DINDING SEL BAKTERIA: CIRI, BIOSINTESIS, FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The dinding sel bakteria adalah struktur kompleks dan separa tegar, yang bertanggungjawab untuk memberikan perlindungan dan bentuk kepada bakteria. Secara struktural, ia terdiri dari molekul yang disebut peptidoglycan. Sebagai tambahan kepada perlindungan terhadap perubahan tekanan, dinding bakteria menyediakan tempat penambat untuk struktur seperti flagella atau pilis dan menentukan pelbagai sifat yang berkaitan dengan virulensi dan motilitas sel.

Metodologi yang digunakan secara meluas untuk mengklasifikasikan bakteria mengikut struktur dinding selnya adalah noda Gram. Ini terdiri daripada penerapan pewarna ungu dan merah jambu yang sistematik, di mana bakteria dengan dinding tebal dan kaya dengan noda peptidoglikan ungu (gram positif) dan yang mempunyai dinding nipis yang dikelilingi oleh lipopolisakarida berwarna merah jambu (gram negatif).

Sumber pixabay.com

Walaupun makhluk organik lain seperti archaea, alga, kulat dan tumbuhan mempunyai dinding sel, struktur dan komposisi mereka sangat berbeza dari dinding sel bakteria.

Ciri dan struktur

Dinding bakteria: rangkaian peptidoglikan

Dalam biologi kita biasanya menentukan batas antara hidup dan tidak hidup menggunakan membran plasma. Walau bagaimanapun, terdapat banyak organisma yang dikelilingi oleh penghalang tambahan: dinding sel.

Pada bakteria, dinding sel terdiri dari jaringan makromolekul yang rumit dan kompleks yang disebut peptidoglycan, juga dikenal sebagai murein.

Di samping itu, kita dapat menemui jenis bahan lain di dinding yang digabungkan dengan peptidoglikan, seperti karbohidrat dan polipeptida yang panjang dan strukturnya berbeza-beza.

Secara kimia, peptidoglycan adalah disakarida yang unit monomernya adalah N-acetylglucosamine dan N-acetylmuramic (dari akar murus, yang bermaksud dinding).

Kami selalu menjumpai rantai yang terdiri daripada tetrapeptida, yang terdiri daripada empat residu asid amino yang dihubungkan dengan N-acetylmuramic.

Struktur dinding sel bakteria mengikuti dua skema atau dua corak umum, yang dikenali sebagai gram positif dan gram negatif. Pada bahagian seterusnya kita akan mengembangkan idea ini secara mendalam.

Struktur di luar dinding sel

Biasanya dinding sel bakteria dikelilingi oleh beberapa struktur luaran, seperti glycocalyx, flagella, axial filaments, fimbriae dan pilis.

Glikokalaks terdiri daripada matriks seperti jeli yang mengelilingi dinding, dan terdiri daripada komposisi berubah-ubah (polisakarida, polipeptida, dll.). Dalam beberapa jenis bakteria, komposisi kapsul ini menyumbang kepada virulensi. Ia juga merupakan komponen penting dalam pembentukan biofilm.

Flagella adalah struktur filamen, yang bentuknya menyerupai cambuk dan menyumbang kepada pergerakan organisma. Selebihnya dari filamen yang disebutkan di atas menyumbang kepada penambat sel, pergerakan dan pertukaran bahan genetik.

Dinding sel bakteria atipikal

Walaupun struktur yang disebutkan di atas dapat digeneralisasikan pada sebagian besar organisma bakteria, ada pengecualian yang sangat spesifik yang tidak sesuai dengan skema dinding sel ini, kerana mereka kekurangan atau memiliki bahan yang sangat sedikit.

Anggota genus Mycoplasma dan organisma yang berkaitan dengan filogenetik adalah antara bakteria terkecil yang pernah direkodkan. Kerana saiznya yang kecil, mereka tidak mempunyai dinding sel. Sebenarnya, pada mulanya mereka dianggap virus dan bukan bakteria.

Bagaimanapun, mesti ada beberapa cara agar bakteria kecil ini mendapat perlindungan. Mereka melakukan ini berkat kehadiran lipid khas yang disebut sterol, yang menyumbang kepada perlindungan terhadap lisis sel.

ciri-ciri

-Fungsi biologi dinding sel bakteria

Perlindungan

Fungsi utama dinding sel dalam bakteria adalah memberikan perlindungan kepada sel, berfungsi sebagai sejenis exoskeleton (seperti arthropoda).

Bakteria mengandungi sejumlah besar zat terlarut terlarut di dalamnya. Oleh kerana fenomena osmosis, air yang mengelilingi mereka akan cuba memasuki sel mewujudkan tekanan osmotik, yang jika tidak dikawal dapat menyebabkan lisis sel.

Sekiranya dinding bakteria tidak wujud, satu-satunya penghalang pelindung di dalam sel adalah selaput plasma rapuh yang bersifat lipid, yang cepat akan menghasilkan tekanan yang disebabkan oleh fenomena osmosis.

Dinding sel bakteria membentuk barikade pelindung terhadap turun naik tekanan yang mungkin berlaku, yang menghalang lisis sel.

