Sel dan Organel Sel
Teori Sel
Sejarah perkembangan dengan penemuan tentang sel, maka
berkembang pula persepsi orang tentang sel. Beberapa teori tentang
sel adalah sebagai berikut :
1. Teori sel menurut Galileo Galilei (Awal abad 17) Ia
berpendapat yaitu dengan alat dua lensa menggambarkan struktur
tipis dari mata serangga. Galilei sesungguhnya bukanseorang
biologiwan. Orang pertama yang mencatat hasil pengamatan biologi
melalui mikroskop.
2. Robert Hooke (1635-1703) Ia mencoba melihat struktur sel pada
sayatan gabus di bawah mikroskop. Dari hasil pengamatannya
diketahui terlihat rongga-rongga yang dibatasi oleh dinding tebal.
Jika dilihat secara keseluruhan, strukturnya mirip sarang lebah.
Satuan terkecil dari rongga tersebut dinamakan sel.
3. Anton van Leeuwenhoek (October 24, 1632 - August 26, 1723)
Menggunakan lensa-lensa untuk melihat beragam protista,
spermatozoa, bakteri.
4. Robert Brown (1831) Pada tahun 1831, Brown mengamati struktur
sel pada jaringan tanaman anggrek dan melihat benda kecil yang
terapung-apung dalam sel yang kemudian diberi nama inti sel atau
nukleus. Berdasarkan analisanya diketahui bahwa inti sel selalu
terdapat dalam sel hidup dan kehadiran inti sel itu sangat penting,
yaitu untuk mengatur segala proses yang terjadi di dalam sel.
5. Schleiden (1804-1881) dan T. Schwann (1810-1882) Mereka
mengamati sel-sel jaringan hewan dan tumbuhan. Schleiden mengadakan
penelitian terhadap tumbuhan. Setelah mengamati tubuh tumbuhan, ia
menemukan bahwa banyak sel yang menyusun tubuh tumbuhan. Akhirnya
ia menyimpulkan bahwa satuan terkecil dari tumbuhan adalah sel.
Schwann melakukan penelitian terhadap hewan.Ternyata dalam
pengamatannya tersebut ia melihat bahwa tubuh hewan juga tersusun
dari banyak sel. Selanjutnya ia menyimpulkan bahwa satuan terkecil
dari tubuh hewan adalah sel.Dari dua penelitian tersebut keduanya
menyimpulkan bahwa sel merupakan unit terkecil penyusun makhluk
hidup.
6. Rudolf Virchow (1821-1902)Seorang ahli fisiologi Menyatakan
bahwa selmembelah menjadi dua sel. Setiap sel berasal dari sel yang
sudah ada.
7. Felix Durjadin dan Johannes PurkinyePada tahun 1835, setelah
mengamati struktur sel, Felix Durjadin dan Johannes Purkinye
melihat ada cairan dalam sel, kemudian cairan itu diberinya nama
protoplasma.
8. Max Schultze (1825-1874)Ia menegaskan bahwa protoplasma
merupakan dasar-dasar fisik kehidupan. Protoplasma merupakan tempat
terjadinya proses hidup.Dari pendapat beberapa ahli biologi
tersebut akhirnya melahirkan beberapa teori sel antara lain:a.sel
merupakan unit struktural makhluk hidup;b.sel merupakan unit
fungsional makhluk hidup;c.sel merupakan unit reproduksi makhluk
hidup;d.sel merupakan unit hereditas.Beberapa teori sel itu
menunjukkan betapa pentingnya peranan sel karena hampir semua
proses kehidupan dan kegiatan makhluk hidup dipengaruhi oleh
sel.
Struktur SelKomponen utama penyusun sel berupa air dan beberapa
komponen lainnya, terutama protein, lemak, karbohidrat, dan asam
nukleat. Secara umum bagian-bagian penyusun sel dapat dibedakan
menjadi :a. Membran Sel atau Membran PlasmaMembungkus material sel
yang disebut sitoplasma.b. SitoplasmaTerdiri dari dua bagian, yaitu
sitosol (bersifat cair) dan organel (bersifat padat).c. Inti
SelMerupakan organ pengendali sel. Nukleus mengandung cairan inti
(nukleoplasma), anak inti (nukleolus), dan kromosom yang mengandung
DNA.
