Archaebacteria (Archaea) : Pengertian, Ciri-ciri, Struktur Sel, Contoh


Archaebacteria (Archaea) : Pengertian, Ciri-ciri, Struktur dan Fungsi Sel - Archaebacteria terdiri dari bakteri-bakteri yang hidup di tempat-tempat kritis atau ekstrim, misalnya bakteri yang hidup di air panas, bakteri yang hidup di tempat berkadar garam tinggi, dan bakteri yang hidup di tempat yang panas atau asam, di kawah gunung berapi, dan di lahan gambut. Menurut para ahli, Archaebacteria dikelompokkan menjadi tiga kelompok utama, yaitu metanogen, halofil ekstrim, dan termofil ekstrim (termoasidofil). Secara struktural, kelompok prokariotik ini memiliki beberapa karakteristik, yaitu dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan, ribosomnya mengandung beberapa jenis RNA-polimerase sehingga lebih mirip eukariotik, dan plasmanya mengandung lipid dengan ikatan ester.

Metanogen merupakan kelompok prokariotik yang mereduksi karbondioksida (CO2) menjadi metana (CH4) menggunakan hidrogen (H2). Metanogen merupakan mikroorganisme anaerob, tidak membutuhkan oksigen karena baginya oksigen merupakan racun. Metanogen memiliki tempat hidup di lumpur dan rawa, tempat mikroorganisme lain menghabiskan semua oksigen. Contohnya adalah Methanococcus janascii (Gambar ).
Methanococcus jannaschii
Gambar 1. Methanococcus jannaschii © UC Berkeley Electron Microscope Lab
Akibatnya rawa akan mengeluarkan gas metana atau gas rawa. Beberapa spesies lain yang termasuk kelompok metanogen hidup di lingkungan anaerob di dalam perut hewan seperti sapi, rayap, dan herbivora lain yang mengandalkan makanan berselulosa. Metanogen berperan penting dalam nutrisi. Contohnya adalah Succinomonas amylolytica yang hidup di dalam pencernaan sapi dan merupakan pemecah amilum. Peran lain metanogen adalah sebagai pengurai, sehingga bisa dimanfaatkan dalam pengolahan kotoran hewan untuk memproduksi gas metana, yang merupakan bahan bakar alternatif.

Halofil ekstrim merupakan kelompok prokariotik yang hidup di tempat yang asin, seperti di Great Salt Lake (danau garam di Amerika) dan Laut Mati. Kata halofil berasal dari bahasa Yunani, halo yang berarti ‘garam’, dan phylos yang berarti ‘pencinta’. Beberapa spesies sekadar memiliki toleransi terhadap kadar garam, tetapi ada pula spesies lain yang memerlukan lingkungan yang sepuluh kali lebih asin dari air laut untuk dapat tumbuh. Beberapa koloni halofil ekstrim membentuk suatu buih bewarna ungu. Warna tersebut adalah bakteriorhodopsin. Bakteriorhodopsin merupakan suatu pigmen yang menangkap energi cahaya. 

Sedangkan Termofil ekstrim adalah kelompok organisme prokariotik yang hidup di lingkungan yang panas, optimum pada suhu 60 - 80 oC. Contohnya adalah Sulfolobus sp. yang hidup di mata air panas bersulfur di Yellowstone National Park (Amerika Serikat).
Sulfolobus metallicus
Gambar 2. Sulfolobus metallicus (Etzel et al., 2007)
Sulfolobus sp. hidup dengan mengoksidasi sulfur untuk memperoleh energi. Karena suka dengan panas dan asam, kelompok ini disebut juga termoasidofil. Jenis lain yang memetabolisme sulfur adalah organisme prokariotik yang hidup pada air bersuhu 105 oC di dekat lubang hidrotermal di laut dalam (kawah gunung api bawah laut). Termofil ekstrim merupakan kelompok prokariotik yang paling dekat dengan organisme eukariotik.

The Black Smookers

The black smokers adalah sebutan untuk kawah gunung api di dasar laut. Di sana terdapat berbagai bentuk kehidupan yang unik dan kondisi lingkungannya juga sangat ekstrim. Contohnya adalah sejenis termofil ekstrim yang hidup bersimbiosis dengan cacing tabung (Acetabularia) (www.deepseanews. blogspot.com)

Referensi :

Etzela, K., A. Klinglb, H. Huberb, R. Rachelb, G. Schmalzc, M. Thommb, W. Depmeiera. 2008. Etching of {111} and {210} synthetic pyrite surfaces by two archaeal strains, Metallosphaera sedula and Sulfolobus metallicus. Hydrometallurgy, 94 (1–4): pp. 116–120. DOI : 10.1016/j.hydromet.2008.05.026.

Widayati, S., S. N. Rochmah dan Zubedi. 2009. Biologi : SMA dan MA Kelas X. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 290.

