Prokariotik Punah?

Selamat datang di blog saya. Tulisan ini saya tunjukan untuk menambah wawasan saudara mengenai keunggulan yang dimiliki oleh sel prokariotik, serta untuk menjaga eksistensinya dari kepunahan dibandingkan dengan sel eukariotik. Selamat membaca dan semoga bermanfaat!

Sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan dari Inggris bernama Robert Hooke pada tahun 1665. Ia mengamati sel gabus dari dinding sel tumbuhan yang sudah mati dengan menggunakan mikroskop yang bisa dibilang masih sangat sederhana. Ia melihat adanya ruangan kecil yang kosong kemudian Ia memberinya nama, sel. Kata sel ini sendiri berasal dari Bahasa Latin "cellula"yang berarti kamar kecil. Penemuan tentang sel ini berkembang ketika Antonie van Leeuwenhoek menjadi orang yang pertama kali melihat sel hidup dari alga Spirogyradan bakteri menggunakan mikroskop pada tahun 1674.

Sekitar tahun 1885, seorang ilmuwan Prancis yang bernama Felix Dujardin meneliti bahwa sel tersusun atas substansi berupa cairan. Cairan tersebut dikenal dengan istilah protoplasma. Istilah protoplasma ini pertama kali dikemukakan oleh Johanes Purkinje. Tiga tahun kemudian, Matthias Schleiden, seorang ahli botani dari Jerman melakukan pengamatan secara mikroskopis terhadap tumbuhan dan ditemukanlah sel. Pada waktu yang bersamaan pula, Theodor Schwann, seorang ahli zoologi Jerman menemukan bahwa hewan pun ternyata tersusun atas sel. Kesimpulan dari hasil penemuan Schleiden dan Schwann (1810-1882) adalah sel merupakan komponen dasar dari semua makhluk hidup yang ada di bumi ini.

Secara struktural, sel dibagi menjadi 2 tipe  yaitu sel prokariotik, sel yang tidak memiliki membran inti sel, sedangkan sel yang memiliki membrane inti sel, sel eukariotik. Tentunya, setiap makhluk hidup tersusun dari salah satu tipe sel tersebut. Organisme yang memiliki sel prokariotik, antara lain Archaebacteria, Eubacteria, dan Cyanobacteria. Dan untuk organisme yang memiliki sel eukariotik, antara lain Protista, Fungi (jamur), Plantae (tumbuhan), dan Animalia (hewan).

Di dalam sel itu sendiri terdapat membran sel, sitoplasma, dan inti sel. Membran sel merupakan fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel. Membran sel adalah lapisan tipis dengan ketebalan sekitar 8 nm yang membatasi isi sel dengan lingkungan di sekitarnya. Membran sel itu sendiri memiliki sifat selektif permeabel atau semi permeabel karena hanya dapat dilewati oleh ion, molekul, dan senyawa-senyawa tertentu. Pada sel hewan dan manusia, membran sel terletak di bagian terluar, sedangkan pada tumbuhan membran sel dikelilingi oleh dinding sel. Untuk membran plasma terdiri dari bahan lipid atau fosfolipid, protein, dan karbohidrat.

Model struktur membran sel dikemukakan oleh J. Singer dan G. Nicolson pada tahun 1972, yang diberi nama model mosaic fluida. Model mosaic fluida memiliki arti bahwa membran plasma bersifat dinamis karena molekul lipid dan protein penyusun lainnya dapat bergerak seperti zat cair atau fluida. Membran plasma terdiri atas dua lapisan atau bilayer fosfolipid dan pada matriks fluida bilayer fosfolipid tersebut tersebar dari banyak jenis protein.

Satu unit fosfolipid terdiri atas fosfat  dan asam lemak. Fosfat di bagian kepala, pada permukaan membran dan bersifat hidrofilik yang sama dengan menyukai air. Asam lemak di bagian ekor, tersembunyi di dalam membran dan bersifat hidrofobik yang memiliki arti tidak suka air.

Membran sel itu sendiri bertugas dalam mengontrol keluar masuknya zat dari atau ke dalam sel (transpor molekul), sebagai pelindung agar isi sel tidak keluar, dan sebagai reseptor atau menerima rangsangan dari luar sel. Ada pula sumber yang menyatakan fungsi membran sel sebagai media berlangsungnya reaksi-reaksi kimia, penyedia berbagai fungsi enzim karena protein yang menyusun strukturnya dapat menjadi katalisator dalam reaksi tertentu, juga berfungsi seperti filter yang mencegah organisme pathogen seperti virus agar tidak masuk ke dalam sel, dan melindungi bagian sel yang terletak lebih dalam.

