AUNG SUMBONO: BIOKIMIA PANGAN 2 (STKIP MUHAMMADIYAH SORONG 2012).

BAB. 1

Biokimia dan Sel

1.1 Tema Dasar

Organisme hidup, seperti manusia, dan bahkan sel-sel yang mereka terdiri individual, sangat kompleks dan beragam. Namun demikian, ada beberapa persamaan yang umum untuk semua makhluk hidup dari bakteri paling sederhana hingga manusia. Mereka semua menggunakan jenis biomolekul yang sama, dan mereka semua menggunakan energi. Akibatnya, organisme dapat dipelajari melalui metode kimia dan fisika.

Disiplin ilmu lain yang tidak terkait dengan biokimia muncul dengan penemuannya yang dapat memberikan jawaban atas permasalahan biokimia penting. Misalnya, MRI (magnetic Resonance Imaging) yakni suatu alat tes yang memainkan peran penting dalam ilmu kesehatan berasal fisikawan, menjadi alat penting bagi ahli kimia, dan saat ini memiliki peran besar dalam penelitian biokimia. Bidang biokimia mengacu pada banyak disiplin ilmu, dan sifat multidisiplin memungkinkan untuk menggunakan hasil dari banyak ilmu untuk menjawab pertanyaan tentang sifat molekul proses kehidupan. Aplikasi penting dari jenis pengetahuan yang terkait dibuat di bidang medis, sebuah pemahaman tentang kesehatan dan penyakit pada tingkat molekuler menyebabkan pengobatan dari berbagai jenis penyakit lebih efektif.

Reaksi yang terjadi dalam kehidupan sel memiliki rute perjalan. Setiap rute atau mekanisme reaksi hanya dilalui oleh molekul yang khas. Beberapa molekul memainkan peran ganda, sedangkan yang lain hanya memiliki peran yang khusus dalam serangkaian reaksi.
Beberapa reaksi ditemukan di semua sel, dan lainnya hanya ditemukan dalam jenis sel tertentu. Juga ditemukan pula fitur lebih struktural yang ditemukan dalam, sel-sel yang lebih besar lebih kompleks dari organisme yang lebih besar dari dalam sel-sel yang sederhana dari organisme seperti bakteri.

Sebuah konsekuensi yang tak terelakkan dari kerumitan ini adalah terminologi dengan jumlah yang besar diperlukan untuk menggambarkannya.

Kesamaan mendasar sel dari semua jenis membuat dispekulasi mengenai asal usul hidup. Biomolekul besar, seperti protein dan asam nukleat, memiliki struktur yang kompleks, sedangkan sel-sel hidup adalah sangat lebih kompleks lagi. Meski begitu, kedua molekul dan sel-sel muncul dari molekul sangat sederhana, seperti air, metana, karbon dioksida, amonia, nitrogen, dan hidrogen (Gambar 1.1). Pada gilirannya, molekul-molekul sederhana harus timbul dari atom. Molekul sederhana yang dibentuk oleh menggabungkan atom, dan reaksi dari molekul sederhana pada gilirannya membentuk menjadi molekul lebih kompleks. Molekul-molekul yang memainkan peran dalam sel hidup hari ini adalah sama dengan molekul yang ditemui dalam kimia organic yang berada pada konteks yang berbeda.

1,2 Dasar Kimia Dari Biokimia

Kimia organik adalah ilmu yang mempelajari senyawa karbon dan hidrogen dan derivatif mereka. Karena selular organisme hidup terdiri senyawa karbon, biomolekul adalah bagian dari subyek kimia organik. Selain itu, senyawa karbon banyak yang tidak ditemukan dalam setiap organisme, dan banyak topik yang penting bagi kimia organik memiliki sedikit hubungan
dengan makhluk hidup.

Kimiawan Jerman Friedrich Wöhler melakukan percobaan kritis yang menyangkal keyakinan tentang kimia dalam mahluk hidup tidak bisa dibuat diluar mahluk hidup itu sendiri pada tahun 1828. Wöhler mensintesis urea, yang bisa dikenal sebagai buangan produk dari metabolisme hewan, dari amonium cyanate, senyawa diperoleh dari sumber mineral (yang tak hidup).

