Download - Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
1/14
PAPER METABOLISME SEL
“SEL PROKARIOTIK”
disusun guna memenuhi Tugas Mata Kuliah Metabolisme Sel
Dosen Pengampu : Prof. Dr. Ir. Priyantini
Widyaningrum, M.S.
Dr. Retno Sri Isari, S.!.
oleh :
Mar’atush Sholihah Romadhoni
0402515025
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA (KONSENTRASI BIOLOGI)
PASCASARJANA UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016
BAB I
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
2/14
PENDAHULUAN
A. Latar Belaa!"
Hidup menunjukkan berbagai tingkat organisasi. Atom terorganisir ke
dalam suatu molekul, molekul ke dalam organela, dan organela ke dalam sel,
dan sebagainya. Sama seperti atom yang merupakan unit dasar suatu materi,
sel merupakan unit struktural dan fungsional dasar dari semua makhluk
hidup. Kata sel berasal dari bahasa Latin ‘cella’ yang berarti ruangan yang
kecil, dan pertama kali ditemukan oleh seorang ahli mikroskop, R#$ert%
H## tahun !!" yang ketika itu sedang meneliti struktur irisan gabus.
#erbentuknya sel pertama kali di bumi diperkirakan terjadi sekitar $,"
milyar tahun yang lalu. Sel yang terbentuk adalah sel heterotrof, yaitu sel
yang memakan bahan makanan yang terdapat di sup prabiotik. Sel heterotrof
ini melakukan respirasi anaerobik karena kadar oksigen %aktu itu sangat
rendah, tidak memiliki membran inti, tidak memiliki organel&organel seperti
mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasma, tetapi mampu bereproduksi
melalui pembelahan sel.
Sel heterotrof primitif tersebut terus menerus berkembangbiak
sehingga bahan makanan yang berupa bahan organik menjadi semakin
menipis. Kondisi demikian memaksa sel tersebut membuat makanannya
sendiri melalui adaptasi terhadap lingkungannya. Adaptasi dilakukan dengan
cara membran plasmanya melekuk ke dalam, membentuk lembaran&lembaran
fotosintetik 'mitokondria( yang berfungsi untuk menangkap energi sinar
matahari guna membuat )at organik dari )at anorganik. *unculah kemudian
sel autotrof sebagai akal bakal sel tumbuhan yang memungkinkan terjadinya
fotosintesis.
Sel primitif yang pertama kali menghuni di +umi tersebut diduga
ialah sel prokariotik, yaitu sel sederhana yang tidak memiliki membran inti,
hanya memiliki membran sel. Sitoplasma yang mengandung -A, dan -A,
serta )at&)at organik dari lingkungannya sebagai makanan. Sel ini tidak
"
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
3/14
mengandung mitokondria yang berfungsi menghasilkan energi. Sehingga, sel
ini bersifat anaerobik. Hal ini sesuai dengan kondisi lingkungan saat itu yang
miskin akan oksigen.
/adi, makhluk hidup yang terbentuk pertama kali di +umi diduga
adalah sel prokariotik anaerobik yang kemudian bere0olusi menjadi sel
prokariotik aerobik. +akteri dan Archaea adalah dua kelompok organisme
yang masuk dalam jenis prokariotik. +agaimana struktur anatominya,
fungsinya, dan kemampuan adaptasinya terhadap lingkungan sekitar1 Hal ini
akan diuraikan lebih terperinci di bagian pembahasan dalam paper ini.
B. T&'&a!
2enyusunan paper ini bertujuan untuk mengetahui hal 3 hal yang berkaitan
dengan sel prokariotik.
. Struktur anatomi dari sel prokariotik.
4. 5ungsi organel 3 organel dari sel prokariotik.
$. Kemampuan adaptasinya terhadap lingkungan.
#
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
4/14
BAB II
PEMBAHASAN
A. De!* Pr#ar#t
2rokariota sudah ada sejak $," milyar tahun yang lalu atau milyar
tahun setelah pembentukan kerak bumi, sehingga dipercaya organisme
prokariotik merupakan organisme perintis kehidupan di +umi. 2rokariota
adalah kelompok organisme dengan sel yang tidak memiliki nukleus yang
terikat dalam membran inti, dengan kata lain, semua komponen intraseluler
berada bersama&sama dalam sitoplasma.
