BIOLOGI MOLEKULER

Biologi Molekuler merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara struktur dan fungsi molekul-molekul hayati serta kontribusi hubungan tersebut terhadap pelaksanaan dan pengendalian berbagai proses biokimia. Secara lebih ringkas dapat dikatakan bahwa Biologi Molekuler mempelajari dasar-dasar molekuler setiap fenomena hayati. Oleh karena itu, materi kajian utama di dalam ilmu ini adalah makromolekul hayati, khususnya asam nukleat, serta proses pemeliharaan, transmisi, dan ekspresi informasi hayati yang meliputi replikasi, transkripsi, dan translasi.

Meskipun sebagai cabang ilmu pengetahuan tergolong relatif masih baru, Biologi Molekuler telah mengalami perkembangan yang sangat pesat semenjak tiga dasawarsa yang lalu. Perkembangan ini terjadi ketika berbagai sistem biologi, khususnya mekanisme alih informasi hayati, pada bakteri dan bakteriofag dapat diungkapkan. Begitu pula, berkembangnya teknologi DNA rekombinan, atau dikenal juga sebagai rekayasa genetika, pada tahun 1970-an telah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi perkembangan Biologi Molekuler. Pada kenyataannya berbagai teknik eksperimental baru yang terkait dengan manipulasi DNA memang menjadi landasan bagi perkembangan ilmu ini.

Biologi Molekuler sebenarnya merupakan ilmu multidisiplin yang melintasi sejumlah disiplin ilmu terutama Biokimia, Biologi Sel, dan Genetika. Akibatnya, seringkali terjadi tumpang tindih di antara materi-materi yang dibahas meskipun seharusnya ada batas-batas yang memisahkannya. Sebagai contoh, reaksi metabolisme yang diatur oleh pengaruh konsentrasi reaktan dan produk adalah materi kajian Biokimia. Namun, apabila reaksi ini dikatalisis oleh sistem enzim yang mengalami perubahan struktur, maka kajiannya termasuk dalam lingkup Biologi Molekuler. Demikian juga, struktur komponen intrasel dipelajari di dalam Biologi Sel, tetapi keterkaitannya dengan struktur dan fungsi molekul kimia di dalam sel merupakan cakupan studi Biologi Molekuler. Komponen dan proses replikasi DNA dipelajari di dalam Genetika, tetapi macam-macam enzim DNA polimerase beserta fungsinya masing-masing dipelajari di dalam Biologi Molekuler.

Beberapa proses hayati yang dibahas di dalam Biologi Molekuler bersifat sirkuler. Untuk mempelajari replikasi DNA, misalnya, kita sebaiknya perlu memahami mekanisme pembelahan sel. Namun sebaliknya, alangkah baiknya apabila pengetahuan tentang replikasi DNA telah dikuasai terlebih dahulu sebelum kita mempelajari pembelahan sel.

PENDAHULUAN

Sel merupakan unit struktural dan fungsional organisme hidup. Organisme terkecil terdiri dari sel tunggal; sebaliknya, tubuh manusia mengandung sedikitnya 10¹⁴ sel. Terdapat berbagai jenis sel, yang amat bervariasi dalam ukuran, bentuk dan fungsi khususnya. Dalam segenggam tanah, atau segelas air kolam terdapat berbagai jenis organisme uniselular. Dan, di dalam tiap organisme multiselular yang lebih tinggi (tubuh manusia atau tanaman jagung), terdapat puluhan atau ratusan jenis sel yang berbeda, semuanya terancang secara khusus untuk bersama-sama berfungsi di dalam bentuk jaringan dan organ. Tetapi, bagai­manapun besar dan kompleksnya organisme tersebut, setiap jenis sel mempertahankan sifat khusus dan kebebasannya.

Sejarah penemuan sel

Sel merupakan suatu bentukan hidup yang terlalu kecil untuk dilihat dan disentuh. Akan tetapi ribuan publikasi setiap tahunnya yang menjelaskan berbagai macam aspek dari sel. Tumbuhan, hewan dan mikrobial, terdiri dari sel suatu ruangan kecil yang dibatasi oleh selaput, berisi cairan pekat. Bentukan hidup yang paling sederhana Berupa sel-sel soliter yang memperbanyak diri dengan cara membelah. Organisme tingkat tinggi, seperti mammalia, merupakan organisme selular, yang di dalamnya terdapat kelompokan sel yang melaksanakan berbagai fungsi khusus, saling berkaitan dengan sistem komunikasi yang sangat rumit

Sel mempunyai dimensi yang kecil, maka penemuan sel baru terjadi setelah ditemukan mikroskop alat yang tersusun dari lensa-lensa yang mampu membentuk bayangan, diperbesar pada objek-objek yang kecil.

