SEL PROKARIOTIK

A. Pendahuluan

• Prokariota : organisme bersel tunggal yang merupakan bentuk paling awal dan paling primitif pada kehidupan di bumi, yang dapat hidup dan berkembang dalam berbagai habitat (termasuk lingkungan ekstrim panas, lahan basah, dan organ visceral/ pencernaan)
• Sel prokariotik memiliki perbedaan signifikan dari sel-sel eukariotik -> sel-sel prokariotik TIDAK memiliki membran inti dan memiliki informasi genetik dalam lingkaran sirkuler yang disebut plasmid.

B. Batasan Pengertian

• Prokariota : berasal dari bahasa Yunani, Pro = sebelum ; karyon = nukleus.
• Sel prokariotik = sel yang tidak memiliki membran inti, sehingga materi genetiknya tidak dilindungi oleh membran dan area DNA disebut nukleoid. 

 

 C. Plasmid

• Bakteri sebagai Prokariot memiliki DNA kromosom & DNA non-kromosom.
• DNA non-kromosom berbentuk sirkuler dan terletak di luar DNA kromosom = plasmid.
• Ukuran plasmid sekitar 1/1000 kali DNA kromosom.
• Plasmid mengandung gen-gen tertentu, misal : gen kebal antibiotik, gen patogen.
• Plasmid juga mampu bereplikasi dan membentuk salinan dirinya dalam jumlah banyak.
• dalam sel bakteri dapat berbentuk 10-20 plasmid.
• Plasmid = DNA kromosomal yang dapat bereplikasi secara otonom.
• Sebagian besar plasmid memiliki struktur sirkuler, namun ada juga yang linear (misal : Borrelia burgdorferi & Streptomyces)
• Plasmid = bentuk DNA untai ganda yang sebagian besar tersusun menjadi kumparan terpilin (superkoil).
• Struktur superkoil menyebabkan DNA plasmid berada dalam konformasi lingkaran tertutup kovalen / covalently closed corculer (ccc), namun jika kedua utas DNA terlepas maka plasmid kembali normal/ tidak terpilin dengan konformasi open circuler (oc).
• Dalam 1 sel, dapat lebih dari satu plasmid dengan ukuran bervariasi dan tidak mengkodekan fungsi penting untuk pertumbuhan sel. Umumnya, plasmid mengkodekan gen-gen yang diperlukan untuk dapat bertahan pada keadaan kurang menguntungkan. 

D. Ciri Prokariotik

• Ciri utama : tidak memiliki membran inti -> bahan inti di dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma.
• Ciri lain : tidak memiliki sistem endomembran (membran dalam), seperti retikulum endoplasma dan badan golgi, tidak memiliki mitokondria dan kloroplas namun mempunyai struktur yang fungsinya sama, yaitu mesosom dan kromatofor, semua sel prokariotik memiliki membran plasma, nukleoid (berupa DNA dan RNA), dan sitoplasma yang mengandung ribosom.

E. Anggota Prokariot

• Meliputi Archaebakteria (bakteri purba) dan eubakteria (bakteri modern/ bakteri sejati) yang beranggotakan bakteri, mikoplasma, dan alga hijau biru.
• Sel prokarotik berada dalam kerajaan monera, seperti bakteri dan cyanobacteria (ganggang hijau-biru).

F. Bentuk dan Ukuran Sel Prokariotik

•  Bentuk utama sel prokariotik : batang/bacil, bulat/coccus, spiral.
• Ukuran : 5-10 µm.
• Sel bakteri yang sangat kecil, kira-kira seukuran mitokondria hewan (diameter sekitar 1-2 µm dengan panjang 10 µm).

G. Bakteri sebagai contoh Sel Prokariotik

 

Escherichia coli  

   

Salmonella bacterium   

 

Streptococcus pneumoniae

 

Borrelia burgdorferi

H. Struktur Sel Prokariotik (diwakili bakteri)

• Struktur dasar : (dimiliki hampir semua jenis bakteri) : Dinding sel, membran plasma, sitoplasma, ribosom, DNA, dan granula penyimpanan.
• Struktur  tambahan : (dimiliki oleh jenis bakteri tertentu) : kapsul, flagelum, pilus, fimbria, klorosom, vakuola gas dan endospora.

