Senin, 23 Oktober 2017

Bentuk dan Struktur Sel Prokariotik Bacteria dan Archaea





BACTERIA

Ciri-ciri Bacteria :

1. Berukuran 1–5μm. Bacteria terkecil, Mycoplasma, berukuran kurang dari 1μm

2. Bakteri memiliki 3 bentuk utama: Bacillus, coccus, curved (vibrio, spirochaeta). Ada juga bentuk persegi, segitiga atau seperti bintang.

3. Setiap bentuk memiliki keuntungan
  • Bacillus: Memiliki permukaan yang besar memudahkan mengambil nutrien dari lingkungan.
  • Coccus: Tidak mudah menguap.
  • Spiral: Untuk pergerakan.
Berbagai bentuk bakteri:

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Struktur Sel Bakteri


Struktur penting pada seluruh sel prokariotik adalah membran sel, sitoplasma, ribosom, dan kromosom.

Pada umumnya, organisme prokariotik memiliki dinding sel. Tetapi ada beberapa yang membentuk selubung permukaan atau glikokaliks.

Beberapa bakteri memiliki struktur berikut: Flagela, pili, fimbriae, kapsul, slime layers, badan inklusi dan endospora.

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Struktur Internal Sel


Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

1. Sitoplasma:
Bagian sel yang berada di bagian dalam membran plasma. Fungsi:
  • Tempat kegiatan metabolisme sel
  • Penyimpanan bahan- bahan kimia bagi metabolisme sel.
2. Kromosom bakteri atau nukleoid: Mengandung DNA. Beberapa bakteri memiliki DNA tambahan dalam bentuk plasmid.

3. Plasmid
  • Tidak berperan dalam pertumbuhan dan reproduksi, sehingga jika plasmid hilang sel tetap dapat bertahan hidup
  • Plasmid mungkin memiliki gen pengode toksin atau resistensi antibiotik
  • Plasmid dapat dipindahkan dari satu sel ke sel lainnya.
4. Ribosom: Situs sintesis protein. Antibiotics such as tetracycline and chloramphenicol can tell the difference - they bind to bacterial ribosomes and block protein synthesis, but do not bind to eukaryotic ribosomes.

5. Badan inklusi: Penyimpanan makanan

6. Endospora
  • Merupakan bentuk dorman dari sel bakteri yang tahan terhadap kondisi ekstrem, seperti suhu dan pH.
  • Endospora dapat tumbuh menjadi sel bakteri baru.
  • Contoh: Bacillus dan Clostridium.
Membran plasma

Membran plasma tersusun atas fosfolipid bilayer dan protein. Fungsi: Melindungi isi sel menyaring zat yang keluar-masuk sel (membran selektif permeabel).

Fosfolipid terdiri dari:
  • Bagian kepala: Hidrofilik
  • Bagian ekor: Hidrofobik
  • Protein: Berperan secara struktural atau fungsional bagi sel.

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

In some locations, the cell membrane forms internal folds in the cytoplasm called mesosomes. Mesosome increase the internal surface area available for membrane activities.

Because bacteria have none of the eukaryotic organelles, the cell membrane provides a site for energy reactions, nutrient processing, and synthesis.

Most enzymes of respiration and ATP synthesis reside in the cell membrane.

A major action of the cell membrane is to regulate transport, the membrane is a selectively permeable structure.

The cell membrane is involved in secretion, or the release of a metabolic product into the extracellular environment.

Enzyme structures located in the cell membrane help synthesize structural molecules to be incorporated into the cell envelope and appendages.

Other products (enzymes and toxins) are secreted by the membrane into the extracellular environment.

Membran sitoplasma pada beberapa bakteri diperkuat oleh Hopanoid, yatu molekul rigid dan sebidang yang secara struktural analog dengan sterol

Dinding Sel

Fungsi: melindungi dan memberi bentuk pada sel. Komponen utama dinding sel pada bakteri adalah PEPTIDOGLIKAN (murein).

Peptidoglikan terdiri atas subunit-subunit N-asetilglukosamin, N-asam asetilmuramat dan rantai peptida pendek.

