Inggit Biologi.docx

EVOLUSI PROKARIOTIK

DISUSUN OLEH NAMA : INGGIT GARNASIH NIM : G1C016018 KELAS : MIPA-C

PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MATARAM 2017

A. PENDAHULUAN Kehidupan merupakan suatu rangkaian yang terentang dari organisme paling awal melalui berbagai garis keturunan sampai adanya keanekaragaman organisme yang luar biasa yang hidup saat ini. Kehidupan dimulai sangat dini dalam sejarah bumi dan organisme pertama itu merupakan nenek moyang bagi kaleidoskop keanekaragaman biologis yang kita lihat saat ini. Organisme yang paling kita kenal adalah organisme makroskopik dan multiseluler, terutama tumbuhan dan hewan. Namun demikian, pada tiga perempat awal sejarah evolusi, satu-satunya organisme bumi adalah organisme mikroskopik dan uniseluler (bersel tunggal). Sejarah kehidupan prokariotik merupakan suatu kisah sukses yang terentang selama lebih dari 3,5 miliar tahun. Prokariot berperan dalam pembentukan kondisi bumi hingga sekarang. Akumulasi O2 atmosfer berasal dari aktivitas fotosintesis Cianobakter 2.5 milyar tahun yang lalu, sedangkan prokariot tertua hidup3.5 milyar tahun yang lalu. Prokariot ditemukan diberbagai lingkungan ekstrem dingin, panas, asam, atau basa yang tidak cocok bagi eukariot. Prokariota adalah organisme pertama, dan bertahan hidup sampai sekarang sebagai organisme hidup yang paling luas tempat hidupnya dan paling banyak jumlahnya.

B. PERMASALAHAN 1. Apakah yang dimaksud dengan prokariotik? 2. Bagaimana asal mula dan evolusi prokariotik? 3. Apa saja bukti kehidupan prokariotik? 4. Bagaimana bentuk prokariotik secara umum? 5. Apa saja klasifikasi prokariotik? 6. Apakah dampak ekologis dari prokariotik?

C. PEMBAHASAN 1. Pengertian Prokariotik Prokariota secara umum adalah organisme bersel tunggal, meskipun beberapa diantaranya membentuk agregat (kumpulan), koloni, atau suatu bentuk multi

selular tunggal. Sebagian besar prokariota berbentuk bulat (kokus), batang (basilus), atau heliks (meliputi bakteri yang dikenal sebagai spiral dan spirokaeta). 2. Asal Mula dan Evolusi Prokariotik a. Menurut Para Ahli 

Oparin dan J.B.S. Haldane Pada tahun 1920-an, A.I. Oparin dari Rusia dn J.B.S. Haldane dari Inggris membuat hipetesis tentng bumi primitif. Atmofer bumi dan lautan purbakala pada masa itu memang jauh berbeda dengan kondisi bumi saat ini. Menurut Oparin dan Haldane, pada masa itu banyak terjadi petir dan hujan meteroit yang memungkinkan terjadinya penggabungan molekul sederhana menjadi molekuk yang lebih kompleks.Adanya bermacam-macam senyawa yang terjadi akibat petir yang menyambar-nyambar akan membentuk

suatu

kumpulan

fospolipid dan karbohidrat berbentuk butiran-butiran kecil. Butiranbutiran kecil dapat terbetuk di pori-pori batuan yang terbentuk karena hasil dari magma antara lain adalah batu apung. Karena temperatur yang masih relatif panas,maka butiran-butiran tersebut mengalami proses pemekatan dan bagian luarnya mengalami pengeringan. Diperkirakan butiran-butiran tarsebut terbawa oleh hujan kebadan air. Dalam air, butiran-butiran tersebut mungkin bergabung dengan butiran lain atau menarik senyawa lain untuk masuk secara difusi. Butiran yang menjadi terlalu besar akan pecah karena daya kohesinya akan melemah kalau butiran tersebut terlalu besar dan mungkin menjadi beberapa butiran yang lebih kecil dan dengan cara yang sama proses ini terjadi berulang-ulang. Dengan demikian, maka diantara bermilyar-milyar butiran dan selang berjuta-juta tahun, ada satu sampai beberapa butiran yang mempunyai kandungan yang cukup lengkap untuk memulai kehidupan. Hal ini digambarkan pada kenyataan bahwa selama seribu lima ratusan juta tahun setelah bumi terbentuk, kehidupan belum ada. Dengan demikian terbentuklah kehidupan pertama, yaitu sel prokariot

yang sederhana. Proses ini belum tentu berlangsung terus, karena udara belum mempunyai lapisan ozon yang melindungi sel-sel yang baru hidup. Tetapi dengan banyaknya butiran-butiran fosfolipid, maka mungkin butiran yang berbeda beberapa cm dari permukaan air tidak terkena pengaruh radiasi sinar ultraviolet sajalah yang kemudian membentuk kehidupan pertama. 

