Eukariotik Vs Prokariotik, Siapa yang Lebih Tahan akan Kepunahan?

Apa sih Sel itu?

Sel adalah unit stuktural dan fungsional terkecil yang menjadi penyusun suatu makhluk hidup. Menurut Campbell dari bukunya yang berjudul Biologyjilid ke-8,sel berasal dari kata cellayang merupakan bahasa Yunani dan memiliki arti sebagai ruangan berukuran kecil.

Siapa penemu sel?

Banyak sekali ilmuwan yang meneliti dan menyimpulkan bahwa tumbuhan dan hewan merupakan organisme yang tersusun atas sel-sel. Berikut ini beberapa tokoh ilmuwan dan teori-teorinya.

• Anthony van Leeuwenhoek: Ia adalah seorang ilmuwan yang berasal Belanda. Ia disebut sebagai “bapak biologi”. Ia merupakan seorang ilmuwan pertama yang menemukan sel hidup dari dalam air jerami.
• Robert Hooke: Ia merupakan orang pertama yang menemukan sel dan memberi nama sel setelah ia mengamati sayatan pada gabus kering dengan mikroskop. Pada tahun 1665, ia meneliti sebuah irisan tipis gabus dengan mikroskop rancangannya sendiri. Lalu ia beri nama dengan bahasa Latin cellulayang berarti rongga/ruangan.
• Matthias Scheildendan Theodore Schwann: Teori sel menurut mereka adalah bahwa sel merupakan satuan struktural. Kedua tokoh ilmuwan diatas sangat berjasa dalam dunia biologi atas teori tersebut. Scheilden mengamati sel pada tumbuhan sedangkan Schwann mengamati sel pada hewan.
• Max Schultze: Ia menerangkan bahwa protoplasma merupakan dasar-dasar fisik kehidupan yang bukan hanya bagian struktural sel tetapi bagian penting bagi sel sebagai tempat terjadinya reaksi kimia.
• Rudholf Virchow: Teorinya mengatakan bahwa semua sel berasal dari sel sebelumnya (Omnis cellula e cellula)
• Johanes Purkinje: ia adalah seorang ahli biologi yang berasal dari Perancis. Pada athun 1834 ia mengusulkan nama baru untuk hewan bersel satu yang disebut Rhizopodalalu nama tersebut diubah menjadi Protozoa. Selain itu ia juga menemukan sebuah substansi yang dinamakan ‘sarcode’ yang kemudian diganti nama menjadi protoplasma.
• Henri dutrochet: Ia merupakan dokter ahli botani yang menyatakan bahwa sel bukan hanya unit struktural tetapi juga fisiologis. Dengan demikian, jaringan adalah kumpulan sel yang mengalami modifikasi.
• Robert Brown : Ia adalah seorang botanis yang berasal dari Skotlandia, ia adalah orang pertama yang mengenali perbedaan mendasar antara tumbuhan gimnosperma dan angiosperma. Teori sel menurutnya adalah pada sel terdapat inti sel (nukleus)
• Felix Dujardin : Ia menyatakan bahwa bagian terpenting sel hidup adalah cairan yang selalu terdapat di dalam sel

Berdasarkan teori-teori yang telah disebutkan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut :

• Semua makhluk hidup terdiri atas banyak sel
• Sel adalah unit struktural terkecil yang menjadi dasar penyusun tubuh suatu makhluk hidup
• Sel juga merupakan unit fungsional karena melakukan suatu fungsi kehidupan
• Semua sel berasal dari sel sebelumnya
• Sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari generasi ke generasi berikutnya

Apakah Semua Sel Tipenya Sama?

Secara struktural terdapat dua tipe sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Organisme yang memiliki sel prokariotik adalah archaebacteria, eubacteria, dan cyanobacteria. Sedangakan organisme yang tersusun atas sel eukariotik adalah protista, fungi, animalia, plantae.

