BACILLUS: CIRI-CIRI, REPRODUKSI, NUTRISI, PENYAKIT - BIOLOGI - 2025

Bacillus adalah genus bakteri di divisi Firmicutes yang ditandai dengan pembentukan spora dalam kondisi aerobik. Mereka berbentuk batang dan umumnya Gram positif (meskipun beberapa variabel Gram), dengan koloni yang menampilkan organisme berwarna merah jambu dan lainnya berwarna ungu.

Dalam kasus ini, peneliti telah menemukan bahwa jumlah organisme yang merespon Gram negatif meningkat seiring dengan bertambahnya usia koloni karena penurunan ketebalan lapisan petidoglikan.

Bacillus flexus. Diambil dan diedit dari: Dr. Sahay.

Bakteri dari genus ini dapat bersifat anaerobik aerobik atau fakultatif. Sebagian besar seluler karena kehadiran flagela, namun, ada juga perwakilan non-seluler. Mereka dapat ditemukan di hampir semua lingkungan di bumi, termasuk lingkungan yang ekstrim, dari dataran tinggi hingga dasar laut.

Genus ini digunakan pada tahun 1835 oleh Christian Gottfried Ehrenberg untuk mendefinisikan bakteri berbentuk batang, tetapi kemudian didefinisikan ulang oleh Ferdinand Cohn dan digunakan untuk mengelompokkan basil pembentuk spora dalam kondisi aerobik, Gram-positif, dan fakultatif aerobik atau anaerobik.

Beberapa spesies memiliki kepentingan medis karena dapat menyebabkan penyakit seperti antraks (Bacillus anthracis) atau penyakit bawaan makanan (Bacillus cereus). Lainnya digunakan untuk mendapatkan antibiotik, enzim, sebagai probiotik atau dalam proses fermentasi dan pertanian.

Karakteristik umum

Karakteristik utama yang menentukan dari genus adalah kemampuannya untuk menghasilkan endospora dalam kondisi aerobik. Spora ini dicirikan dengan mampu menahan suhu tinggi, pengeringan, aksi disinfektan, dan bahkan radiasi.

Dinding sel terdiri dari beberapa lapisan peptidoglikan yang terjalin, membentuk perancah kuat yang mempertahankan bentuk sel dan mengandung asam teikoat dan lipoteikoat.

Mereka berbentuk batang, lurus, atau sedikit melengkung dan dapat ditemukan sendiri-sendiri, berpasangan, dan kadang-kadang dengan rantai. Sebagian besar dari mereka bergerak karena adanya flagela peritrichous, yaitu, mereka memproyeksikan ke segala arah. Namun, Bacillus anthracis tidak memiliki flagela.

Sebagian besar bakteri dari genus ini adalah Gram positif, namun ada juga yang variabel Gram, yaitu dapat berwarna merah muda atau ungu. Ini karena lapisan peptidoglikan dapat menjadi kurang tebal dan kompleks seiring bertambahnya usia bakteri, tidak dapat mempertahankan kristal violet saat diolah dengan alkohol.

Mereka adalah organisme di mana-mana dan sangat resisten, dengan spesies yang mampu menahan suhu yang sangat tinggi (termofilik) atau sangat rendah (psikrofilik), ada juga spesies yang dapat mentolerir lingkungan yang sangat asam atau sangat basa bagi spesies lain.

Beberapa spesies sangat aerobik, tidak dapat bertahan dalam kondisi anoksik, sementara spesies lainnya anaerobik fakultatif.

Morfologi

Bakteri Bacillus dapat berbentuk batang, lurus atau agak melengkung, umumnya dengan ujung bulat, meskipun beberapa sel telah digambarkan sebagai bujur sangkar (misalnya, Bacillus cereus).

Sel-sel memiliki diameter yang bervariasi dari 0,4 hingga 1,8 mikron dan panjang 0,9 hingga 10,0 mikron. Dimensi sel dalam setiap spesies dan dalam setiap strain cenderung memiliki sedikit variabilitas.

Sel muncul sendiri-sendiri dan berpasangan, beberapa dalam rantai dan kadang-kadang dalam filamen panjang. Bergantung pada spesies, strain, dan kondisi kultur, sel anak dapat terpisah.

