Materi Bakteri

Pengertian Bakteri

Bakteri dilihat dengan mikroskop elektron

Bakteri berasal dari bahasa Latin bacterium; jamak: bacteria adalah kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam domain prokariota dan berukuran sangat kecil (mikroskopik). Hal ini menyebabkan organisme ini sangat sulit untuk dideteksi, terutama sebelum ditemukannya mikroskop. Barulah setelah abad ke-19 (setelah ditemukannya mikroskop), ilmu tentang mikroorganisme terutama bakteri (bakteriologi) mulai berkembang.

Ciri Ciri Morfologi Bakteri

Morfologi bakteri sangat sederhana, sehingga sangat tidak mungkin hanya menggunakan morfologi sel untuk informasi taksonomi. Namun demikian morfologi tetap bernilai dalam taksonomi. Morfologi bakteri yang dipertimbangkan adalah :

A. Bentuk sel bakteri

Pada umumnya bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar (berdasarkan bentuknya) yaitu:

1. Kokus (Coccus) adalah bakteri yang berbentuk bulat seperti bola dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:

- Mikrococcus, jika kecil dan tunggal
- Diplococcus, jka berganda dua-dua
- Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujur sangkar
- Sarcina, jika bergerombol membentuk kubus
- Staphylococcus, jika bergerombol
- Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai

2. Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang atau silinder, dan mempunyai variasi sebagai berikut:

- Diplobacillus, jika bergandengan dua-dua
- Streptobacillus, jika bergandengan membentuk rantai

3. Spiral (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:

- Vibrio, (bentuk koma), jika lengkung kurang dari setengah lingkaran (bentuk koma)
- Spiral, jika lengkung lebih dari setengah lingkaran
- Spirochete, jika lengkung membentuk struktur yang fleksibel.

B. Ukuran sel bakteri

- Sangat kecil dan bervariasi : 1,0 - 5,0 x 0,5 - 1,0 μm, diameter 0,6 - 3,5 μm
- Diamati dengan mikroskop pada pembesaran maksimum (100 X)
- Detil struktur sel dapat diamati dengan menggunakan mikroskop elektron

Struktur Sel bakteri

Struktur Sel bakteri dapat dibagi atas 3 bagian utama yaitu :
1. Dinding sel
2. Bagian internal berupa protoplasma yang mengandung :
• Membran sel
• Inclusion body
• Mesosom
• Ribosom
• Nukleoid (DNA)
3. Bagian eksternal
• Kapsul
• Flagela
• Pili

Dinding sel

Dinding sel bakteri sangat tipis dan elastis ,terbentuk dari peptidoglikan yang merupakan polimer unik yang hanya dimiliki oleh golongan bakteri. Fungsinya dinding sel adalah- memberi bentuk sel, member perlindungan dari lingkungan luar dan mengatur pertukaran zat-zat dari dan ke dalam sel Teknik pewarnaan Gram adalah untuk menunjukan perbedaan yang mendasar dalam organisasi struktur dinding sel bakteri atau cell anvelope.
Bakteri Gram positif memiliki dinding sel relatif tebal, terdiri dari berlapis-lapis polymer peptidoglycan (disebut juga murein). Tebalnya dinding sel menahan lolosnya komplek crystal violet-iodine ketika dicuci dengan alkohol atau aseton. Bakteri Gram negatif memiliki dinding sel berupa lapisan tipis peptidoglycan, yang diselubungi oleh lapisan tipis outer membrane yang terdiri dari lipopolysaccharide (LPS). Daerah antara peptidoglycan dan lapisan LPS disebut periplasmic space (hanya ditemui pada Gram negatif) adalah zona berisi cairan atau gel yang mengandung berbagai enzymes dan nutrient-carrier proteins. Kompleks Crystal violet-iodine mudah lolos melalui LPS dan lapisan tipis peptidoglycan ketika sel diperlakukan dengan pelarut. Ketika sel diberi perlakuan pewarna tandingan Safranin O, pewarna tersebut dapat diserap oleh dinding sel bakteri Gram negatif.

