PERBEDAAN BAKTERI DAN ARCHAEA.pdf

7/17/2019 PERBEDAAN BAKTERI DAN ARCHAEA.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/perbedaan-bakteri-dan-archaeapdf 1/26

1

PR MIKROBIOLOGI

“PERBEDAAN DINDING SEL BAKTERI DAN ARCHAEA”

Oleh:

NAMA : SUSILAWATI. S

NIM : ACD 214 004

MATA KULIAH : MIKROBIOLOGI

DOSEN: Dr. YANETRI ASI NION, M.Si

Dr. LISWARA NENENG, M. Si

PROGRAM STUDI : PENDIDIKAN BIOLOGI

JENJANG : MAGISTER PENDIDIKAN (S-2)

PROGRAM PASCASARJANA PENDIDIKAN BIOLOGI

UNIVERSITAS PALANGKARAYA

BULAN OKTOBER TAHUN 2015



2

1. BAKTERI

a.

Struktur sel Bakteri dan Bagian Bagian Sel BakteriStruktur sel bakteri pada umumnya semuanya hampir sama yaitu nukleous

yang berbentuk nukleoida. adanya dinding sel bakteri, serta kromosom minor

berupa plasmid dan terdapat pilus atau pili dan ribosom. membran plasma, dan

mesosom. Tambahan lain seperti flagellum (flagella), lapisan S,karboksisome,

magnetosome dapat anda temukan pada bakteri tertentu. Berikut gambar struktur

sel bakteri:

Struktur Sel Bakteri

Dinding sel bakteri tersusun atas peptidoglikan. Peptidoglikan adalah

rantai polisakarida yang tersusun atas Asam N-Asetilmuramik (NAM) dan N-

Asetilglukosamin (NAG). Dinding sel bakteri berfungsi dalam mempertahankan

bentuk sel, menjaga tekanan dalam sel atau turgor sel dikarenakan banyaknya

kandungan protein dalam sel. Dinding sel pada bakteri terbagi atas dua jenis yaitu

gram positif dan gram negatif. Perbedaan keduanya terletak pada jumlah

peptidoglikan dan karakteristik khusus pada membran sitoplasmanya.

Membran Plasma Bakteri atau membran sitoplasma, Pada umumnya

tersusun atas phospholipid bilayer. Akan tetapi khusus untuk bakteri gram negatif,

memiliki membran terluar dan periplasma sebelum mencapai membran sitoplasma

sehingga terlihat seperti tiga lapisan. Lapisan membran luar tersusun atas



3

lipopolisakarida dan protein. Hal ini yang membedakan antara gram negatif dan

bakteri gram positif.

Struktur Dinding Sel bakteri

Lapisan membran sel bakteri

Flagella atau flagellum (tunggal) pada sel bakteri berfungsi sebagai alat

gerak bakteri. Terdapat beberapa macam flagella pada bakteri berdasarkan

letaknya dan jumlahnya pada sel bakteri tersebut. Untuk lebih jelasnya tentang

pembagian sel bakteri berdasarkan flagellanya silahkan baca pada artikel motilitas

bakteri ini.

http://www.belajarbiologi.com/2014/05/motilitas-bakteri.html






4

Fimbriae atau rambut sel merupakan tabung protein yang berada pada

bagian luar sel. Fimbriae utamanya berfungsi dalam pelekatan akan tetapi pada

beberapa kasus seperti Myxococcus dapat berfungsi dalam motilitas bakteri untuk

membentuk badan buah. Selain fimbriae, ada juga pili, memiliki struktur yang

sama dengan fimbriae akan tetapi lebih panjang dan lebih sedikit jumlahnya pada

bakteri. Hal ini karena fungsinya yang lebih spesifik untuk konjugasi serta

memperkuat pelekatan bakteri.

Bagian dalam sel bakteri terdapat ribosom yang berperan dalam sintesis

protein. Ribosom pada sel bakteri berbeda dengan sel eukariot dari segi ukuran.

Ukuran ribosom bakteri adalah 70 S (S = Svedber g), dengan subunit besar 50 S

dan subunit kecil 30 S. Selain ribosom juga terdapat sitoskeleton. Fungsi

sitoskeleton pada sel bakteri sama dengan sitoskeleton pada eukariot. Terdapat

juga inklusi pada sel bakteri seperti droplet lemak, kristal, glikogen, dan pigmen.

Inklusi sel bakteri tidak memiliki membran dan tidak melakukan proses

metabolisme. Selain itu, terdapat juga vakuola gas. Akan tetapi vakuola gas hanya

terdapat pada bakteri tertentu seperti bakteri plankton dan cyanobakteria. Sel

bakteri juga memiliki DNA yang berbentuk sirkuler dan pada beberapa bakteri

terdapat DNA yang linear. Selain itu, bakteri juga memiliki plasmid atau DNA

mini yang berfungsi dalam meneruskan informasi tertentu. Plasmid sering disebut

sebagai ekstrakromosomal DNA.