Berikut ini adalah makalah mengenai Struktur dan Organisasi Sel Archaea

Struktur dan Organisasi Sel Archaea

Pada awalnya Archaea merupakan salah anggota dari dunia prokariota yang mempunyai ciri belum mempunyai pembagian ruang (kompartemensasi) yang jelas diantara komponen-komponen selnya. Sehingga semua komponen selnya, termasuk bahan genetiknya terletak di dalam membran sitoplasma (Yuwono 2005). Sebagian besar Archaea tidak berbeda nyata ketika diamati menggunakan mikroskop cahaya, bahkan dengan resolusi paling tinggi sekalipun. Padahal secara biokimia dan genetik mereka berbeda dari bakteri yang sebenarnya.

BAB  I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan penelitian selanjutnya diketahui bahwa organisme ini memiliki sifat molekular yang lebih mirip dengan Eukariot. Pada tahun 1990 peneliti dari Universitas Illinois, Dr. Carl Woese dan koleganya  dapat membuktikan bahwa Archaea memiliki perbedaan yang mendasar dengan bakteri dan eukaria. Sehingga dia memisahkan Archaea ke dalam domain tersendiri yaitu Archaea. Pemisahan ini berdasarkan pendekatan sekuen gen penyandi 16S rRNA yang bersifat universal bagi seluruh organisme. Atas dasar penelitiannya tersebut, woese mengajukan bahwa kehidupan dibagi menjadi 3 domain, yaitu Bacteria, Eukarya, dan Archaea (Woese et al., 1990). Beberapa anggota Archaea diketahui merupakan organisme penghuni lingkungan paling ekstrim di bumi. Diantaranya  hidup di dekat kantung-kantung gas di dasar laut, sementara lainnya berada pada sumber mata air panas atau bahkan pada air dengan kadar garam/asam yang sangat tinggi. Beberapa Archaea juga ditemukan pada saluran pencernaan sapi, rayap. Mereka juga dapat hidup pada lumpur di dasar laut tanpa ada oksigen sekalipun. Namun saat ini telah ditemukan beberapa Archaeayang juga hidup pada kondisi normal seperti bakteri kebanyakan.

1.2. Tujuan
  1. Tujuan dari penulisan makalah ini adalah mengetahui perbedaan struktur dan organisasi sel pada Archaea dengan bakteri dan eukaria.
  2. Dapat memahami perbedaan antara Archaeadan bakteri serta eukaria terkait struktur dan organisasi selnya. 

BAB  II
PEMBAHASAN

2.1. Bentuk dan Ukuran Sel

Secara umum struktur sel Archaea memiliki bentuk yang hampir sama seperti bakteri, dan bentuknya cukup beragam. Beberapa Archaea berbentuk batang/basil, bulat/kokus, atau spiral. Bahkan terdapat beberapa Archaea yang memiliki bentuk “tidak biasa” , yaitu segitiga dan persegi panjang. Meskipun morfologi sel relatif mudah untuk diamati, tetapi terkadang sulit untuk membedakan bakteri dan Archaea, karena keduanya memiliki ragam bentuk yang hampir sama.
Archaea
Gambar 3. Beberapa bentuk morfologi yang terdapat pada Archaea (a) Methanobrevibacter smithii; (b) Methanobacterium uliginosum; (c) Methanosphaera stadtmanae; (d) Methanoplanus limicola ; (e) Methanospirillum hungatei; (f) Halobacteriumhalobium; (g) Halococcus morrhuae; (h) Thermoplasma acidophilum; (i) Methanolobus vulcani; (j) Pyrococcus furiosus; (k) Haloferax mediterranei; (l) Thermofilum ‘librum’; (m) Pyrodictium occultum; (n) Thermoproteus tenax.
Archaea merupakan organisme yang berukuran sangat kecil, yaitu sekitar 1.5-2.5 µm (Beveridge, 2001). Ukuran yang kecil ini memberikan keuntungan tersendiri bagi sel tersebut. Sel yang berukuran lebih kecil memiliki luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan volume sel, jika dibandingkan dengan sel yang berukuran lebih besar. Sehingga memiliki rasio permukaan terhadap volume lebih tinggi. Rasio permukaan/volum memberikan beberapa akibat pada kehidupannya. Sebagai contoh pada pertukaran nutrisi, sel yang memiliki rasio permukaan/volum lebih tinggi akan mendukung pertukaran nutrisi lebih cepat dibanding yang lebih rendah, oleh karena itu sel yang lebih kecil akan tumbuh lebih cepat dibandingkan dengan sel yang lebih besar karena memiliki rasio yang lebih tinggi. Sedangkan secara genetik, hal ini dapat berdampak pada evolusi karena sel Archaea adalah haploid, sehingga mutasi akan diekspresikan secara langsung. Sedangkan mutasi itu sendiri adalah sumber dari suatu evolusi. Oleh sebab itu Archaea dapat lebih cepat menanggapi perubahan lingkungan.

