Thursday, June 14, 2012

Struktur Sel Bakteri




Bakteri termasuk dalam golongan prokaryot yang lebih sederhana dari pada eukaryot. Komposisi sel prokaryot terdiri atas daerah inti, sitoplasma, dinding sel dan struktur luar dinding sel.

Dinding sel 
Pada sel prokaryot dinding sel tersusun atas lapisan peptidoglikan yang juga disebut sebagai lapisan murein atau mukopeptida yang menyebabkan dinding sel terlihat kaku. Peptidoglikan adalah polimer kompleks yang terdiri atas dua gula turunan yaitu asam-N-asetil glukosamin serta asam-N-asetil muramat yang dihubungkan ikatan β-1,4, dan sebuah rantai peptida pendek yang contohnya terdiri dari asam amino l-alanin, d-alanin, d-asam glutamat, dan baik l-lisin atau asam diaminopimelik (DAP)-asam amino langka yang hanya ditemukan pada dinding sel prokariot. Penyusun peptidoglikan pada bagian luar membran plasma dimediasi oleh enzim periplasma yaitu transglicosa, transpeptidase dan karboksipeptidase. Tempat ini merupakan sasaran dari antibiotik golongan Beta Laktam yang bekerja dengan cara menghambat transpeptidase dan karboskipeptidase selama pembentukan murein pada dinding sel.Pada bakteri gram positif, peptidoglikan setebal 20-80 nm dengan komposisi terbesar teichoic, asam teichuroni dan berbagai macam polisakarida. Asam teikhoat berfungsi sebagai antigen permukaan pada Gram positif. Letaknya berada antara lapisan membran sitoplasma dan lapisan peptidoglikan. Polisakarida dan asam amino pada lembar peptidoglikan bersifat sangat polar sehingga pada bakteri gram positif yang memiliki dinding sel yang sangat tebal dapat bertahan dari aktivitas cairan empedu dalam usus. Sebaliknya, lembar peptidoglikan rentan terhadap lisozim sehingga dapat dirusak oleh senyawa bakterisidal.
Bakteri gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang lebih tipis 5-10 nm dengan komposisi utama lipoprotein, membran luar dan lipopolisakarida. Lipoprotein adalah perakitan biokimia yang berisi protein dan lipid. Lipid atau turunannya mungkin kovalen atau non-kovalen terikat pada protein. Banyak enzim, pengangkut, protein struktural, antigen, dan racun yang adhesins lipoprotein. Lipoprotein berfungsi sebagai penstabil membran luar dan tempat perlekatan pada lapisan peptidoglikan. Membran luar pada gram negatif juga memiliki sifat hidrofilik, namun komponen lipid pada dinding sel nya justru memberikan sifat hidrofobik. Selain itu terdapat saluran spesial terbuat dari protein yang disebut porins yang berfungsi sebagai tempat masuknya komponen hidrofilik seperti gula dan asam amino yang penting untuk kebutuhan nutrisi bakteri. Membran luarnya merupakan struktur bilayer, komposisi lembar dalamnya mirip dengan membran sitoplasma, hanya saja fosfolipid pada lapisan luarnya diganti dengan molekul lipopolisakarida (LPS). Selain itu terdapat ruang antara membran dalam dengan membran luarnya yang disebut ruang periplasma, terdiri dari lapisan murein dan larutan protein mirip gel, enzim hidrolitik dan enzim detoksifikasi. 
Pada sebagian fungi, dinding sel tersusun atas kitin. Kitin merupakan polisakarida yang juga komponen utama artropoda dan serangga lainnya. Kitin adalah polimer berantai panjang dari asetilglukosamin-N, sebuah turunan dari glukosa. Kitin bersifat tidak larut dalam air. 
Fungsi utama dari dinding sel adalah menjaga tekanan osmotik (tekanan yang menyebabkan terjadinya osmosa air serta zat halus dari hipotonis ke hypertonis), dinding sel juga memegang peranan penting dalam proses pembelahan sel. Dinding sel melaksanakan sendiri biosintesa untuk membentuk dinding sel. 

Membran Sitoplasma 
Membran sitoplasma disebut juga membran sel yang komposisinya terdiri dari fosfolipid dan protein. Membran sel bakteri berfungsi dalam seleksi dan pengangkutan larutan ke dalam sel; berperan dalam transfer elektron dan fosforilasi oksidatil; pada bakteri aerob berperan dalam pengeluaran enzim hidrolitik; sebagai tempat enzim dan molekul pembawa yang berfungsi dalam biosintesis DNA, polimer dinding sel dan lipid selaput. Ditempat tertentu pada membran sitoplasma terdapat cekungan (lekukan) ke dalam yang disebut mesosom. Ada dua jenis mesosom yaitu septal mesosom yang berfungsi dalam pembelahan sel dan lateral mesosom.