Stanley Miller dan Halord Urey Pada tahun 1953, Stanley Miller dan Halord Urey menguji hipotesis Oparin-Haldane memulai eksperimentasi di laboraturium. Kondisi percobaan disesuaikan dengan atmosfer bumi primitif Atmosfer bumi dalam model Miller-Urey ini, terdiri atas gas-gas H2O, H2, CH4 (metana), dan NH3. Gas-gas ini dimasukkan ke dalam tabung lalu dipanaskan bersama dengan air. Dengan bantuan loncatan bunga api listrik dan radiasi UV, gas-gas tersebut akan bereaksi membentuk molekul organic sederhana seperti HCN dan HCHO (formaldehid). Di samping itu juga terbentuk senyawa-senyawa organik seperti asam amino, gula, asam lemak, dan nukleotida.

Gambar 1.2. Model Percobaan Harold Urey dan Stanley Miller b. Evolusi Secara Umum

Mula-mula prokariot memanfaatkan sulfur dan nitrogen sebagai sumber energi. Setelah itu, terbentuklah bermacam –macam prokariot. Beberapa prokariot kemudian mempunyai kemampuan untuk memanfaatkan CO2 dan air yang tersedia melimpah dengan membentuk plastida. Dengan adanya proses fiksasi dengan memanfaatkan CO2 dan H2O, maka terbentulah prokariot yang menggunakan energi dari pemecahan CO2 dan mendapatkan energi secara efisien. Prokariot tersebut kemudian menjadi sumber utama dari kehidupan sekarang. Penggunaan CO2 dan H2O akan mengeluarkan oksigen sebagai sisa metabolisme memberikan peluang untuk kehidupan selanjutnya, karena mayoritas organisme di dunia memanfaatkan oksigen yang lebih efesien. 3. Bukti Kehidupan Prokariotik Bukti-bukti kehidupan prokariota (purba) telah ditemukan pada batuan yang

disebut

stromatolit

(Bahasa

Yunani stroma, “tempat

tidur”,

dan lithos,“batu”). Stromatolit adalah kubah bergaris-garis yang tersusun dari batuan sedimen yang sangat mirip dengan kerak berlapis-lapis yang sekarang ini terbentuk pada dasar rawa berair asin dan beberapa laguna laut hangat oleh koloni bakteri dan sianobakteri. Lapisan itu adalah endapan yang menempel ke lapisan seperti jelli yang tersusun dari mikroba yang motil yang terus-menerus bermigrasi keluar dari satu lapisan sedimen dan membentuk sebuah lapisan lagi di atasnya sehingga menghasilkan suatu pola pita berlapis. Meskipun beberapa stomatolit dapat terbuat dari pengendapan mineral tanpa adanya kehidupan, fosil yang mirip dengan prokariota berbentuk bola (sferikal) dan berfilamen telah ditemukan pada stromatolit berumur 3,5 miliar tahun di Afrika bagian selatan dan Australia Barat. Fosil tersebut saat ini merupakan fosil organisme hidup tertua yang diketahui. Namun demikian, fosil yang terdapat di Australia Barat tampak seperti organisme fotosintetik yang munkin merupakan organisme penghasil oksigen. 4. Bentuk prokariotik secara Umum

a.

Prokariota cocci atau bulat, terbentuk satu per satu, pasangan(diplococci) atau kumpulan banyak sel (streptococci),dan kumpulan yang mirip rangkaian buah anggur (staphylacocci).

b. Prokariota berbentuk batang atau bacilli (tunggal/bacillus),adalah bentuk yang paling umum hidup soliter/menyendiri, tetapi beberapa bentuk batangitu tersususn dalam bentuk rantai.

c. Prokariota berbentuk heliks meliputi spirilla dan spirokaeta 

Hampir semua prokariota memiliki dinding sel yang berbeda di luar membran plasmanya. Sebagian besar dinding sel bakteri mengandung peptidoglikan yang terdiri dari modifikasi gula- gula yang diikat silangkan dengan polipeptida pendek yang berbeda dari satu spesies ke spesies lain (dinding sel arkhaea tidak memiliki peptidoglikan). Pengaruhnya adalah adanya sebuah jaringan molekuler tunggal yang membungkus dan melindungi seluruh sel itu.