Jenis Sel
Ada 2 jenis sel:1. SEL PROKARIOT2. SEL EUKARIOT
1. SEL PROKARIOTUkurannya relatif kecil ( 0,5-1 m). Tidak
memiliki membran nukleus (inti)DNAnya kontak dengan sitoplasmanya
secara tidak langsung. Dalam sitoplasmanya mengandung ribosom. Sel
dibungkus oleh plasma membran, dinding luar sel yang kompleks,
pili, kadang-kadang berflagela.
2. SEL EUKARIOTUkurannya relatif besar ( 10-100 m). Bagian dalam
sangat kompleks dengan organel-organel yang dibatasi membran maupun
yang tidak dibatasi membran. Memiliki inti sejati yang dibatasi
membran. Organel lain yang dibatasi membran adalah endoplasmik
retikulum, Golgi aparatus, mitokondria, lisosom, dan mikrobodi.
Organel yang tidak dibatasi membran adalah ribosom,mikrotubul,
sentriol, flagela, dan sitoskeleton
Sel eukariot hewan dibatasi oleh plasma membran saja, sering
juga dengan flagela Tidak memiliki dinding sel.Sel eukariot tanaman
dibatasi plasma membran dan dinding sel yang kaku. Memiliki vakuola
pusat, kloroplast, tidak mempunyai sentriol, biasanya tidak
mempunyai flagela.
Sel Tumbuhan
Keterangan:1. kloroplas2. vakuola3. nukleusa. plasmodesmatab.
membran plasmac. dinding seld. membran tilakoide. amilumf.
vakuolag. tonoplash. mitokondrion (mitokondria)i. peroksisomaj.
sitoplasmak. vesikel kecil bermembranl. retikulum endoplasma
kasarm. pori-pori nukleusn. membran intio. nukleolusp. ribosomq.
retikulum endoplasma halusr. vesikel golgis. badan golgit.
sitoskeleton
Dinding Sel
Dinding sel hanya ditemukan pada sel tumbuhan, sehingga sel
tumbuhan bersifat kokoh dan kaku atau tidak lentur seperti sel
hewan.Dinding sel tumbuhan banyak tersusun atas selulosa, suatu
polisakarida yang terdiri atas polimer glukan (polimer glukosa).
Dinding sel tumbuhan berfungsi untuk melindungi, mempertahankan
bentuknya serta mencegah kehilangan air secara berlebihan. Adanya
dinding sel yang kuat, menyebabkan tumbuhan dapat berdiri tegak
melawan gravitasi bumi.Beberapa senyawa penyusun dinding sel,
antara lain:a. HemiselulosaHemiselulosa merupakan polisakarida yang
tersusun atas glukosa, xilosa, manosa dan asam glukoronat. Di dalam
dinding sel, hemiselulosa berfungsi sebagai perekat antar
mikrofibril selulosa.b. PektinPektin merupakan polisakarida yang
tersusun atas galaktosa, arabinosa, dan asam galakturonat.c.
LigninLignin hanya dijumpai pada dinding sel yang dewasa dan
berfungsi untuk melindungi sel tumbuhan terhadap lingkungan yang
tidak menguntungkan.d. KutinKutin merupakan suatu selubung atau
lapisan pada permukaan atas daun atau batang dan berfungsi untuk
mencegah dehidrasi akibat penguapan dan melindungi kerusakan sel
akibat patogen dari luar.e. Protein dan lemakDi dalam dinding sel
ditemukan dalam jumlah yang sedikit. Membran Sel (Selaput
Plasma)Membran sel merupakan bagian terluar sel yang membatasi
bagian dalam sel dengan lingkungan luar. Membran sel merupakan
selaput selektif permeabel, artinya hanya dapat dilalui
molekul-molekul tertentu seperti glukosa, asam amino, gliserol, dan
berbagai ion.Fungsi Membran Sel1) Sebagai reseptor (penerima)
rangsang dari luar, seperti hormon dan bahan kimia lain, baik dari
lingkungan luar maupun dari bagian lain dalam organisme itu
sendiri.2) Melindungi agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel.3)
Mengontrol zat-zat yang boleh masuk maupun keluar meninggalkan sel.
