BAB 1 ( Sel )

Bab 1 : Sel

Sel pertama kali dilihat oleh ilmuwan Inggris Robert Hooke pada tahun 1665 dengan mengamati penampang melintang sayatan tipis gabus dari batang tumbuhan di bawah mikroskop. Hooke melihat rongga kosongsegi enam yang mirip kamar sehingga dinamakannya sel (cellula=kamar kosong). Dua ahli biologi dari Jerman, Mathias J. Schleiden dan Theodor Schwann pada tahun 1838 membuktikan bahwa sel bukan kamar kosong, tetapi ada cairan sitoplasma yang mendukung segala aktivitas dasar makhluk hidup dan dari sini terbentik teori sel. Isi dari teori sel adalah semua makhluk hidup tersusun dari sel.

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk hidup. Setiap sel tersusun berbagai bagian, yaitu membran plasma, inti sel (nukleus), sitoplasma, dan organel sel. Pada makhluk hidup multiseluler sel-sel yang serupa berkumpul bersama dan menjalankan satu fungsi yang sama membentuk jaringan. Jaringan-jaringan yang berbeda menyusun suatu organ yang memiliki fungsi tertentu. Organ-organ yang berbeda bekerja bersama-sama membentuk suatu sistem organ.

Sel sebagai unit fungsional berarti sel atau sel-sel penyusun tubuh makhluk hidup melakukan suatu fungsi atau kegiatan proses hidup. Fungsi yang dilakukannya adalah respirasi, ekskresi, transportasi, sintesis, reproduksi, sekresi, dan respon terhadap rasangan. Sel juga merupakan unit hereditas atau pewaris yang menurunkan sifat genetik dari satu generasi kepada generasi berikutnya.

Sebagian besar sel memiliki ukjuran yang sangat kecil. Umumnya, sel berdiameter 1-100µm atau memiliki volume 1-1000µm³. Pertambahan volume dan luas permukaan bertambah, akan tetapi zat sisa yang dikewarkan mempengaruhi atau menentukan luas permukaan dan volume sel. Hal inilah yang menjelaskan mengapa organism yang berukuran besar tersusun dari sel-sel yang berukuran kecil.

Struktur sel dapat dipelajari dengan alat bantu, yaitu mikroskop. Mikroskop dibedakan menjadi mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya digunakan untuk melihat sel dengan perbesaran sampai 2000 kali. Mikroskop electron digunakan untuk melihat sel dengan perbesaran sampai 50000 kali. Mikroskop elektron dibedakan menjadi SEM dan TEM.

·         SEM (Scanning Electron Microscope) untuk melihat permukaan objek, misalnya permukaan bakteri atau permukaan mata serangga.

·         TEM (Transmission Electron Microscope) untuk melihat benda irisan ultramikro sehingga isi sel terlihat sangat rinci, misalnya irisan melintang mitokondria dengan Krista yang jelas, atau kloroplas dengan struktur stroma dan grana yang jelas.

Fungsi fisiologis sel dapat dipelajari secara in vitro (di laboratium) dan secara in vivo (dalam tubuh makhluk hidup). Seiring dengan perkembangan teknologi mikroskop, ditemukan dua tipe struktur sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

Sel Prokariotik

Sel prokariotik adalah sel tanpa membrane inti. Sel prokariotik berukuran 1-10µm. Sel ini memiliki materi genetic berupa DNA yang tidak dibungkus membrane inti. DNA pada sel prokariotik berbentuk sirkuler atau disebut nukleoid. Di luar nukleoid terdapat juga DNA sirkuler lain dengan ukuran yang lebih kecil yang disebut plasmid. Sebagian besar sel prokariotik memiliki dinding sel. Aktivitas sel terjadi pada membrane plasma dan di dalam sitoplasma. Contoh sel prokariotik adalah Cyanobacteria dan sel bakteri.

Sel Eukariotik

Sel eukariotik adalah sel yang memiliki membrane inti, sehingga terjadi pemisahan antara inti sel dan sitoplasma. Kesatuan inti sel dan sitoplasma pada sel eukariotik disebut protoplasma. Sel eukariotik berukuran 10-100µm. Materi genetik (DNA) berada di dalam inti sel yang dibungkus oleh membran inti. Sel eukariotik memiliki sejumlah organel yang masing-masing memiliki fungsi spesifik. Contoh sel hewan dan sel tumbuhan.