1. Dinding sel, 
2. Membran plasma,
3. Sitoplasma,
4. Mesosom,
5. Ribosom,
6. Kapsul + lapisan lendir,
7. Flagellum, Pili, Fimbriae,
8. Klorosom,
9. Vakuola gas,
10. Materi inti (DNA dan RNA)
11. Endospora.

1. Dinding Sel

• Tersusun dari peptidoglikan/ mucopeptida = gabungan protein dan polisakarida yang dapat digunakan sebagai dasar penggolongan bakteri menjadi 2 golongan, yaitu bakteri Gram + dan Gram -.
• Bakteri Gram positif : hampir 90 % komponen dinding selnya tersusun atas peptidoglikan, pada bakteri Gram Negatif berkisar antara 5-20 %. (Bakteri Gram + bila peptidoglikannya tebal, Gram - bila peptidoglikannya tipis).
• Fungsi : Menahan tekanan osmotik sitoplasma, sehingga sel tidak mudah pecah akiibat masuknya air ke dalam sel.

 

2.  Selaput Sitoplasma Membran Sel Bakteri

• Merupakan membran yang menyelubungi sitoplasma, tersusun atas lapisan fosfolipid dan protein, bersifat semipermeabel, berfungsi untuk seleksi dan pengangkutan larutan ke dalam sel.
• Sel bakteri dilindungi oleh membran sel. Di luar membran sel terdapat dinding sel yang kaku dan kapsul yang mirip jelly.
• Selaput juga berperan  dalam transfer elektron dan fosforilasi oksidatif.
• Membran plasma sel prokariotik dikelilingi oleh dinding (biru), yang dibungkus oleh kapsul (merah).
• Struktur permukaan sel meliputi membran plasma dan beberapa komponen seperti dinding sel, kapsul, lendir, flagela, fimbriae/ pili.
• Komponen utama membran sel tersusun atas lipid + protein (lipoprotein).
• Membran sel bakteri dan cyanobacteria membentuk lipatan ke dalam yang dinamakan mesosom.

3. Sitoplasma Prokariotik

• Sitoplasma : cairan sel, merupakan tempat berlangsungnya reaksi metabolik.
• Didalam sitoplasma juga terdapat molekul protein dan enzim yang digunakan dalam setiap reaksi kimia di dalam sitoplasma.
•  Bakteri juga menyimpan cadangan makanan di sitoplasma dalam bentuk granula-granula tidak larut air = granula penyimpanan.

4. Mesosom Prokariotik

• Mesosom terbentuk dari membran sel yang tidak membentuk lipatan.
• Fungsi sebagai pengganti mitokondria. Pada beberapa bakteri, mesosom berperan dalam pembelahan sel.
• Pada Cyanobacteria, mesosom berfungsi sebagai kompleks fotosintetik yang mengandung pigmen fotosintesis.

5. Ribosom Prokariotik

• Didalam sitoplasma terdapat kurang lebih 20.000-30.000 ribosom yang tersusun atas RNA dan protein.
• Ribosom = organel yang tersebar dalam sitoplasma, yang tersususn atas protein dan RNA.
• Ribosom merupakan tempat sintesis protein.
• Ribososm prokariotik tersusun atas sub unit kecil dan sub unit besar yang berukuran 30 S dan 50 S (Svedberg) yang dapat bersatu untuk menjalankan fungsinya.
• Bentuknya berupa butir-butir kecil dan tidak diselubungi membran.
• Didalam sel bakteri Escherichia coli terkandung 15.000 ribosom, atau kira-kira 1/4 massa sel bakteri tsb -> ribosom berperan penting bagi bakteri.

