Reproduksi Sel Bakteri

Diposting pada

Reproduksi-Sel-Bakteri

Reproduksi Sel Bakteri

Bakteri merupakan makhluk uniseluler. Bakteri, seperti makhluk hidup lainnya, melakukan reproduksi untuk mempertahankan spesiesnya. Kemampuan organisme bereproduksi merupakan satu karakter yang membedakan makhluk hidup dengan makhluk tak-hidup. Dimana keberlangsungan kehidupan didasarkan pada reproduksi.

Reproduksi Bakteri ialah perkembang-biakan bakteri.Bakteri bereproduksi dengan dua cara, yaitu secara aseksual dan seksual. Reproduksi secara aseksual dilakukan dengan pembelahan sel (biner melintang), sedangkan reproduksi seksual dilakukan dengan cara transformasi, transduksi, dan konjugasi.


Namun, proses pembiakan cara seksual berbeda dengan eukariota lainnya. Sebab, dalam proses pembiakan tersebut tidak ada penyatuan inti sel sebagaimana biasanya pada eukarion, yang terjadi hanya berupa pertukaran materi genetika ( rekombinasi genetik).


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Struktur Sel Bakteri


Reproduksi Aseksual

Reproduksi aseksual disebut juga reproduksi vegetatif (tidak kawin). Terjadi dengan 3 cara yaitu : Pembelahan Biner Melintang, Pertumbuhan Tunas, dan Fragmentasi.

a) Pembelahan Biner Melintang

Proses ini paling umum dijumpai pada kebanyakan bakteri. Pembelahan biner melintang adalah suatu proses reproduksi aseksual, setelah permukaan dinding sel melintang, maka sebuah sel tunggal membelah menjadi dua sel. Masing-masing sel baru disebut sel anak. Pada proses pembelahan selnya, mengakibatkan terbentuknya dua organisme baru.


Pembelahan Biner dapat dibagi atas tiga fase, yaitu sebagai berikut.

  1. Fase pertama, sitoplasma terbelah oleh sekat yang tumbuh tegak lurus.
  2. Fase kedua, tumbuhnya sekat akan diikuti oleh dindingmelintang.
  3. Fase ketiga, terpisahnya kedua sel anak yangidentik.

Ada bakteri yang segera berpisah dan terlepas sama sekali. Sebaliknya, ada pula bakteri yang tetap bergandengan setelah pembelahan, bakteri demikian merupakan bentuk koloni.

Pembelahan Biner Melintang


Keterangan Gambar :

  • Replikasi DNA danelongasi.
  • Dinding sel membran plasmamembelah.
  • Septum terbentuk dan DNAterpisah.
  • Sel terpisah menjadi 2 (pemisahan sel menjadi dua) dan setiap sel mengulangiproses.

b) Pertumbuhan Tunas

Untuk metode pertumbuhan tunas, pada sel bakteri reproduksi dimulai dengan tumbuh dan berkembangnya sebuah tonkolan kecil pada salah satu ujung sel. Tunas ini mereplikasi genom, tumbuh membesar, menjadi sel anakan, dan pada akhirnya memisahkan diri dari sel induknya untuk menjadi bakteri baru.

Pertumbuhan Tunas Pembentukan tunas bermula dari pertumbuhan bagian sel ke arah  luar yang terus membesar hingga menyamai sel induk, dan akhirnya memisahkan diri menjadi selbaru.


c) Fragmentasi

Selama dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, bakteri umumnya akan melakukan reproduksi melalui metode fragmentasi. Protoplasma bakteri mengalami kompartementalisasi membentuk gonidia. Setelah kondisi lingkungan mulai menguntungkan, gonidia ini kemudian menjadi bakteri baru dengan replikasi genom pada setiapfragmennya.


Bakteri berfilamen (seperti Actinomycetes) melakukan reproduksi dengan menghasilkan konidiospora (spora reproduktif) yang tumbuh menjadi individu baru. Actinomycetes memproduksi spora pada bagian ujung filamen sel.

Fragmentasi


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Ciri Ciri Bakteri


Reproduksi Seksual

  • Konjugasi

Konjugasi adalah pemindahan materi gen dan suatu sel bakteri ke sel bakteri lain secara langsung melalui jembatan konjugasi. Mula-mula, kedua sel bakteri berdekatan, kemudian membentuk tonjolan  atau  struktur jembatan yang menghubungkan kedua sel tersebut.Transfer kromosom maupun transfer plasmid akan terjadi melalui jembatan konjugasi. Sel yang mengandung materi gen rekombinan kemudian memisah dan terbentuklah dua sel bakteri dengan sifat baru (sifat rekombinan). Contoh bakteri yang mampu berkonjugasi antara lain Salmonella typhidan Pseudomonas sp. Transfer kromosom dapat pula terjadi melalui pilus seks, seperti yang terjadi pada Escherichiacoli.


