Reproduksi Bakteri – Secara umum cara reproduksi bakteri adalah aseksual, sebagai contoh pembelahan diri secara biner artinya satu sel melakukan pembelahan diri menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan dan seterusnya.
Mungkinkah bakteri melakukan reproduksi dengan cara seksual ?
Pendahuluan
Sahabat sekalian, selamat datang kembali. Pada kesempatan kali ini kami ingin berbagi informasi mengenai Reproduksi Bakteri.
Perkembangbiakan (reproduksi) bakteri selain secara aseksual ternyata dapat melakukan juga reproduksi secara seksual. Jadi ada dua cara yaitu reproduksi bakteri secara seksual dan aseksual.
Berikut akan dijelaskan dengan terperinci dilengkapi dengan gambar untuk lebih mudah memahami.
Reproduksi seksual
Reproduksi bakteri secara seksual terdapat tiga metode reproduksi yang dapat dilakukan oleh bakteri, antara lain :
1. Conjugation/ Konjugasi
Reproduksi bakteri konjugasi merupakan metode reproduksi yang ditemukan pertama kali pada bakteri Escherichia coli yaitu oleh Tatum dan Lederber pada tahun 1946.
Kedua peneliti itu menemukan bahwa ada dua jenis bakteri yang auxotrophy (tidak mampu mensintesis senyawa organik/nutiri tertentu) dan prototrophy (mampu mensintesis senyawa organik/semua nutrisi untuk pertumbuhan).
Untuk dapat melakukan reproduksi, kedua jenis bakteri Escherichia coli tersebut harus melakukan kontak atau yang disebut proses konjugasi.
Proses konjugasi ini pernah diamati oleh Anderson pada tahun 1957 dengan menggunakan mikroskop elektron.
Kemudian setelah proses konjugasi ditemukan pada bakteri Escherichia coli, selanjutnya ditemukan juga pada bakteri yang lainnya.
Bakteri yang bisa melakukan konjugasi merupakan bakteri yang dimorfilik yaitu yang mempunyai dua jenis sel antara lain jantan (F+) atau sebagai donor dan betina (F-) sebagai penerima.
Sel jantan mempunyai 1-4 Pilus Sex (rambut halus) pada permukaan dinding sel dan juga mempunyai faktor Fertility (Faktor tranfer dan Faktor sex) di dalam plasmidnya.
Dalam faktor fertilty terdapat gen yang dapat memproduksi Pilus Sex dan juga karakter/sifat yang di transfer secara genetik.
Pilus Sex/rambut halus di dinding sel yang terdiri dari 1-4 protoplasma dan faktor fertility tidak terdapat pada sel betina/penerima.
Pada saat sel jantan dan betina berdekatan, sel jantan membentuk sebuah jembatan protoplasma (tabung konjugasi) dengan sel betina. Dibutuhkan waktu 6-8 menit yang kemudian terjadi tertukaran gen.
Pertukaran gen tersebut dapat terjadi dengan dua metode, yaitu :
1. Sterile Male Methode (F+ x F- → F- menjadi F+) :
Sterile Male Methods merupakan metode jantan steril sehingga terjadi proses reversible seks atau sering disebut secduction.
Plasmid pada sel jantan yang memiliki faktor fertility mengalami replikasi dan kemudian salah satu menjadi sel penerima (F-) yang seharusnya sebagai peneriman, pada metode bertindak sebagai donor.
2. Fertile Male Method (Hfr x F- → F- tetap F-)
F+ plasmid / faktor kesuburan pada sel donor akan diintegrasikan ke dalam kromosom bakteri / DNA.
Plasmid yang dapat dipasangkan dengan sel lain disebut episome, yang mana plasmid diintergrasikan kedalam kromosom bakteri yang bebeda jenis.
Intergrasi dapat terjadi dimungkinkan karena adanya kesesuaian/kompatibel antara sekuens nukleotida tertentu pada kromosom bakteri dengan sekuens pada DNA plasmid.
Sehingga dikenallah istilah Hfr (high frequency of recombination) yaitu sel jantan yang mempunyai faktor fertility yang terintegrasi dengan kromosomnya.
Di sebut juga Meta jantan/super jantan karena mempunyai rekombinasi 1000 kali yang lebih banyak jika dibandingkan pada F+ (normal).
Plasmid F+ yang tidak terintegrasi akan hancur di dalam sel-selnya, yang terintegrasi akan memecah kromoson pada salah satu lampiran dan kemudian kromosom tersebut mengalami replikasi.
Hasil replikasi tersebut masuk ke dalam sel betina / penerima melalui tabung konjugasi. Sampai disini tugas faktor fertility sudah selesai
Pada umumnya tidak semua kromosom akan masuk ke dalam sel betina/penerima, karena proses konjugasi akan berlanngsung secara singkat.
Biasanya satu gen dalam tujuh menit, dua gen dalam sembilan menit dan seterusnya, jadi hanya beberapa jumlah gen yang bisa ditransfer.
Selanjutnya konjugasi akan menghasilkan “zigot” yang diploid dan tidak lengkap yang sebut merozygote.