2.2 Membran sitoplasma pada Archaea

Struktur dasar dari membran sel Archaea tersusun atas fosfolipid. Struktur ini tersusun dari molekul gliserol yang berikatan dengan fosfat pada ujung pertama (kepala) dan berikatan dengan rantai samping yang berupa isoprenoid pada ujung lainnya (ekor).
membran sel Archaea
Gambar 4. membran sel Archaea.
Karena sifatnya yang hidrofilik maka ketika membran sel berada pada lingkungan cair, ujung molekul yang mengandung gugus fosfat akan berada pada permukaan luar membran yang berhubungan langsung dengan lingkungan luar sel, dan sisi lainnya yang bersifat hidrofobik  akan berada dibagian dalam. Pelapisan seperti ini menciptakan penghalang kimia yang sangat efektif disekitar sel dan membantu dalam menciptakan keseimbangan kimiawi. Secara komposisi, membran sel Archaea memiliki perbedaan dengan membran sel bakteri dan eukaria. Perbedaan tersebut antara lain adalah perbedaan kiralitas gliserol yang menjadi penyusun membran sel, ikatan antara gliserol dan rantai samping isoprenoid berupa ikatan eter, rantai samping berupa isoprenoid bukan asam lemak seperti pada bakteri dan eukaria, dan memiliki rantai samping yang bercabang.

2.2.1. Kiralitas dari gliserol

Gliserol yang digunakan Archaea untuk membentuk fosfolipid merupakan stereoisomer dari gliserol yang digunakan untuk membentuk membran sel pada bakteri dan eukaria. Dua molekul yang stereoisomer adalah cerminan satu sama lain. Pada membran sel bakteri dan eukaria, gliserol yang menyusun membran selnya berupa D-Gliserol, sedangkan pada arkaea berupa L-gliserol.
Struktur penyusun membran sel Archaea dan bakteri/eukaria
Gambar 5. Struktur penyusun membran sel Archaea dan bakteri/eukaria.
2.2.2. Ikatan eter

Pada kebanyakan organisme, gliserol yang terdapat pada membran selnya akan berikatan dengan rantai samping menggunakan ikatan ester. Namun tidak demikian halnya pada membran sel Archaea. Ikatan yang terbentuk antara gliserol dan rantai samping pada membran sel Archaea adalah ikatan eter. Hal ini memberikan fosfolipid yang dihasilkan memiliki sifat mekanik kimia yang berbeda dari lipid membran organisme lain.
Ikatan eter dan ester
Gambar 6. Ikatan yang terbentuk pada membran sel bakteri/eukaria dan Archaea.
2.2.3. Rantai Isoprenoid

Archaea memiliki rantai samping penyusun fosfolipid yang berbeda dengan bakteri dan eukaria. Rantai samping penyusun fosfolipid pada bakteri dan eukaria adalah asam lemak, sedangkan pada Archaea rantai samping yang dimilikinya adalah isoprenoid. Isoprenoid merupakan hidrokarbon yang memiliki 20 atom C dan merupakan anggota paling sederhana dari kelas bahan kimia yang disebut terpene. Menurut definisi, terpene adalah molekul yang menghubungkan molekul isoprenoid bersama-sama.
monolayer
Gambar 7. Struktur membran monolayer pada Archaea.
Lipid yang terdapat pada Archaea termoasidodfil dan metanogen adalah tetralipid, dimana ujung rantai samping phytanil pada struktur tetralipid berikatan secara kovalen dengan molekul gliserol yang lain. Sehingga akan membentuk struktur monolayer. Struktur seperti ini tidak memiliki area tengah yang kosong seperti pada struktur lipid bilayer. Sehingga struktur seperti ini memiliki resistensi yang lebih terhadap temperatur tinggi dibandingkan struktur lipid bilayer. Pada umumnya Archaea yang hidup optimal pada suhu tinggi, membran selnya terdiri dari lipid monolayer ataupun kombinasi antara lipid bilayer dan monolayer.
lipid bilayer dan monolayer
Gambar 8. Membran monolayer dan bilayer.
2.2.4. Rantai samping yang Bercabang

Tidak hanya rantai samping Archaea yang dibentuk dari komponen yang berbeda. Akan tetapi rantai sampingnya memiliki struktur fisik yang juga berbeda. Rantai samping pada membran sel Archaea memiliki cabang, karena penggunaan isoprenoid untuk membentuk rantai sampingnya.  Asam lemak pada bakteri dan eukariot tidak memiliki rantai cabang, sehingga sifat ini menjadikan membran Archaea yang memiliki karakter unik.  Hal ini menciptakan beberapa properti yang menarik di membran Archaea. Rantai samping isoprenoid bisa bergabung bersama-sama antara dua rantai samping fosfolipid tunggal atau bergabung ke rantai fosfolipid sisi lain di sisi lain membran (membentuk fosfolipid transmembran). Rantai samping tersebut juga dapat mempunyai kemampuan  untuk membentuk cincin karbon. Hal ini terjadi ketika salah satu cabang mengelilingi dan mengikat atom bawah rantai untuk membuat cincin lima atom karbon. Cincin tersebut diperkirakan memberikan stabilitas struktural membran.