NH₄OCN → H₂NCONH₂
Amonium Urea cyanate

Hal ini kemudian terbukti bahwa senyawa apapun yang terjadi dalam organisme hidup
dapat disintesis di laboratorium, walaupun dalam banyak kasus sintesis merupakan tantangan yang cukup sulit. Reaksi biomolekul dapat digambarkan dengan metode kimia organik, yang memerlukan klasifikasi senyawa menurut gugus fungsionalnya. Reaksi molekul didasarkan pada reaksi masing-masing gugus fungsional.

Tabel 1.1 mencantumkan beberapa gugus fungsional biologis penting. Perhatikan bahwa sebagian dari gugus-gugus fungsional mengandung oksigen dan nitrogen, yang termasuk dalam
elemen paling elektronegatif. Akibatnya, banyak dari gugus fungsional bersifat polar, dan sifat polar mereka memainkan peran penting dalam reaktivitasya. Beberapa kelompok yang sangat penting untuk ahli kimia organik yang hilang dari permasalahan karena molekul mengandung yang kelompok seperti alkil halida dan asil klorida, tidak memiliki penerapan khusus dalam biokimia. Sebaliknya, karbon yang mengandung turunan asam fosfat jarang disebutkan di mulai dari kimia organik, tetapi ester dan anhidrida dari asam fosfat (Gambar 1.2) adalah sangat penting dalam biokimia. Adenosine trifosfat (ATP), molekul yang merupakan energi yang berharga dari sel, mengandung hubungan ester dan anhidrida yang melibatkan asam fosfat.
Komponen penting dari biomolekul memiliki gugus fungsi karakteristik yang menentukan reaksi mereka.

Biomolekul

Percobaan telah dilakukan di mana senyawa sederhana dari suasana awal diperbolehkan untuk bereaksi dalam kondisi yang beragam mungkin telah ada di bumi purba. Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa senyawa abiotik sederhana bereaksi, (A, "tidak," dan bios, "kehidupan"), dengan tidak adanya kehidupan, untuk menimbulkan senyawa biologis penting seperti komponen protein dan asam nukleat.

Yang menarik adalah percobaan terkenal bersejarah Miller-Urey, ditunjukkan secara skematik pada Gambar 1.4. Dalam setiap percobaan, mengalirkan listrik, simulasi petir, dilewatkan melalui sistem tertutup yang berisi H₂, CH₄, dan NH₃, selain H₂O. Sederhana organik molekul, seperti formaldehida (HCHO) dan hidrogen sianida (HCN), merupakan produk khas dari reaksi tersebut, seperti asam amino, rangkaian protein. Menurut salah satu teori, reaksi seperti ini terjadi di samudra awal bumi; peneliti lain mendalilkan bahwa seperti reaksi terjadi pada permukaan partikel tanah liat yang hadir di bumi purba. Memang benar bahwa mineral zat mirip dengan tanah liat dapat bertindak sebagai katalis dalam berbagai reaksi. Kedua teori memiliki pendukungmasing-nasing, dan penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menjawab banyak pertanyaan yang belum terjawab.

Sel hidup saat ini adalah kumpulan yang mencakup molekul yang sangat besar, seperti protein, asam nukleat, dan polisakarida. Molekul-molekul ini lebih besar oleh banyak kekuatan sepuluh daripada molekul yang lebih kecil dari mana mereka dibangun. Ratusan atau ribuan molekul-molekul lebih kecil, atau monomer, bisa dihubungkan untuk menghasilkan makromolekul, yang juga disebut polimer. Kegunaan dari karbon penting di sini. Karbon adalah tetravalen dan mampu membentuk ikatan dengan dirinya sendiri dan dengan banyak unsur lainnya, sehingga menimbulkan berbagai jenis monomer, seperti asam amino, nukleotida, dan monosakarida (monomer gula).

Pada masa kini sel, asam amino (monomer) bergabung dengan polimerisasi untuk membentuk protein, nukleotida (juga monomer) bergabung untuk membentuk asam nukleat, dan polimerisasi monomer gula menghasilkan polisakarida. Percobaan polimerisasi dengan asam amino dilakukan pada kondisi awal-Bumi telah menghasilkan polimer seperti protein. Percobaan serupa telah dilakukan pada polimerisasi abiotik nukleotida dan gula, yang cenderung terjadi lebih sulit daripada polimerisasi asam amino. Protein dan asam nukleat memainkan peranan penting dalam proses kehidupan. Beberapa jenis asam amino dan nukleotida dapat dibedakan dengan mudah satu sama lain. Ketika asam amino membentuk polimer, dengan melepaskan air yang menyertai proses spontan, urutan asam amino menentukan sifat dari protein yang terbentuk. Demikian juga, kode genetik terletak pada urutan monomer nukleotida yang terpolimerisasi untuk membentuk asam nukleat (Gambar 1,5). Dalam polisakarida urutan monomer yang tidak berurutan membawa informasi genetik. Perhatikan bahwa semua bentuk (bahkan di tingkat monomer) memiliki "kepala" dan "ekor," memberikan arah gerak (Gambar 1.6).