Konjugasi bakteri sering dianggap sebagai setara dengan reproduksi bakteri generatif atau kawin karena melibatkan pertukaran materi genetik.

Selama konjugasi sel donor menyediakan unsur genetik konjugatif atau mobilizable yang paling sering berupa plasmid atau transposon. Kebanyakan plasmid konjugatif memiliki sistem yang memastikan bahwa sel penerima sudah tidak mengandung unsur yang sama.


Informasi genetik yang ditransfer sering bermanfaat untuk penerima. Manfaat mungkin termasuk resistensi antibiotik, toleransi xenobiotik atau kemampuan untuk menggunakan metabolit baru. Plasmid  menguntungkan tersebut dapat dianggap endosymbiontsbakteri.

KonjugasiDiketahui bahwa bakteri mampu berlekatan satu sama lain untuk pertukaran gen dengan bantuan Fili. Sel yang memiliki fili disebut bakteri jantan dan sel yang menerima perlekatan fili disebut bakteri betina. Fili tersebut disintesis oleh suatu genyang terdapat pada plasmid bakteri, yaituplasmid F (Fertilisasi). Mekanisme kerjanya yaitu: fililel jantan bertemu dengan reseptornya di membran luar sangbetina.


Kemudian fili mengalami pemendekan (retraksi) atau depolimerisasi sehingga kedua sel semakin mendekat dan akhirnya membran luar kedua sel bersentuhan. Akibatnya, peptidoglikan dan membran sel kedua sel melakukan penyatuan sementara pada daerah, sehingga menghasilkan sebuah lubang untuk proses transfer DNA dari sel jantan (donor) ke sel betina (resepien). Jadi transfer DNA terjadi melalui titik kontak, tidak melalui fili. DNA dari sel jantan berpindah ke dalam sel betina secara replikatif.


Oleh karena itu, setelah proses konjugasi selesai, sel jantan tidak kehilangan DNA. Setelah konjugasi selesai kedua sel berpisah kembali dan jumlah sel tidak bertambah (setelah konjugasi tidak dihasilkan anak sel). Oleh karena itu, proses konjugasi ini disebut juga sebagai proses atau mekanisme seksual yang tidak reproduktif. Faktor- faktor yang berpengaruh pada proses konjugasi antara lain; faktor F, adanya fili donor dan adanya resepien.


  • Tranduksi

Proses transfer gen bakteri melalui perantara virus dinamakan transduksi. Virus yang menyerang bakteri disebut bakteriofage (fage). Fenomena ini pertama ditemukan oleh Lederberg dan Zinder pada tahun 1952. Fage terdiri dari dua jenis yang memiliki siklus hidup berbeda, yaitu fage virulen dan fage temperate. Kedua fase ini berkaitan dengan cara virus mentransduksi bakteri.


Fage virulen adalah fage yang dengan segera lisis dan mematikan inangnya. Sedangkan fage temperate hidup di dalam inangnya dalam waktu tertentu tanpa mematikannya. Profage adalah fage yang DNAnya terintegrasi (bergabung) dengan kromosom inang. Fage yang dapat melakukan transduksi sehingga menyebabkan rekombinasi adalah fage temperate. Hal tersebut dikarenakan fage temperate dapat membuat bakteri tetap hidup sebagai bakteri lisogenik atau sebagai profage. Fage virulen tidak dapat menjadi profage karena selalulisis.


Pada waktu DNA fage dikemas di dalam pembungkusnya untuk membentuk bakteri-bakteri fage baru, DNA fage tersebut dapat  membawa sebagian dari DNA bakteri yang telah menjadi inangnya. Selanjutnya, bila fage menginfeksi bakteri lainnya, maka fage akan memasukkan DNA-nya yang mengandung sebagian dari DNA bakteri inang sebelumnya. Dengan demikian, fage tidak hanya memasukkan DNA-nya sendiri ke dalam sel bakteri yang diinfeksinya, tetapi juga memasukkan DNA dari bakteri lain yang ikut terbawa pada DNA fage. Jadi, secara alami fage memindahkan DNA dari satu sel bakteri ke  bakterilainnya.