2.3 Dinding Sel Archaea

Archaea memiliki keragaman dalam hal lapisan yang menyelubungi selnya. Beberapa Archaea memiliki lapisan  protein permukaan atau S-layer. Lapisan ini terdiri dari protein monomolekular yang identik atau lebih dikenal dengan sebutan glikoprotein (Kandler dan Konig, 1993).  Lapisan ini secara langsung berhubungan dengan bagian luar membran plasma dan berfungsi untuk melindungi dari lisis osmotik. Lapisan ini juga dapat berfungsi sebagai penyeleksi molekul yang dapat masuk kedalam sel.
S-Layer
Gambar 9. S-Layer.
Selain S-Layer, diketahui beberapa Archaea juga memiliki struktur yang mirip dengan dinding sel pada bakteri, namun berbeda dalam hal komposisi kimia penyusunnya. Dinding sel Archaea tidak memiliki peptidoglikan namun memiliki molekul yang mirip dengan peptidoglikan yang disebut pseudomurein. Pseudomurein dibangun dari N-Asetil glukosamin dengan Asam N-Asetil talosamin uronat yang berikatan dengan ikatan glikosidik pada β-1,3  hal ini berbeda dengan peptidoglikan pada bakteri yang dibangun menggunakan N-Asetil glukosamin dan N-Asetil muramat yang berikatan pada β-1,4.
pseudomurein
Gambar 10. Struktur pseudomurein.
Perbedaan lainnya adalah asam amino yang terdapat pada pseudomurein semuanya berupa L-Steroisomer. Struktur seperti ini memberikan dampak yang menguntungkan pada Archaea, yaitu dinding sel mereka resisten terhadap antibiotik dan juga tidak terpengaruh terhadap aktivitas lisosim dan protease yang umum (Konig, 2001). Beberapa Archaea tidak memiliki pseudomurein namun memiliki polisakarida lainnya, yaitu glutaminylglycan, heterosakarida, methanochondroitin.

2.4. Struktur Permukaan Sel Archaea, Inklusi Sel, dan Vesikula Udara

Penelitian mengenai struktur tambahan pada permukaan sel Archaea telah banyak dilakukan dengan memanfaatkan observasi elektron mikroskopis pada beberapa jenis Archaea. Penelitian ini menunjukkan beberapa tipe struktur tambahan pada permukaan sel Archaea, seperti pili dan flagella yang tampak seperti struktur yang ada pada bakteri, tetapi ternyata memiliki perbedaan. Selain itu struktur lain seperti cannulae (kanula), Hami, Iho670 Fibers, dan bindosome muncul sebagai struktur unik lain yang dimiliki oleh Archaea.

2.4.1. Struktur Permukaan Sel Archaea

a. Pili

Fimbriae dan pili merupakan struktur filamen yang tersusun atas protein yang memanjang dari permukaan sel dan memiliki  banyak fungsi. Fimbriae memungkinkan sel untuk menempel pada suatu permukaan. Secara umum pili mirip dengan fimbriae, tetapi pili lebih panjang dan hanya satu atau sebagian kecil pili yang bisa melekat pada permukaan sel. Fungsi pili itu sendiri adalah untuk memfasilitasi pertukaran gen di antara sel pada suatu proses yang disebut sebagai konjugasi. Walaupun sebenarnya proses konjugasi tidak selalu diperantarai oleh pili.
Pili
Gambar 11. Tanda panah menunjukkan pili pada struktur permukaan sel.

b. Cannula, Hami, Iho670 Fibers, dan Bindosome

Struktur permukaan sel Archaea terdiri dari banyak bagian, yaitu kanula, hami, Cannula, Hami, Iho670 Fibers, dan Bindosome. Struktur permukaan tersebut tidak banyak dibahas seperti halnya pili dan flagella, hal ini disebabkan karena sistem genetik di dalam struktur tersebut tidak mudah untuk dipelajari dan tidak ditemukan pada semua jenis Archaea.

c. Cannulae (Kanula)