GAMBAR 1,7 Peran template di sintesis polinukleotida. polynucleotida menggunakan mekanisme template untuk menghasilkan salinan tepat dari diri mereka sendiri: pasangan G dengan C, dan A berpasangan dengan U dengan interaksi yang relatif lemah. Untai awal bertindak sebagai template untuk mengarahkan sintesis untai komplementer. Untai komplementer kemudian bertindak sebagai template untuk produksi salinan untai awal. Perhatikan bahwa untai awal dapat template untuk nomor untai komplementer, masing-masing yang pada gilirannya dapat menghasilkan jumlah salinan untai awal. Proses ini menimbulkan sebuah amplifikasi urutan awal berkali lipat. (Hak Cipta © 1994 dari The Molecular Biology of the Cell, 3rd Edition by A. Alberts, D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, and J. D. Watson. Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis Books, Inc.)

Asam amino membangun protein dengan menghubungkan gugus karboksil dari satu asam amino dengan gugus amino dari asam amino berikutnya.

Polisakarida yang dibangun dengan menghubungkan karbon pertama satu gula dengan karbon keempat dari gula berikutnya.

Pada asam nukleat yang 3'-OH dari cincin ribosa satu nukleotida membentuk ikatan dengan 5'-OH dari cincin ribosa dari tetangganukleotida. Semua reaksi polimerisasi yang disertai oleh pelepasan air.

GAMBAR 1,6. Directionality pada makromolekul. Struktur Biologi dan makromolekul "rasa" atau directionality.

Kelas protein yang disebut enzim menampilkan aktivitas katalitik, yang berarti bahwa mereka meningkatkan tingkat reaksi kimia dibandingkan dengan reaksi tanpa katalis. Dalam konteks asal-usul kehidupan, molekul katalitik dapat memfasilitasi produksi sejumlah besar molekul kompleks, yang memungkinkan untuk akumulasi molekul tersebut. Ketika besar kelompok molekul terkait terakumulasi, sistem yang kompleks muncul dengan beberapa karakteristik organisme hidup. Sistem seperti ini memiliki sebuah organisasi nonrandom (tidak acak), cenderung untuk mereproduksi dirinya sendiri, dan bersaing dengan sistem lain untuk molekul organik sederhana yang ada di lingkungan. Salah satu yang paling penting fungsi dari protein adalah katalisis, dan efektivitas katalitik enzim diberikan tergantung pada urutan asam amino. Urutan spesifik asam amino hadir akhirnya menentukan sifat dari semua jenis protein, termasuk enzim. Jika tidak untuk katalisis protein, reaksi kimia yang terjadi dalam tubuh kita akan bekerja demikian lambat hingga tidak berguna untuk proses kehidupan.

Pada masa kini sel, urutan asam amino pada protein ditentukan oleh urutan nukleotida pada asam nukleat. Proses di mana genetik informasi diterjemahkan menjadi urutan asam amino sangat kompleks. DNA (Asam deoksiribonukleat), salah satu asam nukleat, dan berfungsi sebagai bahan coding. Kode genetik adalah hubungan antara urutan nukleotida asam nukleat dan urutan asam amino pada protein. Sebagai hasil dari hubungan ini, informasi untuk struktur dan fungsi semua makhluk hidup adalah lulus dari satu generasi ke generasi berikutnya. Cara kerja dari kode genetik tidak lagi sepenuhnya misterius, tetapi mereka jauh dari sepenuhnya dapat dipahami. Teori tentang asal usul kehidupan mempertimbangkan bagaimana sistem pengkodean mungkin dikembangkan, dan wawasan baru pada subtansi ini bisa memberikan harapan pada genetik kode masa kini.

