Apakah Prokariota Memiliki Dinding Sel?

Prokariota mewakili salah satu dari dua klasifikasi utama kehidupan. Yang lainnya adalah eukariota.

Prokariota dipisahkan oleh tingkat kerumitannya yang lebih rendah. Mereka semua mikroskopis, meskipun tidak harus uniseluler. Mereka dibagi ke dalam domain archaea dan bakteri, tetapi sebagian besar spesies prokariota yang diketahui adalah bakteri, yang telah ada di Bumi selama sekitar 3,5 miliar tahun.

Sel prokariotik tidak memiliki inti atau organel yang terikat membran. Namun, 90 persen bakteri memiliki dinding sel, yang, dengan pengecualian sel tumbuhan dan beberapa sel jamur, kekurangan sel eukariotik. Dinding sel ini membentuk lapisan terluar dari bakteri dan merupakan bagian dari kapsul bakteri.

Mereka menstabilkan dan melindungi sel dan sangat penting bagi bakteri untuk dapat menginfeksi sel inang serta respons bakteri terhadap antibiotik.

Semua sel di alam memiliki banyak kesamaan. Salah satunya adalah kehadiran eksternal membran sel, atau membran plasma, yang membentuk batas fisik sel di semua sisi. Lain adalah zat yang dikenal sebagai

Yang ketiga adalah masuknya materi genetik dalam bentuk DNA, atau asam deoksiribonukleat. Yang keempat adalah kehadiran ribosom, yang memproduksi protein. Setiap sel hidup menggunakan ATP (adenosin trifosfat) untuk energi.

Struktur prokariota sederhana. Dalam sel-sel ini, DNA, alih-alih dikemas dalam nukleus yang tertutup dalam membran nuklir, ditemukan lebih longgar berkumpul di sitoplasma, dalam bentuk tubuh yang disebut nukleoid.

Ini biasanya dalam bentuk kromosom melingkar.

Ribosom sel prokariotik ditemukan tersebar di seluruh sitoplasma sel, sedangkan pada eukariota, beberapa di antaranya ditemukan di organel seperti aparatus golgi dan retikulum endoplasma. Tugas ribosom adalah sintesis protein.

Bakteri berkembang biak dengan pembelahan biner, atau hanya membelah menjadi dua dan membagi komponen sel secara merata, termasuk informasi genetik dalam satu kromosom kecil.

Tidak seperti mitosis, bentuk pembelahan sel ini tidak memerlukan tahapan yang berbeda.

Peptidoglikan Unik: Semua dinding sel tumbuhan dan dinding sel bakteri sebagian besar terdiri dari rantai karbohidrat.

Tapi sementara dinding sel tumbuhan mengandung selulosa, yang akan Anda lihat tercantum dalam bahan banyak makanan, dinding sel bakteri mengandung zat yang disebut peptidoglikan, yang Anda tidak akan.

Peptidoglikan ini, yaitu hanya ditemukan pada prokariota, hadir dalam berbagai jenis; itu memberi sel secara keseluruhan bentuknya dan memberikan perlindungan bagi sel dari gangguan mekanis.

Peptidoglikan terdiri dari tulang punggung yang disebut glikan, yang terdiri dari asam muramat dan glukosamin, keduanya pada gilirannya memiliki gugus asetil yang terikat pada atom nitrogennya. Mereka juga termasuk rantai peptida asam amino yang terkait silang dengan rantai peptida terdekat lainnya.

Kekuatan interaksi "menjembatani" ini sangat bervariasi antara peptidoglikan yang berbeda dan oleh karena itu antara bakteri yang berbeda.

Karakteristik ini, seperti yang akan Anda lihat, memungkinkan bakteri untuk diklasifikasikan ke dalam jenis yang berbeda berdasarkan bagaimana dinding sel mereka bereaksi terhadap bahan kimia tertentu.

Ikatan silang dibentuk oleh aksi enzim yang disebut a transpeptidase, yang merupakan target kelas antibiotik yang digunakan untuk memerangi penyakit menular pada manusia dan organisme lain.

Sementara semua bakteri memiliki dinding sel, komposisinya berubah dari spesies ke spesies karena perbedaan kandungan peptidoglikan yang sebagian atau sebagian besar dibuat oleh dinding sel.

Bakteri dapat dipisahkan menjadi dua jenis yang disebut gram positif dan gram negatif.

Ini dinamai ahli biologi Hans Christian Gram, pelopor dalam biologi sel yang mengembangkan teknik pewarnaan pada tahun 1880-an, dengan tepat disebut pewarnaan gram, yang menyebabkan bakteri tertentu menjadi ungu atau biru dan yang lain menjadi merah atau merah muda.

Jenis bakteri sebelumnya dikenal sebagai gram positif, dan sifat pewarnaannya disebabkan oleh fakta bahwa dinding selnya mengandung fraksi peptidoglikan yang sangat tinggi dibandingkan dengan keseluruhan dinding.