Kanula merupakan jaringan tubula yang sampai saat ini hanya ditemukan pada genus Pyrodictium. Kanula berupa pipa berongga berdiameter luar 25 nm (Gambar 12) yang sangat resisten terhadap panas dan proses denaturasi (Rieger et al., 1995). Strukturnya hampir sama dengan struktur permukaan sel lainnya yaitu terbentuk atas lapisan glikoprotein, yang memiliki tiga subunit glikoprotein yang homolog. Kanula menunjukkan aktivitasnya sebagai penghubung intraseluler antar ruang periplasmik sel yang berbeda (Nickell et al., 2003). Walaupun fungsi kanula belum diketahui secara jelas, tetapi dapat diasumsikan bahwa dengan adanya kanula, sel dapat melakukan pertukaran nutrisi atau bahkan materi genetik.
Kanula
Gambar 12. Kanula (Rieger et al., 1995).
d. Hami

Struktur permukaan Archaea yang lain adalah hamus atau hami (Gambar 13). Hami banyak ditemukan pada Archaea yang hidup di daerah suhu rendah yang mengandung kadar sulfat tinggi (cold sulphidic springs). Strukturnya menunjukkan filamen-filamen yang sangat kompleks dengan kenampakan seperti kawat berduri yang ujungnya memiliki kait dengan diameter 60 nm (Moissl et al., 2005). Masing-masing sel dikelilingi oleh sekitar 100 hami. Hami stabil pada kisaran temperatur dan pH yang luas yaitu antara 0-70 oC dan 0,5-11,5. Hami dapat bertindak sebagai perantara proses adesi seluler permukaan terhadap komposisi kimia yang berbeda sebagaimana adesi yang berlangsung di antara sel. Hami juga terbukti menjadi komponen protein utama dalam pembentukan biofilm Archaea, dimana sel membentuk susunan tiga dimensi yang jaraknya konstan melalui proses perlekatan antar sel Archaea (Henneberger et al., 2006).
hami
Gambar 13. (a) Sekitar 100 hami keluar secara melingkar di permukaan sel. (b) Kenampakan kait yang berada di ujung hami. Tanda panah menunjukkan lokasi kait. (c) Hami menunjukkan kenampakan seperti kawat berduri (Moissl et al., 2005).
e. Bindosome

Bindosome (Gambar 14) adalah struktur Archaea yang diduga mempunyai fungsi unik pada Sulfolobus solfataricus (Albers dan Pohlschröder, 2009). Komponen struktural bindosome yang utama adalah substrat pengikat protein (substrat binding protein/SBP) yang diketahui sebagai glikoprotein (Elferink et al., 2001), yang disusun oleh Pilin tipe IV seperti pada sekuen peptida sinyal dan mengandung protein khas yang diketahui mampu membentuk struktur oligomerik pada Archaea dan bakteri. Susunan oligomerik komplek berperan dalam penyerapan gula, hal ini dapat membantu S. solfataricus untuk dapat tumbuh pada substrat yang bervariasi (Ng et al., 2008).
bindosome
Gambar 12. Gambar asli bindosome belum diketahui secara pasti, dan gambar diatas merupakan formasi alternatif yang menunjukkan bindosome terletak pada S-layer (Ng et al., 2008).
f. Iho670 Fibers

Pada pertengahan tahun 2009 telah dilakukan penelitian oleh Muller et al. mengenai struktur permukaan Ignicoccus hospitalis, hasilnya menunjukkan adanya tambahan permukaan sel baru yang kemudian diberi nama Iho670 fiber (Gambar 15). Iho670 fiber merupakan struktur yang sangat rapuh, berbeda dengan flagella dan pili yang memliliki struktur primer dari protein. Hal ini juga menunjukkan bahwa Iho670 fiber bukan salah satu organel sel yang motil. yang menjadi bagian menarik adalah bahwa komponen utama Iho670 fiber disintesis oleh Pilin tipe IV seperti peptida sinyal dan diproses oleh peptidase prepilin homolog. Karena Pilin tipe IV seperti sistem ini juga digunakan untuk flagela, pili tertentu, dan bindosome dalam Archaea, Pilin tipe IV menjadi jalur yang sangat banyak digunakan oleh Archaea dalam hal perakitan struktur permukaan.
Hasil analisis serat Ignicoccus hospitalis
Gambar 13. Hasil analisis serat Ignicoccus hospitalis menggunakan TEM (Transmission Electron Microscopy) yang mengindikasikan adanya Iho670 fibers.
2.4.2. Inklusi Sel

