TUGAS M1 KB1 Nama No. Peserta Kelas
: Rukmana : 18021509710016 18021509710016 : PPG UNY-2-097-A
1. Membandingkan. Membandingkan. Sel prokariotik berbeda dengan sel eukariotik secara struktural namun keduanya memiliki materi penyusun genetik (DNA dan RNA) yang sama? Menurut Anda, apakah materi genetik pada sel prokariot dapat digabungkan dengan materi genetik eukariot? Jelaskan perbedaan struktural kedua macam sel tersebut kemudian analisis kemungkinan dari menggabungkan kedua macam materi genetik tersebut. Jawab: Sel adalah unit satuan terkecil dari kehidupan, baik secara struktural maupun fungsional. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Pada organisme bersel banyak/multiselular banyak/multiselular terjadi pembagian tugas terhadap sel-sel penyusunnya. Setiap sel tidak bisa menjalankan fungsinya sendiri, tetapi bergantung pada sel-sel yang lain. Secara umum sel tersusun atas 3 bagian, membran sel, sitoplasma dan inti sel. Berdasarkan strukturnya, sel dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu sel prokariotik dengan struktur sel yang sederhana dan sel eukariotik dengan struktur sel yang lebih kompleks.
Contoh organisme organisme yang memiliki memiliki sel prokariotik, yaitu Archaebacteria, Archaebacteria,
Eubacteria, dan Cyanobacteria, sedangkan organisme yang memiliki sel eukariotik, yaitu Fungi (jamur), Plantae (tumbuhan), dan Animalia (hewan). Perbedaan utama antara sel prokariotik dan eukariotik adalah pada letak DNA. Dalam sel eukariotik, DNA berada dalam suatu organel yang disebut nukleus, yang dibatasi oleh membran plasma/membran inti, sedangkan pada sel prokariotik DNA terkonsentrasi di wilayah sitoplasma sitoplasma tanpa tertutup membran, disebut disebut nukleolid. Tabel 1: Perbedaan 1: Perbedaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik Karakteristik Ukuran sel Inti sel Organel yang terbungkus membran Flagela (bulu cambuk)
Prokariotik Umumnya 0,5-5um Tidak terbungkus membran inti sehingga tidak disebut nukleus tetapi nukleoid Tidak ada Tersusun atas 2 berkas protein
Eukariotik 10-100um Terbungkus membran inti (inti sejati) dan memiliki anak inti sel (nukleolus) Ada, seperti lisosom, lisosom, kompleks Golgi, mitokondria, retikulum endoplasma, dan kloroplas Tersusun atas mikrotubulus rangkap
Karakteristik Glikokaliks Dinding sel Vesikula gas Membran sel Sitoplasma Ribosom Kromosom (DNA) Pembelahan sel Rekombinasi seksual Sensitivitas terhadap antibiotik
Prokariotik
Eukariotik
Ada, berupa kapsul atau lapisan Ada, pada sel yang tidak memiliki lendir diding sel Biasanya ada, tersusun atas Jika ada, struktur kimianya peptidoglikan sederhana Ada Tidak Tanpa karbohidrat dan biasanya Sterol dan karbohidrat ada tanpa sterol sebagai reseptor Tanpa sitoskeleton atau aliran Ada sitoskeleton dan terjadi sitoplasmik aliran sitoplasmik Ukuran kecil Ukuran besar Kromosom tunggal dengan Kromosom lebih dari satu DNA sedikit mengandung basa dengan DNA lebih kompleks, nukleotida dan berbentuk sehingga harus digulung/melipat melingkar (bergerombol) tanpa dengan protein pada histon histon Pembelahan biner Mitosis Tanpa meiosis, hanya transfer Meiosis fragmen DNA Sensitif
Tidak sensitif
Gambar 1: Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik Selaian DNA kromosom yang bergerombol (nukleoid), prokariotik juga memiliki potongan DNA melingkar kecil dengan hanya sejumlah kecil gen, ini disebut plasmid dan dapat mereplikasi DNA kromosom secara independen. Kemungkinan Penggabungan Materi Genetik Sel Prokariotik dan Eukariotik Materi genetik merupakan informasi pada setiap sel makhluk hidup yang dapat diturunkan pada keturunan selanjutnya. Biasanya, materi genetik juga disebut sebagai asam nukleat atau faktor hereditas. Pada makhluk hidup, materi genetik yang terdiri atas kromosom, gen, DNA, dan RNA akan diturunkan melalui proses reproduksi. Jika yang
