Dinding Sel Bakteri Struktur Fungsi dan Jenis

By On Sunday, February 26th, 2017 Categories : Sains

Dinding sel bakteri harus kuat untuk mencegah sel pecah tetapi juga berpori untuk memungkinkan transportasi melintasi membran sel. Dalam artikel ini, kita akan mempelajari struktur dinding sel bakteri dan bagaimana mereka menyelesaikan tugas-tugas pentingnya.

Tekanan osmotik

Sel bakteri tampil sederhana, tetapi membangun sel-sel ini cukup merupakan tantangan rekayasa. Untuk memahami tantangan ini, pertama-tama kita harus memahami tekanan osmotik dan hubungannya dengan sel-sel bakteri.

Osmosis didefinisikan sebagai perpindahan air melalui membran semipermeabel dari daerah konsentrasi zat terlarut rendah ke daerah konsentrasi zat terlarut tinggi. Sebuah zat terlarut hanya zat terlarut dalam cairan pelarut, yang biasanya air. Air mampu melewati membran, tetapi zat terlarut tidak bisa. Jika satu sisi memiliki lebih zat terlarut (larutan hipertonik) dari sisi lain (larutan hipotonik), air akan bergerak ke sisi yang lebih terkonsentrasi dalam upaya untuk menyeimbangkan konsentrasi zat terlarut. Jika larutan hipertonik dalam bejana tertutup, masuknya air dapat menciptakan tekanan yang signifikan, mungkin cukup memecah pembuluh.

Jadi, apakah yang harus dilakukan oleh bakteri? Bakteri ditutupi oleh membran sel, yang semipermeabel. Air dapat bebas berdifusi ke dalam atau keluar dari sel melalui protein transport, tergantung pada konsentrasi zat terlarut. Umumnya, di bagian dalam sel, ada cukup banyak zat terlarut. Bakteri memiliki DNA, protein, enzim, garam, nutrisi, dan ion dalam larutan dalam sitoplasma yang diadakan oleh sifat semipermeabel membran. Hal ini penting bagi kelangsungan hidup bakteri yang molekul-molekul ini tinggal pada sitoplasma. Di dalam sel, larutan sitoplasma adalah hipertonik dibandingkan dengan lingkungan. Apa yang kita pelajari tentang air adalah bahwa hal itu berusaha untuk keseimbangan dan harus berdifusi ke dalam sel. Sayangnya untuk sel, tekanan osmotik yang dihasilkan bisa sampai 2 atmosfer, yaitu sekitar tekanan yang sama seperti ban mobil Anda!

Jadi, akan kembali ke tantangan rekayasa, bakteri perlu mengembangkan beberapa mekanisme yang akan mencegah sel dari pecah tapi masih cukup berpori untuk bahan seperti nutrisi atau limbah untuk masuk ke dan keluar dari sel.

Selubung sel

Sel bakteri ditutupi oleh amplop sel yang terdiri dari membran sel dan dinding sel. Membran sel merupakan fosfolipid bilayer yang mengatur pengangkutan molekul masuk dan keluar dari sel. Ini adalah struktur yang lemah yang akan meledak dari tekanan osmotik tanpa penguatan. Dinding sel adalah komponen dari amplop yang menyediakan penguatan itu.

Dinding sel

Hampir setiap genus bakteri memiliki dinding sel, yang merupakan bagian kaku, struktur yang mengandung karbohidrat yang mengelilingi sel bakteri. Seperti yang selalu terjadi dalam biologi, ada beberapa orang aneh, seperti genus Mycoplasma, yang telah kehilangan dinding sel mereka, tapi karena mereka adalah minoritas, memiliki dinding sel harus menjadi keuntungan besar bagi bakteri.

Exoskeleton dinding sel bakteri ini dengan memberikan beberapa manfaat. Dinding sel melindungi bakteri dari kerusakan dengan mengitarinya oleh struktur kaku dan tangguh. Struktur ini juga berpori. Molekul kecil dapat bebas melewati dinding sel membran, tetapi molekul besar dikecualikan. Dengan cara ini, dinding sel bertindak sebagai filter kasar. Fungsi utama dari dinding sel, adalah untuk mempertahankan bentuk sel dan mencegah meledak dari tekanan osmotik (disebut lisis).

Tidak mengherankan, alam tampaknya telah memecahkan tantangan sempurna. Dinding sel mempertahankan bentuk dan permeabilitas! Dengan menggali lebih rinci, kita dapat memahami bagaimana dinding sel menyelesaikan ini.