Mesosome yang sebelumnya dikenal sebagai sebuah pelipatan membran

yang dihasilkan oleh sel bakteri sebagai organel atau interseluler membran

ternyata ditemukan sebagai sebuah artifak yang disebabkan oleh proses dalam

melakukan pengamatan menggunakan mikroskop elektron. Akan tetapi, terdapat

beberapa macam interselular membran pada bakteri seperti Kromatofor pada

bakteri fototrofik, yang mengandung bakterioklorofil dan karotenoid. Selain itu

terdapat juga mikrokompartemen pada bakteri seperti karboksisome dan

magnetosome. Mikrokompartemen berfungsi dalam metabolisme tertentu pada

bakteri tertentu dan dibungkus oleh protein sehingga tidak mengandung lipid

karena tidak dibungkus oleh membran. Sepertinya hampir semua bagian dan

struktur bakteri sudah anda pelajari. Untuk lebih jelasnya saya sarankan anda baca

http://en.wikipedia.org/wiki/Svedberg

http://en.wikipedia.org/wiki/Svedberg



5

buku khusus tentang bakteri seperti buku bakteriologi. Bakteri merupakan

organisme prokariotik yang memiliki dinding sel yang tersusun dari

peptidoglikan. Hal ini berbeda dengan tumbuhan yang dinding selnya tersusun

dari selulosa, pektin, maupun lignin. Dinding sel bakteri memiliki struktur yang

agak kaku yang terletak di luar membran sel. Peranan dinding sel tersebut adalah

untuk mempertahankan bentuk sel dan mencegah sel mengalami lisis.

Komponen utama dari dinding sel bakteri adlah peptidoglikan atau disebut

juga dengan murein. Peptidoglikan merupakan suatu polimer yang berukuran

besar yang dihubungkan dengan ikatan kovalen. Peptidoglikan terdiri dari dua

macam derivat polisakarida, yakni N-acetylglucosamine dan N-acetylmuramic

acid serta asam amino seperti L-alanine, D-alanine, dan D-glutamic acid . Pada

polimer peptidoglikan molekul N-acetylglucosamine bergantian dengan molekul

N-acetylmuramic acid yang saling berpaut silang membentuk glycan tetrapeptide

(Gambar 1). glycan tetrapeptide ini melalui tetrapeptida, empat asam amino.

Sebagian besar bakteri gram positif memiliki asam amino ketiga berupa lisin

sedangkan sebagian besar bakteri negatif berupa asam diaminophimelat.

Gambar 1. Struktur peptidoglikan yang setiap unit mengalami repetisimembentuk glycan tetrapeptide.

Rantai panjang dari peptidoglikan ini disintesis secara berdampingan

untuk membentuk suatu lembaran yang melingkupi suatu sel (Gambar paling



6

atas). Rantai-rantai peptidoglikan tersebut dihubungkan secara menyilang oleh

asam amino. Sementara ikatan glikosida menghubungkan gula di dalam untaian

glikan secara kovalen (Gambar 2).

Gambar 2. Struktur peptidoglikan pada Escherichia coli dan Staphylococcus

aureus.

Pada dinding sel bakteri gram positif memiliki molekul tambahan berupa

asam teikoat yang terdiri atas gliserol, fosfat, dan ribitol gula alkohol dalam

bentuk polimer dengan panjang 30 unit. Polimer-polimer tersebut terkadang

memanjang sampai keluar dari dinding sel dan kapsul (Gambar 3). Pada bakteri

gram positif memiliki lapisan peptidoglikan yang relatif tebal dengan ukuran 20-

80 nm. Lapisan peptidoglikan tersebut menempel pada permukaan luar membran

sel. Bakteri jenis ini tidak memiliki membran luar maupun ruang periplasmik.

Sehingga dengan menggunakan pewarnaan gram (Hans Christian Gram), maka

bakteri ini akan nampak berwarna ungu.



7

Gambar 3. (a) struktut asam teikoat; (b) ilustrasi dinding sel bakteri gram positif.

Adapun pada bakteri gram negatif memiliki struktur yang lebih kompleks

dibandingkan dengan bakteri gram positif. Komposisi peptidoglikan sekitar 10-

20% dan sisanya berupa polisakarida, protein, dan lipid. Dinding sel terdiri atasmembran luar yang menyusun permukaan luar dinding dan berbatasan dengan

ruang periplasmik yang sangat sempit (Gambar 4). Pada pewarnaan gram, bakteri

ini tidak bisa mempertahankan warna kristal violet pada tahap dekolorisasi. Hal

ini dikarenakan dinding selnya sangat tipis dan jumlah lipoprotein serta

lipopolisakarida banyak pada dinding sel.

Gambar 4. Diagram dinding sel bakteri gram negatif.



8

Perbedaan antara bakteri gram positif dan negatif disajikan dalam Gambar 5 dan

Tabel 1 berikut ini.

Gambar 5. Perbedaan gram positif dan gram negatif.

Tabel 1. Perbedaan bakteri gram (+) dan gram (-).

