SEL PROKARIOTIK DAN SEL EUKARIOTIK

MAKALAH

MIKROBIOLOGI PANGAN

                                                                                                           

Disusun Oleh :

Clara Fellycia A. (2016340109)

JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS SAHID JAKARTA

2017

Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

1.      Pengertian Sel

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil penyusun mahluk hidup. Tubuh manusia terdiri dari beribu-ribu atau bahkan berjuta-juta sel, begitu pula dengan tumbuhan dan hewan. Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel, karena itulah sel dapat berfungsi atau bahkan hidup sendiri asalkan kebutuhannya terpenuhi. Bahkan semua sel yang ada sekarang berasal dari sel yang sudah ada sebelumnya. (Campbell, et.al. 2010)

Kata sel berasal dari bahasa Latin ‘cella’ yang berarti ruangan yang kecil, dan pertama kali ditemukan oleh seorang ahli mikroskop yang meneliti struktur gabus. Semua sel digambarkan dengan membran sel dan semua sel mempunyai sitoplasma. Namun demikian, di luar generalisasi ini, terdapat beberapa perbedaan diantara sel pada organisme-organisme yang berbeda. Sel dari Domain Arkhaea dan Bakteri (keduanya adalah Prokariota) berbeda dengan organisme yang lainnya. Prokariota tidak mempunyai membran yang menyelubungi nucleus, juga beberapa organela bermembran yang bebas. Sel dari Domain Eukariota (Tumbuhan, Binatang, Fungi, dan Protista) memiliki nucleus yang sebenarnya (dengan membran ganda) yang melingkupi kromosom, dan terdapat berbagai organela bermembran yang bebas yang ditemukan pada sitoplasma. (Farabee, M.J Cells. 2007)

            Beberapa penemuan penting yang relevan tentanh sel adalah sebagai berikut :

1. Penemuan mikroskop yang menyebabkan ilmuwan pertama kali melihat sel biologis.

2. Robert Hooke pada tahun 1665 mengamati gabus di bawah mikroskop dan menguraikan apa yang disebutnya sel gabus.

3. Anton van Leeuwenhoek menamakan organism sel tunggal yang dilihatnya di bawah mikroskop dengan ‘animalcules’.

4. Matthias Jakob Schleiden, seorang botanis, pada tahun 1838 mengatakan bahwa semua tumbuhan tersusun atas sel-sel.

5. Theodor Schwann, seorang zoologis, pada tahun 1839 mengatakan bahwa semua hewan tersusun atas sel.

6. Rudolf Virchow, mengusulkan teori bahwa semua sel berasal dari sel yang sebelumnya sudah ada.

Pada tahun 1838, seorang botanis Matthias Jakob Schleiden dan seorang fisiologis Theodor Schwann menemukan bahwa baik sel tumbuhan maupun hewan keduanya memiliki nuclei. Berdasarkan pengamatan mereka, kedua ilmuwan ini membuat hipotesis bahwa semua benda hidup tersusun atas sel. (White J. M. 2007)

2.      Teori Sel

1. Sel merupakan unit dasar dari struktur dan fungsi benda hidup.

2. Setiap organisme hidup tersusun dari satu atau lebih sel.

3. Organisme hidup terkecil adalah sel tunggal, dan sel-sel menyusun unit-unit fungsional pada organisme multiseluler.

4. Sel muncul dari sel yang ada sebelumnya untuk memastikan keberlanjutan hidup melalui pembelahan seluler.

5. Sel membawa materi genetik melalui sel-sel anakannya selama pembelahan sel.

6. Semua sel secara mendasar memiliki komposisi kimiawi yang sama.

7. Aliran energi (metabolisme dan biokimia) terjadi di dalam sel.

3.      Gambaran Dasar Sel

3.1. Membran Plasma (sel)

Membran plasma adalah batas antara sel dan lingkungannya. Membran plasma ini mengisolir sel, mengatur apa saja yang dapat masuk dan meninggalkan sel dan memperkenankan adanya interaksi dengan sel yang lain. Fungsi membran sel adalah sebagai barier semi permeabel, yang menyebabkan sedikit molekul yang dapat melewatinya ketika memagari mayoritas senyawa kimia yang dihasilkan di dalam sel. Membran plasma tersusun dari lipid bilayer, yaitu lapisan fosfolipid dengan protein yang menempel atau terbenam di antara lapisan tersebut (juga disebut model fluid mosaic). Fosfolipid pada membran sel memiliki kepala yang polar (hidrofilik) dan dua ekor non polar (hidrofobik). Fosfolipid-fosfolipid ini tersusun dalam barisan dengan posisi kedua ekor saling berhadapan, sehingga daerah non polar membentuk region hidrofobik di antara kepala

