Categories
Microbiology

Struktur Sel Eukariot dan Prokariot

Ilmu mikrobiologi tak bisa dipisahkan dari ilmu tentang sel, terutama mikroorganisme seluler. Mikroorganisme seluler terdiri dari eukariot dan prokariot. Mikroorganisme eukariot misalnya protozoa, algae, fungi, dan slime molds, sedangkan prokariot meliputi bakteri dan archae. Masing-masing sel pada mikroorganisme ini memiliki karakteristik tertentu dari segi strukturnya.

Baca juga: Mikrobiologi dan Mikroorganisme

Photo by Edward Jenner on Pexels.com

A. Struktur Sel Eukariot

Sel eukariot mempunyai struktur yang lebih kompleks dibandingkan prokariot. Sel mikroorganisme eukariot terdiri dari empat komponen utama, yaitu nukleus, sitoplasma, lapisan terluar, dan organ motilitas.

1. Nukleus

Nukleus atau inti sel adalah organel sel utama yang mengandung genom, materi genetik sel. Nukleus dibungkus oleh membran nukleus, yaitu membran lipid bilayer atau dua lapis, luar dan dalam. Membran nukleus memiliki kemampuan memilah-milah partikel yang masuk ke dalam nukleus (permeabilitas selektif) karena punya pori-pori berprotein kompleks.

Kromosom di dalam nukleus mikroorganisme eukariot mengandung DNA linier yang tersusun dalam bentuk double helix dan hanya bisa dilihat dengan mikroskop saat berkondensasi. DNA ini berikatan ion dengan protein histon.

Baca juga: Struktur dan Topologi DNA

Di dalam nukleus akan tampak pula nukleolus, yaitu lokasi sintesis RNA ribosom (rRNA) sehingga kaya RNA. Protein ribosom yang dibuat di sitoplasma akan masuk ke nukleus dan bergabung dengan rRNA membentuk ribosom. Ribosom lalu dibawa ke sitoplasma untuk menjalankan fungsinya dalam proses sistesis protein.

2. Sitoplasma

Ciri-ciri sitoplasma adalah adanya retikulum endoplasma, plastid, vakuola, dan sitoskeleton.

2.1 Retikulum Endoplasma (ER)

Retikulum Endoplasma (ER) adalah gugusan kanal-kanal yang terhubung ke membran nukleus. ER ada 2, kasar dan halus. ER kasar ditempeli oleh ribosom 80S (tempat sintesis protein) sementara ER halus tidak sama sekali. ER kasar merupakan pabrik glikoprotein, salah satu material penyusun membran sel, sedangkan ER halus memproduksi lipid dan beberapa aspek di metabolisme karbohidrat. Produk-produk ER ini dimodifikasi dan disortir dulu sebelum digunakan oleh suatu membran bernama kompleks golgi.

2.2 Plastid

Plastid terdiri dari mitokondria dan chloroplast, organel yang penting untuk produksi energi. Di dalamnya terdapat DNA, berbentuk sirkular yang mengode protein konstituennya dan RNA transfer. Mitokondria dan kloroplast sama-sama punya 70S ribosom.

Mitokondria punya dua membran, luar dan dalam. Membran luar semacam gerbang untuk tempat keluar masuk molekul kecil dan ion-ion semisal ATP, sedangkan membran dalam berlipat-lipat membentuk cristae. Cristae merupakan tempat dimana enzim-enzim bekerja dalam respirasi membentuk ATP. Cristae juga mengandung protein transpor yang mengatur lalu lintas metabolit masuk dan keluar matriks miktokondria. Di dalam matriks mitokondria ini terdapat enzim terutama digunakan pada metabolisme siklus asam sitrat.

Chloroplast merupakan organel fotosintesis, mampu mengubah energi cahaya matahari menjadi energi kimia. Di dalamnya terdapat piringan-piringan membran disebut thylakoids. Di dalam thylakoids terdapat chlorophyll dan senyawa-senyawa lain yang perlu untuk fotosintesis.

Eukariot amitokondriat adalah organisme yang tidak punya mitokondria melainkan organel respirasi hidrogenosom dan mitosom. Eukariot amitokondriat tipe II memiliki hidrogenosom (contoh: Trichomonas vaginalis), tipe I miskin organel untuk energi (contoh: Giardia lamblia). Hidrogenosom miskin cristae dan enzim untuk siklus asam trikarboksilat.

