang yang cepat dan terarah.
  • Contoh Spesies : Vibrio cholerae dan Campylobacter spp.
• Lofotrik (Lophotrichous)
  Pada tipe ini, terdapat seberkas atau sekumpulan flagela (lebih dari satu) yang tumbuh pada satu ujung sel saja, menyerupai jambul.
  • Contoh Spesies: Spirillum, Helicobacter pylori, dan Pseudomonas fluorescens.
• Amfitrik (Amphitrichous)
  Bakteri ini memiliki flagela (bisa tunggal atau ganda) yang terletak pada kedua kutub sel yang berlawanan.
  • Contoh Spesies : Alcaligenes faecalis dan Nitrosomonas.
• Peritrik (Peritrichous)
  Flagela pada tipe ini tersebar merata di seluruh permukaan dinding sel bakteri. Distribusi ini memungkinkan bakteri untuk melakukan gerakan berputar atau tumbling.
  • Contoh Spesies : Escherichia coli, Salmonella Typhi, Proteus, dan Klebsiella.

4. Klasifikasi Berdasarkan Mode Nutrisi (Mode of Nutrition)

Bakteri memiliki keragaman metabolisme yang luar biasa dalam cara mereka memperoleh karbon dan energi untuk pertumbuhan. Secara garis besar, mereka dibagi menjadi tiga kelompok fisiologis:

A. Bakteri Autotrof (Autotrophic Bacteria)

Kelompok ini dikenal sebagai produsen mandiri karena memiliki kemampuan mensintesis senyawa organik kompleks (makanan) dari zat anorganik sederhana, mirip dengan tumbuhan. Berdasarkan sumber energinya, mereka dibagi lagi menjadi:

• Fotoautotrof (Photoautotrophs)
  Menggunakan energi cahaya matahari untuk proses asimilasi karbon. Kelompok ini mencakup:
  • Cyanobacteria : Contohnya Nostoc dan Prochlorococcus.
  • Bakteri Ungu & Hijau : Seperti Chromatium (Hijau Sulfur), Nitrosococcus (Ungu Sulfur), dan Rhodopseudomonas spp. (Ungu Non-Sulfur).
• Kemoautotrof (Chemoautotrophs)
  Tidak bergantung pada cahaya, melainkan menggunakan energi kimia dari oksidasi senyawa anorganik. Perannya sangat vital dalam siklus biogeokimia:
  • Bakteri Sulfur : Beggiatoa, Thiobacillus, Sulfolobus.
  • Bakteri Nitrogen : Nitrosomonas, Nitrobacter.
  • Bakteri Besi & Hidrogen : Geobacter metallireducens, Hydrogenobacter, dan Thiobacillus ferrooxidans.
• Bakteri Heterotrof (Heterotrophic Bacteria)
  Sebagian besar bakteri patogen masuk dalam kategori ini. Mereka tidak dapat mensintesis makanannya sendiri dan bergantung pada konsumsi senyawa organik yang sudah jadi dari lingkungan atau inang.
  • Sifat Hidup: Umumnya bersifat parasit (merugikan inang) atau simbiosis (hidup bersama).
  • Contoh Spesies: Escherichia coli, Staphylococcus spp., Mycobacterium spp., Klebsiella pneumoniae, dan bakteri simbion akar Rhizobium spp.
• Bakteri Saprofit (Saprophytic Bacteria)
  Meskipun mirip dengan heterotrof dalam hal konsumsi organik, saprofit memiliki peran ekologis spesifik sebagai pengurai (dekomposer). Mereka memperoleh energi dengan cara menguraikan sisa-sisa organisme mati (tanaman/hewan) dan mengubah senyawa organik kembali menjadi anorganik.
  • Contoh Spesies: Cellulomonas, Clostridium thermosaccharolyticum, Pseudomonas denitrificans, dan Acetobacter.

Reproduksi Bakteri (Reproduction in Bacteria)

Bakteri memiliki waktu generasi (generation time) yang sangat singkat, memungkinkan populasi mereka meledak dalam waktu cepat. Reproduksi utama bakteri adalah secara aseksual.

1. Pembelahan Biner (Binary Fission)

Ini adalah jenis yang paling umum. Dalam kondisi yang menguntungkan, setiap bakteri membelah menjadi dua bakteri yang identik. Sel bakteri pertama-tama memperoleh nutrisi, tumbuh hingga ukuran maksimal, dan mereplikasi DNA-nya. DNA baru yang telah direplikasi (disebut incipient nucleus atau inti awal) bermigrasi ke arah kutub yang berlawanan. Sekat (septum) transversal mulai berkembang dan memisahkan kedua sel anak. Contoh Spesies : Hampir seluruh bakteri, termasuk Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens (penghasil pigmen merah), dan Enterobacter aerogenes.

