PSEUDOMONAS: CIRI, MORFOLOGI, SIKLUS HIDUP - BIOLOGI - 2025

Pseudomonas adalah genus bakteri dalam keluarga Pseudomonaceae. Deskripsi pertama mikroorganisme ini dibuat oleh ahli mikologi Jerman Walter Migula pada tahun 1894.

Bakteri ini dicirikan oleh sifat aerobik dan Gram negatif. Mereka berbentuk batang lurus atau memiliki kelengkungan tertentu. Mereka bergerak karena adanya flagela monotrik (satu flagel) atau multitricus (beberapa flagela). Flagel cenderung berada di posisi kutub.

Gambar dari bakteri Pseudomonas aeruginosa. Penulis: Janice Haney Carr Penyedia Konten: CDC / Janice Haney Carr, melalui Wikimedia Commons.

Kebanyakan spesies dalam genus adalah oksidase dan katalase positif. Ciri khas lain yang menarik untuk dikenali kelompok tersebut adalah kandungan GC dalam DNA yang berkisar antara 58 - 72%.

Pseudomonas tidak mengembangkan struktur perlawanan, seperti spora. Mereka tidak menampilkan kapsul yang mengelilingi dinding atau ekstensi itu dan sitoplasma (prosteca), yang terjadi pada kelompok bakteri lain.

Studi tentang Pseudomonas telah didekati terutama oleh ahli mikrobiologi Argentina Norberto Palleroni. Peneliti ini mengusulkan untuk memisahkan genus menjadi lima kelompok berdasarkan homologi rRNA.

Saat ini sekitar 180 spesies yang dipisahkan menjadi tiga belas kelompok berbeda telah dikenali. Beberapa dari kelompok ini dikenali dari produksi pigmen fluoresen yang dikenal sebagai pyoverdin.

Karakteristik umum

Distribusi

Karena kemampuannya yang luar biasa untuk tumbuh di lingkungan yang beragam, genus ini memiliki sebaran ekologi dan geografis yang tersebar di mana-mana. Mereka telah ditemukan di lingkungan darat dan perairan. Mereka bersifat chemotrophic dan mudah ditanam pada media kultur nutrient agar.

Suhu

Kisaran suhu idealnya adalah 25-30 ° C. Namun, spesies ditemukan tumbuh pada suhu di bawah nol dan lainnya di atas 50 ° C.

Penyakit

Di antara spesies yang menyusun genus tersebut, ada beberapa yang menyebabkan penyakit pada hewan dan manusia. Demikian pula, banyak spesies merupakan patogen tanaman yang menyebabkan apa yang disebut busuk lunak.

Aplikasi

Spesies lain bisa sangat bermanfaat karena terbukti dapat merangsang pertumbuhan tanaman dan dapat digunakan sebagai pupuk. Mereka juga dapat mendegradasi senyawa xenobiotik (yang bukan merupakan bagian dari komposisi organisme hidup).

Di antara beberapa xenobiotik yang dapat terdegradasi, hidrokarbon aromatik, klorat, dan nitrat menonjol. Sifat-sifat ini membuat beberapa spesies sangat berguna dalam program bioremediasi.

Pewarnaan dan respirasi

Spesies Pseudomonas adalah Gram negatif. Mereka terutama aerobik, jadi oksigen adalah reseptor terakhir untuk elektron dalam respirasi.

Beberapa spesies dapat menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron alternatif dalam kondisi anaerobik. Dalam kasus ini, bakteri mereduksi nitrat menjadi nitrogen molekuler.

Indo

Semua spesies Pseudomonas adalah katalase positif. Ini adalah enzim yang memecah hidrogen peroksida menjadi oksigen dan air. Sebagian besar bakteri aerob menghasilkan enzim ini.

Di dalam kelompok tersebut ada spesies oksidase positif dan negatif. Kehadiran enzim ini dinilai berguna dalam identifikasi bakteri Gram negatif.

Kebanyakan spesies mengakumulasi polisakarida glukosa sebagai zat cadangan. Namun, beberapa gugus dapat memiliki polihidroksibutirat (PHB), yang merupakan produk polimer asimilasi karbon.

Pigmen

Berbagai spesies Pseudomonas menghasilkan pigmen yang dianggap penting secara taksonomi.

