Struktur sel eukariotik dan prokariotik. Sel eukariotik. Struktur sel prokariotik. Perbandingan sel prokariotik dan eukariotik.

Ada dua jenis sel yang dikenal dalam organisme modern dan fosil: prokariotik dan eukariotik. Ciri-ciri strukturalnya sangat berbeda sehingga membedakan dua kerajaan super di dunia kehidupan - prokariota, yaitu. pranuklir, dan eukariota, yaitu. organisme nuklir nyata. Bentuk peralihan antara taksa terbesar yang masih hidup ini masih belum diketahui.

Ciri-ciri utama dan perbedaan sel prokariotik dan eukariotik (tabel):

Tanda-tanda	Prokariota	Eukariota
MEMBRAN NUKLIR	Absen	Tersedia
MEMBRAN PLASMA	Tersedia	Tersedia
mitokondria	Tidak ada	Tersedia
EPS	Absen	Tersedia
RIBOSOM	Tersedia	Tersedia
VAKUL	Tidak ada	Tersedia (terutama khas untuk tanaman)
lisosom	Tidak ada	Tersedia
DINDING SEL	Tersedia, terdiri dari zat heteropolimer kompleks	Tidak ada pada sel hewan, pada sel tumbuhan terdiri dari selulosa
KAPSUL	Jika ada, maka terdiri dari senyawa protein dan gula	Absen
KOMPLEKS GOLGI	Absen	Tersedia
DIVISI	Sederhana	Mitosis, amitosis, meiosis

Perbedaan utama antara sel prokariotik dan sel eukariotik adalah DNA mereka tidak tersusun dalam kromosom dan tidak dikelilingi oleh selubung inti. Sel eukariotik jauh lebih kompleks. DNA mereka, yang terkait dengan protein, disusun menjadi kromosom, yang terletak dalam formasi khusus, yang pada dasarnya merupakan organel sel terbesar - nukleus. Selain itu, kandungan aktif ekstranuklear sel tersebut dibagi menjadi beberapa kompartemen terpisah menggunakan retikulum endoplasma yang dibentuk oleh membran dasar. Sel eukariotik biasanya lebih besar dari sel prokariotik. Ukurannya bervariasi dari 10 hingga 100 mikron, sedangkan ukuran sel prokariotik (berbagai bakteri, cyanobacteria - ganggang biru-hijau dan beberapa organisme lain), biasanya, tidak melebihi 10 mikron, seringkali berjumlah 2-3 mikron. Dalam sel eukariotik, pembawa gen - kromosom - terletak di dalam inti yang terbentuk secara morfologis, dibatasi dari bagian sel lainnya oleh membran. Dalam sediaan yang sangat tipis dan transparan, kromosom hidup dapat dilihat menggunakan mikroskop cahaya. Lebih sering mereka dipelajari pada sediaan tetap dan berwarna.

Kromosom terdiri dari DNA, yang dikomplekskan dengan protein histon yang kaya akan asam amino arginin dan lisin. Histon membentuk sebagian besar massa kromosom.

Sel eukariotik memiliki berbagai struktur intraseluler permanen - organel (organel) yang tidak terdapat pada sel prokariotik.

Sel prokariotik dapat membelah menjadi bagian yang sama dengan cara penyempitan atau tunas, yaitu. menghasilkan sel anak yang lebih kecil dari sel induk, tetapi tidak pernah membelah secara mitosis. Sebaliknya, sel-sel organisme eukariotik membelah secara mitosis (kecuali untuk beberapa kelompok yang sangat kuno). Dalam hal ini, kromosom “terbelah” secara longitudinal (lebih tepatnya, setiap untai DNA mereproduksi kemiripannya sendiri di sekelilingnya), dan “setengahnya” - kromatid (salinan lengkap dari untai DNA) menyebar dalam kelompok ke kutub sel yang berlawanan. Setiap sel yang dihasilkan menerima set kromosom yang sama.

Ribosom sel prokariotik sangat berbeda ukurannya dengan ribosom eukariota. Sejumlah proses yang menjadi ciri sitoplasma banyak sel eukariotik - fagositosis, pinositosis, dan siklosis (gerakan rotasi sitoplasma) - belum ditemukan pada prokariota. Sel prokariotik tidak memerlukan asam askorbat dalam proses metabolismenya, tetapi sel eukariotik tidak dapat hidup tanpa asam askorbat.

Bentuk motil sel prokariotik dan eukariotik berbeda secara signifikan. Prokariota memiliki perangkat motorik berupa flagela atau silia, terdiri dari protein flagellin. Perangkat motorik sel eukariotik yang bergerak disebut undulipodia, yang dipasang di dalam sel dengan bantuan badan kinetosome khusus. Mikroskop elektron mengungkapkan kesamaan struktural semua undulipodia organisme eukariotik dan perbedaan tajamnya dari flagela prokariota

1. Struktur sel eukariotik.

Sel-sel yang membentuk jaringan hewan dan tumbuhan sangat bervariasi dalam bentuk, ukuran dan struktur internal. Namun semuanya menunjukkan kesamaan ciri-ciri utama proses kehidupan, metabolisme, lekas marah, pertumbuhan, perkembangan, dan kemampuan berubah.
Semua jenis sel mengandung dua komponen utama yang terkait erat satu sama lain - sitoplasma dan nukleus. Inti dipisahkan dari sitoplasma oleh membran berpori dan mengandung getah inti, kromatin, dan nukleolus. Sitoplasma semi-cair mengisi seluruh sel dan ditembus oleh banyak tubulus. Di bagian luarnya ditutupi dengan membran sitoplasma. Ini memiliki spesialisasi struktur organel, hadir secara permanen di dalam sel, dan formasi sementara - inklusi. Organel membran : membran sitoplasma luar (OCM), retikulum endoplasma (ER), aparatus Golgi, lisosom, mitokondria dan plastida. Struktur semua organel membran didasarkan pada membran biologis. Semua membran pada dasarnya memiliki rencana struktural yang seragam dan terdiri dari lapisan ganda fosfolipid, di mana molekul protein terbenam pada kedalaman berbeda di sisi berbeda. Membran organel berbeda satu sama lain hanya dalam rangkaian protein yang dikandungnya.