Pada tahun 1665 Robert Hooke, seorang berkebangsaan Inggris, melaporkan bahwa dari pengamatannya dengan menggunakan mikroskop terhadap irisan gabus botol ia melihat bahwa gabus tersebut mempunyai struktur seperti rumah lebah. la memberi nama "sel" pada kompertemen yang dilihatnya. Istilah ini berasal dari bahasa latin, "cellula" berarti bilik kecil.

la berkesimpulan pula bahwa tiap bagian itu menyeluruh dibatasi oleh dinding, yang dilihat oleh Robert Hooke itu pada hakekatnya adalah dinding-dinding sel pada jaringan mati pada tumbuhan, yang semula dihasilkan oleh sel-sel hidup yang diliputinya.                                                                                 ,

Tahun 1835 Durjadin, menyatakan bahwa di dalam sel terdapat suatu zat yang kental. Zat inilah yang sekarang dikenal dengan nama protoplasma. Pada tahun 1838 Matthias Von Schleiden berkesimpulan bahwa tubuh tumbuhan tersusun oleh sel-sel, dan bahwa sel-sel embrio tumbuhan timbul dari suatu sel. Di pertengahan abad 19 tercetuslah konsep yang menyatakan bahwa semua sel berasal dari sel yang telah ada. Virchow menyatakan "omnis cellula a cellula" (Issoegianti, 1993).

Pada tahun 1839 Thoedore Schwann mempublikasikan laporan yang lebih komprehensif mengenai dasar sel pada kehidupan hewan, Schwann menyatakan bahwa semua jaringan, baik otot maupun saraf, elastis atau kaku, terdiri dari sel-sel, konsep bahwa sel adalah unit elementer universal dari struktur dan fungsi nyarik merupakan dasar "teori sel". Laporan Sehleiden dan Schwann tersebut, keeuali memberi formulasi "teori sel", juga memberi perhatian khusus pada inti sel, yang ditemukan beberapa tahun sebelumnya oleh Robert Brown, hubungannya dengan fungsi sel.

Pada akhir abad ke-19 para ahli mulai menganalisis struktur dan fungsi sel. Hal pertama mengenai asal usul sel, Dalam tahun 1855 Robert Remak dan Rudolf Virchow mengajukan konsep mengenai asal sel; sel-sel hanya dapat timbul oleh adanya pembelahan sel yang telah ada. Menjelang abad ke-20, banyak pakar menemukan berbagai jenis struktur atau bentukan di dalam sel. Misalnya: Benda menemukan mitokondria, Golgi menemukan diktiosom, Bonim mendapatkan ergastoplasma dan de Duve membuktikan adanya lisosoma. Dengan kemajuan teknologi dan ditemukannya alat-alat yang canggih, saat ini di ketahui bahwa struktur dan kegiatan sel tidak sesederhana seperti yang diduga semula.

Sel-sel eukariota menunjukkan bentuk yang sangat bervariasi; bentuk sesuatu sel umumnya tergantung pada fungsinya. Sel-sel darah pada Mammalia berbentuk bikonkaf, suatu keadaan yang bertujuan untuk menambah luas area permukaan untuk efektivitas dalam penggantian CO₂ dan O₂ dengan lingkungannya. Sel-sel epitel pada kulit berbentuk rata. Sel-sel yang terkumpul di sekeliling tubulae berbentuk baji atau hampir seperti kubus, ialah yang terdapat pada pankreas dan ginjal. Sel-sel otot memanjang atau berbentuk gelendong, memungkinkan adanya kontraksi dan ekspansi menurut aksis longitudinalnya. Sel-sel saraf mempunyai perpanjangan yang memungkinkan pengiriman informasi melalui jarak yang jauh, dan terkoordinasi pada pelbagai bagian pada organisme.

Bentuk sel tumbuhan juga bermacam-macam. Ada yang seperti peluru, kubus, poliedris, prisma, memanjang, seperki sangat erat hubungannya dengan fungsinya masing-masing.