2.3 Vakuola

Vakuola/ vesikel adalah organel bermembran yang menyimpan bahan-bahan kimia dan nutrien yang penting untuk sel. Vesikel yang penting pada mikroorganisme eukariot yaitu lysosome dan peroxisome.

Lysosome adalah vesikel tertutup membran yang mengandung enzim-enzim digestif untuk mencerna makromolekul seperti protein, lemak, dan polisakarida. Setelah lisosom menghancurkan zat-zat tersebut, ampasnya yang berupa monomer dikeluarkan kembali ke sitoplasma untuk menjadi nutrien.

Peroxisome adalah struktur tertutup membran yang berfungsi memproduksi H2O2 dari reduksi O2 dengan donor hidrogen. H2O2 lalu didegradasi menjadi H2O dan O2 oleh enzim katalase.

2.4 Cytoskeleton

Cytoskeleton adalah struktur tiga dimensi yang mengisi sitoplasma. Sel eukariot punya tiga jenis filamen cytoskeleton: microfilaments, intermediate filaments, dan microtubules. Semua filamen bereaksi dengan protein aksesoris (mis: Rho dan dynein) yang mengatur dan menghubungkan filamen ke komponen-komponen sel lainnya satu sama lain.

Microfilament berdiameter 7 nm, merupakan polimer dari protein aktin. Tersebar di sel untuk menjaga bentuk sel, transportasi intrasel (trafficking), dan pergerakan sel (meluncur, kontraksi, dan cytokinesis).

Microtubules berbentuk pipa berdiameter 23 nm (diameter lumen 15 nm), merupakan polimer dari protein tubulin alfa dan beta. Berfungsi menjaga struktur sel, membentuk benang spindel untuk memisahkan kromosom saat mitosis, dan motilitas sel.

Intermediate filament berdiameter 8-12 nm, polimer dari beraneka ragam protein (keratin, lamin, desmin). Berfungsi sebagai sistem penyangga nukleus.

3. Lapisan permukaan

Sitoplasma dibungkus oleh membran plasma yang terdiri dari protein dan phospholipid, mirip dengan sel prokariot (dibahas kemudian). Beberapa mikroorganisme eukariot punya dinding sel polisakarida, seperti selulosa dan chitin.

4. Organel motilitas

Banyak mikroorganisme eukariot yang punya organel gerak seperti flagella (mis: T. vaginalis) dan cilia (mis: Paramecium). Flagella muncul dari regio polar sel sementara cilia lebih pendek dan tumbuh mengelilingi sel. Flagella dan cilia tersusun dari microtubules -polimer tubulin, dengan rumus 9+2 (sembilan microtubules mengelilingi dua mikrotubulus sentral). Protein dynein menjadi lengan untuk menggerakkan microtubules.

B. Struktur Sel Prokariot

Struktur mikroorganisme prokariot yaitu bacteria dan archaea lebih sederhana dibandingkan mikroorganisme eukariot, kecuali satu: lapisan permukaannya (envelop). Struktur prokariot yaitu sebagai berikut.

1. Nucleoid

Prokariot tidak punya inti, jadi DNA nya dikemas di suatu struktur yang disebut nucleoid. Prokariot juga tidak punya apparatus mitosis, melainkan DNA fibril. Kromosom di nucleoid prokariot terutama bakteri umumnya tunggal, kontinus dan sirkuler, ukurannya 0.58 sampai 10 juta bp, namun ada yang dua, tiga atau empat dan tidak sama (dissimilar). Jumlah nucleoid dan kromosom tergantung pada kondisi pertumbuhan, makin aktif tumbuh maka makin banyak, namun tetap haploid. Struktur nucleoid dapat dilihat pada gambar berikut:

2. Struktur Sitoplasma

Sel prokariot tidak memiliki plastid semisal mitokondria dan chloroplast, jadi enzim-enzim transport elektronnya berada di membran intrasitoplasma. Struktur membran ini macam-macam, ada yang berupa vesikel membran (chromatophores) dan chlorosome pada bakteri fotosintetik serta thylakoids pada cyanobakteria.

Bakteri menyimpan nutriennya dalam bentuk granul-granul yang disebut inclusion bodies. Yang paling dikenal adalah poly-β-hydroxybutyric acid (PHB), glikogen, sulfur, dan polyphosphate. Vesikel yang utama pada prokaryot antara lain carboxysome (mengandung enzim untuk mencerna CO2), magnetosome (mengandung senyawa besi Fe3O4 untuk magnetotaksis), dan vesikel gas.