Membran sitoplasma. Semua sel tumbuhan, hewan multiseluler, protozoa dan bakteri memiliki membran sel tiga lapis: lapisan luar dan dalam terdiri dari molekul protein, lapisan tengah terdiri dari molekul lipid. Ini membatasi sitoplasma dari lingkungan luar, mengelilingi semua organel sel dan merupakan struktur biologis universal. Pada beberapa sel, membran luar dibentuk oleh beberapa membran yang berdekatan satu sama lain. Dalam kasus seperti itu, membran sel menjadi padat dan elastis serta memungkinkan sel mempertahankan bentuknya, seperti misalnya pada euglena dan sandal ciliates. Kebanyakan sel tumbuhan, selain membran, juga memiliki cangkang selulosa yang tebal di bagian luar - dinding sel. Ia terlihat jelas pada mikroskop cahaya konvensional dan melakukan fungsi pendukung karena lapisan luarnya yang kaku, yang memberikan bentuk sel yang jelas.
Pada permukaan sel, membran membentuk pertumbuhan memanjang - mikrovili, lipatan, invaginasi dan tonjolan, yang sangat meningkatkan permukaan penyerapan atau ekskresi. Dengan bantuan pertumbuhan membran, sel-sel terhubung satu sama lain di jaringan dan organ organisme multiseluler, berbagai enzim yang terlibat dalam metabolisme terletak di lipatan membran. Dengan membatasi sel dari lingkungan, membran mengatur arah difusi zat dan sekaligus secara aktif mengangkutnya ke dalam sel (akumulasi) atau keluar (ekskresi). Karena sifat membran ini, konsentrasi ion kalium, kalsium, magnesium, dan fosfor dalam sitoplasma lebih tinggi, dan konsentrasi natrium dan klorin lebih rendah dibandingkan di lingkungan. Melalui pori-pori membran luar, ion, air, dan molekul kecil zat lain dari lingkungan luar menembus ke dalam sel. Penetrasi partikel padat yang relatif besar ke dalam sel dilakukan dengan cara fagositosis(dari bahasa Yunani "phago" - melahap, "minum" - sel). Dalam hal ini, membran luar pada titik kontak dengan partikel membengkok ke dalam sel, menarik partikel jauh ke dalam sitoplasma, di mana ia mengalami pembelahan enzimatik. Tetesan zat cair masuk ke dalam sel dengan cara yang sama; penyerapannya disebut pinositosis(dari bahasa Yunani "pino" - minuman, "cytos" - sel). Membran sel luar juga menjalankan fungsi biologis penting lainnya.
Sitoplasma 85% terdiri dari air, 10% protein, sisanya terdiri dari lipid, karbohidrat, asam nukleat dan senyawa mineral; semua zat ini membentuk larutan koloid yang konsistensinya mirip dengan gliserin. Zat koloid sel, tergantung pada keadaan fisiologisnya dan sifat pengaruh lingkungan luar, memiliki sifat-sifat cair dan benda elastis yang lebih padat. Sitoplasma ditembus oleh saluran-saluran dengan berbagai bentuk dan ukuran, yang disebut retikulum endoplasma. Dindingnya adalah membran yang berhubungan erat dengan semua organel sel dan bersama-sama membentuk sistem fungsional dan struktural tunggal untuk metabolisme dan energi serta pergerakan zat di dalam sel.

Dinding tubulus mengandung butiran kecil yang disebut butiran. ribosom. Jaringan tubulus ini disebut granular. Ribosom dapat letaknya tersebar pada permukaan tubulus atau membentuk kompleks yang terdiri dari lima sampai tujuh atau lebih ribosom, yang disebut polisom. Tubulus lain tidak mengandung butiran; mereka membentuk retikulum endoplasma halus. Enzim yang terlibat dalam sintesis lemak dan karbohidrat terletak di dinding.

Rongga bagian dalam tubulus diisi dengan produk limbah sel. Tubulus intraseluler, membentuk sistem percabangan yang kompleks, mengatur pergerakan dan konsentrasi zat, memisahkan berbagai molekul zat organik dan tahapan sintesisnya. Pada permukaan bagian dalam dan luar membran yang kaya akan enzim, protein, lemak dan karbohidrat disintesis, yang digunakan dalam metabolisme, atau terakumulasi dalam sitoplasma sebagai inklusi, atau dikeluarkan.

Ribosom ditemukan di semua jenis sel - dari bakteri hingga sel organisme multiseluler. Ini adalah benda bulat yang terdiri dari asam ribonukleat (RNA) dan protein dalam proporsi yang hampir sama. Mereka pasti mengandung magnesium, yang keberadaannya menjaga struktur ribosom. Ribosom dapat berhubungan dengan membran retikulum endoplasma, dengan membran sel luar, atau terletak bebas di sitoplasma. Mereka melakukan sintesis protein. Selain sitoplasma, ribosom ditemukan di inti sel. Mereka terbentuk di nukleolus dan kemudian memasuki sitoplasma.

Kompleks Golgi dalam sel tumbuhan tampak seperti tubuh individu yang dikelilingi oleh membran. Pada sel hewan, organel ini diwakili oleh tangki, tubulus, dan vesikel. Produk sekresi sel memasuki tabung membran kompleks Golgi dari tubulus retikulum endoplasma, di mana produk tersebut disusun ulang secara kimia, dipadatkan, dan kemudian masuk ke sitoplasma dan digunakan oleh sel itu sendiri atau dikeluarkan darinya. Di dalam tangki kompleks Golgi, polisakarida disintesis dan digabungkan dengan protein, menghasilkan pembentukan glikoprotein.

Mitokondria- Badan kecil berbentuk batang dibatasi oleh dua selaput. Banyak lipatan - krista - memanjang dari membran bagian dalam mitokondria; di dindingnya terdapat berbagai enzim, dengan bantuan yang sintesis zat berenergi tinggi - asam adenosin trifosfat (ATP) dilakukan. Tergantung pada aktivitas sel dan pengaruh eksternal, mitokondria dapat bergerak, mengubah ukuran dan bentuknya. Ribosom, fosfolipid, RNA dan DNA ditemukan di mitokondria. Kehadiran DNA dalam mitokondria dikaitkan dengan kemampuan organel tersebut untuk bereproduksi dengan membentuk penyempitan atau tunas selama pembelahan sel, serta sintesis beberapa protein mitokondria.