Gen-gen baru kemudian menggantikan gen-gen dalam sel betina/penerima dan gen pada sel penerima akan hancur atau akan ditambahkan di dalamnya.
2. Transformation/ Transformasi
Metode ini dilakukan dengan cara menyerap sebagian DNA yang berada disekitarnya yang dilakukan oleh bakteri.
Fenomena ini pertama kali ditemukan oleh Griffith tahun 1928 dan dilanjutkan pengamatannya oleh Avery pada tahun 1944.
Proses transformasi atau penerimaan sebagaian DNA terjadi sangat singkat ketika sel-sel bakteri telah mencapai pada akhir pertumbuhan secara aktif bakteri, yang mana pada saat itu bakteri membuat tempat reseptor/penerima yang bersifat spesifik di dinding sel mereka.
Tidak seperti bakteri lainnya, umumnya bakteri E. coli tidak mengambil DNA sekitar/asing tapi bakteri ini bisa melakukan tranformasi dengan adanya kalsium klorida.
3. Transduction/ Transduksi
Metode ini dilakukan dengan transfer gen melalui media virus.
Transduksi pertama kali ditemukan pada bakteri Salmonella typhimurium yang diamati oleh Zinder dan Lederberg pada tahun 1952. Kemudian ditemukan juga pada E. coli dan sejumlah bakteri inang lainnya.
Metode ini secara sederhana yaitu pada saat virus berada dalam inangnya yaitu bakteri, virus dapat mengambil gen inangnya tersebut kemudian virus menggantikan dengan gennya sendiri melalui multiplikasi di dalam sel inang.
Pada umumnya virus yang hidup dalam bakteri (inang) adalah virus yang tidak ganas (mematikan bagi inang). Bakteri sebagai inang antara sebelum pindah ke inang yang baru.
Virus transduksi bisa jadi membawa gen yang sama (restricted transduction/transduksi terbatas), atau juga membawa gen yang berbeda (generalized transduction/transduksi umum) dan pada waktu yang berbeda juga.
Reproduksi Aseksual
Pada bakteri paling tidak ada lima metode reproduksi bakteri aseksual yang terjadi. Lebih jelas secara rinci kelima metode tersebut sebagai berikut :
1. Binary Fission /Pembelahan biner
Dalam metode binary fission, sel yang tunggal akan terbagi menjadi dua sel dengan ukuran dan bentuk yang sama, dua menjadi empat dan seterusnya.
Lebih jelas lihat gambar berikut ini.
Pada saat kondisi sel bakteri terancam karena faktor tertentu dan mencapai masa kritis, maka kondisi tersebut akan merangsang bakteri untuk melakukan replikasi. Yang mana rantai sirkular DNA ganda mengalami replikasi.
Setelah untaian terpisah maka untaian komplementer yang baru akan terbentuk pada untaian yang asli. Sehingga menghasilkan dua untai ganda yang identik.
Untaian molekul DNA ganda yang baru membentuk inti yang kemudian didistribusikan dan terbagi ke dua kutub sel ( tidak terjadi pembentukan gelondong seperti pembelahan pada mitosis.
Kemudian terbentuk Septum transversal pada daerah tengah sel yang pada tahap ini memisahkan dua sel anak yang baru.
Proses yang terjadi pada Binary Fission sangatlah cepat. Sel mengalami pembelahan hanya dalam waktu 20-30 menit.
Karena habisnya nutrisi dan akumulasi zat beracun maka pembelahan semakin lama akan melambat secara bertahap setelah waktu tertentu.
2. Conidia / Konidium
Metode konidia pada umumnya terjadi pada bakteri yang berfilamen seperti Streptomyces dan lain-lain, dengan cara pembentukan septum transversal pada apeks filamen.
Pada filamen inilah yang mengandung konidia yang biasa disebut conidiophore.
Setelah terlepas dari induk dan mendapatkan media/substrat yang sesuai, konidium akan berkecambah dan membentuk misellium yang baru.
3. Budding/ Tunas
Pada metode ini sel bakteri membentuk semacam pembengkakan kecil pada salah satu sisi yang bertambah ukuran secara bertahap.
Seiring dengan pertambahan tersebut nukleus juga mengalami pembelahan, hasil pembelahan tersebut yang satu tetap bersama induk dan yang lainnya bersama sitoplasma menuju pembengkakan/tunas.
Hasil dari proses ini yang terpisah secara bertahap dari induknya yang disebut dengan budd/Tunas.
Contoh bakteri yang bisa melakukan proses ini adalah Rhodomicrobium vannielia, Hyphomicrobium vulgare, dan lain-lain.
4. Cysts/ Kista
Kista merupakan pembentukan pengendapan lapisan tambahan pada sekitar dinding induk.
Selama dalam kondisi yang nyaman atau menguntungkan, kista ini akan selalu dalam kondisi istirahat/in active dan bersama induknya.
Pada saat kondisi yang tidak menguntungkan, maka kista akan aktif dan tumbuh. Bakteri yang dapat melakukan ini, banyak dari jenis Azotobacter.
5. Endospore/ Endospora
Spora ini akan akan terbentuk pada kondisi yang tidak menguntungkan bagi bakteri seperti kekurangan nutrisi dan cairan.