Molekul untuk Sel

Sebuah penemuan dengan implikasi yang besar untuk diskusi tentang asal usul kehidupan
adalah bahwa RNA (asam ribonukleat), asam nukleat lain, mampu menjadi katalis yang
sendiri pengolahan. Sampai penemuan ini, aktivitas katalitik dikaitkan secara eksklusif
dengan protein. RNA, bukan DNA, kini dianggap oleh banyak ilmuwan untuk menjadi bahan coding asli, dan masih melaksanakan tugas ini dalam beberapa virus. Gagasan bahwa katalisis dan coding kedua terjadi pada satu molekul telah memberikan titik awal untuk penelitian lebih lanjut tentang asal usul kehidupan. (Lihat artikel oleh Cech dikutip dalam bibliografi pada akhir bab ini.) "dunia RNA" adalah kebijaksanaan konvensional saat ini, tapi pertanyaan yang belum terjawab ada tentang sudut pandang ini.

Menurut teori dunia-RNA, kemunculan bentuk RNA mampu mem-coding untuk replikasi sendiri merupakan titik penting dalam asal-usul hidup. Polynucleotides dapat mengarahkan pembentukan molekul yang urutan salinan persis aslinya. Proses ini tergantung pada mekanisme template (Gambar 1.7), yang sangat efektif dalam memproduksi salinan tepat tetapi adalah relatif memperlambat proses. Katalis diperlukan, yang dapat polinukleotida, bahkan molekul asli itu sendiri. Polipeptida adalah katalis yang lebih efisien dari polinukleotida, namun masih ada pertanyaan apakah mereka dapat langsung pembentukan salinan tepat dari diri mereka sendiri. Ingat bahwa di masa kini sel, kode genetik didasarkan pada asam nukleat, dan katalisis bergantung terutama pada protein.

Bagaimana sintesis asam nukleat (yang membutuhkan banyak enzim protein) dan sintesis protein (yang membutuhkan kode genetik untuk menentukan urutan asam amino) terjadi? Menurut hipotesis ini, RNA (atau sistem jenis terkait RNA) awalnya memainkan kedua peran, katalisator dan encoding replikasi sendiri. Akhirnya, sistem berkembang ke titik yang dapat menyandikan sintesis katalis yang lebih efektif, yaitu protein (Gambar 1.8). Bahkan kemudian, DNA mengambil alih sebagai materi genetik utama, menurunkan lebih serbaguna RNA untuk peran perantara dalam mengarahkan sintesis protein di bawah arahan dari kode genetik yang berada dalam DNA. Sebuah jumlah tertentu kontroversi seputar teori ini, tetapi telah menarik perhatian baru-baru ini. Pertanyaan yang belum terjawab tetap tentang peran RNA dalam asal usul kehidupan, tetapi jelas peran yang harus penting.

a. Sebuah RNA katalitik mengarahkan sendiri replikasi dengan urutan dan bentuk nukleotida aslinya.

b. Satu molekul RNA dalam kelompok mengkatalisis sintesis dari semua RNA dalam kelompok.

c. Urutan RNA menjadi template untuk urutan asam amino dalam protein dengan menggunakanmekanisme adaptor.

RNA katalitik lebih berkembang. Beberapa (RNA adaptor) mengikat asam amino. RNA adaptor juga terlibat saling melengkapi pasangan dengan coding RNA.

GAMBAR 1.8 Tahapan dalam evolusi sistem replikasi diri molekul RNA. Di setiap tahap, kompleksitas yang lebih muncul dalam kelompok RNA, yang akhirnya membentuk sintesis protein sebagai katalis yang lebih efektif. (Hak Cipta © 1994 dari The Molecular Biology of the Cell, 3rd Edition by A. Alberts, D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, and J. D. Watson. Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis Books, Inc.)

Hal lain yang penting dalam perkembangan sel-sel hidup adalah pembentukan membran yang memisahkan sel dari lingkungan mereka. Pengelompokan pengcoding dan molekul katalisator dalam kompartemen terpisah membawa molekul ke kontak lebih dekat antara satu sama lain dan tidak termasuk bahan asing. Lipid sudah sangat cocok untuk bentuk membran sel (Gambar 1,9).

- Replikasi diri molekul RNA, salah satunya bisa langsung sintesis protein

- Protein dibuat oleh sel RNA dipertahankan untuk digunakan dalam sel. RNA dapat dipilih berdasarkan penggunaannya yang katalis lebih efektif.