6. Kapsul atau Lapisan Lendir

•  Merupakan lapisan di luar dinding sel pada jenis bakteri tertentu, bila lapisannya tebal -> = kapsul, bila lapisannya tipis -> = lapisan lendir.
• Kapsul dan lapisan lendir tersusun atas polisakarida dan air, merupakan bahan kental yang mengelilingi dinding sel bakteri.
• Fungsi kapsul bakteri : sebagai pelindung dan penyimpan cadangan makanan.
• Pada bakteri penyebab penyakit, kapsul dapat berfungsi meningkatkan daya virulensi untuk menginfeksi inangnya.

kapsul bakteri

7. Flagellum

• Sebagian bakteri memiliki alat gerak berupa flagel yang jumlahnya bervariasi.
• Flagellum/ bulu cambuk : struktur berbentuk batang/ spiral yang menonjol dari dinding sel.
• Bakteri sering memiliki flagel dengan single protein core (flagellin) yang dapat digunakan untuk bergerak seperti pembuka botol -> gerakan rotary dari flagela sel prokariotik ini didukung oleh aliran proton melalui sel membran.

7.1 Pilus dan Fimbria

• Merupakan struktur berbentuk seperti rambut halus yang menonjol dari dinding sel.
• Pilus : mirip dengan flagellum tetapi lebih pendek, kaku dan berdiameter lebih kecil dan tersusun dari protein dan hanya terdapat pada bakteri Gram negatif.
• Fungsi Pili : sebagai pintu gerbang masuknya materi genetik selama perkawinan dan untuk membantu melekatkan diri pada jaringan hewan atau tumbuhan yang merupakan sumber nutriennya.
• Fimbria : struktur sejenis pilus tetapi lebih pendek.

 8. Klorosom

• Struktur yang berada tepat dibawah membran plasma dan mengandung pigmen klorofil dan pigmen lainnya untuk proses fotosintesis.
• Klorosom hanya terdapat pada bakteri yang melakukan fotosintesis.

9. Vakuola gas 

• Terdapat pada bakteri yang hidup di air dan berfotosintesis.

10. Materi Inti Prokariotik

• Materi genetik sel Prokariotik mmbentuk suatu struktur yang dinamakan nukleoid, merupakan kromosom tungga.
• Antara materi inti dengan sitoplasma tidak terdapat pembatas atau tidak memiliki membran inti.
• Sel prokariotik mengandung sejumlah kecil DNA dengan total panjang antara 0,25-3 mm yang mampu mengkode 2000-3000 protein.

 11. Endospora

• Bentuk istirahat (laten) dari beberapa jenis bakteri Gram positif dan terbentuk di dalam sel bakteri jika kondisi tidak menguntungkan bagi kehidupan bakteri.
• Mengandung sedikit sitoplasma, materi genetik dan ribosom.
• Dinding endospora yang tebal tersusun atas protein dan menyebabkan endospora tahan terhadap kekeringan, radiasi cahaya, suhu tinggi dan zat kimia.
• Jika kondisi lingkungan menguntungkan endosopora akan tumbuh menjadi sel bakteri baru.

 I. Reproduksi Prokariotik

• Sebagian besar prrokariota bereproduksi aseksual pembelahan biner/ berkembang dengan membagi diri, bukan melalui proses replikasi rumit seperti eukariota.
• Selama pembelahan biner, molekuk DNA tunggal bereplikasi dan sel asli dibagi menjadi 2 sel identik.
• Pembelahan biner dimulai dengan molekul DNA tunggal replikasi dan kedua salinan yang melekat pada membran sel -> membran sel mulai tumbuuh antara 2 molekul DNA -> setelah bakteri hampir 2x lipat ukuran aslinya, membran sel mulai masuk ke dalam -> 2 sel anak identik.

 

J. Peran Penting Prokariotik

• Bakteri melakukan banyak fungsi penting di bumi, sebagai ekomposer, agen fermentasi, dan berperan penting dalam sistem pencernaan.
• Terlibat dalam siklus hara, seperti siklus nitrogen, yang mengembalikan nitrat ke dalam tanah untuk tanaman.
• Tidak seperti sel eukariotik yang bergantung pada oksiggen untuk metabolisme, sel-sel prokariotik pada beberapa bakteri menggunakan suulfur (bukan oksigen) untuk metabolisme.