Banyak diantara prokariota bersifat motil. Bakter motil mendorong dirinya sendiri dengan menggunakan flagela, menggunakan filamen mirip flagela yang berada didalam dinding sel (spirokaeta), atau meluncur pada sekresi berlumpur. Dalam

sautu lingkungan yang relatif seragam, prokariota berflagela dapat bergerak secara acak, namun dalam suatu lingkungan yang heterogen, banyak prokariota yang dapat melakukan taksis, yaitu pergerakan menuju atau menjauh suatu rangsangan. Prokariota motil yang berfotosintesis umumnya menunjukkan fototaksis positif, suatu prilaku yang mempertahankan keberadaan prokariota dalam cahaya. Beberapa prokariota mengandung deretan partikel magnetik kecil yang memungkinkan sel mengatur orientasi sesuai dengan medan maghnet. Partikel itu dapat membantu sel membedakan bagian atas dari bagian bawah serta menyebabkan prokariota bergerak menuju sedimen yang kaya akan zat makanan pada dasar kolam dan laut dangkal.

5. Klasifikasi Prokariotik a. Prokariot secara evolusi dibedakan 2 domain, antara lain: a) Kelompok arkhaea ( Aechaebacteria ) Arkhaea berasal dari bahasa Yunani “Archais” (kuno), karena memang cara hidupnya dalam arti nutrisi dan metabolismenya sangat primitive, Sebagiann besar arkhaea menempati habitat yang ekstrim. b) Kelompok bacteria ( Eubacteria ) Istilah bacteria umumnya digunakan dalam biologis sebagai acuan prokariotik. Bacteria terdiri dari bakteri gram positif, bakteri hijau fotosintetik (anaerob), sianobakteria, bakteri gram negatif, bakteri ungu, dann spirochaeta.

Gambar 4.3. klasifikasi prokariotik

b. Berdasarkancaramendapatkan

energi

dan

karbon,

Prokariot

dapat

dikelompkkan kedalam empat kategori, antara lain: a) Fotoautotrof adalah organisme fotosintetik yang memanfaatkan energi cahaya untuk menjalankan sintesis senyawa organic dari karbon dioksida. Alat metabolis yang dikhususkan pada organisme ini meliputi membran internal dengan sistem pigmen yang mengambil cahaya. Diantara kelompok prokariota fotosintetik yang beragam itu terdapat sianobakteri. b) Kemoautotrof hanya memerlukan CO2 sebagai sumber karbon, tetapi alih-alih menggunakan cahaya untuk energi prokariota ini mendapatkan energi dengan cara mengoksidasi bahan-bahan anorganik. Energi kimia diekstraksi dari hydrogen sulfide (H2S), ammonia (NH3), ion fero (Fe2+) atau beberapa bahan kimi, tergantung pada spesiesnya. Cara memperoleh nutrient seperti ini unik untuk prokariota tertentu. Sebagai contoh, arkhea dari genus sulfolobus yang mampu mengoksidasi sulfur. c) Fotoheterotrof dapat menggunakan cahaya untuk menghasilkan ATP, tetapi harus menggunakan karbon dalam bentuk organik. Cara memperoleh nutrient seperti ini hanya terbatas pada prokariota tertentu.

d) Kemoheterotrof harus mengkonsumsi molekul organik untuk sumber energi dan karbon. Cara memperoleh nutrient seperti ini banyak ditemukan pada prokariota, protista, fungi, hewan, dan bahkan beberapa tumbuhan.

6.

Struktur, Fungsi, dan Reproduksi prokariotik a. Struktur dan fungsi pada sel prokariotik 

Dinding sel Hampir semua prokariota memiliki dinding sel yang berada di luar membran plasmanya. Sebagian besar dinding sel bakteri mengandung peptidoglikan yang terdiri dari modifikasi gula-gula yang diikat silangkan dengan polipeptida pendek yang berbeda dari satu spesies ke spesies lain (dinding sel arkhaea tidak memiliki peptidoglikan). Pengaruhnya adalah adanya sebuah jaringan molekuler tunggal yang membungkus dan melindungi seluruh sel itu.



