APAKAH SEL ITU ?

Jika dilihat sekilas di bawah mikroskop, tampak bentuk sel itu kaku dan seperti benda mati. Akan tetapi ternyata setelah diselidiki lebih lanjut, di dalam sel terjadi segala proses kegiatan, bahkan sebenarnya segala kegiatan kita sehari-hari itu terjadi pada tingkat sel. Ini dapat digambarkan dengan kegiatan kita sehari-hari, misalnya ketika kita melakukan aktivitas membaca buku. Sel-sel apa sajakah yang bekerja saat kita melakukan aktivitas itu? Sel-sel tubuh yang bekerja antara lain sel otot. Dengan adanya sel otot, maka tangan kita bisa memegang buku. Selain itu, sel batang dan kerucut mata juga bekerja menerima bayangan tulisan atau gambar. Setelah itu, sel otak akan menerjemahkan sehingga menghasilkan suatu pengertian. Berdasarkan gambaran tersebut dapat kita ketahui bahwa sel itu hidup dan saling bekerja sama satu dengan yang lain untuk melakukan fungsi hidup. Fakta tersebut menunjukkan bahwa tubuh manusia tersusun atas kumpulan sel-sel. Sel-sel berkelompok membentuk suatu jaringan, dan kemudian jaringanjaringan akan menyusun organ. Organ mempunyai beragam bentuk dan fungsi. Organ-organ tersebut saling berkaitan satu sama lain untuk membentuk suatu sistem. Sistem organ inilah yang akan membentuk organisme baru

Sejarah Penemuan Sel

1. Galileo Galilei

Pada awal abad 17Galilei yang bukan seorang biologiwan sesungguhnya orang pertama yang mencatat hasil pengamatan biologi melalui mikroskop dengan alat dua lensa, ia menggambarkan struktur tipis dari mata serangga berupa pola geometri.

2. Robert Hooke

Pada tahun 1665 Robert Hooke mengamati sayatan gabus batang tanaman Quercus suber, ia menemukan ruang kosong yang dibatasi dinding tebal yang disebut cellulae yang artinya sel.

Gambar 1.1   sel gabus

3. Jacob Schleiden (1804-1881) dan Theodere Schwan (1880-1882)

Sel merupakan kesatuan/unit structural mahkluk hidup. Teori ini dikemukakan yang pada pengamatannya berkesimpulan :

• Tiap Makhluk hidup terdiri dari sel
• Sel merupakan unit structural terkecil pada makhluk hidup
• Organisme yang bersel tunggal (Monosel) dan ada yang bersel banyak (Multisel).
• Sel sebagai unit fungsional makhluk hidup.

4. Johanes Purkinje (1825-1895),

Didalam sel terdapat komponen yang bersifat hidup disebut Prortoplasma

Felix Durjadin (1801-1860), Thomas Huxley (1825-1895) dan Max  Schultze (1825-1874). Yang berkesimpulan bahwa protoplasma merupakan tempat berlangsungnya reaksi kimia kehidupan.

5. Rudolph Virchov (1821-1902)

      Sel sebagai unit pertumbuhan makhluk hidup berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel sebelumnya).

Sel sebagai unit hereditas makhluk  hidup. Kemajuan Iptek mendorong ilmuwan untuk mengetahui struktur fungsi sel lebih dalam penemuan struktur kromoson dan gen  serta sifatnya menguatkan pendapat bahwa sel merupakan unit hereditas makhluk hidup.

Struktur dan Fungsi Sel

Sebuah sel mempunyai tiga bagian utama yaitu membran sel (selaput plasma), sitoplasma dan organel-organel sel. Struktur sel dibedakan atas sel prokariotik dan sel eukariotik.

Struktur Sel Prokarotik

Sel Prokariotik tidak memiliki membran inti, membran dalam (endo membran), mitokondria dan kloroplas. Adapun bagian-bagian dari sel prokariotik (missal : Bakteri dan Sianobakteri) adalah

Dinding sel, tersusun atas peptidoglikan,lipid dan protein.

Membran plasma, tersusun atas lipoprotein yang bersifat selektif permeable

Sitoplasma, yang tersusun atas air, protein, lipid, mineral dan ensim yang berguna untuk membantu  proses metabolisme baik proses anabolisme (penyusunan) maupun katabolisme (penguraian) zat-zat.

Mesosom pada dinding mesosom terdapat enzym pernafasan yang berfungsi dalam reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi seperti mitokondria.

Ribosom ; sebagai tempat sintesa protein.

