Apa itu bakteri dan apa fungsinya?

Bakteri adalah organisme mikroskopis bersel tunggal yang ada dalam jutaan mereka, di setiap lingkungan, baik di dalam maupun di luar organisme lain.

Beberapa bakteri berbahaya, tetapi sebagian besar memiliki tujuan yang bermanfaat. Mereka mendukung banyak bentuk kehidupan, baik tumbuhan maupun hewan, dan digunakan dalam proses industri dan pengobatan.

Bakteri dianggap sebagai organisme pertama yang muncul di bumi, sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Fosil tertua yang diketahui adalah organisme mirip bakteri.

Bakteri dapat menggunakan sebagian besar senyawa organik dan beberapa senyawa anorganik sebagai makanan, dan beberapa dapat bertahan dalam kondisi ekstrem.

Ketertarikan yang meningkat pada fungsi mikrobioma usus memberi penjelasan baru tentang peran bakteri dalam kesehatan manusia.

Apakah bakteri itu?

Bakteri adalah organisme bersel tunggal.

Bakteri adalah organisme bersel tunggal yang bukan merupakan tumbuhan maupun hewan.

Mereka biasanya berukuran beberapa mikrometer dan hidup bersama dalam komunitas jutaan.

Satu gram tanah biasanya mengandung sekitar 40 juta sel bakteri. Satu mililiter air tawar biasanya menampung sekitar satu juta sel bakteri.

Bumi diperkirakan menyimpan setidaknya 5 nonmiliar bakteri, dan sebagian besar biomassa bumi diperkirakan terdiri dari bakteri.

Jenis

Ada banyak jenis bakteri. Salah satu cara untuk mengklasifikasikannya adalah dengan bentuk. Ada tiga bentuk dasar.

• Bulat: Bakteri yang berbentuk seperti bola disebut cocci, dan satu bakteri disebut coccus. Contohnya termasuk kelompok streptokokus, yang bertanggung jawab atas "radang tenggorokan".
• Berbentuk batang: Ini dikenal sebagai basil (basil tunggal). Beberapa bakteri berbentuk batang melengkung. Ini dikenal sebagai vibrio. Contoh bakteri berbentuk batang termasuk Bacillus anthracis (B. anthracis), atau antraks.
• Spiral: Ini dikenal sebagai spirilla (spirillus tunggal). Jika kumparannya sangat kencang, mereka dikenal sebagai spirochetes. Leptospirosis, penyakit Lyme, dan sifilis disebabkan oleh bakteri berbentuk ini.

Ada banyak variasi dalam setiap kelompok bentuk.

Struktur

Sel bakteri berbeda dari sel tumbuhan dan hewan. Bakteri adalah prokariota, yang artinya tidak memiliki nukleus.

Sel bakteri meliputi:

• Kapsul: Lapisan yang ditemukan di luar dinding sel pada beberapa bakteri.
• Dinding sel: Lapisan yang terbuat dari polimer yang disebut peptidoglikan. Dinding sel membentuk bakteri. Itu terletak di luar membran plasma. Dinding sel lebih tebal pada beberapa bakteri, yang disebut bakteri Gram positif.
• Membran plasma: Ditemukan di dalam dinding sel, ini menghasilkan energi dan mengangkut bahan kimia. Membran bersifat permeabel, yang berarti zat dapat melewatinya.
• Sitoplasma: Zat agar-agar di dalam membran plasma yang mengandung materi genetik dan ribosom.
• DNA: Ini berisi semua instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi bakteri. Itu terletak di dalam sitoplasma.
• Ribosom: Di sinilah protein dibuat, atau disintesis. Ribosom adalah partikel kompleks yang terdiri dari butiran kaya RNA.
• Flagel: Ini digunakan untuk gerakan, untuk mendorong beberapa jenis bakteri. Ada beberapa bakteri yang bisa memiliki lebih dari satu.
• Pili: Pelengkap seperti rambut ini di bagian luar sel memungkinkannya menempel ke permukaan dan mentransfer materi genetik ke sel lain. Ini dapat berkontribusi pada penyebaran penyakit pada manusia.

Makanan

Bakteri makan dengan cara yang berbeda.

Bakteri heterotrofik, atau heterotrof, mendapatkan energinya melalui konsumsi karbon organik. Sebagian besar menyerap bahan organik mati, seperti daging yang membusuk. Beberapa dari bakteri parasit ini membunuh inangnya, sementara yang lain membantu mereka.