Lisosom- Formasi oval kecil, dibatasi oleh membran dan tersebar di seluruh sitoplasma. Ditemukan di semua sel hewan dan tumbuhan. Mereka muncul di perluasan retikulum endoplasma dan di kompleks Golgi, di sini mereka diisi dengan enzim hidrolitik, dan kemudian terpisah dan memasuki sitoplasma. Dalam kondisi normal, lisosom mencerna partikel yang masuk ke dalam sel melalui fagositosis dan organel sel yang mati. Produk lisosom dikeluarkan melalui membran lisosom ke dalam sitoplasma, di mana mereka dimasukkan ke dalam molekul baru. Ketika membran lisosom pecah, enzim memasuki sitoplasma dan mencerna isinya, menyebabkan kematian sel.
Plastida hanya ditemukan pada sel tumbuhan dan ditemukan pada sebagian besar tumbuhan hijau. Zat organik disintesis dan terakumulasi dalam plastida. Ada tiga jenis plastida: kloroplas, kromoplas, dan leukoplas.

Kloroplas - plastida hijau yang mengandung klorofil pigmen hijau. Mereka ditemukan di daun, batang muda, dan buah mentah. Kloroplas dikelilingi oleh membran ganda. Pada tumbuhan tingkat tinggi, bagian dalam kloroplas diisi dengan zat semi-cair, di mana pelat-pelatnya diletakkan sejajar satu sama lain. Membran berpasangan dari pelat menyatu membentuk tumpukan yang mengandung klorofil. Dalam setiap tumpukan kloroplas tumbuhan tingkat tinggi, lapisan molekul protein dan molekul lipid bergantian, dan molekul klorofil terletak di antara keduanya. Struktur berlapis ini memberikan permukaan bebas maksimum dan memfasilitasi penangkapan dan transfer energi selama fotosintesis.
Kromoplas - plastida yang mengandung pigmen tumbuhan (merah atau coklat, kuning, oranye). Mereka terkonsentrasi di sitoplasma sel bunga, batang, buah, dan daun tanaman dan memberi warna yang sesuai. Kromoplas terbentuk dari leukoplas atau kloroplas sebagai hasil akumulasi pigmen karotenoid.

Leukoplas—tidak berwarna plastida terletak di bagian tumbuhan yang tidak berwarna: di batang, akar, umbi, dll. Butiran pati terakumulasi di leukoplas beberapa sel, dan minyak serta protein terakumulasi di leukoplas sel lain.

Semua plastida muncul dari pendahulunya, proplastida. Mereka mengungkapkan DNA yang mengontrol reproduksi organel tersebut.

Pusat sel, atau sentrosom, berperan penting dalam pembelahan sel dan terdiri dari dua sentriol . Ini ditemukan di semua sel hewan dan tumbuhan, kecuali jamur berbunga, jamur tingkat rendah dan beberapa protozoa. Sentriol pada sel yang membelah berperan dalam pembentukan gelendong pembelahan dan terletak di kutubnya. Dalam sel yang membelah, pusat sel adalah yang pertama membelah, dan pada saat yang sama gelendong akromatin terbentuk, yang mengarahkan kromosom ketika menyimpang ke kutub. Satu sentriol meninggalkan setiap sel anak.
Banyak sel tumbuhan dan hewan yang memilikinya organoid tujuan khusus: bulu mata, melakukan fungsi gerak (ciliate, sel saluran pernafasan), flagela(protozoa uniseluler, sel reproduksi jantan pada hewan dan tumbuhan, dll).

Termasuk - unsur-unsur sementara yang muncul dalam sel pada tahap tertentu dalam hidupnya sebagai akibat dari fungsi sintetik. Mereka digunakan atau dikeluarkan dari sel. Inklusi juga merupakan nutrisi cadangan: dalam sel tumbuhan - pati, tetesan lemak, protein, minyak esensial, banyak asam organik, garam asam organik dan anorganik; di sel hewan - glikogen (di sel hati dan otot), tetesan lemak (di jaringan subkutan); Beberapa inklusi terakumulasi dalam sel sebagai limbah - dalam bentuk kristal, pigmen, dll.

Vakuola - ini adalah rongga yang dibatasi oleh membran; diekspresikan dengan baik dalam sel tumbuhan dan terdapat pada protozoa. Mereka muncul di berbagai area retikulum endoplasma. Dan mereka perlahan-lahan berpisah darinya. Vakuola mempertahankan tekanan turgor, getah seluler atau vakuolar terkonsentrasi di dalamnya, molekul yang menentukan konsentrasi osmotiknya. Dipercaya bahwa produk awal sintesis - karbohidrat larut, protein, pektin, dll. - terakumulasi di tangki retikulum endoplasma. Cluster ini mewakili dasar-dasar vakuola masa depan.
Sitoskeleton . Salah satu ciri khas sel eukariotik adalah perkembangan sitoplasma formasi kerangka dalam bentuk mikrotubulus dan kumpulan serat protein. Unsur-unsur sitoskeleton berhubungan erat dengan membran sitoplasma luar dan selubung inti dan membentuk tenunan kompleks di sitoplasma. Unsur pendukung sitoplasma menentukan bentuk sel, menjamin pergerakan struktur intraseluler dan pergerakan seluruh sel.

Inti Sel memainkan peran utama dalam kehidupannya; dengan hilangnya sel tersebut, sel berhenti berfungsi dan mati. Kebanyakan sel hewan memiliki satu inti, tetapi ada juga sel berinti banyak (hati dan otot manusia, jamur, ciliate, ganggang hijau). Sel darah merah mamalia berkembang dari sel prekursor yang mengandung nukleus, namun sel darah merah dewasa kehilangannya dan tidak berumur panjang.
Nukleus dikelilingi oleh membran ganda, ditembus oleh pori-pori, yang melaluinya ia berhubungan erat dengan saluran retikulum endoplasma dan sitoplasma. Di dalam intinya adalah kromatin- bagian kromosom yang berbentuk spiral. Selama pembelahan sel, mereka berubah menjadi struktur berbentuk batang yang terlihat jelas di bawah mikroskop cahaya. Kromosom adalah kompleks kompleks protein dan DNA yang disebut nukleoprotein.

