Makalah Mikrobiologi Dinding Sel

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar belakang

            Sel terdiri dari organel-organel sel yang masing-masing memiliki tugas khusus. Salah satu organel sel yang memiliki tugas yang tak kalah penting tersebut adalah Dinding sel. Dinding sel merupakan sebuah membran yang terbentuk pada bagian luar dari membran sel yang berperan sangat penting dalam membentuk struktur sel yang kaku, memberi kekuatan dan perlindungan kepada sel terhadap tekanan mekanik.

             Dinding sel adalah struktur di luar membran plasma yang membatasi ruang bagi sel untuk membesar. Dinding sel merupakan ciri khas yang dimiliki tumbuhan, bakteri, fungi (jamur), dan alga, meskipun struktur penyusun dan kelengkapannya berbeda. Hewan dan protista kebanyakan tidak memiliki dinding sel.

B.    Tujuan

1.     Mengetahui Apa Saja Komposisi Dinding sel

2.     Mengetahui Komposisi dinding sel gram positif dan negatif

3.     Memahami Pewarna gram itu apa?

 

 

BAB II

PEMBAHASAN

A.    Dinding Sel

              Dinding Sel adalah struktur di luar membran plasma yang membatasi ruang bagi sel untuk membesar.(Campbell,2008) Seperti dikemukakan sebelumnya bahwa dinding sel terdiri atas dinding primer dan dinding sekunder, diantara dinding primer dari suatu sel dengan dinding primer dari sel tetangganya, terdapat lamella tengah. Lamella tengah merupakan perekat yang mengikat sel-sel secara bersama-sama untuk membentuk jaringan dan oleh sebab itu dijumpai diantara dinding sel-sel primer yang berdekatan.

 

            a. Komponen dinding sel tumbuhan

                        Komponen utama dinding sel tumbuhan adalah polisakarida yang        terdiri atas tiga tipe utama yaitu Selulosa, Hemiselulosa, Polisakarida pektat.

                       

                        1. Selulosa

 

Selulosa adalah polimer glukosa yang berbentuk rantai linier dan dihubungkan oleh ikatan β-1,4 glikosidik. Rantai selulosa terdiri dari satuan glukosa yang saling berikatan melalui atom karbon pertama dan ke empat. Ikatan yang terjadi adalah ikatan ß-1,4-glikosidik. Struktur yang linier menyebabkan selulosa bersifat kristalin dan tidak mudah larut. Selulosa merupakan polisakarida struktural yang berfungsi untuk memberikan perlindungan, bentuk, dan penyangga terhadap sel, dan jaringan. Selulosa pada kayu kurang lebih 48% dari berat keringnya, sedangkan pada kapas kurang lebih 98%. Satu molekul selulosa terdiri atas 8.000-15.000 unit glukosa. Dalam satu mikrofibril, setiap rantai glukosa membentuk ikatan hidrogen dengan rantai glukosa yang ada didekatnya sehingga secara struktural mikrofibril menjadi lebih stabil. (Sumadi,2007)

 

 

 

2. Hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan merupakan heteropolisakarida yang mengandung berbagai gula, terutama pentose. Hemiselulosa umumnya terdiri dari dua atau lebih residu pentose yang berbeda. Komposisi polimer hemiselulosa sering mengandung asam uronat sehingga mempunyai sifat asam. Fungsi hemiselulosa adalah sebagai pelapis atau pembungkus mikrofibril selulosa, yang bertindak sebagai substansi perekat. (Sumadi,2007)

Hemiselulosa relatif lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi monomer yang mengandung glukosa, mannosa, galaktosa, xilosa dan arabinosa. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel. Hemiselulosa juga berikatan silang dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat (Suparjo, 2000).

3. Pektin

             Pektin merupakan polisakarida penguat tekstur dalam sel tanaman yang terdapat diantara selulosa dan hemiselulosa. Bersama-sama selulosa dan hemiselulosa membentuk jaringan dan memperkuat dinding sel tanaman. adalah polisakarida kompleks dan memiliki struktur yang sangat bervariasi. Senyawa senyawa pektin ini juga merupakan perekat antara Kandungan metoksil pada rantai utama molekul pektin bervariasi, tergantung pada sumber pektinnya. Kandungan metoksil pektin mempengaruhi kelarutan pektin dalam air karena gugus metoksil ini dapat mencegah pengendapan dari rumus rantai poligalakturonat maka semakin banyak gugus metoksil, pektin akan lebih mudah larut dalam air.(Prasetyowati.2009)

 

Satu ciri utama yang dimilikinya adalah adanya gugus asam yang disebabkan oleh adanya residu asam glukoronat dan galaktoronat. Strukturnya sangat bercabang, bersifat asam, mengandung gugusan karboksil, dan bermuatan negative pada pH fisilogik. (Sumadi,2007)

4. Protein Struktural

Dinding sel tumbuhan juga mengandung komponen-komponen non polisakarida, yaitu berupa protein. Protein dapat diisolasi dari dinding primer. Protein sangat kaya akan hidroksiprolin yaitu sekitar 25%. Diduga bahwa, fungsi dari protein tersebut adalah dalam pengorganisasian dinding sel.