Sebagian besar prokariotik adalah organisme uniseluler, meskipun
beberapa spesies berkumpul secara temporer maupun permanen di dalam
koloni. Sel 3 sel prokariotik umumnya memiliki diameter yang berkisar 6," 3
" 7m, jauh lebih kecil daripada diameter yang berkisar 6 3 66 7m. Sel 3 sel
prokariotik memiliki bermacam&macam bentuk, tiga diantaranya yang paling
umum adalah bulat 'kokus(, batang 'basil(, dan spiral.
2rokariotik sangat bergantung pada ketersediaan )at&)at tertentu di
habitatnya, sehingga metabolisme prokariota lebih ber0ariasi daripada
eukariota. Hal ini menyebabkan organisme prokariotik banyak sekali
macamnya. *isalnya, ada prokariota yang metabolismenya bergantung pada
ketersediaan H4S untuk memperoleh energi dalam mempertahankan
kelangsungan hidupnya. Selain itu ada juga prokariota yang menggunakan
fotosintesis maupun senya%a organik untuk memperoleh energi. 8ara
memperoleh energi yang bermacam&macam tersebut membuat organisme
prokariotik mampu bertahan di lingkungan yang ekstrem seperti, permukaan
salju di Antartika, lubang hydrothermal di dasar laut, dan sumber air panas.
B. Str&t&r +a! ,&!"* Sel Pr#ar#t
$
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
5/14
9rganisme prokariotik mencakup +akteri dan Archaea. 2ada sistem $
Kingdom, kedua jenis organisme tersebut bersama dalam Kingdom yang
sama yaitu *onera. Struktur anatomi dari kedua organisme sel 2rokariotik
tersebut dapat diamati secara lebih jelas pada :ambar .
Struktur sel prokariotik terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian luar
sebagai penutup sel dan bagian dalam berupa organel sel yang tersebar dalam
sitoplasma. +agian luar terdiri dari kapsula, dinding sel, dan membran
plasma. Ketiganya memiliki fungsi yang sama sebagai pelindung dari
lingkungan sekitar. Adanya perlindungan hingga $ lapis inilah yang
menjadikan organisme prokariotik mampu bertahan hingga di lingkungan
yang ekstrim.
-. D!+!" Sel
inding sel tersusun atas peptidoglikan. 2eptidoglikan adalah
polisakarida yang terdiri dari dua gula turunan yaitu, asam&-&asetil
glukosamin dan asam&-&asetil muramat. ua gula turunan tersebut
dihubungkan dengan ikatan ;&,< dan rantai peptida pendek yang terdiri
%
:ambar . Struktur Anatomi Sel 2rokariotik pada +akteri dan Archaea.'Sumber = *ader, 466$(
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
6/14
dari d&asam glukamat, l&alanin, d&alanin serta l&lisin maupun asam
diaminopimelik 'A2(.
2eptidoglikan merupakan komponen penting pada dinding
prokariota yang berfungsi mempertahankan integritas serta
mempertahankan bentuk prokariota itu sendiri. 2eptidoglikan hanya dapat
ditemukan pada bakteri, meskipun tidak semua terdapat A2 dalam
strukturnya.
:ambar 4. inding sel +akteri :ram 2ositif dan +akteri :ram -egatif 'Sumber = http=>>slideplayer.com(
+erdasarkan teknik pe%arnaan :ram yang dikembangkan oleh
dokter Hans 8hristian :ram, para ilmu%an mengklasifikasikan bakteri
menjadi dua kelompok berdasarkan perbedaan komposisi dinding selnya.
Bater "ra /#*t memiliki dinding yang lebih sederhana dengan
jumlah peptidoglikan yang relatif banyak. Bater "ra !e"at memiliki
peptidoglikan yang lebih sedikit dan lebih kompleks secara struktural,
dengan membran luar yang mengandung lipopolisakarida.
/ika diberikan pe%arnaan :ram, maka bakteri gram positif akan
mempertahankan )at %arna kristal 0iolet se%aktu pe%arnaan :ram
sehingga bakteri ini akan tampak ber%arna ungu atau biru, hal ini
dikarenakan gram positif memiliki dinding peptidoglikan yang lebih tebal.
