BIOLOGI SEL (STRUKTUR DAN FUNGSI SEL)
Biologi sel adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang
sel. Sel sendiri adalah kesatuan structural dan fungsional makhluk hidup
Teori-teori tentang sel
- Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan gabus di bawah
mikroskop. Hasil pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang disebut sel
(cellula)
- Hanstein (1880) menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos
(tempat yang berongga), tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi)
- Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa jenis sel
hidup dan menemukan isi dalam, rongga sel tersebut yang penyusunnya disebut
“Sarcode”
- Johanes Purkinje (1787-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode
menjadi Protoplasma
- Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore Schwann
(ahli zoologi) tahun 1838 menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada
struktur jaringan tumbuhan dan hewan. Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk
hidup terdiri atas sel . konsep yang diajukan tersebut menunjukkan bahwa sel
merupakan satuan structural makhluk hidup.
- Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan benda kecil yang
melayang-layang pada protoplasma yaitu inti (nucleus)
- Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel
merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup
- Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel
sebelumnya (omnis celulla ex celulla)
Macam Sel Berdasarkan Keadaan Inti
a. sel prokarion, sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti
tersebar dalam sitoplasma (sel yang memiliki satu system membran. Yang termasuk
dalam kelompok ini adalah bakteri dan alga biru
b. sel eukarion, sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi
oleh satu system membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini
adalah semua makhluk hidup kecuali bakteri dan alga biru
Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel
eukariotik. Akan tetapi, sel prokariotik mempunyai ribosom (tempat
protein dibentuk) yang sangat banyak. Sel prokariotik dan sel
eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut :
Sel Prokariotik
- Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel
yang dinamakan nucleoid
- Organel-organelnya tidak dibatasi membran
- Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan
- Diameter sel antara 1-10mm
- Mengandung 4 subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya sirkuler
Sel Eukariotik
- Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus
- Organel-organelnya dibatasi membran
- Membran selnya tersusun atas fosfolipid
- Diameter selnya antara 10-100mm
- Mengandungbanyak subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya linier
Macam Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya
a. Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid
b. Sel Germinal. sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan
bersifat haploid
Bagian-bagian Sel
- Bagian hidup(komponen protoplasma), terdiri atas inti dan sitoplasma
termasuk cairan dan struktur sel seperti : mitokondria, badan golgi, dll
- Bagian mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola
a Dinding sel
Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada
selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk
mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan
pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel.
Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu.
Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin,
lignin, kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.
b. Membran Plasma
Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran
sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat
transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan
dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid
bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat
melalui membran sel.
Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan
Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan
lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara
lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak
beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai
struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat
terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun
membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida,
glikolipid, dan kolesterol.
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion
secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah
molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air,
etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran
besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus
agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu
lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan
transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme
khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.
Transpor pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien
konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan
difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi
akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga
menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi
seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi
membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat
terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih
dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien
konsentrasinya.
Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa.
Transpor pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa
terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.
Transpor aktif
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak
spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi.
Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang
terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta
ionophore.
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan
light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua
istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang
mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer
kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus
transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri.
Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada
Bakteriorhodopsin.
c. Mitokondria
Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup
berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk
menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan
demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel.
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi
dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung.
Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria
berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur
mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam,
ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper,
2000].
Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta
mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel
terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini,
membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain
itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid
dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani
β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.
Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20%
lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas
permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang
menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini
meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya
dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam
reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks
mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit
dari matriks melewati membran dalam.
Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam
merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti
siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di
dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA
mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti
magnesium, kalsium dan kalium
d. Lisosom
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).
e. Badan Golgi
Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah
organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat
dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir
di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan
fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan
Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi
pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.
Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan
Italia yang bernama Camillo Golgi.
beberapa fungsi badan golgi antara lain :
1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel
kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran
plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim
untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom
f. Retikulum Endoplasma
RETIKULUM ENDOPLASMA (RE) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel
hewan eukariotik.
Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis.
Kantung ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi,
tergantung pada jenisnya. Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran
yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari
total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam
sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti
“jaringan”).
Ada tiga jenis retikulum endoplasma:
RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom.
Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah
sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak
memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam
beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan
konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor
pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus
dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik.
Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE
halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion
kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.
g. Nukleus
Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik.
Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul
DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein
seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti
sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan
mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi 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
h. Plastida
Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga
macam plastida, yaitu :
- leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)
- kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari :
klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten
- kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten
i. Sentriol (sentrosom)
Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol)
yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan
bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di
tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom,
kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.
Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1
dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian
dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti
akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol
anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana
sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula
yang tersusun atas benang-benang spindel.
j.Vakuola
Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa
Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya.
Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan
dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.
fungsi vakuola adalah :
1. memelihara tekanan osmotik sel
2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll
3. mengadakan sirkulasi zat dalam sel
Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan
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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar