Proses Reproduksi Bakteri dan Pembelahan Biner
RANGKUMAN
- Pembelahan biner adalah proses di mana satu sel membelah untuk membentuk dua sel yang secara genetik identik satu sama lain.
- Ada tiga bentuk sel bakteri yang umum: berbentuk batang, bulat, dan spiral.
- Komponen sel bakteri yang umum meliputi: dinding sel, membran seluler, sitoplasma, flagela, daerah nukleoid, plasmid serta ribosom.
- Pembelahan biner sebagai alat reproduksi memiliki beberapa manfaat, diantaranya adalah kemampuan untuk bereproduksi dalam jumlah yang banyak dengan kecepatan yang sangat tinggi.
- Karena pembelahan biner menghasilkan sel yang identik, bakteri dapat menjadi lebih bervariasi secara genetik melalui rekombinasi, yang melibatkan transfer gen antar sel.
Struktur Sel Bakteri
Bakteri memiliki bentuk sel yang bervariasi. Bentuk sel bakteri yang paling umum adalah bulat, berbentuk batang, dan spiral. Sel bakteri biasanya mengandung struktur berikut: dinding sel, membran sel, sitoplasma, ribosom, plasmid, flagela , dan daerah nukleoid.
- Dinding Sel: Selubung luar sel yang melindungi sel bakteri dan memberinya bentuk.
- Sitoplasma: Zat seperti gel yang terutama terdiri dari air yang juga mengandung enzim, garam, komponen sel, dan berbagai molekul organik.
- Membran Sel atau Membran Plasma: Mengelilingi sitoplasma sel dan mengatur aliran zat masuk dan keluar sel.
- Flagela: Tonjolan panjang seperti cambuk yang membantu penggerak seluler.
- Ribosom: Struktur sel yang bertanggung jawab untuk produksi protein .
- Plasmid: Pembawa gen, struktur DNA melingkar yang tidak terlibat dalam reproduksi.
- Daerah Nukleoid: Area sitoplasma yang mengandung molekul DNA bakteri tunggal.
Pembelahan biner
Ini adalah mikrograf elektron transmisi berwarna (TEM) dari bakteri E. coli pada tahap awal pembelahan biner.
Kebanyakan bakteri, termasuk Salmonella dan E. coli , berkembang biak dengan pembelahan biner. Selama jenis reproduksi aseksual ini, molekul DNA tunggal bereplikasi dan kedua salinannya menempel, pada titik yang berbeda, ke membran sel . Saat sel mulai tumbuh dan memanjang, jarak antara dua molekul DNA meningkat. Setelah bakteri menggandakan ukuran aslinya, membran sel mulai mencubit ke dalam di tengah. Akhirnya, bentuk dinding sel yang memisahkan dua molekul DNA dan membagi sel asli menjadi dua sel anak yang identik .
Gambar ini menunjukkan bakteri tumbuh secara eksponensial dalam cawan Petri. Satu koloni bisa memiliki triliunan bakteri.
Ada sejumlah manfaat yang terkait dengan reproduksi melalui pembelahan biner. Satu bakteri mampu bereproduksi dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi. Dalam kondisi optimal, beberapa bakteri dapat menggandakan jumlah populasinya dalam hitungan menit atau jam. Manfaat lainnya adalah tidak ada waktu yang terbuang untuk mencari jodoh karena reproduksi aseksual. Selain itu, sel anak yang dihasilkan dari pembelahan biner identik dengan sel aslinya. Artinya mereka sangat cocok untuk hidup di lingkungannya.
Rekombinasi Bakteri
Pembelahan biner adalah cara yang efektif bagi bakteri untuk berkembang biak, bagaimanapun, ini bukannya tanpa masalah. Karena sel-sel yang diproduksi melalui jenis reproduksi ini identik, mereka semua rentan terhadap jenis ancaman yang sama, seperti perubahan lingkungan dan antibiotik. Bahaya ini bisa menghancurkan seluruh koloni. Untuk menghindari bahaya tersebut, bakteri dapat menjadi lebih bervariasi secara genetik melalui rekombinasi. Rekombinasi melibatkan transfer gen antar sel. Rekombinasi bakteri dilakukan melalui konjugasi, transformasi, atau transduksi.
1. Konjugasi
Beberapa bakteri mampu mentransfer potongan gen mereka ke bakteri lain yang mereka kontak. Selama konjugasi, satu bakteri menghubungkan dirinya dengan bakteri lain melalui struktur tabung protein yang disebut pilus . Gen dipindahkan dari satu bakteri ke bakteri lainnya melalui tabung ini.
2. Transformasi
Beberapa bakteri mampu mengambil DNA dari lingkungannya. Sisa DNA ini paling sering berasal dari sel bakteri mati. Selama transformasi, bakteri mengikat DNA dan mengangkutnya melintasi membran sel bakteri. DNA baru kemudian dimasukkan ke dalam DNA sel bakteri.
3. Transduksi
Transduksi adalah jenis rekombinasi yang melibatkan pertukaran DNA bakteri melalui bakteriofag. Bakteriofag adalah virus yang menginfeksi bakteri. Ada dua jenis transduksi: transduksi umum dan khusus.
Setelah bakteriofag menempel pada bakteri, ia memasukkan genomnya ke dalam bakteri. Genom virus, enzim, dan komponen virus kemudian direplikasi dan dirakit di dalam bakteri inang. Setelah terbentuk, bakteriofag baru membelah atau membelah bakteri, melepaskan virus yang direplikasi. Namun, selama proses perakitan, beberapa DNA bakteri inang mungkin terbungkus dalam kapsid virus alih-alih genom virus. Ketika bakteriofag ini menginfeksi bakteri lain, ia menyuntikkan fragmen DNA dari bakteri yang sebelumnya terinfeksi. Fragmen DNA ini kemudian dimasukkan ke dalam DNA bakteri baru. Jenis transduksi ini disebut transduksi umum.
Dalam transduksi khusus, fragmen DNA bakteri inang dimasukkan ke dalam genom virus dari bakteriofag baru. Fragmen DNA kemudian dapat ditransfer ke bakteri baru yang menginfeksi bakteriofag ini.