Sedangkan, bakteri gram negatif akan ber%arna merah atau merah muda
karena gram negatif memiliki dinding peptidoglikan yang lebih tipis serta
memiliki lapisan lipopolisakarida yang tebal.
inding sel dari banyak prokariota dilapisi oleh a/*&l0 lapisan
lengket yang terdiri dari polisakarida atau protein. engan adanya kapsul
&
http://slideplayer.com/slide/5676586/http://slideplayer.com/slide/5676586/http://slideplayer.com/slide/5676586/
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
7/14
ini, organisme prokariota memungkinkan untuk melekat pada substrat
maupun indi0idu lain dalam suatu koloni. Kapsul ini juga dapat
melindungi prokariota dari dehidrasi, serta melindungi prokariota
patogenik dari sistem kekebalan inangnya.
1. Me$ra! Pla*a
*embran plasma sel prokariotik tersusun atas molekul lipid dan
protein 'lipoprotein(. 5ungsinya sebagai pelindung molekular sel terhadap
lingkungan di sekitarnya dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan
ion&ion dari dan ke dalam sel. *embran plasma terletak pada bagian dalam
dinding sel.
2ada bagian tertentu dari membran plasma ini terjadi lekukan kearah sitoplasma membentuk struktur yang disebut mesosom yang
fungsinya setara dengan mitokondria pada sel&sel eukariotik. 2ada
beberapa organisme prokariotik yang dapat melakukan fotosintesis,
lekukan tersebut mengandung pigmen fotosintetik yang disebut sebagai
lembar fotosintetik atau tilakoid .
2. Me*#*#
2ada tempat tertentu, membran plasma melekuk ke dalam
membentuk mesosom. *esosom memiliki fungsi yang sama dengan
mitokondria, yaitu berfungsi dalam pembelahan sel dan sebagi tempat
respirasi sel untuk memperoleh energi yang akan digunakan dalam
aktifitas sel. 2ada membran mesosom tersebut terdapat en)im&en)im
'
:ambar $. *embran 2lasma sel 'a.(2rokariotik Aerobik, 'b.(2rokariotik 5otosintesis.'Sumber = 8ampbell dkk, 464(
(a) Aerobic prokaryote(b) Photosynthetic prokaryote
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
8/14
pernapasan yang berperan dalam reaksi&reaksi oksidasi untuk
menghasilkan energi. +iasanya mesosom terletak dekat dinding sel yang
baru terbentuk pada saat pembelahan biner sel prokariotik.
3. St#/la*aSitoplasma tersusun atas air, protein, lemak, mineral, dan en)im&
en)im. ?n)im&en)im digunakan untuk mencerna makanan secara
ekstraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel. *etabolisme
terdiri dari proses penyusunan 'anabolisme( dan penguraian 'katabolisme(
)at&)at. Sitoplasma dapat berisi 0akuola, 0esikel '0akuola kecil( dan
fungsinya untuk menyimpan cadangan gula kompleks atau bahan&bahan
organik 'Sumadi dan Aditya, 466@(. 2ada beberapa organism Archaea
tertentu, 0akuola berisi gas nitrogen.
4. R$#*#
ibosom merupakan organel tak bermembran
tempat berlangsungnya sintesis protein. 9rganel
ini menerjemahkan m-A untuk membentuk
polipeptida yang kemudian digunakan untuk
memperoleh energi. kurannya sangat kecil,
berdiameter antara "&46 nm ' nanometer B 6 &
C meter(. i dalam sel bakteri terkandung ".666
butir ribosom, atau sekitar 4"D dari massa total
sel bakteri.
5. DNA
Asam deoksiribonukleat 'deoxyribonucleic acid, disingkat -A(
merupakan persenya%aan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan
basa&basa nitrogen. -A berfungsi sebagai pemba%a informasi genetik,
yakni sifat&sifat yang harus di%ariskan kepada keturunan. Karena itu -A
disebut sebagai materi genetik.
6. RNA
Asam ribonukleat 'ribonucleic acid , disingkat -A( merupakan
persenya%aan hasil transkripsi 'hasil cetakan, hasil kopian( -A. /adi,
bagian tertentu -A melakukan transkripsi 'mengopi diri( membentuk
-A. -A memba%a kode&kode genetik sesuai dengan pesanan -A.
(
:ambar
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
9/14
Selanjutnya kode&kode genetik itu akan diterjemahkan dalam bentuk
urutan asam amino dalam proses sintesis protein.