Diantaranya adalah berbagai jenis phenazine. Yang paling umum dari jenis ini adalah pigmen biru pyoacine. Pigmen ini diyakini berkontribusi pada peningkatan kemampuan P. aeruginosa untuk menjajah paru-paru penderita cystic fibrosis.

Phenazine lain dapat memberikan pigmentasi hijau atau oranye, yang sangat berguna dalam identifikasi beberapa spesies marga.

Pigmen karakteristik lain dari beberapa kelompok Pseudomonas adalah pyoverdin. Ini memberi warna hijau kekuningan dan khas dari apa yang disebut Pseudomonas fluoresen.

Pyoverdin sangat penting secara fisiologis karena ia bertindak sebagai siderophore. Ini berarti dapat menjebak besi yang tidak tersedia dan melarutkannya menjadi bentuk kimiawi yang dapat digunakan oleh bakteri.

Filogeni dan taksonomi

Pseudomonas pertama kali dijelaskan pada tahun 1894 oleh Walter Migula. Etimologi dari nama itu berarti persatuan palsu. Saat ini 180 spesies dikenali dalam kelompok ini.

Genus ini terletak dalam keluarga Pseudomoneacae dari ordo Pseudomonales. Spesies jenisnya adalah P. aeruginosa, yang merupakan salah satu spesies yang paling dikenal di grup.

Ciri-ciri yang pada prinsipnya digunakan untuk mendeskripsikan genus sangat umum dan dapat dimiliki oleh kelompok bakteri lain.

Belakangan, karakter yang lebih tepat mulai digunakan untuk definisi gender. Ini termasuk: kandungan GC dalam DNA, pigmentasi, dan jenis zat cadangan, antara lain.

Pada tahun 70-an abad ke-20, spesialis kelompok Norberto Palleroni, bersama dengan peneliti lain, melakukan penelitian RNA ribosom. Mereka menentukan bahwa Pseudomonas dapat dipisahkan menjadi lima kelompok berbeda berdasarkan homologi rRNA.

Dengan menggunakan teknik molekuler yang lebih tepat, ditentukan bahwa kelompok II-V yang dibentuk oleh Palleroni berhubungan dengan kelompok Proteobakteri lainnya. Saat ini hanya grup I yang dianggap sesuai dengan Psedomonas senso stricto.

Sebagian besar spesies dalam kelompok ini menghasilkan pyoverdin. Cara pigmen ini dibiosintesis dan disekresikan dapat membantu membedakan spesies satu sama lain.

Grup di

Berdasarkan analisis urutan multilokus telah diusulkan bahwa Pseudomonas akan dipisahkan menjadi lima kelompok:

Kelompok P. fluorescens : sangat beragam dan spesiesnya saprofit, ada di permukaan tanah, air, dan tanaman. Banyak spesies mendorong pertumbuhan tanaman.

P. syringae group : sebagian besar terdiri dari spesies yang fitopatogen. Lebih dari lima puluh patovar (strain bakteri dengan derajat patogenisitas yang bervariasi) dikenali.

Kelompok P. putida : spesies kelompok ini ditemukan di dalam tanah, rizosfer berbagai tumbuhan dan di air. Mereka memiliki kapasitas tinggi untuk memecah zat.

Kelompok P stutzeri : bakteri ini sangat penting dalam siklus nutrisi dan memiliki keragaman genetik yang tinggi.

Kelompok P aeruginosa : pada kelompok ini terdapat spesies yang menempati berbagai habitat, termasuk patogen manusia.

Namun, dalam studi molekuler yang lebih baru diusulkan bahwa genus dipisahkan menjadi tiga belas kelompok yang terdiri dari dua hingga lebih dari enam puluh spesies.

Kelompok terbesar adalah P. fluoresens, yang termasuk jenis spesies yang banyak digunakan dalam program bioremediasi. Spesies lain yang menarik dalam kelompok ini adalah P. mandelii, yang tumbuh di Antartika dan terbukti sangat resisten terhadap antibiotik.

Morfologi

Basilus berbentuk lurus sampai agak melengkung, lebar 0,5 - 1 µm x panjang 1,5 -5 µm. Mereka tidak dapat membentuk dan mengakumulasi butiran polihidroksibutirat dalam media kultur nitrogen rendah. Ini membedakannya dari bakteri aerob lainnya.