Bakteri berwarna merah atau merah muda dikenal sebagai gram negatif, dan seperti yang Anda duga, bakteri ini memiliki dinding yang terdiri dari peptidoglikan dalam jumlah sedang hingga kecil.

Pada bakteri gram negatif, membran tipis terletak di luar dinding sel, membentuk amplop sel.

Lapisan ini mirip dengan membran plasma sel yang terletak di sisi lain dinding sel, lebih dekat ke bagian dalam sel. Dalam beberapa sel gram negatif, seperti E. coli, membran sel dan selubung nukleus benar-benar bersentuhan di beberapa tempat, menembus peptidoglikan dari dinding tipis di antaranya.

Selubung inti ini mengandung molekul yang meluas ke luar yang disebut lipopolisakarida, atau LPS. Membentang dari bagian dalam membran ini adalah lipoprotein murein yang menempel di ujung jauh ke luar dinding sel.

Bakteri gram positif memiliki dinding sel peptidoglikan yang tebal, sekitar 20 hingga 80 nm (nanometer atau sepersejuta meter).

Contohnya termasuk stafilokokus, streptokokus, laktobasilus dan Basil jenis.

Bakteri ini menodai ungu atau merah, tetapi biasanya ungu, dengan pewarnaan Gram, karena peptidoglikan mempertahankan pewarna ungu yang diterapkan pada awal prosedur ketika sediaan kemudian dicuci dengan alkohol.

Dinding sel yang lebih kuat ini menawarkan bakteri gram positif lebih banyak perlindungan dari sebagian besar gangguan luar dibandingkan dengan bakteri gram negatif, meskipun kandungan peptidoglikan tinggi dari organisme ini membuat dinding mereka menjadi benteng satu dimensi, membuat strategi yang lebih mudah untuk menghancurkannya.

•••Sains

Bakteri gram positif umumnya lebih rentan terhadap antibiotik yang menargetkan dinding sel daripada spesies gram-negatif, karena terpapar ke lingkungan daripada duduk di bawah, atau di dalam, sel amplop.

Lapisan peptidoglikan bakteri gram positif biasanya tinggi molekul yang disebut asam teichoic, atau TA.

Ini adalah rantai karbohidrat yang menembus dan terkadang melewati lapisan peptidoglikan.

TA diyakini menstabilkan peptidoglikan di sekitarnya hanya dengan membuatnya lebih kaku, bukan dengan mengerahkan sifat kimia apa pun.

TA sebagian bertanggung jawab atas kemampuan bakteri gram positif tertentu, seperti spesies Streptococcal, untuk mengikat protein spesifik pada permukaan sel inang, yang memfasilitasi kemampuannya untuk menyebabkan infeksi dan dalam banyak kasus penyakit.

Ketika bakteri atau mikroorganisme lain mampu menyebabkan penyakit menular, mereka disebut sebagai: patogen.

Dinding sel bakteri dari Keluarga mikobakteri, selain mengandung peptidoglikan dan TA, memiliki lapisan "lilin" eksternal yang terbuat dari asam mikolat. Bakteri ini dikenal sebagai “tahan asam,” karena noda jenis ini diperlukan untuk menembus lapisan lilin ini untuk memungkinkan pemeriksaan mikroskopis yang berguna.

Bakteri gram negatif, seperti rekan gram positifnya, memiliki dinding sel peptidoglikan.

Namun, dindingnya jauh lebih tipis, hanya setebal 5 hingga 10 nm. Dinding ini tidak diwarnai ungu dengan pewarnaan Gram karena kandungan peptidoglikannya yang lebih kecil berarti dinding tersebut tidak dapat menahan banyak zat warna saat sediaan dicuci dengan alkohol, menghasilkan warna merah muda atau kemerahan pada akhir.

Seperti disebutkan di atas, dinding sel bukan bagian terluar kemudian dari bakteri ini melainkan ditutupi oleh membran plasma lain, selubung sel atau membran luar.

Lapisan ini tebalnya sekitar 7,5 sampai 10 nm, menyaingi atau melebihi ketebalan dinding sel.

Pada kebanyakan bakteri gram negatif, selubung sel terkait dengan jenis molekul lipoprotein yang disebut lipoprotein Braun, yang, pada gilirannya, terkait dengan peptidoglikan dinding sel.

Bakteri gram negatif umumnya kurang rentan terhadap antibiotik yang menargetkan dinding sel karena tidak terpapar lingkungan; masih memiliki membran luar untuk perlindungan.

Selain itu, pada bakteri gram negatif, matriks seperti gel menempati wilayah di dalam dinding sel dan di luar membran plasma yang disebut ruang periplasma.

Komponen peptidoglikan dinding sel bakteri gram negatif tebalnya hanya sekitar 4 nm.