Membran plasma Membran sel atau membran plasma tersusun atas molekul lemak dan protein.Fungsinya

sebagai

pelindung

molekuler

sel

terhadap

lingkungan di sekitarnya dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dan ke dalam sel. 

Mesosom Pada tempat tertentu, membran plasma melekuk ke dalam membentuk mesosom. Mesosom berfungsi dalam pembelahan sel dan sebagai penghasil energi. Biasanya mesosom terletak dekat dinding sel yang baru terbentuk pada saat pembelahan biner.



Sitoplasma Sitolpasma tersusun atas air, protein, lemak, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim digunakan untuk mencerna makanan secara ekstraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel.



Ribosom

Ribosom merupakan organel tak bermembran tempat berlangsungnya sintesis protein. 

DNA Asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, disingkat DNA) merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik, yakni sifat-sifat yang harus diwariskan kepada keturunannya. Karena itu DNA disebut pula sebagai materi genetik.



RNA Asam ribonukleat (ribonucleic acid, disingkat RNA) merupakan persenyawaan hasil transkripsi (hasil cetakan, hasil kopian) DNA. Jadi, bagian tertentu DNA melakukan transkripsi (mengopi diri) membentuk RNA. RNA membawa kode-kode genetik sesuai dengan pesanan DNA. Selanjutnya, kode-kode genetik itu akan diterjemahkan dalam bentuk urutan asam amino dalam proses sintesis protein.



Flagella dan pili Banyak diantara prokariota bersifat motil. Bakteri motil mendorong dirinya sendiri dengan menggunakan flagella, menggunakan filamen mirip flagella yang berada didalam dinding sel (spirokaeta), atau meluncur pada sekresi berlumpur. Dalam sautu lingkungan yang relatif seragam, prokariota berflagella dapat bergerak secara acak, namun dalam suatu lingkungan yang heterogen, banyak prokariota yang dapat melakukan taksis, yaitu pergerakan menuju atau menjauh dari suatu rangsangan.

Prokariota

motil

yang

berfotosintesis

umumnya

menunjukkan fototaksis positif, suatu prilaku yang mempertahankan keberadaan

prokariota

dalam

cahaya.

Beberapa

prokariota

mengandung deretan partikel magnetik kecil yang memungkinkan sel mengatur orientasi sesuai dengan medan magnet. Partikel itu dapat membantu sel membedakan bagian atas dari bagian bawah serta

menyebabkan prokariota bergerak menuju sedimen yang kaya akan zat makanan pada dasar kolam dan laut dangkal. b. Reproduksi prokariotik Prokariotik bereproduksi hanya secara aseksual dengan cara pembelahan biner (binary fissioon), sambil mensintesis DNA secara kontinyu. Populasi prokariotik tumbuh dan beradaptasi secara cepat. Sebuah sel prokariotik tunggal dalam suatu lingkungan yang sesuai akan menjadi sebuah koloni keturunan melalui pembelahan berulang. Variasi genetik terjadi melalui mutasi dan transfer gen. Transfer gen dapat terjadi dengan cara: konjugasi yaitu pemindahan gen-gen secara langsung dari satu prokariota ke prokariota lainnya, transduksi viral yaitu pemindahan gen antar prokariota dengan bantuan virus, atau dengan cara transformasi yaitu: Prokariot berperan dalam pembentukan kondisi bumi hingga sekarang. Akumulasi O2 atmosfer berasal dari aktivitas fotosintesis Sianobakter 2,5 milyar tahun yang lalu, sedangkan prokariotik tertua hidup 3,5 milyar tahun yang lalu seperti fosil stromatolit yang ditemukan di Australia Barat. 7. Dampak Ekologis Prokariotik a.

Prokariotik adalah penghubung yang harus ada dalam pendaur ulangan unsur kimia dalam ekosistem. Evolusi metabolisme prokariota merupakan penyebab sekaligus akibat dari lingkungan dibumi yang berubah. Prokariota pertama kemungkinan adalah kemoautotrof yang mendapatkan energi dari reaksi yang melibatkan bahan kimia anorganik. Prokariotik fotosintetik awal menggunakan pigmen dan tenaga cahaya fotosistem untuk mengfiksasi karbon dioksida, yang membebaskan O2 sebagai hasil sampingan. Hal ini secara drastis mengubah atmosfer bumi awal dan mempengaruhi evolusi biologis selanjutnya.

b.