Fungsi nukleus adalah mengatur seluruh fungsi vital sel, yang dijalankannya dengan bantuan bahan DNA dan RNA pembawa informasi keturunan. Dalam persiapan untuk pembelahan sel, DNA berlipat ganda; selama mitosis, kromosom terpisah dan diteruskan ke sel anak, memastikan kelangsungan informasi keturunan di setiap jenis organisme.

Karioplasma - fase cair inti, di mana produk limbah dari struktur nuklir ditemukan dalam bentuk terlarut.

Nukleolus- bagian inti yang terisolasi dan terpadat.

Nukleolus mengandung protein kompleks dan RNA, fosfat bebas atau terikat dari kalium, magnesium, kalsium, besi, seng, serta ribosom. Nukleolus menghilang sebelum dimulainya pembelahan sel dan terbentuk kembali pada fase terakhir pembelahan.

Dengan demikian, sel mempunyai organisasi yang halus dan sangat kompleks. Jaringan luas membran sitoplasma dan prinsip membran struktur organel memungkinkan kita membedakan banyak reaksi kimia yang terjadi secara bersamaan di dalam sel. Masing-masing formasi intraseluler memiliki struktur dan fungsi spesifiknya sendiri, tetapi hanya melalui interaksinya fungsi sel yang harmonis dimungkinkan.Berdasarkan interaksi ini, zat dari lingkungan memasuki sel, dan produk limbah dikeluarkan dari sel ke luar. lingkungan - beginilah metabolisme terjadi. Kesempurnaan organisasi struktural sel hanya dapat muncul sebagai hasil evolusi biologis jangka panjang, di mana fungsi yang dijalankannya secara bertahap menjadi lebih kompleks.
Bentuk uniseluler yang paling sederhana mewakili sel dan organisme dengan segala manifestasi kehidupannya. Dalam organisme multiseluler, sel membentuk kelompok homogen - jaringan. Pada gilirannya, jaringan membentuk organ, sistem, dan fungsinya ditentukan oleh aktivitas vital keseluruhan organisme.

2. Sel Prokariotik.

Prokariota termasuk bakteri dan ganggang biru-hijau (cyanea). Alat keturunan prokariota diwakili oleh satu molekul DNA sirkular yang tidak membentuk ikatan dengan protein dan mengandung satu salinan dari setiap gen - organisme haploid. Sitoplasma mengandung sejumlah besar ribosom kecil; membran internal tidak ada atau diekspresikan dengan buruk. Enzim metabolisme plastik terletak difus. Aparatus Golgi diwakili oleh vesikel individu. Sistem enzim untuk metabolisme energi terletak secara teratur di permukaan bagian dalam membran sitoplasma luar. Bagian luar sel dikelilingi oleh dinding sel yang tebal. Banyak prokariota mampu melakukan sporulasi dalam kondisi kehidupan yang tidak menguntungkan; dalam hal ini, sebagian kecil sitoplasma yang mengandung DNA diisolasi dan dikelilingi oleh kapsul berlapis-lapis yang tebal. Proses metabolisme di dalam spora praktis terhenti. Ketika terkena kondisi yang menguntungkan, spora berubah menjadi bentuk seluler aktif. Prokariota berkembang biak dengan pembelahan sederhana menjadi dua.

Ukuran rata-rata sel prokariotik adalah 5 mikron. Mereka tidak memiliki membran internal selain invaginasi membran plasma. Tidak ada lapisan. Alih-alih inti sel, ada padanannya (nukleoid), tanpa cangkang dan terdiri dari satu molekul DNA. Selain itu, bakteri mungkin mengandung DNA dalam bentuk plasmid kecil, mirip dengan DNA ekstranuklear eukariota.
Sel prokariotik yang mampu melakukan fotosintesis (ganggang biru-hijau, bakteri hijau dan ungu) memiliki struktur invaginasi membran besar yang berbeda - tilakoid, yang fungsinya sesuai dengan plastida eukariotik. Tilakoid yang sama atau, dalam sel tidak berwarna, invaginasi membran yang lebih kecil (dan kadang-kadang bahkan membran plasma itu sendiri) secara fungsional menggantikan mitokondria. Invaginasi membran lainnya yang berdiferensiasi kompleks disebut mesasome; fungsinya tidak jelas.
Hanya beberapa organel sel prokariotik yang homolog dengan organel eukariota yang bersangkutan. Prokariota dicirikan oleh adanya kantung murein - elemen dinding sel yang kuat secara mekanis

Ciri-ciri perbandingan sel tumbuhan, hewan, bakteri, jamur

Saat membandingkan bakteri dengan eukariota, satu-satunya kesamaan yang dapat diidentifikasi adalah keberadaan dinding sel, namun persamaan dan perbedaan organisme eukariotik patut mendapat perhatian lebih. Perbandingannya harus dimulai dengan komponen-komponen yang merupakan ciri khas tumbuhan, hewan, dan jamur. Ini adalah nukleus, mitokondria, aparatus Golgi (kompleks), retikulum endoplasma (atau retikulum endoplasma) dan lisosom. Mereka merupakan ciri khas semua organisme, memiliki struktur yang serupa dan menjalankan fungsi yang sama. Sekarang kita perlu fokus pada perbedaannya. Sel tumbuhan, tidak seperti sel hewan, memiliki dinding sel yang terdiri dari selulosa. Selain itu, terdapat organel yang menjadi ciri sel tumbuhan - plastida dan vakuola. Kehadiran komponen-komponen tersebut disebabkan oleh kebutuhan tumbuhan untuk mempertahankan bentuknya tanpa adanya kerangka. Terdapat perbedaan karakteristik pertumbuhan. Pada tumbuhan, hal ini terjadi terutama karena peningkatan ukuran vakuola dan pemanjangan sel, sedangkan pada hewan terjadi peningkatan volume sitoplasma, dan vakuola sama sekali tidak ada. Plastida (kloroplas, leukoplas, kromoplas) merupakan ciri utama tumbuhan, karena tugas utamanya adalah menyediakan metode nutrisi autotrofik. Hewan, berbeda dengan tumbuhan, memiliki vakuola pencernaan yang menyediakan metode nutrisi heterotrofik. Jamur menempati posisi khusus dan sel-selnya dicirikan oleh ciri-ciri tumbuhan dan hewan. Seperti jamur hewan, mereka memiliki jenis nutrisi heterotrofik, dinding sel yang mengandung kitin, dan zat penyimpan utama adalah glikogen. Pada saat yang sama, mereka, seperti tumbuhan, dicirikan oleh pertumbuhan yang tidak terbatas, ketidakmampuan untuk bergerak, dan nutrisi melalui penyerapan.