Hal inilah yang menyebabkan membran plasma bersifat semipermeabel
(selektif permeabel).4) Sebagai tempat terjadinya kegiatan
biokimiawi, seperti reaksi oksidasi dan respirasi.Berdasarkan
analisis kimiawi dapat diketahui bahwa hampir seluruh membran sel
terdiri atas lapisan protein dan lapisan lipid (lipoprotein).
Membran plasma terdiri atas dua lapisan, yaitu berupalapisan lipid
rangkap dua (lipid bilayer). Lapisan lipid disusun oleh fosfolipid.
Fosfolipid adalah lipid yang mengandung gugus fosfat dan terdiri
atas bagian kepala (polar head) dan bagian ekor (nonpolar tail).
Bagian kepala bersifat hidrofilik (suka air), sedangkan bagian
ekorbersifat hidrofobik (tidak suka air). Lipid terdiri atas
fosfolipid, glikolipid, dan sterol.1)Fosfolipid, yaitu lipid yang
mengandung gugusan fosfat.2)Glikolipid,yaitu lipid yang mengandung
karbohidrat.3)Sterol, yaitu lipid alkohol terutama
kolesterol.Lapisan protein membran sel terdiri atas glikoprotein.
Lapisan protein membentuk dua macam lapisan, yaitu lapisan protein
perifer atau ekstrinsik dan lapisan protein integral atau
intrinsik. Lapisan protein perifer membungkus bagian kepala (polar
head) lipid rangkap dua bagian luar. Lapisan protein integral
membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua bagian
dalam.
Struktur Membran Plasma
Vakuola (Rongga Sel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel.
Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput
pembatas antara vakuola dengansitoplasma disebut Tonoplas.Vakuola
berisi : garam-garam organik glikosida tanin (zat penyamak) minyak
eteris (misalnya : Jasmine pada melati, Roseine pada mawar
Zingiberine pada jahe) alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin,
Likopersin dan lain-lain) enzim butir-butir patiPada beberapa
spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non
kontraktil. (4) Vakuola Vakuola organel mempunyai bentuk, ukuran,
dan fungsi berbeda-beda. Fungsi vakuola berhubungan dengan fungsi
lisosom. Pada sel tanaman vakuola pusat berfungsi sebagai tempat
penyimpanan, berperanan dalam pertumbuhan sel dan berfungsi sebagai
lisosom besar. Pada protista vakuola kontraktil berfungsi sebagai
pengatur air. Vakuola Sel TumbuhanVakuola adalah kantung bermembran
dalam sitoplasma sel dengan bebagai fungsi. Pada sel dewasa
tumbuhan, vakuola cenderung lebih besar, dengan fungsi penyimpanan,
buangan metabolisme, perlindungan, dan pertumbuhan. Banyak sel sel
tumbuhan mempunyai vakuola besar, tunggal disebut vakuola sentral
yang menempati ruang sel sekitar 80% atau lebih. Vakuola dalam sel
hewan, cenderung lebih kecil, dan lebih digunakan secara temporer
digunakan untuk menyimpan bahan-bahan atau untuk mengangkut
bahan.