5. Lignin dan Kitin

Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungan dengan golongan senyawa tersebut, akan tetapi lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam, karenanya susunan lignin yang pasti di dalam kayu tetap tidak menentu (Nofriadi,2009)

Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegaran pada sel, berpengaruh dalam memperkecil perubahan dimensi sehubungan dengan perubahan kandungan air kayu dan lignin dapat mempertinggi ketahanan kayu terhadap serangan, lignin bersifat hidrofobik sehingga tahan terhadap air sehingga dinding sel tidak tembus air. (Coniwanti,2015) Lignin biasanya mengisi dinding sekunder dan menyebabkan dinding menjadi kaku. Lignin dapat dijumpai baik pada dinding primer maupun sekunder, sering hidropobik, kaku dan tahan terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan.

Kitin adalah polimer linier yang tersusun oleh monomer β-1,4-N-asetil-D-glukosamin(GlcNac) dan termasuk golongan polisakarida. Kitin memiliki kandungan nitrogen sebesar 6,98% sehingga dapat digunakan sebagai agen pengkelat. Kitin pada rantai polimer N-asetil- glukosamin memiliki ikatan hidrogen antara gugus NH dari satu rantai dan gugus C=O dari rantai yang berdekatan sehingga membentuk mikrofibril, memiliki struktur yang rigid dan tidak dapat larut dalam air. Kitin biasanya sebagai penutup permukaan sel dan berfungsi agar permukaan sel resisten terhadap dehidrasi dan bertindak sebagai pelindung pathogen adanya luka patogen. (Sumadi,2007).

6. Mikrofibril

              Mikrofibril-mikrofibril saling berkelompok membentuk mikrofibril dengan diameter ± 0,5 dan tampak dengan mikroskop cahaya (Thorpe, 1984). Di dalam dinding sel, mikrofibril dilapisi oleh hemiselulosa yang selanjutnya dihubungkan ke hemiselulosa lain oleh pektin dan polisakarida lain (Albert et al., 1983).

            b.  Komponen Dinding Sel Bakteri

         Komponen dinding sel bakteri terdiri atas peptidoglikan, asam-  asam teichoat, dan asam teichuronat.

         1. Peptidoglikan

                       Peptidoglikan, yaitu suatu polimer N-glikosamin terasilasi dengan rantai peptida. Terdiri atas unit-unit N-asetilglukosamin dan N asetilmuramat secara bergantian. Peptidoglikan berfungsi, yaitu (i) mencegah lisis sel di dalam media hipotonis, (ii) menyebabkan sel kaku dan memberi bentuk kepada sel.

 

2. Asam Teichoat

 

Asam teichoat adalah kelompok polimer poliofosfat, terdapat di dalam dinding sel dan juga pada membran sitoplasma. Asam teichoat di dalam dinding sel kurang lebih 20- 50% berat kering dinding sel. Asam teichoat berperan untuk mengikat Mg dari lingkungan untuk digunakan dalam reaksi- reaksi metabolisme sel.

3. Asam Teichuronat

 

Polimer lain dari karbohidrat yang dijumpai pada setiap bakteri adalah asam teikuronat yang terikat secara kovalen pada peptidoglikan dan kedua asam tersebut dapat dipisahkan dari peptidoglikan dengan carahidrolisis. Asam Teichoat dan asam Teichuronat terikat secara kovalen ke peptidoglikan.

            c.  Komponen Dinding Sel Bakteri garm positif dan gram negatif

1. Dinding Sel Bakteri gram positif

Dinding bakteri gram positif mengandung asam teichoat, yaitu suatu kelompok polimer poliofosfat. Kadang-kadang komponen tersebut dijumpai baik pada dinding sel maupun pada membrane sel.