Di mana dinding sel bakteri gram positif akan memiliki lebih banyak peptidoglikan untuk memberikan substansi dindingnya, serangga gram negatif memiliki alat lain yang tersimpan di membran luarnya.

Setiap molekul LPS terdiri dari subunit Lipid A yang kaya asam lemak, polisakarida inti kecil dan rantai sisi-O yang terbuat dari molekul seperti gula. Rantai sisi-O ini membentuk sisi luar LPS.

Komposisi yang tepat dari rantai samping bervariasi antara spesies bakteri yang berbeda.

Bagian dari rantai sisi-O yang dikenal sebagai antigen dapat diidentifikasi melalui tes laboratorium untuk mengidentifikasi strain bakteri patogen tertentu ("strain" adalah subtipe dari spesies bakteri, seperti jenis anjing).

Archaea lebih beragam daripada bakteri dan begitu juga dinding selnya. Khususnya, dinding ini tidak mengandung peptidoglikan.

Sebaliknya, mereka biasanya mengandung molekul yang disebut sama yang disebut pseudopeptidoglikan, atau pseudomurein. Dalam zat ini, sebagian peptidoglikan biasa yang disebut NAM diganti dengan subunit yang berbeda.

Beberapa archaea malah mungkin memiliki lapisan glikoprotein atau polisakarida yang menggantikan dinding sel sebagai pengganti pseudopeptidoglikan. Akhirnya, seperti beberapa spesies bakteri, beberapa archaea tidak memiliki dinding sel sama sekali.

Archaea yang mengandung pseudomurein adalah tidak sensitif terhadap antibiotik kelas penisilin karena obat ini merupakan inhibitor transpeptidase yang bekerja mengganggu sintesis peptidoglikan.

Dalam archaea ini, tidak ada peptidoglikan yang disintesis dan oleh karena itu tidak ada penisilin untuk bertindak.

Sel bakteri yang tidak memiliki dinding sel mungkin memiliki struktur permukaan sel tambahan selain yang dibahas, seperti: glikokalises (tunggal adalah glikokaliks) dan S-layer.

Glikokaliks adalah lapisan molekul seperti gula yang terdiri dari dua jenis utama: kapsul dan lapisan lendir. Kapsul adalah lapisan polisakarida atau protein yang terorganisir dengan baik. Lapisan lendir kurang terorganisir dengan erat, dan kurang melekat erat pada dinding sel di bawah daripada glikokaliks.

Akibatnya, glikokaliks lebih tahan untuk hanyut, sementara lapisan lendir dapat lebih mudah dipindahkan. Lapisan lendir dapat terdiri dari polisakarida, glikoprotein atau glikolipid.

Variasi anatomi ini memberikan makna klinis yang besar.

Glycocalyces memungkinkan sel untuk menempel pada permukaan tertentu, membantu dalam pembentukan koloni organisme yang disebut biofilm yang dapat membentuk beberapa lapisan dan melindungi individu-individu dalam kelompok. Untuk alasan ini, sebagian besar bakteri di alam liar hidup dalam biofilm yang terbentuk dari komunitas bakteri campuran. Biofilm menghambat aksi antibiotik serta desinfektan.

Semua atribut ini berkontribusi pada sulitnya menghilangkan atau mengurangi mikroba dan memberantas infeksi.

Strain bakteri yang secara alami resisten terhadap antibiotik tertentu berkat kemungkinan mutasi yang menguntungkan "dipilih untuk" dalam populasi manusia karena ini adalah serangga yang tertinggal ketika yang rentan antibiotik dimatikan, dan "superbug" ini berkembang biak dan terus menyebabkan penyakit.

Pada dekade kedua abad ke-21, berbagai bakteri gram negatif telah menjadi semakin banyak resisten terhadap antibiotik, menyebabkan peningkatan penyakit dan kematian akibat infeksi dan meningkatkan perawatan kesehatan health biaya. Resistensi antibiotik adalah contoh pola dasar bagian alami pada skala waktu yang dapat diamati oleh manusia.

Contohnya meliputi:

• E. coli, yang menyebabkan infeksi saluran kemih (ISK).
• Acinetobacter baumanii, yang menyebabkan masalah terutama dalam pengaturan perawatan kesehatan.
• Pseudomonas aeruginosa, yang menyebabkan infeksi darah dan pneumonia pada pasien rawat inap dan pneumonia pada pasien dengan penyakit bawaan cystic fibrosis.
• Klebsiella pneumoniae, yang bertanggung jawab atas banyak infeksi di rangkaian terkait perawatan kesehatan, di antaranya pneumonia, infeksi darah, dan ISK.
• Neisseria gonorrhoeae, yang menyebabkan penyakit menular seksual gonore, penyakit menular kedua yang paling sering dilaporkan di AS.

Peneliti medis bekerja untuk bersaing dengan serangga resisten dalam jumlah perlombaan senjata mikrobiologis.