Sel Prokariotik vs Sel Eukariotik

Selamat datang dan selamat membaca bagi yang sedang membuka konten pertama saya ini. Jadi, kali ini saya akan membahas tentang mutasi gen pada sel eukariotik dan sel prokariotik, manakah yang lebih cepat? Sel prokariotik kah atau sel eukariotik? Namun, sebelum melangkah lebih jauh ada baiknya jika kita paham terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan sel.

Jika kita melakukan pengamatan menggunakan mikroskop, seluruh makhluk hidup,baik yang mikroskopis maupun makroskopis, tersusun dari bagian kecil yang disebut sel. 

Jadi apa yang dimaksud dengan sel? Sel merupakan tingkatan struktural kehidupan struktural yang memiliki seluruh sifat kehidupan, seperti reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan, pemanfaatan energi, respons terhadap lingkungan, homeostasis (pengaturan tubuh), serta adaptasi terhadap lingkungan di sekitarnya.  

Intinya, sel merupakan kumpulan materi paling kecil/sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun makhluk hidup yang paling sederhana dan paling kecil.

Lalu bagaimana sejarah tentang sel itu sendiri? Sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan asal Inggris bernama Robert Hooke pada tahun 1655. 

Pada saat itu, Ia mengamati sel gabus dari dinding sel tumbuhan yang sudah mati dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ia melihat adanya ruangan kecil kosong, kemudian Ia menamakannya dengan sel (bahasa Latin, celulla = kamar kecil)

Kemudian, penemuan tentang sel berkembang ketikaAntonie Van Leeuwenhoek menjadi orang yang pertama kali melihat sel hidup dari alga Spyrogyra dan bakteri dengan menggunakan mikroskop pada tahun 1674. Sejak saat itu, para ilmuwan berlomba-lomba untuk melakukan percobaan tentang sel.

Theodore Schwann (ahli anotomi hewan) dan Matthuas Jakob Schleiden (ahli anotomi tumbuhan) pada tahun 1838 berpendapat bahwa sel merupakan unit dasar kehidupan dan setiap makhluk hidup tersusun dari sel

Kemudian, Rudolf Ludwig Karl Virchow pada tahun 1858 menemukan penemuan  yang menyatakan bahwa sel berasal dari sel sebelumnya ( omnis celulla e celulla)

Robert Brown menemukan nukleus (inti sel) pada sel tanaman anggrek. Ia berpendapat bahwa nukleus memiliki arti penting bagi sel karena mengatur segala aktivitas di dalam sel

R. Strasburger menyatakan bahwa setiap inti sel berasal dari inti sel sebelumnya melalui pembelahan

C. Bernard menyatakan bahwa inti sel merupakan struktur terpenting dari sel yang mengatur seluruh pekerjaan sel

Sama-sama menemukan sel, namun yang ditemukan Hooke dan Antonie merupakan sel yang berbeda. Jika Hooke menemukan sel mati pada dinding sel gabus (singkong), maka Antonie menemukan sel hidup dari algaSpyrogyra. 

Perbedaan dari sel hidup dan sel mati adalah pada struktur dan aktifitas dari masing-masing sel tersebut. Sel hidup memiliki protoplasma yang selalu melakukan aktifitas metabolisme dan menghasilkan metabolisme yang berupa bahas ergastik sedangkan sel mati tidak melakukan aktifitas metabolisme karena tidak memiliki protoplasma dan hanya berupa ruang kosong yang dibatasi oleh dinding sel.

Berdasarkan hasil penemuan-penemuan para ilmuwan tersebut dapat disimpulkan hal-hal berikut:

*         Semua makhluk hidup terdiri atas sel

*         Sel merupakan unit struktural terkecil makhluk hidup yang menjadi komponen dasar penyusun tubuh makhluk hidup

*         Sel merupakan unit fungsional karena sel melakukan suatu fungsi kehidupan, seperti sintetis protein yang berhubungan dengan pembentukan sifat morfologis dan fisiologis, reproduksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan, melakukan respons, serta melakukan pemanfaatan energi

*         Semua sel berasal dari sel sebelumnya

*         Sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari satu generasi ke generasi sebelumnya

Berdasarkan strukturnya, sel dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Setiap makhluk hidup tersusun dari salah satu tipe tersebut. 