Mengenai ukuran sel juga bervariasi, balk pada bakteri, tumbuhan, maupun hewan. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa penampang lintang sel tumbuhan mempunyai ukuran rata-rata 1/1000 – 1/10 mm (10 - 100 µm). Tetapi ada pula sel sel yang mempunyai diameter lebih dari 1 mm, hingga dapat dilihat dengan mata biasa, misalnya sel-sel empulur batang atau sel-sel daging buah. Panjang sel-sel serabut ada yang sampai beberapa ratus mm, sedang panjang sel-sel getah dapat mencapai beberapa meter.

Sifat, Keistimewaan dan Organisasi Sel

Seperti telah diuraikan oleh Schleiden dan Schwann, sel-sel dapat dianggap sebagai "unit-unit kehidupan". Dapat diduga bahwa semua bentuk kehidupan, terlepas dari sifatnya, mempunyai dasar seluler. Sel-sel mempunyai sifat semiotonomi dapat diambil dari organisma multisel dan tetap hidup dan sehat di luar organisma tersebut. Terbukti pula bahwa sel-sel dari organisma manapun, termasuk manusia, dapat dibudidaya di luar tubuh (in vitro) dengan kondisi tertentu yang memungkinkannya tetap hidup, sampai lama setelah organisma asalnya mati. Misalnya, sel-sel manusia telah dibudidayakan untuk kurun waktu puluhan tahun, dan dapat disiapkan bagi peneliti dengan hanya mengambilnya dari freezer.

Aktivitas organisma multisel ternyata merupakan refleksi sifat-sifat sel-sel yang menyusunnya. Organisma mengambil makanan, mencernakan dan mengasimilasinya, dan melepaskan bahan yang tidak dipergunakan; organisma mengambil oksigen dan melepas karbondioksida; dalam tubuhnya keadaan air dan garam diaturnya; organisma tubuh, berkembang biak, dan bergerak, organisma juga bereaksi terhadap rangsangan dari luar, menggunakan energi untuk mengadakan aktivitas mewariskan sifat-sifat genetik kepada keturunannya, dan akhirnya mati.

Suatu organisma merupakan jumlah (kumpulan) bagian-bagiannya, dan aktivitasnya merupakan jumlah aktivitas sel-sel yang menyusunnya. Namun, dapat pula dikatakan bahwa organisma adalah jauh lebih dari sekedar kumpulan sel-selnya.

              PROKARIOT

Sel prokariot merupakan mahluk yang pertama-tama muncul dalam evolusi biologi. Fosilnya masih berbentuk sel yang kita kenal sekarang, tercatat berumur lebih dari tiga ribu juta (3 x 10⁹) tahun, telah ditemukan pada batu tulis kuno di Afrika dan di Australia. Sel eukariot yang muncul mungkin pada ribuan juta tahun setelah prokariot, berukuran lebih besar, lebih kompleks, dan memperlihatkan kisaran ragam dan perbedaan yang lebih luas. Golongan ini merupakan jenis sel yang ditemukan pada semua hewan, tanaman dan jamur bersel banyak (fungsi).

Istilah prokariot diturunkan dari bahasa Yunani yang berarti kacang, biji, atau inti. Prokariot berarti "pra inti," Pada prokariot, senyawa genetik ditempatkan di dalam suatu badan inti atau badan serupa inti yang agak acak dan tidak dikelilingi oleh membran. Sekarang, kita akan menelaah sel prokariot dan eukariot secara lebih terinci

Prokariot terdiri dari kira-kira 3000 spesies bakteri, termasuk organisme yang umumnya disebut ganggang hijau biru (blue-green algae). Ganggang hijau-biru merupakan suatu keluarga khusus dari bakteri; nama modern yang lebih disukai adalah cyanobacter (cyano = biru). Golongan sianobakteri berbeda dengan golongan lain, dan sering terpisah sendiri, karena golongan ini melangsungkan sistem fotosintesis yang dapat menghasilkan oksigen, menyerupai sistem pada tumbuhan hijau tingkat tinggi. Walaupun beberapa kelas bakteri lainnya dapat melakukan fotosintesis, aktivitas ini tidak menghasilkan oksigen. Bahkan, kebanyakan spesies bakteri bersifat non-fotosintetis dan memperoleh energi dari pemecah­an zat makanan dari lingkungannya. Terdapat kira-kira 20 famili prokariot, yang dibeda­kan atau diberi nama menurut bentuk, kapasitas gerak, karakteristik pe­warnaan, zat makanan yang disukai, atau produk yang dihasilkan. Beberapa bakteri bersifat patogenik (penyebab penyakit), tetapi banyak yang amat bermanfaat. Di antara prokariot terdapat golongan yang berukuran amat kecil yang biasanya hidup sebagai parasit di dalam organisme lain.