Ada dua macam transduksi yaitu transduksi umum dan transduksi khusus. Pada transduksi umum, fage dapat membawa bagian kromosom manapun dari bakteri, sedangkan pada transduksi khusus hanya bagian tertentu saja yang dapat dibawa oleh fage :


1. Transduksi umum

Proses transduksi umum pada bakteri
Tipe transduksi ini terjadi bila suatu fage tenang memindahkan gen yang manapun dari kromosom bakteri atau plasmid. Dalam transduksi umum, pada saat fage memulai siklus litik enzim-enzim virus menghidrolisis kromosom bakteri menjadi banyak potongan kecil DNA. Transduksi telah dipertunjukan pada spesies bakteri. Proses ini merupakan suatu alat yang ampuh untuk mengembangkan galur-galur bakteri baru, memetakan kromosom bakeri, dan untuk banyak percobaan genetic lainnya.


Fage transduksi dimulai dengan adanya sel inang yang diinjeksi fage. Partikel-partikel fage yang baru terbentuk di dalam sel inang dan kromosom inang hancur. Salah satu partikel fage yang terbentuk membawa fragmen DNA bakteri secara random dan disimpan di dalam kepala fage tersebut. Hal tersebut terjadi karena enzim endonuklease yang berperan dalam pengemasan DNA fage tanpa sengaja mengemas DNAinang.
Ketika sel inang mengalami lisis, partikel transduksi dilepaskan bersama-sama dengan fage normal. Partikel transduksi tidak dapat mereplikasi diri, tetapi dapat mempengaruhi sel lain jika menginjeksi sel inang baru. Kromosom sel inang dapat mengalami rekombinasi dengan DNA yang dibawa partikel transduksi. Rekombinasi terjadi karena adanya allel sifat yang sama baik dari DNA inang maupun DNA yang dibawa oleh fage. Bakteri yang dapat mengalami transduksi umum contohnya Salmonella thypimurium.Transduksi umum


2. Transduksi khusus

Proses transduksi khusus pada bakteri
Transduksi khusus biasanya terjadi pada daerah spesifik pada kromosom inang yang terintegrasi langsung dengan genom fage. Hanya gen bakteri yang dekat dengan titik penempelan saja yang bisa terintegrasi dengan genom fage. Hal ini terjadi pada fage temperatetertentu. Fage transduksi khusus ini terbentuk karena adanya kesalahan saat rekombinasi eksisi dari profage. Karena DNA profage terikat dengan DNA inang, maka proses replikasi dikendalikan oleh inang. Kebanyakan DNA fage diekspresikan pada saat fage berada dalam fase profage.


Pada induksi profage, genom fage terpisah dari DNA inang. Proses ini disebut eksisi. Eksisi akan membentuk fage, prosesnya mirip dengan pembentukan plasmid. Pada eksisi yang biasa terjadi, yang akan lepas dari DNA inang hanyalah DNA fage itu sendiri. Tetapi pada beberapa fenomena, fage yang terbentuk yang membawa gen-gen inang yang berada di sebelahnya. Contohnya adalah profage ʎ yang terintegrasi diantara gen gal dan bio pada kromosom E. coli dapat membawa gen gal dan bio bersama DNA fage saat proses eksisi. Setelah fage terpisah dari DNA inang, fage bereplikasi hingga sel induk lisis. Fage yang membawa gen inang merupaka fage defektif yang dapat mengakibatkan rekombinasi pada sel yang dijadikan inangbaru.Proses transduksi khusus pada bakteri


  • Transformasi

Transformasi diperkenalkan oleh Frederick Griffith pada tahun 1982, berdasarkan penelitian bahwa suatu bakteri dapat melepaskan fragmen DNA-nya ke dalam suatu medium yang kemudian akan masuk ke dalam sel bakteri yang lain dalam kultur tersebut. yang menemukan bahwa ada dua tipe bakteri dari jenis Streptococcus pneumoniae, yang tidak berbahaya dapat ditransformasi menjadi sel-sel penyebab pneumonia dengan cara mengambil DNA dari medium yang mengandung sel-sel strain patogenik yang mati.


