kuliah 2 organisasi sel (struktur prokariot dan eukariot)
TRANSCRIPT
Kuliah 2Organisasi Sel
(Struktur Prokariot, Struktur Eukariot dan Perbandingan Sel Hewan (Manusia) Dan Tumbuhan)
Dosen PengajarDrs.Noprizon, M.Kes (M.Biomed), Apt
dr. Ni Wayan Lisa Suarti
Sel prokariotPendahuluan• Prokariotik. Kata prokariota (prokaryote) berasal dari
bahasa Yunani, pro yang berarti“sebelum” dan karyon yang artinya “kernel” atau juga disebut nukleus.
• Sel prokariotik tidak memiliki nukleus. Materi genetiknya (DNA) terkonsentrasi pada suatu daerah yang disebut nukleoid, tetapi tidak ada membran yang memisahkan daerah nukleoid ini dengan bagian sel lainnya.
• Sedangkan sel eukariotik, eu berarti “sebenarnya”dan karyon berarti nukleus.
• Eukariotik mengandung pengertian memiliki nukleus sesungguhnya yang dibungkus oleh selubung nukleus.
SEL PROKARIOT
Sel prokariot adalah sel tanpa membrane inti, memiliki ciri-ciri sebagai berikut :•Sel prokariotik berukuran 1-10µm. •Memiliki materi genetik berupa DNA yang tidak dibungkus membrane inti.•DNA prokariotik berbentuk sirkuler atau disebut nukleoid. Di luar nukleoid terdapat juga DNA sirkuler lain yang lebih kecil disebut plasmid•Sebagian besar memiliki dinding sel.•Aktivitas sel terjadi pada membrane plasma dan di dalam sitoplasma.•Contoh : Cyanobacteria dan sel bakteri
• Prokariot ditemukan di berbagai lingkungan ekstrem dingin, panas, asam, atau basa yang tidak cocok bagi eukariot.
• Prokariot secara evolusi dibedakan menjadi 2(dua) domain yaitu Arkae dan bakteri.
Perbedaan antara bakteri dan arkae adalah sebagai berikut :Tabel 1.1 Perbedaan Bakteri dan Arkae
KRITERIA BAKTERI ARKAE
Peptidoglikan Ada Tidak ada
Lipid membrane Rantai C tidak bercabang Rantai C bercabang
Kepekaan antibiotic
tertentu
Dihambat Tidak dihambat
Sekuen r RNA Unik Beberapa sama dengan
eukariotRNA polymerase Kecil dan sederhana Kompleks, mirip
eukariotIntron Tidak ada Ada pada gen tertentu
• Prokariot memiliki beberapa tipe dlm pemerolehan nutrisi hidupnya antara lain sebagai berikut :
TIPE NUTRISI SUMBER ENERGI SUMBER
KARBONFotoautotrof
(fotosintetik)
Cahaya matahari CO2
Kemoautotrof Senyawa anorganik
(H2S, S, Fe)
CO2
Fotoheterotrof Cahaya matahari Organic
Kemoheterotrof Senyawa organic Organic
Tabel 1.2 Pemerolehan Nutrisi Prokariot
• Sebagian besar prokariot bersifat kemoheterotrof, contoh Escherichia coli.
• Bakteri fotoautotrof contoh : sianobakter, bakteri fotosintetik ungu, bakteri fotosintetik hijau
SEL EUKARIOT
• Sel eukariot adalah sel yang memiliki membrane inti sehingga terjadi pemisahan antara inti sel dan sitoplasma, memiliki ciri-ciri sebagai berikut ;
• Sel eukariotik berukuran 10-100µm• Memiliki materi genetic berupa DNA yang dibungkus
membrane inti• Memiliki protoplasma (kesatuan inti sel dan
sitoplasma)• Memiliki sejumlah organel yang masing-masing
memiliki fungsi spesifik• Contoh : sel hewan dan sel tumbuhan
• Sel eukariot memiliki banyak organel yang memiliki fungsinya masing-masing yang secara keseluruhan berperan dalam metabolism sel. Di bawah ini terdapat beberapa jenis oganel sel dan fungsinya (tabel 1.3).