Semua organisme hidup di bumi terdiri dari sel. Ada dua jenis sel, bergantung pada organisasinya: eukariota dan prokariota.

Eukariota mewakili superkingdom organisme hidup. Diterjemahkan dari bahasa Yunani, “eukariota” berarti “memiliki inti.” Oleh karena itu, organisme ini memiliki inti di mana semua informasi genetik dikodekan. Ini termasuk jamur, tumbuhan dan hewan.

Prokariota- Ini adalah organisme hidup yang selnya tidak memiliki inti. Perwakilan khas prokariota adalah bakteri dan cyanobacteria.

Waktu terjadinya

Prokariota pertama muncul sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, yang 2,4 miliar tahun kemudian menandai dimulainya perkembangan sel eukariotik.

Ukuran

Eukariota dan prokariota sangat berbeda ukurannya satu sama lain. Jadi diameter sel eukariotik adalah 0,01-0,1 mm, dan sel prokariotik adalah 0,0005-0,01 mm. Volume eukariota sekitar 10.000 kali lebih besar dibandingkan volume prokariota.

DNA

Prokariota memiliki DNA sirkular, yang terletak di nukleoid. Wilayah seluler ini dipisahkan dari sisa sitoplasma oleh suatu membran. DNA tidak terhubung dengan RNA dan protein dengan cara apa pun, tidak ada kromosom.

DNA sel eukariotik berbentuk linier dan terletak di dalam nukleus yang mengandung kromosom.

Pembelahan sel eukariota dan prokariota

Prokariota berkembang biak terutama dengan pembelahan sederhana, sedangkan eukariota membelah dengan mitosis, meiosis, atau kombinasi keduanya.

Organel

Sel eukariotik memiliki organel yang ditandai dengan adanya alat genetiknya sendiri: mitokondria dan plastida. Mereka dikelilingi oleh membran dan memiliki kemampuan untuk bereproduksi melalui pembelahan.

Organel juga terdapat pada sel prokariotik, namun dalam jumlah yang lebih kecil dan tidak terbatas pada membran.

Fagositosis

Eukariota, tidak seperti prokariota, memiliki kemampuan untuk mencerna partikel padat dengan memasukkannya ke dalam vesikel membran. Ada pendapat bahwa fitur ini muncul sebagai respons terhadap kebutuhan untuk menyediakan nutrisi penuh pada sel yang berkali-kali lebih besar daripada sel prokariotik. Konsekuensi dari adanya fagositosis pada eukariota adalah munculnya predator pertama.

Perangkat motorik

Flagela eukariotik memiliki struktur yang agak rumit. Mereka adalah proyeksi seluler tipis yang dikelilingi oleh tiga lapisan membran, mengandung 9 pasang mikrotubulus di pinggiran dan dua di tengah. Mereka memiliki ketebalan hingga 0,1 milimeter dan mampu menekuk sepanjang panjangnya. Selain flagela, eukariota dicirikan oleh adanya silia. Strukturnya identik dengan flagela, hanya berbeda ukurannya. Panjang silia tidak lebih dari 0,01 milimeter.

Beberapa prokariota juga memiliki flagela, namun sangat tipis, diameternya sekitar 20 nanometer. Mereka adalah filamen protein berongga yang berputar secara pasif.

Situs web kesimpulan

1. Eukariota pada dasarnya adalah organisme multiseluler yang berkembang biak dengan. Prokariota bersel tunggal dan berkembang biak dengan membelah menjadi dua.
2. DNA prokariotik bebas di sitoplasma dan berbentuk cincin. Eukariota memiliki inti tempat DNA linier berada.
3. Ukuran sel eukariotik secara signifikan melebihi ukuran sel prokariotik, sedangkan eukariota dicirikan oleh adanya fagositosis, yang berkontribusi terhadap nutrisi sel yang cukup.

Hanya ada dua jenis organisme di Bumi: eukariota dan prokariota. Mereka sangat berbeda dalam struktur, asal usul dan perkembangan evolusionernya, yang akan dibahas secara rinci di bawah.

Dalam kontak dengan

Tanda-tanda sel prokariotik

Prokariota juga disebut pranuklir. Sel prokariotik tidak memiliki organel lain yang memiliki membran membran (retikulum endoplasma, kompleks Golgi).

Yang juga menjadi ciri khasnya adalah sebagai berikut:

1. tanpa cangkang dan tidak membentuk ikatan dengan protein. Informasi ditransmisikan dan dibaca terus menerus.
2. Semua prokariota adalah organisme haploid.
3. Enzim berada dalam keadaan bebas (difus).
4. Mereka memiliki kemampuan untuk membentuk spora dalam kondisi buruk.
5. Kehadiran plasmid - molekul DNA ekstrakromosom kecil. Fungsinya adalah transfer informasi genetik, meningkatkan resistensi terhadap banyak faktor agresif.
6. Kehadiran flagela dan pili - formasi protein eksternal yang diperlukan untuk pergerakan.
7. Vakuola gas adalah rongga. Berkat mereka, tubuh bisa bergerak di kolom air.
8. Dinding sel prokariota (yaitu bakteri) terdiri dari murein.
9. Metode utama memperoleh energi pada prokariota adalah kemo dan fotosintesis.

Ini termasuk bakteri dan archaea. Contoh prokariota: spirochetes, proteobacteria, cyanobacteria, crenarchaeotes.

Perhatian! Terlepas dari kenyataan bahwa prokariota tidak memiliki nukleus, mereka memiliki padanannya - nukleoid (molekul DNA melingkar tanpa cangkang), dan DNA bebas dalam bentuk plasmid.

Struktur sel prokariotik

Bakteri

Perwakilan kerajaan ini termasuk penghuni bumi paling kuno dan memiliki tingkat kelangsungan hidup yang tinggi dalam kondisi ekstrim.