Protoplasma

Yaitu semua material yang terdapat didalam dinding sel.

A. Membran sel : Terdapat dibagian dalam dinding sel, terdiri dari phospholipid yang tersusun bilayer , dan mengandung berbagai protein yaitu:
– Enzym untuk reaksi
– Pori untuk proses difusi
– Reseptor untuk transpor
– Reseptors untuk mengenal, komunikasi, dan penempelan.
B. Sitoplasma : Merupakan cairan sel yang terdapat didalam plasma membran. Terdiri dari 80% air, ribosom, berbagai enzim, koenzim, senyawa organik (protein, lemak, karbohidrat, dll), senyawa anorganik.
C. Ribosom : organel sel yang berfungsi sebagai pabrik protein
D. Mesosome : Invaginasi dari plasma membran, dalam bentuk vesikel, tubule, atau lamela
E. Nukleoid : Material genetik bakteri/kromosom bakteri/DNA , berbentuk circular (melingkar), membawa sifat yg mengatur viabilitas bakteri.
F. Plasmid : Material genetik non esensial, ekstra kromosom, berbentuk melingkar tetapi ukuran lebih kecil dari DNA, membawa sifat-sifat tambahan ketahanan terhadap antibiotik, ultra violet, patogenisitas, produksi bakteriosin, dll, tetapi tidak membawa sifat untuk viabilitas sel. Plasmid dapat berpindah antar bakteri, atau dari bakteri ke sel tanaman inang (contoh pada Agrobakterium tumefaciens).

Bagian eksternal

A. Flagela
Berfungsi sebagai alat gerak, struktur utamanya adalah protein yang disebut flagellin, fleksibel, ukuran diameter10-15μm, dengan panjang 10-20μm. Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu:

-Atrik, tidak mempunyai flagel.
-Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya.
-Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.
-Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya.
-Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya.
B. Pili/Fimbriae
Merupakan alat untuk menempel pada permukaan (adhesin) substrat. Pili ada yang khusus digunakan untuk konjugasi, disebut pili sex. DNA bakteri dapat ditransfer dari satu sel bakteri ke sel bakteri lain selama proses konjugasi.
C. Kapsul/envelope
Merupakan selubung sel bakteri berupa extracellularpolysacharide (EPS). Berupa kapsul bila melekat erat pada dinding sel atau berupa lendir dengan struktur longgar Berfungsi sebagai pelindung sel dari kekeringan dan serangan mikroorganisme lain; alat untuk melekat pada permukaan; berperan dalam penyerapan ion selektif; dan dalam interaksi inang-patogen.

Reproduksi Bakteri

Bakteri umumnya melakukan reproduksi atau berkembang biak secara aseksual (vegetatif = tak kawin) dengan membelah diri. Pembelahan sel pada bakteri adalah pembelahan biner yaitu setiap sel membelah menjadi dua. Selama proses pembelahan, material genetik juga menduplikasi diri dan membelah menjadi dua, dan mendistribusikan dirinya sendiri pada dua sel baru. Bakteri membelah diri dalam waktu yang sangat singkat.Pada kondisi yang menguntungkan berduplikasi setiap 20 menit.

Cara Reproduksi Bakteri selain pembelahan biner antara lain :
1. Konjugasi : reproduksi seksual dimana bakteri bertukar bahan genetik sebelum membelah diri, sehingga turunannya memiliki gen baru. Material genetik ditransfer melalui pili sex.
2. Transformasi – bakteri mengambil gen dari bakteri lain yang telah mati dari lingkungannya.
3. Transduksi – virus menyisipkan gen baru ke dalam sel bakteri. Metoda ini digunakan dalam bioteknologi untuk menghasilkan bakteri yang dapat menghasilkan insulin.