Dengan demikian kultur tampaknya terdiri dari sel-sel individu dan pasangan sel yang membelah bila dilihat dengan mikroskop kontras fase. Dalam kasus lain, sel anak dapat tetap menempel satu sama lain, sehingga menunjukkan rantai sel.

Morfologi spora adalah karakteristik taksonomi, meskipun beberapa variasi mungkin ada dalam galur tertentu. Spora yang paling umum berbentuk ellipsoidal atau oval, tetapi bentuknya berkisar dari silindris hingga ellipsoidal, bulat, atau berbentuk tidak beraturan yang mengingatkan pada ginjal atau pisang.

Taksonomi dan klasifikasi

Secara taksonomi, genus Bacillus terletak di Filum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Genus ini digunakan oleh Christian Gottfried Ehrenberg pada tahun 1835 untuk mengelompokkan bakteri berbentuk batang.

Kemudian Ferdinand Cohn, pada tahun 1872, mendefinisikan kembali kelompok tersebut sebagai bakteri pembentuk spora, tahan panas, Gram-positif, dan aerobik atau anaerob fakultatif. Jenis spesies dari marga tersebut adalah Bacillus subtilis.

Para peneliti menentukan pada tahun 1991 bahwa genus Bacillus, seperti yang telah dirawat hingga saat ini, adalah polifiletik. Oleh karena itu, mereka melakukan penataan ulang terhadap kelompok Bacillus sensu lato, dari mana lima genera baru diekstraksi.

Genus dibagi lagi menjadi dua kelompok, di satu sisi kelompok B. subtilis dan spesies terkait, sedangkan di sisi lain ada kelompok B. cereus. Yang pertama mengelompokkan organisme berdiameter kurang dari 1 μm, sporangium tidak membengkak, dan spora ellipsoidal.

Kelompok kedua, sebaliknya, mengandung spesies dengan diameter lebih dari 1 μm, dengan sporangium tidak membengkak dan spora elpsoidal.

Dimana mereka ditemukan?

Bakteri Bacillus sebagian besar telah diisolasi dari tanah, air, makanan, dan sampel klinis. Tetapi mereka juga telah ditemukan di lingkungan yang paling tidak biasa, seperti di sedimen samudera ribuan meter di bawah permukaan laut dan dalam sampel udara stratosfer, di kolam geotermal asam, di air tanah yang sangat basa, dan di danau terminal hypersaline.

Yang lainnya telah ditemukan di relung buatan manusia, mulai dari makam Meksiko dan lukisan dinding Romawi yang bobrok, hingga kamar yang sangat bersih di fasilitas perakitan pesawat ruang angkasa.

Tumbuhan juga merupakan sumber yang kaya untuk spesies Bacillus baru, beberapa endofit dan lainnya yang berasosiasi dengan rhizosfer.

Reproduksi

Bakteri dari genus Bacillus memiliki dua bentuk reproduksi aseksual: pembelahan biner dan sporulasi.

Pembelahan biner

Pembelahan biner adalah jenis reproduksi yang terjadi ketika bakteri berada dalam lingkungan yang menguntungkan untuk perkembangannya dan memungkinkan pertumbuhan eksponensial. Pembelahan biner melibatkan pembelahan mitosis yang menghasilkan dua sel anak yang identik.

Kultur Bacillus subtilis. Diambil dan diedit dari: Sebuah keraguan.

Reproduksi sporulasi

Jenis kedua ini juga dikenal dengan pembentukan spora. Itu muncul ketika ada semacam stres di koloni. Selama sporulasi, terjadi pembelahan sel asimetris, sehingga terbentuk sel yang lebih besar (stem cell) dan sel yang lebih kecil (prespore).

Prespora dicakup oleh sel induk dan ditutupi dengan beberapa lapisan pelindung, yang menghasilkan kehilangan air dan memungkinkan kematangannya. Setelah itu, lisis sel induk terjadi dan pelepasan endospora, yang dapat tetap tidak aktif sampai kondisi yang menguntungkan ditetapkan kembali.

