Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari makhluk hidup. Dari kupu-kupu hingga kanguru, dari pohon kelapa hingga cemara semua tersusun atas sel. Makhluk hidup ada yang tersusun dari satu sel saja, disebut organisme uniseluler, dan ada makhluk hidup yang tersusun lebih dari satu sel, disebut organisme multiseluler.Sel meskipun memiliki ukuran sangat kecil, sel tergolong luar biasa. Kenapa? Sel bagai sebuah pabrik yang senantiasa bekerja agar kehidupan terus berlangsung. Ada bagian sel yang berfungsi menghasilkan energi, ada yang bertanggung jawab terhadap perbanyakan sel, dan ada bagian yang menyeleksi lalu lintas zat masuk dan keluar sel.
Dengan mempelajari komponen sel, kita akan dapat memahami fungsi sel bagi kehidupan.
Sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke (yang hidup pada 1635-1703). Hooke (pada tahun 1665) mengamati sel gabus dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ternyata sel gabus tersebut tampak seperti ruangan-ruangan kecil. Maka, dipilihlah kata dari bahasa Latin yaitu cellula yang berarti kamar kecil untuk menamai objek yang ditemukannya itu.
SEJARAH PENEMUAN SEL
Sel adalah unit terkecil dalam organisme hidup, baik dalam dunia tumbuh-tumbuhan maupun hewan. Sel terdiri atas protoplasma, yaitu, isi sel yang terbungkus oleh suatu membran atau selaput sel.
Evolusi sains seringkali berada sejajar dengan penemuan peralatan yang memperluas indera manusia untuk bisa memasuki batas-batas baru. Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalandengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada abad ke tujuh belas. Sehingga mikroskop sejak awal tidak dapat dipisahkan dengan sejarah penemuan sel, yang dijelaskan sebagai berikut:
• Galileo Galilei (Awal Abad 17) dengan alat dua lensa menggambarkan struktur tipis dari mata serangga. Gallei sebenarnya bukan seorang biologiwan pertama yang mencatat hasil pengamatan biologi melalui mikroskop.
• Robert Hook (1635-1703) melihat gambaran satu sayatan tipis gabus suatu kompertemen atau ruang-ruang disebut dengan nama Latin cellulae (ruangan kecil), asal mula nama sel.
• Anton van Leeuwenhoek (24 Oktober 1632 – 26 Agustus 1723), menggunakan lensa-lensa untk melihat beragam spermatozoa, bakteri dan protista.
• Robert Brown (1733-1858) pada tahun 1`820 merancang lensa yang dapat lebih fokus untuk mengamati sel. Titik buram yang selalu ada pada sel telur, sel polen, sel dari jaringan anggrek yang sedang tumbuh. Titik buram disebut sebagai nukleus.
• Matias Jacob Schleiden pada tahun 1838 berpendapat bahwa ada hubungan yang erat antara nukleus dan perkembangan sel.
• Teodor Schwan (1810-18830): Sel adalah bagian dari organisme
TEORI SEL
Sel ialah satu unit kehidupan. Semua benda hidup baik hewan atau tumbuhan disusun oleh sel. Sel-sel ini berkumpul dan bergabung dengan adanya bahan antara sel diantaranya untuk membentuk jaringan seperti otot, tulang rawan dan saraf.
Dalam keadaan tertentu beberapa jaringan bergabung dan membina organ seperti kelenjar, pembuluh darah, kulit dal lain-lain.
Di alam ini kita dapat membagi sel ke dalam dua kelompok, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Istilah prokariotik, dibangun dari kata pro dan karyon. Pro, artinya sebelum dan kryon, artinya inti. Jadi sel prokariotiiik artiya ”sebelum inti”.
Ini mengandung pengertian bahwa sel prokariotik bukannya tanpa inti, melainkan memiliki materi genetik yang tersebar di dalam sitplasmanya. Eukariot dibangun dari kata Eu da Karyon.
Eu, berarti sungguh dan karyon berarti inti. Jadi sel eukariotik adalah sel-sel yang telah memiliki inti sel, atau sel yang memiliki materi inti yang terorganisasi dalam suatu selaput, sehingga inti selnya tampak jelas (Sumardi dan Marianti, 2007).
Telah diketahui bahwa semua organisme hidup di bumi sekarang berasal dari sel tunggal yang lahir 3.500 berjuta-juta tahun yang lalu. Sel purba ini digambarkan dengan suatu selaput di sebelah luar, salah satu peristiwa yang rumit yang memimpin penetapan hidup di atas bumi.
Molekul organik sederhana tersebut mungkin telah diproduksi dalam kondisi-kondisi yang memungkinkannya hidup dan lestari di bumi dalam status awal hidpunya (kira-kira selama milyaran tahun pertamanya).