Sel prokariot, walaupun tidak terlihat oleh mata dan tidak kita kenal seperti hewan dan tumbuhan tingkat tinggi, menyusun bagian yang amat penting dari keseluruhan bio­massa bumi. Mungkin tiga-perempat dari semua senyawa hidup di bumi terdiri dari orga nisme mikrosicopis, terutama prokariot. Lebih jauh lagi, prokariot memegang peranan penting di dalam pertukaran biologi dari bahan dan energi di muka bumi. Bakteri foto­sintetik di dalam air tawar dan air laut menangkap energi matahari dan menggunakannya untuk menghasilkan karbohidrat dan bahan selular lainnya, yang kemudian dipergunakan sebagai makanan oleh bentuk kehidupan lain. Beberapa bakteri dapat melakukan fiksasi molekul nitrogen (N₂) dari atmosfir untuk membentuk senyawa nitrogen yang bermanfaat. Jadi, prokariot merupakan awal dari berbagai rantai makanan pada biosfir. Lebih jauh lagi, prokariot juga berpartisipasi sebagai konsumen akhir, karena berbagai bakteri meng­uraikan struktur organik tumbuhan dan hewan yang telah mati, dan mengembalikan produk akhir ini kepada atmosfir, tanah dan lautan. Di sini, senyawa tersebut dipergunakan kembali di dalam daur bioiogi unsur karbon, nitrogen dan oksigen.

Sel prokariot juga sangat penting dalam mempelajari biokimia dan biologi molekuler karena strukturnya yang sederhana, kecepatan dan kemudahan pertumbuhan sel, dan mekanisme yang relatif sederhana di dalam reproduksi dan transmisi informasi genetik. Pada kondisi optimum, bakteri E, colf akan membelah diri setiap 20 sampai 30 menit pada suhu 37°C di dalam medium glukosa sederhana, garam-garam amonium, dan mineral. Ciri penting lain dari prokariot adalah bahwa golongan ini bereproduksi dengan cara aseksual yang amat sederhana. Organisme ini tumbuh hingga ukurannya berlipat ganda, lalu mem­belah diri menjadi sel anak yang identik. Tiap sel menerima seperangkat (satu "copy") materi genetik (DNA) dari sel induk. Sel prokariot hanya mempunyai satu kromosom, terdiri dari molekul DNA sulur ganda. Lebih jauh lagi, mutan genetik dari prokariot dapat segera diinduksi dan ditumbuhkan. Karena sifat-sifat ini, bakteri telah memberikan kepada kita pengetahuan mengenai dasar-dasar proses molekuler yang terlibat di dalam transmisi informasi genetik.

Echerichia coli Adalah sel prokariot yang Paling banyak Diketahui

Escherichia coli, suatu organisme yang tidak berbahaya yang biasanya hidup di dalam saluran usus manusia dan banyak hewan tingkat tinggi lainnya, merupakan prokariot yang paling banyak dipelajari dan mungkin paling banyak dipahami di antara semua jenis sel. Sel E. coli berukuran 2 mm (panjang) dan berdiameter sedikit lebih kecil dari 1 pm. Organisme ini mempunyai dinding pelindung, yaitu sejenis membran sel yang agak rapuh yang dilapisi dinding pelindung tadi, sitoplasma yang dilindungi membran dan badan inti sel yang mengandung molekul tunggal DNA dalam bentuk simpul tidak berujung yang amat panjang, yang seringkali berbentuk lingkaran. Molekul DNA sel E. coli hampir 1000 kali lebih panjang dari selnya sendiri dan karenanya harus betul­-betul berlipat untuk dapat masuk ke dalam badan inti sel, yang biasanya berukuran lebih kecil dari 1 gm. Seperti semua prokariot, tidak terdapat membran yang mengelilingi materi genetik di dalam E. coli, Selain DNA utama di dalam "inti" (nukleoid), sitoplasma kebanyakan bakteri mengandung potongan DNA kecil berbentuk lingkaran yang disebut plasmid. Kita kemudian akan melihat bahwa bagian ini bersifat terpisah dan merupakan unsur genetik semi-independen yang ternyata membawa perkembangan baru di dalam biokimia dan rekayasa genetika.