Fungsi utama membran sitoplasma adalah : 
1. Menjadi tempat transport bahan makanan secara selektif 
2. Pada spesies mikroba aerob merupakan tempat transport elektron dan oksidasi fosforilasi 
3. Tempat ekspresi bagi eksoenzim yang hidrolitik 
4. Mengandung enzim dan molekul-molekul yang berfungsi pada biosintesa DNA, polimerisasi dinding sel dan lipin membran (fungsi biosintetik) 
5. Mengandung reseptor dan protein untuk sistem kemotaktik. 

Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme dengan penggunaan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP, dan mereduksi gas oksigen menjadi air. 
Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi menggunakan berbagai jenis nutrien, hampir semua organisme menjalankan fosforilasi oksidatif untuk menghasilkan ATP, oleh karena efisiensi proses mendapatkan energi, dibandingkan dengan proses fermentasi alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik.
Menurut teori kemiosmotik yang dicetuskan oleh Peter Mitchell, energi yang dilepaskan dari reaksi oksidasipada substrat pendonor elektron, baik pada respirasi aerobik maupun anaerobik, perlahan akan disimpan dalam bentuk potensial elektrokemis sepanjang garis tepi membran tempat terjadinya reaksi tersebut, yang kemudian dapat digunakan oleh ATP sintase untuk menginduksi reaksi fosforilasi terhadap molekul adenosina difosfat dengan molekul Pi. 
Elektron yang melekat pada molekul sisi dalam kompleks IV rantai transpor elektron akan digunakan oleh kompleks V untuk menarik ion H+ dari sitoplasma menuju membran mitokondria sisi luar, disebut kopling kemiosmotik,[3] yang menyebabkan kemiosmosis, yaitu difusi ion H+ melalui ATP sintase ke dalam mitokondria yang berlawanan dengan arah gradien pH, dari area dengan energi potensial elektrokimiawi lebih rendah menuju matriks dengan energi potensial lebih tinggi. Proses kopling kemiosmotik juga berpengaruh pada kombinasi gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran yang disebut gaya gerak proton.

Ribosom 
Di dalam sitoplasma terdapat kurang lebih 20.000 - 30.000 ribosom yang tersusun atas RNA dan protein. Ribosom merupakan tempat sintesis protein. Ribosom prokariotik tersusun atas sub unit kecil dan sub unit besar yang berukuran 30 S dan 50 S (Svedberg). Pada saat proses transaksi, kedua sub unit ini bersatu untuk menjalankan fungsinya. Di dalam sitoplasma juga terdapat molekul protein dan enzim yang digunakan dalam setiap reaksi kimia di dalam sitoplasma. Bakteri juga menyimpan cadangan makanan di sitoplasma dalam bentuk granula-granula tidak larut air. Materi genetik sel prokariotik membentuk suatu struktur yang dinamakan nukleoid, merupakan kromosom tunggal. Antara materi inti dengan sitoplasma tidak terdapat pembatas atau tidak memiliki membrane inti. Sel prokariotik mengandung sejumlah kecil DNA dengan total panjang antara 0,25 mm sampai 3 mm yang mampu mengkode 2000 – 3000 protein.

Plasmid 
Plasmid adalah DNA ekstrakromosomal yang dapat bereplikasi secara autonom dan bisa ditemukan pada sel hidup. Di dalam satu sel, dapat ditemukan lebih dari satu plasmid dengan ukuran yang sangat bervariasi namun semua plasmid tidak mengkodekan fungsi yang penting untuk pertumbuhan sel tersebut. Umumnya, plasmid mengkodekan gen-gen yang diperlukan agar dapat bertahan pada keadaan yang kurang menguntungkan sehingga bila lingkungan kembali normal, DNA plasmid dapat dibuang.
Sebagian besar plasmid memiliki struktur sirkuler, namun ada juga plasmid linear yang dapat ditemukan pada mikroorganisme tertentu, seperti Borrelia burgdorferi dan streptomyces. Plasmid ditemukan dalam bentuk DNA utas ganda yang sebagian besar tersusun menjadi superkoil atau kumparan terpilin. Struktur superkoil terjadi karena enzim topoisomerase membuat sebagian DNA utas ganda lepas (tidak terikat) selama replikasi plasmid berlangsung. Struktur superkoil akan menyebabkan DNA plasmid berada dalam konformasi yang disebut lingkaran tertutup kovalen atau covalently closed circular (ccc), namun apabila kedua utas DNA terlepas maka akan plasmid akan kembali dalam keadaan normal (tidak terpilin) dan konformasi tersebut disebut sebagai open circuler (oc). 