GAMBAR 1.9 Pentingnya dari membran sel dalam asal usul kehidupan. Tanpa kompartemen kelompok molekul RNA harus bersaing dengan yang lain dalam lingkungan mereka untuk protein yang mereka mensintesis. Dengan kompartemen, RNA memiliki akses eksklusif ke katalis yang lebih efektif dan lebih dekat satu sama lain, sehingga lebih mudah untuk berlangsungnya reaksi. (Hak Cipta © 1994 dari The Molecular Biology of the Cell, 3rd Edition by A. Alberts, D. Bray, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, and J. D. Watson. Reproduced by permission of Garland Science/Taylor & Francis Books, Inc.).

Beberapa teori tentang asal-usul kehidupan di fokuskan pada pentingnya protein dalam pengembangan sel pertama. Sebuah bukti kuat dari eksperimental akan pentingnya protein adalah asam amino mudah terbentuk dibawah kondisi abiotik, sedangkan nukleotida sangat sulit terjadi seperti itu. Proteinoid adalah polimer artificial yang disintesis dari asam amino, dan sifat mereka dapat dibandingkan dengan protein yang sebenarnya. Meskipun dari beberapa bukti yang ada urutan asam amino dalam proteinoid artifisial hasil sintesis tidak sepenuhnya urutan-acak tertentu yang mirip dengan urutan asam. Sebaliknya, urutan asam amino yang unik dan mapan ada untuk setiap protein yang dihasilkan oleh sel. Menurut teori yang memberikan dasar
pentingnya protein, agregat dari proteinoid terbentuk di Bumi awal, mungkin di lautan atau di pinggirannya. Agregat ini mengambil abiotik lainnya untuk menghasilkan prekursor biomolekul menjadi protocells, prekursor sel yang benar. Beberapa peneliti telah menemukan sistem model untuk protocells.

Dalam satu model, proteinoid artifisial disintesis yang diinduksi untuk agregat, struktur nya membentuk mikrosfer. Proteinoid mikrosfer adalah bentuk bola dan dalam sampel yang diberikan mereka kira-kira hampir sama dengan diameternya. Mikrosfer tersebut tentu bukan sel, tetapi mereka memberikan model untuk protocells. Mikrosfer dibuat dari proteinoid dengan aktivitas katalitik menunjukkan aktivitas katalitik yang sama dengan proteinoid. Selain itu, adalah kemungkinan untuk membangun agregat tersebut lebih dari satu jenis aktivitas katalitik sebagai model untuk sel primitif. Perhatikan bahwa agregat ini tidak memiliki sistem coding. Self-replikasi peptida (coding dan katalisis dilakukan oleh molekul yang sama) telah dilaporkan, tetapi pekerjaan yang dilakukan pada peptida terisolasi, bukan pada agregat.

Baru-baru ini, upaya telah dilakukan untuk menggabungkan beberapa baris penalaran tentang asal usul kehidupan menjadi sebuah teori asal ganda. Menurut alur pemikiran, pengembangan katalisis dan pengembangan sistem pengkodean muncul secara terpisah, dan kombinasi dari keduanya yang diproduksi oleh kehidupan seperti yang kita kenal. Kenaikan molekul agregat ini mampu mengkatalisis reaksi adalah salah satu asal usul kehidupan, dan munculnya sistem berdasar asam nukleat coding adalah yang asal lain.

Sebuah teori bahwa kehidupan mulai pada partikel tanah liat adalah bentuk teori asal ganda. Menurut sudut pandang ini, coding muncul pertama, tetapi bahan coding itu adalah permukaan alami tanah liat. Pola ion pada permukaan tanah liat diperkirakan telah bertindak sebagai kode, dan proses pertumbuhan kristal diperkirakan telah bertindak membentuk replikasi. Molekul sederhana dan enzim protein muncul di permukaan tanah liat dan akhirnya menimbulkan agregat yang menyediakan fitur penting dari kompartementalisasi. Di kemudian hari, perkembangan RNA menyediakan sistem coding jauh lebih efisien sel dari tanah liat, dan berbasis RNA diganti tanah liat berbasis sel. Skenario ini mengasumsikan waktu bukan merupakan faktor pembatas dalam proses.

