Prokariota termasuk bentuk kehidupan uniseluler yang ditemukan di dua dari tiga domain kehidupan, Archaea dan Bakteri, sedangkan semua protista, ganggang, jamur, Tumbuhan, dan hewan adalah organisme eukariotik, bersama-sama membentuk domain Eukarya. Ada dua jenis arsitektur yang berbeda dari sel-sel dari organisme hidup: sel prokariotik dan sel eukariotik.
Mendefinisikan perbedaan antara kedua jenis sel adalah bahwa sel-sel prokariotik tidak memiliki salah satu dari struktur internal terikat membran yaitu (organel) yang ditemukan dalam sel-sel eukariotik, seperti nukleus, mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasma, dan aparat Golgi.
Sel bakteri dan archaea adalah prokariota, sedangkan tumbuhan, hewan, jamur, ganggang, dan protozoa (protista) terdiri dari sel-sel eukariotik.
Struktur
Meskipun sel-sel prokariotik tidak mengandung organel terikat membran, mereka memiliki organisasi yang sangat kompleks dan struktur. Seperti semua sel, prokariota dikelilingi oleh membran sitoplasma.
Membran ini terdiri dari protein dan lipid dan lapisan semipermeabel. Lapisan semipermeabel ini mengatur aliran bahan masuk dan keluar dari sel.
Bagi kebanyakan prokariota, membran sel dikelilingi oleh dinding sel. Dinding sel hampir setiap sel bakteri mengandung peptidoglikan, struktur saling silang yang terdiri dari rantai molekul gula, dengan rantai melekat satu sama lain melalui jembatan terdiri dari asam amino.
Dinding sel ini melindungi sel bakteri dari kejutan osmotik. Beberapa sel bakteri juga memiliki membran luar terkait dengan lapisan peptidoglikan oleh lipoprotein.
Membran bagian luar adalah lipid bilayer yang mengandung gula dan lipid dan dikenal sebagai lipopolisakarida (LPS). LPS sering disebut endotoksin karena molekul ini dapat menyebabkan demam, shock, dan kematian pada hewan.
Sel archaea mungkin memiliki dinding sel terdiri dari peptidoglikan semu, yang sangat mirip dengan lapisan peptidoglikan yang ditemukan dalam sel bakteri, atau mereka mungkin memiliki dinding sel yang terdiri dari protein, polisakarida, atau bahan kimia lainnya. Beberapa bakteri dan archaea kekurangan dinding sel seluruhnya.
Beberapa sel prokariotik memiliki struktur eksternal sampai dinding sel. Struktur ini termasuk kapsul, lapisan lendir, dan lapisan S. Kapsul biasanya terdiri dari polisakarida, meskipun beberapa sel memiliki kapsul protein.
Kapsul adalah lapisan pelindung yang sangat penting dalam memungkinkan bakteri penyebab penyakit untuk menghindari serangan oleh sistem kekebalan tubuh mamalia.
Lapisan lendir terdiri dari polisakarida dan menyerupai kapsul kurang terorganisir. Lapisan lendir membantu bakteri menempel pada permukaan, mencegah pengawetan melalui pengeringan, dan membantu dalam memerangkap nutrisi dekat sel. Lapisan S adalah lapisan dari protein kristal dengan fungsi yang tidak diketahui.
Banyak sel prokariotik adalah motil karena adanya flagella. Beberapa bakteri memiliki flagela terpasang hanya pada satu atau kedua ujung sel. Flagela ini dikenal sebagai flagella polar.
Bakteri lain memiliki flagela diseluruh sel, pengaturan yang dikenal sebagai peritrichous. Setiap flagella sebuah struktur yang heliks fleksibel, terdiri dari molekul dari protein flagellin. Flagela memutar seperti baling-baling, menyebabkan bakteri akan bergerak.
Beberapa prokariota menghasilkan spora, struktur khusus yang sangat tahan terhadap panas, dingin, dan pengeringan. Spora secara metabolisme inert dan dapat bertahan untuk waktu yang lama, mungkin selama ribuan tahun. Spora terbentuk di dalam sel-sel prokariotik ketika kondisi lingkungan menjadi tidak menguntungkan untuk bertahan hidup.