Dinding luar sel E. coli dilapisi oleh selongsong atau kapsul yang terbentuk dari se­nyawa berlendir. Dari bagian ini dikeluarkan suatu struktur serupa rambut yang disebut pili; fungsinya belum diketahui sepenuhnya. Strain dari E, coli dan bakteri lain yang bersifat motil juga mempunyai satu atau lebih flagela panjang, yang dapat menggerak­kan bakteri di dalam lingkungan cairnya. Flagela bakteri bersifat lurus, kaku, berbentuk batang melengkung, kira-kira 10 sampai 20 nm melintang (across). Flagela melekat pada suatu struktur pada membran yang menyerupai suatu autotransmisi, yang dapat memutar flagela. Membran sel terdiri dari molekul lipida yang membentuk dua lapisan tipis (bilayer), dengan berbagai protein yang menembus lapisan tersebut. Membran ini bersifat ,rermeabel selektif dan mengandung protein yang dapat melangsungkan pengangkutan nutrien ter­tentu ke dalam sel dan hasil buangan ke luar dari sel. Membran sel kebanyakan prokariot juga mengandung protein penting pembawa elektron, yang dapat mengubah energi oksi­datif menjadi energi kimia ATP. Pada bakteri fotosintetik, membran bagian dalam diturun­kan dari membran plasma yang mengandung klorofil dan pigmen lain penangkap sinar.

Di dalam sitoplasma E. coli terdapat sejumlah unsur granular. Yang paling jelas adalah ribosom yang terlihat padat pada pewarnaan; pada prokariot, berdiameter kira-kira 18 nm. Ribosom yang mengandung asam ribonukleat dan sejumlah molekul protein me­langsungkan sintesa protein sel.

Bahkan pada bakteri sederhana, kita melihat suatu pembagian kerja primitif di dalam sel. Dinding sel merupakan batas terdepan, bersifat sebagai pelindnng, membran sel me­langsungkan pengangkutan nutrien ke dalam dan hasil buangan ke luar, dan juga meng hasilkan energi kimia sebagai ATP. Sitoplasma merupakan tempat reaksi enzimatis yang melibatkan sintesa berbagai komponen sel; ribosom menghasilkan protein; dan badan inti berpartisipasi dalam penyimpanan dan transmisi informas genetik.

                Walaupun prokariot bersifat relatif sederhana dan berukuran kecil dibandingkan dengan sel eukariot, beberapa diantaranya ternyata mampu melakukan aktivitas yang kompleks. Contohnya, banyak bakteri memperlihatkan fenomena kemotaksis. Golongan ini tertarik kepada dan dapat bergerak menuju senyawa kimia tertentu, terutama nutrien, serta ditolak oleh dan bergerak menjauhi senyawa toksik. Jadi, organisme ini mempunyai sistem sensori primitif yang dapat mengkomunikasikan isyarat ke flagelanya, yang akan mendorong sel menuju atau menjauhi suatu atraktan Golongan ini juga mempunyai daya ingat yang masih primitif.

Sel beberapa spesies prokariot cenderung bergabung menjadi suatu kelompok atau filamen, yang memberikan kesan sebagai organisme multisel primitif, akan tetapi, organis­me multisel yang sejati hanya terdiri dari sel-sel eukariot.

Prokariot merupakan bentuk sel organisme yang paling sederhana dengan diameter dari 1 hingga 10 µm. Struktur selnya diselimuti oleh membran plasma (membran sel) yang tersusun dari lemak lapis ganda. Di sela-sela lapisan lemak ini terdapat sejumlah protein integral yang memungkinkan terjadinya lalu lintas molekul-molekul tertentu dari dalam dan ke luar sel. Kebanyakan prokariot juga memiliki dinding sel yang kuat di luar membran plasma untuk melindungi sel dari lisis, terutama ketika sel berada di dalam lingkungan dengan osmolaritas rendah.