RibosomRibosom merupakan organel sel yang bentuknya kecil berupa
butiran nukleoprotein. Pada sel eukariotik, ribosom berbentuk bulat
dengandiameter 25 nm,sedangkan pada sel prokariotik lebih kecil
lagi.Ribosom tersusun atas subunit besar dan subunit kecil.Di
dalamnya, berisi RNA ribosom (RNAr) dan protein.Fungsi ribosom
adalah sebagai tempat sintesis protein. Perhatikan Gambar:
Pada permukaan ribosom, butiran nukleoprotein memiliki dua letak
persebaran. Butiran nukleoprotein yang tersebar bebas pada
sitoplasma disebut ribosom bebas. Sementara, butiran nukleoprotein
yang menempel pada permukaan retikulum endoplasma disebut ribosom
terikat. Ribosom bebas berperan dalam proses sintesis enzim. Enzim
yang dihasilkan berfungsi menjadi katalisator di dalam cairan
sitosol. Adapun ribosom terikat berguna dalam sintesis protein.
Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis
plastida yaitu:1. Lekoplas (plastida berwarna putih berfungsi
sebagai penyimpan makanan),terdiri dari: Amiloplas (untak menyimpan
amilum) dan, Elaioplas (Lipidoplas) (untuk menyimpan lemak/minyak).
Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini
berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya
fotosintesis.
3. Kromoplasyaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
Karotin (kuning) Fikodanin (biru) Fikosantin (kuning) Fikoeritrin
(merah)
SitoplasmaSitoplasmamerupakan materi yang mengisi antara inti
dan selaput plasma. Sitoplasma yang berada dalam nukleus disebut
nukleoplasma. Pada sel tumbuhan, sitoplasma dibedakan menjadi dua,
yaitu yang berbatasan dengan selaput plasma disebutektoplasmadan
yang di bagian dalam disebutendoplasma. Ektoplasma lebih jernih dan
kompak. Ektoplasma pada sel hewan berupa selaput plasma itu
sendiri. Endoplasma sel tumbuhan mengandung banyak plastida (zat
warna) Komponen utama penyusun sitoplasmasebagai berikut.1) Cairan
seperti gel (agar-agar atau jeli) yang disebutsitosol.2) Substansi
simpanan dalam sitoplasma. Substansi ini bervariasi tergantung tipe
selnya. Sebagai contoh, sitoplasma sel hati mengandung simpanan
molekul glikogen, sedangkan sitoplasma sel l emak mengandung
tetesan lemak besar.3) Jaringan yang strukturnya seperti filamen
(benang) dan serabut yang saling berhubungan. Jaringan benang dan
serabut disebut sitoskeleton yang berfungsi sebagai kerangka sel.4)
Organel-organel sel.Matriks sitoplasma atau bahan dasar sitoplasma
disebut sitosol. Sitoplasma dapat berubah dari fase sol ke gel dan
sebaliknya. Matriks sitoplasma tersusun atas oksigen 62%, karbon
20%, hidrogen 10%, dan nitrogen 3% yang tersusun dalam senyawa
organik dan anorganik. Unsur-unsur lain adalah: Ca 2,5%; P 1,14%;
Cl 0,16%; S 0,14%; K 0,11%; Na0,10%; Mg 0,07%; I 0,014%; Fe 0,10%;
dan unsur-unsur lain dalam jumlah yang sangat kecil.Sifat-sifat
sitoplasmasebagai berikut.1) Efek Tyndal yaitu kemampuan matriks
sitoplasma memantulkan cahaya.2) Gerak Brown yaitu gerak acak
(zig-zag) partikel penyusun koloid.3) Gerak siklosis yaitu gerak
matriks sitoplasma berupa arus melingkar.4) Memiliki tegangan
permukaan.Matriks sitoplasma dapat bertindak sebagai larutan
penyangga (buffer). Sifat biologis matriks sitoplasma adalah mampu
mengenali rangsang (iritabilitas) dan mengantar rangsang
(konduktivitas).Adapunfungsi sitosol sitoplasmasebagai berikut.1)
Sumber bahan kimia penting bagi sel karena di dalamnya terdapat
senyawa-senyawa organik terlarut, ion-ion, gas, molekul kecil
seperti garam, asam lemak, asam amino, nukleotida, molekul besar
seperti protein, dan RNA yang membentuk koloid.2) Tempat terjadinya
reaksi metabolisme, seperti glikolisis, sintesis protein, dan
sintesis asam lemak. NukleusRetikulum endoplasma merupakan organel
yang tersusun oleh membran yang terbentuk seperti jala. Retikulum
sendiri berasal dari kata reticular yang berarti anyaman benang
atau jala. Letaknya memusat pada bagian dalam sitoplasma
(endoplasma), sehingga disebut sebagairetikulum endoplasma(RE).