Sitoplasma adalah cairan sel yang terletak di dalam sel, ada yang di luar inti sel, dan juga di organel sel. Sitoplasma berbentuk cairan koloid homogeny yang jernih serta mengandung nutrient, ion-ion, garam, dan molekul organic. Sitoplasma dapat mengalami perubahan dari fase sol (konsentrasi air yang tinggi) ke fase gel (konsentrasi air yang lebih rendah) atau pun sebaliknya. Sitoplasma memiliki fungsi sebagai tempat organel sel dan sitoskeleton, yang memungkinkan terjadinya pergerakan organel sel oleh aliran sitoplasma, tempat terjadinya reaksi metabolisme sel, dan menyimpan molekul-molekul organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, dan enzim.

Inti sel atau nukleus merupakan organel yang sangat penting bagi kehidupan. Inti sel berperan sebagai pegendali seluruh kegiatan sel. Nukleus ini memiliki diameter kurang lebih 5 mikrometer dan diselubungi oleh membran ganda, yakni membran luar dan membran dalam. Inti sel terbagi atas tiga bagian, yaitu membran inti atau selaput inti, nukleolus, nukleoplasma, dan mengandung asam nukleat (DNA serta RNA) dan protein inti. Membran inti adalah bagian terluar dari inti sel yang tersusun dari bahan lipid dan protein. Membran inti memisahkan nukleoplasma dengan sitoplasma. Fungsi membran inti sel itu sendiri secara keseluruhan adalah mengadakan pertukaran zat dengan sitoplasma. Pada membran inti (di sekeliling inti), terdapat pori yang memiliki diameter 100 nm yang berperan dalam pertukaran makromolekul. Pada bibir pori, membran dalam dan membran luar tampak seperti menyatu.

Membran inti tersusun atas dua lapis membran (bilaminair). Setiap membran terdiri atas dua lapisan. Ruang di antara membran disebut rongga perinuklear atau sisterna. Bagian terluar membran inti biasanya dilekati oleh ribosom yang berhubungan dengan mitokondria, badan golgi, atau retikulum endoplasma.

Anak inti atau nukleolus dapat ditemukan di dalam nukleus. Jumlah nukleolus bergantung pada spesies dan jumlah kromosom yang dimiliki. Nukleolus tersusun atas fosfoprotein, ortofosfat DNA, dan berbagai jenis enzim. Nukleolus akan menghilang pada fase profase, yakni tahap awal pembelahan. Pada tahap akhir pembelahan, nukleolus akan tampak kembali. Nukleolus berperan penting dalam proses sintesis RNA.

Nukleoplasma atau plasma inti adalah cairan inti atau kariotin yang bersifat transparan dan semisolid atau kental. Di dalam nukleoplasma juga terdapat kromatin, granula, nukleoprotein, dan mengandung senyawa kimia yang kompleks. Ketika sel membelah, benang-benang kromatin akan menebal, memendek, dan mudah menyerap warna sehingga struktur tersebut dinamakan kromosom.

Nukleus berfungsi dalam mengontrol sintesis protein dengan cara menyintesis m-RNA sesuai dengan perintah DNA, mengendalikan proses metabolisme sel, menyimpan informasi genetik berupa DNA, dan tempat penggandaan atau replikasi DNA.

Sel prokariotiik dan sel eukariotik memiliki banyak perbedaan. Dari ukurannya terlihat bahwa sel prokariotik memiliki ukuran yang lebih kecil dari sel eukariotik, yaitu 0,2-4 mikrometer, sedangkan ukuran sel eukariotik yang berkisar antara 10-100 mikrometer. Pada sel prokariotik, inti sel yang nyata tersebar dalam sitoplasma karena tidak memiliki membran inti. Sel prokariotik memiliki flagela yang mengandung dua protein serta glikokaliks dalam lapisan lender atau kapsul. Dinding sel prokariotik cukup kompleks dan mengandung peptidoglikan. Sel prokariotik juga memiliki operon dan membran sel yang kurang mengandung sterol dan tidak mengandung karbohidrat. Sel eukariotik memiliki banyak sel yang tidak memiliki dinding sel, komposisi kimia pada dinding sel sederhana, membran sel yang mengandung sterol dan karbohidrat sehingga dapat berfungsi sebagai reseptor, tidak memiliki operon, dan semua organelnya terbungkus oleh membran sel.

Sel prokariota terbagi menjadi dua domain, yaitu bakteri dan Archaea yang baru diakui sebagai domain sejak tahun 1990. Awalnya domain Archaea diperkirakan hanya hidup di kondisi yang tidak nyaman dan ekstrem, seperti dalam suhu, pH, dan radiasi yang tinggi, tetapi kemudian Archaea ditemukan juga di berbagai macam habitat.