Persamaan Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

Persamaan sel tumbuhan dan hewan ada pada bagian atau organel-organel penyusun kedua sel tersebut yaitu membran plasma, inti sel, sitoplasma, sitoskeleton.

Membran Plasma

Membran plasma merupakan batas kehidupan. Tersusun dari molekul-molekul lipid (lemak), protein, dan sedikit karbohidrat yang membentuk suatu lapisan dengan sifat dinamis dan asimetri. Bersifat dinamis karena memiliki struktur seperti fluida (zat cair), sehingga molekul lipid dan protein dapat bergerak. Bersifat asimetri karena komposisi protein dan lipid sisi luar tidak sama dengan sisi dalam membran sel. Molekul-molekul terserbut menyusun matriks lapisan fosfolipid rangkap yang disisipi oleh protein membran. Terdapat 2 macam protein membrane, yaitu protein yang terbenam (integral) dan menempel (periferal) di lapisan fosfolipid. 1 unit fosfolipid terdiri dari bagian kepala (fosfat) dan ekor (asam lemak). Fungsi biologis membran plasma bergantung pada molekul-molekul penyusunnya, yaitu lipid, protein, dan karbohidrat.

Lipid

Berfungsi untuk menstabilkan kesatuan fisik membran plasma sehingga dapat menjadi penghalang yang efektif bagi lalu lintas materi hidrofilik (air dan ion-ion). 2 lapis fosfolipid yang menyusun membran plasma merupakan tempat melekatnnya protein dan akan membantu proses fusi vesikel maupun endositosis.

Protein

Terdapat 2 lapis fosfolipid :

·         Enzim berupa protein integral pada membran dalam mitokondria dan kloroplas.Enzim-enzim yang berperan dalam transport elektron guna pembentukan ATP sebagai sumber energy.

·         Saluran tempat lewatnya berbagai materi pada membran plasma. Saluran terbentuk dari beberapa gabungan molekul protein.

Karbohidrat

Karbohidrat yang berikatan dengan lipid disebut glikolipid. Glikolipid berfungsi sebagai sinyal pengenal untuk interaksi antar-sel. Karbohidrat yang berikatan dengan protein disebut glikoprotein. Glikoprotein pada membran plasma dapat mengikat protein dari membran sel-sel tetangga maupun sel lain sehingga terjadi ikatan antar-sel.

Substansi yang melalui membran plasma dapat ditranspor secara pasif atau aktif

Transpor Pasif

Merupakan transport ion, molekul, dan senyawa yang tidak memerlukan energi untuk melewati membran plasma. Terbagi menjadi 2 yaitu osmosis dan difusi.

Osmosis

Osmosis adalah perpindahan pelarut (missalnya air) melalui membran selektif permeable dari konsentrasi pelarut yang tinggi (hipotonik) menuju konsentrasi pelarut yang rendah (hipertonik).

·         Osmosis pada sel hewan

Sel-sel hewan dipertahankan dalam keadaan isotonic, yaitu keadaan dengan konsentrasi air di sekeliling sel sama dengan konsentrasi air di dalam sel. Lingkungan hipotonik dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih tinggi daripada di dalam sel menyebabkan air masuk terus-menerus ke dalam sel hingga sel tersebut pecah disebut hemolisis. Pada lingkungan hipertonik dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih rendah (lebih pekat) daripada di dalam sel, mengakibatkan air di dalam sel akan mengalir ke luar sel hingga sel mengkerut disebut krenasi.

·         Osmosis pada sel tumbuhan

Sel-sel tumbuhan memiliki dinding selulosa yang keras dan elastic sehingga dapat membatasi volum sel serta mempertahankan sel agar tidak pecah. Peristiwa turgid apabila sel tumbuhan ditempatkan pada lingkungan hipotonik dan air masuk ke dalam sel. Sel tumbuhan akan terus membengkak sampai selulosa tidak dapat direntangkan lagi, tapi selnya tidak pecah. Peristiwa plasmolisis terjadi apabila ditempatkan di lingkungan hipertonik seperti larutan garam dengan konsentrasi lebih dari 1% akan menyebabkan keluarnya air dari vakuola. Sitoplasma mengkerut dan membran plasma terlepas dari dinding sel.