Ada bakteri gram positif dan gram negatif. Perbedaan utama mereka terletak pada struktur membran sel. Gram positif memiliki cangkang yang lebih tebal, hingga 80% terdiri dari basa murein, serta polisakarida dan polipeptida. Jika diwarnai dengan Gram, warnanya ungu. Sebagian besar bakteri ini bersifat patogen. Gram-negatif memiliki dinding yang lebih tipis, yang dipisahkan dari membran oleh ruang periplasma. Namun, cangkang seperti itu telah meningkatkan kekuatan dan jauh lebih tahan terhadap antibodi.

Bakteri memainkan peran yang sangat penting di alam:

1. Cyanobacteria (ganggang biru-hijau) membantu menjaga tingkat oksigen yang dibutuhkan di atmosfer. Mereka membentuk lebih dari separuh O2 di Bumi.
2. Mereka mendorong penguraian sisa-sisa organik, sehingga mengambil bagian dalam siklus semua zat, dan berpartisipasi dalam pembentukan tanah.
3. Pemecah nitrogen pada akar kacang-kacangan.
4. Mereka memurnikan air dari limbah, misalnya dari industri metalurgi.
5. Mereka adalah bagian dari mikroflora organisme hidup, membantu memaksimalkan penyerapan nutrisi.
6. Digunakan dalam industri makanan untuk fermentasi, dengan cara inilah keju, keju cottage, alkohol, dan adonan diproduksi.

Perhatian! Selain signifikansi positifnya, bakteri juga memainkan peran negatif. Banyak di antaranya yang menyebabkan penyakit mematikan, seperti kolera, demam tifoid, sifilis, dan TBC.

Bakteri

Arkea

Sebelumnya, mereka digabungkan dengan bakteri menjadi satu kingdom Drobyanok. Namun, seiring berjalannya waktu, menjadi jelas bahwa archaea memiliki jalur evolusi tersendiri dan sangat berbeda dari mikroorganisme lain dalam komposisi biokimia dan metabolismenya. Ada hingga 5 jenis, yang paling banyak dipelajari adalah euryarchaeota dan crenarchaeota. Ciri-ciri archaea adalah:

• kebanyakan dari mereka adalah kemoautotrof - mereka mensintesis zat organik dari karbon dioksida, gula, amonia, ion logam dan hidrogen;
• memainkan peran penting dalam siklus nitrogen dan karbon;
• berpartisipasi dalam pencernaan manusia dan banyak hewan ruminansia;
• memiliki cangkang membran yang lebih stabil dan tahan lama karena adanya ikatan eter pada lipid gliserol-eter. Hal ini memungkinkan archaea hidup di lingkungan yang sangat basa atau asam, serta suhu tinggi;
• dinding sel, tidak seperti bakteri, tidak mengandung peptidoglikan dan terdiri dari pseudomurein.

Struktur eukariota

Eukariota adalah superkingdom organisme yang sel-selnya mengandung nukleus. Selain archaea dan bakteri, semua makhluk hidup di bumi adalah eukariota (misalnya tumbuhan, protozoa, hewan). Sel dapat sangat bervariasi dalam bentuk, struktur, ukuran dan fungsinya. Meskipun demikian, mereka serupa dalam dasar-dasar kehidupan, metabolisme, pertumbuhan, perkembangan, kemampuan iritasi dan variabilitas.

Sel eukariotik bisa berukuran ratusan atau ribuan kali lebih besar dari sel prokariotik. Mereka termasuk nukleus dan sitoplasma dengan banyak organel bermembran dan non-membran. Yang bermembran antara lain: retikulum endoplasma, lisosom, kompleks Golgi, mitokondria,. Non-membran: ribosom, pusat sel, mikrotubulus, mikrofilamen.

Struktur eukariota

Mari kita bandingkan sel eukariotik dari kingdom yang berbeda.

Kerajaan super eukariota mencakup kerajaan-kerajaan berikut:

• protozoa. Heterotrof, beberapa mampu melakukan fotosintesis (alga). Mereka bereproduksi secara aseksual, seksual dan sederhana menjadi dua bagian. Kebanyakan tidak memiliki dinding sel;
• tanaman. Mereka adalah produsen; metode utama memperoleh energi adalah fotosintesis. Kebanyakan tumbuhan tidak bergerak dan bereproduksi secara aseksual, seksual, dan vegetatif. Dinding sel terbuat dari selulosa;
• jamur. Multiseluler. Ada yang lebih rendah dan lebih tinggi. Mereka adalah organisme heterotrofik dan tidak dapat bergerak secara mandiri. Mereka bereproduksi secara aseksual, seksual dan vegetatif. Mereka menyimpan glikogen dan memiliki dinding sel kuat yang terbuat dari kitin;
• binatang. Ada 10 jenis: spons, cacing, arthropoda, echinodermata, chordata dan lain-lain. Mereka adalah organisme heterotrofik. Mampu bergerak mandiri. Zat penyimpan utama adalah glikogen. Dinding sel terdiri dari kitin, sama seperti pada jamur. Metode reproduksi utama adalah seksual.

Tabel Perbandingan Ciri-ciri Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

Struktur	sel tanaman	sel hewan
Dinding sel	Selulosa	Terdiri dari glikokaliks - lapisan tipis protein, karbohidrat dan lipid.
Lokasi inti	Terletak lebih dekat ke dinding	Terletak di bagian tengah
Pusat sel	Khususnya pada alga tingkat rendah	Hadiah
Vakuola	Mengandung getah sel	Kontraktil dan pencernaan.
Bahan cadangan	Pati	Glikogen
Plastida	Tiga jenis: kloroplas, kromoplas, leukoplas	Tidak ada
Nutrisi	Autotrofik	Heterotrofik

Perbandingan prokariota dan eukariota

Ciri struktural sel prokariotik dan eukariotik sangat penting, namun salah satu perbedaan utamanya terletak pada penyimpanan materi genetik dan metode memperoleh energi.

Prokariota dan eukariota berfotosintesis secara berbeda. Pada prokariota, proses ini terjadi pada pertumbuhan membran (kromatofor), tersusun dalam tumpukan terpisah. Bakteri tidak memiliki fotosistem fluor, sehingga tidak menghasilkan oksigen, tidak seperti ganggang biru-hijau, yang memproduksinya selama fotolisis. Sumber hidrogen pada prokariota adalah hidrogen sulfida, H2, berbagai zat organik dan air. Pigmen utama adalah bakterioklorofil (pada bakteri), klorofil dan fikobilin (pada cyanobacteria).