Pada tulisan ini, tidak ada teori asal usul kehidupan yang pasti dimunculkan dan tidak ada pula yang pasti dibantah. Topik ini masih dalam penyelidikan aktif. Tampaknya sangat tidak mungkin bahwa kita akan pernah tahu dengan pasti bagaimana kehidupan berasal di planet ini, tapi ini dugaan memungkinkan kita untuk memnculkan beberapa pertanyaan penting,.

1.4 Perbedaan-Biologi Terbesar

Prokariota dan Eukariota

Semua sel mengandung DNA. Total DNA dari sel disebut genom. Gen adalah unit hereditas individu, mengendalikan sifat-sifat individu dengan coding untuk fungsional protein atau RNA. Sel-sel paling awal yang berevolusi pasti sangat sederhana, memiliki keperlukan untuk proses kehidupan minimum. Jenis-jenis organisme hidup hari ini yang mungkin paling mirip dengan sel-sel yang paling awal adalah prokariota. Kata ini dari Yunani (karyon, "kernel, kacang"), secara harfiah berarti "sebelum inti". Prokariota termasuk bakteri dan cyanobacteria. Cyanobacteria adalah organisme bersel tunggal, namun kelompok dari mereka bisa eksis dalam adaptasi dalam hubungan dengan lingkungan, membentuk koloni dengan beberapa diferensiasi
fungsi selular. Apa perbedaan antara prokariot dan eukariot sebuah? eukariot (kata berarti "inti sejati."). Eukariota adalah organisme yang lebih kompleks dan memiliki multiseluler atau bersel tunggal. Sebuah inti yang jelas, berangkat dari sel dengan membran sisa, adalah salah satu fitur utama yang membedakan sebuah eukariota dari prokariota. Sebuah bukti-bukti fosil menunjukkan bahwa eukariota berkembang dari prokariota sekitar 1,5 miliar (1,5 × 10⁹) tahun yang lalu, sekitar 2 miliar tahun setelah kehidupan pertama kali muncul di Bumi. Contoh eukariota bersel tunggal adalah ragi dan Paramecium; semua organisme multiseluler (misalnya, hewan dan tumbuhan) adalah eukariota. Seperti bisa diduga, sel eukariotik yang lebih kompleks dan biasanya jauh lebih besar dari sel-sel prokariotik. Diameter dari sel prokariotik khas
berkisar 1 sampai 3 pM (1 × 10^-6 sampai 3 × 10^-6 m), sedangkan yang dari sel eukariotik adalah sekitar 10 sampai 100 pM. Perbedaan antara prokariot dan eukariota sangat dasar yang sekarang menjadi titik kunci dalam klasifikasi organisme hidup; jauh lebih penting daripada perbedaan antara tumbuhan dan hewan.

Perbedaan utama antara sel prokariotik dan eukariotik adalah keberadaan organel, khususnya nukleus, pada eukariota. Organel adalah bagian dari sel yang memiliki fungsi berbeda, tetapi dikelilingi oleh membran sendiri dalam sel. Sebaliknya, struktur sel prokariotik relatif sederhana, kurang terbungkus membran organel. Seperti sel eukariotik, sebuah sel prokariotik memiliki membran sel, atau membran plasma yang memisahkannya dari dunia luar. Membran plasma hanya ditemukan di membran sel prokariotik. Dalam prokariota dan eukariota, membran sel terdiri dari dua lapisan (bilayer) dari molekul lipid dengan berbagai protein di dalamnya. Organel memiliki fungsi tertentu. Sebuah sel eukariotik khas memiliki inti dengan membrane inti. Mitokondria (organel pernapasan) dan sistem membran internal yang dikenal sebagai retikulum endoplasma juga umum untuk semua sel eukariotik. reaksi oksidasi menghasilkan energi berlangsung di mitokondria eukariotik

Dalam prokariota, reaksi serupa terjadi pada membran plasma. Ribosom (partikel yang terdiri dari RNA dan protein), yang merupakan situs sintesis protein dalam semua organisme hidup, sering terikat pada retikulum endoplasma pada eukariota. Dalam prokariota, ribosom ditemukan bebas dalam sitosol. Suatu pembedaan dapat dibuat antara sitoplasma dan sitosol. Sitoplasma mengacu pada bagian dari sel di luar inti, dan sitosol adalah bagian berair dari sel yang terletak di luar dibatasi membran organel. Kloroplas adalah organel di mana fotosintesis terjadi, ditemukan dalam system sel dan ganggang hijau. Dalam prokariota yang mampu fotosintesis, reaksi terjadi di lapisan yang disebut kromatofora, yang merupakan perluasan dari
membran plasma, bukan di kloroplas. Tabel 1.3 meringkas perbedaan mendasar antara prokariotik dan sel eukariotik .