Karakteristik Bakteri Gram

(+)

Bakteri Gram (-)

Peptidoglikan Lapisan tebal Lapisan tipis

Asam Teikoat Sering dijumpai Tidak ada

Membran Luar Tidak ada Ada

Ruang Periplasmik Tidak ada Ada

Bentuk Sel Kaku Kaku dan

fleksibel

Hasil Pencernaan Enzim Protoplas Spheroplast

Sensitivitas terhadap

Warna dan Antibiotik

Paling sensitif Kurang sensitif

2. ARCHAEA

2.1. Bentuk dan Ukuran Sel

Secara umum struktur sel Archaea memiliki bentuk yang hampir sama

seperti bakteri, dan bentuknya cukup beragam. Beberapa Archaea berbentuk

batang/basil, bulat/kokus, atau spiral. Bahkan terdapat beberapa Archaea yang

memiliki bentuk “tidak biasa” , yaitu segitiga dan persegi panjang. Meskipun

morfologi sel relatif mudah untuk diamati, tetapi terkadang sulit untuk



9

membedakan bakteri dan Archaea, karena keduanya memiliki ragam bentuk yang

hampir sama.

Gambar 3. Beberapa bentuk morfologi yang terdapat pada Archaea (a)

ethanobrevibacter smithii; (b) Methanobacterium uliginosum; (c)ethanosphaera stadtmanae; (d) Methanoplanus limicola ; (e) Methanospirillum

hungatei; (f) Halobacteriumhalobium; (g) Halococcus morrhuae; (h)

Thermoplasma acidophilum; (i) Methanolobus vulcani; (j) Pyrococcus furiosus;(k) Haloferax mediterranei; (l) Thermofilum ‘librum’; (m) Pyrodictium occultum;

(n) Thermoproteus tenax.

Archaea merupakan organisme yang berukuran sangat kecil, yaitu sekitar

1.5-2.5 µm (Beveridge, 2001). Ukuran yang kecil ini memberikan keuntungan

tersendiri bagi sel tersebut. Sel yang berukuran lebih kecil memiliki luas

permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan volume sel, jika dibandingkan

dengan sel yang berukuran lebih besar. Sehingga memiliki rasio permukaan

terhadap volume lebih tinggi. Rasio permukaan/volum memberikan beberapa

akibat pada kehidupannya. Sebagai contoh pada pertukaran nutrisi, sel yang

memiliki rasio permukaan/volum lebih tinggi akan mendukung pertukaran nutrisi

lebih cepat dibanding yang lebih rendah, oleh karena itu sel yang lebih kecil akan

tumbuh lebih cepat dibandingkan dengan sel yang lebih besar karena memiliki

rasio yang lebih tinggi. Sedangkan secara genetik, hal ini dapat berdampak pada

evolusi karena sel Archaea adalah haploid, sehingga mutasi akan diekspresikan



10

secara langsung. Sedangkan mutasi itu sendiri adalah sumber dari suatu evolusi.

Oleh sebab itu Archaea dapat lebih cepat menanggapi perubahan lingkungan.

2.2 Membran sitoplasma pada Archaea

Struktur dasar dari membran sel Archaea tersusun atas fosfolipid. Struktur

ini tersusun dari molekul gliserol yang berikatan dengan fosfat pada ujung

pertama (kepala) dan berikatan dengan rantai samping yang berupa isoprenoid

pada ujung lainnya (ekor).

Gambar 4. membran sel Archaea.

Karena sifatnya yang hidrofilik maka ketika membran sel berada pada

lingkungan cair, ujung molekul yang mengandung gugus fosfat akan berada pada

permukaan luar membran yang berhubungan langsung dengan lingkungan luar

sel, dan sisi lainnya yang bersifat hidrofobik akan berada dibagian dalam.

Pelapisan seperti ini menciptakan penghalang kimia yang sangat efektif disekitar

sel dan membantu dalam menciptakan keseimbangan kimiawi. Secara komposisi,

membran sel Archaea memiliki perbedaan dengan membran sel bakteri dan

eukaria. Perbedaan tersebut antara lain adalah perbedaan kiralitas gliserol yang

menjadi penyusun membran sel, ikatan antara gliserol dan rantai samping

isoprenoid berupa ikatan eter, rantai samping berupa isoprenoid bukan asam

lemak seperti pada bakteri dan eukaria, dan memiliki rantai samping yang

bercabang.



11

2.2.1. Kiralitas dari gliserol

Gliserol yang digunakan Archaea untuk membentuk fosfolipid merupakan

stereoisomer dari gliserol yang digunakan untuk membentuk membran sel pada

bakteri dan eukaria. Dua molekul yang stereoisomer adalah cerminan satu sama

lain. Pada membran sel bakteri dan eukaria, gliserol yang menyusun membran

selnya berupa D-Gliserol, sedangkan pada arkaea berupa L-gliserol.

Gambar 5. Struktur penyusun membran sel Archaea dan bakteri/eukaria.

2.2.2. Ikatan eter

Pada kebanyakan organisme, gliserol yang terdapat pada membran selnya

akan berikatan dengan rantai samping menggunakan ikatan ester. Namun tidak

demikian halnya pada membran sel Archaea. Ikatan yang terbentuk antara gliserol

dan rantai samping pada membran sel Archaea adalah ikatan eter. Hal ini

memberikan fosfolipid yang dihasilkan memiliki sifat mekanik kimia yang

berbeda dari lipid membran organisme lain.