Bakteri autotrofik (atau hanya autotrof) membuat makanannya sendiri, baik melalui:

• fotosintesis, menggunakan sinar matahari, air dan karbon dioksida, atau
• kemosintesis, menggunakan karbondioksida, air, dan bahan kimia seperti amonia, nitrogen, belerang, dan lain-lain

Bakteri yang menggunakan fotosintesis disebut fotoautotrof. Beberapa jenis, misalnya cyanobacteria, menghasilkan oksigen. Ini mungkin memainkan peran penting dalam menciptakan oksigen di atmosfer bumi. Lainnya, seperti heliobacteria, tidak menghasilkan oksigen.

Mereka yang menggunakan kemosintesis dikenal sebagai kemoautotrof. Bakteri ini biasanya ditemukan di ventilasi laut dan di akar tumbuhan polong-polongan, seperti alfalfa, semanggi, kacang polong, buncis, lentil, dan kacang tanah.

Di mana mereka tinggal?

Bakteri dapat berkembang biak bahkan di lingkungan yang ekstrim, seperti gletser.

Bakteri dapat ditemukan di tanah, air, tumbuhan, hewan, limbah radioaktif, jauh di dalam kerak bumi, es dan gletser kutub, dan mata air panas. Ada bakteri di stratosfer, antara 6 dan 30 mil di atmosfer, dan di kedalaman laut, sedalam 32.800 kaki atau 10.000 meter.

Aerob, atau bakteri aerob, hanya dapat tumbuh jika terdapat oksigen. Beberapa jenis dapat menyebabkan masalah bagi lingkungan manusia, seperti korosi, pengotoran, masalah dengan kejernihan air, dan bau tidak sedap.

Anaerob, atau bakteri anaerob, hanya dapat tumbuh jika tidak ada oksigen. Pada manusia, ini sebagian besar di saluran pencernaan. Mereka juga dapat menyebabkan gas, gangren, tetanus, botulisme, dan sebagian besar infeksi gigi.

Bakteri anaerob fakultatif, atau bakteri anaerob fakultatif, dapat hidup dengan atau tanpa oksigen, tetapi mereka lebih menyukai lingkungan di mana terdapat oksigen. Mereka kebanyakan ditemukan di tanah, air, tumbuh-tumbuhan dan beberapa flora normal manusia dan hewan. Contohnya termasuk Salmonella.

Mesofil, atau bakteri mesofilik, adalah bakteri yang bertanggung jawab atas sebagian besar infeksi manusia. Mereka tumbuh subur dalam suhu sedang, sekitar 37 ° C. Ini adalah suhu tubuh manusia.

Contohnya termasuk Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, dan Clostridium kluyveri.

Flora usus manusia, atau mikrobioma usus, mengandung bakteri mesofilik yang bermanfaat, seperti makanan Lactobacillus acidophilus.

Ekstremofil, atau bakteri ekstremofilik, dapat bertahan dalam kondisi yang dianggap terlalu ekstrem untuk sebagian besar bentuk kehidupan.

Termofil dapat hidup pada suhu tinggi, hingga 75 hingga 80 ° C, dan hipertermofil dapat bertahan pada suhu hingga 113 ° C.

Jauh di dalam laut, bakteri hidup dalam kegelapan total melalui ventilasi termal, di mana suhu dan tekanannya tinggi. Mereka membuat makanan sendiri dengan mengoksidasi belerang yang berasal dari dalam bumi.

Ekstremofil lainnya termasuk:

• halophiles, hanya ditemukan di lingkungan yang asin
• acidophiles, beberapa di antaranya hidup di lingkungan yang asam seperti pH 0
• alkaliphiles, hidup di lingkungan alkiline hingga pH 10,5
• psikrofil, ditemukan pada suhu dingin, misalnya di gletser

Ekstremofil dapat bertahan hidup di mana tidak ada organisme lain yang bisa.

