Basil – Apa-itu.net

Ilustrasi bakteri dari genus Bacillus

Apa itu Bacillus ?

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

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

Bakteri dari genus ini dapat bersifat aerobik atau anaerobik fakultatif. Sebagian besar bergerak karena adanya flagela, namun ada juga perwakilan non-seluler. Mereka dapat ditemukan di hampir semua lingkungan di bumi, termasuk lingkungan ekstrem, dari ketinggian hingga dasar laut.

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 di bidang pertanian.

Karakteristik genus Bacillus

Kultur Bacillus subtilis. Diambil dan diedit dari: Sebuah keraguan [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Produksi endospora

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

Dinding seluler

Dinding sel terdiri dari beberapa lapisan peptidoglikan yang saling terkait, membentuk perancah kuat yang mempertahankan bentuk sel dan mengandung asam teichoic dan lipotheichoic.

Morfologi

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

gram positif

Sebagian besar bakteri dari genus ini adalah Gram positif, namun, beberapa adalah variabel Gram, yaitu dapat diwarnai merah muda atau ungu. Ini karena lapisan peptidoglikan bisa menjadi kurang tebal dan kompleks seiring bertambahnya usia bakteri, karena tidak mampu mempertahankan kristal violet saat dirawat dengan alkohol.

Ketahanan

Mereka adalah organisme di mana-mana dan sangat tahan, 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 untuk spesies lain.

Beberapa spesies benar-benar aerobik, tidak dapat bertahan hidup dalam kondisi anoksik, sementara spesies lain bersifat anaerobik fakultatif.

Morfologi genus Bacillus

Bakteri dari genus Bacillus dapat berbentuk batang, lurus atau sedikit melengkung, umumnya dengan ujung bulat, meskipun beberapa sel telah digambarkan sebagai persegi (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 terjadi secara tunggal dan berpasangan, beberapa dalam rantai dan kadang-kadang dalam filamen panjang. Tergantung pada spesies, strain, dan kondisi kultur, sel anak dapat dipisahkan.

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

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

Taksonomi dan klasifikasi

Secara taksonomi, genus Bacillus terletak di Filum Firmicutes, Kelas Bacillus , Ordo 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 sebagai pembentuk spora, tahan panas, Gram-positif, dan bakteri aerob atau anaerob fakultatif. Jenis spesies dari genus tersebut adalah Bacillus subtilis.

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

Genus ini dibagi lagi menjadi dua kelompok, di satu sisi kelompok B. subtilis dan spesies terkait, sementara di sisi lain ada kelompok B. cereus . Yang pertama mengelompokkan organisme dengan diameter kurang dari 1 m, sporangium tidak bengkak dan spora ellipsoidal.

Kelompok kedua, di sisi lain, berisi spesies dengan diameter lebih dari 1 m, dengan sporangium yang tidak bengkak dan spora elpsoidal.

Di mana genus Bacillus ditemukan ?

Bakteri Bacillus telah diisolasi sebagian besar 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 di sampel udara stratosfer, di kolam panas bumi yang asam, di air tanah yang sangat basa, dan di danau hipersalin terminal.

Lainnya telah ditemukan di ceruk buatan manusia, dari makam Meksiko dan lukisan dinding Romawi yang membusuk, hingga kamar bersih di fasilitas perakitan pesawat ruang angkasa.

tanaman juga merupakan sumber yang kaya spesies baru Bacillus , beberapa endofit dan lain-lain yang berhubungan dengan rizosfer.

Reproduksi

Bakteri 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.

Reproduksi sporulasi

Jenis kedua ini juga dikenal untuk pembentukan spora. Ini muncul ketika ada semacam stres di koloni. Selama sporulasi, pembelahan sel asimetris terjadi, menghasilkan pembentukan sel yang lebih besar (sel induk) dan sel yang lebih kecil (prespora).

Prespora dikelilingi oleh sel induk dan ditutupi dengan beberapa lapisan pelindung, yang menghasilkan kehilangan air dan memungkinkannya untuk matang. Setelah ini, lisis sel induk terjadi dan pelepasan endospora, yang dapat tetap tidak aktif sampai kondisi yang menguntungkan tercapai kembali.

Endospora ini, seperti yang telah ditunjukkan sebelumnya, tahan terhadap suhu ekstrem, 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 gizi mereka adalah dari jenis saprofit, yaitu, mereka makan pada membusuk organik materi .

Spesies lain membentuk flora bakteri hewan. Dalam kasus ini, mereka membangun hubungan simbiosis di mana mereka mengambil keuntungan dari makanan yang dicerna oleh inangnya dan menghasilkan enzim yang membantu pencernaan makanan ini.

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

penyakit

Sebagian besar spesies Bacillus tidak 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 sering terjadi.

Antraks atau antraks

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

Kultur Bacillus anthracis, galur yang dikumpulkan di Kaimedo, Tokyo, Jepang, situs insiden bioterorisme 1993. Diambil dan diedit dari: Centers for Disease Control, Amerika Serikat [Domain publik].