Dari semua eukariota, hanya tumbuhan yang mampu melakukan fotosintesis. Mereka memiliki formasi khusus - kloroplas, mengandung membran yang tersusun dalam grana atau lamela. Kehadiran fotosistem II memungkinkan terjadinya pelepasan oksigen ke atmosfer selama proses fotolisis air. Satu-satunya sumber molekul hidrogen adalah air. Pigmen utamanya adalah klorofil, dan fikobilin hanya terdapat pada alga merah.

Perbedaan utama dan ciri ciri prokariota dan eukariota disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel Persamaan dan Perbedaan Prokariota dan Eukariota

Perbandingan	Prokariota	Eukariota
Waktu penampilan	Lebih dari 3,5 miliar tahun	Sekitar 1,2 miliar tahun
Ukuran sel	Hingga 10 mikron	Dari 10 hingga 100 mikron
Kapsul	Makan. Melakukan fungsi pelindung. Berhubungan dengan dinding sel	Absen
Membran plasma	Makan	Makan
Dinding sel	Terdiri dari pektin atau murein	Ya, kecuali binatang
Kromosom	Sebaliknya ada DNA sirkular. Terjemahan dan transkripsi terjadi di sitoplasma.	Molekul DNA linier. Terjemahan terjadi di sitoplasma, dan transkripsi terjadi di nukleus.
Ribosom	Tipe 70S kecil. Terletak di sitoplasma.	Tipe 80S berukuran besar, dapat menempel pada retikulum endoplasma dan terletak di plastida dan mitokondria.
Organoid yang tertutup membran	Tidak ada. Ada pertumbuhan membran - mesosom	Ada: mitokondria, kompleks Golgi, pusat sel, RE
Sitoplasma	Makan	Makan
	Tidak ada	Makan
Vakuola	Gas (aerosom)	Makan
Kloroplas	Tidak ada. Fotosintesis terjadi pada bakterioklorofil	Hanya terdapat pada tumbuhan
Plasmid	Makan	Tidak ada
Inti	Absen	Makan
Mikrofilamen dan mikrotubulus.	Tidak ada	Makan
Metode pembagian	Penyempitan, tunas, konjugasi	Mitosis, meiosis
Interaksi atau kontak	Tidak ada	Plasmodesmata, desmosom atau septa
Jenis nutrisi sel	Fotoautotrofik, fotoheterotrofik, kemoautotrofik, kemoheterotrofik	Endositosis dan fagositosis fototrofik (pada tumbuhan) (pada tumbuhan lain)

Perbedaan antara prokariota dan eukariota

Persamaan dan perbedaan sel prokariotik dan eukariotik

Kesimpulan

Membandingkan organisme prokariotik dan eukariotik adalah proses padat karya yang memerlukan pertimbangan banyak nuansa. Mereka memiliki banyak kesamaan satu sama lain dalam hal struktur, proses yang sedang berlangsung, dan sifat-sifat semua makhluk hidup. Perbedaannya terletak pada fungsi yang dilakukan, metode nutrisi dan organisasi internal. Siapa pun yang tertarik dengan topik ini dapat menggunakan informasi ini.

Semua organisme hidup dapat diklasifikasikan menjadi salah satu dari dua kelompok (prokariota atau eukariota) tergantung pada struktur dasar selnya. Prokariota adalah organisme hidup yang terdiri dari sel-sel yang tidak mempunyai inti sel dan organel membran. Eukariota adalah organisme hidup yang mengandung nukleus dan organel membran.

Sel adalah komponen fundamental dari definisi modern kita tentang kehidupan dan makhluk hidup. Sel dipandang sebagai bahan penyusun dasar kehidupan dan digunakan untuk mendefinisikan apa artinya "hidup".

Mari kita lihat salah satu definisi kehidupan: “Makhluk hidup adalah organisasi kimia yang tersusun atas sel dan mampu bereproduksi” (Keaton, 1986). Definisi ini didasarkan pada dua teori - teori sel dan teori biogenesis. pertama kali diusulkan pada akhir tahun 1830-an oleh ilmuwan Jerman Matthias Jakob Schleiden dan Theodor Schwann. Mereka berpendapat bahwa semua makhluk hidup terbuat dari sel. Teori biogenesis yang dikemukakan oleh Rudolf Virchow pada tahun 1858 menyatakan bahwa semua sel hidup muncul dari sel (hidup) yang sudah ada dan tidak dapat muncul secara spontan dari benda mati.

Komponen sel terbungkus dalam membran yang berfungsi sebagai pembatas antara dunia luar dan komponen internal sel. Membran sel adalah penghalang selektif, artinya memungkinkan bahan kimia tertentu melewatinya untuk menjaga keseimbangan yang diperlukan untuk fungsi sel.

Membran sel mengatur pergerakan bahan kimia dari sel ke sel dengan cara berikut:

• difusi (kecenderungan molekul suatu zat untuk memperkecil konsentrasi, yaitu pergerakan molekul dari daerah dengan konsentrasi lebih tinggi ke daerah dengan konsentrasi lebih rendah sampai konsentrasinya seimbang);
• osmosis (pergerakan molekul pelarut melalui membran permeabel sebagian untuk menyamakan konsentrasi zat terlarut yang tidak mampu bergerak melalui membran);
• transportasi selektif (menggunakan saluran membran dan pompa).

Prokariota adalah organisme yang terdiri dari sel-sel yang tidak memiliki inti sel atau organel yang terikat membran. Artinya materi genetik DNA pada prokariota tidak terikat di dalam inti. Selain itu, DNA prokariota kurang terstruktur dibandingkan DNA eukariota. Pada prokariota, DNA berbentuk sirkuit tunggal. DNA eukariotik disusun menjadi kromosom. Kebanyakan prokariota hanya terdiri dari satu sel (uniseluler), namun ada sedikit yang multiseluler. Para ilmuwan membagi prokariota menjadi dua kelompok: dan.

Sel prokariotik yang khas meliputi:

• membran plasma (sel);
• sitoplasma;
• ribosom;
• flagela dan pili;
• nukleoid;
• plasmid;

Eukariota

Eukariota adalah organisme hidup yang sel-selnya mengandung nukleus dan organel membran. Pada eukariota, materi genetik terletak di dalam nukleus, dan DNA disusun menjadi kromosom. Organisme eukariotik dapat berbentuk uniseluler atau multiseluler. adalah eukariota. Eukariota juga termasuk tumbuhan, jamur dan protozoa.