Ribosom prokariot berupa ribosom 70S, yang terbentuk dari subunit 50S dan 30S. Subunit 50S mengandung 23S dan 5S rRNA, sedangkan subunit 30S mengandung 16S rRNA. Molekul rRNA ini membentuk kompleks dengan protein ribosom.

Alat gerak prokariot homolog dengan eukariot. Homolog aktin misalnya MreB dan Mbl, yang non-aktin misalnya FtsZ. Struktur prokaryot dapat dilihat pada gambar berikut:

3. Envelop

Envelop atau selubung terluar sel terdiri dari membran plasma dan dinding sel.

3.1 Membran plasma

3.1.1 Struktur membran plasma

Membran plasma terdiri dari phospholipid dan 200 lebih jenis protein. Protein menyumbang lebih kurang 70% massa membran plasma. Membran plasma prokariot beda dengan eukariot. Sel prokariot tidak punya sterol, tapi punya hopanoid, dan membran selnya bisa saja dilapisi oleh asam lemak. Selain itu, membran plasma Archaea beda dengan Bacteria. Archaea punya isoprenoid, bukan asam lemak, sehingga Archaea bisa tumbuh di kondisi lingkungan ekstrim seperti tinggi garam, pH rendah, atau suhu yang sangat tinggi. Struktur membran plasma dapat dilihat pada gambar berikut:

3.1.2 Fungsi membran plasma

Fungsi utama membran plasma ada lima, yakni sebagai berikut:

(1) Permeabilitas selektif dan transportasi. Membran plasma bersifat hidrofobik dan impermeable terhadap molekul hidrofilik.

  • Transport pasif (difusi sederhana dan terfasilitasi): tidak menggunakan energi, bergantung pada perbedaan konsentrasi di luar dan di dalam sel.
  • Transport aktif menggunakan energi, yaitu transport ion berpasangan (memanfaatkan perbedaan kadar ion) dan transport ATP-binding cassette (ABC) menggunakan energi ATP.
  • Group translocation, yaitu protein kargo membrane selnya difosforilasi dulu, lalu kemudian baru berikatan dengan zat yang mau lewat misalnya gula. Gula yang masuk nanti jadi terfosforilasi. Sistem ini disebut juga phosphatotransferase.
  • Special transport processes, tranportasi khusus untuk zat besi menggunakan senyawa siderophores.

(2) Transpor elektron dan fosforilasi oksidatif, analog dengan mitokondria pada eukariot untuk mensuport kebutuhan energi ATP.

(3) Ekskresi eksoenzim hidrolitik dan protein patogenik melalui 5 macam tipe sekresi.

(4) Fungsi biosintesis, terutama sintetis phospholipid membrane sel itu sendiri.

(5) Sistem kemotaksis. Antraktan dan repellen berikatan pada kemoreseptor di membrane sel.

3.2 Dinding sel

3.2.1 Dinding sel Bacteria

Dinding sel berfungsi menjaga tekanan osmotik sel (sekitar 5-20 atm). Secara umum dinding sel bakteria mengandung lapisan peptidoglikan, suatu polimer kompleks yang terdiri dari backbone (NAG dan NAM), rantai tetrapeptida, dan cross-bridges.

a. Dinding sel bakteria Gram-Positif dan Gram-Negatif

Sebagian besar bakteri dapat digolongkan menjadi Gram-positif dan Gram-negatif berdasarkan pewarnaan Gram. Bakteri Gram-positif mampu menyerap warna kristal violet (ungu) dan iodine setelah dicuci dengan alkohol karena lapisan peptidoglikannya tebal, sementara Gram-negatif tidak, melainkan dapat diwarnai dengan counterstain yaitu safranin (merah). Perbedaan bakteri Gram-positif dan Gram-negatif dapat dilihat pada tabel berikut:

Fitur khusus pada dinding sel bakteri Gram-positif

Pada bakteri Gram-positif, selain peptidogilkan-nya tebal, terdapat senyawa asam teichoic, asam teichuronic, dan polisakarida pada dinding selnya. Asam teichoic dan teichuronic (menyumbang 50% massa dinding sel), meliputi semua dinding, membran, polimer kapusular yang mengandung glycerophosphate atau residu ribitol phosphate. Asam teichoic ada dua jenis, yaitu WTA (wall teichoic acid) dan LTA (lipo teichoic acids). Keduanya membentuk jaringan polianion bersama peptidoglikan untuk menjaga elastisitas, porositas, kekuatan dan elektrostatik envelop sel bakteri. Asam teichuronic mirip dengan asam teichoic hanya saja mengandung asam gula, bukan asam phospat. Sementara itu polisakarida yang terdapat di dinding sel bakteri Gram-positif antara lain mannose, arabinose, rhamnose, glukosamin dan lain-lain.