Kapsul 
Banyak spesies bakteri mensintesa polimer ektrasel (umumnya polisakarida) yang berkondensasi dan membentuk lapisan di sekeliling sel dan disebut kapsul. 
Pada medium agar, koloni bakteri berkapsul tampak sebagai koloni berlendir. Umumnya bakteri berkapsul lebih tahan terhadap efek fagositosis dari daya pertahanan badan. Contoh bakteri berkapsul adalah streptococcus mutans, dapat melekat erat pada permukaan gigi, membentuk lapisan plak pada gigi dan mengeluarkan produk asam yang menyebabkan karies gigi. 
Bagi bakteri, kapsul merupakan penutup dan pelindung yang berfungsi juga sebagai tempat penyimpangan cadangan makanan. Kapsul bakteri penyebab penyakit tertentu menambah kemampuan bakteri itu untuk menginfeksi. Bila bakteri kehilang kapsulnya sama sekali, maka bakteri tersebut dapat kehilangan virulensinya dan dengan demikian kehilangan kemampuan untuk menyebabkan infeksi. 

Flagelum 
Flagellum (jamak flagella) adalah alat gerak (motile organ) berbentuk cambuk pada sejumlah organisme bersel satu. Suatu individu dapat memiliki satu atau lebih flagella. Flagelum menyebabkan motilitas (pergerakan) pada bakteri. Flagelum terdiri dari tiga bagian, tubuh dasar, struktur seperti kait dan sehelai filamen panjang di luar dinding sel. Flagelum dibuat dari sub unit protein yang disebut flagelin. Bila suspensi bakteri berflagel kita kocok kuat-kuat, maka flagel akan rontok, tetapi flagel tersebut dapat tumbuh lagi sempurna dalam 3-6 menit. Flagelum tidak dimiliki oleh semua bakteri, pada bakteri kokus jarang dijumpai flagelum. Bagi bakteri yang memiliki flagelum, pola pelekatan serta banyaknya yang melekat digunakan untuk mengklasifikasikan bakteri ke dalam kelompok taksonomi tertentu.

Spora 
Beberapa spesies bakteri tertentu dapat menghasilkan spora diluar sel (eksosspora) atau di dalam sel (endospora). Spora pada bakteri berfungsi sebaga pertahanan tubuh. Beberapa spesies bakteri menghasilkan eksospora, misalnya streptomyces menghasilkan serantaian spora (disebut konidia), yang disangga di ujung hifa. 
Endospora paling sering dijumpai pada bakteri batang gram positif seperti Bacillus dan Clostridium. Bakteri ini membentuk spora bila keadaan lingkungannya jelek. Masing-masing sel akan membentuk spora, sedangkan sel induknya akan mengalami otolisis. Langkah-langkah utama Spora bersifat sangat resisten terhadap panas, kekeringan dan zat kimiawi. Bila kondisi lingkungan telah baik kembali, maka spora dapat melakukan germinasi dan memproduksi sel vegetatif. Langkah-lahkah utama di dalam proses itu dapat digariskan sebagai berikut: 
1. Penjajaran kembali bahan DNA menjadi filamen dan invanginasi membran sel di dekat satu ujung sel untuk membentuk suatu struktur yang disebut bakal spora. 
2. Pembentukan sederetan lapisan yang menutupi bakal spora yaitu korteks spora diikuti dengan selubung spora berlapis banyak. 
3. Pelepasan spora bebas diikuti sel induk yang mengalami lisis. 
Secara morfologis, proses sporulasi terjadi dengan cara isolasi badan inti yang diikuti dengan melipatnya membran sel ke arah dalam. Spora terdiri atas : 
a. Core yaitu sitoplasma dari spora. Di dalamnya terkandung semua unsur untuk kehidupan mikroba seperti kromosom yang komplit, komponen-komponen untuk sintesis protein dan lain sebagainya. 
b. Dinding spora yakni lapisan paling dalam dari spora, terdiri dari dinding peptidoglikan dan akan menjadi dinding sel bila spora kembali ke bentuk vegetatif. 
c. Korteks adalah lapisan yang tebal dari spora envelope. Juga terdiri dari lapisan peptidoglikan tapi dalam bentuk yang istimewa. 
d. Coat yaitu terdiri dari zat semacam keratin dan keratin inilah yang menyebabkan spora relatif tahan terhadap pengaruh luar. Keratin adalah protein filamen intermediate dari jaringan epitalial yang bersifat keras dan tidak larut dalam air. Contoh keratin adalah pada lapisan kulit, kuku dan rambut. 
e. Eksosporium adalah lipoprotein membran yang terdapat paling luar.

No comments:

Post a Comment