Membran Retikulum Endoplasma merupakan kelanjutan dari membran
nukleus hingga ke membran plasma.Jadi, RE merupakan saluran
penghubung antara nukleus dengan bagian luar sel. Perhatikan
Gambar
Dalam sel terdapat dua tipe retikulum endoplasma sebagai
berikut. Retikulum Endoplasma KasarPermukaan retikulum
endoplasmanya diselubungi oleh ribosom yang tampak berbintil-bintil
sehingga disebut Retikulum Endoplasma kasar.Ribosomadalah tempat
sintesis protein. Protein ini akan ditampung oleh RE kasar yaitu
dalam rongga RE. Retikulum Endoplasma HalusRetikulum Endoplasma
halusadalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya
halus.Fungsi Retikulum EndoplasmaRetikulum endoplasma mempunyai
beberapa fungsi sebagai berikut.1) Mensintesis lemak dan kolesterol
(RE kasar dan RE halus).2) Menampung protein yang disintesis oleh
ribosom untuk disalurkan ke kompleks Golgi dan akhirnya dikeluarkan
dari sel (RE kasar).3) Transportasi molekul-molekul dari bagian sel
yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus).4)
Menetralkan racun (detoksifikasi), misalnya RE yang ada di dalam
sel-sel hati. MitokondriaMitokondria berbentuk bulat panjang atau
seperti tongkat terdapat pada sel eukariotik aerob. Mitokondria
dibatasi dua lapis membran yang kuat, fleksibel, dan stabil, serta
tersusun atas lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolantonjolan
yang disebut krista untuk memperluas permukaan agar penyerapan
oksigen lebih efektif.
Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks
mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA,
RNA, dan protein.Perhatikan Gambar di bawah:
Fungsi Mitokondria (The Power House)Mitokondria memiliki DNA
sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria
berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi,
fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron.Oksidasi zat
makanan di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa.
Secara sederhana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.
Berkaitan dengan fungsi tersebut mitokondria sering disebutthe
power house of cell.
Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)Badan GolgiatauAparatus
Golgidijumpai pada hampir semua sel tumbuhan dan hewan. Pada sel
tumbuhan, Badan Golgi disebutdiktiosom.Badan Golgi (ditemukan tahun
1898 oleh Camillio Golgi) tersebar dalam sitoplasma dan merupakan
salah satu komponen terbesar dalam sel. Antara badan Golgi satu
dengan yang lain berhubungan dan membentuk struktur kompleks
seperti jala. Badan Golgi sangat penting pada sel sekresi.
Fungsi Aparatus GolgiSelain itu, badan Golgi juga mempunyai
beberapa fungsi sebagai berikut.1) Tempat sintesis polisakarida
seperti mukus, selulosa, hemiselulosa, dan pektin (penyusun dinding
sel tumbuhan).2) Membentuk membran plasma.3) Membentuk kantong
sekresi untuk membungkus zat yang akan dikeluarkan sel, seperti
protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak.4) Membentuk akrosom
pada sperma, kuning telur pada sel telur, dan lisosom.