Fitur khusus pada dinding sel bakteri Gram-negatif

Bakter Gram-negatif memiliki dinding sel yang khas dengan adanya membran terluar, lipopolisakarida (LPS), lipoprotein dan ruang periplasmik. Membran terluar merupakan ciri-ciri yang paling khas pada bakteri Gram-negatif. Struktur membran terluar yakni bilayer, lapisan dalamnya mirip membran sitoplasma sementara lapisan luarnya mengandung LPS. Membran terluar punya kanal yang disebut porin yang mampu melewatkan senyawa hidrofilik seperti gula, asam amino dan ion tertentu. Antibiotik agak lambat menembus membran ini sehingga Gram-negatif relatif lebih resisten terhadap beberapa jenis antibiotik.

Lipopolisakarida (LPS) terdiri dari glikolipid kompleks yang disebut lipid A yang menempel di polisakarida yang mempunyai badan dan ekor. LPS merupakan endotoksin yang beracun pada hewan, terutama bagian antigen O yang sangat imunogenik.

Lipoprotein adalah molekul cross-link yang menghubungkan lapisan peptidoglikan dengan membran terluar. Fungsinya untuk stabilisasi kedua struktur tersebut.

Ruang periplasmik, yaitu ruang antara membran luar dengan membran dalam. Isinya yakni peptidoglikan dan larutan protein mirip gel. Volumenya 20-40% volume sel, dan mengandung protein-protein periplasmik, enzim hidrolitik dan enzim detoksifikasi (contoh: beta lactamase dan aminoglycoside-phosphorylase) yang mampu menginaktivasi antibiotik tertentu.

b. Dinding sel bakteri tahan asam

Beberapa jenis bakteri, terutama bacillus tuberkel (M. tuberculosis) dan kerabat-kerabatnya, punya dinding sel yang mengandung lilin hidrokarbon yaitu mycolic acids, di lapisan dalam dari membran terluarnya. Mycolic acids bersifat hidrofobik dan resisten terhadap banyak zat kimia termasuk detergen dan asam kuat. Jika zat warna diberikan ke sel ini melalui pemanasan, maka zat warna tersebut tidak dapat dihapus dengan asam hidroklorida seperti pada bakteri lain, oleh sebab itu disebut tahan asam.

c. Sifat-sifat dinding sel bakteri

Dinding sel dapat rusak apabila terpapar oleh enzim lysozyme. Enzim ini dapat menghidrolisis β1–>4 glycan linkage pada backbone peptidoglikan. Lysozyme dapat ditemukan sekresi hewan (air mata, saliva, secret nasal).

Sintesis dinding sel berbeda-beda pada beberapa bakteri. Peptidoglikan dapat dimasukkan baik dengan jalur heliks (cincin ekuatorial) maupun pembentukan septum. Lihat gambar:

Jika dinding sel bakteri dihancurkan dengan lysozyme maupun dengan cara memblokir sintesis peptidoglikan menggunakan antibiotik semisal penisilin, maka bakteri dapat dibedakan menjadi protoplast dan spheroplast. Spheroplast akan menyisakan membran terluar dan peptidoglikan akan terperangkap. Oleh sebab itu, protoplast adalah Gram-positif, sementara spheroplast adalah Gram-negatif. Jika sel-sel tadi dapat tumbuh dan membelah diri lagi, maka bentuk ini disebut L form.

Beberapa bakteri ternyata tidak mengandung peptidoglikan dan dinding sel, golongan ini disebut mycoplasma. Contohnya adalah Mycoplasma pneumoniae.