Organisme yang memiliki sel prokariotik, yaitu Archaebacteria, Eubacteria, dan Cyanobacteria. Organisme yang memiliki sel eukariotik, yaitu Prokariotik, Fungi (jamur), Plantae (tumbuhan), dan Animalia (hewan).

A. Sel Prokariotik

Prokariotik berasal dari bahasa Yunani, pro yang artinya sebelum dan karyon yang berarti inti. Prokariotik merupakan sel yang belum memiliki nukleus atau tidak memiliki membran inti yang memisahkan materi genetik di inti sel dengan bagian sel lainnya. 

Materi genetik (DNA) pada sel prokariotik tampak terkonsentrasi pada suatu tempat yang disebut nukleoid (hanya ditemukan pada sel prokariotik). 

Sel prokariotik memiliki DNA sirkuler (plasmid), sejumlah ribosom yang berfungsi untuk sintetis protein, membran plasma yang membatasi sel, serta dinding sel yang terdapat di sebelah luar membran plasma dan dilapisi kapsul seperti gel. 

Sebagian sel prokariotik (bakteri) ada yang memiliki organel pelekatan berupa pili dan organel pergerakan berupa flagela (cambuk). Sel bakteri (prokariotik) pada umumnya berdiamete 0,1-1,0 mikrometer.

Struktur sel prokariotik (bakteri):

     Dinding sel

Dinding sel bakteri tersusun dari senyawa peptidoglikan yaitu suatu polimer yang terdiri atas polipeptida pendek (gabungan antara protein dan peptidoglikan)

Fungsi dari dinding sel adalah melindungi sel dan mempertahankan bentuk sel itu sendiri.

     Membran Plasma

Membran plasma tersusun atas senyawa fosfolipid dan protein yang bersifat selektif permeabel (hanya dapat dilewati oleh zat-zat tertentu).

Membran plasma berfungsi sebagai reseptor dari luar, pelindung agar isi sel tidak keluar, dan mengontrol masuk dan keluarnya zat dari atau ke dalam sel

     Mesosom

Mesosom merupakan organel yang mengalami penonjolan kearah dalam membran plasma

Mesosom berfungsi untuk menghasilkan energi, membentuk dinding sel baru, dan menerima DNA, dan sebagai tempat pemisahan dua molekul DNA.

     Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan koloid homogen jernih yang mengandung molekul organik  seperti lemak, protein, karbohidrat, garam mineral, DNA, enzim, dan klorosom pada bakteri fotosintetik dan ribosom. Sitoplasma berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi metabolisme sel dan untuk menyimpan molekul-molekul organik

     Ribosom

Ribosom berfungsi sebagai tempat untuk menyintesis protein. Ribosom tersusun dari protein dan RNA.

     DNA

DNA yaitu materi genetik yang menentukan sebagian besar dari sifat metabolisme bakteri sedangkan plasmid hanya menentukan sifat tertentu seperti sifat pantinogen, sifat fertilisasi dan sifat kekebalan pada antibiotik tertentu.

DNA berfungsi untuk menentukan besar sifat metabolisme bakteri dan menentukan sifat khusus bakteri seperti sifat fertilisasi, sifat pantogen dan sifat kekebalan pada antibiotik

     Flagela (Cambuk Getar)

Berfungsi sebagai alat gerak bakteri, terletak di membran luar dinding sel.Flagela dibagi menjadi 3 yaitu: Monotrik, Lopotrik, Amfitrik, dan Peritrik

     Kapsul

Kapsul merupakan selaput licin yang terdiri dari polisakarida dan terletak di luar dinding sel. Kapsul berfungsi untuk mempertahankan diri dari antitoksin yang dihasilkan oleh sel inang.

     Pili

Pili berfungsi untuk membantu konjugasi dan membantu bakteri untuk menempel pada medium tempat hidupnya

     Endospora

Endospora terbentuk dalam sel bakteri apabila kondisi tidak menguntungkan bagi bakteri. Endospora mengandung sitoplasma, materi genetik, dan ribosom dalam jumlah yang sedikit. 

Dinding endospora (tersusun atas protein) yang tebal menyebabkan endospora dapat bertahan terhadap suhu yang tinggi, kekeringan, radiasi cahaya, dan juga zat kimia.