Eukariota mempunyai inti sel yang mengandung DNA, sedangkan prokariota tidak memiliki inti sel dan materi genetic di dalamnya (membran). Besarnya perbedaan struktur dan genetik eukariota dan prokariota membuat Carl Woese memecah prokariota menjadi bakteri dan Archaea dengan mengusulkan sistem tiga domain yang terdiri dari Eukariota atau Eukarya, Bacteria, dan Archaea, yang merevisi sistem dua empire.

Prokariota umumnya tidak memiliki kompartemen membran sel seperti mitokondria dan kloroplas sehingga dalam proses fosforilasi oksidatif dan fotosintesis terjadi di sepanjang membran plasma. Namun, prokariota itu sendiri memiliki struktur internal, seperti sitoskeleton. Sitoskeleton merupakan kerangka sel yang memiliki karakteristik kuat dan lentur, dan terdiri dari jalinan serabut yang tersebar di seluruh sitoplasma dan berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel, serta berperan sebagai tempat tertambatnya beberapa organel sel yang dimiliki. Khusus untuk bakteri ordo Planctomycetes mempunyai membran di sekitar nukleous dan memiliki organel membran sel.

Membran plasma yang seharusnya menjadi tempat untuk mengasingkan kandungan sel dari bagian luar menjadi tempat untuk terjadinya fosforilasi oksidatif dan fotosintesis. Fosforilasi oksidatif merupakan proses di mana adanya suatu lintasan metabolisme dengan penggunaan energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP dan mereduksi gas oksigen menjadi air. Fosforilasi oksidatif ini merupakan bagian vital metabolisme yang normalnya terjadi di membran dalam mitokondria yang tidak dimiliki oleh sel pokariotik.

Mitokondria adalah organel yang dapat ditemukan pada hampir semua sel eukariota. Mitokondria itu sendiri diselubungi oleh membran ganda, yang membran dalamnya berbentuk lekuk-lekuk ke dalam dan membentuk krista, tempat berlangsungnya respirasi aerobik. Mitokondria memiliki DNA dan ribosom-nya sendiri dan juga terbentuk dari pembelahan mitokondria lain. Umumnya berkembang dari prokariota yang berendosimbiosis, mungkin proteobacteria. Beberapa protozoa yang tidak memiliki mitokondria sebagai gantinya memiliki organel yang diturunkan dari mitokondira seperti hidrogenosom dan mitosom.

Reproduksi sel eukariota itu sendiri dilakukan melalui pembelahan sel, yang umumnya terjadi secara mitosis, yaitu proses pembelahan inti sel yang menyebabkan sebuah sel anak menerima duplikat setiap kromosom yang dimiliki sel induk. Pada kebanyakan sel eukariota mengalami reproduksi secara seksual, di antara sel haploid, yaitu sel yang hanya memiliki satu buah kromosom dari masing-masing pasang kromosom yang dimiliki sel induk yang melibatkan proses fusi inti sel (singami) dan pembelahan secara meiosis yang menghasilkan sel diploid, yaitu sel yang memiliki pasangan kromosom yang lengkap.

Model evolusi dari makhluk hidup pertama adalah prokariota, yang kemudian berevolusi menjadi protobion, lalu eukariota secara umum dikatakan berevolusi dari sini. Akan tetapi, banyak ilmuwan menyatakan bahwa spesies prokariota yang hidup saat ini berevolusi dari nenek moyang eukariotik yang lebih kompleks melalui proses simplifikasi yang ada.

Eukariota muncul pertama kali dalam evolusi dan prokariota berevolusi dari mereka. Eukariota muncul bersamaan dengan Eubacteria dan Archaeabacteria sehingga nenek moyang eukariota sejajar dengan prokariota. Eukariota muncul tanpa endosimbiosis dan muncul melalui kejadian simbiotik, yaitu asal mula endosimbiotik yang bersamaan dari flagela dan inti sel.

Fosil tertua dari prokariota ditemukan sekitar 3.5 miliar tahun yang lalu, yaitu sekitar 1 miliar tahun setelah pembentukan kerak bumi. Bahkan hari ini, prokariota mungkin adalah bentuk kehidupan yang paling berhasil dan banyak ditemukan. Eukariota pun muncul dalam catatan fosil beberapa masa kemudian, dan mungkin telah terbentuk dari endosimbiosis dari beberapa nenek moyang prokariota. Fosil eukariota tertua berumur sekitar 1.7 miliar tahun. Akan tetapi, beberapa bukti genetik mengarah pada kesimpulan bahwa eukariota muncul 3 miliar tahun yang lalu.