Gambar 6. Ikatan yang terbentuk pada membran sel bakteri/eukaria dan Archaea.



12

2.2.3. Rantai Isoprenoid

Archaea memiliki rantai samping penyusun fosfolipid yang berbeda

dengan bakteri dan eukaria. Rantai samping penyusun fosfolipid pada bakteri dan

eukaria adalah asam lemak, sedangkan pada Archaea rantai samping yang

dimilikinya adalah isoprenoid. Isoprenoid merupakan hidrokarbon yang memiliki

20 atom C dan merupakan anggota paling sederhana dari kelas bahan kimia yang

disebut terpene. Menurut definisi, terpene adalah molekul yang menghubungkan

molekul isoprenoid bersama-sama.

Gambar 7. Struktur membran monolayer pada Archaea.

Lipid yang terdapat pada Archaea termoasidodfil dan metanogen adalah

tetralipid, dimana ujung rantai samping phytanil pada struktur tetralipid berikatan

secara kovalen dengan molekul gliserol yang lain. Sehingga akan membentuk

struktur monolayer. Struktur seperti ini tidak memiliki area tengah yang kosong

seperti pada struktur lipid bilayer. Sehingga struktur seperti ini memiliki resistensi

yang lebih terhadap temperatur tinggi dibandingkan struktur lipid bilayer. Pada

umumnya Archaea yang hidup optimal pada suhu tinggi, membran selnya terdiri

dari lipid monolayer ataupun kombinasi antara lipid bilayer dan monolayer.

Gambar 8. Membran monolayer dan bilayer.



13

2.2.4. Rantai samping yang Bercabang

Tidak hanya rantai samping Archaea yang dibentuk dari komponen yang

berbeda. Akan tetapi rantai sampingnya memiliki struktur fisik yang juga berbeda.

Rantai samping pada membran sel Archaea memiliki cabang, karena penggunaan

isoprenoid untuk membentuk rantai sampingnya. Asam lemak pada bakteri dan

eukariot tidak memiliki rantai cabang, sehingga sifat ini menjadikan membran

Archaea yang memiliki karakter unik. Hal ini menciptakan beberapa properti

yang menarik di membran Archaea. Rantai samping isoprenoid bisa bergabung

bersama-sama antara dua rantai samping fosfolipid tunggal atau bergabung ke

rantai fosfolipid sisi lain di sisi lain membran (membentuk fosfolipid

transmembran). Rantai samping tersebut juga dapat mempunyai kemampuan

untuk membentuk cincin karbon. Hal ini terjadi ketika salah satu cabang

mengelilingi dan mengikat atom bawah rantai untuk membuat cincin lima atom

karbon. Cincin tersebut diperkirakan memberikan stabilitas struktural membran.

2.3 Dinding Sel Archaea

Archaea memiliki keragaman dalam hal lapisan yang menyelubungi

selnya. Beberapa Archaea memiliki lapisan protein permukaan atau S-layer.

Lapisan ini terdiri dari protein monomolekular yang identik atau lebih dikenal

dengan sebutan glikoprotein (Kandler dan Konig, 1993). Lapisan ini secara

langsung berhubungan dengan bagian luar membran plasma dan berfungsi untuk

melindungi dari lisis osmotik. Lapisan ini juga dapat berfungsi sebagai penyeleksi

molekul yang dapat masuk kedalam sel.

Gambar 9. S-Layer.



14

Selain S-Layer, diketahui beberapa Archaea juga memiliki struktur yang

mirip dengan dinding sel pada bakteri, namun berbeda dalam hal komposisi kimia

penyusunnya. Dinding sel Archaea tidak memiliki peptidoglikan namun memiliki

molekul yang mirip dengan peptidoglikan yang disebut pseudomurein.

Pseudomurein dibangun dari N-Asetil glukosamin dengan Asam N-Asetil

talosamin uronat yang berikatan dengan ikatan glikosidik pada β-1,3 hal ini

berbeda dengan peptidoglikan pada bakteri yang dibangun menggunakan N-Asetil

glukosamin dan N-Asetil muramat yang berikatan pada β-1,4.

Gambar 10. Struktur pseudomurein.

Perbedaan lainnya adalah asam amino yang terdapat pada pseudomurein

semuanya berupa L-Steroisomer. Struktur seperti ini memberikan dampak yang

menguntungkan pada Archaea, yaitu dinding sel mereka resisten terhadap

antibiotik dan juga tidak terpengaruh terhadap aktivitas lisosim dan protease yang

umum (Konig, 2001). Beberapa Archaea tidak memiliki pseudomurein namun

memiliki polisakarida lainnya, yaitu glutaminylglycan, heterosakarida,

methanochondroitin.