Endospora ini, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tahan terhadap suhu ekstrim, pengeringan, aksi deterjen dan radiasi, dan merupakan penyebab utama resistensi bakteri ini dan kemampuannya untuk menjajah lingkungan apa pun.

Nutrisi

Sebagian besar bakteri dari genus Bacillus ditemukan hidup di dalam tanah dan nutrisinya bersifat saprofit, yaitu memakan bahan organik yang membusuk.

Spesies lain membentuk flora bakteri hewan. Dalam kasus ini, mereka membangun hubungan simbiosis di mana mereka memanfaatkan makanan yang dicerna oleh inang mereka dan menghasilkan enzim yang membantu pencernaan makanan tersebut.

Akhirnya, beberapa spesies dapat bertindak sebagai parasit oportunistik, memakan langsung pada inangnya.

Penyakit

Sebagian besar spesies Bacillus tidak bersifat patogen dan jarang dikaitkan dengan penyakit pada manusia atau hewan lain. Antraks adalah kondisi paling terkenal yang disebabkan oleh jenis bakteri ini, meskipun keracunan makanan dan infeksi oportunistik yang disebabkan oleh Bacillus cereus juga umum terjadi.

Antraks atau antraks

Penyakit ini sangat menular dan disebabkan oleh bakteri Bacillus anthracis. Ini dapat mempengaruhi berbagai bagian tubuh dan patogenisitasnya tergantung pada jaringan yang terkena, bentuk infeksi dan waktu yang dibutuhkan sejak infeksi untuk memulai pengobatan.

Kultur Bacillus anthracis, strain dikumpulkan di Kaimedo, Tokyo, Jepang, lokasi insiden bioterorisme 1993. Diambil dan diedit dari: Pusat Pengendalian Penyakit, Amerika Serikat.

Bentuk penyakit yang paling agresif adalah antraks paru yang memiliki angka kematian tinggi. Bisa juga menyerang kulit (antraks kulit) atau sistem pencernaan. Antraks dapat menyerang hewan berdarah panas, termasuk manusia.

Bangkai hewan yang mati akibat penyakit, serta tanah yang terkontaminasi oleh tinja, atau darah hewan yang tertular merupakan reservoir penyakit.

Sindrom nasi goreng

Ini adalah sindrom hemetik yang muncul terutama karena konsumsi beras yang tidak ditangani dengan baik, meskipun dapat juga terjadi karena konsumsi produk susu dan makanan lain. Agen penyebabnya adalah bakteri Bacillus cereus.

Sindrom ini ditandai dengan adanya mual dan muntah, yang muncul 1 hingga 5 jam setelah konsumsi makanan yang terkontaminasi. Kram perut juga bisa terjadi, tetapi diare jarang terjadi.

Ini adalah penyakit yang sembuh sendiri yang umumnya berlangsung tidak lebih dari 48 jam, di mana penting untuk menghindari dehidrasi, istirahat, dan menghindari konsumsi produk susu selama gejala sindrom tetap ada.

Endophthalmitis

Endophthalmitis adalah infeksi mata akibat organisme patogen yang berbeda. Respon inflamasi pada organ yang terinfeksi dapat menyebabkan trauma pada mata yang sama.

Berbagai spesies bakteri terkait dengan penyakit ini, salah satu yang paling relevan adalah Bacillus cereus, yang infeksinya menyebabkan lesi dengan prognosis tertentu.

Pengobatan penyakit ini terdiri dari pemberian klindamisin atau vankomisin kepada pasien, deksametason juga dianjurkan. Terkadang penyakit dapat mengganggu penglihatan. Dalam kasus ini, operasi pengangkatan vitreous humor direkomendasikan.

Penyakit lainnya

Bakteri Bacillus terkait dengan berbagai penyakit yang terutama mempengaruhi orang dengan sistem kekebalan yang lemah. Penyakit-penyakit ini termasuk endokarditis, bakteremia, infeksi kulit dan muskuloskeletal, serta keratitis.

Spesies Bacillus megaterium, salah satu spesies bakteri terbesar, dapat menyebabkan abses otak.

Bacillus megatierium. Diambil dan diedit dari: Alexastely.