Di dalam sel prokariotik biasanya terdapat senyawa lain yang menyertai sel di dalam sitoplasma yang disebut dengan inklusi sel. Inklusi sel berfungsi sebagai energi cadangan atau sebagai tempat penyimpanan struktur building blocks. Penyimpanan karbon atau senyawa lain di dalam inklusi yang tidak larut dalam air bermanfaat bagi sel karena dapat mengurangi tekanan osmotik yang dapat mungkin terjadi apabila senyawa dalam jumlah yang sama terlarut dalam sitoplasma (Madigan et al., 2012).
poly-β-hydroxyalkanoat (PHA)
Gambar 16. Tanda panah menunjukkan poly-β-hydroxyalkanoat (PHA) (Madigan et al., 2012).
Salah satu jenis inklusi sel yang paling banyak ditemukan di dalam organ prokariotik adalah asam poly-β-hydroxybutirat (PHB). PHB adalah lipid yang tersusun atas unit-unit asam β-hydroxybutirat. Sedangkan polimer yang diproduksi oleh Archaea adalah poly-β-hydroxyalkanoat (PHA) (Gambar 16). PHA disintesis oleh Archaea di dalam polimer penyimpanan ketika sel mengalami kondisi pertumbuhan yang tidak seimbang. PHA merupakan salah satu jenis komoditas plastik yang dapat dirombak menjadi karbondioksida dan air melalui proses mineralisasi mikrobiologis secara alami.

2.4.3. Vesikula Udara

Salah satu jenis Archaea yang bersifat planktonic dan mampu hidup di air laut adalah Nitrosopumilus maritimus dari kelompok Crenarchaeota (Brochier-Armanet et al., 2011). Jenis organisme ini mampu mengapung di air laut karena memiliki vesikula udara. Kemampuan mengapung yang dimilikinya memungkinkan untuk menempatkan diri dalam kolom air untuk dapat merespon kondisi lingkungan.
Vesikula udara
Gambar 17. Vesikula udara pada struktur permukaan sal Archaea.
Secara umum struktur vesikula udara tersusun atas protein yang berbentuk kumparan, berongga namun kaku dengan panjang dan diameter yang bervariasi (Gambar 17). Panjang vesikula udara yang dihasilkan oleh masing-masing organisme berbeda-beda, mulai dari 300 sampai lebih dari 1000 nm dengan lebar 45 sampai 120 nm, tetapi kisaran ukuran tersebut masih bisa berubah-ubah.

Jumlah vesikula dalam satu organisme sangat bervariasi mulai dari sedikit hingga ratusan tiap selnya, kedap air dan larut dalam gas (Madigan et al., 2012).

2.5 Pergerakan Sel Archaea

a. Flagella Archaea

Flagella Archaea berukuran sangat kecil hingga mencapai setengah dari ukuran flagella bakteri, yaitu 10-13 nm (Madigan et al., 2012). Flagella Archaea memberikan kemampuan terhadap sel Archaea untuk dapat bergerak memutar seperti halnya bakteri. Flagella Archaea tidak hanya sebagai alat untuk bergerak, tetapi juga berperan dalam interaksi di dalam sel dan sebagai pengenal pada permukaan sel sebagai syarat terbentuknya biofilm pada beberapa Archaea. Flagella ditemukan pada semua sub kelompok utama Archaea Crenarchaeota dan Euryarchaeota yaitu halofil, haloalkalofil, metanogen, hipermetrofil, dan termoasidofil. Sampai saat ini telah dilaporkan berbagai macam Archaea yang memiliki flagella, termasuk Methanococcus, Halobacterium, Sulfolobus, Natrialba, Thermococcus dan Pyrococcus (Ng et al., 2006).
Methanococcus maripaludis
Gambar 18. (a) Sel Methanococcus maripaludis dengan diameter 1μm menunjukkan banyaknya flagella yang terdapat di permukaan selnya dan (b) flagella yang telah dimurnikan dari sel Methanococcus maripaludis. Tanda panah menunjukkan kait di ujung flagella.
Secara umum penampakan flagella Archaea (Gambar 18) mirip dengan flagella bakteri tetapi flagella Archaea memiliki pergerakan yang unik seperti pada pili bakteri tipe IV (Jarrell et al., 2007). Kemiripan ini meliputi struktur flagella termasuk keberadaan jumlah gen pada masing-masing struktur. Pada awal penelitian mengenai flagella Archaea, diketahui kemiripan antara flagella Archaea dengan pili bakteri tipe IV adalah pada N-termini (Faguy et al., 1994) dan adanya pilin tipe IV yang mirip sinyal peptide (Kalmokoff and Jarrell, 1991). Penelitian terbaru menyebutkan bahwa protein yang ada pada flagella Archaea maupun pili bakteri tipe IV adalah ATPase (Bayley and Jarrel, 1998), membran protein (Peabody et al., 2003) dan sinyal peptidase (FlaK/PibD) (Bardy and Jarrel, 2002).