7. ,la"ela +a! Pl
+eberapa bakteri memiliki flagela yang berfungsi untuk
pergerakan. 5lagela prokariotik memiliki lebar sepersepuluh dari flagela
eukariotik. +eberapa bakteri memiliki pili di permukaan tubuhnya. 2ili
lebih pendek dari flagela, bentuknya seperti benang. 5ungsi pili bagi
bakteri adalah untuk transfer -A ke sel yang lain. Ada perbedaan
struktur flagela pada bakteri :ram 2ositif dan bakteri :ram -egatif.
:ambar ". 5lagela 2rokariotik 'Sumber = http=>>classes.midlandstech.edu>(
2usat pergerakan flagela prokariotik ada pada apparatus basal,
system cincin yang tertanam dalam dinding sel an membrane plasma
'#?*(. 2ompa yang ditenagai A#2 mentranspor proton keluar sel, dan
difusi proton kembali ke dalam sel menggerakan apparatus basal secara
langsung, yang memutar sebuah kait melengkung. Kait ini melekat ke
filamen yang tersusun dari rantai&rantai flagelin, sejenis protein globular.emikianlah struktur dan fungsi sel prokariotik secara garis besar.
*eskipun sel prokariotik berukuran sangat kecil, di dalamnya terdapat
bagian&bagian sel yang rumit dan memiliki fungsi yang cukup untuk
menunjang kehidupannya. Setiap bagian sel ini mempunyai peranan yang
pentin. +agian&bagian sel itu tidak dapat berdiri sendiri dalam
menjalankan fungsi sebuah sel, melainkan harus bekerja sama dengan
bagian sel lain membentuk satu kesatuan.
)
http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio225/chap04/04-08_Flagellum_1.jpghttp://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio225/chap04/04-08_Flagellum_1.jpghttp://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio225/chap04/04-08_Flagellum_1.jpg
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
10/14
C. Kea/&a! A+a/ta* Sel Pr#ar#t
2rokariotik termasuk organisme yang sangat sukses dalam beradaptasi
dengan lingkungannya. 2otensinya dalam bereproduksi secara cepat menjadi
salah satu faktor suksesnya organisme tersebut dalam beradaptasi. *elalui
pembelahan biner, satu sel prokariotik tunggal dapat membelah menjadi dua
sel, kemudian membelah jadi empat, delapan, enam belas, dan seterusnya.
:ambar !. 2embelahan biner pada sel 2rokariotik 'Sumber = http=>>image.slidesharecdn.com(
2ada kondisi yang optimal, banyak prokariotik dapat membelah setiap
3 $ jam, bahkan beberapa spesies dapat memproduksi generasi baru hanya
dalam 46 menit. Akibatnya, populasi prokariotik dapat terdiri dari triliunan
indi0idu 3 jauh lebih banyak daripada populasi eukariotik multiselular ,
misalnya tumbuhan dan he%an.
Kemampuan beberapa prokariotik untuk bertahan dalam kondisi yang
tak bersahabat juga berkontribusi terhadap kesuksesannya. +eberapa
diantaranya, seperti Halobacterium, memiliki adaptasi biokimia, sedangkan
yang lain memiliki adaptasi struktural. +akteri tertentu, misalnya,
mengembangkan sel&sel resisten yang disebut e!+#*/#ra ketika terjadi
kekurangan nutrient esensial.
#erakhir, karena masa generasi mereka yang singkat, populasi
prokariotik dapat bere0olusi secara subtansial dalam periode %aktu yang
singkat. 2ada penelitian yang dilakukan Eaughn 8ooper dan ichard Lenski
dari ni0ersitas -egeri *ichigan menunjukkan hasil yang mengagumkan.
Hasil penelitian mencatat adanya e0olusi adaptif pada populasi bakteri setelah
mele%ati 46.666 generasi 'kira&kira F tahun(.
*
http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/%20http:%2F%2Fimage.slidesharecdn.comhttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_5/%20http:%2F%2Fimage.slidesharecdn.com
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
11/14
2enelitian ini bertujuan untuk menguji kemampuan populasi&populasi
?. coli untuk beradaptasi terhadap lingkungan baru. Sampel bakteri yang
digunakan ada sebanyak 4 populasi, masing&masing tersusun atas satu sel
tunggal dari galur ?. coli yang kemudian diamati laju pertumbuhan setiap
populasinya selama 46.666 generasi 'kira&kira F tahun(. Setiap hari para
peneliti melakukan transfer berseri guna menjaga ketersediaan sumber daya
yang berkesinambungan.