Sel prokariotik

Prokariotik berasal dari bahasa Yunani dan terdiri atas dua kata yaitu, pro = sebelum dan karyon = inti, yang merupakan sel yang belum memiliki nukleus atau tidak memiliki membran inti pemisahkan materi genetik dengan bagian lainya. Materi genetik berupa DNA pada sel prokariotik terkonsentrasi pada suatu tempat yang disebut nukleoid. Organel yang terdapat pada sel prokariotik adalah, ribosom yang berfungsi untuk sintesis protein, membran plasma sebagai pembatas sel, dan dinding sel yang terletak di luar membran plasma dan dilapisi kapsul seperti gel. Sebagian sel prokariotik memiliki organel yang lengket bernama pili dan flagel untuk pergerakan. Tetapi sel ini belum memiliki mitokondria sebagai penghasil energi sehingga sel ini bersifat anaerobik. Anaerobik berarti tanpa udara, sehingga sel ini bisa hidup di kondisi lingkungan yang ekstrem, sel ini masih membuat makanannya secara heterotrof. Lalu bagaimana dengan sel yang autotrof? Karena sel heterotrof primitif terus berkembang biak dan mencari makan dari bahan organik yang terus menipis, maka dari kondisi yang memaksa ini, sel mulai beradaptasi dengan cara melekukan membran plasmanya kedalam, membentuk lembaran-lembaran untuk fotosintesis dengan cara menangkap sinar matahari untuk membuat zat organik dan anorganik. Terbentuknya sel autotrof ini diperkirakan berlangsung selama 2 milyar tahun yang lalu.

Bagaimana Asal-Usul Mitokondria?

Seperti kita ketahui bahwa mitokondria merupakan organel yang berfungsi untuk pernapasan (menghasilkan energi). Sedangkan sel pertama merupakan sel heterotrof dan merupakan sel anaerobik yang hanya menghasilkan energi kecil, organisme berevolusi agar energi yang dihasilkan bisa banyak. Untuk menghasilkan energi banyak dapat dilakukan dengan respirasi secara aerobik.

Respirasi Anaerobik :

C6H12O6à 2C2H5OH + 2CO2+21 kal

Respirasi Aerobi :

C6H12O6+ 6O2à 6H2O + 6CO2+ 675 kal

Bagaimana Asal-Usul Kloroplas?

Kloroplas terbentuk melalui endosimbiosis. Setelah terbentuknya sel autotrof yang mirip dengan cyanobacteria, sel primitif heterotrof yang bernapas secara aerobik dan memiliki membran inti, menelan sel autotrof yang mampu berfotosintesis. Sel autotrof yang hidup di dalamnya mendapat asupan karbon dioksida dan air dari sel inangnya, sedangkan sel inangnya mendapatkan oksigen dan hasil-hasil fotosintesis. Sel autotrof ini yang akhrinya menjadi kloroplas. Terbentuklah sel yang berkloroplas, berinti, dan memiliki mitokondria, yang akhirnya menjadi cikal bakal sel tumbuhan.

Teori Endosimbiosis

Pada tahun sekitar 1980-an, seorang ilmuwan bernama Lynn Margulis mengajukan sebuah teori mengenai endosimbiosis untuk menjelaskan asal usul mitokondria dan kloroplas. Pada zaman dahulu sel eukariotik tidak memiliki organel yang menghasilkan energi, kemudian sel tersebut menelan bakteri fotosintesis dan bakteri aerob secarra endositosis, lalu bakteri tersebut bersimbiosis dengan sel eukariotik, buktinya :

1. Membran mitokondria ada 2 lapis atau bermembran ganda
2. Ukuran dari mitokondria dan kloroplas sama dengan ukuran bakteri (sel prokariotik)
3. Mitokondria dan kloroplas memiliki DNA (materi genetik) sendiri dan ribosom sendiri sehinggal dapat melakukan replikasi sendiri.

Sel eukariotik

Eukariotik berasal dari bahasa Yunani, yaitu eu = sebenarnya dan karyon = inti, yang berarti sel yang memiliki nukleus yang sebenarnya atau DNA yang terbungkus membran. Sel eukariotik terbentuk akibat adanya evolusi dari sel prokariotik. Sel prokariotik memiliki DNA yang merupakan materi genetik, tetapi pada sel prokariotik materi genetik tersebut tidak memiliki pembungkus. Sedangkan di sel eukariotik membran sel mengalami pelekukan ke dalam sehingga mengelilingi DNA, membran yang berada di bagian dalam membentuk membran nukleus dalam, sedangkan yang dibagian luar menjadi membran nukleus luar, sehingga membran yang mengelilingi DNA merupakan membran ganda. Pada sel eukariotik terdapat sitoplasma yang didalamnya berisi medium semi cair yang bernama sitosol serta terdapat berbagai organel dan unsur kimiawi di dalamnya.

Organel Sel pada Sek Prokariotik :

• Dinding sel :mengandunng peptidoglikan dan lipid
• Ribosom :terdapat bebas di sitosol
• Materi genetik :DNA
• Sitosol :cairan homogen, kental, dan elastik. Cairan ini terdapat disela-sela organel.