Salah satu perbedaan antara flagella Archaea dengan flagella bakteri diketahui pada penelitian yang dilakukan tahun 2008 oleh Streif et al. mengenai pergerakan memutar pada flagella Archaea, hasilnya menunjukkan bahwa pergerakan flagella tersebut didukung oleh proses hidrolisis ATP dan bukan dari proton atau natrium seperti yang digunakan oleh flagella bakteri.

b. Kemotaksis Archaea

Kemotaksis merupakan respon gerakan Archaea terhadap rangsangan dari senyawa kimia. Walaupun Archaea termasuk ke dalam kelompok yang berbeda dari bakteri, tetapi banyak spesies Archaea yang memiliki sifat kemotaksis. Berbagai macam protein yang mengatur proses kemotaksis pada bakteri juga ditemukan pada Archaea yang mampu bergerak (motil).

2.6. Pengemasan DNA Archaea

Dalam filogenetik Archaea berbeda dengan bakteri, walaupun keduanya memiliki beberapa kemiripan dalam struktur sel. Perbedaan ini lebih pada taraf molekular antara keduanya, dimana Archaea memiliki banyak kesamaan dengan eukaria. Salah satu contohnya adalah pengemasan DNA pada Archaea.

DNA pada Archaea dikemas dalam bentuk sirkular, dimana pada beberapa Archaea pengemasannya melibatkan DNA-girase dan protein histon untuk membentuk struktur DNA superkoil. Hal ini berbeda dengan bakteri yang membentuk struktur DNA superkoil dengan bantuan DNA-girase saja. Pengemasan DNA menggunakan protein histon seperti ini mirip dengan pengemasan DNA pada eukaria. Protein histon yang ditemukan pada Archaea berukuran lebih pendek dibandingkan dengan protein histon eukaria, tetapi keduanya memiliki sekuen asam amino dan struktur 3 dimensi yang homolog.

Pada beberapa Archaea juga ditemukan beberapa titik awal replikasi, dimana protein yang mengenali titik awal replikasi dan sintesis DNA memiliki banyak kemiripan dengan eukaria dibandingkan dengan bakteri. Selain itu Archaea juga memiliki beberapa RNA polimerase. Hal ini berbeda dengan bakteri yang hanya memiliki satu RNA polimerase. Faktor transkripsi yang dimiliki Archaea juga memiliki kemiripan dengan faktor transkripsi pada eukaria. Beberapa gen penyandi tRNA dan rRNA Archaea memiliki intron. Intron yang terdapat pada Archaea diproses dengan mekanisme yang sedikit berbeda dengan intron pada eukaria. Sedangkan pada bakteri tidak ditemukan intron.

Pada saat sintesis protein Archaea membutuhkan ribosom yang fungsional serta beberapa faktor translasi. Ribosom yang terdapat pada Archaea mirip dengan ribosom pada bakteri, yaitu sama-sama 70S. Namun faktor translasi yang ditemukan pada Archaea ternyata dua kali lebih banyak dibanding dengan yang ada pada bakteri. Bakteri dan Archaea menggunakan asam amino yang berbeda pada awal proses translasi. Asam amino yang digunakan bakteri adalah N-formil metionin, sedangkan Archaea adalah metionin. Metionin juga merupakan asam amino yang digunakan eukaria untuk awal proses translasi. Secara keseluruhan, perbandingan sekuen menunjukkan beberapa kesamaan antara eukaria dan Archaea dalam hal RNA dan protein yang digunakan untuk membentuk translation machine.

BAB  III
KESIMPULAN 

  1. Archaea merupakan organisme yang terpisah antara bakteri dan eukaria.
  2. Beberapa Archaea memiliki kemampuan untuk dapat hidup pada kondisi lingkungan yang ekstrim, seperti salinitas tinggi dan temperatur tinggi, karena struktur membrannya yang berbeda yaitu adanya ikatan eter dan komposisi membran monolayernya.
  3. Archaea memiliki struktur tambahan permukaan sel yang tidak ditemukan pada bakteri atau pun eukaria, seperti canullae, hami, bindosome, Iho670, fibers.
  4. Archaea memiliki sifat kemotaksis seperti pada bakteri. Berbagai macam protein yang mengatur proses kemotaksis pada bakteri juga ditemukan pada Archaea.

DAFTAR PUSTAKA

Albers S dan Pohlschr¨oder M. 2009. Diversity of Archaeal type IV pilin-like structures,” Extremophiles, vol. 13, no. 3, pp. 403–410.

Bardy SL dan Jarrell KF. 2002. Flak of the archaeon Methanococcus maripaludis possesses preflagellin peptidase activity, FEMS Microbiology Letters, vol. 208, no. 1, pp. 53– 59.

Bayley DP dan Jarrell KF. 1998. Further evidence to suggest that Archaeal flagella are related to bacterial type IV pili,Journal of Molecular Evolution, vol. 46, no. 3, pp. 370–373.

Brochier-Armanet, CP. Deschamps, P. López-García, Y. Zivanovic, F. Rodríguez-Valera and D. Moreira. 2011. Complete-fosmid and fosmid-end sequences reveal frequent horizontal gene transfers in marine uncultured planktonic Archaea. The ISME Journal. Vol. 5. p.1291-1302.