Sel Hewan Sentrioladalah sebuah organel berbentuk tabung yang
biasa ditemukan Hewan Bersel Eukariot, meskipun tidak ditemukan di
tumbuhan tingkat tinggi dan Jamur. Dinding sel di tiap sentriol
biasanya terdiri dari Sembilan 3 pasang Mikrotubulas(Protein
Sitoskeleton). MitokondriaMitokondria, yang berbentuk filamen
dengan lebar 0.5-1 m dan panjang 10 m, merupakan organel yang
berfungsi mengubah energi kimiawi metabolit yang terdapat dalam
sitoplasma menjadi energi yang mudah dimanfaatkan oleh sel yaitu
ATP. Badan GolgiAparatus Golgi merupakan organel yang berfungsi
untuk mengemas dan mendistribusikan protein yang disintesis oleh
retikulum endoplasma. Aparatus Golgi menerima protein tersebut
melalui vesikel transportasi yang berasal dari retikulum
endoplasma. Mikrotubulusmerupakan unsur terbesar sitoskeleton
berbentuk struktur seperti tabung bergaris tengah 22 nm yang
tersusun atas tubulin. Mikrotubulus berfungsi mempertahankan bentuk
sel yang asimetris, selain itu juga sebagai transportasi sekresi
vesikel, mengatur pergerakan silia dan flagela, serta
mendistribusikan kromosom selama pembelahan sel mitosis.
Mikrofilamenyang merupakan unsur sitoskeleton dengan garis tengah 6
nm. Mikrofilamen yang paling banyak dijumpai adalah aktin dan
miosin. Mikrofilamen berfungsi dalam berbagai sistem kontraktil sel
dan sebagai penguat mekanis untuk beberapa tonjolan sel tertentu.
Peroksisom (Badan Mikro)merupakan organel bulat bermembran dengan
garis tengah 0.5-1.2 m yang mengandung enzim-enzim oksidatif yang
berfungsi untuk mendetoksifikasi zat sisa yang masuk ke dalam sel
dengan cara melepaskan atom hidrogen yang dipindahkan ke oksigen
molekular sehingga menjadi peroksida, yang bersifat merusak sel.
Peroksida kemudian diubah menjadi air dan oksigen dengan bantuan
enzim katalase. Inti SelInti selataunukleusadalahorganelyang
ditemukan padaseleukariotik. Organel ini mengandung sebagian
besarmateri genetiksel dengan bentuk molekulDNAlinier panjang yang
membentukkromosombersama dengan beragam jenisprotein.Gendi dalam
kromosom-kromosom inilah yang membentukgenominti sel.Fungsi utama
nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan
mengontrol aktivitas sel dengan mengelolaekspresi gen. Selain itu,
nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi
pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai
tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan
transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen
harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri. Lisosommerupakan organel
yang mengandung enzim-enzim hidrolitik yang kuat dan berfungsi
untuk melakukan perncernaan intrasel, sekaligus menghancurkan benda
asing atau sisa-sisa sel yang dibawa ke dalam sel melalui mekanisme
endositosis. Enzim-enzim ini dibungkus oleh suatu membran, sehingga
tidak akan keluar dan merusak isi sel. Lisosom (enzim-enzim)
terbentuk dari sintesis protein di retikulum endoplasma dan dibawa
melalui vesikel terselubung dari aparatus Golgi.
Perbedaan Sel Hewan Dan Sel Tumbuhan
Pada tumbuhan, dinding sel berfungsi antara lain untuk
melindungi protoplas, sebagai penguat tanaman dan mencegah
terjadinya dehidrasi. Komponen utama penyusun dinding sel adalah
polisakarida. Dinding sel tumbuhan muda masih terlihat tipis yang
terdiri atas selaput zat pektin.Setelah sel tumbuhan bertambah tua,
maka dinding sel akan menebal dan zat pembentuknya adalahselulosa.
Dinding sel bagian dalam berhubungan langsung dengan membran
plasma. Membran ini bisa terlihat apabila sel berada di dalam
larutan yang lebih pekat daripada larutan dalam sel, sehingga
membran plasma akan lepas.Selain itu, organela khas yang terdapat
padasel hewandan tidak banyak terdapat padasel
tumbuhanadalahsentrosomdanlisosom. Struktur sentrosom bisa dilihat
dengan jelas apabila menggunakan mikroskop elektron.Struktur
sentrosom seperti rakitan batang-batang yang menyusun bangunan
sekunder, sembilan batang membentuk bangun silinder, satu batang
berada di pusat silinder
Perbedaan Struktur Sel Hewan Dan Sel Tumbuhan