Rantai peptida tersusun atas asam amino seperti L-alanin, D- alanin, D-asam glutamat, dan L-lisin. Selain itu, juga memiliki DAP (diaminopimelic acid).

DAP merupakan asam amino yang jarang dijumpai, hanya ditemukan pada dinding sel prokariotik.

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Molekul prekursor untuk peptidoglikan disintesis di dalam sel dan dihantarkan melalui membran plasma menggunakan carrier bactoprenol phosphate.

Beberapa agen anti mikroba bekerja dengan menghambat sintesis dinding sel bakteri:
  • Antibiotik β-lactam seperti penisilin menghambat kerja transpeptidase sehingga melemahkan dinding sel.
  • Bacitracin mencegah transport prekursor peptidoglikan.
Agen lain: Lisozim

Peptidoglikan dapat dihancurkan oleh Lisozim. Lisozim merupakan protein yang memotong ikatan β-1,4-glikosidik antara N-asetilglukosamin dan N-asam asetilmuramat.

Hal tersebut akan melemahkan dinding sel sehingga air dapat masuk ke dalam sel. Jika terjadi maka sel akan lisis.

Lisozim dapat ditemukan pada sekresi hewan, seperti saliva, air mata dan cairan tubuh lainnya. Archaeal cell walls are of differing types, but most contain significant amounts of protein.

One group of archaea has pseudopeptidoglycan in its wall as you have probably already guessed from the prefix pseudo-, pseudopeptidoglycan is similar to, but distinct from, the peptidoglycan of bacteria.

Peptidoglycan is a substance unique to bacteria its absence from the walls of archaea is a key difference between the two prokaryotic domains.

Berdasarkan komposisi dinding sel, bakteri dapat dibedakan menjadi Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif.

Berdasarkan pengecekan Gram: Nama Gram diambil dari scientist Christian Gram yang mengembangkan teknik pengecatan cepat yang dapat membedakan bakteri menjadi dua tipe dasar.

Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif

The cell envelope of Gram-positive bacteria has two layers thick cell wall, composed primarily of peptidoglycan, and the cell membrane.

The cell envelope of Gram-negative bacteria has three layers an outer membrane, a thin peptidoglycan, and the cell membrane.

Bakteri Gram Positif

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea
  • Struktur sederhana, tebal
  • 90% dinding sel tersusun atas peptidoglikan
  • Memiliki asam teikoat yang mengandung glycerol phosphate atau ribitol phospahte
Bakteri Gram Negatif

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea
  • Peptidoglikan hanya 10%, tipis, sehingga dinding sel tidak kokoh.
  • Struktur dinding sel kompleks karena memiliki suatu lapisan lipoprotein, polisakarida dan fosfolipid yang dikenal sebagai outer membrane.
Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Outer Membrane. Merupakan lipid bilayer kedua. Akan tetapi tidak hanya tersusun atas fosfolipid. 

Outer membrane memiliki tambahan POLISAKARIDA. Lipid dan Polisakarida membentuk Lapisan Polisakarida (LPS).

Outer membrane memiliki 3 bagian:

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea
  1. Lipid A
  2. Core polysaccharide
  3. O-specific side chain
Lipid A: Bukan gliserol lipid seperti pada membran sel. Lipid A menempel pada gugus amina dari disakarida glukosamin fosfat.

Disakarida menempel pada core polysaccharide melalui KDO (ketodeoxyoctonate).

Lipid A berperan sebagai endotoksin yang apabila dilepaskan ke aliran darah akan menyebabkan demam atau toxic shock.

Core polysaccharide: tersusun atas KDO, gula-gula heptosa (7C), glukosa, galaktosa dan N- asetilglukosamin.

O-specific side chain. Terikat pada core polysaccharide. Tersusun atas galaktosa, glukosa, ramnosa, manosa dan satu atau lebih gula dideoksiheksosa (abequos, colitose, paratose, tyvelose).

Rantai O-spesifik merupakan rantai karbohidrat yang komposisinya pada tiap spesies berbeda. LPS menggantikan fosfolipid pada bagian luar outer membrane (sekitar setengahnya).

Lipoprotein berada pada setengah bagian dalam outer membrane bersama dengan fosfolipid. Lipoprotein berperan sebagai pengait yang mengikat outer membrane dengan peptidoglikan.