Prokariota telah berdiversifikasi besar-besaran dalam kurun waktu yang bisa dikatakan lama. Metabolisme prokariota jauh memiliki lebih banyak variasi daripada eukariota, sehingga dapat terciptanya bermacam-macam tipe prokariota. Misalnya, di samping menggunakan hasil dari proses fotosintesis yang telah dilakukan atau senyawa organik yang digunakan sebagai energi, seperti halnya eukariota, prokariota mendapat energi dari senyawa anorganik seperti hidrogen sulfida, sehingga membuat prokariota bisa bertahan di lingkungan yang ekstrim, seperti di lingkuangan yang sedingin permukaan salju Antartika, dan sepanas lubang hidrothermal dasar laut dan sumber air panas.

Mengapa sel prokariotik yang bisa dibilang kurang sempurna, karena tidak memiliki membran inti lebih banyak ada dan hidup daripada sel eukariotik yang memiliki membran inti? Kenapa, ya kira-kira? Hal ini disebabkan sel prokariotik itu dapat menjaga eksistensinya dari kepunahan dibandingkan dengan sel eukariotik,dengan berlandaskan sistem reproduksi  yang dimiliki oleh sel prokariotik relatif lebih singkat dengan melakukan pembelahaan biner. Pada pembelahan biner, kromosom diduplikasi dan selanjutnya akan menempel pada membran plasma. Kemudian akan terjadi pertumbuhan di antara dua tempat pelekatan pada kromosom tersebut untuk melakukan pemisahan inti. Sitokinesis atau nama lainnya pemisahan inti selanjutnya dilanjutkan dengan pembentukan dinding sel sehingga terbentuknya 2 sel anak. Sel prokariotik, seperti sel bakteri dapat melakukan pembelahan biner setiap 20 menit, cukup singkat ya sehingga bisa dibilang bahwa penyebaran sel kanker itu sangat cepat dan tak terhindarkan jika tidak dapat penanganan yang baik dan tepat. Tentunya hal tersebut membuktikan bahwa  bakteri memiliki kemampuan untuk  memperbanyak diri yang sangat menakjubkan.

Sedangkan dalam sistem reproduksi yang dimiliki oleh sel eukariotik dilakukan dengan pembelahan mitosis dan meiosis. Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang menghasilkan sel anak yang dapat membelah lagi selanjutnya. Pembelahan ini terjadi secara bertahap dan terjadi pada sel tubuh (somatis) dengan tujuan pertumbuhan, pertambahan sel, dan regenerasi pada sel. Pada sel-sel meristematik hewan dan tumbuhan, pembelahan yang terjadi adalah pembelahan mitosis yang berguna untuk pertumbuhan. Pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik dengan induknya. Hal ini menunjukkan bahwa  sel haploid (n) akan menghasilkan 2 sel haploid (n) dan sel diploid (2) akan menghasilkan 2 sel diploid (2).

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan yang menghasilkan gamet atau sel kelamin. Gamet ini tidak dapat membelah lagi sampai dengan adanya tahap pembuahan atau fertilisasi. Pembelahan ini terjadi pada pembentukan sel kelamin (gametogenesis) pada kelenjar kelamin (gonad) pada hewan dan tumbuhan. Tujuan pembelahan ini adalah untuk mengurangi jumlah kromosom yang berguna untuk menyamakan komposisi kromosom anak dan induk.

Alasan kedua mengapa sel prokariotik dapat bertahan dari kepunahan adalah tebal dan kompleksnya peptidoglikan yang dimiliki pada dinding sel yang hanya dimiliki oleh bakteri atau sel prokariotik. Peptidoglikan atau murein adalah polisakarida yang terdiri dari dua gula turunan yaitu asam-N-asetil glukosamin serta asam N-asetilmuramat yang dihubungkan ikatan -1,4, dan sebuah rantai peptida pendek yang contohnya terdiri dari asam amino l-alanin, d-alanin, d-asam glutamat, dan baik l-lisin atau asam diaminopimelik (DAP)-asam amino langka yang hanya ditemukan pada dinding sel prokariot.