Amplop sel terdiri dari membran sitoplasma, dinding sel, dan membran luar yang menutupi membran sitoplasma.

Dinding selnya khas dari bakteri Gram negatif, tipis dan terdiri dari peptidoglikan. Membran sitoplasma memisahkan sitoplasma dari komponen selubung sel lainnya. Ini dibentuk oleh lapisan ganda lipid.

Membran luar terdiri dari lipid yang disebut lipopolisakarida yang memiliki rantai hidrokarbon. Membran ini merupakan penahan jalannya molekul seperti antibiotik yang dapat menyebabkan kerusakan sel. Di sisi lain, ini memungkinkan lewatnya nutrisi yang dibutuhkan agar bakteri berfungsi.

Kapasitas membran luar untuk membiarkan beberapa zat lewat dan yang lainnya tidak, diberikan oleh adanya porins. Mereka adalah protein struktural membran.

Flagela

Flagela dalam genus umumnya terletak di posisi kutub meskipun dalam beberapa kasus dapat menjadi sub-kutub. Flagela lateral diamati pada beberapa strain P. stutzeri dan spesies lain.

Jumlah flagela memiliki kepentingan taksonomi. Mungkin ada satu flagel (monoterik) atau beberapa (multitrichous). Pada spesies yang sama jumlah flagela dapat bervariasi.

Pada beberapa spesies, keberadaan fimbriae (protein appendix yang lebih tipis dan lebih pendek dari flagel) telah diamati, sesuai dengan evaginasi membran sitoplasma.

Pada P. aeruginosa fimbriae lebarnya kira-kira 6 nm, dapat ditarik, dan bertindak sebagai reseptor untuk berbagai bakteriofag (virus yang menginfeksi bakteri). Fimbriae dapat berkontribusi pada adhesi bakteri ke sel epitel inangnya.

Lingkaran kehidupan

Spesies Pseudomonas, seperti semua bakteri, berkembang biak dengan pembelahan biner, sejenis reproduksi aseksual.

Pada fase pertama pembelahan biner, bakteri memasuki proses duplikasi DNA. Ini memiliki satu kromosom melingkar yang mulai disalin oleh aktivitas enzim replikasi.

Kromosom yang direplikasi menuju ujung sel, kemudian septum dihasilkan dan dinding sel baru berasal untuk membentuk dua sel anak.

Berbagai mekanisme rekombinasi genetik telah diamati pada spesies Pseudomonas. Hal ini menjamin terjadinya variabilitas genetik pada organisme reproduksi aseksual.

Di antara mekanisme ini adalah transformasi (fragmen DNA eksogen dapat memasuki bakteri). Lainnya adalah transduksi (pertukaran DNA antara bakteri oleh virus) dan konjungsi (transfer DNA dari bakteri donor ke penerima).

Plasmid

Plasmid adalah molekul DNA melingkar kecil yang terjadi pada bakteri. Ini dipisahkan dari kromosom dan mereplikasi dan mengirimkan secara independen.

Dalam Pseudomonas, plasmid memenuhi berbagai fungsi sebagai faktor kesuburan dan ketahanan terhadap berbagai agen. Selain itu, beberapa memberikan kemampuan untuk mendegradasi sumber karbon yang tidak biasa.

Plasmid dapat memberikan resistensi terhadap berbagai antibiotik seperti gentamisin, streptomisin, tetrasiklin, dan lain-lain. Di sisi lain, beberapa tahan terhadap bahan kimia dan fisik yang berbeda seperti radiasi ultraviolet.

Mereka juga dapat membantu mencegah aksi bakteriofag yang berbeda. Demikian juga, mereka memberikan resistensi terhadap bakteriosin (racun yang diproduksi oleh bakteri untuk menghambat pertumbuhan bakteri yang serupa).

Habitat

Spesies Pseudomonas dapat berkembang di lingkungan yang berbeda. Mereka telah ditemukan di ekosistem darat dan perairan.

Suhu ideal untuk perkembangan genus adalah 28 ° C, tetapi spesies seperti P. psychrophila dapat tumbuh dalam kisaran -1 ° C hingga 45 ° CP termotolerans mampu berkembang pada suhu 55 ° C.