2.4. Struktur Permukaan Sel Archaea, Inklusi Sel, dan Vesikula Udara

Penelitian mengenai struktur tambahan pada permukaan sel Archaea telah

banyak dilakukan dengan memanfaatkan observasi elektron mikroskopis pada

beberapa jenis Archaea. Penelitian ini menunjukkan beberapa tipe struktur

tambahan pada permukaan sel Archaea, seperti pili dan flagella yang tampak



15

seperti struktur yang ada pada bakteri, tetapi ternyata memiliki perbedaan. Selain

itu struktur lain seperti cannulae (kanula), Hami, Iho670 Fibers, dan bindosome

muncul sebagai struktur unik lain yang dimiliki oleh Archaea.

2.4.1. Struktur Permukaan Sel Archaea

a. Pili

Fimbriae dan pili merupakan struktur filamen yang tersusun atas protein

yang memanjang dari permukaan sel dan memiliki banyak fungsi. Fimbriae

memungkinkan sel untuk menempel pada suatu permukaan. Secara umum pili

mirip dengan fimbriae, tetapi pili lebih panjang dan hanya satu atau sebagian kecil

pili yang bisa melekat pada permukaan sel. Fungsi pili itu sendiri adalah untuk

memfasilitasi pertukaran gen di antara sel pada suatu proses yang disebut sebagai

konjugasi. Walaupun sebenarnya proses konjugasi tidak selalu diperantarai oleh

pili.

Gambar 11. Tanda panah menunjukkan pili pada struktur permukaan sel.

b. Cannula, Hami, Iho670 Fibers, dan Bindosome

Struktur permukaan sel Archaea terdiri dari banyak bagian, yaitu kanula,

hami, Cannula, Hami, Iho670 Fibers, dan Bindosome. Struktur permukaan

tersebut tidak banyak dibahas seperti halnya pili dan flagella, hal ini disebabkan

karena sistem genetik di dalam struktur tersebut tidak mudah untuk dipelajari dan

tidak ditemukan pada semua jenis Archaea.

c. Cannulae (Kanula)

Kanula merupakan jaringan tubula yang sampai saat ini hanya ditemukan

pada genus Pyrodictium. Kanula berupa pipa berongga berdiameter luar 25 nm

(Gambar 12) yang sangat resisten terhadap panas dan proses denaturasi (Rieger et



16

al ., 1995). Strukturnya hampir sama dengan struktur permukaan sel lainnya yaitu

terbentuk atas lapisan glikoprotein, yang memiliki tiga subunit glikoprotein yang

homolog. Kanula menunjukkan aktivitasnya sebagai penghubung intraseluler

antar ruang periplasmik sel yang berbeda (Nickell et al ., 2003). Walaupun fungsi

kanula belum diketahui secara jelas, tetapi dapat diasumsikan bahwa dengan

adanya kanula, sel dapat melakukan pertukaran nutrisi atau bahkan materi genetik.

Gambar 12. Kanula (Rieger et al ., 1995).

d. Hami

Struktur permukaan Archaea yang lain adalah hamus atau hami (Gambar 13).

Hami banyak ditemukan pada Archaea yang hidup di daerah suhu rendah yang

mengandung kadar sulfat tinggi (cold sulphidic springs). Strukturnya

menunjukkan filamen-filamen yang sangat kompleks dengan kenampakan seperti

kawat berduri yang ujungnya memiliki kait dengan diameter 60 nm (Moissl et al .,

2005). Masing-masing sel dikelilingi oleh sekitar 100 hami. Hami stabil pada

kisaran temperatur dan pH yang luas yaitu antara 0-70 oC dan 0,5-11,5. Hami

dapat bertindak sebagai perantara proses adesi seluler permukaan terhadap

komposisi kimia yang berbeda sebagaimana adesi yang berlangsung di antara sel.

Hami juga terbukti menjadi komponen protein utama dalam pembentukan biofilm

Archaea, dimana sel membentuk susunan tiga dimensi yang jaraknya konstan

melalui proses perlekatan antar sel Archaea (Henneberger et al ., 2006).



17

Gambar 13. (a) Sekitar 100 hami keluar secara melingkar di permukaan sel. (b)

Kenampakan kait yang berada di ujung hami. Tanda panah menunjukkan lokasi

kait. (c) Hami menunjukkan kenampakan seperti kawat berduri (Moissl et al .,2005).

e. Bindosome

Bindosome (Gambar 14) adalah struktur Archaea yang diduga mempunyai

fungsi unik pada Sulfolobus solfataricus (Albers dan Pohlschröder, 2009).

Komponen struktural bindosome yang utama adalah substrat pengikat protein

(substrat binding protein/SBP) yang diketahui sebagai glikoprotein (Elferink et

al., 2001), yang disusun oleh Pilin tipe IV seperti pada sekuen peptida sinyal dan

mengandung protein khas yang diketahui mampu membentuk struktur oligomerik

pada Archaea dan bakteri. Susunan oligomerik komplek berperan dalam

penyerapan gula, hal ini dapat membantu S. solfataricus untuk dapat tumbuh pada

substrat yang bervariasi (Ng et al ., 2008).

Gambar 12. Gambar asli bindosome belum diketahui secara pasti, dan gambar

diatas merupakan formasi alternatif yang menunjukkan bindosome terletak pada

S-layer (Ng et al., 2008).