3.2.2 Dinding sel Archaea

Archaea tidak punya dinding sel seperti Bacteria, melainkan hanya lapisan sederhana (S-layer). S-layer umumnya terdiri dari satu jenis molekul protein, kadang-kadang dengan karbohidrat yang melekat. Protein S-layer resisten terhadap enzim proteolitik dan agen denaturasi protein. Fungsi S-layer ini belum jelas namun mungkin bersifat protektif, yakni melindungi sel dari enzim perusak dinding, dari invasi bakteri pemangsa, dan dari bakteriofag. S-layer juga memainkan peran dalam pemeliharaan bentuk sel, dan mungkin terlibat dalam adhesi sel ke permukaan epidermis inang. Selain S-layer, beberapa Archae juga mempunyai dinding sel yang kaku dan disusun oleh polisakarida pseudomurein, bukan peptidoglikan.

4. Kapsul dan Glycocalyx

Banyak bakteri yang mampu mensintesis glycocalyx, yaitu polimer ekstraseluler polisakarida dan melapisi dinding sel terluar. Lapisan glycocalyx ini disebut juga dengan kapsul atau lapisan lendir. Kapsul berfungsi dalam sifat invasifnya bakteri patogen, mampu menghindar dari fagositosis meskipun dikerumuni oleh antibodi antikapsul. Kapsul ini juga penting dalam pembentukan biofilm, yaitu sebagai zat perekat bakteri dengan permukaan benda-benda tempat mereka tumbuh.

5. Flagella

Flagella adalah organ penggerak pada bakteri berstruktur protein seperti benang dengan diameter 20 nm. Ada 4 tipe flagella, monotrichous (satu flagella), lophotrichous (lebih dari satu flagella di satu kutub), amphitrichous (satu flagellum di masing-masing kutub yang berlawanan), dan peritrichous (banyak flagella terdistribusi di seluruh sel).

Flagellum bakteri terdiri dari protofilamen dengan subunit protein flagellin dan sangat antigenik (H antigen). Flagellum menempel di tubuh sel bakteri melalui hook dan basal body. Hook berbentuk kurva pendek dan semacam sendi yang menghubungkan motor dan basal body di dalam membrane sel dengan flagella. Basal body semacam cincin, satu pasang di Gram-positif dan dua pasang di Gram-negatif. Flagella akan memunculkan gerakan memutar.

6. Pili (Fibriae)

Pili lebih pendek dan tipis dibanding flagella, dan terdiri dari protein structural pilin. Gerakan yang dihasilkan yaitu berkedut atau twitching.

7. Endospora

Beberapa bakteri dapat membentuk endospora melalui proses sporulasi. Sporulasi terjadi apabila bakteri dihadapkan pada kondisi yang kekurangan nutrisi. Pada saat sporulasi terjadi produksi banyak sekali struktur, enzim dan metabolit hingga hilangnya komponen sel vegetatif. Proses sporulasi dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Endospora terdiri dari inti, dinding, korteks, coat, dan exosporium. Inti endospora mengandung kromosom, semua apparatus sintesis protein, dan sistem pembentukan energi berbasis glikolisis. Energi disimpan dalam bentuk 3-phosphoglycerat, bukan ATP. Dinding spora mengandung peptidoglikan biasa. Korteks spora adalah yang paling tebal, mengandung peptidoglikan yang tidak biasa dimana cross-links nya lebih sedikit. Coat tersusun dari protein seperti keratin dengan banyak ikatan disulfida, hal ini membuat spora lebih resiten terhadap antibakteri. Exosporium terdiri dari protein, lipid dan karbohidrat dan belum diketahui fungsinya lebih lanjut.

8. Germinasi

Germinasi adalah proses perubahan endospore kembali ke bentuk vegetatifnya. Terdiri dari 3 tahap:

  • Aktivasi terjadi saat endospora telah berada di kondisi kaya nutrisi
  • Inisiasi dipicu oleh L-alanin dan mengaktivasi autolysin yang akan mendegradasi korteks peptidoglikan.
  • Outgrowth adalah munculnya pembelahan sel pasca inisasi germinasi.
Siklus sporulasi-germinasi bakteri

9. Bentuk Bakteri

Bakteri memiliki berbagai macam bentuk, tetapi sebagian besar adalah salah satu dari tiga bentuk umum.