Klasifikasi Bakteri

Klasifikasi adalah meletakkan organisme kedalam kelompok taksonomik berdasarkan persamaan karakter yang dimiliki. Klasifikasi Bakteri Patogen Tanaman mengikuti Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, Ninth Edition (1994) :
KINGDOM PROKARIOT
BAKTERI – Memiliki membran dan dinding sel

Devisi I : GRACCILICUTES – Bakteri Gram negatif 
Klas : PROTEOBACTERIA – Umumnya bersel tunggal 
Famili : Enterobacteriaceae 
Genus : Erwinia

Famili : Pseudomonadaceae 
Genus : Acidovorax, Pseudomonas, Rhizobacter, Xanthomonas, Xylophilus 

Famili : Rhizobiaceae 
Genus : Agrobacterium, Rhizobium 

Famili : - 
Genus : Xylella

Devisi II : FIRMICUTES – Bakteri Gram Positif
Klas : FIRMIBACTERIA – Umumnya bersel tunggal
Genus : Bacillus, Clostridium 

Klas : THALLOBACTERIA – bakteri bercabang 
Genus : Arthrobacter, Clavibacter, Curtobacterium, 
Rhodococcus, Streptomyces

Devisi III: TENERICUTES 
Klas : Mollicutes 
Famili : Spiroplasmataceae 
Genus : Spiroplasma 

Famili : - 
Genus : belum ditetapkan, dikenal sebagai phytoplasma (dulu disebut micoplasmalike organisms (MLO)

Devisi IV: MENDISICUTE 
Klas : Archaeobacteria

Jenis-jenis Bakteri

Berdasarkan cara memperoleh makanannya, bakteri dapat digolongkan menjadi dua golongan yaitu bakteri heterotrof dan bakteri autotrof.

A. Bakteri Heterotrof 

Bakteri ini hidup dengan memperoleh makanan berupa zat organik dari lingkungannya karena tidak dapat menyusun sendiri zat organik yang dibutuhkannya. Zat organik diperoleh dari sisa-sisa organisme lain. Bakteri yang mendapatkan zat organik dari sampah, kotoran, bangkai dan juga sisa makanan, kita sebut sebagai bakteri saprofit. Bakteri ini menguraikan zat organik dalam makanan menjadi zat anorganik, yaitu CO2, H2O, energi dan mineral. 

B. Bakteri Autotrof 

Bakteri Autotrof adalah bakteri yang dapat menyusun zat makanan sendiri dari zat anorganik yang ada. Dari sumber energi yang digunakannya, bakteri autotrof (auto = sendiri, trophein = makanan) dibedakan menjadi dua golongan, yaitu:
1. Bakteri fotoautrotof
Bakteri fotoautrotof yaitu bakteri yang memanfaatkan cahaya sebagai energi untuk mengubah zat anorganik menjadi zat organik melalui proses fotosintesis. Contoh bakteri ini adalah: bakteri hijau, bakteri ungu.
2. Bakteri kemoautrotof
Bakteri kemoautrotof adalah bakteri yang menggunakan energi kimia yang diperolehnya pada saat terjadi perombakan zat kimia dari molekul yang kompleks menjadi molekul yang sederhana dengan melepaskan hidrogen. Contoh bakteri ini adalah: Nitrosomonas. Nitrosomonas dapat memecah NH3 menjadi NH2, air dan energi.

Di samping terdapat bakteri yang dikelompokkan berdasarkan cara mendapatkan makanan, ada juga penggolongan bakteri berdasarkan sumber oksigen yang diperlukan dalam proses respirasi. Bakteri itu dikelompokan sebagai berikut:
1. Bakteri aerob
yaitu bakteri yang menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Nitrosococcus, Nitrosomonas dan Nitrobacter.
2. Bakteri anaerob
yaitu bakteri yang tidak menggunakan oksigen bebas dalam proses respirasinya. Misal: Streptococcus lactis.