18

f. Iho670 Fibers

Pada pertengahan tahun 2009 telah dilakukan penelitian oleh Muller et al .

mengenai struktur permukaan Ignicoccus hospitalis, hasilnya menunjukkan

adanya tambahan permukaan sel baru yang kemudian diberi nama Iho670 fiber

(Gambar 15). Iho670 fiber merupakan struktur yang sangat rapuh, berbeda dengan

flagella dan pili yang memliliki struktur primer dari protein. Hal ini juga

menunjukkan bahwa Iho670 fiber bukan salah satu organel sel yang motil. yang

menjadi bagian menarik adalah bahwa komponen utama Iho670 fiber disintesis

oleh Pilin tipe IV seperti peptida sinyal dan diproses oleh peptidase prepilin

homolog. Karena Pilin tipe IV seperti sistem ini juga digunakan untuk flagela, pili

tertentu, dan bindosome dalam Archaea, Pilin tipe IV menjadi jalur yang sangat

banyak digunakan oleh Archaea dalam hal perakitan struktur permukaan.

Gambar 13. Hasil analisis serat Ignicoccus hospitalis menggunakan TEM

(Transmission Electron Microscopy) yang mengindikasikan adanya Iho670 fibers.

2.4.2. Inklusi Sel

Di dalam sel prokariotik biasanya terdapat senyawa lain yang menyertai

sel di dalam sitoplasma yang disebut dengan inklusi sel. Inklusi sel berfungsi

sebagai energi cadangan atau sebagai tempat penyimpanan struktur building

blocks. Penyimpanan karbon atau senyawa lain di dalam inklusi yang t idak larut

dalam air bermanfaat bagi sel karena dapat mengurangi tekanan osmotik yang

dapat mungkin terjadi apabila senyawa dalam jumlah yang sama terlarut dalam

sitoplasma (Madigan et al ., 2012).



19

Gambar 16. Tanda panah menunjukkan poly-β-hydroxyalkanoat (PHA) (Madigan

et al., 2012).

Salah satu jenis inklusi sel yang paling banyak ditemukan di dalam organ

prokariotik adalah asam poly-β-hydroxybutirat (PHB). PHB adalah lipid yang

tersusun atas unit-unit asam β-hydroxybutirat. Sedangkan polimer yang

diproduksi oleh Archaea adalah poly-β-hydroxyalkanoat (PHA) (Gambar 16).

PHA disintesis oleh Archaea di dalam polimer penyimpanan ketika sel mengalami

kondisi pertumbuhan yang tidak seimbang. PHA merupakan salah satu jenis

komoditas plastik yang dapat dirombak menjadi karbondioksida dan air melalui

proses mineralisasi mikrobiologis secara alami.

2.4.3. Vesikula Udara

Salah satu jenis Archaea yang bersifat planktonic dan mampu hidup di air

laut adalah Nitrosopumilus maritimus dari kelompok Crenarchaeota (Brochier-

Armanet et al., 2011). Jenis organisme ini mampu mengapung di air laut karena

memiliki vesikula udara. Kemampuan mengapung yang dimilikinya

memungkinkan untuk menempatkan diri dalam kolom air untuk dapat merespon

kondisi lingkungan.



20

Gambar 17. Vesikula udara pada struktur permukaan sal Archaea.

Secara umum struktur vesikula udara tersusun atas protein yang berbentuk

kumparan, berongga namun kaku dengan panjang dan diameter yang bervariasi

(Gambar 17). Panjang vesikula udara yang dihasilkan oleh masing-masing

organisme berbeda-beda, mulai dari 300 sampai lebih dari 1000 nm dengan lebar

45 sampai 120 nm, tetapi kisaran ukuran tersebut masih bisa berubah-ubah.

Jumlah vesikula dalam satu organisme sangat bervariasi mulai dari sedikit hingga

ratusan tiap selnya, kedap air dan larut dalam gas (Madigan et al ., 2012).

2.5 Pergerakan Sel Archaea

a. Flagella Archaea

Flagella Archaea berukuran sangat kecil hingga mencapai setengah dari

ukuran flagella bakteri, yaitu 10-13 nm (Madigan et al ., 2012). Flagella Archaea

memberikan kemampuan terhadap sel Archaea untuk dapat bergerak memutar

seperti halnya bakteri. Flagella Archaea tidak hanya sebagai alat untuk bergerak,

tetapi juga berperan dalam interaksi di dalam sel dan sebagai pengenal pada

permukaan sel sebagai syarat terbentuknya biofilm pada beberapa Archaea.

Flagella ditemukan pada semua sub kelompok utama Archaea Crenarchaeota dan

Euryarchaeota yaitu halofil, haloalkalofil, metanogen, hipermetrofil, dan

termoasidofil. Sampai saat ini telah dilaporkan berbagai macam Archaea yang

memiliki flagella, termasuk Methanococcus, Halobacterium, Sulfolobus,

Natrialba, Thermococcus dan Pyrococcus (Ng et al ., 2006).