Kekakuan dan bentuk

Berkat sifatnya yang mengeras, dinding membantu membentuk bakteria. Itulah sebabnya kita dapat membezakan antara pelbagai bentuk bakteria mengikut elemen ini, dan kita dapat menggunakan ciri ini untuk menetapkan klasifikasi berdasarkan morfologi yang paling umum (cocci atau bacilli, antara lain).

Laman web jangkar

Akhirnya, dinding sel berfungsi sebagai tempat penambat untuk struktur lain yang berkaitan dengan pergerakan dan penambat, seperti flagella.

Aplikasi dinding sel

Sebagai tambahan kepada fungsi biologi ini, dinding bakteria juga mempunyai aplikasi klinikal dan taksonomi. Seperti yang akan kita lihat nanti, dinding digunakan untuk membezakan antara pelbagai jenis bakteria. Selanjutnya, struktur memungkinkan untuk memahami virulensi bakteria dan jenis antibiotik apa yang mungkin diserang.

Oleh kerana komponen kimia dinding sel unik untuk bakteria (kekurangan inang manusia), elemen ini merupakan sasaran potensial untuk pengembangan antibiotik.

Pengelasan mengikut pewarnaan Gram

Dalam mikrobiologi, noda adalah prosedur yang banyak digunakan. Sebahagian daripadanya sederhana dan tujuannya adalah untuk menunjukkan kehadiran organisma dengan jelas. Walau bagaimanapun, noda lain adalah jenis pembezaan, di mana pewarna yang digunakan bertindak balas bergantung pada jenis bakteria.

Salah satu noda pembezaan yang paling banyak digunakan dalam mikrobiologi adalah noda Gram, teknik yang dikembangkan pada tahun 1884 oleh ahli bakteriologi Hans Christian Gram. Teknik ini membolehkan bakteria dikelaskan kepada kumpulan besar: gram positif dan gram negatif.

Hari ini dianggap teknik penggunaan perubatan yang hebat, walaupun sebilangan bakteria tidak bertindak balas dengan betul terhadap pewarnaan. Biasanya digunakan ketika bakteria masih muda dan tumbuh.

Protokol noda Gram

(i) Aplikasi pewarna primer: sampel tetap panas ditutup dengan pewarna ungu asas, biasanya ungu kristal digunakan untuk ini. Noda ini meresap ke semua sel yang terdapat dalam sampel.

(ii) Penggunaan iodin: setelah jangka waktu yang singkat, pewarna ungu dikeluarkan dari sampel dan iodin, agen mordant, digunakan. Pada peringkat ini, kedua-dua bakteria gram positif dan negatif diwarnai ungu tua.

(iii) Mencuci: langkah ketiga melibatkan mencuci pewarna dengan larutan alkohol atau dengan campuran alkohol-aseton. Penyelesaian ini mempunyai kemampuan untuk menghilangkan warna, tetapi hanya dari beberapa sampel.

(iv) Penerapan safranin: akhirnya, larutan yang digunakan pada langkah sebelumnya dikeluarkan dan pewarna lain, safranin, digunakan. Ini adalah pewarna merah asas. Pewarna ini dicuci dan sampel siap diperhatikan di bawah cahaya mikroskop optik.

Dinding sel bakteria positif gram

Pada langkah (iii) pewarnaan hanya beberapa bakteria yang mengekalkan pewarna ungu, dan ini dikenali sebagai bakteria gram positif. Warna safranin tidak mempengaruhi mereka, dan pada akhir pewarnaan warna-warna yang tergolong dalam jenis ini diperhatikan ungu.

Prinsip teori pewarnaan didasarkan pada struktur dinding sel bakteria, kerana bergantung pada apakah pewarna ungu melarikan diri atau tidak, yang membentuk kompleks bersama dengan yodium.

Perbezaan asas antara gram negatif dan bakteria positif adalah jumlah peptidoglikan yang mereka ada. Positif gram mempunyai lapisan tebal sebatian ini yang membolehkan mereka mengekalkan warna ungu, walaupun mencuci seterusnya.

Kristal ungu yang memasuki sel pada langkah pertama membentuk kompleks dengan yodium, yang menjadikannya sukar untuk melepaskan diri dengan pencucian alkohol, berkat lapisan peptidoglikan tebal yang mengelilingi mereka.

Ruang antara lapisan peptidoglikan dan membran sel dikenali sebagai ruang plasmik dan terdiri daripada lapisan berbutir yang terdiri daripada asid lipoteik. Selain itu, gram positif bakteria dicirikan dengan mempunyai rangkaian asid teikoat yang berlabuh ke dinding.

Contoh bakteria jenis ini adalah spesies Staphylococcus aureus, yang merupakan patogen bagi manusia.

Dinding sel bakteria negatif gram

Bakteria yang tidak mengekalkan pewarnaan langkah (iii), secara amnya, gram negatif. Inilah sebab mengapa pewarna kedua (safranin) digunakan untuk menggambarkan kumpulan prokariota ini. Oleh itu, bakteria gram negatif kelihatan berwarna merah jambu.