2. Pembentukan Konidia (Conidia Formation)

Metode ini menyerupai reproduksi jamur dan khas pada bakteri berfilamen (Actinomycetes). Spora reproduktif (konidia) terbentuk di ujung rantai filamen. Contoh Spesies : Streptomyces griseus (penghasil antibiotik), Micromonospora, dan Nocardia asteroides.

3. Pertunasan (Budding)

Sel bakteri mengembangkan pembengkakan kecil yang disebut tonjolan atau tunas (bud) di satu sisi. DNA bakteri bereplikasi dan satu salinan masuk ke dalam tunas tersebut. Tunas akhirnya terpisah dan berkembang menjadi sel anak. Contoh: Planctomyces spp, Rhodomicrobium vannielia, Hyphomicrobium spp., dll.

4. Pembentukan Endospora (Endospore Formation)

Penting dicatat: Ini adalah mekanisme bertahan hidup (survival), bukan perbanyakan jumlah. Pada kondisi ekstrem (kering/panas), sitoplasma memadat membungkus DNA dan membentuk dinding tebal yang sangat resisten (dorman). Contoh Spesies (Umumnya Gram-Positif):

• Clostridium botulinum (penyebab keracunan makanan kaleng).
• Bacillus anthracis (penyebab antraks).
• Clostridium tetani (penyebab tetanus, spora berbentuk raket).

5. Transformasi (Transformation)

Ini dianggap sebagai metode seksual (pertukaran materi genetik). Dalam metode ini, DNA dari satu bakteri masuk secara langsung ke dalam sel bakteri lain dari spesies yang sama dan membentuk DNA rekombinan. DNA masuk melalui lingkungan ekstraseluler. Bakteri yang mampu melakukan ini disebut sel kompeten. Contoh Spesies: Streptococcus pneumoniae (bakteri percobaan Griffith), Haemophilus influenzae, dan Bacillus subtilis.

6. Konjugasi (Conjugation)

Ini adalah metode seksual lainnya di mana transformasi DNA terjadi melalui kontak langsung antara bakteri donor dan penerima melalui tabung konjugasi. Pili seks bertanggung jawab atas konjugasi ini. Sel donor mengembangkan pilus seks dan menempel pada sel penerima. Sebuah tabung atau jembatan konjugasi terbentuk pada titik yang terhubung. Fragmen DNA berpindah dari satu bakteri (donor) ke bakteri lain (penerima) melalui tabung ini. Contoh Spesies: Escherichia coli (organisme model utama), Salmonella enterica, dan Agrobacterium tumefaciens (unik karena mentransfer DNA ke tanaman).

7. Transduksi (Transduction)

Perpindahan materi genetik dengan perantara virus bakteri (Bakteriofag). Virus yang menginfeksi bakteri donor secara tidak sengaja membawa potongan DNA bakteri tersebut dan menyuntikkannya ke bakteri baru. Contoh Spesies: Salmonella typhimurium (vektor: fag P22) dan Staphylococcus aureus.

Bakteri Penyebab Penyakit

Bakteri yang dapat menyebabkan infeksi (penyakit) disebut bakteri patogen, dan penyakit semacam itu disebut penyakit bakteri. Sebagian besar bakteri yang kita kenal bersifat non-patogen (tidak menyebabkan penyakit). Hanya <5% yang bersifat patogen. Untuk dikategorikan sebagai bakteri patogen, bakteri tersebut harus memenuhi Postulat Koch.

Postulat Koch adalah serangkaian standar emas atau kriteria ilmiah yang digunakan untuk membuktikan bahwa suatu jenis mikroba tertentu adalah penyebab dari penyakit tertentu.

Beberapa penyakit bakteri yang umum beserta spesies penyebabnya tercantum dalam tabel di bawah ini:

Penyakit	Bakteri Penyebab
Tuberkulosis (TBC)	Mycobacterium tuberculosis
Pneumonia (Radang Paru-paru)	Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae, dll.
Infeksi Saluran Kemih (ISK)	E. coli, Klebsiella, Proteus, Staphylococcus, dll.
Meningitis (Radang Selaput Otak)	Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae, dll.
Gastroenteritis (Infeksi Lambung-Usus)	E. coli, Clostridium, Salmonella, Shigella
Tifus, Demam Bintik Rocky Mountain	Rickettsia spp.
Tifoid (Tipes)	Salmonella Typhi dan Salmonella Paratyphi
Kolera	Vibrio cholerae
Tetanus	Clostridium tetani
Sifilis	Treponema pallidum
Influenza*	Haemophilus influenzae
Selulitis atau luka	Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, dll.