Struktur dan Fungsi Sel MikrobaSel merupakan unit dasar dari semua organisme hidup, beberapa diantaranya ada yang bersel satu, bersel banyak, dan memungkinkan untuk sel istimewa. Semua sel berisi cairan matrix dan dikelilingi oleh membran sitoplasma yang tersusun dari protein dan lemak. Sel juga memiliki asam nukleat, yang merupakan pembawa informasi genetik, dekat dengan ribosom sebagai bagian yang berperan dalam sintesis protein. Kategori sel dibagi menjadi 2, yaitu prokariotik dan eukariotik.Sel prokariotik diameternya secara normal kurang dari 5 m. Prokariotik mempunyai ultrastruktur internal yang tampak, serta memiliki vakuola yang bervariasi. Banyak sel prokariotik memiliki kromosom tunggal yang terdiri atas asam deoksiribosa (DNA), yang terletak pada bagian nukleoid sel. Kromosom biasanya berbentuk sirkular maupun linear. Hampir semua prokariotik memiliki dinding sel yang terdapat pada bagian luar membran sitoplasma, yang biasanya mengandung peptidoglikan. Di bagian luar dinding selnya mempunyai kapsul atau lapisan lendir atau alat gerak flagellae. Prokariotik secara normal melakukan pembelahan biner.Sel eukariotik secara umum lebih besar dibandingkan prokariotik dan disusun oleh organel sel seperti mitokondria, lisosom, badan golgi, dan retikulum endoplasma. Pada sel fotosintesis selalu mengandung kloroplas. DNAnya dibentuk dari beberapa kromosom linear yang tersusun atas protein histon yang terdapat dalam nukleus. Selain peptidoglikan, dinding selnya biasanya juga tersusun dari materi lainnya seperti selulosa, -glucans, kitin atau silika. Sel eukariotik melakukan pembelahan dengan proses mitosis dan meiosis.

ProkariotikSel prokariotik dibagi menjadi dua kelompok yang berdasar pada filogenetiknya (evolusi), yaitu archaea (bakteri purba) dan eubacteria.

ArchaeaBakteri ini berbeda dengan eubacteria terutama dalam hal transkripsi dan translasi yang berhubungan dengan sintesis protein. Banyak archaea hidup dalam lingkungan yang ekstrim, yang diperkirakan telah ada dalam awal kehidupan. Tiga tipe dasar bakteri yang ditemukan, bernama halofil (beradaptasi pada garam berkonsentrasi tinggi), methanogen (penghasil metana), termofil (berdaptasi pada suhu tinggi) dan barofil (yang beradaptasi pada tekanan tinggi). Genom archaea bakteri relatif lebih kecil dibandingkan DNA eubacteria. Dinding sel archaea tersusun atas polimer yang unik, metanokondroitin dan pseudomurein. Mereka juga memiliki membran lipida yang khas. Archaea dibagi menjadi tiga kingdom, yaitu:1. Euryachaeota, terutama bakteri metanogen seperti Methanobacterium, dan halofil seperti Halobacterium dan Halococcus.2. Crenachaeota, yang sebagian besar lebih ekstrim seperti barofil dan termofil, terdiri dari Pyrodictium, Sulfolobus, dan Thermoproteus.3. Korarchaeota, yaitu hipertermofil yang belum diisolasi sebagai kultur murni.