hidrofilik yang terletak di sebelah dalam dan luar permukaan membran. Keragaman protein yang ditemukan di antara membran bertanggung jawab untuk sebagian besar aktivitas membran. Kolesterol merupakan komponen penting lain dari membran sel yang terbenam di dalam daerah hidrofobik di dalam regio ekor. Sebagian besar membran sel bakteri tidak mengandung kolesterol. Kolesterol menyebabkan fleksibilitas membran sel.

Gambar 1. Membran sel, lipid bilayer. Gambar sebelah kanan menunjukkan protein sebagai gerbang untuk keluar masuknya molekul-molekul tertentu.

Protein, terbenam pada lapisan dalam, meskipun lebih banyak daerah hidrofilik dari protein tersebut ‘keluar’ ke dalam interior sel sama halnya dengan luar sel. Fungsi protein ini adalah sebagai gerbang yang akan menyebabkan molekul-molekul tertentu masuk maupun keluar sel dengan bergerak melewati daerah terbuka dari saluran protein. Protein integral ini kadang disebut protein gerbang. Permukaan luar dari membran kaya akan glikolipid, yang mempunyai ekor hidrofobik yang terbenam pada daerah hidrofobik dari membran dan kepalanya muncul ke luar sel. Mereka bersama dengan karbohidrat terikat pada protein integral, dan berperan dalam pengenalan, semacam sistem identifikasi seluler.

3.2. Nukleus dan Nukleoid

 

 Gambar 2. Struktur molekul DNA

Masing-masing sel berisi materi genetic (DNA), yang menyimpan instruksi untuk struktur dan fungsi sel. DNA dapat ditemukan terletak di dalam membran yang membatasi nukleus (organisme eukariotik – tumbuhan, binatang, protista dan fungi) atau secara sederhana terkonsentrasi pada suatu daerah pada sitoplasma yang disebut nucleoid (organisme prokariotik – Eubakteria dan Arkhaebakteria).

3.3. Sitoplasma

Sitoplasma meliputi cairan matriks (disebut sitosol) yang terletak pada membran plasma di mana segala sesuatu yang lain, seperti membran internal, partikel, dan struktur yang diselubungi membran, yang disebut organela, terletak.

4.      Ciri-ciri Sel Prokariotik

1.                  Biasanya relatif kecil dan sederhana

2.                  Mempunyai ciri-ciri eksternal

3.                  Batasnya adalah membran plasma

4.                  Dapat memiliki bungkus yang disebut mesosom

5.                  Dinding yang kaku yang tersusun dari senyawa yang unik, yang ditemukan hanya pada dinding Prokariotik yang disebut peptidoglikan (dan tidak ada pada Archaebacteria)

6.                  Dapat mensekresi sarung pelindung atau kapsul untuk perlindungan

7.                  Dapat memiliki struktur motil yang disebut flagella, tetapi mereka berbeda dari flagella yang terdapat pada Eukariotik, atau proyeksi yang sangat kecil yang disebut fili, yang membantu pengikatan bakteri pada permukaan.

8.                  Interior sel Prokariotik berbeda

9.                  Molekul DNA tunggal (sirkuler), terkonsentrasi pada suatu daerah di sitoplasma yang disebut nukleoid. DNA tidak dikelilingi oleh protein. Bakteri mungkin memiliki lebih dari satu kopi dari molekul DNA

10.              Bisa mempunyai plasmid, fragmen DNA independen yang membawa potongan khusus dari informasi genetic. Plasmid dapat ditransmisikan dari satu bakteri ke yang lainnya atau dari lingkungan ke bakteri. Plasmid penting dalam penelitian DNA rekombinan.