DNA, merupakan materi genetik yang berfungsi sebagai penurunan sifat keturunan (hereditas)

Struktural Sel Eukariotik

Ciri khas sel ini memiliki membran inti, sel eukariotik mempunyai struktur

a.   Membran Sel (selaput plasma)

berupa selaput tipis, disebut juga plasmalema. Tebal membran antara 5-10 nm. Apabila diamati dengan mikroskop cahaya tidak terlihat jelas, tetapi keberadaannya dapat dibuktikan pada waktu sel mengalami plasmolisis  S. Singer dan E.Nicolson (1972) menyampaikan teori tentang membran sel. Teori ini disebut teori membran mozaik cair, yang menjelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara dua lapis fosfolipid. Membran sel merupakan bagian terluar sel dan tersusun secara berlapislapis. Bahan penyusun membran sel yaitu lipoprotein yang merupakan gabungan antara lemak dan protein. Membran sel mengandung kira-kira 50% lipid dan 50% protein. Lipid yang menyusun membran sel terdiri atas fosfolipid dan sterol. Fosfolipid memiliki bentuk tidak simetris dan berukuran panjang. Salah satu ujung fosfolipid bersifat mudah larut dalam air (hidrofilik), yang disebut dengan ujung polar. Bagian sterol bersifat tidak larut dalam air (hidrofobik) yang disebut dengan ujung nonpolar. Fosfolipid tersusun atas dua lapis. Dalam hal ini protein dibedakan menjadi 2 sebagai berikut.

a. Protein Ekstrinsik (Perifer)

Protein ini letaknya tersembul di antara dua lapis fosfolipid. Protein ekstrinsik bergabung dengan permukaan luar membran dan bersifat hidrofilik yaitu mudah larut dalam air.

b. Protein Intrinsik (Integral)

Protein ini letaknya tenggelam di antara dua lapis fosfolipid. Protein intrinsik bergabung dengan membran dalam dan bersifat hidrofobik yaitu tidak mudah larut dalam air. Penyusun membran sel yang berupa karbohidrat berikatan dengan molekul protein yang bersifat hidrofilik sehingga disebut dengan glikoprotein. Adapun karbohidrat yang berikatan dengan lipid yang bersifat hirofilik disebut dengan glikopolid. Sifat dari membran sel ini adalah selektif permiabel artinya adalah dapat dilalui oleh air dan zat-zat tertentu yang terlarut di dalamnya. Membran sel memiliki fungsi antara lain:

a. sebagai pelindung sel,

b. mengendalikan pertukaran zat, dan

c. tempat terjadinya reaksi kimia.

Untuk menunjang fungsinya ini, membran sel memiliki kemampuan untuk mengenali zat. Zat yang dibutuhkan akan diizinkan masuk, sedangkan zat yang sudah tidak digunakan berupa sampah akan dibuang. Ada juga zat tertentu yang dikeluarkan untuk diekspor ke sel lain. Masuknya zat dari luar melalui membran sel yaitu melalui peristiwa transpor pasif dan transpor aktif.

Gambar 1.1   membran sel

b.   Sitoplasma

Adalah materi  yang mengisi antara inti dan selaput plasma. Matriks Sitoplasma disebut SITOSOL yang mempunyai sifat fisikawi, antara lain : dapat berubah fase dari sol ke gel atau sebaliknya, efek Tyndal, gerak Brown, gerak Siklosis dll.

c.   Sitoskeleton

Disebut juga rangka sel yang terdiri atas 3 macam serabut yaitu  :

Mikrofilamen : terdiri atas 2 macam protein yaitu aktin dan myosin yang banyak terdapat pada sel-sel otot.
Mikrotubulus : Adalah rantai protein yang berbentuk tabung spiral. Fungsi mikrotubulus ini :Sebagai kerangka sel agar dapat mempertahankan bentuk sel. Membantu mengarahkan gerak kromoson pada waktu sel membelah karena mikrotubulus ini dapat menjadi sentriol dan benang spindel.

1. Filamen Intermedier: tersusun dari serabut protein berukuran kecil   (8-10 mm) antara ukuran mikro filamen dan mikrotubulus.
   Nukleus, inti sel-sel ini berperan dalam “Mengendalikan” kegiatan sel. Adapun bagian penyusun nucleus yang penting adalah :
   Membran Nukleus (selaput inti) Terdiri atas dua lapis membran (bilaminair) yang masing-masing bersifat bilayer.
   Nukleoplasma Adalah cairan inti yang mengandung kromatin,granula dan nucleoprotein. Pada waktu sel membelah benang protein kromatin ini membentuk kromosom
   Nukleolus (anak inti) Terbentuk pada saat proses transkripsi. Jika proses ini selesai anak inti mengecil atau hilang.