Tak satu pun dari spesies genus mentolerir pH lebih rendah dari 4,5. Mereka dapat tumbuh di media yang mengandung ion amonium nitrat sebagai sumber nitrogen. Mereka hanya membutuhkan senyawa organik sederhana sebagai sumber karbon dan energi.

Setidaknya sembilan spesies Pseudomonas telah ditemukan tumbuh di Antartika. Sementara spesies P. syringae telah dikaitkan dengan siklus air, hadir di air hujan, salju, dan awan.

Penyakit

Spesies Pseudomonas dapat menyebabkan berbagai penyakit baik pada tumbuhan maupun hewan dan manusia.

Penyakit pada hewan dan manusia

Spesies dari marga tersebut umumnya dianggap memiliki virulensi rendah, karena cenderung bersifat saprofit. Ini oportunistik dan cenderung menyebabkan penyakit pada pasien dengan resistansi rendah terhadap infeksi. Mereka biasanya ada di saluran kemih, saluran pernapasan, luka, dan darah.

Spesies yang paling banyak menyerang manusia adalah P. aeruginosa. Ini adalah spesies oportunistik yang menyerang pasien dengan imunosupresi, yang menderita luka bakar parah atau sedang menjalani kemoterapi.

P. aeruginosa terutama menyerang saluran pernapasan. Pada pasien dengan bronkiektasis (dilatasi bronkus) menghasilkan sejumlah besar dahak dan bisa berakibat fatal.

P. entomophila merupakan patogen Drosophila melanogaster (lalat buah). Ini menyebar melalui konsumsi dan menyerang sel epitel usus serangga, yang dapat menyebabkan kematian.

P. plecoglossicida telah ditemukan sebagai patogen pada ikan ayu (Plecoglossus altivelis). Bakteri tersebut menyebabkan hemorrhagic ascites (penumpukan cairan di rongga peritoneum) pada ikan.

Penyakit tanaman

Spesies fitopatogenik Pseudomonas adalah penyebab dari berbagai macam penyakit. Ini dapat menghasilkan lesi atau bintik nekrotik pada batang, daun dan buah. Mereka juga dapat menyebabkan galls, pembusukan dan infeksi vaskular.

Serangan kelompok P. syringae terutama di tingkat daun. Misalnya, pada bawang bombay menghasilkan bintik-bintik pada daun dan busuk umbi.

Pada pohon zaitun (Olea Europea) spesies P. savastanoi adalah agen penyebab tuberkulosis pohon zaitun, yang ditandai dengan pembentukan tumor. Tumor ini terbentuk terutama pada batang, pucuk, dan terkadang pada daun, buah, dan akar. Mereka menyebabkan penggundulan, penurunan ukuran tanaman dan kemudian kematiannya.

Referensi

1. Casado MC, Urbano N, R Díaz dan A Díaz (2015) Olive tree tuberculosis: studi in vitro tentang efek fungisida yang berbeda pada enam strain Pseudomonas savastonoi. Prosiding Simposium Expoliva, Jaén, Spanyol, 6 - 8 Mei.
2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, A Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke dan J Loper (2018) Sejarah evolusi berbasis genom dari Pseudomonas spp. Mikrobiologi Lingkungan 20: 2142-2159.
3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall dan J Olivares-Pacheco (2018) Karakterisasi fenotipe dan genotipik dari strain hiperproduksi alginat resisten multiantibiotik baru dari Pseudomonas mandelii yang diisolasi di Antartika. Polar Biol.41: 469-480.
4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa: musuh berbahaya. Acta Bioquím Clín. Amerika Latin. 48 465-74.
5. Nishimori E, K Kita-Tsukamoto dan H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicida sp. November, agen penyebab asites hemoragik bakteri dari ayu, Plecoglossus altivelis. Jurnal Internasional Mikrobiologi Sistematis dan Evolusioner. 50: 83–89.
6. Palleroni NJ dan M Doudoroff (1972) Beberapa properti dan sub-divisi taksonomi dari genus Pseudomonas. Annu. Pdt. Phytopathol. 10: 73-100.
7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. Dalam: Whitman WB (editor) Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. John Wiley & Sons, Inc., bekerja sama dengan Bergey's Manual Trust.