11.              Ribosom, tersusun dari RNA dan protein, densitasnya 70S

12.              Tidak mempunyai struktur internal yang dikelilingi membran (organela)

 

5. Ciri-ciri Sel Eukariotik

1.    Sel Eukariotik punya suatu sistem struktur internal yang dikelilingi membran, yang disebut organela.

2.      Nukleus dikelilingi selubung nuclear (eukariotik berarti nukleus yang sebenarnya).

3.      Mempunyai sitoplasma sitosol di mana organela-organela khusus terletak.

4.      Mempunyai efisiensi yang lebih besar untuk aktivitas sel.

5.      Organela-organela secara fisika memisahkan tipe-tipe yang berbeda dari aktivitas sel pada ruangan sitoplasma.

6.      Organela juga menyebabkan, pemisahan aktivitas sel dalam waktu.

6. Perbedaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

Sel prokariot dan eukariot memiliki perbedaan yang sangat signifikan dengan dasar utama ada tidaknya membrane inti sel. Namun masih ada beberapa perbedaan antara keduanya yang dapat dilihat pada table 1.6 di bawah ini:

PROKARIOT	EUKARIOT
Tidak memiliki inti yang sebenarnya, materi inti tersebar dalam sitoplasma karena tidak mempunyai membrane inti	Memiliki nucleus yang sebenarnya karena materi inti dilingkupi oleh membrane inti
Memiliki DNA yang lebih sederhana, lebih sedikit mengandung pasangan basa nukleotida, berbentuk sirkuler	Memiliki DNA yang lebih kompleks, lebih banyak mengandung pasangan basa nukleotida, sehingga harus digulung pada protein histon (ada histonnya)
Hanya memiliki kromosom tunggal	Memiliki kromosom lebih dari 1 (satu)
Tidak memiliki intron, hanya ekson	Memiliki intron dan ekson
Memiliki operon	Tidak memiliki operon
Proses transkipsi dan translasi dapat terjadi secara simultan	Transkipsi terjadi di inti, dan translasi terjadi di sitoplasma. Keduanya tidak dapat berjalan secara bersamaan.
Proses transkipsi terjadi lebih sederhana	Transkipsi lebih rumit terjadi, dikarenakan akses RNA polymerase terhadap DNA lebih lama akibat DNA dikemas secara kompak dengan protein histon
Proses regulasi sintesis protein lebih sederhana	Proses regulasi sintesis proteinnya lebih kompleks

Perbedaan di atas akan dibahas lebih lanjut pada materi di bawah ini. Selain perbedaan-perbedaan di atas, eukariot dan prokariot memiliki tipe genom yang berbeda. Dimana genom merupakan kandungan genetic total pada set haploid kromosom.

6.1. Genom Prokariot

Untuk prokariot diwakili oleh sel bakteri yang memiliki kromosom tunggal, DNA atau RNA saja. Genom prokariot merupakan material genetic yang terdapat pada prokariot. Genom bakteri terdiri dari kromosom sirkular yang disebut nukleoid. Di luar nukleoid terdapat juga DNA sirkuler lain yang lebih kecil disebut plasmid. Pembentukan badan nukleoid terkondensasi dengan cara supercoiling dan looping yang tersusun secara rapat. (Griswold, A. 2008)

Plasmid ditemukan pada bakteri. Ukuran bervariasi dan bereplikasi secara otonomi (origin of replication). Dapat ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lainnya ataupun pada kingdom yang berbeda. Sering digunakan sebagai vector untuk membawa gen yang diinginkan. Gen yang dibawa oleh plasmid berguna, karena mengkode sifat-sifat ketahanan terhadap antibiotic atau kemampuan untuk memanfaatkan komponen kompleks seperti toluene sebagai sumber karbon. Tetapi prokariot dapat bertahan  secara efektif tanpa plasmid. Prokariot menunjukkan keragaman dalam organisasi genom. E. coli memiliki genom unipartite, tetapi prokariot lainnya lebih kompleks. Kromosom bakteri bereplikasi di dalam sel dan sel membelah secara biner. Bakteri memiliki DNA yang lebih sederhana, lebih sedikit mengandung pasangan basa nukleotida dan berbentuk sirkuler. (Griswold, A. 2008)