EubacteriaEubacteria memiliki bermacam-macam keragaman, termasuk dalam hal keragaman morfologi seperti ukuran dan berbentuk batang, kokus, spiral, filamen, dsb. Eubacteria dibagi menjadi 12 subkelompok, yaitu:1. Protobakteri, merupakan kingdom utama dari bakteri Gram-negatif seperti Escherichia Coli, Hypomicrobium, Nitrobacter, Pseudosomonas, Vibrio, dan Thiobacillus. 2. Eubakteria Gram-positif terdiri atas dua divisi utama, yaitua. Kelompok guanin (G) + sitosin (c) rendah, seperti Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus. b. Kelompok G + C tinggi, yang mengandung actinomycetes seperti Streptomyces, Mycobacterium, Corynebacterium, dan Micrococcus.3. Cyanobacteria dengan oxygenic phototrops, seperti Anabaena, Nostoc, dan Spirulina. 4. Chlamydia, merupakan kelompok parasit obligator intraseluler5. Planctomyces dan Pirella, bakteri kurang peptidoglikan dan beberapa memiliki membran nukleoid.6. Bacteroides dan Flavobakteri, memiliki tipe fisik campuran.7. Bakteri Green sulphur, merupakan anaerobik fototrop, seperti Chlorobium.8. Spirochetes, merupakan bakteri Gram-negatif spiral.9. Deinokokus, seperti Thermus aquaticus10. Bakteri Green non-sulfur dan anaerobik fototrop11. Thermotoga dan Thermosulfobacteria, merupakan bakteri dari sumber air panas dan sedimentasi laut.12. Aquilflex, merupakan kelompok dari chemolithotrophic obligator dan hipermetrofil autotrof.

Bakteri Gram NegatifEscherichia Coli adalah salah satu contoh bakteri Gram-negatif, merupakan organisme utama yang mendiami usus besar manusia dan sedikit terdapat dalam hewan berdarah panas. Bakteri E. coli dapat menyebabkan penyakit diare dan radang usus besar. E. coli dapat berkembang biak dengan cepat dalam waktu 20 menit sehingga bakteri ini menjadi mikroorganisme yang penting dalam dunia industri. Telah menjadi bahan contoh dalam ilmu biologi molekular dan sebagai gen eksperimen untuk cloning. E. coli berbentuk batang pendek, lebarnya sekitar 0.3-1.0 m dan panjangnya 1.0-3.0 m. Membelah diri secara biner, setelah memanjangkan tubuhnya dua kali dari panjang normalnya.Bakteri Gram-negatif biasanya dibungkus oleh dinding sel yang lebih kompleks dibandingkan bakteri Gram-positif, yang terdiri atas dua lapisan pelindung sel dan memberikan kekuatan pada sel. Lapisan membran luar tebalnya 7-8 nm, mengandung lipopolisakarida dan mucopeptida. Struktur ini tidak menghalangi perpindahan molekul kecil dan lebih permeable dibandingkan membran sitoplasma, tetapi dapat menghalangi molekul hidrofobik dan protein. Lipoprotein pada bungkusnya sangat efektif melindungi sel dari sabun dan agen antimkroba. Tiap flagel pada E. coli mengandung protein flagelin yang berikatan dengan lapisan membran luar tubuh, yang tersusun atas 4 cincin.Pada bagian luar membran bakteri Gram-negatif berikatan kovalen dengan lipoprotein, yang merupakan lapisan peptidoglikan dengan ketebalan 2-3 nm. Peptidoglikan merupakan komponen struktural yang penting bagi bakteri. Jika lapisan ini rusak atau kurang sempurna, maka sel bakteri dapat mengembang dan pecah. Lapisan peptidoglikan terdapat di bawah lapisan periplasmic yang lebarnya sekitar 12-15 nm. Lapisan ini mengandung protein, ikatan protein, kemoreseptor, dan berbagai macam enzim. Ikatan protein berfungsi untuk membawa zat spesifik ke dalam sel dengan membawa zat tersebut melalui membran pembawa. Kemoreseptor berperan dalam proses pergerakan sel menariknya untuk menjauhi zat kimia tertentu. Enzim hidrolitik, khususnya alkaline fosfatase, nuklease, dan protease yang disekresikan ke dalam periplasma dari sitoplasma, berperan dalam memecah partikel-partikel besar menjadi partikel yang lebih kecil sehingga dapat melewati membran sel.Dibawah periplasmic terdapat lapisan membran dalam sel yang menutupi matriks sitoplasma. Struktur ini sangat selektif dalam mengontrol nutrisi, ion dan komponen besar yang masuk. Membran ini terbentuk atas lipid bilayer terutama oleh etanolamin fosfatida, yang juga membawa protein seperti laktosa permease. Pernafasan protein, termasuk sitokrom dan elektron lainnya berada dalam membran.Matrix sitoplasma dipertahankan pada Ph 7.6-7.8, yang dikontrol oleh pompa proton primer yang berhubungan dengan transpor elektron dan respirasi. Mengandung metabolic intermediet, enzim dan koenzim untuk anabolisme dan katabolisme. Kromosom pada nukleid mencakup sekitar 10% dari volume sel.Struktur bakteri Gram-negatif ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 1. Struktur lapisan bakteri Gram-negatifBakteri Gram-PositifBacillus merupakan bakteri Gram-positif yang terdiri atas bermacam-macam jenis, berbentuk batang, dan kemoheterofik. Biasanya selnya lebih besar dari E. coli, lebarnya 0.5-2.5 m dan panjangnya 1.2-10 m. Bakteri Bacillus mampu membuat endospora berbentuk oval atau silinder, yang memberi keuntungan untuk bertahan pada kondisi lingkungan yang tak diinginkan. Beberapa jenis bakteri ini berperan penting dalam bidang industri, terutama sebagai sumber enzim, antibiotik, dan insektisida.B. subtilis merupakan mikroorganisme tanah tanah biasa yang biasanya ditemukan dalam air, udara, dan limbah pabrik. B. subtilis tidak berbahaya, dan banyak digunakan dalam industri enzim, seperti amilase dan protease. Beberapa enzim amilase digunakan dalam proses modifikasi zat tepung dan enzim protease bekerja sebagai alat pembersih dalam deterjen biologis. B. subtilis juga sangat berguna dalam pabrik bahan kimia, seperti nukleosida, vitamin dan asam amino, beberapa juga berguna sebagai proteksi melawan jamur patogen.Ciri utama yang membedakan B. subtilis dengan E. coli adalah struktur dinding sel dan kemampuan dalam memproduksi spora. Dinding sel B. subtilis sedikit lebih kompleks dibandingkan dengan dinding sel E. coli. Dinding selnya terdiri dari 20-25 lapisan peptidoglikan yang berhubungan dengan lemak, protein, dan asam teichoic dengan ketebalan 20-50 nm. Asam teichoic adalah polimer anion khusus dari fosfat gliserol, fosfat ribitol, dan gula fosfat lainnya, yang berikatan kovalen dengan asam N-acetylmuramic dari peptidoglikan, komponen tersebut tidak ditemukan dalam bakteri Gram-negatif. Di luar dinding sel, B. subtilis terdapat kapsula polipeptida yang mengandung asam D- dan L-glutamic, serta flagela.