Sedangkan berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, bakteri dikelompokkan lagi menjadi:
1. Bakteri aerob obligat
yaitu bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana mengandung oksigen. Misal: Nitrobacter dan Hydrogenomonas.
2. Bakteri anaerob obligat
yaitu bakteri yang hanya dapat hidup dalam suasana tanpa oksigen. Misal: Clostridium tetani.
3. Bakteri anaerob fakulatif
yaitu bakteri yang dapat hidup dengan atau tanpa oksigen. Misal: Escherichia coli, Salmonella thypose dan Shigella.

Read More

Materi gerak parabola

Definisi

Pengertian gerak parabola adalah perpaduan gerak lurus dengan kecepatan konstan dan percepatan konstan. Sesuai namanya, lintasan gerak ini berupa lintasan parabola.

Gerak Parabola

Pada materi gerak parabola fisika, arah horizontal merupakan GLB sedangkan arah vertikal merupakan GLBB dengan lintasan gerak parabola berupa lintasan parabolic. Gerak parabola terjadi jika suatu objek ditembakkan di medan gravitasi bumi dengan kecepatan tertentu dan membentuk sudut α$\alpha$ terhadap arah horisontal (sudut elevasi) dimana α≠90∘$\alpha \ne {90}^{\circ }$. Objek mendapat percepatan searah dengan medan gravitasi bumi yaitu ke arah pusat massa bumi. Akibatnya pada arah vertikal objek mengalami GLBB diperlambat/dipercepat.

Misalkan sebuah objek ditembakkan dengan sudut elevasi α$\alpha$ dengan kecepatan awal v0$v_0$ maka lintasan objek seperti gambar berikut.

Untuk mempermudah dalam mempelajari rumus gerak parabola, gerak ini akan dianalisis berdasarkan arah geraknya, yaitu arah gerak pada sumbu x$x$ dan sumbu y.$y.$

1. Gerak pada sumbu y$y$

Gerak pada arah sumbu y$y$ dipengaruhi oleh medan gravitasi sehingga mengalami percepatan sebesar g$g$. Arah g$g$selalu menuju sumbu y$y$ negatif. Kecepatan awal pada sumbu y$y$ adalah v0y=v0sinα.$v_{0y}=v_0\text{sin}\alpha .$ Sehingga kecepatan dan ketinggian objek (y$y$) setelah t$t$ detik adalah sebagai berikut.

vy=(v0y−gt)j=(v0sinα−gt)j$$v_y=\left(v_{0y}-gt\right)j=\left(v_0\text{sin}\alpha -gt\right)j$$

y=(v0yt−12gt2)j$$y=\left(v_{0y}t-\frac{1}{2}g{t}^2\right)j$$

Ketinggian Maksimum (ymaks$y_{maks}$)

Ketinggian maksimum objek pada gerak parabola terjadi pada saat objek tidak dapat bergerak naik lebih tinggi. Hal ini terjadi pada saat kecepatan arah sumbu y$y$ besarnya sama dengan nol, atau habis akibat adanya percepatan gravitasi yang arahnya ke bawah.

Berdasarkan persamaan (1), dengan memasukan nilai vy=0$v_y=0$ maka waktu yang diperlukan untuk sampai ke ketinggian maksimum (tm$t_m$) adalah

tm=v0sinαg$$t_m=\frac{v_0\text{sin}\alpha }{g}$$

Sehingga dengan memasukkan persamaan (3) ke persamaan (2) maka ketinggian maksimum (ymaks$y_{maks}$) adalah sebagai berikut.

