Flagella

 

1. Pentingnya Flagela

Flagela adalah organel penggerak bagi sebagian besar bakteri yang mampu bergerak. Bakteri dapat bergerak menuju sumber nutrisi maupun menjauh dari senyawa yang bersifat toksik menggunakan flagela. Flagela ini seperti mesin kecil yang berputar dan berfungsi untuk mendorong atau menarik sel di lingkungan cair. Flagela dapat melekat pada sel dengan lokasi yang berbeda. Flagela yang terletak di salah satu atau kedua ujung sel disebut polar flagela. Jika kumpulan flagela (disebut tuft) terletak di salah satu ujung sel disebut lophotrichous, jika tuft terletak di kedua ujung dari sel disebut amphitrichous, dan jika flagela tersebar di seluruh permukaan sel disebut peritrichous.

2. Struktur Flagela Pada Bakteri

1. Filament

Terdiri dari protein flagelin yang disusun dalam rantai heliks sehingga membentuk inti berongga. Berfungsi sebagai baling-baling dan mengarahkan gerakan bakteri

2. Hook

Berbentuk pendek dan melengkung yang menghubungkan basal body dan filament.

3. Basal body

Semacam mesin penggerak memutar yang menempel di membran sitoplasma dan dinding sel. Basal body terdiri dari dua komponen utama, yaitu rotor dan stator. Rotor terdiri dari batang pusat dan cincin L, P, C, dan MS. Pada bakteri gram negatif, cincil L terletak di membran luar (lipopolisakarida). Cincin kedua, yang disebut cincin P, terletak di lapisan peptidoglikan. Seperangkat cincin ketiga yang disebut cincin MS dan C, masing masing terletak di dalam membran sitoplasma dan sitoplasma. Pada bakteri gram positif tidak memiliki membran luar, sehingga tidak memiliki cincin L dan P. Stator terdiri dari protein Mot yang mengelilingi rotor dan berfungsi untuk menghasilkan torsi. Satu set protein lain, yang disebut protein Fli, berfungsi sebagai saklar motor, membalikkan arah rotasi flagela. Rotasi flagel berasal dari energi yang dihasilkan dari gaya gerak proton yang yang bergerak melalui protein Mot sepanjang gradien konsentrasi dari peptidoglikan dan periplasma menuju sitoplasma. 

3. Fungsi Flagela Sebagai Alat Penggerak Bakteri

1. Bakteri dengan peritrichous flagella

Rotasi berlawanan arah jarum jam pada flagela yang membentuk bundel menyebabkan bakteri bergerak lurus maju. Rotasi searah jarum jam menyebabkan bundel terurai dan sel seakan berjatuhan (tumble) sehingga merubah orientasi atau arah sel. Ketika flagela kembali berotasi berlawanan arah jarum jam menyebabkan bakteri bergerak ke arah yang baru secara acak.

2. Bakteri dengan polar flagella

Sel mengubah arah dengan membalikkan rotasi flagela menjadi searah jarum jam (sehingga menarik alih-alih mendorong sel) atau, dengan berhenti secara berkala untuk mengubah orientasi dan kemudian bergerak maju dengan rotasi searah jarum jam dari flagelanya.

4. Perbedaan Flagela Pada Bakteri dan Eukariotik

Prokaryotic flagella	Eukaryotic flagella
Gerakana flagela berputar searah atau berlawanan arah jarum jam	Gerakan flagela seperti cambuk, bergerak bolak-balik seperti gerakan gelombang
Terdiri dari protein flagelin	Terdiri dari protein tubulin
Energi dari proton pump	Energi dari ATP
Struktur: Heliks berongga	Struktur: 9+2 microtubule

5. Kemampuan Bergerak Menuju atau Menjauhi Stimulus

Motilitas berfungsi untuk menjaga bakteri dalam lingkungan yang optimal melalui taksis, kemampuan sel untuk dapat bergerak menuju atau menjauhi beragam stimulus, sehingga bakteri dapat bergerak menuju sumber nutrisi atau menghindari substansi berbahaya yang dapat merusak maupun membunuh sel. Bakteri dapat merespon bahan kimia (kemotaksis), cahaya (fototaksis), tekanan osmotik (osmotaksis), oksigen (aerotaksis), dan suhu (termotaksis). Dalam lingkungan yang tidak ada atraktan maupun penolak, bakteri akan bergerak secara acak. Dalam lingkungan yang mempunyai gradien atraktan maupun penolak, gerakan random bakteri akan menjadi bias dan lebih menuju atraktan maupun menjauhi penolak. 

Pada bakteri berflagel peritrichous, ketika berada pada gradien atraktan, sel akan merasakan atraktan melalui serangkaian protein membran yang disebut kemoreseptor. Gerakan bakteri yang semula random menjadi bias, gerakan “tumble” menjadi lebih jarang dan gerakan lurus ke depan menjadi lebih sering ketika sel merasakan gradien atraktan yang semakin tinggi. Begitu pula ketika sel merasakan penolak, maka gerakan “tumble” akan mengarahkan sel bergerak menjauhi sumber penolak.

Pada bakteri berflagel polar, mereka bisa sepenuhnya membalikkan arah rotasi flagela. Dengan demikian, mereka tidak “tumble” namun bisa dengan segera membalikkan arah gerakan mereka menuju atraktan maupun menjau penolak.

Referensi:

Madigan, M. T., Bender, K. S., Buckley, D. H., Sattley, W. M., Stahl, D. A., & Brock, T. D. (2019). Brock biology of microorganisms (Fifteenth edition, global edition). Pearson.