Organel Sel pada Sel Eukariotik :

Organel sel merupakan salah satu dari beberapa struktur dengan fungsi khusus yang terapung-apung di dalam sitoplasma pada sel eukariot.

• Dinding sel: Dinding sel merupakan lapisan terluar sel tumbuhan dan hanya terdapat di sle tumbuhan. Karakteristiknya kuat, padat, dan kaku. Dinding sel tersusun atas selulosa (tumbuhan), kitin (fungi), dan lignin (jaringan dewasa/tua/mati). Organel ini memiliki fungsi sebagai pelindung sel juga sebagai penyokong dan pemberi bentuk sel. Dinding sel juga berfungsi sebagai jalan (pemberi izin) air, oksigen, dan CO2untuk masuk dan keluar.
• Membran plasma: Membran plasma terletak di dalam dinding sel jika pada sel tumbuhan dan merupakan lapisan terluar dari sel hewan. Membran sel bersifat semipermeable karena hanya dapat di lewati senyawa tertentu, ion, dan molekul. Membran plasma tersusun atas lipid (fosfolipid), protein, dan karbohidrat. Pada bagian lipid (fosfolipid) bersifat hidrofobik dan pada bagian fosfat bersifat hidrofilik. Fungsi membran plasma adalah sebagai penyokong, pelindung, mengontrol pergerakan material keluar dan masuk sel, juga sebagai penghalang sel dengan lingkungan luar.
• Sitoplasma: Sitoplasma adalah cairan koloid, homogen, dan jernih di dalam sel yang berisi sitosol, sitoskeleton, dan organel-organel. Sitoplasma juga mengandung nutrisi, io-ion, dan garam yang digunakan untuk metabolisme. Sitoplasma bukanlah organel, dan terletak di luar inti sel. Fungsi sitoplasma adalah sebagai tempat berlangsungnya metabolisme sel dan sebagai penyedia bahannya, tempat organel sel dan sitoskeleton. Sitoplasma juga dapat berfungsi sebagai sarana gerak (aliran sitoplasma), contonya pada amoeba.
• Retikulum endoplasma: RE berbentuk seperti labirin dan tersusun atas jaring-jaring tubula dan gelembung. Pada RE kasar terdapat ribosom yang menempel. Fungsi RE kasar adalah sebagai pembentuk fosfolipid dan sintesis protein sekretori atau protein yang akan diekspor keluar sel (glikoprotein dan hormon insulin). RE halus berfungsi sebagai pemroses sintesis lipid (fosfolipdi dan sterol), tempat metabolisme karbohidrat, dan penetralisir racun dengan regulasi Ca.
• Ribosom: Organel ini berbentuk butiran kecil dan dibedakan menjadi dua, terikat dan bebas. Ribosom merupakan organel yang berfungsi untuk mensintesis protein yang akan digunakan di sel itu sendiri.
• Badan golgi: Badan golgi memiliki bentuk menyerupai kantong membran pipih sisterna dan vesikula, pada badan golgi terdapat pusat produksi, pergudangan, dan pengiriman produk sel. Organel sel ini berfungsi sebagai tempat sekresi, pembentukan polisakarida dan asam hialuronat (zat lengket pada hewan), pembentuk dinding sel dan membran sel, dan modifikasi, memilah, dan membungkus molekul RE lalu disimpan dan dikirim ke luar sel, serta sebagai penerima protein yang berasal dari RE
• Lisosom: Lisosom berbentuk seperti kantong dan diselubungi membran tunggal, organel ini dibuat di RE kasar dan di proses lebih lanjut di badan golgi. Di dalamnya terdapat enzim hidrolitik. Lisosom berfungsi sebagai alat ekskresi intrasel (mencerna hal asing). Fagositosis, yaitu mencerna partikel yang lebih kecil. Autofag berarti mendaur ulang sel yang rusak. Autolisis adalah perusakan sel sendiri
• Mitokondria: Berbentuk silinder Diselubungi dua membran, yaitu kista yang merupakan membran yang berlekuk-lekuk yang berfungsi untuk meningkatkan produktivitas respirasi sel, membran dalam yang merupakan ruangan matriks (enzim respirasi, ribosom, DNA, dan RNA), serta organel semiotonom yang memiliki DNA untuk mengatur sintesis protein dalam ribosom di dalamnya. Fungsinya Respirasi sel / metabolisme energi yang menghasilkan ATP
• Plastida: Plastida sendiri berfungsi sebagai ruang penyimpan materi. Organel ini diselubungi oleh membran ganda dan dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:
  1. Leukoplas : berwarna putih, amiloplas digunakan untuk menyimpan amilum, elaioplas untuk menyimpan minyak, dan proteoplas untuk menyimpan protein
  2. Kromoplas : mengandung klorofil, fikoeritrin, fikosianin, fikosantin, dan karoten
  3. Kloroplas : berbentuk seperti lensa, mengandung klorofil, organel semiotonom (memiliki DNA dan ribosom). Tilakoid (kantong pipih), granum (tilakoid yang bertumpuk-tumpuk), diluarnya terdapat cairan stroma.
• Nukleus: Inti sel / nukleus diselubungi oleh membran ganda, membran intinya tersusun atas lipid dan protein, di dalamnya terdapat nukleoplasma (plasma inti), nukleolus (anak inti), dan kromatin. Nukleus memiliki beberapa fungsi, antara lain mengontrol sintesis protein, mengendalikan metabolisme sel, dan menyimpan dan tempat penggandaan DNA
• Nukleolus: Berbentuk bola, memiliki warna yang pekat, dan menempel pada kromatin
• Vakuola: Fungsinya vakuola adalah sebagai penyimpan gas, senyawa organik, dan ion anorganik, selain itu juga sebagai penyimpan senyawa beracun dan yang beraroma tidak sedap atau sebagai tempat pembuangan produk hasil metabolisme yang berbahaya. Berisi cairan dengan membran tunggal, vakuola dibagi menjadi dua, yaitu :
  • Vakuola makanan yang dibentuk saat fagositosis, untuk mencerna dan mengedarkan hasil pencernaan ke seluruh sel
  • Vakuola kontraktil atau vakuola berdenyut yang berfungsi sebagai pengatur osmosis sel dengan cara memompa kelebihan air ke luar.
• Sentiol: Sentriol berjumlah satu pasang yang merupakan alat pembelahan pada sel hewan. Berfungsi untuk menrik kromosom menjauh dari pasanganya
• Sitoskeleton: Sitoskeleton berjasa dalam menjaga bentuk dan pergerakan sel