Struktur bakteri Gram-positif ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.

Gambar 2. Struktur lapisan bakteri Gram-positif

Kromosom B. subtilis lebih kecil dibandingkan E. coli. Sel vegetatif tumbuh dan melakukan pembelahan biner secara terus menerus hingga nutrisinya menjadi terbatas. Kehilangan nutrisi merupakan sinyal kimia yang masih belum diketahui yang menunjukkan adanya sporulasi. Pembelahan sel tidak sama, membentuk sel spora kecil dan induk sel. Sel induk kemudian akan menelan sel spora kecil. Dinding peptidoglikan mula-mula akan mengelilingi spora, yang kemudian berubah menjadi dinding sel vegetatif, ketika spora berkecambah. Dinding sel tersebut dikenal dengan nama korteks. Setelah struktur tertutup oleh lapisan protein, sel induk akan mati, kemudian mengalami lisis, dan melepaskan spora. Spora ini sangat aktif, yang menunjukkan tidak metabolisme, sehingga sel menjadi sangat tahan terhadap kekeringan, panas, radiasi, dan treatmen kimia yang keras. Mereka tetap dapat bertahan hidup dalam waktu yang lama. Dalam kondisi yang menguntungkan, spora berkecambah membentuk sel vegetatif.

Pengumpulan 1Rabu,17 September 2014Struktur dan Fungsi Sel MikrobaDisusun untuk memenuhi Tugas Mikrobiologi IndustriDosen Pembimbing :Prof. Dr. Ir. Chandrawati Cahyani, M.S.

Marieta Sri Prihantari (135061101111018)Kelas B

JURUSAN TEKNIK MESIN MINAT TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS BRAWIJAYA2014