Banyak prokariota adalah simbiotik. Prokariota sangat jarang berfungsi sendirian di lingkungan. Prokariota lebih sering berinteraksi dalam

kelompok,

seringkali

menyertakan

spesies

prokariota atau eukariota lain dengan metabolisme yang saling melengkapi..

Simbiosis kemungkinan berperan penting dalam evolusi prokariota dan juga dalam asal mula eukariota awal. Prokariota ditemukan dalam berbagai macam simbiosis. Sebagai contoh, tumbuhan dari famili legum (kacang-kacangan) memiliki bintil pada akarnya yang disebut nodul, yang merupakan tempat hidup prokariota mutualistik yang memfiksasi nitrogen untuk digunakan oleh inangnya. Sedangkan tumbuhan (inang) membalas dengan menyediakan persediaan gula dan nutrien organik lainnya. Bakteri yang menempati permukaan dalam dan luar tubuh manusia sebagian besar terdiri dari spesies komensalisme, tetapi beberapa spesies adalah simbion mutual. Sebagai contoh, bakteri fermentasi yang hidup dalam vagina menghasilkan asam yang mempertahankan pH antara 4,0 dan 4,5 yang menekan pertumbuhan kapang dan mikroorganisme yang memiliki potensi membahayakan. Bakteri parasitik adalah bakteri yang dikelompokkan sebagai patogen karena mereka menyebabkan penyakit pada inangnya. c. Manusia menggunakan prokariota dalam riset dan teknologi. Manusia telah mempelajari berbagai cara untuk memanfaatkan kemampuan metabolik prokariota yang beraneka ragam, baik untuk tujuan penelitian ilmiah maupun untuk tujuan praktis. Metabolisme dan biologi molekuler telah dipelajari di laboratorium dengan menggunakan prokariota sebagai suatu sistem model yang relatif sederhana. Pada kenyataannya,

E. coli dan

prokariota lain bagi banyak laboratorium riset adalah organisme yang dipahami paling baik diantara semua organisme. Metanogen merupakan pengurai penting yang digunakan untuk pengolahan kotoran.

Prokariota

bermanfaat

dalam

membantu

menyelesaikan

permasalahan lingkungan. Bakteri tanah yang disebut pseudomonas (proteobakteri) menguraikan peptisida, produk petroleum, dan senyawa sintetik lainnya. Industri kimia mengembangbiakkan bakteri dalam jumlah yang besar untuk menghasilkan aseton, butanol, dan beberapa produk lainnya. Perusahaan farmasi, industri makanan dan teknik DNA rekombinan telah membuka suatu era baru dalam penggunaan prokariota secara komersial.

D. KESIMPULAN Prokariotik adalah organisme pertama dan bertahan hidup sampai sekarang sebagai organisme hidup yang paling luas tempat hidupnya dan paling banyak jumlahnya. Di duga keberadaannya berevolusi dari adanya bermacam-macam senyawa yang terjadi akibat petir yang menyambar-nyambar akan membentuk suatu kumpulan fospolipid dan karbohidrat berbentuk butiran-butiran kecil sehingga pada suatu masa memungkinkan untuk terjadinya kehidupan. Prokariotik secara umum adalah organisme yang bersel tunggal, meskipun beberapa diantaranya berkoloni. Sebagian besar prokariotik berbentuk bulat, batang (basilus), atau heliks. Prokariotik hanya bereproduksi dengan aseksual, yaitu dengan pembelahan biner. Prokariotik terbagi menjadi 2 domain yaitu: domain arkaea dan domain bakteria. Domain arkaea hidup dalam lingkungan ekstrim yang merupakan sisasisa dari kondisi bumi primodial. Sebagian besar eukariota merupakan domain bakteria. Selain itu prokariotik dikelompokkan kedalam empat kategori berdasarkan cara mendapatkan energi dan karbon, kemoautotrof, fotoheterotrof, dan kemoorganoheterotrof.

yaitu: fotoautotrof,

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Reece-Mithchell. 2000. Biologi Edisi Lima-Jilid II. Jakarta : Erlangga. Keeton, William T. 1980. Biological Science 3rded. New York: W.W Norton & Commpani. Subowo. 1995. Biologi Sel dan Molekuler. Bandung: Angkasa. Waluyo, Lud. 2011. Miskonsepsi dan Kontroversi Evolusi serta Implikasinya pada Pembelajaran. Malang: UMM Press.