Apa saja bukti yang menguatkan bahwa sel prokariotik lebih tahan terhadap keadaan ekstrem?

1. Sel prokariotik muncul di bumi lebih awal daripada sel eukariotik dan pada saat itu keadaan di bumi seperti curah hujan, suhu, dan perubahan-perubahan cuaca terjadi secara sangat drastis karena keadaan bumi yang belum stabil atau masih dinamis, maka dari itu sel prokariotik seperti archaebacteria mau tidak mau harus memiliki kemampuan adaptasi yang cepat untuk menyesuaikan dengan berbagai keadaan/perubahan cuaca yang terjadi di bumi saat itu mulai dari keadaan atau suhu yang panas hingga suhu yang dingin.
2. Beberapa sel prokariotik memiliki lapisan dinding sel berupa peptidoglikan dan beberapa lainnya lipid. Lipid adalah molekul yang mengandung hidrokarbon dan membuat building blocks struktur dan fungsi sel hidup, contohnya seperti lemak, lilin, dan sterol. sedangkan peptidoglikan merupakan polisakarida yang terdiri dari dua gula turunan yaitu asam-N-asetil glukosamin serta asam N-asetilmuramat.
3. Pada archaebacteria jenisnya ada 3 : halofil, termoasidofis, metanogen
   • Halofil (halo : garam, philos : suka) : Bakteri yang menyukai tempat tinggal dengan kadar garam yang lebih tinggi dari normal (biasanya kadar normal garam 20%, namun bakteri ini bisa tinggal di tempat dengan kadar garam 10x lipat lebih banyak. Artinya bakteri jenis ini dapat bertahan hidup di lingkungan ekstrim yang hampir semua makhluk hidup akan mati jika hidup di lingkungan ini. Contohnya : Halobacterium
   • Metanogen : Bakteri yang dapat menghasilkan gas metana atau biogas yang berasal dari H2(hidrogen) dan CO2(karbon dioksida). Bakteri ini biasanya hidup di daerah rawa dan bersifat dekomposer. Dekomposer merupakan organisme yang menguraikan bahan organik menjadi anorganik. Contohnya : Methanobacterium
   • Termodiasofil : Bakteri yang hidup di lingkungan ekstrim, panas dan asam (biasanya berada di kawah gunung berapi dan tempat yang mengandung asam sulfat tinggi) dengan kondisi optimalnya 60°- 80° C dan dalam Ph 2-4. Jadi, menurut saya, prokariotik jenis ini bertahan hidup di lingkungan dengan suhu panas yang tinggi dan juga kadar asam yang tinggi, sedangkan sel eukariotik (animalia, plantae) tidak dapat hidup di kondisi lingkungan yang seperti ini.
4. Sel prokariotik memiliki ciri yaitu autotrof atau berarti membuat makan secara mandiri. Ada dua jenis autotrof yang dilakukan sel prokariotik, yaitu fotoautotrof dan kemoautotrof. Fotoautotrof berarti membuat makanan melalui bantuan sinar, dengan demikian sel prokariotik tidak memerlukan organisme lain saat berada di lingkungan ekstrim, sehingga sel ini dapat tetap hidup dan berkembang tanpa harus ada organisme lain. Sedangkan kemoautotrof berarti membuat makan sendiri dengan bantuan bahan kimia.
5. Sel prokariotik bereproduksi dengan cara aseksual yaitu dengan membelah diri, proses ini cepat berlangsung sehingga bakteri tetap dapat mempertahankan eksistensinya dari kepunahan di keadaan yang ekstrem. Selain itu juga dengan cara seksual, yaitu konjugasi.