dimaksud penggabungan adalah berkembangnya materi genetik prokariotik dalam eukariotik atau sebaliknya, tentu ini tidak bisa dilakukan. Hal ini karena perbedaan struktur dari kedua jenis sel tersebut. Terlebih lagi pada sel eukaritotik terdapat DNA Dicer, sehingga materi lain yang masuk ke dalam struktur sel eukariotik akan dianggap benda asing dan dihancurkan. Peluang yang memungkinkan adalah sebaliknya, materi eukariotik dikembangkan dalam sel prokariotik, mengingat struktur sel prokariotik yang lebih sederhana. Akan tetapi yang dimaksud penggabungan disini berupa penyisipan kode genetik, seperti contoh pembiakan insulin manusia (eukariotik) pada bakteri E. Coli (prokariotik). Proses ini prinsip dasarnya menggunakan teknik DNA Rekombinan (Penggabungan ulang). Hal ini bisa dilakukan karena ternyata menurut penelitian berlaku universalitas kode genetik, artinya kode yang sama berlaku untuk semua jenis makhluk hidup. Sebagaimana dijelaskan sebelumnya, bahwa pada sel prokariotik terdapat plasmid, yaitu molekul DNA nonkromosom yang dapat berpindah dari bakteri satu ke bakteri yang lain dan memiliki sifat pada keturunan bakteri sama dengan induknya. Plasmid juga dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat terjadi pengklonan DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah yang banyak. Karena sifat-sifat plasmid yang menguntungkan, maka plasmid digunakan sebagai vektor atau pembawa gen untuk memasukkan gen ke dalam sel target. Aplikasi teknologi plasmid pada pembuatan insulin yaitu insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengan dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam plasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan rekombinasi genetik. Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA. Keuntungan dari insulin hasil rekayasa genetik ini ialah insulin tersebut bebas dari protein hewan yang tercemar yang sering menimbulkan alergi.
Gambar 2: Gen Insulin Manusia
Tahapan rinci proses rekayasa genetika pada bakteri guna menghasilkan hormon insulin adalah sebagai berikut: 1. Tahap pertama dalam membuat bakteri yang bisa menghasilkan insulin adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri yang akan direkayasa. 2. Kemudian plasmid tersebut dipotong dengan menggunakan enzim di tempat tertentu sebagai calon tempat gen baru yang nantinya dapat membuat insulin. 3. Gen yang dapat mengatur sekresi (pembuatan) insulin diambil dari kromosom yang berasal dari sel manusia. Gen yang telah dipotong dari kromosom sel manusia itu kemudian disisipkan pada plasmid tadi tepatnya di tempat bolong yang tersedia setelah dipotong tadi. Dalam proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim pemotong dan penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim restriksi endonuklease. Enzim pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapat memotong urutan basa tertentu pada DNA. Hasil pemotongannya berupa sepenggal DNA berujung runcing yang komplemen. Selanjutnya DNA manusia yang diinginkan disambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka dengan menggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA.
Gambar 3: Tahapan Pemotongan dan Penyambungan Gen Insulin pada Plasmid 4. Plasmid yang sudah disisipi gen manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke dalam bakteri. 5. Bakteri yang telah mengandung gen manusia itu selanjutnya berkembang biak dan menghasilkan insulin yang dibutuhkan. Dengan begitu diharapkan insulin dapat diproduksi dalam jumlah yang tidak terbatas.