B. Sel Eukariotik

Eukariotik berasal dari bahasa Yunan, eu yang berarti sebenarnya dan karyon yang berarti inti. Eukariotik merupakan sel yang memiliki nukleus yang sebenarnya atau materi genetik (DNA) yang dibungkus oleh membran inti. 

Pada sitoplasma atau daerah antara nukleus dan membran sel, terdapat medium semi cair yang disebut sitosol serta organel-organel sel yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik. Sel eukariotik umumnya berdiameter 10-100 mikrometer.

Struktur sel eukariotik:

 Membran Plasma

Membran plasma merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma, membungkus organel-organel yang terdapat di dalam sel. Membran plasma berfungsi sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. 

Molekul-molekul yang dapat melewati membran plasma adalah molekul hidrofobik (CO2, O2), molekul polar yang sangat kecil (air dan etanol), molekul dengan ukurang yang besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofolik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.

 Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan kental yang berada diantara membran sel tahanan internal yang semua sel sub-struktur (disebut organel), kecuali untuk inti. Dalamsel eukariotik isi kemudian dari inti sel dipisahkan dari sitoplasma kemudian disebut dengan nucleoplasm tersebut. 

Pada sel eukariotik juga, sitoplasma mengandung organel, seperti mitokondria, yang diisi dengan cairan yang dipisahkan dari sisa sitoplasma oleh membran biologis.

 Ribosom

Ribosom merupakan struktur terkecil yang bergaris tengah 17-20 mikron, dan terletak di dalam sitoplasma sehingga hanya bisa dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Ribosom bengfungsi untuk menyintetis protein yang selanjutnya akan digunakan untuk pertumbuhan, perkembangbiakan atau perbaikan sel yang rusak. Bahan penyusun ribosom adalah protein ribosomal RNA (rRNA).

Nukleus

Nukleus (inti sel) merupakan bagian yang berfungsi sebagai pengendali kegiatan sel. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran inti atau selubung inti. 

Membran inti memisahkan isi nukleus dan sitoplasma karena membran inti menjadi pembatas antara nukleus dengan sitoplasma. Di dalam nukleus, DNA di organisasikan bersama dengan protein menjadi suatu materi yang disebut kromatin.

RE (Retikulum Endoplasma)

RE merupakan organelk yang memiliki membran dan berbentuk seperti sosis yang ditumpuk-tumpuk. Bentuk RE dibagi menjadi 3 yaitu: lamela, vesikula, dan tubula. RE dibagi menjadi dua tipe yaitu RE halus dan RE kasar.

RE halus adalah ribosom yang tidak aktif dalam sintetis protein, tetapi aktif dalam sintetis lemak dan juga banyak ditemukan pada sel lemak dan leukosit.

RE kasar dindingnya dilekati oleh ribosom yang terlibat dalam sintetis protein. Membran dinding RE banyak mengandung enzim yang berkaitan dengan sintetis protein.

Badan Golgi

Badan golgi merupakan kantung pipih bertumpuk yang tersusun dari ukuran besar hingga ke ukuran kecil dan terikat oleh membran. Badan golgi memiliki fungsi untuk memproses protein dan molekul lain yang akan dibawa keluar sel atau ke membran sel.

Lisosom

Lisosom merupakan vesikel membran berkantung yang mengandung enzim-enzim hidrolitik yang bekerja pada saat kondisi sedang asam. Lisosom berperan pada pencernaan intrasel,  fagitosis (menelan dan mencerna partikel yang lebih kecil), autofag (mendaur ulang organel yang rusak), dan autolisis (perusakan sel sendiri dengan cara membebaskan semua isi atom).

Mitokondria

Mitokondria memiliki membran ganda yang kuat, fleksibel, dan stabil. Membran yang membatasi mitokondria tersusun dari lipoprotein. Di dalam mitokondria terkandung cairan atau matriks yang mengandung lemak, protein, DNA sirkuler, dan ribosom. 

DNA pada mitokondria berfungsi mengatur sintetis protein, baik dalam sitoplasma maupun dalam ribosom di dalam organel tersebut. Mitokondria berperan dalam respirasi sel atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP

Inti perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik adalah:

Sel eukariotik merupakan sel yang sudah memiliki nukleus (dilingkupi membran inti) sedangkan sel prokariotik belum (tidak mempunyai membran inti), hanya memiliki ribosom sebagai sintetis protein

Sel prokariotik hanya memiliki kromosom tunggal, sedangkan sel eukariotik memiliki kromosom lebih dari satu.