Pertama, jika selnya bulat atau berbentuk bola, bakteri digambarkan sebagai kokus (coccus/cocci). Cocci bisa berbentuk bulatan sempurna, tetapi juga bisa berbentuk oval, berbentuk kacang, atau bahkan varian runcing. K

edua, sel yang berbentuk silinder (lebih panjang dari lebar) disebut batang, atau basil. Ada juga genus bernama Bacillus. Bakteri batang juga cukup bervariasi dalam bentuk sebenarnya. Tergantung pada spesiesnya, mereka bisa berbentuk balok, berbentuk gelendong, bulat, panjang dan seperti benang (berfilamen), atau bahkan berbentuk tongkat atau paha. Ketika batang pendek dan montok, itu disebut coccobacillus.

Bentuk umum ketiga sel bakteri adalah melengkung. Jika melengkung dengan lembut, itu adalah vibrio. Bakteri yang memiliki silinder yang agak melengkung atau berbentuk spiral disebut spirillum, heliks kaku, dipelintir dua kali atau lebih di sepanjang porosnya (seperti pembuka botol). Sel spiral lainnya adalah spirochete, bentuk yang lebih fleksibel yang menyerupai pegas. Karena sel bakteri terlihat dua dimensi dan datar dengan pewarnaan tradisional dan teknik mikroskop, mereka paling baik dilihat dengan mikroskop elektron.

Sel bakteri juga dapat dikategorikan menurut susunannya. Bakteri kokus dapat berbentuk tunggal, berpasangan (diplokokus), dalam tetrad (kelompok empat), dalam kelompok tidak beraturan (seperti pada stafilokokus dan mikrokokus), atau dalam rantai beberapa hingga ratusan sel ( seperti pada streptokokus). Pengelompokan yang lebih kompleks adalah paket kubus dari 8, 16, atau lebih sel yang disebut sarcina.

Basilus kurang bervariasi susunannya karena hanya membelah pada bidang transversal (tegak lurus terhadap sumbu). Mereka terjadi baik sebagai sel tunggal, sebagai sepasang sel dengan ujungnya melekat (diplobacilli), atau sebagai rantai beberapa sel (streptobacilli).

Susunan palisade terbentuk ketika sel-sel rantai tetap melekat sebagian di ujungnya; area engsel ini dapat dilipat ke belakang menciptakan deretan sel yang berdampingan. Spirilla kadang-kadang ditemukan dalam rantai pendek, tetapi spirochetes jarang tetap melekat setelah pembelahan.

C. Teknik Pewarnaan

Untuk melihat struktur sel mikroorganisme di bawah mikroskop, diperlukan teknik pewarnaan (staining) tertentu agar sel kuman tersebut dapat terlihat dengan jelas. Zat warna/ stain akan bergabung secara kimiawi dengan protoplasma bakteri; jika sel belum mati, proses pewarnaan itu sendiri akan membunuhnya. Pewarna yang biasa digunakan adalah garam.

Pewarnaan dasar terdiri dari kation berwarna dengan anion tidak berwarna (misalnya, metilene blue+ klorida− ); pewarnaan asam adalah kebalikannya (misalnya, natrium+ eosinat− ). Sel bakteri kaya akan asam nukleat yang mengandung gugus fosfat bermuatan negatif, sehingga ia akan berikatan dengan pewarna dasar yang bermuatan positif. Pewarna asam tidak dapat mewarnai sel bakteri dan karenanya dapat digunakan untuk mewarnai bahan latar belakang dengan warna yang kontras (counterstain).

1. Pewarnaan Gram

Pewarnaan Gram merupakan teknik yang paling dasar untuk mewarnai sel mikroorganisme terutama prokariot (bakteri) karena berhubungan dengan pengklasifikasiannya secara morfologi dan filogenetik. Dasar dari reaksi Gram diferensial adalah struktur dinding sel yang sudah dibahas sebelumnya. Langkah-langkah pewarnaan Gram secara umum sebagai berikut:

  1. Oleskan dan fiksasi apusan spesimen di atas slide menggunakan panas atau metanol.
  2. Teteskan pewarna kristal violet (10–30 detik).
  3. Bilas dengan air mengalir pelan.
  4. Counterstain dengan pewarnaan iodium Gram/lugol (10–30 detik).
  5. Bilas dengan air mengalir pelan.
  6. Celupkan slide dengan lembut ke dalam aseton-alkohol 30% (10–30 detik, sampai pewarna tidak lagi mengalir dari slide).
  7. Bilas dengan air mengalir pelan.
  8. Teteskan pewarna safranin (10–30 detik).
  9. Bilas dengan air mengalir pelan dan keringkan di udara terbuka.
  10. Lihat di bawah mikroskop, mulai dari pembesaran 10x, 40x, sampai 100x (memakai emersi). Bakteri Gram-positif akan berwarna ungu, sementara Gram-negatif berwarna merah.
Pewarnaan Gram