Organel Fungsi
Ribosom Tempat sintesis proteinReticulum Endoplasma
RE kasar berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan RE halus berfungsi sebagai tempat sintesa lipid, metabolism karbohidrat, dan detoksifikasi obat-obatan
Badan golgi Memproses protein dan molekul lain yang akan dibawa ke luar sel atau ke membrane sel
Lisosom Mencerna makromolekul secara intraseluler dan merusak sel-sel asing
Peroksisom Merombak H2O2 yang bersifat racun bagi selMitokondria Tempat terjadinya respirasi seluler yang
menghasilkan ATP
Tabel 1.3 Beberapa Jenis Organel Sel Eukariot dan Fungsinya
SEL HEWAN SEL TUMBUHAN
Tidak memiliki dinding sel (Selulosa)
Memiliki dinding sel
Memiliki vakuola berukuran kecil
Memiliki vakuola berukuran besar
Tidak memiliki plastid Memiliki plastid (kloroplas, kromoplas, dan leukoplas)
Memiliki sentriol Tidak memiliki sentriol
Antara sel hewan dan sel tumbuhan juga memiliki perbedaan antara lain sebagai berikut :Tabel 1.4 Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan
PERBEDAAN SEL EUKARIOT DAN PROKARIOT
• 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 gambar 2.1 di bawah ini ;
• Gambar 2.1 Perbedaan Prokariot dan Eukariot secara umum.
• Secara strukturalnya dapat juga dilihat perbedaannya melalui gambar bakteri dan sel hewan di bawah ini Tabel dibawah ini:
PROKARIOT EUKARIOTTidak 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 operonProses 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
Namun secara rinci, perbedaan prokariot dan eukariot dapat dilihat pada tabel 2.1 di bawah ini :
Tabel 2.1 Perbedaan sel prokariotik dan eukariotik
• 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.
• 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 (gambar 2.3).
• 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.
• Genom Eukariot• 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. • 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.
• 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.
• 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 nukleus.
• Transkipsi dan Translasi pada Prokariot dan Eukariot
• Perbedaan yang sangat signifikan lainnya adalah mengenai proses transkipsi dan translasi.
• 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.
KESIMPULAN• Sel prokariotik merupakan sel yang tidak memiliki
membrane inti sehingga aktivitas sel terjadi pada membrane plasma dan di dalam sitoplasma
• Sel prokariot biasanya berupa sel tunggal• Sel eukariotik merupakan sel yang memiliki membrane
inti sehingga sel ini memiliki inti sel dan pada sel eukariot terdapat organel-organel sel yang memiliki fungsinya masing-masing
• Sel eukariot ada yang berbentuk tunggal dan multiseluler
• Selain adanya perbedaan organel sel, terdapat perbedaan genom.
• Genom prokariot pada kromosom tunggal, DNA atau RNA saja
• Pada eukariot genom inti terdapat pada kromosom dan informasi genetic (genom) organel terdapat pada mitokondria dan plastid (kloroplas).
• Dalam proses hidupnya, terdapat perbedaan dalam proses sintesis protein yaitu pada tahap transkipsi dan translasi
• 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.
•
Struktur Prokariotik Eukariotik
Membran nukleus - +
Membran plast - +
Nukles - +
Nukleolus - +
Plastida - +/-
Mitokondria - +
Badan golgi - +
Kromosom + (tunggal) + (ganda)
DNA + (telanjang) + (dengan protein)
RNA + +
Histon - +
Pigmen + +
Pembelahan Amitosis Mitosis/meiosis
Perbedaan antara sel prokariotik dan eukariotik
DAFTAR PUSTAKA• Anonym. 2008. Perbedaan sel eukariotik dan sel
prokariotik. http:/Id.answer.yahoo.com/question/index• Brown, T. A. 2002. Genome. Online book.
http://onlinebooks.library.upenn.edu/webbin/book/lookupid?key=olbp36849
• Griswold, A. 2008. Genome Packaging in Prokaryotes: the Circular Chromosome of E. coli. Nature Education. www.nature.com/scitable/topicpage
• Gupta, R. S, dan K. Aitken, M. Falah, and B. Singh. 1994. Cloning of Giardia Lamblia heat shock protein HSP70 homologs : Implications regarding origin of eukaryotic cells and of endoplasmic reticulum. www.jstor.org/stable/2364347
• Krawiec, S. 1985. Concept of a Bacterial Species. http://ijs.sgmjournals.org
• Ren, Q. dan T. Paulsen. Comparative Analyses of Fundamental Differences in Membran Transport Capabilities in Prokaryotes and Eukaryotes. www.mendeley.com
•