ymaks=v20sin2α2g$$y_{maks}=\frac{v_0^2{\text{sin}}^2\alpha }{2g}$$

2. Gerak pada sumbu x$x$

Kecepatan awal pada arah sumbu x$x$ adalah vox=v0cosα.$v_{ox}=v_0\text{cos}\alpha .$ Besar kecepatan ini nilainya tetap karena tidak mendapat pengaruh percepatan gravitasi dan gaya hambat diabaikan. Sehingga kecepatan objek dan jarak setelah t$t$ detik pada arah sumbu x$x$ dapat dituliskan sebagai berikut.

vx=v0xi=v0cosαi$$v_x=v_{0x}i=v_{0}cos\alpha i$$

x=(v0cosα×t)i$$x=\left(v_0\text{cos}\alpha \times t\right)i$$

Meskipun kecepatan pada arah horisontal besarnya konstan, namun resultan vektor kecepatan objek di setiap waktu t$t$ selalu mengalami perubahan karena kecepatan pada sumbu y$y$ selalu mengalami perubahan. Resultan vektor kecepatannya dapat dituliskan sebagai berikut.

v=v2x+v2y−−−−−−√$$v=\sqrt{v_x^2+v_y^2}$$

Jarak Maksimum (xmaks$x_{maks}$)

Jarak maksimum pada kasus ini adalah jarak horisontal yang diukur dari titik awal objek mulai bergerak ke suatu titik yang memiliki ketinggian yang sama dengan titik awal. Karena tidak ada gaya hambat udara maka waktu yang dibutuhkan untuk mencapai ke ketinggian maksimum sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk turun sampai mencapai ketinggian yang sama dengan titik awal bergerak. Sehingga waktu untuk mencapai jarak maksimum adalah dua kali nilai tm.$t_{m.}$

tm=2v0sinαg$$t_m=\frac{2v_0\text{sin}\alpha }{g}$$

Berdasarkan persamaan (7) dan (8) maka jarak maksimum objek dengan mudah dapat dihitung.

xmaks=2v20sinα cosαg=v20sin2αg$$x_{maks}=\frac{2v_0^2\text{sin}\alpha \text{ cos}\alpha }{g}=\frac{v_0^2\text{sin}2\alpha }{g}$$

Contoh Soal Gerak Parabola dan Pembahasannya

1. Peluru ditembakkan condong ke atas dengan kecepatan awal v=1,4×10−3$v=1,4\times {10}^{-3}$ m/s dan mengenai sasaran yang jarak mendatarnya sejauh 2×105$2\times {10}^5$ m. Bila percepatan gravitasi 9,8 m/s2,${}^2,$ maka elevasinya adalah n$n$derajat, dengan n$n$ sebesar… .
   (a) 10
   (b) 30
   (c) 45
   (d) 60
   (e) 75

Jawaban : C
Jarak horizontal terjauh untuk contoh soal gerak parabola adalah
x2×105 sin 2n sin 2n2nn=v20 sin 2ng=(1,4×103)2 sin2n9,8=2×105×9,81,96×106=1=90∘=45∘$\begin{array}{rl}x& =\frac{v_0^2\text{ sin }2n}{g}\\ 2\times {10}^5& =\frac{(1,4\times {10}^3{)}^2\text{ sin}2n}{9,8}\\ \text{ sin }2n& =\frac{2\times {10}^5\times 9,8}{1,96\times {10}^6}\\ \text{ sin }2n& =1\\ 2n& ={90}^{\circ }\\ n& ={45}^{\circ }\end{array}$

2. Sebuah bola dilempar dengan sudut elevasi 60∘${}^{\circ }$ dan dengan kecepatan awal 10 m/s. Apabila percepatan gravitasi bumi 10 m/s2${}^2$ maka ketinggian dari bola setelah 123–√$\frac{1}{2}\sqrt{3}$ sekon adalah … .
   (a) 9,5 meter
   (b) 10,52 meter
   (c) 11,25 meter
   (d) 12,02 meter
   (e) 13,36 meter