#ransfer berseri adalah kegiatan memindahkan 6, ml dari masing&
masing populasi ke tabung baru yang berisi C,C ml medium pertumbuhan
segar. *edium pertumbuhan yang digunakan mempresentasikan lingkungan
menantang yang hanya mengandung glukosa berkadar rendah dan sumber daya lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri ?. coli. Sampel
diambil secara berkala dari 4 populasi dan ditumbuhkan dalam kompetisi
dengan nenek moyang bersama dalam lingkungan percobaan 'berkadar
glukosa rendah(. Hasil penelitian tampak seperti pada grafik :ambar !.
:ambar @. :rafik laju rata&rata kebugaran dari populasi ?. coli selama 46.666 generasi dalammedium berkadar glukosa rendah. 'Sumber = /urnal -ature
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
12/14
yang menguntungkan untuk 46.666 generasi. Hal ini memungkinkan e0olusi
yang lebih cepat dari peningkatan performa pada lingkungan baru.
Kemampuan sel prokariotik untuk beradaptasi secara cepat terhadap
lingkungan baru, menyoroti fakta bah%a meskipun struktur sel 3 selnya
tersusun lebih sederhana daripasa sel 3 sel eukariotik, namun sel prokariotik
tidak lah primitif dalam pengertian e0olusi. +erdasarkan penelitian yang telah
dijabarkan sebelumnya, menunjukkan bah%a sel prokariotik sebenarnya
mengalami proses e0olusi yang sangat maju. Hal ini dibuktikan dari
keberadaan mereka yang tetap eksis dari pertama kali fosil nenek moyang
mereka ditemukan.
5osil tertua sel prokariotik berusia $," milyar tahun yang lalu dalam
bentuk stromatolit terfosilisasi '8ampbell, 464(. Str#atr#lt adalan
bebatuan berlapis yang terbentuk ketika prokariotik tertentu mengikat
lapisan&lapisan tipis sedimen menjadi satu. Stromatolit masa kini dapat kita
jumpai di beberapa teluk yang hangat, dangkal, dan asin. /ika komunitas
mikroba cukup kompleks untuk membentuk stromatolit yang ada $," milyar
tahun yang lalu, maka cukup masuk akal jika hipotesis yang menyatakan
bah%a organisme bersel tunggal berasal jauh lebih dahulu dan menjadi
makhluk hidup pertama yang menghuni +umi.
:ambar F. Stromalit di Shark +ay, Australia +arat 'Sumber= http=>>%%%.sharkbay.org.au>(
BAB IV
PENUTUP
A. Ke*/&la!
+erdasaran uraian pembahasan tersebut dapat diambil
esimpulan :
""
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
13/14
-. Struktur sel prokariotik meskipun ukurannya mikroskopis, namun
memiliki organel 3 organel sel yang fungsional untuk menunjang
kehidupannya.
4. 9rganisme prokariotik meskipun struktur selnya primitif, namun secara
e0olusi memiliki kemampuan adaptasi yang cukup hebat, baik secara
adaptasi struktural, maupun adaptasi biokimia.
$. Kemampuan adaptasi sel prokariotik, salah satunya dikarenakan
kemampuannya dalam melakukan reproduksi secara pembelahan biner
dalam %aktu yang singkat.
B. Sara!
Kajian yang terdapat dalam paper ini, terutama tentang kemampuan sel
prokatiotik dalam beradaptasi masih dapat dilakukan pendalaman materi pada
bidang ilmu yang lain seperti genetika dan biologi molekuler. Kajian materi
yang dapat dicari seputar tentang reproduksi sel tunggal, rekombinasi genetik,
dan sistematika molekuler dari materi genetik sel prokariotik.
"#
-
8/19/2019 Paper Meta Sel_sel Prokariotik Final
14/14
DA,TAR PUSTAKA
8ampbell, dkk. 464. BIOLOGY Edisi 8 Jilid 2. /akarta= ?rlangga
8ooper ES, dan Lenski ?. 4666. #he 2opulation :enetics of ?cological
Speciali)ation in ?n0ol0ing ?scherichia coli 2opulations. Jurnal ature 386=
@$! 3 @$C.
Sumadi, dan Aditya *. 466@. Biolo!i "el . Gogyakarta= :raha ilmu.
"$