Reproduksi dan transformasi

Bakteri dapat berkembang biak dan berubah menggunakan metode berikut:

• Pembelahan biner: Bentuk reproduksi aseksual, di mana sel terus tumbuh sampai dinding sel baru tumbuh melalui pusatnya, membentuk dua sel. Ini terpisah, membuat dua sel dengan materi genetik yang sama.
• Transfer materi genetik: Sel memperoleh materi genetik baru melalui proses yang dikenal sebagai konjugasi, transformasi, atau transduksi. Proses ini dapat membuat bakteri lebih kuat dan lebih mampu melawan ancaman, seperti pengobatan antibiotik.
• Spora: Ketika beberapa jenis bakteri kekurangan sumber daya, mereka dapat membentuk spora. Spora menahan bahan DNA organisme dan mengandung enzim yang dibutuhkan untuk perkecambahan. Mereka sangat tahan terhadap tekanan lingkungan. Spora dapat tetap tidak aktif selama berabad-abad, sampai terjadi kondisi yang tepat. Kemudian mereka bisa aktif kembali dan menjadi bakteri.
• Spora dapat bertahan melalui periode tekanan lingkungan, termasuk ultraviolet (UV) dan radiasi gamma, pengeringan, kelaparan, paparan bahan kimia, dan suhu ekstrem.

Beberapa bakteri menghasilkan endospora, atau spora internal, sementara yang lain menghasilkan eksospora, yang dilepaskan ke luar. Ini dikenal sebagai kista.

Clostridium adalah contoh bakteri pembentuk endospora. Ada sekitar 100 spesies Clostridium, termasuk Clostridium botulinim (C. botulinim) atau botulisme, bertanggung jawab atas jenis keracunan makanan yang berpotensi fatal, dan Clostridium difficile (C. Sulit), yang menyebabkan kolitis dan masalah usus lainnya.

Kegunaan

Bakteri sering dianggap jahat, tetapi banyak yang membantu. Kami tidak akan hidup tanpa mereka. Oksigen yang kita hirup mungkin diciptakan oleh aktivitas bakteri.

Kelangsungan hidup manusia

Banyak bakteri di dalam tubuh yang berperan penting dalam kelangsungan hidup manusia. Bakteri dalam sistem pencernaan memecah nutrisi, seperti gula kompleks, menjadi bentuk yang dapat digunakan tubuh.

Bakteri tidak berbahaya juga membantu mencegah penyakit dengan menempati tempat-tempat yang ingin ditempati oleh bakteri patogen atau penyebab penyakit. Beberapa bakteri melindungi kita dari penyakit dengan menyerang patogen.

Fiksasi nitrogen

Bakteri mengambil nitrogen dan melepaskannya untuk digunakan tanaman saat mereka mati. Tumbuhan membutuhkan nitrogen di dalam tanah untuk hidup, tetapi mereka tidak dapat melakukannya sendiri. Untuk memastikan hal ini, banyak bibit tanaman memiliki wadah kecil bakteri yang digunakan saat tanaman bertunas.

Teknologi makanan

Pembuatan keju melibatkan bakteri.

Bakteri asam laktat, seperti Lactobacillus dan Lactococcus bersama dengan ragi dan jamur, atau jamur, digunakan untuk menyiapkan makanan seperti keju, kecap, natto (kacang kedelai yang difermentasi), cuka, yogurt, dan acar.

Fermentasi tidak hanya berguna untuk mengawetkan makanan, tetapi beberapa makanan ini mungkin menawarkan manfaat kesehatan.

Misalnya, beberapa makanan fermentasi mengandung jenis bakteri yang mirip dengan yang terkait dengan kesehatan saluran cerna. Beberapa proses fermentasi menghasilkan senyawa baru, seperti asam laktat, yang tampaknya memiliki efek antiinflamasi.

Penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk memastikan manfaat kesehatan dari makanan yang difermentasi.

Bakteri dalam industri dan penelitian

Bakteri dapat memecah senyawa organik. Ini berguna untuk kegiatan seperti pengolahan limbah dan pembersihan tumpahan minyak dan limbah beracun.

Industri farmasi dan kimia menggunakan bakteri dalam produksi bahan kimia tertentu.

Bakteri digunakan dalam biologi molekuler, biokimia dan penelitian genetika, karena mereka dapat tumbuh dengan cepat dan relatif mudah untuk dimanipulasi. Ilmuwan menggunakan bakteri untuk mempelajari cara kerja gen dan enzim.

Bakteri dibutuhkan untuk membuat antibiotik.

Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri yang dapat digunakan dalam pertanian sebagai pengganti pestisida. Itu tidak memiliki konsekuensi lingkungan yang tidak diinginkan yang terkait dengan penggunaan pestisida.