Peptidoglikan

Komponen struktural utama dari dinding sel adalah peptidoglikan, yang merupakan molekul kompleks yang terdiri dari bolak-balik unit N-asetilglukosamin (NAG) dan asam N-acetylmuramic (NAM) saling silang oleh peptida pendek. Hasil adalah, pola crosshatch datar (mirip pagar kawat) yang sangat kuat dan kaku, namun cukup terbuka untuk pergerakan partikel. Seperti yang Anda lihat, peptidoglikan menyerupai pagar kawat.

Hampir semua bakteri memiliki dinding sel yang terbuat dari peptidoglikan. Tapi ada lebih banyak pada dinding sel dari sekedar peptidoglikan. Di alam, ada dua jenis utama dari dinding sel, Gram-positif dan Gram-negatif, masing-masing dengan struktur yang sangat berbeda. Istilah ‘Gram’ mengacu pada teknik pewarnaan Gram yang membedakan bakteri dengan dua dinding sel yang berbeda. Untuk artikel ini, itu tidak penting untuk mengetahui prosedur pewarnaan yang tepat.

Gram-positif

Bakteri Gram-positif memiliki beberapa lapisan peptidoglikan membentuk lapisan sangat tebal, dinding sel yang kaku. Flat, lapisan crosshatched peptidoglikan yang ditumpuk di atas satu sama lain, menciptakan dinding sel yang relatif tebal. Mencakup tumpukan peptidoglikan asam teikoik. Molekul yang panjang ini memiliki muatan negatif dan membantu ion bergerak melalui dinding sel yang tebal. Penting untuk dicatat bahwa asam teikoik hanya ditemukan pada bakteri Gram-positif.

dinding sel bakteri gram positif negatif

dinding sel bakteri gram positif negatif

Gram-negatif

Bakteri Gram-negatif berbeda dari Gram-positif dalam dua cara utama. Dinding sel Gram-negatif terdiri dari hanya satu atau dua lapisan peptidoglikan yang ditutupi oleh membran luar.

dinding sel bakteri gram negatif

dinding sel bakteri gram negatif

Bakteri Gram-negatif memiliki membran sel khas yang mencakup seluruh sel. Hanya di luar membran ini adalah periplasma, yang merupakan lapisan seperti jelly antara membran luar dan membran sel. Ruang periplasmic meliputi lapisan peptidoglikan serta enzim dan protein transportasi tambahan. Dalam bakteri Gram-negatif, hanya ada satu atau dua lapisan mesh peptidoglikan.

Bagian luar periplasma adalah membran luar. Permukaan bagian dalam dari membran luar terbuat dari fosfolipid seperti membran sel. Permukaan luar dari membran luar memiliki komposisi yang berbeda. Alih-alih menjadi fosfolipid, setengah membran ini terdiri dari lipopolisakarida (LPS) yang melekat pada molekul lipid. Jika bakteri Gram-negatif meninggal, LPS dilepaskan dan dapat menjadi racun bagi organisme tuan rumah.

Sepanjang membran luar adalah porins. Protein ini membentuk pori-pori di membran luar yang memungkinkan molekul kecil, hidrofilik seperti gula dan asam amino ke dalam ruang periplasma tapi tetap lebih besar, molekul hidrofobik keluar. Pewarna, antimikroba, dan disinfektan sering dicegah masuk ke sel dengan porins ini.

Hal penting terakhir yang perlu diingat tentang bakteri Gram-negatif adalah bahwa mereka dianggap bakteri bermenbran ganda, dengan membran luar selain membran sel biasa. Bakteri Gram-positif hanya memiliki membran sel.

Ringkasan artikel

Kita telah belajar bahwa hampir semua bakteri memiliki dinding sel. Fungsi utama dari dinding sel adalah untuk menjaga bentuk dan integritas sel dalam menghadapi tekanan osmotik yang tinggi. Hasil tekanan dari konsentrasi tinggi molekul terlarut dalam sel relatif terhadap lingkungan.

Selain mencegah sel dari pecah, dinding sel juga berpori, sehingga transportasi nutrisi dan limbah dapat masuk dan keluar dari sel.

Kekuatan dan porositas dinding sel adalah hasil dari peptidoglikan. molekul NAG dan NAM  dihubungkan oleh peptida membentuk pola crosshatch, menyerupai pagar kawat.

Jika bakteri memiliki dinding tebal memiliki banyak lapisan peptidoglikan, bakteri Gram-positif. Sepanjang dinding sel adalah asam teikoik yang memfasilitasi perpindahan ion.

Jika bakteri memiliki dinding sel tipis hanya satu atau dua lapisan peptidoglikan dikelilingi oleh, membran luar kedua, adalah Gram-negatif. Bakteri bermembran ganda memiliki porins dan lipopolisakarida pada membran luar mereka.