Ciri umum - Bakteri & Archaea Materi Biologi Kelas 10

Dalam dunia mikroorganisme, bakteri dan archaea menempati posisi penting sebagai kelompok prokariota. Keduanya merupakan organisme bersel tunggal tanpa inti sejati, namun memiliki peran fundamental dalam siklus biogeokimia, kesehatan manusia, hingga teknologi modern. Sekilas, bakteri dan archaea terlihat mirip: ukuran mikroskopis, tidak berinti, dan berkembang biak dengan cara membelah diri. Namun, penelitian molekuler sejak akhir abad ke-20 menunjukkan bahwa keduanya berbeda secara signifikan dalam aspek genetik, struktur, metabolisme, hingga ekologi.

Artikel ini akan membahas secara mendalam ciri umum bakteri dan archaea, meliputi struktur sel, perbedaan fundamental, keragaman metabolisme, reproduksi, peran ekologis, serta kontribusinya bagi kehidupan manusia.

1. Definisi & Klasifikasi Dasar

Bakteri

Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik yang termasuk dalam domain Bacteria. Mereka hidup hampir di semua habitat di Bumi: tanah, air, udara, bahkan tubuh manusia. Bakteri memiliki peran ganda, ada yang bermanfaat (misalnya bakteri pengikat nitrogen) dan ada pula yang bersifat patogen penyebab penyakit.

Archaea

Archaea merupakan mikroorganisme prokariotik yang termasuk dalam domain Archaea, pertama kali dipisahkan dari bakteri pada tahun 1977 oleh Carl Woese melalui analisis rRNA. Awalnya, archaea dianggap hanya hidup di lingkungan ekstrem (misalnya sumber air panas atau danau asin), tetapi kini diketahui mereka juga tersebar luas di laut, tanah, dan bahkan dalam usus manusia.

2. Ciri Umum Struktur Sel

Baik bakteri maupun archaea memiliki ciri-ciri berikut:

• Tidak memiliki inti sejati → DNA berada dalam sitoplasma, terkonsentrasi di daerah nukleoid.

• Bersifat uniseluler → terdiri dari satu sel tunggal.

• Memiliki ribosom → untuk sintesis protein, namun berbeda dalam struktur RNA ribosomal.

• Memiliki membran plasma → berfungsi sebagai pengatur pertukaran zat.

• Dinding sel → mayoritas memilikinya, meskipun komposisinya berbeda.

• Ukuran mikroskopis → umumnya 0,1–5 µm.

• Reproduksi aseksual → terutama melalui pembelahan biner.

3. Perbedaan Fundamental Bakteri & Archaea

a. Dinding Sel

• Bakteri: dinding selnya mengandung peptidoglikan (murein), terdiri dari gula dan asam amino.

• Archaea: tidak memiliki peptidoglikan. Sebagai gantinya, dinding sel tersusun dari pseudopeptidoglikan, protein, atau polisakarida.

b. Membran Sel

• Bakteri: membran sel tersusun dari lipid dengan ikatan ester.

• Archaea: membran sel unik karena lipidnya berikatan eter dengan rantai isoprenoid, sehingga lebih tahan terhadap kondisi ekstrem.

c. Informasi Genetik

• Bakteri: gen penyandi RNA polimerase relatif sederhana.

• Archaea: RNA polimerase mirip dengan eukariota, lebih kompleks, sehingga secara evolusi dianggap lebih dekat dengan eukariota.

d. Habitat

• Bakteri: hidup di berbagai lingkungan umum.

• Archaea: banyak ditemukan di lingkungan ekstrem (halofil, termofil, asidofil, metanogen), tetapi juga ada di ekosistem biasa.

4. Bentuk & Morfologi Sel

Baik bakteri maupun archaea dapat berbentuk:

• Kokus (bulat)

• Basil (batang)

• Spirillum (spiral)

• Filamentosa

• Pleurimorfik (berubah-ubah bentuk)

Bakteri sering kali membentuk koloni dengan pola khas (rantai, cluster, biofilm). Archaea, meski serupa, dapat menghasilkan struktur unik pada kondisi ekstrem.

5. Metabolisme

Salah satu ciri paling menakjubkan dari bakteri dan archaea adalah keragaman metaboliknya.

a. Bakteri

• Fototrof → menggunakan cahaya (misalnya cyanobacteria).

• Kemotrof → memperoleh energi dari reaksi kimia.

• Heterotrof → memanfaatkan senyawa organik.

• Ototrof → menggunakan CO₂ sebagai sumber karbon.

b. Archaea

• Banyak archaea bersifat ekstremofil, dengan kemampuan metabolik yang unik:

  • Metanogen: menghasilkan metana dari CO₂ dan H₂.

  • Halofil ekstrem: menggunakan garam tinggi untuk bertahan hidup.

  • Termoasidofil: hidup di suhu tinggi dan lingkungan asam.

6. Reproduksi

• Bakteri: berkembang biak dengan pembelahan biner. Beberapa memiliki kemampuan transfer gen horizontal (konjugasi, transformasi, transduksi).

• Archaea: juga bereproduksi melalui pembelahan biner, fragmentasi, atau budding, tetapi tidak diketahui melakukan transfer gen horizontal seperti bakteri.

7. Peran Ekologis

Bakteri

• Pengurai → mendekomposisi bahan organik.

• Simbion → hidup dalam usus manusia membantu pencernaan.

• Patogen → penyebab penyakit (TBC, kolera, dll).

• Industri → pembuatan antibiotik, makanan fermentasi.

Archaea

• Metanogen → berperan dalam siklus karbon.

• Ekstremofil → menjaga keseimbangan ekosistem ekstrem.

• Bioteknologi → enzim archaea digunakan dalam PCR (contoh: Taq polimerase awalnya dari bakteri, tetapi enzim dari archaea juga banyak dipakai karena tahan panas).

8. Hubungan Evolusi

Penelitian filogenetik menunjukkan bahwa archaea lebih dekat dengan eukariota dibanding bakteri. Hal ini terlihat dari kesamaan pada:

• Mekanisme transkripsi dan translasi.

• Struktur RNA polimerase.

• Sejumlah gen homolog.

Dengan demikian, pohon kehidupan modern terbagi menjadi tiga domain utama: Bacteria, Archaea, dan Eukarya.

9. Studi Kasus & Aplikasi

1. Archaea dalam Energi Terbarukan
   Metanogen dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan biogas sebagai sumber energi ramah lingkungan.

2. Bakteri dalam Kesehatan
   Probiotik adalah bakteri baik yang bermanfaat bagi kesehatan usus manusia.

3. Enzim Ekstremozim
   Enzim dari archaea tahan panas (thermozymes) digunakan dalam industri makanan, farmasi, dan bioteknologi.

Bakteri dan archaea, meskipun sama-sama prokariota, memiliki ciri khas yang membedakan keduanya secara struktural, genetik, dan metabolik. Keduanya memainkan peran vital dalam kehidupan: bakteri dalam ekosistem sehari-hari dan kesehatan manusia, sementara archaea menempati posisi penting dalam pemahaman evolusi dan teknologi modern. Studi lebih lanjut tentang kedua kelompok ini terus membuka peluang baru dalam sains, kedokteran, dan industri.