Peptidoglikan itu sendiri merupakan komponen utama dinding sel bakteri yang bersifat kaku. Fungsi dari peptidoglikan ini adalah untuk menjaga integritas sel serta menentukan bentuknya. Struktur dasar peptidoglikan adalah selubung yang menyelimuti sel yang tersusun dari utas-utas peptidoglikan yang berdampingan satu sama lain dan dihubungkan dengan ikatan silang tetrapeptida yang terbuat dari asam amino. Peptidoglikan dapat ditemukan baik pada bakteri gram positif maupun bakteri gram negatif, tapi dengan struktur yang sedikit berbeda. Dinding sel pada bakteri gram positif tersusun atas lapisan peptidoglikan yang lebih tebal, sedangkan bakteri gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang lebih tipis, tetapi mempunyai struktur lipopolisakarida yang tebal. Lipopolisakarida itu sendiri merupakan molekul besar yang terdiri dari senyawa lipid dan polisakarida yang kompleks yang memiliki ikatan kovalen. Senyawa ini bersifat endotoksin yang memicu aktifnya sistem kekebalan berupa racun.

Tidak hanya bakteri gram negatif yang memiliki sistem ketahanan, tapi bakteri gram positif juga memiliki sistem ketahanan hanya saja sedikit berbeda. Apabila bakteri gram poitif berada di tempat atau lingkungan yang ekstrem atau kurang kondusif, bakteri gram positif akan membentuk endospora di dalam sel. Endospore yang dibentuk ini merupakan bentuk bakteri yang tidak aktif dan bersifat impermeabel. Dengan demikian, bakteri gram positif dapat tahan terhadap desinfektan dan keadaan lingkungan yang kurang mendukung. Apabila kondisi lingkungan di sekitarnya membaik, maka endosperma ini akan berkecambah membentuk sel vegetatif baru. Dengan sistem kekebalan yang dimiliki, bakteri ini mampu bertahan dari kepunahan. Apalagi mengingat fakta bahwa sel prokariotik kebanyakan merupakan sel patogen yaitu sel yang merugikan bagi makhluk hidup, seperti bakteri sehingga hal inilah yang membuat sel ini memiliki sistem pertahanan diri yang lebih kuat daripada sel-sel lainnya.

Sel eukariotik memiliki peran yang sangat penting untuk keberjalanan dan kelestarian lingkungan yang ada, karena kebanyakan dari sel ini memiliki peran penting dalam siklus-siklus yang tak bisa lepas dari kehidupan, misalnya siklus nitrogen (N2) ataupun fosfor (P4) dan masih banyak hal lagi. Tetapi hal inilah yang membuat sel eukariotik tidak dapat bertahan lama seperti yang dialami oleh sel prokariotik. Tak hanya dalam siklus, tetapi sel eukariotik juga berperan dalam kebersihan lingkunga, yaitu dalam proses bioremidiasi. Bioremidiasi itu sendiri merupakan proses dimana mikroorganisme, yaitu sel eukariotik memodifikasi polutan yang ada dengan enzim yang dimiliki. Polutan itu sendiri  merupakan zat ataupun senyawa kimia yang memiliki dampak buruk untuk kesehatan lingkungan sekitar.

Dan kembali pada pemahaman awal lagi, bahwa sel prokariotik itu tidak memiliki membran inti sedangkan sel eukariotik itu memiliki membran inti itu juga berpengaruh pada keeksistensian yang ada. Karena letak dan jumlah membran inti yang dimiliki juga memiliki peran yang besar dalam keeksistensian ataupun keberadaan sel yang ada.

Dari paparan-paparan yang telah saya coba untuk paparkan membuktikan bahwa memang terbukti sel prokariotik itu lebih memiliki eksistensi yang besar daripada sel eukariotik. Hal ini terjadi dan ada karena sistem yang terjadi dalam sel tersebut, lingkungan sekitar sel itu hidup apakah itu mendukung atau tidak, dan bahkan dari struktur yang telah dimiliki walaupun belum sekompleks yang sekarang dimiliki oleh makhluk hidup tingkat lanjut yang bisa dikatakan lebih tinggi daripada sel pendahulu yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik, alias kita sendiri, yaitu manusia.

Apakah keingintahuan dan pertanyaan Anda sudah terjawab? Semoga pemaparan diatas membantu dan dapat menambah wawasan mengenai sel prokariotik dan sel eukariotik, struktur sel dan fungsinya, serta sistem ketahanan yang dimiliki masing-masing tipe sel. Mohon maaf bila ada auto correctionyang terlewat dan adanya kesamaan kata atau kalimat yang ada pada tulisan ini karena sumber tulisan ini tidak jauh dari internet.

           

DAFTAR PUSTAKA

Istiadi, Yossa, Irnaningtyas.2014.Biologi SMA/MA Kelas XI.Jakarta:Erlangga

Karmana, Oman.2007. Cerdas Belajar Biologi.Bandung:Grafindo

www.wikipedia.com

www.pengayaan.com

www.softilmu.com

www.sridianti.com