Tidak seperti lapisan peptidoglikan tebal yang dimiliki bakteria gram positif, bakteria negatif mempunyai lapisan yang lebih nipis. Selain itu, mereka menunjukkan lapisan lipopolysaccharides yang merupakan bahagian dinding sel mereka.

Kita boleh menggunakan analogi sandwic: roti mewakili dua membran lipid dan bahagian dalam atau isiannya adalah peptidoglikan.

Lapisan lipopolysaccharide terdiri dari tiga komponen utama: (1) lipid A, (2) inti polisakarida, dan (3) polisakarida O, yang berfungsi sebagai antigen.

Apabila bakteria seperti itu mati, ia melepaskan lipid A, yang berfungsi sebagai endotoksin. Lipid berkaitan dengan gejala yang disebabkan oleh jangkitan bakteria gram-negatif, seperti demam atau pelebaran saluran darah, antara lain.

Lapisan nipis ini tidak mengekalkan pewarna ungu yang digunakan pada langkah pertama, kerana pencuci alkohol menghilangkan lapisan lipopolysaccharide (dan bersama-sama dengan pewarna itu). Mereka tidak mengandungi asid teikoat yang disebut dalam gram positif.

Contoh corak organisasi dinding sel bakteria ini ialah bakteria E. coli yang terkenal.

Akibat perubatan dari noda Gram

Dari perspektif perubatan, penting untuk mengetahui struktur dinding bakteria, kerana bakteria gram positif biasanya mudah dihilangkan dengan penggunaan antibiotik seperti penisilin dan sefalosporin.

Sebaliknya, bakteria gram negatif biasanya tahan terhadap penggunaan antibiotik yang gagal menembusi penghalang lipopolisakarida.

Pewarnaan lain

Walaupun noda Gram terkenal dan diaplikasikan di makmal, ada juga metodologi lain yang memungkinkan untuk membezakan bakteria mengikut aspek struktur dinding sel. Salah satunya adalah pewarnaan asid yang mengikat kuat pada bakteria yang mempunyai bahan seperti lilin yang melekat di dinding.

Ini digunakan khusus untuk membezakan spesies Mycobacterium dari spesies bakteria lain.

Biosintesis

Sintesis dinding sel bakteria boleh berlaku di sitoplasma sel atau di membran dalaman. Sebaik sahaja unit struktur disintesis, pemasangan dinding berjalan di luar bakteria.

Sintesis peptidoglikan berlaku di sitoplasma, di mana nukleotida terbentuk yang akan berfungsi sebagai pendahulu makromolekul ini yang membentuk dinding.

Sintesis berlaku pada membran plasma, di mana penghasilan sebatian lipid membran berlaku. Di dalam membran plasma, berlaku polimerisasi unit yang membentuk peptidoglikan. Keseluruhan proses ini dibantu oleh pelbagai enzim bakteria.

Kemerosotan

Dinding sel dapat merosot berkat tindakan enzimatik lisozim, enzim yang secara semula jadi terdapat dalam cecair seperti air mata, lendir dan air liur.

Enzim ini bertindak lebih berkesan pada dinding bakteria gram positif, yang terakhir lebih rentan terhadap lisis.

Mekanisme enzim ini terdiri daripada hidrolisis ikatan yang menyekat blok monomerik peptidoglikan.

Dinding sel di Arqueas

Kehidupan terbahagi kepada tiga domain utama: bakteria, eukariota, dan archaea. Walaupun yang terakhir ini mengingatkan bakteria, sifat dinding selnya berbeza.

Di archaea mungkin ada atau tidak dinding sel. Sekiranya komposisi kimia wujud, ia bervariasi, termasuk serangkaian polisakarida dan protein, tetapi setakat ini tidak ada spesies dengan dinding yang terdiri dari peptidoglikan yang dilaporkan.

Walau bagaimanapun, mereka boleh mengandungi bahan yang dikenali sebagai pseudomurein. Sekiranya noda Gram digunakan, semuanya akan menjadi gram negatif. Oleh itu, pewarnaan tidak berguna dalam archaea.

Rujukan

1. Albers, SV, & Meyer, BH (2011). Sampul sel arkeal. Mikrobiologi Ulasan Alam, 9 (6), 414–426.
2. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Biologi sel penting. Ilmu Garland.
3. Cooper, G. (2000). Sel: Pendekatan Molekul. Edisi ke-2. Sinauer Associates.
4. Cooper, GM, & Hausman, RE (2007). Sel: pendekatan molekul. Washington, DC, Sunderland, MA.
5. Cullimore, DR (2010). Atlas praktikal untuk mengenal pasti bakteria. CRC Press.
6. Koebnik, R., Locher, KP, & Van Gelder, P. (2000). Struktur dan fungsi protein membran luar bakteria: tong secara ringkas. Mikrobiologi molekul, 37 (2), 239–253.
7. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Biologi sel molekul edisi ke-4. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi, Rak Buku.
8. Scheffers, DJ, & Pinho, MG (2005). Sintesis dinding sel bakteria: pandangan baru dari kajian penyetempatan. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekul, 69 (4), 585-607.
9. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2016). Mikrobiologi. Pengenalan. Pearson.