Difusi

Difusi merupakan proses pergerakan acak partikel-partikel (atom,molekul) gas, cairan dan larutan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah hingga mencapai tahap kesetimbangan. Difusi ini sendiri terbagi menjadi

·         Difusi dipermudah dengan saluran protein

Substansi seperti asam amino, gula, dan substansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membran plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang dibentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.

·         Difusi dipermudah dengan protein pembawa

Proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu saluran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein ini disebut protein pembawa. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

Transpor Aktif

Transpor aktif memerlukan energi untuk membawa molekul dari satu sisi membran ke membran lainnya. Transpor aktif juga memerlukan protein membran yang berperan sebagai pembawa atau “kendaraan” untuk melewati membran. Transpor aktif menjadi 3 tipe, yaitu pompa ion, kontranspor, dan endositosis.

Pompa ion

Adalah transport ion melewati membran plasma yang melawan gradient konsentrasi. Semua sel memiliki perbedaan energi potensial listrik antara sitoplasma dan lingkungan sekitarnya, yang disebut potensial membran. Potensial membran bertindak seperti sebuah baterai, yaitu sebagai sumber energi yang mempengaruhi transport ion masuk dan keluar sel.

Kotranspor

Adalah transport suatu zat yang mengaktifkan transport zat lain melewati membran plasma. Kotranspor melibatkan dua protein membran.

Endositosis dan eksositosis

Adalah transport makromolekul seperti protein, polisakarida, atau asam nukleat dengan membentuk lipatan membran plasma. Pada endositosis, membran plasma mengelilingi makromolekul di luar sel kemudian melipat, membentuk vesikel. Vesikel masuk ke dalam sel bersamaan dengan suatu makromolekul.

Inti Sel (Nukleus)

Merupakan bagian sel yang paling mencolok di antara organel-organel di dalam sel. Padas el eukariotik, inti sel dibatasi oleh membran inti. Membran inti berguna untuk pertukaran materi antara nukleoplasma (plasma inti) dengan sitoplasma. Nukleoplasma mengandung nucleolus merupakan tempat pembentukan dan pematangan RNA ribosomal. Struktur kromosom terlihat dengan jelas pada saat sel melakukan pembelahan (tahap metaphase).

Fungsi inti sel sebagai berikut:

·         Mengendalikan proses berlangsungnya metabolism di dalam sel.

·         Menyimpan informasi genetic dalam bentuk DNA.

·         Mengatur kapan dan di mana ekspresi gen-gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri.

·         Tempat terjadinya replikasi (perbanyakan DNA) dan transkripsi (pengutipan DNA).

Sitoplasma

Sitoplasma atau cairan sel adalah matriks yang berada di bagian dalam membran plasma tetapi di luar nucleus. Sitoplasma tersusun dari sitosol yang bersifat sitoskeleton dan organel-organel.

Fungsi sitoplasma sebagai berikut:

·         Tempat terjadinya metabolism sitosolik, misalnya glikolisis serta tempat terjadinya sintesis protein oleh ribosom.

·         Tempat penyimpanan bahan kimia yang berguna bagi metabolism sel misalnya enzim, protein, dan lemak.

·         Sarana atau fasilitator agar organel tertentu di dalam sel dapat bergerak, karena adanya aliran sitoplasma.

Sitoskeleton

Merupakan rangka sel yang terdapat pada sitosol. Sitoskeleton berupa jaringan protein filament yang memantapkan membran plasma sehingga menykong stabilitas bentuk sel.

Fungsi dari sitoskeleton:

·         Sebagai rangka sel, yang member dan menjaga bentuk sel

·         Sebagai pengatur gerakan sel, misalnya pada Amoeba

·         Sebagai pengatur gerakan kromosom kea rah kutub pada saat sel membelah secara mitosis maupun meiosis.