Aplikasi

Probiotik

Menurut Organisasi Kesehatan Dunia, probiotik adalah mikroorganisme hidup yang menyebabkan efek menguntungkan pada kesehatan manusia atau hewan yang mengkonsumsinya dalam jumlah yang cukup dalam makanan mereka.

Beberapa spesies Bacillus digunakan sebagai probiotik, termasuk B. coagulans. Di antara manfaat memakan bakteri ini, para peneliti telah menyarankan bahwa itu meredakan gejala sindrom iritasi usus besar. Ini juga meredakan gejala rheumatoid arthritis dan perut kembung.

Anggota lain dari genus yang digunakan sebagai probiotik adalah B. subtilis. Di antara manfaat organisme ini sebagai probiotik adalah meredakan radang usus dan infeksi urogenital dan menghentikan diare.

Spora bakteri ini, pada bagiannya, bertindak melawan stres oksidatif yang disebabkan oleh keratinocyitis.

Pengontrol biologis

Bakteri dari genus Bacillus menghasilkan berbagai zat dengan sifat antibiotik yang menghambat pertumbuhan organisme fitopatogen, seperti lipopeptida siklik non ribosom dan δ-endotoksin. Ini juga digunakan dalam industri farmakologi untuk mendapatkan antibiotik melawan patogen manusia.

Sekitar 75% dari biopestisida yang dikomersialkan di seluruh dunia diproduksi berdasarkan Bacillus thuringiensis. Spesies lain, seperti B. subtilis, B. pumilus dan B. amyloliquefaciens juga digunakan secara komersial, terutama untuk pembuatan fungisida.

Penggunaan lainnya

Industri juga menggunakan bakteri dari genus Bacillus juga untuk produksi enzim komersial dan untuk produksi deterjen. Selain itu, mereka adalah mikroorganisme yang paling banyak digunakan dalam mikrobiologi, biologi molekuler, atau studi rekayasa genetika, antara lain.

Lingkaran kehidupan

Dalam kondisi nutrisi, suhu, pH, komposisi atmosfer yang memadai, antara lain sel Bacillus tumbuh dan membelah dengan pembelahan biner, suatu bentuk reproduksi aseksual yang terdiri dari duplikasi DNA, diikuti dengan pembelahan sitoplasma oleh septum. pembatas yang melintasi bagian tengah sel, menghasilkan dua sel anak.

Kondisi yang merugikan

Namun, ketika kondisi lingkungan merugikan, sel vegetatif menghasilkan endospora, yang merupakan struktur seluler yang tidak mengandung ATP dan memiliki metabolisme yang sangat laten, yang memberikan resistensi.

Endospora terbentuk pada akhir fase pertumbuhan eksponensial. Banyak faktor lain yang diketahui mempengaruhi pembentukan endospora, seperti suhu pertumbuhan, pH lingkungan, aerasi, keberadaan mineral dan sumber karbon tertentu, nitrogen dan fosfor serta konsentrasinya. Pengaruh lainnya adalah kepadatan penduduk.

Langkah-langkah sel spora-vegetatif yang tidak aktif

Konversi spora yang tidak aktif menjadi sel vegetatif melibatkan tiga langkah: aktivasi, perkecambahan, dan pertumbuhan. Ketidakaktifan rusak oleh perubahan suhu yang menguntungkan atau oleh penuaan sel.

Namun, banyak spesies tidak memerlukan aktivasi semacam itu. Saat meninggalkan dormansi, jika spora menemui kondisi lingkungan yang sesuai, perkecambahan dipicu, melalui hilangnya refraksi, hidrolisis korteks yang cepat, dan degradasi protein asam larut kecil yang membuatnya resisten terhadap agen. kimia dan radiasi.

Protoplas dari spora yang berkecambah tampak membengkak karena pengambilan air, biosintesis dilanjutkan, dan sel vegetatif baru muncul dari lapisan spora rotam, sehingga menimbulkan periode baru reproduksi vegetatif.

Spesies unggulan

Bacillus cereus

Spesies ini adalah bakteri Gram positif yang biasa ditemukan di tanah, air dan makanan di semua zona beriklim sedang di dunia. Ini adalah spesies anaerob fakultatif yang dapat bergerak melalui aksi flagela peritrichous.