Setelah spora terbentuk, sel yang menghasilkan spora pecah terbuka, melepaskan spora. Ketika spora menemukan dirinya dalam kondisi pertumbuhan yang menguntungkan, itu berkecambah dengan pembengkakan, memecah keluar dari mantel spora, dan melanjutkan fungsi metabolisme.
Reproduksi
Sel prokariotik mereproduksi dengan pembelahan biner. Siklus sel prokariota memiliki tiga bagian: elongasi, sintesis DNA, dan pembelahan sel. Selama elongasi, sel mensintesis dan mengeluarkan membran sitoplasma dan bahan dinding sel.
Prokariota biasanya memiliki suatu, kromosom DNA tunggal untai ganda melingkar melekat pada membran sitoplasma pada satu ti-tik. Sintesis DNA, yang terjadi secara terus menerus selama sel aktif tumbuh, menghasilkan dua salinan lengkap kromosom, masing-masing melekat pada membran sitoplasma.
Saat bahan membran baru dimasukkan ke dalam membran sitoplasma selama elongasi, dua kromosom tersapu dari satu sama lain. Selama pembelahan sel, sebuah bentuk septum di tengah sel yang akhirnya membagi sel menjadi dua sel anak.
Pembelahan Biner adalah jenis reproduksi asetsual. Masing-masing sel anak identik dengan sel induk, dan tidak ada pertukaran materi genetik. Beberapa prokariota, bagaimanapun, terlibat dalam rekombinasi genetik melalui proses yang disebut konjugasi.
Konjugasi memerlukan kehadiran potongan ekstrakromosomal DNA yang disebut plasmid. Plasmid ini kecil, molekul DNA sirkular yang ditemukan dalam sitoplasma kebanyakan sel prokariotik. Beberapa plasmid ini mengandung gen yang mengkode struktur khusus, F-pilus.
F-pilus adalah batang protein yang memanjang dari permukaan sel. Sel-sel yang memiliki F-pilus adalah sel donor dan dapat melekat, melalui F-pilus, sel-sel penerima yang kurang F-pilus.
Setelah menempel, F-pilus berkontraksi, membuat donor dan penerima berdekatan. Donor kemudian mentransfer DNA ke penerima. Meskipun hasil konjugasi dalam transfer gen dari satu sel ke sel lain, ia sendiri tidak menjadi suatu metode reproduksi.
Metabolisme Prokariota secara metabolisme beragam. Dua jalur nutrisi dasar yang ditemukan: autotrofi dan heterotrofi. Prokariota autotrofik mampu mensintesis senyawa menghasilkan energi mereka sendiri dari senyawa anorganik sederhana seperti karbon dioksida dan air.
Beberapa autotrof prokariotik, cyanobacteria dan bakteri hijau dan ungu, memanfaatkan energi dari sinar matahari, dalam proses yang dikenal sebagai fotosintesis, untuk membangun molekul makanan.
Telah dihipotesiskan bahwa kloroplas dalam sel tanaman berevolusi dari cyanobacteria yang ditelan oleh sel eukariotik lebih dari satu miliar tahun yang lalu. Autotrof lainnya mengekstrak energi dari metabolisme senyawa anorganik seperti hidrogen sulfida, besi sulfida, dan amonia.
Prokariota heterotrofik memperoleh energi dari metabolisme senyawa organik. Berbagai prokariota mampu memetabolisme berbagai molekul organik, termasuk gula, lipid, protein, produk minyak bumi, antibiotik, dan metanol.
Heterotrof dapat memetabolisme molekul makanan menggunakan salah satu dari tiga metode: fermentasi, respirasi aerobik, dan respirasi anaerob.
Fermentasi dan respirasi anaerob tidak memerlukan kehadiran oksigen, sedangkan respirasi aerobik tidak membutuhkan oksigen. Fermentasi sering mengakibatkan produk akhir metabolisme yang meliputi asam, karbon dioksida, alkohol, atau kombinasi dari ini.
Proses respirasi anaerob mirip dengan respirasi aerobik, kecuali bahwa molekul seperti nitrat, sulfat, dan besi yang digunakan sebagai pengganti oksigen. Produk akhir respirasi aerobik adalah karbon dioksida dan air; untuk respirasi anaerobik mereka nitrit, hidrogen sulfida, atau senyawa dikurangi lainnya.