Struktur dan fungsi organel-organel pada sel tumbuhan dan hewan

Organel	Struktur	Fungsi
Ribosom	Tersusun dari protein dan RNA ribosomal; berada bebas dalam sitoplasma atau melekat pada RE kasar.	Tempat sintesis protein.
Retikulum Endoplasma (RE)	Tersusun dari kantung pipih dan tabung berhubungan dengan membran inti; terdiri dari RE kasar (terdapat ribosom di permukaannya) dan RE halus.	RE kasar berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan RE halus berfungsi sebagai tempat sinstesis lipid, metabolism karbohidrat, dan detoksifikasi obat-obatan.
Badan Golgi	Kantung pipih bertumpuk	Memproses protein dan molekul lain yang akan dibawa ke luar sel atau ke membran sel.
Lisosom	Vesikel yang terbentuk dari badan Golgi; mengandung enzim-enzim hidrolitik.	Mencerna makromolekul secara intraseluler dan merusak sel-sel asing,
Peroksisom	Vesikel yang mengandung enzim oksidatif dan katalase.	Merombak H2o2 yang bersifat racun bagi sel.
Mitokondria	Tersusun atas membran dalam, membran luar, krista, dan matriks.	Tempat terjadinya respirasi seluler yang menghasilkan ATP.

Perbedaan Antara Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

Sel Tumbuhan

Dinding Sel

Batang tumbuhan lebih keras dari manusia dikarenakan memiliki dinding sel yang sangat keras. Bahan utama penyusun dinding sel berupa zat kayu, yaitu selulosa yang tersusun dari glukosa. Selain selulosa, dinding sel juga mengandung zat lain, misalnya pectin, hemiselulosa, dan glikoprotein.

Vakuola

Merupakan organel bermembran yang berisi cairan vakuola Vakuola terdapat pada sel hewan dan sel tumbuhan. Namun, vakuola pada sel tumbuhan memiliki bentuk dan fungsi yang lebih nyata dibandingkan dengan vakuola pada sel hewan.

Vakuola berisi senyawa-senyawa cadangan makanan, misalnya asam amino, gula, beberapa asam organic, dan beberapa protein. Beberapa vakuola lainnya berisi metabolit sekunder. Metabolit sekunder adalah senyawa kimia yang tidak diperlukan oleh sel itu sendiri.

Plastida

Adalah organel bermembran rangkap dengan bentuk dan fungsi yang bermacam-macam. Beberapa plastida yang penting adalah kloroplas, kromoplas dan leukoplas.

·         Kloroplas

Kloroplas merupakan organel yang mengandung klorofil. Klorofil berfungsi pada saat fotosintesis. Struktur kloroplas terdiri dari membran luar yang berguna untuk melewatkan molekul-molekul berukuran kurang dari 10 kilodalton tanpa selektivitas; membran dalam bersifat selektif permeable dan berguna untuk memilih molekul yang keluar masuk dengan transport aktif; stroma merupakan cairan kloroplas yang berguna untuk menyimpan hasil fotosintesis dalam bentuk pati (amilum); dan tilakoid tempat terjadinya fotosintesis.

·         Kromoplas

Kromoplas adalah plastida yang berwarna kuning jingga dan merah karena mengandung karoten. Warna kromoplas bervariasi karena berasosiasi dengan pigmen bunga dan buah lainnya, yaitu antosiasin yang tersimpan di vakuola.

·         Leukoplas

Leukoplas adalah plastid yang tidak berwarna. Leukoplas biasanya berguna untuk menyimpan cadangan makanan, seperti amilum dan protein pada sel-sel batang ketela pohon dan sel-sel akar pada kentang.

Sel Hewan

Hewan memiliki organel yang khas pada selnya, yaitu sentriol.

Sentriol

Sentriol merupakan sepasang struktur seperti silinder yang memiliki lubang di tengah dan tersusun dari protein mikrotubulus. Sentriol tersusun dari mikrotubulus yang membentuk suatu strukur protein seperti jala yang tampak berdekatan dengan kromosom selama pembelahan sel (mitosis dan meiosis). Jala tersebut dinamakan benang spindel. Sentiol berperan untuk mengatur polaritas (kutub) pembelahan sel dan mengatur pemisahan kromosom selama pembelahan sel.