Jawaban: C
Kecepatan awal benda terhadap sumbu x$x$
v0x=v0cos60∘=10⋅12=5 m/s$v_{0x}=v_{0}cos{60}^{\circ }=10\cdot \frac{1}{2}=5\text{ m/s}$
Kecepatan awal benda terhadap sumbu y$y$
v0y=v0sin60∘=10⋅123–√=53–√$v_{0y}=v_{0}sin{60}^{\circ }=10\cdot \frac{1}{2}\sqrt{3}=5\sqrt{3}$ m/s

Kecepatan benda saat 123–√$\frac{1}{2}\sqrt{3}$ sekon
vy=v0y−gt$v_y=v_{0y}-gt$
vy=53–√−10123–√=0$v_y=5\sqrt{3}-10\frac{1}{2}\sqrt{3}=0$

Ketinggian benda saat 123–√$\frac{1}{2}\sqrt{3}$ sekon
v2y02hh=v20y−2gh=(53–√)2−2⋅10⋅h=25⋅920=11,25 meter$\begin{array}{rl}{v}_y^2& =v_{0y}^2-2gh\\ 0^2& =(5\sqrt{3}{)}^2-2\cdot 10\cdot h\\ h& =\frac{25\cdot 9}{20}\\ h& =11,25\text{ meter}\end{array}$

3. Seorang anak menendang bola menuju sebuah sasaran yang terletak pada jarak 100 m dengan sudut elevasi peluru 45∘${}^{\circ }$ dan kecepatan awal 502√$\frac{50}{\sqrt{2}}$ m/s. Maka ketinggian sasaran yang dikenai bola dari tanah adalah … .
   (a) 8 meter
   (b) 12 meter
   (c) 14 meter
   (d) 16 meter
   (e) 20 meter

Jawaban : E
Kecepatan terhadap sumbu x$x$
v0x=v0cos45∘=502–√⋅122–√=25 m/s$\begin{array}{rl}{v}_{0x}& =v_{0}cos{45}^{\circ }\\ & =\frac{50}{\sqrt{2}}\cdot \frac{1}{2}\sqrt{2}\\ & =25\text{ m/s}\end{array}$

Kecepatan terhadap sumbu y$y$
v0y=v0sin45∘=502–√⋅122–√=25m/s$\begin{array}{rl}{v}_{0y}& =v_0\text{sin}{45}^{\circ }\\ & =\frac{50}{\sqrt{2}}\cdot \frac{1}{2}\sqrt{2}\\ & =25\text{m}/\text{s}\end{array}$

Waktu yang dibutuhkan oleh bola untuk mengenai sasaran
x=v0x⋅t⟶t=xvx$x=v_{0x}\cdot t⟶t=\frac{x}{v_x}$
t=100 meter25 meter/sekon=4 sekon$t=\frac{100\text{ meter}}{25\text{ meter/sekon}}=4\text{ sekon}$

Ketinggian sasaran dari tanah
yyy=v0y⋅t−12gt2=25⋅4−12⋅10⋅42=100−80=20 meter$\begin{array}{rl}y& =v_{0y}\cdot t-\frac{1}{2}g{t}^2\\ & =25\cdot 4-\frac{1}{2}\cdot 10\cdot 4^2\\ y& =100-80\\ y& =20\text{ meter}\end{array}$

4. Sebuah peluru ditembakkan dengan kecepatan 60 m/s dan dengan sudut elevasi 30∘.${}^{\circ }.$ Ketinggian maksimum yang dicapai adalah … .
   (a) 30 m
   (b) 45 m
   (c) 50 m
   (d) 90 m
   (e) 100 m

Jawaban : B
tp=v0sinαg=60sin30∘10=3 detik$\begin{array}{rl}{t}_p& =\frac{v_{0}sin\alpha }{g}\\ & =\frac{60sin{30}^{\circ }}{10}\\ & =3\text{ detik}\end{array}$

h=v0sinα⋅t−gt2=(60)sin30∘(3)−(10)(3)2=90−45=45 meter.

Read More