6. Pada sel prokariotik jenis Cyanobacteria memiliki ciri-ciri yaitu berbentuk trikoma. Pada trikoma, terdapat 3 sel di dalamnya, yaitu:
   • Heterokista : Sel yang berdinding sel tebal dan memiliki enzim nitrogenase yang digunakan sebagai pengikat nitrogen
   • Akinet: Sel ini berfungsi sebagai tempat penyimpan makanan, sel ini juga memiliki dinding sel yang tebal serta memiliki endosperma. Endospora digunakan sebagai pertahanan diri saat di keadaan ekstrim. Spora bakteri berbeda dengan spora pada jamur, spora ini digunakan sebagai alat pertahanan diri dari kondisi lingkungan yang ekstrim seperti suhu tinggi, senyawa kimia yang beracun, serta perlindungan terhadap sinar UV. Lapisan protein luar sekitar spora menyediakan banyak bahan kimia dan ketahanan enzimatik. Di bawah mantel ini berada lapisan yang sangat tebal peptidoglikan khusus yang disebut korteks. Pembentukan korteks yang tepat diperlukan untuk dehidrasi dari inti spora, yang membantu dalam ketahanan terhadap suhu tinggi. Sebuah dinding sel germinal berada di bawah korteks. Lapisan peptidoglikan akan menjadi dinding sel bakteri setelah endospora berkecambah. Membran bagian dalam, di bawah dinding sel, merupakan penghalang dengan permeabilitas yang tinggi terhadap beberapa bahan kimia yang berpotensi merusak. Protein kecil (SASPs) juga hanya ditemukan di endospora. Protein ini mengikat dan memadatkan DNA, dan sebagian bertanggung jawab untuk ketahanan terhadap sinar UV dan bahan kimia yang dapat mengancam dan merusak DNA. Endospora juga dapat disebut sebagai fase tidur dari bakteri. Endospora bertahan hingga kondisi lingkungan kembali normal yang kemudian membentuk proses germinasi dan membentuk bakteri sel tunggal.
   • Baeosit: Sel baeosit merupakan sel hasil pembelahan (vegetatif) yang berukuran kecil dan memiliki klorofil di dalamnya. Sel ini berfungsi sebagai alat fotosintesis

Dari beberapa penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa sel prokariotik lebih dapat bertahan hidup terhadap lingkungan yang ekstrem dan juga dapat hidup di berbagai tempat (kosmopolitan) dibandingkan dengan sel eukariotik. Seiap jenis sel memiliki kelebihan atau spesialisasinya sendiri, walau ukuran sel prokariotik lebih kecil dan kelengkapan organelnya tidak selengkap sel eukariotik, tapi sel prokariotik dapat lebih tahan dari kepunahan daripada sel eukariotik yang memiliki organel sel yang lebih kompleks dari pada sel prokariotik. 

Semoga artikel saya dapat berguna bagi kita menambah pengetahuan tentang kita makhluk hidup yang tinggal di bumi ini. Karena yang menghuni bumi bukan cuma manusia, mari kita jaga bumi ini, agar kelestarian hayati di bumi bisa menyeimbangkan ekosistem dan saling bersimbiosis :)

Selamat membaca!

Referensi : 

www.sridanti.com

www.cpuik.id

www.biologi-sel.com

www.biologi-sel.com

https://www.wikipedia.org/