Transformasi ini terjadi ketika sel nonpatogenik hidup mengambil potongan DNA yang kebetulan mengandung alel untuk patogenisitas (gen untuk suatu lapisan sel yang melindungi bakteri dari sistem imun inang) alel asing tersebut kemudian dimasukkan ke dalam kromosom bakteri menggantikan alel aslinya untuk kondisi tanpa pelapis. Proses ini merupakan rekombinasi genetik – perputaran segmen DNA dengan cara pindah silang (crossing over). Sel yang ditransformasi ini sekarang memiliki satu kromosom yang mengandung DNA, yang berasal dari dua sel yang berbeda. Tipepatogen yang memiliki kapsul polisakarida disebut smooth dan tipe non-patogen tanpa kapsul yang disebut tipe rought.

Dua strain S.pneumoniae yang digunakan Griffith saat menemukan fenomena transformasi DNA pada BakteriGriffith kemudian membunuh sel patogen (Smooth, S) dengan memanaskannya dan menyuntikkan suspensi sel S pada tikus, dan tikus tetap hidup. Hal ini menunjukkan bahwa sisa-sisa sel S yang telah mati tidak virulen.
Kemudian, Griffith mencoba mencampurkan sel S yang telah mati pada suspensi sel non-patogen (rough, R) dan menyuntikkan campuran tersebut pada tikus uji. Ternyata tikus tersebut mati.


Ternyata, perubahan pada sel R bukan hanya sifat virulensi. Griffith mengisolasi bakteri R dari bangkai tikus, dan ternyata bakteri R yang awalnya memiliki morfologi koloni yang kasar, menjadi bakteri dengan morfologi koloni halus, salah satu ciri bakteri S.pneumoniae patogen.

Prosedur Transformasi DNA yang tidak sengaja dilakukan oleh Griffith


Kemudian, dari percobaannya, Griffith menyimpulkan bahwa ada materi sisa dari bakteri S mati yang diambil dan diekspresikan dalam bakteri   R    hingga    bakteri    R    berubah    menjadi    virulen (patogen). Fenomena yang ditemukan oleh Griffith inilah yang disebut sebagai Transformasi DNA.

Transformasi DNA

Transformasi adalah ekspresi materi genetik asing yang masuk melalui dinding sel. Pada dasarnya dinding sel berfungsi melindungi sel dari masuknya benda-benda asing termasuk DNA, tapi dalam kondisi tertentu, dinding sel ini bisa memiliki semacam celah atau lubang yang bisa dimasuki DNA. Sebetulnya ada lebih dari 1% spesies bakteri mampu melakukan transformasi secara alami, dimana mereka memproduksi protein-protein tertentu yang dapat membawa DNA menyeberangi dinding sel. Sedangkan di laboratorium, bakteri diubah menjadi kompeten (istilah untuk bakteri yang siap bertransformasi), misalnya dengan mendinginkannya pada larutan yang mengandung kation divalen seperti Ca2+ untuk membuat dinding sel menjadi permeable dan dapat dilalui oleh DNA plasmid.


Dengan melakukan teknik ‘heat-shock‘ — mendinginkan, memanaskan dan mendinginkan kembali– bakteri, maka DNA dapat masuk ke dalam sel. Teknik ini ditemukan oleh trio peneliti Stanley Cohen, Annie Chang, Leslie Hsu pada tahun 1972. Transformasi alami biasanya melibatkan DNA rantai lurus (linear) sedangkan transformasi artifisial melibatkan DNA rantai melingkar (plasmid) (Muladno, 2002). Sel-sel yang telah mengalami transformasi disebut sebagai transforman. Beberapa contoh bakteri yang melakukan proses ini misalnya Diplococcus pneumonia, Bacillus, Pseudomonas, Strepotococcus, dan Nesisseria. Diduga transformasi ini merupakan cara bakteri menularkan sifatnya ke bakteri lain. Misalnya bakteri patogen yang semula tidak kebal antibiotik dapat berubah menjadi kebal antibiotik karenatransformasi.


Proses transformasi berlangsung dalam beberapa tahap yaitu tahap pertama dimana molekul DNA rantai ganda berikatan pada reseptor yang terdapat dipermukaan sel. Perikatan ini bersifat reversible. Selanjutnya tahap kedua adalah pengambilan DNA donor yang bersifat irreversible. Pada saat ini DNA donor menjadi resisten terhadap enzim DNAase di dalam medium. Kemudian tahap ketiga yakni konversi molekul DNA donor yang berupa rantai ganda menjadi molekul rantai tunggal melalui degradasi nukleotida terhadap salah satu rantai. Lanjut ke tahap keempat, integrasi (insersi kovalen) seluruh atau sebagian unting tunggal DNA donor tersebut kedalam kromosom resipien. Terakhir tahap kelima yaitu segregasi dan ekspresi fenotipik gen donor yang telah terintegrasi (Tsen, 2002).