21

Gambar 18. (a) Sel Methanococcus maripaludis dengan diameter 1μm

menunjukkan banyaknya flagella yang terdapat di permukaan selnya dan (b)

flagella yang telah dimurnikan dari sel Methanococcus maripaludis. Tanda panah

menunjukkan kait di ujung flagella.

Secara umum penampakan flagella Archaea (Gambar 18) mirip dengan

flagella bakteri tetapi flagella Archaea memiliki pergerakan yang unik seperti

pada pili bakteri tipe IV (Jarrell et al ., 2007). Kemiripan ini meliputi struktur

flagella termasuk keberadaan jumlah gen pada masing-masing struktur. Pada awal

penelitian mengenai flagella Archaea, diketahui kemiripan antara flagella Archaea

dengan pili bakteri tipe IV adalah pada N-termini (Faguy et al ., 1994) dan adanya

pilin tipe IV yang mirip sinyal peptide (Kalmokoff and Jarrell, 1991). Penelitian

terbaru menyebutkan bahwa protein yang ada pada flagella Archaea maupun pili bakteri tipe IV adalah ATPase (Bayley and Jarrel, 1998), membran protein

(Peabody et al ., 2003) dan sinyal peptidase (FlaK/PibD) (Bardy and Jarrel, 2002).

Salah satu perbedaan antara flagella Archaea dengan flagella bakteri

diketahui pada penelitian yang dilakukan tahun 2008 oleh Streif et al . mengenai

pergerakan memutar pada flagella Archaea, hasilnya menunjukkan bahwa

pergerakan flagella tersebut didukung oleh proses hidrolisis ATP dan bukan dari

proton atau natrium seperti yang digunakan oleh flagella bakteri.

b. Kemotaksis Archaea

Kemotaksis merupakan respon gerakan Archaea terhadap rangsangan dari

senyawa kimia. Walaupun Archaea termasuk ke dalam kelompok yang berbeda

dari bakteri, tetapi banyak spesies Archaea yang memiliki sifat kemotaksis.

Berbagai macam protein yang mengatur proses kemotaksis pada bakteri juga

ditemukan pada Archaea yang mampu bergerak (motil).



22

2.6. Pengemasan DNA Archaea

Dalam filogenetik Archaea berbeda dengan bakteri, walaupun keduanya

memiliki beberapa kemiripan dalam struktur sel. Perbedaan ini lebih pada taraf

molekular antara keduanya, dimana Archaea memiliki banyak kesamaan dengan

eukaria. Salah satu contohnya adalah pengemasan DNA pada Archaea. DNA pada

Archaea dikemas dalam bentuk sirkular, dimana pada beberapa Archaea

pengemasannya melibatkan DNA-girase dan protein histon untuk membentuk

struktur DNA superkoil. Hal ini berbeda dengan bakteri yang membentuk struktur

DNA superkoil dengan bantuan DNA-girase saja. Pengemasan DNA

menggunakan protein histon seperti ini mirip dengan pengemasan DNA pada

eukaria. Protein histon yang ditemukan pada Archaea berukuran lebih pendek

dibandingkan dengan protein histon eukaria, tetapi keduanya memiliki sekuen

asam amino dan struktur 3 dimensi yang homolog.

Pada beberapa Archaea juga ditemukan beberapa titik awal replikasi,

dimana protein yang mengenali titik awal replikasi dan sintesis DNA memiliki

banyak kemiripan dengan eukaria dibandingkan dengan bakteri. Selain itu

Archaea juga memiliki beberapa RNA polimerase. Hal ini berbeda dengan bakteri

yang hanya memiliki satu RNA polimerase. Faktor transkripsi yang dimiliki

Archaea juga memiliki kemiripan dengan faktor transkripsi pada eukaria.

Beberapa gen penyandi tRNA dan rRNA Archaea memiliki intron. Intron yang

terdapat pada Archaea diproses dengan mekanisme yang sedikit berbeda dengan

intron pada eukaria. Sedangkan pada bakteri tidak ditemukan intron.

Pada saat sintesis protein Archaea membutuhkan ribosom yang fungsional

serta beberapa faktor translasi. Ribosom yang terdapat pada Archaea mirip dengan

ribosom pada bakteri, yaitu sama-sama 70S. Namun faktor translasi yang

ditemukan pada Archaea ternyata dua kali lebih banyak dibanding dengan yang

ada pada bakteri. Bakteri dan Archaea menggunakan asam amino yang berbeda

pada awal proses translasi. Asam amino yang digunakan bakteri adalah N-formil

metionin, sedangkan Archaea adalah metionin. Metionin juga merupakan asam

amino yang digunakan eukaria untuk awal proses translasi. Secara keseluruhan,



23

perbandingan sekuen menunjukkan beberapa kesamaan antara eukaria dan

Archaea dalam hal RNA dan protein yang digunakan untuk membentuk

translation machine.



24

DAFTAR PUSTAKA

Albers S dan Pohlschr¨oder M. 2009. Diversity of Archaeal type IV pilin-like structures,” Extremophiles, vol. 13, no. 3, pp. 403–410.