6.2. Genom Eukariotik

Genom manusia merupakan model yang baik bagi genom eukariot secara umum. Genom nuclear eukariotik memiliki molekul DNA linear yang terdapat di dalam kromosom. Semua eukariot juga memiliki genom yang lebih kecil yang berbentuk sirkular yaitu genom mitokondria. Pada tumbuhan terdapat genom lain yaitu genom kloroplas. (Griswold, A. 2008)

Genom eukariotik berlokasi pada beberapa kromosom. Selain itu juga terdapat genom organel. Material kromosom disebut kromatin. Pada kromosom terdapat nukleosome yang merupakan lilitan DNA pada molekul protein yang disebut protein histon. Nukleosom terorganisasi ke dalam 30nm benang-benang. Benang-benang terlipat-lipat membentuk 10.000 fold-compaction yang diperlukan untuk membentuk kromosom eukariot di dalam nucleus. (Griswold, A. 2008)

Walaupun struktur dasar eukariot mirip tetapi satu hal penting yang sangat berbeda adalah ukuran genom. Genom eukariot yang terkecil berukuran kurang dari 10Mb panjangnya. Sedangkan genom yang terbesar berukuran lebih dari 100.000 Mb. Eukariot yang lebih sederhana seperti fungi memiliki genom yang paling kecil, dan eukariot yang lebih tinggi seperti vertebrata dan tanaman berbunga memiliki genom yang lebih besar. (Griswold, A. 2008)

Eukariot juga memiliki genom mitokondria yang berbentuk sirkular. Terdapat lebih dari satu. Ukurannya lebih kecil pada sel hewan daripada tumbuhan. Lebih dari 95% protein mitokondria dikode di genom nuklear. Selain itu juga eukariot memiliki genom kloroplas dimana banyak protein kloroplas dikode di nucleus. (Griswold, A. 2008)

6.3. Transkripsi dan Translansi Pada Prokariot dan Eukariot

Perbedaan yang sangat signifikan lainnya adalah mengenai proses transkipsi dan translasi. Transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul DNA menjadi urutan basa molekul RNA. Dengan perkataan lain, transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai cetakan (templat)nya. (Cambell. 2009)

Sedangkan translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. (Yuwono, Triwibowo. 2011)

Pada prokariot proses transkipsi dan translasi dapat terjadi secara simultan dan berlangsung sederhana sedangkan pada eukariot transkipsi terjadi di inti dan translasi terjadi di sitoplasma, karena keduanya tidak dapat berjalan secara bersamaan. Proses transkipsi lebih rumit dikarenakan akses RNA polymerase terhadap DNA lebih lama akibat DNA dikemas secara kompak dengan protein histon.

7. Persamaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

1.      Walau sel eukariotik dan prokariotik sangat berbeda dari struktur dan bentuknya, ada beberapa struktur yang sama. Salah satunya adalah sama – sama memiliki ribosom. Ribosom ini adalah tempat berlangsungnya sintesis protein, dimana hasil dari sintesis protein ini sangat penting dalam pembentukan struktur sel lainnya. Selain itu, sel prokariotik dan eukariotik juga sama – sama memiliki membran sel, sitoplasma dan inti sel yang berisi RNA dan DNA, walaupun dari segi struktur memang agak sedikit berbeda.

2.      Informasi genetik dikode oleh DNA, dengan kode genetik yang indentik.

3.      Reaksi metabolism.

Apparatus yang sama untuk konversi energi kimiawi

Prokariot: membran plasma

Eukariot: membran mitokondria

4.      Mekanisme fotosintesis yang sama (tumbuhan-sianobakteri).

5.      Mekanisme sintesa dan penyisipan protein membran.

6.      Konstruksi proteosom yang sama (tumbuhan-sianobakteri).

Daftar Pustaka

Campbell, et.al. 2010. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta:Erlangga.

Farabee, M.J Cells. 2007. II: Cellular Organization. Wikibook.

White J. M. 2007. Cell Structure and Function. University of Virginia Health System.

Griswold, A. 2008. Genome Packaging in Prokaryotes: the Circular Chromosome of E. coli. Nature Education.

Cambell. 2009. Biochemistry. Canada:Thomson Brooks

Yuwono, Triwibowo. 2011. Biologi Molekuler. Jakarta:Erlangga.