Pada sel prokariotik proses regulasi sintetis protein lebih sederhana sedangkan pada sel eukaritoik lebih kompleks

Sel prokariotik memiliki DNA yang lebih sederhana, jadi lebih sedikit mengandung basa nukleotida dan berbentuk sirkuler sedangkan sel eukariotik memiliki DNA yang lebih kompleks, lebih banyak mengandung basa nukleotida sehingga harus digulung pada protein yang terdapat histonnya.

Lalu apa itu mutasi yang terjadi pada sel prokariotik dan sel eukariotik? Mana yang lebih cepat? Setelah penjeleasan mengenai awal mula sel ditemukan hingga perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik yang sudah detail, saya akan menjelaskan lebih lanjut mengenai teori mutasi sel.

Mutasi merupakan perubahan yang terjadi pada bahan genetik baik DNA maupun RNA, baik pada taraf urutan gen (mutasi titik) maupun pada taraf kromosom (perubahan sifat keturunan secara umum). Mutasi di alam dapat terjadi akibat dari zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen), radiasi surya, radiokatif, sinar ultraviolet, sinar X, serta loncatan energi listrik seperti petir.

Pada umumnya, mutasi itu bersifat merugikan karena mutannya bersifat letal dan homozigot resesif. Ada ngetif pasti ada pula sisi positif, mutan juga ada yang menguntungkan, diantaranya, dengan melalui mutasi dapat dibuat tumbuhan poliploid yang sifatnya unggul. 

Seperti, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji, buah stroberi yang besar, dll. Namun sayang, terbentuknya tumbuhan poliploid ini hanya menguntungkan bagi manusia saja dan merugikan bagi bagi tumbuhan yang mengalami mutasi karena tumbuhan tersebut menjadi tidak bisa berkembang biak secara generatif. Dan mutasi ini pula yang menjadi salah satu kunci terjadinya evolusi di dunia ini.

Faktor-faktor yang menyebabkan mutasi disebut mutagen. Sedangakan mutagen dibagi lagi menjadi 3 yaitu:

1.    Mutagen bahan kimia (kolkisin dan zat digitonin).

Kolkisin merupakan zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang sprindel pada saat terjadi proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase.

2.    Mutagen bahan fisika (sinar ultraviolet, radioaktif, dan sinar gamma)

Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit terlebih lagi bagi orang yang berkulit putih karena orang berkulit putih hanya memiliki sedikit pigmen warna jika dibandingkan dengan orang yang berkulit sawo matang atau hitam.

3.    Mutagen bahan biologi (virus dan bakteri)

Bagian virus yang dapat menyebabkan mutasi adalah pada bagian DNAnya. Virus hepatitis menimbulkan aberasi pada darah dan tulang.

Mutasi dibedakan menjadi 2 berdasarkan bagian sel yang bermutasi:

*         Mutasi Somatik

Mutasi somatik merupakan mutasi yang terjadi pada sel somatik (sel tubuh ex: sel kulit). Mutasi ini tidak akan diwariskan kepada keturunan selanjutnya.

*         Mutasi Gametik

Mutasi gametik merupakan mutasi yang terjadi pada sel gamet (sel organ reproduksi ex: sperma dan ovum) pada manusia. Karena terjadi di sel gamet, maka mutasi ini akan diwariskan kepada keturunan selanjutnya.

Mutasi dibedakan menjadi 5 berdasarkan bagian yang bermutasi:

o   Mutasi titik

Mutasi titik adalah perubahan yang terjadi pada basa N dari DNA atau RNA. Mutasi titik ini relatif sering terjadi namun efeknya dapat diatasi dengan cara dapat dikurangi dengan mekanisme pemulihan gen. 

Mutasi titik dapat berakibat pada berubahnya urutan asa, amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya, dan hilangnya fungsi enzim.

o   Aberasi

Aberasi kromosom atau yang sering disebut dengan mutasi kromosom/mutasi besar, merupakan perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis (sebagian besar) dan sedikit dalam mitosis.

o   Aneuploidi

Aneuploidi merupakan perubahan jumlah n. Dalam kasus ini, n menandakan jumlah set pada kromosom. Contoh: sel tubuh manusia memiliki 2 paket kromosom sehingga disebut 2n, dimana satu paket n manusia terdapat 23 kromosom.