Dinding sel bakteri gram positive lebih homogen. Tebal dinding bervariasi antara10-80 nm, tergantung spesies bakterinya. Selain peptidoglikan, juga terdapat poliskarida lain dan asam-asam teichoat. Umumnya molekul asam teichoat terikat secara kovalen pada peptidoglikan (Smith & Wood, 1992)

2.  Dinding Sel Bakteri Gram Negatif

Dinding bakteri gram negatif mengandung peptidoglikan kurang lebih 1% dan memiliki struktur yang lebih kompleks, Membran sebelah luarnya terdiri atas lipida amfifatik, lipopolisakarida, dan protein. Lipopolisakarida adalah suatu kompleks lipida tempat melekatnya rantai polisakarida yang panjang.

Membran luar mengandung protein, terutama protein porin yang berperan sebagai jalur pengangkutan dan sekaligus sebagai perintang bagi molekul-molekul yang mampu melewati membrane sebelah luar. Membran luar menutupi lapisan peptidoglikan melalui murein lipoprotein. Karboksil terminal dari protein terikat secara kovalen pada peptidoglikan.

B. Tahap-tahap Sintesis Peptidoglikan

            Sintesis peptidoglikan merupakan proses multistep yang berhasil dipelajari dengan baik pada bakteri Gram Positif. Dua buah protein carrier terlibat antara lain: uridin difosfat (UDP) dan Baktoprenol. Baktoprenol merupakan alkohol yang memiliki panjang rantai karbon sebanyak 55 atom C karbon yang melekat pada NAM melalui sebuah gugus pirofosfat dan memindahkan komponen peptidoglikan melewati membran hidrofobik. Secara keseluruhan proses sintesis peptidolikan melibatkan delapan tahapan, yang antara lain adalah :

1. Derivate UDP pada asam N-asetilglukosamin dan asam N-asetilmuramat disintesis di dalam sitoplasma.

2. Asam amino secara berurutan ditambahkan ke UDP-NAM untuk membentuk rantai pentapeptida (dua ujung D-alanin ditambahkan sebagai sebuah dipeptida).

3. NAM-pentapeptida ditransfer dari UDP ke sebuah baktoprenol fosfat pada permukaan membran.

4.UDP-NAG menambahkan NAG ke NAM-pentapeptida untuk membentuk unit peptidoglikan yang berulang. Jika sebuah jembatran interpeptida pentaglisin diperlukan, glisin akan ditambahkan dengan menggunakan molekul tRNA glisil yang khusus, bukanyang sam seperti ribosom.

5.Unit berulang peptidoglikan NAM-NAG yang sudah lengkap kemudian ditransportasikan melalui membran ke permukaan sebelah luarnya dengan carrier baktoprenol pirofosfat.

6. Unit peptidoglikan kemudian dilekatkan pada ujung rantai peptidoglikan yang sedang tumbuh untuk memperpanjang dengan satu unit peptidoglikan yang berulang.

7.Carrier baktoprenol kembali ke dalam membran. Sebuah fosfat kemudian dilepaskan selama proses ini untuk memberikan fosfat pada baktoprenol, yang nantinya akan mampu menerima NAM-pentapeptida yang lain.

8. Akhirnya, hubungan silang peptida antara dua peptidoglikan terbentuk melalui transpeptidasi. ATP digunakan untuk membentuk ujung ikatan peptida di dalam membran. Tidak ada lagi ATP yang diperlukan ketika transpeptidasi terjadi di luar. Proses yang sama terjadi ketika sebuah jembatan dilibatkan hanya gugus yang bereaksi dengan sub terminal D-alanin yang membedakan.

            Sintesis peptidoglikan pada dasarnya sangat mudah untuk rusak oleh agen-agen antimikrobial. Penghambatan dalam tahapan sintesis melemahkan dinding sel bisa berakhir pada lisis osmotik. Banyak antibiotik yang mengganggu sintesis peptidoglikan. Sebagai contohnya penicillin menghambat reaksi transpeptidasi dan bacitracin menutup atau menghentikan fosforilasi pada baktoprenol pirofosfat.

C. Pewarnaan Gram

            adalah prosedur pewarnaan diferensial yang dapat membedakan jenis bakteri berdasarkan reaksi yang timbul pada struktur dinding sel selama prosedur pewarnaan.Pewarnaan Gram dapat bermanfaat untuk mengidentifikasi spesies bakteri pada berbagai penyakit infeksi seperti pneumonia, tonsilitis bakterial, meningitis, dan gonorrhea.

Contoh obat

Sefalosporin generasi I, II, III, dan IV efektif dalam mengobati infeksi bakteri gram positif dan bakteri gram negatif. Contoh obat sefalosporin generasi II adalah:

• Cefuroxime
  Bentuk obat: suntik
  Merek dagang: Anbacim, Celocid, Oxtercid, Sharox, Situroxime, Zinnat.