Bahaya

Beberapa jenis bakteri dapat menyebabkan penyakit pada manusia, seperti kolera, difteri, disentri, pes, pneumonia, tuberkulosis (TBC), tifus, dan masih banyak lagi.

Jika tubuh manusia terpapar oleh bakteri yang dianggap tidak berguna oleh tubuh, sistem kekebalan akan menyerang mereka. Reaksi ini bisa menimbulkan gejala pembengkakan dan peradangan yang kita lihat, misalnya pada luka yang terinfeksi.

Perlawanan

Pada tahun 1900, pneumonia, TB, dan diare adalah tiga pembunuh terbesar di Amerika Serikat. Teknik sterilisasi dan pengobatan antibiotik telah menyebabkan penurunan yang signifikan pada kematian akibat penyakit bakterial.

Namun, penggunaan antibiotik yang berlebihan membuat infeksi bakteri lebih sulit diobati. Saat bakteri bermutasi, mereka menjadi lebih resisten terhadap antibiotik yang ada, membuat infeksi lebih sulit diobati. Bakteri berubah secara alami, tetapi penggunaan antibiotik yang berlebihan mempercepat proses ini.

"Bahkan jika obat baru dikembangkan, tanpa perubahan perilaku, resistensi antibiotik akan tetap menjadi ancaman utama."

Organisasi Kesehatan Dunia (WHO)

Untuk alasan ini, para ilmuwan dan otoritas kesehatan mengimbau para dokter untuk tidak meresepkan antibiotik kecuali jika diperlukan, dan agar masyarakat mempraktikkan cara lain untuk mencegah penyakit, seperti kebersihan makanan yang baik, mencuci tangan, vaksinasi, dan menggunakan kondom.

Mikrobioma usus

Penelitian terbaru telah menghasilkan kesadaran baru dan berkembang tentang bagaimana tubuh manusia berinteraksi dengan bakteri, dan khususnya komunitas bakteri yang hidup di saluran usus, yang dikenal sebagai mikrobioma usus, atau flora usus.

Pada tahun 2009, peneliti menerbitkan temuan yang menunjukkan bahwa wanita dengan obesitas lebih cenderung memiliki jenis bakteri tertentu, Selenomonas noxia (S. noxia), di mulut mereka.

Pada 2015, para ilmuwan di University of North Carolina menemukan bahwa usus penderita anoreksia mengandung bakteri "sangat berbeda", atau komunitas mikroba, dibandingkan dengan orang yang tidak memiliki kondisi tersebut. Mereka berpendapat bahwa ini mungkin memiliki dampak psikologis.

Sejarah

Lebih dari 2.000 tahun yang lalu, seorang penulis Romawi, Marcus Terentius Varro, menyatakan bahwa penyakit mungkin disebabkan oleh hewan kecil yang melayang di udara. Dia menyarankan orang untuk menghindari tempat berawa selama pekerjaan pembangunan karena mereka mungkin mengandung serangga yang terlalu kecil untuk dilihat mata yang masuk ke tubuh melalui mulut dan lubang hidung dan menyebabkan penyakit.

Pada abad ke-17, seorang ilmuwan Belanda, Antonie van Leeuwenhoek menciptakan mikroskop lensa tunggal untuk melihat apa yang disebut kula hewan, yang kemudian dikenal sebagai bakteri. Dia dianggap ahli mikrobiologi pertama.

Pada abad ke-19, ahli kimia Louis Pasteur dan Robert Koch mengatakan bahwa penyakit disebabkan oleh kuman. Ini dikenal sebagai Teori Kuman.

Pada tahun 1910, ilmuwan Paul Ehrlich mengumumkan perkembangan antibiotik pertama, Salvarsan. Dia menggunakannya untuk menyembuhkan sifilis. Ia juga ilmuwan pertama yang mendeteksi bakteri dengan menggunakan noda.

Pada tahun 2001, Joshua Lederburg menciptakan istilah "mikrobioma usus", dan para ilmuwan di seluruh dunia saat ini sedang berusaha untuk mendeskripsikan dan memahami lebih tepat struktur, jenis, dan penggunaan "flora usus," atau bakteri dalam tubuh manusia.

Pada waktunya, pekerjaan ini diharapkan dapat memberi petunjuk baru tentang berbagai kondisi kesehatan.