Retikulum Endoplasma Merupakan organel yang tersusun oleh membran seperti jala yang berkelok – kelok (Reticular) dan letaknya memusat pada bagian dalam sitoplasma (endoplasma) maka disebut Retikulum Endoplasma (RE). Ada 2 macam RE yaitu :

a. Retikulum Endoplasma Kasar (Granulair) Di sebut kasar karena

pada saluran RE menempel butiran-butiran halus (Granula) dari

Ribosom.

b. Retikulum Endoplasma Halus (Non Granulair) karena pada

saluran RE tidak ada butiran Ribosom.

i.    Ribosom Merupakan organel terkecil dalam sitoplasma, berfungsi di dalam sintesa protein.

 

j.    Kompleks Golgi Terdapat pada sel hewan, pada sel tumbuhan disebut diktisom. Ini penting pada sel sekresi. Oleh sebab itu kompleks / badan golgi ini disebut disebut pula sebagai Organel Sekretari. Fungsi lain dari kompleks golgi ini membentuk akrosom pada sperma dan sel telur serta lisosom. Badan golgi terdiri atas bagian-bagian sakula (sisternal), vesikula (vesikel sekretoris) dan Vakula (Mikro Vesikel)

 

Lisosom Lisosom (Lyso : memecah, Soma : tubuh) merupakan membran kantong kecil yang berisi enzym hodrolitik yang disebut Lisozim. Enzym ini diproduksi oleh Ribosom yang kemudian dibungkus membran oleh RE dan dilepas ke  sitoplasma dengan nama Lisosoma. Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.

– Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom.

– Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.

– Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).

l.    Badan Mikro Badan ini di selubungi membran tunggal, yang di dalamnya berisi enzym katalase. Terdapat  dua tipe badan mikro, yaitu peroksisom dan glioksisom.

Peroksisom Terdapat pada sel hewan,fungsi dan daun tanaman tingkat tinggi

Glioksisom

Terdapat pada sel tanaman, berperan dalam metabolisme asam lemak.

Di dalam oksidasi substrat dihasilkan hydrogen peroksida (H2O2) yang bersifat racun, dengan bantuan enzym katalase (yang dihasilkan organel ini )  akan diuraikan menjadi H2O dan O2 yang bersifat netral bagi sel.

a.   Mitokondria Berbentuk bulat panjang berdinding rangkap, dinding bagian dalam membentuk tonjolan yang disebut Krista. Struktur Krista ini dapat memperluas permukaan sehingga proses oksidasi lebih efektif. Mitokondria ini hanya terdapat pada sel eukariotik yang aerob. Berkaitan fungsi mitokondria sebagai respirasi sel yang menghasilkan energi maka sering disebut The power house of cell.

Perbedaan Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

1. Sel Hewan :
* tidak memiliki dinding sel
* tidak memiliki butir plastida
* bentuk tidak tetap karena hanya memiliki membran sel yang keadaannya tidak kaku
* jumlah mitokondria relatif banyak
* vakuolanya banyak dengan ukuran yang relatif kecil
* sentrosom dan sentriol tampak jelas

2. Sel Tumbuhan
* memiliki dinding sel
* memiliki butir plastida
* bentuk tetap karena memiliki dinding sel yang terbuat dari cellulosa
* jumlah mitokondria relatif sedikit karena fungsinya dibantu oleh butir plastida
* vakuola sedikit tapi ukurannya besar
* sentrosom dan sentriolnya tidak jelas

Sel Tumbuhan

Organel sel tumbuhan yang tidak terdapat pada sel hewan adalah :

1. Dinding Sel. Dinding sel tumbuhan terdiri dari beberapa lapis,dari luar ke dalam   adalah  Membran plasma.

Dinding sekunder,terdapat pada sel jaringan dewasa dan bentuknya sudah tetap.Bhanpenyusun dinding sel ini terdeiri dari lignin , selulosa atau hemiselulosa.

Dinding primer, ditemuksn psds sel ysng msih meristematis disusun dari zat selulosa.

Lamella tengah disusun dari senyawa protopektin:

Dinding sel ini dibentuk oleh Diktiosom, cara pembentukan lapisan baru ada 2 ( dua ) macam yaitu

Aposisi ,lapisan baru diletakkan diatas lapisan lama.