Bakteri ini adalah salah satu penyebab utama penyakit yang ditularkan melalui makanan, dengan kemungkinan sindrom emetik atau sindrom infeksi toksik. Bacillus cereus juga dapat menyebabkan berbagai penyakit non-gastrointestinal, seperti endokarditis, bakteremia, endophthalmitis atau infeksi kulit kronis.

Karena fakta bahwa ia memiliki endospora yang sangat resisten, eliminasi tidak dapat dicapai dengan memasak, juga tidak dihilangkan dengan pembekuan, tetapi yang terakhir menghentikan pertumbuhannya, jadi disarankan untuk menggunakan suhu di bawah 6 ° C jika makanan akan disimpan untuk waktu yang lama.

Bacillus anthracis

Ini adalah spesies dari genus yang dicirikan sebagai tidak dapat bergerak karena tidak adanya flagela, bertentangan dengan apa yang terjadi dengan perwakilan genus lainnya. Ini adalah Gram positif dan anaerobik fakultatif.

Bakteri ini bertanggung jawab atas antraks dan patogenisitasnya bergantung pada dua faktor virulensi, polipeptida kapsular yang disebut Substansi P dan eksotoksin protein yang disebut Faktor B.

Ada banyak jenis bakteri ini, yang virulensinya bervariasi di antara mereka. Strain yang paling mematikan telah digunakan sebagai senjata biologis.

Bacillus subtilis

Bakteri gram positif dan katalase positif yang menghuni tanah. Berbentuk batang dengan ujung membulat dan panjangnya 2-3 mikron dan lebar 1 mikron. Bakteri ini hampir secara eksklusif bersifat aerobik, tetapi dapat bertahan hidup di lingkungan yang anoksik.

Ini dianggap aman bagi manusia, tetapi ada kasus-kasus keracunan yang terisolasi dari makanan yang terkontaminasi spesies ini. Dalam kasus ini, gejalanya mirip dengan keracunan Bacillus cereus.

Ini adalah salah satu spesies bakteri yang paling banyak dipelajari dan para peneliti menganggapnya sebagai versi Gram positif dari Escherichia coli. Itu juga dianggap sebagai organisme model untuk studi laboratorium, terutama dalam studi manipulasi genetik.

Bacillus subtilis menghasilkan baktrisin, antibiotik bakterisidal yang efektif dalam mengobati bakteri Gram positif, seperti Staphylococcus aureus. Ini juga menghasilkan senyawa bioaktif dengan aktivitas antijamur dan zat yang digunakan dalam produksi deterjen.

Bacillus thuringiensis

Bacillus gram positif yang mendiami tanah, permukaan tanaman dan di usus ulat berbagai spesies kupu-kupu dan ngengat. Ini ditandai karena selama proses sporulasi mereka menghasilkan kristal protein yang memiliki sifat insektisida.

Berkat kristal ini, yang dikenal sebagai δ endotoksin, spora Bacillus thuringensis dan kristal protein telah digunakan sebagai biopestisida selama lebih dari 100 tahun.

Peneliti telah mengenalkan informasi genetik tanaman ini melalui rekayasa genetika kepada berbagai jenis tanaman, seperti kentang, kapas atau jagung, sehingga tanaman tersebut menghasilkan zat yang bersifat insektisida.

Referensi

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. Edisi ke-2. Holt, Rinehart & Winston.
2. S. Hogg (2005). Mikrobiologi penting. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: ciri, morfologi, habitat, gejala penularan, pengobatan. Diperoleh dari: lifeder.com.
4. B. López. Bacillus subtilis: ciri, morfologi, penyakit. Diperoleh dari: lifeder.com.
5. D. Fritz (2004). Taksonomi dari Genus Bacillus dan Genera Terkait: Bakteri Pembentuk Endospore Aerobik. Fitoplasma
6. PCB Turnbull (1996). Bab 15. Bacillus. Masuk: Baron S, editor. Mikrobiologi Medis. Edisi ke-4. Galveston (TX): Cabang Medis Universitas Texas di Galveston.
7. Basil. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org