Periplasma

Periplasma merupakan wilayah yang terletak antara bagian luar permukaan membran sitoplasma dan bagian dalam outer membrane.

Periplasma berperan menjaga protein-protein yang berada di luar membran plasma agar tidak berdifusi ke dalam sel.

Sehingga periplasma mengandung banyak protein termasuk enzim yang penting untuk pencernaan, transportasi material dan deteksi senyawa kimia dari lingkungan.

Porin

Outer membrane memiliki celah yang disebut porin.

Porin spesifik dan nonspesifik:
  • Nonspesifik berisi air sehingga molekul kecil mudah masuk.
  • Spesifik berisi situs pengikatan yang hanya cocok untuk senyawa-senyawa tertentu.

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Sel yang tidak memiliki dinding sel

Contoh: Mycoplasma → Bakteri patogen pada manusia atau hewan. Dapat bertahan hidup pada habitat yang terjaga osmositasnya (Misal: Tubuh hewan).

Selain itu juga memiliki membran sitoplsma yang memiliki sterol pada membran untuk menambah kekokohan dan kekuatan seperti pada sel eukariotk

Struktur Ekstraselular

Flagela:

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Struktur menyerupai rambut yang panjangnya bisa lebih panjang dari selnya. Flagela terbuat dari protein flagellin. Berperan sebagai alat gerak.

Pili:
  • Struktur mirip flagela namun lebih pendek.
  • Pili tidak berpentrasi ke dalam membran dan tidak berfungsi untuk pergerakan.
  • Bakteri patogen memiliki protein adhesin pada pili yang akan menempel pada reseptor spesifik.
  • Pili yang melekat disebut fimbriae.
  • Pili untuk reproduksi disebut sex pilus yang berperan dalam transfer materi genetik pada peristiwa konjugasi.
Kapsul:
  • Bakteri memiliki lapisan luar polisakarida yang disebut kapsul.
  • Kapsul mengikat di dinding sel dan melindungi sel dari kekeringan atau zat kimia berbahaya.
  • Kapsul juga melindungi bakteri patogen dari sel darah putih inang.
  • Kapsul ada juga dalam bentuk glikokaliks, gunanya menghubungkan bakteri ke permukaan sel dan jaringan inang.
Archaea Vs Bacteria

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Dinding Sel

Dinding sel Archaea disebut pseudomurein yang mengandung polisakarida. Merupakan ikatan glikosidik β-1,3 antara N- asetilkgukosamin dengan N-acetyltalosaminuronic acid.

Ikatan glikosidik β-1,3 tidak sensitif terhadap lisozim → tidak seperti pada ikatan glikosidik β-1,4 yang terdapat pada peptidoglikan.

Asam amino penyusunnya semua merupakan L- stereoisomer. Beberapa Archaea tidak memiliki pseudomurein → struktur tersebut digantikan oleh polisakarida lain.

Pada spesies Methanosarcina, dinding polisakaridanya tersusun atas polimer glukosa, asam glukuronat, asam galaktosamin uronat dan asetat.

Pada Archaea halofilik, misalnya Halococcus, struktur dinding polisakarida sama dengan Methanosarcina.

Ada penambahan sulfat (SO₄⁻). Keberadaan sulfat tersebut untuk Na⁺ yang berlebih di lingkungan sehingga dinding sel tetap stabil.

Membran Sitoplasma

Lipid components of membranes, ether linkages between glycerol and their hydrophobic alkyl side chains. (Eubacteria and Eukarya: Ester linkages bond the fatty acids to glycerol).

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

Archaea tidak memiliki asam lemak, keberadaannya diganti oleh polimer hidrokarbon 5C isoprene.

Membran dapat disusun oleh ikatan gliserol dieter (20C) atau digliserol tetraeter (40C).

Struktur tersebut membentuk lapisan lipid monolayer yang lebih resisten terhadapat denaturasi panas → hipertermofil > 800⁰C

Apa Itu Struktur Sel Prokariotik : Bacteria dan Archaea

*Sumber: Vilya Syafriana, M.Si.
Baca Juga :