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

Bangkai hewan yang terbunuh oleh penyakit, serta tanah yang terkontaminasi oleh kotoran, atau darah hewan yang terinfeksi merupakan reservoir penyakit.

Sindrom nasi goreng

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

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

Ini adalah penyakit self-limited yang umumnya berlangsung tidak lebih dari 48 jam, selama waktu itu penting untuk menghindari dehidrasi, istirahat, dan menghindari konsumsi susu sementara gejala sindrom tetap ada.

Endoftalmitis

Endoftalmitis adalah infeksi mata yang disebabkan oleh berbagai patogen. Respon inflamasi pada organ yang terinfeksi dapat menyebabkan trauma pada mata yang sama.

Spesies bakteri yang berbeda terkait dengan penyakit ini, salah satu yang paling relevan adalah Bacillus cereus , yang infeksinya menyebabkan lesi dengan prognosis yang tidak pasti.

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

Penyakit lainnya

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

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

Bacillus megatierium. Diambil dan diedit dari: Alexastely [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Penggunaan / 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 makanannya.

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

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

Spora bakteri ini, di sisi lain, bertindak melawan stres oksidatif yang disebabkan oleh keratinocitis.

Pengendali biologis

Bakteri dari genus Bacillus menghasilkan berbagai zat dengan sifat antibiotik yang menghambat pertumbuhan organisme fitopatogen, seperti lipopeptida siklik non-ribosom dan -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

Bakteri Bacillus juga digunakan oleh industri untuk produksi komersial enzim dan untuk pembuatan deterjen. Selain itu, mereka adalah salah satu mikroorganisme yang paling banyak digunakan dalam mikrobiologi, biologi molekuler, atau studi rekayasa genetika, antara lain.

Siklus hidup spesies dari genus Bacillus

Di bawah kondisi nutrisi yang memadai, suhu, pH, komposisi atmosfer, antara lain, sel Bacillus tumbuh dan membelah dengan pembelahan biner, suatu bentuk reproduksi aseksual yang terdiri dari duplikasi DNA , diikuti oleh pembelahan sitoplasma oleh septum pembagi yang menyilang pusat sel, menghasilkan dua sel anak.

Kondisi yang merugikan

Namun, ketika kondisi lingkungan yang merugikan, sel vegetatif menghasilkan endospora, yang merupakan struktur seluler yang tidak mengandung ATP dan yang 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 tertentu dan sumber karbon, nitrogen dan fosfor serta konsentrasinya. Pengaruh lainnya adalah kepadatan penduduk.

Langkah-langkah sel vegetatif-spora dorman

Konversi spora dorman menjadi sel vegetatif melibatkan tiga langkah: aktivasi, perkecambahan, dan pertumbuhan. Ketidakaktifan dipecah oleh perubahan suhu yang menguntungkan atau dengan penuaan sel.

Namun, banyak spesies tidak memerlukan aktivasi tersebut. Saat meninggalkan dormansi, jika spora memenuhi kondisi lingkungan yang sesuai, perkecambahan dipicu, melalui hilangnya refraktansi, hidrolisis korteks yang cepat dan degradasi protein kecil yang larut dalam asam yang memberikan ketahanan terhadap agen, kimia, dan radiasi.

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

Contoh spesies dari genus Bacillus

Bacillus cereus

Spesies ini adalah bakteri Gram positif yang umum ditemukan di tanah, air dan makanan di semua zona beriklim dunia. Ini adalah spesies anaerob fakultatif yang dapat digantikan oleh aksi flagela peritrichous.

Bakteri ini adalah salah satu penyebab utama penyakit bawaan 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 memiliki endospora yang sangat resisten, eliminasinya 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 dimakan. untuk disimpan dalam jangka waktu yang lama.

Bacillus anthracis

Ini adalah spesies dari genus yang ditandai dengan tidak 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 tergantung pada dua faktor virulensi, polipeptida kapsuler yang disebut Substance P dan protein eksotoksin yang disebut Factor B.

Ada banyak strain 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. Ini berbentuk batang dengan tepi bulat dan panjang 2-3 mikron dengan lebar 1 mikron. Bakteri ini hampir secara eksklusif aerobik, tetapi dapat bertahan hidup di lingkungan anoksik.

Ini dianggap aman bagi manusia, tetapi ada kasus keracunan yang terisolasi karena konsumsi makanan yang terkontaminasi dengan 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 . Hal ini juga dianggap sebagai organisme caral untuk studi laboratorium, terutama dalam studi manipulasi genetik.

Bacillus subtilis menghasilkan bactricin, antibiotik bakterisida 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

Basil gram positif yang hidup di tanah, permukaan tanaman dan di usus ulat berbagai spesies kupu-kupu dan ngengat. Dicirikan karena selama proses sporulasi menghasilkan kristal protein yang memiliki sifat insektisida.

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

Para peneliti telah memperkenalkan informasi genetik tanaman ini, melalui rekayasa genetika, ke berbagai spesies tanaman, seperti kentang, kapas atau jagung, sehingga tanaman menghasilkan zat dengan sifat insektisida.

Referensi

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