Aneuploidi sendiri dibagi menjadi 2 yaitu:

- autopoliploidi: mutasi genetik dimana set kromosom mengganda sendiri karena ada kesalahan meiosis

- allopoliploidi: perkawinan antara 2 spesies yang berbeda jumlah set kromosomnya

o   Aneusomi

Aneusomi merupakan perubahan jumlah kromosom yang disebabkan karena peristiwa tidak melekatnya benang spindel ke sentromer. Aneusomi pada manusia menyebabkan berbagai sindrom, seperti: turner, sindrom klineferter, sindrom Jacobs, sindrom patau, sindrom Edward, dll.

Pemanfaatan Mutasi yang Menguntungkan:

1)    Terapi sel-sel tumor

Penggunaan radiasi sinar mengion (radioterapi), seperti penyinaran dengan sinar X, dan kemoterapi untuk menghambat perkembangan pada sel tumor dan sel kanker.

2)    Pemuliaan

Cara pada pemuliaan kebanyakan dilakukan kepada tanaman hortikultura, seperti tanaman sayuran dan tanaman hias (bonsai)

3)    Zat kimia (kolkisin dan digitonin)

Digunakan untuk mendapatkan benih unggul seperti pada tomat, kol, stroberi, dll

4)    Tanaman poliploidi dianggap menguntungkan karena memiliki buah besar, tidak berbiji, dan memiliki produktivitas yang tinggi meskipun hanya menguntungkan dari sisi manusia saja dan tidak dengan sisi tumbuhannya.

Lalu manakah yang lebih cepat bermutasi, sel prokariotik kah atau sel eukariotik kah? Saya memilih sel prokariotik lebih cepat bermutasi daripada sel eukariotik.

Dari penjelasan yang sudah tertera di atas, terlihat jelas sekali bahwa sel prokariotik merupakan sel yang lebih sederhana apabila dibandingkan dengan sel eukariotik. 

Menurut pendapat saya, membran plasma berperan sangat penting dalam pertahanan sel. Dengan adanya membran plasma, sel jadi memiliki lebih banyak proteksi dari zat-zat mutagen. 

Banyak organel-organel pendukung dalam sel eukaritok yang bisa mempermudah metabolisme sel eukariotik, sehingga sel eukariotik menjadi lebih sempurna dalam melakukan metabolisme dibandingkan dengan sel prokariotik. 

Dengan tidak sempurnanya metabolisme pada sel prokariotik ini lah yang memicu lebih cepatnya sel prokariotik untuk bermutasi dibandingkan dengan sel eukariotik yang mengalami metabolisme secara sempurna. Karena sel eukariotik memiliki organel yang lebih detail, lebih kompleks, modern, dan sempurna sehingga faktor-faktor yang dapat menjadi pemicu terjadinya mutasi dapat diminimalisir. 

Perlindungan yang terdapat pada sel eukariotik juga lebih aman dan terjamin karena memiliki inti sel dan dilindungi membran inti sel. Bayangkan saja sel eukariotik dan sel prokariotik adalah dua buah hati yang berbeda dan sudah menjatuhkan pilihannya masing-masing.

Sel eukariotik memilih untuk menjaga hatinya dengan ketat dan spesial untuk orang yang dia sayang sementara sel prokariotik dibiarkan mengalir begitu saja dan tidak dia jaga untuk orang yang dia sayang. Apa jadinya? Pondasi hati yang lebih kuat lah yang akan menang jika dibandingkan dengan pondasi hati yang berkembang dengan seenaknya sendiri.

Sekian artikel yang dapat saya buat kali ini, semoga artikel saya yang pertama ini dapat bermanfaat dan berkenan di hati kita semua. Jika sekiranya ada kesalahan dalam penulisan kata (typo), mohon dimaafkan dan dimaklumi.

Sekian dan Terima Kasih

Sumber:

Mutasi

Irnaningtyas., Istiadi, Yossa. 2014. Buku Siswa Biologi untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Penerbit Erlangga.