Sel eukariotik yang khas meliputi:

• nukleolus;

Ciri paling penting dan mendasar dari sel eukariotik dikaitkan dengan lokasi peralatan genetik di dalam sel. Peralatan genetik semua eukariota terletak di dalam nukleus dan dilindungi oleh selubung nukleus (dalam bahasa Yunani, “eukariota” berarti memiliki nukleus). DNA eukariota adalah linier (pada prokariota, DNA berbentuk lingkaran dan terletak di wilayah khusus sel - nukleoid, yang tidak dipisahkan oleh membran dari sisa sitoplasma). Hal ini terkait dengan protein histon dan protein kromosom lain yang tidak dimiliki bakteri.

Dalam siklus hidup eukariota, biasanya terdapat dua fase inti (haplofase dan diplofase). Fase pertama ditandai dengan satu set kromosom haploid (tunggal), kemudian, dengan bergabung, dua sel haploid (atau dua inti) membentuk sel diploid (inti) yang mengandung satu set kromosom ganda (diploid). Kadang-kadang selama pembelahan berikutnya, dan lebih sering setelah beberapa pembelahan, sel kembali menjadi haploid. Siklus hidup seperti itu dan, secara umum, diploiditas bukanlah tipikal prokariota.

Perbedaan ketiga, mungkin yang paling menarik, adalah adanya organel khusus dalam sel eukariotik yang memiliki peralatan genetiknya sendiri, berkembang biak dengan pembelahan dan dikelilingi oleh membran. Organel tersebut adalah mitokondria dan plastida. Dalam struktur dan aktivitas hidupnya, mereka sangat mirip dengan bakteri. Keadaan ini mendorong para ilmuwan modern untuk percaya bahwa organisme tersebut adalah keturunan bakteri yang bersimbiosis dengan eukariota. Prokariota dicirikan oleh sejumlah kecil organel, dan tidak ada satupun yang dikelilingi oleh membran ganda. Sel prokariotik tidak memiliki retikulum endoplasma, alat Golgi, atau lisosom.

Perbedaan penting lainnya antara prokariota dan eukariota adalah adanya endositosis pada eukariota, termasuk fagositosis pada banyak kelompok. Fagositosis (secara harfiah berarti “makan oleh sel”) adalah kemampuan sel eukariotik untuk menangkap, membungkus dalam vesikel membran, dan mencerna berbagai macam partikel padat. Proses ini memberikan fungsi perlindungan penting dalam tubuh. Ini pertama kali ditemukan oleh I.I.Mechnikov di bintang laut. Munculnya fagositosis pada eukariota kemungkinan besar terkait dengan ukuran rata-rata (lebih lanjut tentang perbedaan ukuran ditulis di bawah). Ukuran sel prokariotik jauh lebih kecil, dan oleh karena itu, dalam proses perkembangan evolusioner eukariota, mereka mengalami masalah dalam menyediakan makanan dalam jumlah besar bagi tubuh. Akibatnya, predator bergerak pertama yang nyata muncul di antara eukariota.

Kebanyakan bakteri memiliki dinding sel yang berbeda dengan bakteri eukariotik (tidak semua eukariota memilikinya). Pada prokariota, ini adalah struktur tahan lama yang sebagian besar terdiri dari murein (di archaea, pseudomurein). Struktur murein sedemikian rupa sehingga setiap sel dikelilingi oleh kantung jaring khusus, yang merupakan satu molekul besar. Di antara eukariota, banyak protista, jamur dan tumbuhan memiliki dinding sel. Pada jamur terdiri dari kitin dan glukan, pada tumbuhan tingkat rendah terdiri dari selulosa dan glikoprotein, diatom mensintesis dinding sel dari asam silikat, pada tumbuhan tingkat tinggi terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan pektin. Rupanya, untuk sel eukariotik yang lebih besar, mustahil membuat dinding sel berkekuatan tinggi dari satu molekul. Keadaan ini dapat memaksa eukariota menggunakan bahan berbeda untuk dinding sel. Penjelasan lain adalah bahwa nenek moyang eukariota kehilangan dinding selnya karena transisi ke predasi, dan kemudian gen yang bertanggung jawab untuk sintesis murein juga hilang. Ketika beberapa eukariota kembali ke nutrisi osmotrofik, dinding sel muncul kembali, tetapi dengan dasar biokimia yang berbeda.

Metabolisme bakteri juga beragam. Secara umum, ada empat jenis nutrisi, dan semuanya terdapat pada bakteri. Ini adalah fotoautotrofik, fotoheterotrofik, kemoautotrofik, kemoheterotrofik (fototrofik menggunakan energi sinar matahari, kemotrofik menggunakan energi kimia). Eukariota mensintesis energi dari sinar matahari sendiri atau menggunakan energi siap pakai yang berasal dari sinar matahari. Hal ini mungkin disebabkan oleh munculnya predator di antara eukariota, sehingga kebutuhan untuk mensintesis energi telah hilang.

Perbedaan lainnya adalah struktur flagela. Pada bakteri, ukurannya tipis - diameternya hanya 15-20 nm. Ini adalah filamen berongga yang terbuat dari protein flagellin. Struktur flagela eukariotik jauh lebih kompleks. Mereka adalah pertumbuhan sel yang dikelilingi oleh membran dan mengandung sitoskeleton (aksonema) dari sembilan pasang mikrotubulus perifer dan dua mikrotubulus di tengahnya. Berbeda dengan flagela prokariotik yang berputar, flagela eukariotik menekuk atau menggeliat. Kedua kelompok organisme yang sedang kita pertimbangkan, sebagaimana telah disebutkan, sangat berbeda dalam ukuran rata-ratanya. Diameter sel prokariotik biasanya 0,5-10 mikron, sedangkan eukariota sama dengan 10-100 mikron. Volume sel tersebut 1000-10000 kali lebih besar dibandingkan sel prokariotik. Prokariota memiliki ribosom kecil (tipe 70S). Eukariota memiliki ribosom yang lebih besar (tipe 80S).

Ternyata, waktu kemunculan kelompok-kelompok tersebut juga berbeda-beda. Prokariota pertama muncul dalam proses evolusi sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu, dari mereka sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu organisme eukariotik berevolusi.