Ruang periplasma adalah daerah selubung atau dinding sel bakteri gram negatif yang dapat dilihat oleh mikrofotograf elektron sebagai ruang antara membran plasma dan membran luarnya.
Pada bakteri gram positif, ruang serupa juga dapat diamati, meskipun lebih kecil, tetapi antara membran plasma dan dinding sel, karena tidak memiliki selubung membran ganda.
Skema perlindungan bakteri (Sumber: Graevemoore di Wikipedia bahasa Inggris [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Istilah “ruang periplasma” awalnya digunakan oleh Mitchell pada tahun 1961, yang menggambarkannya, menggunakan beberapa parameter fisiologis, seperti reservoir enzim dan “saringan molekuler” antara dua lapisan membran. Kedua istilah deskriptif tetap benar hari ini.
Pembaca harus ingat bahwa selubung sel bakteri gram negatif adalah struktur berlapis-lapis dan kompleks, semua berbeda dalam hal ketebalan, komposisi, fungsi dan interaksi, yang elastis dan tahan, karena mencegah disintegrasi sel. berkat fakta bahwa ia mempertahankan tekanan osmotik internal.
Lapisan ini termasuk membran sitoplasma, kompleks lipoprotein yang terkait dengannya, dan lapisan peptidoglikan yang termasuk dalam wilayah periplasma; membran luar dan lapisan luar tambahan yang berbeda dalam jumlah, karakteristik dan sifat fisikokimia sesuai dengan spesies bakteri yang dipertimbangkan.
Istilah “ruang periplasma” secara harfiah mengacu pada ruang yang mengelilingi membran plasma dan ini adalah salah satu daerah selubung sel yang terlibat dalam pembentukan bentuk, kekakuan dan ketahanan terhadap tekanan osmotik.
Indeks artikel
Karakteristik
Karakteristik umum
Studi sitologi yang berbeda telah menunjukkan bahwa ruang periplasma bukanlah zat cair, melainkan gel yang dikenal sebagai periplasma. Ini terdiri dari jaringan peptidoglikan dan berbagai protein dan komponen molekuler.
Peptidoglikan terdiri dari unit berulang dari asam N-asetil glukosamin-N-asetilmuramat disakarida, yang dihubungkan silang oleh rantai samping pentapeptida (oligopeptida dari 5 residu asam amino).
Pada bakteri gram negatif, ruang ini dapat bervariasi dalam ketebalan dari 1 nm hingga 70 nm dan dapat mewakili hingga 40% dari total volume sel beberapa bakteri.
Kompartemen sel bakteri gram negatif seperti itu mengandung sebagian besar protein yang larut dalam air dan, oleh karena itu, memiliki karakteristik polar. Faktanya, protokol eksperimental telah menetapkan bahwa ruang ini dapat berisi hingga 20% dari total kandungan air sel.
Karakteristik struktural
Membran luar berhubungan erat dengan peptidoglikan yang termasuk dalam periplasma berkat adanya protein kecil dan berlimpah yang disebut lipoprotein Braun atau lipoprotein murein. Protein ini berasosiasi dengan membran luar melalui ujung hidrofobiknya dan mengarah ke ruang periplasma.
Sebagian besar enzim di daerah periplasma dinding sel bakteri tidak terikat secara kovalen dengan komponen struktural dinding mana pun, tetapi mereka terkonsentrasi di daerah yang melebar dari ruang periplasma yang dikenal sebagai kantong kutub atau ” tutup kutub” .
Protein yang terikat secara kovalen dengan beberapa komponen struktural di periplasma terikat, menurut banyak bukti eksperimental, dengan lipopolisakarida yang ada di membran plasma atau di membran luar.
Semua protein yang ada di ruang periplasma ditranslokasi dari sitoplasma melalui dua jalur atau sistem sekresi: sistem sekresi klasik (Sec) dan sistem translokasi arginin ganda atau “ sistem translokasi arginin kembar” (TAT).
Sistem klasik mentranslokasi protein dalam konformasi yang tidak dilipat dan mereka dilipat pasca-translasi oleh mekanisme yang kompleks, sedangkan substrat sistem TAT sepenuhnya dilipat dan ditranslokasikan secara fungsional aktif.
Karakteristik fungsional umum
Meskipun berada di wilayah spasial yang sama, fungsi ruang periplasma dan jaringan peptidoglikan sangat berbeda, karena yang pertama berfungsi untuk akomodasi protein dan komponen enzim, dan yang terakhir berfungsi sebagai penopang dan penguat untuk selubung ponsel.
