Bakteri dan arkea adalah dua domain kehidupan yang terdiri dari mikroorganisme bersel satu tanpa inti sel atau organel yang dibatasi membran. Kedua kelompok ini memiliki ukuran dan bentuk yang bervariasi, serta dapat hidup di berbagai habitat, termasuk yang ekstrem. Meskipun keduanya termasuk prokariota, bakteri dan arkea memiliki beberapa perbedaan struktural yang mencerminkan evolusi dan adaptasi mereka.
Perbedaan Struktural Bakteri dan Arkea
Perbedaan struktural antara bakteri dan arkea dapat dilihat dari beberapa aspek, yaitu:
- Dinding sel. Dinding sel adalah lapisan yang melindungi sel dari tekanan osmotik dan faktor lingkungan lainnya. Dinding sel bakteri umumnya terdiri dari peptidoglikan, suatu polimer yang terbentuk dari gula dan asam amino. Peptidoglikan memberikan bentuk dan kekuatan pada dinding sel bakteri. Sebaliknya, dinding sel arkea tidak mengandung peptidoglikan, tetapi memiliki pseudopeptidoglikan atau polisakarida lain yang berbeda secara kimia dan biologis12. Dinding sel arkea juga lebih bervariasi dalam komposisi dan struktur daripada bakteri3.
- Membran sel. Membran sel adalah lapisan fosfolipid yang mengelilingi sitoplasma dan mengatur masuk dan keluarnya zat. Membran sel bakteri dan arkea memiliki perbedaan dalam struktur lipid dan ikatan antara gugus kepala dan ekor. Lipid membran bakteri memiliki ikatan ester antara gugus karboksil pada asam lemak dan gugus hidroksil pada gliserol. Lipid membran arkea memiliki ikatan eter antara gugus hidroksil pada asam lemak dan gugus hidroksil pada gliserol12. Selain itu, lipid membran arkea dapat membentuk lapisan tunggal (monolayer) atau lapisan ganda (bilayer), sedangkan lipid membran bakteri hanya membentuk lapisan ganda3. Perbedaan ini mempengaruhi sifat fisikokimia dan stabilitas membran sel.
- RNA polimerase. RNA polimerase adalah enzim yang bertanggung jawab untuk mensintesis RNA dari DNA. RNA polimerase bakteri hanya terdiri dari satu jenis dengan lima subunit, sedangkan RNA polimerase arkea terdiri dari lebih dari satu jenis dengan delapan sampai dua belas subunit12. RNA polimerase arkea lebih mirip dengan RNA polimerase eukariota daripada bakteri3. Perbedaan ini menunjukkan bahwa arkea memiliki mekanisme transkripsi yang lebih kompleks dan regulasi genetik yang lebih canggih daripada bakteri.
- Respon terhadap antibiotik. Antibiotik adalah senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan atau membunuh mikroorganisme, khususnya bakteri. Beberapa antibiotik bekerja dengan mengganggu sintesis atau fungsi dinding sel, membran sel, atau RNA polimerase bakteri. Namun, antibiotik tersebut tidak efektif terhadap arkea, karena struktur dinding sel, membran sel, atau RNA polimerase arkea berbeda dari bakteri12. Hal ini menunjukkan bahwa arkea memiliki resistensi alami terhadap antibiotik.
Persamaan Struktural Bakteri dan Arkea
Meskipun memiliki perbedaan struktural, bakteri dan arkea juga memiliki beberapa persamaan, yaitu:
- Sitoplasma. Sitoplasma adalah cairan pekat yang mengisi bagian dalam sel dan berisi berbagai molekul organik dan anorganik. Sitoplasma bakteri dan arkea memiliki komposisi yang serupa, yaitu sekitar 80% air, 15% protein, 4% asam nukleat, dan 1% karbohidrat, lipid, dan ion4. Sitoplasma bakteri dan arkea juga memiliki fungsi yang sama, yaitu sebagai tempat berlangsungnya reaksi biokimia dan metabolisme sel.
- DNA. DNA adalah molekul yang menyimpan informasi genetik sel. DNA bakteri dan arkea berbentuk sirkuler dan tidak terbungkus oleh membran inti. DNA bakteri dan arkea juga memiliki ukuran yang relatif kecil, sekitar 0,6 sampai 10 juta pasangan basa4. DNA bakteri dan arkea mengandung gen-gen yang mengode protein esensial untuk fungsi sel, seperti enzim, struktur sel, dan faktor transkripsi.
- Plasmid. Plasmid adalah molekul DNA ekstra yang terpisah dari DNA kromosom. Plasmid bakteri dan arkea memiliki bentuk sirkuler dan ukuran yang lebih kecil daripada DNA kromosom, sekitar 1 sampai 1000 kilobasa4. Plasmid bakteri dan arkea mengandung gen-gen yang mengode protein nonesensial atau spesifik untuk kondisi tertentu, seperti resistensi antibiotik, virulensi, atau metabolisme senyawa tertentu.
- Ribosom. Ribosom adalah organel yang bertanggung jawab untuk mensintesis protein dari RNA. Ribosom bakteri dan arkea memiliki ukuran yang sama, yaitu sekitar 70S (Svedberg), yang terdiri dari subunit besar 50S dan subunit kecil 30S4. Ribosom bakteri dan arkea juga memiliki fungsi yang sama, yaitu sebagai tempat berlangsungnya proses translasi.
- Reproduksi aseksual. Reproduksi aseksual adalah proses pembelahan sel tanpa melibatkan pertukaran materi genetik antara dua sel. Reproduksi aseksual bakteri dan arkea umumnya berlangsung dengan cara pembelahan biner, yaitu pembelahan sel menjadi dua sel anak yang identik dengan induknya4. Reproduksi aseksual bakteri dan arkea juga dapat melibatkan transfer gen horizontal, yaitu pertukaran materi genetik antara dua sel yang tidak berhubungan secara langsung melalui plasmid, virus, atau DNA bebas5.