Elferink MGL, Albers S, Konings W, and Driessen AJM. 2001. Sugar transport in Sulfolobus solfataricus ismediated by two families of binding protein-dependent ABC transporters. Molecular Microbiology, vol. 39, no. 6, pp.1494–1503.

Faguy DM, Jarrell KF, Kuzio J, and Kalmokoff ML. 1994. Molecular analysis of Archaeal flagellins: similarity to the type IV pilin—transport superfamily widespread in bacteria. Canadian Journal of Microbiology, vol. 40, no. 1, pp. 67–71.

Henneberger R, Moissl C, Amann T, Rudolph C, dan Huber R. 2006. New insights into the lifestyle of the cold-loving SM1 euryarchaeon: natural growth as a monospecies biofilm in the subsurface, Applied and EnvironmentalMicrobiology, vol. 72, no. 1, pp. 192–199.

Jarrell KF, S. Y. Ng, and Chaban B. 2007. Flagellation and chemotaxis, in Archaea: Molecular and Cellular Biology, R. Cavicchioli, Ed., pp. 385–410, ASM Press, Washington, DC, USA.

Kalmokoff ML dan Jarrell KF. 1991. Cloning and sequencing of a multigene family encoding the flagellins of Methanococcus voltae, Journal of Bacteriology, vol. 173, no. 22, pp. 7113–7125.

Konig H. 2001. Archaeal cell wall. Di dalam : Encyclopedia of life science. Chichester : 1486-1493

Moissl C, Rachel R, Briegel A , Engelhardt H, and Huber R. 2005. The unique structure of Archaeal ’hami’, highly complex cell appendages with nano-grappling hooks,Molecular Microbiology, vol. 56, no. 2, pp. 361–370.

Muller, D.W., C. Meyer, S. Gurster, U. Kuper, H. Huber, R. Rachel, G. Wanner, R. Wirth, and A. Belack. 2009. The Iho670 fibers of Ignicoccus hospitalis: a new type of Archaeal cell surface appendage. Journal of Bacteriology.  Vol. 191, No. 20. p. 6465–6468

Ng S.Y., B. Zolghadr, A.J.M. Driessen, S. J. Albers, and K. F. Jarelli. 2008. Cell surface structures of Archaea. Journal of Bacteriology. Vol. 190. No. 18. P. 6039–6047.

Ng, S. Y., B. Chaban, and K. F. Jarrell. 2006. Archaeal flagella, bacterial flagella and type IV pili: a comparison of genes and posttranslational modifications. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 11:167–191.

Nickell R, Hegerl R, Baumeister W, and Rachel R. 2003. Pyrodictium cannulae enter the periplasmic space but do not enter the cytoplasm, as revealed by cryo-electron tomography,Journal of Structural Biology, vol. 141, no. 1, pp. 34–42.

Peabody CR, Chung YJ, Yen MR, Vidal-Ingigliardi D, Pugsley AP, and Saier MH. 2003. Type II protein secretion and its relationship to bacterial type IV pili and Archaeal flagella, Microbiology, vol. 149, no. 11, pp. 3051–3072.

Rieger G,Rachel R, Hermann R, dan Stetter KO. 1995. Ultrastructure of the hyperthermophilic archaeon Pyrodictiumabyssi, Journal of Structural Biology, vol. 115, no. 1, pp. 78– 87.

Streif S, Staudinger WF, Marwan W, and Oesterhelt D. 2008. Flagellar rotation in the archaeon Halobacterium salinarum depends on ATP, Journal of Molecular Biology, vol. 384, no. 1, pp. 1–8.

Thoma C, Frank M, Rachel R. 2008. The Mth60 fimbriae of Methanothermobacter thermoautotrophicus are functional adhesins, Environmental Microbiology, vol. 10, no. 10, pp. 2785–2795.

Woese C, Kandler O, dan Wheelis ML. 1990. Towards a natural system of organisms: Proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Nati. Acad. Sci. 8

Yuwono T. 2005. Biologi molekular. Safitri a, editor. Jakarta : Erlangga.

Anda sekarang sudah mengetahui mengenai Archaebacteria. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.



Pengunjung dapat menyalin materi di blog ini menggunakan Browser Google Chrome. Google Chrome
Bacalah terlebih dahulu Panduan Pengunjung jika anda ingin menggunakan materi dari blog ini.
DMCA.com
Judul : Archaebacteria (Archaea) : Pengertian, Ciri-ciri, Struktur Sel, Contoh

Rating : 9 out of 10 based on 666 ratings. 9 user reviews.

Reviewer : Puri Maulana

Masukkan Kata Kunci




Artikel Terkait :

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.