Bardy SL dan Jarrell KF. 2002. Flak of the archaeon Methanococcus maripaludis

possesses preflagellin peptidase activity, FEMS Microbiology Letters, vol. 208,

no. 1, pp. 53– 59.

Bayley DP dan Jarrell KF. 1998. Further evidence to suggest that Archaeal

flagella are related to bacterial type IV pili,Journal of Molecular Evolution, vol.

46, no. 3, pp. 370–373.

Brochier-Armanet, CP. Deschamps, P. López-García, Y. Zivanovic, F. Rodríguez-

Valera and D. Moreira. 2011. Complete-fosmid and fosmid-end sequences reveal

frequent horizontal gene transfers in marine uncultured planktonic Archaea. TheISME Journal. Vol. 5. p.1291-1302.

Elferink MGL, Albers S, Konings W, and Driessen AJM. 2001. Sugar transportin Sulfolobus solfataricus ismediated by two families of binding protein-dependent

ABC transporters. Molecular Microbiology, vol. 39, no. 6, pp.1494–1503.

Faguy DM, Jarrell KF, Kuzio J, and Kalmokoff ML. 1994. Molecular analysis of

Archaeal flagellins: similarity to the type IV pilin—transport superfamily

widespread in bacteria. Canadian Journal of Microbiology, vol. 40, no. 1, pp. 67–

71.

Henneberger R, Moissl C, Amann T, Rudolph C, dan Huber R. 2006. New

insights into the lifestyle of the cold-loving SM1 euryarchaeon: natural growth asa monospecies biofilm in the subsurface, Applied and Environmental

Microbiology, vol. 72, no. 1, pp. 192–199.

Jarrell KF, S. Y. Ng, and Chaban B. 2007. Flagellation and chemotaxis, in

Archaea: Molecular and Cellular Biology, R. Cavicchioli, Ed., pp. 385–410,

ASM Press, Washington, DC, USA.

Kalmokoff ML dan Jarrell KF. 1991. Cloning and sequencing of a multigene

family encoding the flagellins of Methanococcus voltae, Journal of Bacteriology,

vol. 173, no. 22, pp. 7113–7125



25

Konig H. 2001. Archaeal cell wall . Di dalam: Encyclopedia of life science.

Chichester : 1486-1493

Moissl C, Rachel R, Briegel A , Engelhardt H, and Huber R. 2005. The unique structure of Archaeal ’hami’, highly complex cell appendages with nano-

grappling hooks, Molecular Microbiology, vol. 56, no. 2, pp. 361–370.

Muller, D.W., C. Meyer, S. Gurster, U. Kuper, H. Huber, R. Rachel, G. Wanner,

R. Wirth, and A. Belack. 2009. The Iho670 fibers of Ignicoccus hospitalis: a new

type of Archaeal cell surface appendage. Journal of Bacteriology. Vol. 191, No.

20. p. 6465–6468

Ng S.Y., B. Zolghadr, A.J.M. Driessen, S. J. Albers, and K. F. Jarelli. 2008. Cell

surface structures of Archaea. Journal of Bacteriology. Vol. 190. No. 18. P.

6039–6047.

Ng, S. Y., B. Chaban, and K. F. Jarrell. 2006. Archaeal flagella, bacterial flagella

and type IV pili: a comparison of genes and posttranslational modifications. J.

Mol. Microbiol. Biotechnol. 11:167–191.

Nickell R, Hegerl R, Baumeister W, and Rachel R. 2003. Pyrodictium cannulae

enter the periplasmic space but do not enter the cytoplasm, as revealed by cryo-electron tomography, Journal of Structural Biology, vol. 141, no. 1, pp. 34–42.

Peabody CR, Chung YJ, Yen MR, Vidal-Ingigliardi D, Pugsley AP, and Saier

MH. 2003. Type II protein secretion and its relationship to bacterial type IV pili

and Archaeal flagella, Microbiology, vol. 149, no. 11, pp. 3051–3072.

Rieger G,Rachel R, Hermann R, dan Stetter KO. 1995. Ultrastructure of the

hyperthermophilic archaeon Pyrodictiumabyssi, Journal of Structural Biology,

vol. 115, no. 1, pp. 78– 87.

Streif S, Staudinger WF, Marwan W, and Oesterhelt D. 2008. Flagellar rotation

in the archaeon Halobacterium salinarum depends on ATP , Journal of Molecular

Biology, vol. 384, no. 1, pp. 1–8.

Thoma C, Frank M, Rachel R. 2008. The Mth60 fimbriae of

Methanothermobacter thermoautotrophicus are functional adhesins,

Environmental Microbiology, vol. 10, no. 10, pp. 2785–2795.



Woese C, Kandler O, dan Wheelis ML. 1990. Towards a natural system of

organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Nati.

Acad. Sci. 8

Yuwono T. 2005. Biologi molekular . Safitria, editor. Jakarta : Erlangga.

PERBEDAAN BAKTERI DAN ARCHAEA.pdf

Documents

Transcript of PERBEDAAN BAKTERI DAN ARCHAEA.pdf