2. Pewarnaan Tahan Asam (BTA)

Bakteri tahan asam adalah bakteri yang mempertahankan carbolfuchsin (fuchsin basa yang dilarutkan dalam campuran fenol-alkohol-air) bahkan setelah dicuci dengan asam klorida dalam alkohol. Bakteri tahan asam (mycobacteria dan beberapa actinomycetes terkait) akan tampak merah; yang lain mengambil warna counterstain. Pewarnaan tahan asam yang sering dipakai yaitu metode Ziehl-Neelsen, yaitu sebagai berikut:

  1. Oleskan dan fiksasi apusan spesimen di atas slide menggunakan panas.
  2. Teteskan carbolfuchsin, biarkan selama 5 menit di atas api langsung (atau selama 20 menit di atas penangas air) cukup sampai keluar asap. Jangan biarkan slide mendidih atau mengering.
  3. Bilas dengan air mengalir pelan.
  4. Hilangkan warna dengan mencelupkan slide dalam asam-alkohol 3,0% (95% etanol dan 3,0% asam klorida) sampai hanya tersisa warna merah muda samar.
  5. Bilas dengan air mengalir pelan.
  6. Counterstain selama 1 menit dengan pewarna methylene-blue Löffler.
  7. Bilas dengan air mengalir pelan dan biarkan kering.
  8. Lihat di bawah mikroskop, bakteri tahan asam akan terlihat berwarna merah di atas latar biru.

3. Pewarnaan Negatif

Prosedur ini melibatkan pewarnaan latar belakang dengan pewarna asam, meninggalkan sel-sel kontras berwarna. Pewarna yang digunakan biasanya nigrosin black. Metode ini digunakan untuk sel atau struktur yang sulit untuk diwarnai secara langsung.

4. Pewarnaan Khusus

4.1. Pewarnaan Flagella

Flagela terlalu halus untuk terlihat di mikroskop cahaya (berdiameter sekitar 20 nm). Namun, keberadaannya dapat ditunjukkan dengan menggunakan zat garam asam tanat, menghasilkan endapan pada dinding sel dan flagela. Dengan cara ini, diameter flagela akan tampak meningkat sedemikian rupa sehingga pewarnaan berikutnya dengan fuchsin dasar membuat flagela terlihat di mikroskop cahaya.

4.2 Pewarnaan Kapsul

Pewarnaan kapsul biasanya menggunakan prosedur pewarnaan negatif atau modifikasinya. Salah satunya yaitu metode Welch yang menggunakan larutan kristal violet panas diikuti dengan pembilasan dengan larutan tembaga sulfat. Garam tembaga juga memberi warna pada latar belakang, sehingga sel dan latar belakang tampak biru tua dan kapsul menjadi biru muda.

4.3 Pewarnaan Nukleoid

Nukleoid dapat diwarnai dengan pewarnaan Feulgen, yang khusus untuk DNA. Pewarnaan interkalasi DNA DAPI dan etidium bromida banyak digunakan untuk mikroskop fluoresensi nukleoid.

4.4 Pewarnaan Spora

Spora paling sederhana diamati sebagai badan refraktil intraseluler dalam suspensi sel yang tidak diwarnai, atau sebagai area tidak berwarna dalam sel yang diwarnai dengan metode konvensional. Dinding spora relatif tidak permeabel, tetapi pewarna dapat dibuat untuk menembusnya dengan memanaskan preparat. Spora biasanya diwarnai dengan malachite green atau carbolfuchsin.

Wallahu’alam, semoga bermanfaat.

Referensi:

  • Jawetz, Melnick & Alderberg’s. 2019. Medical Microbiology 28th Edition. Mc Graw Hill.
  • Marjorie Kelly Cowan. 2018. Microbiology: A Systems Approach. Fifth Edition. McGraw Hill.
  • Buku penuntun skillab Blok 2.2 FK Unand, 2012.
  • Buku penuntun skillab Blok 3.3 FK Unand, 2011.

Give a comment

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s