Transformasi Sel Bakteri


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Ciri-Ciri Bakteri Mycoplasma Dalam Biologi


Waktu Generasi Bakteri

Waktu generasi adalah banyaknya waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri untuk populasi menjadi dua kali lipat. Semua spesies tidak mempunyai waktu generasi yang sama. Escherichia coli mempunyai waktu generasi 15-20 menit.


Waktu generasi tergantung pada: cukup tidaknya nutrisi, pH, intensitas cahaya, oksigen, air, genetiknya, dan faktor pertumbuhan sel lainnya. Oleh karena itu jika nutrisi, dan faktor pertumbuhan lain berada dalam kondisi yang optimum bagi suatu sel bakteri untuk membelah selnya, maka dalam waktu tertentu akan dipeoleh populasi bakteri yang cukup banyak.

Waktu generasi pada berbagai bakteri

Waktu generasi pada berbagai bakteri


Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Jenis, Habitat, Pengertian Bakteri Beserta Bakteri Penyebab Penyakit


Pertumbuhan Sel Bakteri

Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya ukuran atau subtansi atau masa zat suatu organisme, misalnya kita makhluk makro ini dikatakan tumbuh ketika bertambah tinggi, bertambah besar atau bertambah berat. Pada organisme bersel satu pertumbuhan lebih diartikan sebagai pertumbuhan koloni, yaitu pertambahan jumlah koloni, ukuran koloni yang semakin besar atau  subtansi  atau  massa  mikroba  dalam  koloni  tersebut  semakin  banyak, pertumbuhan pada mikroba diartikan sebagai pertambahan jumlah sel mikroba itu sendiri.


Istilah pertumbuhan bakteri lebih mengacu kepada pertambahan jumlah sel bukan mengacu kepada perkembangan individu organisme sel. Bakteri memiliki kemampuan untuk menggandakan diri secara eksponensial dikarenakan sistem reproduksinya adalah pembelahan biner  melintang, dimana tiap sel membelah diri menjadi duasel.


  1. Fase penyesuaian  (lag phase)
    Waktu penyesuaian umumnya berlangsung selama 2 jam. Bakteri belum berkembangbiak dalam fase ini, tetapi aktivitas metabolisme sangat tinggi, fase ini merupakan persiapan untuk fase berikutnya.


  2. Fase pembelahan (logarhytmik phase / exponential phase)
    Berkembangbiak dengan berlipat 2, jumlah kuman meningkat secara eksponensial, untuk kebanyakan bakteri, fase ini berlangsung 18 – 24 jam. Pada pertengahan fase ini pertumbuhan sangat ideal, pembelahan terjadi secara teratur, semua bahan dalam sel berada seimbang (balanced growth).


  3. Fase stasioner (stationary phase)
    Meningkatnya  jumlah bakteri, meningkatnya jumlah hasil metabolisme yang toksis. Bakteri mulai ada yang mati, pembelahan terhambat, suatu saat terjadi jumlah bakteri yang hidup tetap sama.


  4. Fase penurunan (period of decline)
    Jumlah bakteri yang hidup berkurang dan menurun, keadaan lingkungan menjadi jelek. Pada beberapa jenis bakteri timbul bentuk – bentuk abnormal (bentuk involusi).


 


Daftar Pustaka

  • Campbell et all. 2002. Biologi Jilid 1. Jakarta : Erlangga
  • Mangunwardoyo Wibowo. 2002. Transformasi Fragmen DNA Kromosom Xanthomonas campestris ke dalam Escherchia coli. Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia. Vol 6 : hal 22. Makara Sains. Jakarta,Indonesia.
  • Muladno. 2002. Seputar Teknologi Rekayasa Genetika.Pustaka Wirausaha Muda dan USESE Foundation, Bogor. 123 halaman.
  • Russel PJ. 1992. Genetics Third Edition. New York(NY): Harper Collins Publisher.
  • Suharsono et all. 2010. Isolasi dan Pengklonan Fragmen cDNA Gen Penyandi H+-ATPase Membran Plasma dari Melastoma malabathricum L. Institut Pertanian Bogor. Vol 1 : 67-74. J Agron. Bogor, Indonesia.
  • Tsen et al. 2002. Natural plasmid transformation in Escherichia coli. Journal of Biomedical Science. 9:246-252
  • Tanah Boleng Didimus. 2015. Bakteriologi. Malang : UMM