Intussuscepsi,lapisan baru berada diantaralapisan lama.,

Kedua sel dihubungkan oleh plasmodesma,yaitu benangplasma yang mengisi noktah sel.Noktah yaitu bagian dinding sel yang tidak mengalami penebalann Penebalan dinding sel dari zat lignin (zat kayu) dalam proses Lignifikasi

2.   Vakuola Disebut juga rongga sel adalah organel yang berisi cairan yang dibungkus oleh membran tonoplas. Pada sel tumbuhan membesarnya vakuola sebagai akibat pertumbuhan besar sel. Vakuola ini dapat berfungsi sebagai :
Tempat penimbunan sisa metabolisme

     Misal : Ca Oksolat, tannin, lateks dan alkaloid

Tempat menyimpan zat makanan

Misal : tepung amilum dan gula

Menyimpan pigmen

          Misal : antosianin

Menyimpan minyak atsiri

Minyak ini tergolong minyak eteris (yang mudah menguap) misal : minyak kayu putih, papermint dan aroma harum pada bunga { Jasmine,Rosein , dll}

e.   Plastida Merupakan organel yang hanya terdapat pada tumbuhan, ada 3 macam plastisida :
Leukoplas

     Merupakan plastida tidak berwarna (putih) berfungsi untuk menyimpan makanan, misalnya : amiloplas (amilum), elailoplas (lemak) dan proteoplas (protein).

Kromoplas

Adalah plastida yang berwarna, karena mengandung pigmen non fotosintetik, misalnya : xantofil karoten, fukosantin, fikoeritrin, fikosianin dan antosian.

Kloroplas

Terdapat pada sel eukariotik yang autotrof organel ini terbungkus oleh 2 (dua) membran, bagian luar untuk mengatur keluar masuknya zat sedang bagian dalam membungkus matriks-matriks disebut stroma. Membran dalam membentuk lembaran yang didebuttilakoid. Tilakoid pada tempat tertentu bertumpuk-tunpuk disebut grana  mengandung klorofil.

Berdasar panjang gelombang yang di serap, klorofil dibedakan atas :

Klorofil a ( C77 H72 O5 N4 Mg ) menyerap warna hijau-biru.

Klorofil b ( C55 H70 O5 N4  Mg) menyerap warna hijau kuning

Klorofil c menyerap warna hijau-coklat

Klorofil d menyerap warna hijau merah

Sel Hewan

Sel hewan tidak memiliki plastid dan dinding sel sehingga bentuknya tidak tetap, vakuola hanya  terdapat pada protozoa, yaitu :

Vakuola kontraktil yang berfungsi sebagai osmoregulator (menjaga tekanan osmosis sitoplasma)

Vakuola non kontraktil { vakuola makanan }, untuk mencerna makanan. organel ini terbentuk secara invaginasi (pelukan kedalam) membran sel oleh organisme pada waktu melakukan fagositosis maupun pinosinotis

Organel yang terdapat pada sel hewan, tidak terdapat pada sel tumbuhan adalah :

Sentrosoma

Hanya sel tumbuhan rendah yang memiliki organel ini. Didalam sentrosom terdapat 2 (dua) buah sentriol  yang berperan dalam pembelahan sel yaitu menjadi kutub pembelahan. Sentriol ini disusun dari Mikrotubulus

Lisosom

( lihat uraian dimuka)

Mekanisme Transport Pada Sel

Dalam metabolisme,{baik anabolisme maupun katabolisme } sel perlu memasukan atau mengeluarkan zat dari luar maupun ke dalam sel. Transportasi zat tersebut menembus didnding  dan membran sel dapat dilakukan secara difusi, osmose dan transort aktif.

Difusi

Adalah perpindahan zat dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah

Osmose

Adalah perpindahan zat pelarut dari larutan yang konsentrasinya rendah menuju larutan yang konsentrasinya tinggi melalui selaput semi permeabel.

Transort Aktif

Adalah perpindahan zat pelarut dari konsentrasi rendah menuju konsentrasi tinggi melalui membran selektif permeabel.

Karena melawan gradien konsentrasi maka di perlukan energi dari penguraian ATP. Difusi dan osmose dikatakan transport pasif karena tidak memerlukan energi sebab gerakan molekul zat searah dengan gradien konsentrasi. Pada sel tumbuhan selain 3 (tiga) cara diatas masih ada satu cara yaitu Imbibisi. Imbibisi adalah peristiwa penyusupan air ke dalam ruang antar sel. Misal : masuknya air pada biji saat berkecambah.