Spora yang terbentuk pada bagian dalam sel inilah yang disebut endospora dan dalam sel bakteri hanya bisa terbentuk satu spora.
Pada saat kondisi tidak menguntungkan spora tersebut berkecambah dan menjadil sel bakteri baru.
A. Beberapa jenis bakteri yang membentuk endospore
- Gram – Positif
- Bacil, terdiri dari : Obligat aerob seperti Bacillus Subtilis dan Bacillus anthracis dan Obligat anaerob sperti Clostridium tetani dan Clostridium botulinum.C
- Cocci, terdiri dari : Sporosarcina.
- Gram – Negatif
- Bacillus, terdiri dari : Coxiella burnetii
- Cocci, terdiri dari : Escherichia coli
B. Beberapa bakteri anaerob non-sporing
- Gram – Positif
- Bacilli, terdiri dari : Lactobacillus, Propionibacterium, dan Bifidobacterium
- Cocci, terdiri dari : Peptococcus, Sarcina, Peptostreptococcus
- Gram – Negatif
- Bacilli, terdiri dari : Fusobacterium, Leptotrichia,) Bacteroides
- Cocci, terdiri dari : Acidoaminococcus, Veillonella
C. Bentuk dan posisi endospore
Spora pada umumnya berbentuk bulat atau oval dan pada species tertentu baik posisi, ukuran ataupun bentuk relatif bersifat tetap/ konstan dengan diameter yang lebih besar pada jenis Clostridium dan diameter lebih kurang pada jenis Bacillus dari ukuran sel bakteri tertentu.
D. Struktur
Inti (Core) endospore terdiri dari protoplas dan inti utamanya terdiri dari : DNA, t-RNA, Ribosom, dan enzim.
Inti endospore tertutupi membaran tipis yang disebut membran inti (inner membrane) merupakan asal dinding sel bakteri vegetatif kedepannya akan berkembang.
Kemudian tertutupi lapisan tebal (Cortex) dan dilapisan luar terdapat lapisan yang tipis dan kuat (Spora Coat) yang terdiri dari lapisan dalam dan luar.
Beberapa species seperti Bacillus thuringiensis tertutupi oleh lapisan tambahan yang biasa disebut lapisan basal (Exosporium) yang tampak lebih longgar.
E. Pembentukan Endospore
Pembentukan spora/sporulasi akan terjadi jika sel bakteri dalam posisi tidak menguntungkan untuk pertumbuhan.
Kondisi tidak menguntungkan tersebut seperti kekurangan nutrisi, kekurangan cairan, kekurangan unsur tertentu (S, C, N, Fe dan PO4) ataupun suhu yang tinggi dan lain-lain, dan tidak terjadi pada masa pertumbuhan aktif.
Spora terbentuk dari sebagian kecil sitoplasma dan DNA yang berkembang membentuk spora. Proses pembentukan spora berlangsung dalam 16 – 20 jam.
Sel tempat terbentuknya spora disebut dengan sporangium yang hanya bisa bertahan dalam waktu singkat dan kemudian spora dibebaskan dengan autolisis sporangium.
Spora ini dapat bertahan dalam kondisi buruk apapun seperti pembekuan, panas, bahan kimia beracun, pengeringan, dan radiasi.
Beberapa basil diketahui dapat bertahan pada suhu yang tinggi lebih dari 150 °C.
F. Endospore Berkecambah
Pada saat kondisi yang menguntungkan endospora akan berkecambah melalui tiga tahap :
- Aktivasi
Pada tahap ini terjadi dengan adanya induksi satu atau lebih faktor, seperti faktor pH asam, faktor panas (60 0C selama satu jam), dan lain sebagainya.
- Inisiasi
Pada tahap ini endospora mengikat zat efektor sperti : adenosin, L-alanin dan lain sebagainya dari media/ substrat/ lingkungan melalui lapisan spora yang kemudian autolysin. Aulysin inilah yang akan menghancurkan Cortex peptidoglikan.
Kemudian setelah itu, cairan akan diambil dan melepaskan kalsium dipicolonate. Asam dipicolonic akan membantu dalam menstabilkan protein spora dan ion Ca akan memberikan ketahanan terhadap suhu panas.
- Perkembangan
Setelah lapisan spora dihancurkan, dinding spora akan mengembang dan terpisah dari cortex sehingga memunculkan sel germinal yang bertindak seperti sel vegetatif.
Setiap sel bakteri hanya bisa membentuk satu endospore yang bertahan selama kondisi tertentu yang tidak menguntungkan.
Dan selama kondisi tertentu yang menguntungkan, spora tersebut akan berkecambah dan membentuk sel bakteri tunggal.
Jadi spora merupakan satu / beberapa sel (haploid/diploid) yang dibungkus lapisan pelindung.
Spora ini bersifat dorman dan hanya bisa tumbuh pada saat lingkungan yang menguntungkan atau sesuai dengan persyaratan tumbuh spora.
Demikian sahabat sekalian, informasi mengenai Reproduksi Bakteri. Semoga bermanfaat.
Baca juga :