Gambar 4: Tahapan Pembiakan Gen Insulin dengan Teknologi Plasmid 2. Berpikir
deduksi.
Ketika
sedang
melakukan
pengamatan
sel
di
laboratorium dengan menggunakan mikroskop. Seorang siswa bertanya “mengapa ukuran sel sangat kecil?”. Bagaimana pendekatan Anda untuk menjawab pertanyaan siswa tersebut? Jawab Pertama, harus dipahami bahwa untuk dapat bertahan hidup, sel-sel harus selalu berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya. Gas dan molekul makanan yang larut dalam air harus diserap dan produk limbah/zat sisa harus dibuang. Untuk kebanyakan sel, zatzat yang masuk dan keluar dari sel harus melalui membran plasma.
Gambar 5: Diagram Keluar Masuk Zat melalui Membran Plasma Setiap bagian di dalam sel harus dilayani oleh bagian dari permukaan sel. Ketika sel tumbuh membesar, volume internalnya membesar dan membran sel mengembang. Sayangnya, volume meningkat lebih cepat daripada luas permukaan, dan jumlah relatif luas permukaan yang tersedia untuk mengirimkan bahan ke volume satuan sel terus menurun.
Akhirnya, pada titik tertentu, permukaan sel yang ada tidak cukup lagi untuk melayani kebutuhan internal sel, jika ingin bertahan hidup, sel harus berhenti tumbuh.
Gambar 6: Rasio Ukuran Sel Sebagai ilustrasi, berikut ditampilkan tiga buah kubus yang diandaikan sebagai sel.
Gambar 6: Ilustrasi Ukuran Perbandingan Luas Permukaan dan Volum Sel (a) Pada kubus (sel) pertama, ukuran rusuk 1 satuan. Luas permukaan selnya 6 satuan persegi dan
volumenya 1 satuan kubik. Maka rasio luas permukaan terhadap
volume adalah 6 : 1. Artinya 1 bagian dalam sel dapat memperoleh 6 nutrisi, atau membuang 6 zat sisa metabolisme sel. (b) Pada sel kedua, ukuran sel besar, ukuran rusuknya 5 satuan. Luas permukaannya yaitu 150 satuan persegi dan volumenya 125 satuan kubik. Rasio luas permukaan terhadap volume 150 : 125 (1,2 : 1). Artinya setiap 1 bagian isi sel diberi makan 1,2, jauh lebih kecil dari sel pertama (sel (a)). Akibatnya proses metabolisme akan menjadi lebih lamban dan kesulitan untuk menerima nutrisi serta pembuangan zat yang tidak berguna, karena jarak sebagian besar sitoplasama dengan membran luar relatif jauh.
(c) Pada sel ketiga, sel besar (dengan panjang rusuk 5 satuan) dibagi menjadi banyak sel kecil (masing-masing rusuk 1 satuan), maka akan didapatkan rasio luas permukaan terhadap volume yang dapat memenuhi kebutuhan nutrisi sel dan pembuangan zat yang tidak berguna, karena didalam sel pasti akan ada pengecilan jarak antara organel-organel sel yang akan mempercepat proses pemenuhan nutrisi sel dan pembuangan zat yang tidak berguna. Dengan demikian, alasan mengapa ukuran sel kecil yaitu rasio luas permukaan dan volume yang lebih besar dari pada sel besar, sehingga sel yang lebih kecil akan bekerja lebih efektif didalam jaringan dari pada sel yang besar. Selain itu, ada juga faktor lain yang dapat diperoleh dari sel berukuran kecil. Semakin kecil volume suatu benda, semakin kecil pengaruh daya tarik bumi atas benda itu sehingga tidak menjadi masalah apakah sel tersebut berdiri dengan “kepala” di atas, atau bergantung sehingga “kepala” nya dibawah atau berbaring. Dengan demikian, bagaimanapun posisisnya, sel tersebut akan tetap dapat berfungsi dengan normal.
