Kuliah 2 organisasi sel (struktur prokariot dan eukariot)

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:

PERBEDAAN SEL EUKARIOT DAN PROKARIOT

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

•

Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi Bhakti Pertiwi Palembang