Bagian dalam sel secara keseluruhan dinamakan sitoplasma atau sitosol. Di dalamya terdapat sebuah kromosom haploid sirkuler yang dimampatkan dalam suatu nukleoid (nukleus semu), beberapa ribosom (tempat berlangsungnya sintesis protein), dan molekul RNA. Kadang-kadang dapat juga dijumpai adanya plasmid (molekul DNA sirkuler di luar kromosom). Beberapa di antara molekul protein yang terlibat dalam berbagai reaksi metabolisme sel nampak menempel pada membran plasma, tetapi tidak ada struktur organel subseluler yang dengan jelas memisahkan berlangsungnya masing-masing proses metabolisme tersebut.

Permukaan sel prokariot adakalanya membawa sejumlah struktur berupa rambut-rambut pendek yang dinamakan pili dan beberapa struktur rambut panjang yang dinamakan flagela. Pili memungkinkan sel untuk menempel pada sel atau permukaan lainnya, sedangkan flagela digunakan untuk berenang apabila sel berada di dalam media cair.

Sebagian besar prokariot bersifat uniseluler meskipun ada juga beberapa yang mempunyai bentuk multiseluler dengan sel-sel yang melakukan fungsi-fungsi khusus. Prokariot dapat dibagi menjadi dua subdivisi, yaitu Eubacteria dan Archaebacteria atau Archaea. Namun, di atas telah disinggung bahwa Archaea merupakan kelompok peralihan antara prokariot dan eukariot. Dilihat dari struktur selnya, Archaea termasuk dalam kelompok prokariot, tetapi evolusi molekul rRNA-nya memperlihatkan bahwa Archaea lebih mendekati eukariot.

Perbedaan antara Eubacteria dan Archaea terutama terletak pada sifat biokimianya. Misalnya, Eubacteria mempunyai ikatan ester pada lapisan lemak membran plasma, sedangkan pada Archaea ikatan tersebut berupa ikatan eter.

Salah satu contoh Eubacteria (bakteri), Escherichia coli, mempunyai ukuran genom (kandungan DNA) sebesar 4.600 kilobasa (kb), suatu informasi genetik yang mencukupi untuk sintesis sekitar 3.000 protein. Aspek biologi molekuler spesies bakteri ini telah sangat banyak dipelajari. Sementara itu, genom bakteri yang paling sederhana, Mycoplasma genitalium, hanya terdiri atas 580 kb DNA, suatu jumlah yang hanya cukup  untuk menyandi lebih kurang 470 protein. Dengan protein sesedikit ini spesies bakteri tersebut memiliki kemampuan metabolisme yang sangat terbatas.

Kelompok Archaea biasanya menempati habitat ekstrim seperti suhu dan salinitas tinggi. Salah satu contoh Archaea, Methanocococcus jannaschii, mempunyai genom sebesar 1.740 kb yang menyandi 1.738 protein. Bagian genom yang terlibat dalam produksi energi dan metabolisme cenderung menyerupai prokariot, sedangkan bagian genom yang terlibat dalam replikasi, transkripsi, dan translasi cenderung menyerupai eukariot.

EUKARIOT

Sel eukariot berukuran lebih besar dibandingkan dengan prokariot. Sebagai contoh, hepatosit, jenis sel utama pada hati hewan tingkat tinggi berdiameter kira-kira 20 sampai 30 pan, dibandingkan dengan diameter bakteri yang berukuran I sampai 2 PM. Tetapi, yang leb ih nyata lagi adalah volume sel eukariot yang mencapai 1000 sampai 10.000 kali lebih besar dari volume bakteri. Volume relatif sel eukariot dan prokariot dapat di­hitung dengan pendekatan rumus volume suatu bulatan (halaman 20). Beberapa sel eukariot berukuran jauh lebih besar dari kisaran ini, contohnya: pada telur ayam yang belum terfertilisasi, hampir semua volumenya yang besar diisi oleh persediaan nutrien bagi per­kembangan embrionya. Beberapa sel eukariot berukuran amat panjang. Contohnya, sel penggerak tertentu dari sistern syaraf manusia, panjangnya dapat melebihi 1 meter. Ciri yang paling utama ialah, bahwa sel eukariot mempunyai inti sel yang berbentuk baik, yang dikelilingi oleh membran ganda dan oleh struktur internal yang kompleks. Seperti prokariot, sel-sel eukariot dapat membelah secara aseksual, akan tetapi, proses ini ter­jadi dengan cara yang jauh lebih kompleks, yang dikenal sebagai Sel benih orga­nisme eukariot dapat juga melangsungkan konyugasi seksual yang kompleks, yang me­nyangkut pertukaran gen.