“Kompartemen” sel bakteri ini menampung banyak protein yang berpartisipasi dalam beberapa proses penyerapan nutrisi. Ini termasuk enzim hidrolitik yang mampu memetabolisme senyawa terfosforilasi dan asam nukleat.
Protein pengkelat juga dapat ditemukan, yaitu protein yang berpartisipasi dalam pengangkutan zat ke bagian dalam sel dalam bentuk kimia yang lebih stabil dan dapat diasimilasi.
Selain itu, daerah dinding sel tersebut biasanya mengandung banyak protein yang diperlukan untuk sintesis peptidoglikan, serta protein lain yang berpartisipasi dalam modifikasi senyawa yang berpotensi toksik bagi sel.
Fitur
Ruang periplasma harus dilihat sebagai kontinum fungsional dan lokasi banyak proteinnya bergantung, bukan pada keterbatasan fisik di dalam kompartemen, pada lokasi beberapa komponen struktural yang mereka ikat.
Kompartemen ini menyediakan lingkungan pengoksidasi di mana banyak struktur protein dapat distabilkan melalui jembatan disulfida (SS).
Kehadiran kompartemen sel ini pada bakteri memungkinkan mereka untuk menyerap enzim degradatif yang berpotensi berbahaya seperti RNase dan alkaline phosphatase, dan untuk alasan ini dikenal sebagai prekursor evolusi lisosom dalam sel eukariotik.
Fungsi penting lainnya dari ruang periplasma termasuk transportasi dan kemotaksis asam amino dan gula, selain adanya protein dengan fungsi seperti pendamping yang berfungsi dalam biogenesis selubung sel.
Protein seperti pendamping di ruang periplasma adalah protein aksesori yang berkontribusi pada katalisis lipat protein yang ditranslokasikan ke kompartemen ini. Diantaranya adalah beberapa protein disulfida-isomerase, yang mampu membangun dan menukar jembatan disulfida.
Sejumlah besar enzim degradatif ditemukan di periplasma. Alkaline phosphatase adalah salah satunya dan ditemukan terkait dengan lipopolisakarida membran. Fungsi utamanya adalah untuk menghidrolisis senyawa terfosforilasi yang sifatnya berbeda.
Beberapa studi fisiologis telah menunjukkan bahwa molekul berenergi tinggi seperti GTP (guanosin 5′-trifosfat) dihidrolisis oleh fosfat ini di ruang periplasma dan molekul tersebut tidak pernah bersentuhan dengan sitoplasma.
Ruang periplasma dari beberapa bakteri denitrifikasi (mampu mereduksi nitrit menjadi gas nitrogen) dan kemolytoautotrof (yang dapat mengekstrak elektron dari sumber anorganik) mengandung protein pengangkut elektron.
Referensi
- Costerton, J., Ingram, J., & Cheng, K. (1974). Struktur dan Fungsi Amplop Sel Bakteri Gram-Negatif. Ulasan Bakteriologis , 38 (1), 87-110.
- Dmitriev, B., Toukach, F., & Ehlers, S. (2005). Menuju pandangan yang komprehensif dari dinding sel bakteri. Tren Mikrobiologi , 13 (12), 569–574.
- Koch, AL (1998). Biofisika Ruang Periplasmik Gram-Negatif. Ulasan Kritis dalam Mikrobiologi , 24 (1), 23-59.
- Macalister, TJ, Costerton, JW, Thompson, L., Thompson, J., & Ingram, JM (1972). Distribusi Alkaline Phosphatase Dalam Ruang Periplasmik Bakteri Gram-Negatif. Jurnal Bakteriologi , 111 (3), 827–832.
- Merdanovic, M., Clausen, T., Kaiser, M., Huber, R., & Ehrmann, M. (2011). Kontrol Kualitas Protein di Periplasma Bakteri. annu. Pdt. Mikrobiol. , 65 , 149-168.
- Missiakas, D., & Raina, S. (1997). Lipatan Protein di Periplasma Bakteri. Jurnal Bakteriologi , 179 (8), 2465–2471.
- Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Mikrobiologi (edisi ke-5). Perusahaan McGraw-Hill.
- Saham, J., Rauch, B., & Roseman, S. (1977). Ruang Periplasma pada Salmonella typhimurium. Jurnal Kimia Biologi , 252 (21), 7850-7861.