• Cefprozil
  Bentuk obat: tablet, sirop kering
  Merek dagang: Lizor
  
  

• Cefaclor
  Bentuk obat: tablet, kapsul, sirop kering
  Merek dagang: Capabiotic, Cloracef, Forifek, Medikoncef.

D. Mekanisme pewranaan gram

 

      Mekanisme ini berdasarkan perbedaan struktur dinding sel bakteri garm negative dan gram positif serta bagaimana reaksinya terhadap beragam reagen (substansi yang digunakan untuk menghasilkan reaksi kimia). Kristal violet, pewarna utama, mewarnai ungu baik bakteri gram positif dan gram negative dikarenakan pewarna ini memasuki sitoplasma kedua tipe sel ini. Ketika Iodin (Mordant) di aplikasikan, menyebabkan krital violet-iodin sulit melewati dinding sel. Aplikasi alcohol dapat mendehidrasi peptidoglikan sel gram positif sehingga menyebabkan impermeable terhadap kristal violet-iodin. Sedangkan pengaruh bagi sel gram negative berbeda, dimana alcohol melarutkan membrane luar sel gram negative dan menghasilkan lubang kecil pada lapisan tipis peptidoglikan sehingga kristal violet-iodin menyebar/ keluar. Karena bakteri gram negative kehilangan warna setelah pencucuian dengan alcohol, penambahan safranin menjadikan sel merah muda. Safranin memberikan warna kontras terhadap pewarna utama (kristal violet). Walaupun sel gram positif dan gram negative dapat menyerap safranin, warnah merah muda safranin tertutupi oleh ungu gelap yang diserap sebelumnya oleh bakteri gram positif.

Dalam banyak populasi sel, beberapa sel gram positif terkadang menujukkan sifat gram negative. Biasanya pada sel gram positif yang telah mati. Namun, beberapa genera sel gram positif yang menunjukkan peningkatan karakter sel gram negative sama dengan usia kultur. Bacillus dan Clostridium sebagai contoh dapat dideskripsikan sebagi gram variable.

 

          E. ACID-FAST dinding sel

       Bakteri ini mengandung konsentrasi tinggi (60%) lipid lilin hidrofobik (Mycolic acid) pada dinding selnya yang mencegahnya dari pewarnaan termasuk pewarnaan gram. Asam mikolat ini terbentuk di lapisan luar dari lapisan tipis peptidoglikan. Asam mikolat dan peptidoglikan bergabung bersama oleh polisakarida. Dinding sel lilin hidrofobik  ini menjadikan kultur mikobakteria membentuk gumpalan dan melekat kuat pada petri dish.

 

 

 

 

BAB III

PENUTUP

 

A.                 KESIMPULAN

      Dinding sel tumbuhan memiliki komponen yaitu diantaranya selulosa, hemiselulosa, pektin, lignin, kutin dan miofibril. Yang mana masing-masing komponen mamiliki perannya masing-masing. Dinding sel tumbuhan terdiri dari tiga lapisan yaitu lamella tengah, dindin primer dan sekunder, serta pertumbuhan dinding sel, ada dua proses yang terlibat, yaitu pembelahan sel dan pemanjangan sel. Pembelahan sel berlangsung pada jaringan meristematis.

      Dinding sel pada bakteri berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk bakteri. Dinding sel bakteri tersusun dari peptidoglikan, yaitu gabungan protein dan polisakarida. Pada bagian paling luar sebuah sel bakteri dapat dijumpai adanya kapsul atau lapisan lender, sebelah dalam kapsul dijumpai dinding sel. Sebelah dalam dinding sel dijumpai membrane plasma. Komponen dinding sel bakteri gram positif dan gram negatif.

      mengenai sintesis peptidoglikan dapat disimpulkan bahwa sintesis peptidoglikan merupakan proses multistep yang berhasil dipelajari dengan baik pada bakteri Gram Positif. Dua buah protein carrier terlibat antara lain: uridin difosfat (UDP) dan Baktoprenol. Baktoprenol merupakan alkohol yang memiliki panjang rantai karbon sebanyak 55 atom C karbon yang melekat pada NAM melalui sebuah gugus pirofosfat dan memindahkan komponen peptidoglikan melewati membran hidrofobik.

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Adnan. 2008. Dinding Sel. Available online at: https://www.scribd.com/doc/20535810/DINDING-SEL-Adnan-UNM. Universitas Negeri Makassar. (diakses 29 Desember 2020)

Sumadi, Aditiya Marianti.2007. Biologi Sel.Graha Ilmu: Semarang.