Perbedaan menyolok lainnya di antara eukariot dan prokariot adalah bahwa selain inti sel yang terbentuk baik, eukariot mengandung sejumlah organel yang di­kelilingi membran, seperti  dan masing-masing mempunyai peranan spesifik di dalam metabolisme dan aktivitas sehari-hari sel. Sel eukariot mempunyai pembagian kerja yang lebih rumit di antara berbagai struktur internal, masing-masing struktur memegang peranan khusus di dalarn aktivitas sel.

Sel semua hewan dan tumbuhan tingkat yang lebih tinggi dan sel jamur merupakan sel-sel eukariot. Terdapat juga berbagai eukariot bersel tunggal, termasuk berbagai spesies protozoa, diatome, eugenoid, ragi, dan lapang berlendir. Karena golongan ini mempunyai jumlah bahan genetik yang jauh lebih banyak, dan karena organisme ini sering melangsungkan konyugasi seksual yang memungkinkan pertukaran gen, bentuk kehidupan eukariot mampu melakukan diferensiasi dan spesialisasi secara lebih luas dibandingkan dengan prokariot. Jadi, organisme eukariot mempunyai jutaan spesies yang berbeda, dibandingkan dengan spesies prokariot yang hanya beberapa ribu. Sebaliknya, organisme prokariot lebih mampu bertahan terhadap perubahan lingkungannya, dan dapat bere­produksi dengan kecepatan yang lebih tinggi, yang memberinya kemampuan bertahan pada keadaan yang amat tidak menguntungkan.

Secara taksonomi eukariot dikelompokkan menjadi empat kingdom, masing-masing hewan (animalia), tumbuhan (plantae), jamur (fungi), dan protista, yang terdiri atas alga dan protozoa. Salah satu ciri sel eukariot adalah adanya organel-organel subseluler dengan fungsi-fungsi metabolisme yang telah terspesialisasi. Tiap organel ini terbungkus dalam suatu membran. Sel eukariot pada umumnya lebih besar daripada sel prokariot. Diameternya berkisar dari 10 hingga 100 µm. Seperti halnya sel prokariot, sel eukariot diselimuti oleh membran plasma. Pada tumbuhan dan kebanyakan fungi serta protista terdapat juga dinding sel yang kuat di sebelah luar membran plasma. Di dalam sitoplasma sel eukariot selain terdapat organel dan ribosom, juga dijumpai adanya serabut-serabut protein yang disebut sitoskeleton. Serabut-serabut yang terutama berfungsi untuk mengatur bentuk dan pergerakan sel ini terdiri atas mikrotubul (tersusun dari tubulin) dan mikrofilamen (tersusun dari aktin).

Sebagian besar organisme eukariot bersifat multiseluler dengan kelompok-kelompok sel yang mengalami diferensiasi selama perkembangan individu. Peristiwa ini terjadi karena pembelahan mitosis akan menghasilkan sejumlah sel dengan perubahan pola ekspresi gen sehingga mempunyai fungsi yang berbeda dengan sel asalnya. Dengan demikian, kandungan DNA pada sel-sel yang mengalami diferensiasi sebenarnya hampir selalu sama, tetapi gen-gen yang diekspresikan berbeda antara satu dan lainnya.

Diferensiasi diatur oleh gen-gen pengatur perkembangan. Mutasi yang terjadi pada gen-gen ini dapat mengakibatkan abnormalitas fenotipe individu, misalnya tumbuhnya kaki di tempat yang seharusnya digunakan untuk antena pada lalat Drosophila. Namun, justru dengan mempelajari mutasi pada gen-gen pengatur perkembangan, kita dapat memahami berlangsungnya proses perkembangan embrionik.

Pada organisme multiseluler koordinasi aktivitas sel di antara berbagai jaringan dan organ diatur oleh adanya komunikasi di antara sel-sel tersebut. Hal ini melibatkan molekul-molekul sinyal seperti neurotransmiter, hormon, dan faktor pertumbuhan yang disekresikan oleh suatu jaringan dan diteruskan kepada jaringan lainnya melalui reseptor yang terdapat pada permukaan sel.

http://www.membuatblog.web.id/2010/02/struktur-dan-fungsi-sel.html