1.5. Sel prokariotik

Meskipun tidak ada inti yang jelas ada dalam prokariota, sel DNA terkonsentrasi dalam satu wilayah yang disebut wilayah inti. Ini bagian dari sel mengarahkan cara kerja sel, tidak sebanyak inti eukariotik. Bagaimana DNA prokariotik diatur tanpa inti? DNA prokariot tidak dikomplekskan dengan protein dalam jalur yang luas dengan bentuk yang ditentukan, seperti DNA eukariota. Secara umum, hanya ada satu, molekul tertutup, melingkar DNA dalam prokariota. Lingkaran DNA ini adalah genom, melekat pada membran sel. Sebelum prokariotik
sel membelah, DNA bereplikasi sendiri, dan kedua lingkaran DNA terikat ke membran plasma. Sel kemudian membagi, dan masing-masing dua sel (hasil belahan) menerima satu salinan DNA (Gambar 1.10).

GAMBAR 1.10. Mikrograf Elektron dari bakteri. Sebuah hasil gambar mikroskop elektron berwarna sebuah prokariota: bakteri Escherichia coli (diperbesar 16.500 ×). Pasangan di tengah menunjukkan pembagian menjadi dua sel yang hampir selesai.

Dalam sel prokariotik, dalam sitosol (bagian cairan dari sel di luar wilayah inti) sering memiliki penampilan sedikit granular karena kehadiran ribosom. Karena terdiri dari RNA dan protein, mereka juga disebut partikel ribonucleoprotein, mereka adalah situs sintesis protein dalam semua organisme. Keberadaan ribosom adalah fitur utama prokariotik sitosol. (Membran-terikat organel, karakteristik eukariota, tidak ditemukan pada prokariota.)

Setiap sel terpisah dari dunia luar oleh membran sel, atau membran plasma, satu himpunan molekul lipid dan protein. Selain itu ke membran sel dan eksternal, sebuah sel bakteri prokariotik memiliki sel dinding, yang terdiri sebagian besar dari bahan polisakarida. Sifat-sifat kimia dinding sel prokariotik dan eukariotik agak berbeda, tetapi fitur umumnya adalah polimerisasi gula menghasilkan polisakarida yang ditemukan di dinding sel prokariotik dan eukariotik. Karena dinding sel terdiri dari bahan kaku, mungkinkan berfungsi sebagai perlindungan untuk sel.

1.6. Sel eukariotik

Tanaman dan hewan multiseluler adalah eukariota, seperti protista dan jamur, tetapi perbedaan jelas ada di antara mereka. Perbedaan ini tercermin pada tingkat selular. Salah satu perbedaan terbesar antara eukariota dan prokariota adalah adanya subselular organel. Tiga dari organel yang paling penting dalam sel eukariotik adalah inti, mitokondria, dan kloroplas. Setiap sel dipisahkan oleh membran ganda. Inti berisi sebagian besar sel DNA dan merupakan tempat sintesis RNA. Kandungan Enzim mitokondria yang mengkatalisis energi penting menghasilkan reaksi. Kloroplas, yang ditemukan pada tumbuhan hijau dan ganggang hijau, adalah situs fotosintesis. Kedua mitokondria dan kloroplas mengandung DNA yang berbeda dari yang ditemukan di nukleus, dan keduanya melakukan transkripsi dan protein berbeda dari yang dilakukan oleh sintesis inti. Sel bakteri dan tumbuhan, memiliki dinding sel. Sebuah dinding sel tumbuhan sebagian besar terdiri dari selulosa polisakarida, memberikan bentuk dan stabilitas mekanik sel. Kloroplas, organel fotosintesis, ditemukan pada tanaman hijau dan ganggang. Sel hewan tidak memiliki dinding sel maupun kloroplas, yang sama adalah benar dari beberapa protista. Gambar 1.11. Menunjukkan beberapa perbedaan penting antara tanaman khas sel, sel-sel hewan khas, dan prokariota.