• Sel Prokariot
Yang termasuk di dalam golongan sel-sel prokariotik adalah bakteri dan ganggang hijau-biru atau Cyanobacteria.
Pada bakteri bagian dalam membran plasma terdapat sitoplasma, ribosom dan nukleoid. Sitoplasma dapat mengandung vakuola, vesikel (vakuola kecil) dan menyimpa cadangan gula komplek atau bahan-bahan organik. Ribosom terdapat bebas di dalam sitoplasma dan tempat terjadinya sintesis protein.
• Sel Eukariot
Sel-sel eukariotik memiliki struktur yang lebh maju dari pada sel-sel prokariotik. Sel pada umumnya terlihat sebagai massa yang jenih dengan bentuk yang tidak teratur, dibatasi oleh sutu selaput dan ditengah-tengahnya tedapat bangunan yang lebih pucat yang bentuknya bulat, disebut nnukleus atau inti sel.
Jadi secara umum sel itu dibina oleh selaput atau membran sel, plasma sel, dan inti sel. Di bawah dapat dilihat struktur sel eukariotik (sel hewan dan sel tumbuhan).
Selaput Plasma (Plasmalemma)
Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:
Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer
Lemak bersifat Hidrofebik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi Permeabel (teori dari Overton).
Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan /di lewati molekul tertentu saja.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain.
Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).
Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain
Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
Sitoplasma dan Organel Sel
Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan Organel Sel.
Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.
Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).
A. Dinding Sel
Sel tumbuhan dipisahkan oleh dinding sel yang transparan.Dinding sel adalah struktur di luar membran plasma yang membatasi ruang bagi sel untuk membesar. Dinding sel merupakan ciri khas yang dimiliki tumbuhan, bakteri, fungi (jamur), dan alga, meskipun struktur penyusun dan kelengkapannya berbeda.
Dinding sel menyebabkan sel tidak dapat bergerak dan berkembang bebas, layaknya sel hewan. Namun demikian, hal ini berakibat positif karena dinding-dinding sel dapat memberikan dukungan, perlindungan dan penyaring (filter) bagi struktur dan fungsi sel sendiri. Dinding sel mencegah kelebihan air yang masuk ke dalam sel.
Dinding sel terbuat dari berbagai macam komponen, tergantung golongan organisme. Pada tumbuhan, dinding-dinding sel sebagian besar terbentuk oleh polimer karbohidrat (pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lignin sebagai penyusun penting).
Pada bakteri, peptidoglikan (suatu glikoprotein) menyusun dinding sel. Fungi memiliki dinding sel yang terbentuk dari kitin. Sementara itu, dinding sel alga terbentuk dari glikoprotein, pektin, dan sakarida sederhana (gula).
B. 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.
Pada sel daun dewasa, vakuola mendominasi sebagian besar ruang sel sehingga seringkali sel terlihat sebagai ruang kosong karena sitosol terdesak ke bagian tepi dari sel.
Bagi tumbuhan, vakuola berperan sangat penting dalam kehidupan karena mekanisme pertahanan hidupnya bergantung pada kemampuan vakuola menjaga konsentrasi zat-zat terlarut di dalamnya. Proses pelayuan, misalnya, terjadi karena vakuola kehilangan tekanan turgor pada dinding sel.
Dalam vakuola terkumpul pula sebagian besar bahan-bahan berbahaya bagi proses metabolisme dalam sel karena tumbuhan tidak mempunyai sistem ekskresi yang efektif seperti pada hewan. Tanpa vakuola, proses kehidupan pada sel akan berhenti karena terjadi kekacauan reaksi biokimi
C. Plastida
Plastida adalah organel pada sel tumbuhan (dalam arti luas, Viridoplantae). Organel ini paling dikenal dalam bentuknya yang paling umum, kloroplas, sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Pada kenyataannya, plastida dikenal dalam berbagai bentuk:
• proplastida, bentuk belum “dewasa”
• leukoplas, bentuk dewasa tanpa mengandung pigmen, ditemukan terutama di akar
• kloroplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen klorofil, ditemukan pada daun, bunga, dan bagian-bagian berwarna hijau lainnya
• kromoplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen karotena, ditemukan terutama pada bunga dan bagian lain berwarna jingga
• amiloplas, bentuk semi-aktif yang mengandung butir-butir tepung, ditemukan pada bagian tumbuhan yang menyimpan cadangan energi dalam bentuk tepung, seperti akar, rimpang, dan batang (umbi) serta biji.
• elaioplas, bentuk semi-aktif yang mengandung tetes-tetes minyak/lemak pada beberapa jaringan penyimpan minyak, seperti endospermium (pada biji)
• etioplas, bentuk semi-aktif yang merupakan bentuk adaptasi kloroplas terhadap lingkungan kurang cahaya; etioplas dapat segera aktif dengan membentuk klorofil hanya dalam beberapa jam, begitu mendapat cukup pencahayaan.
Plastida adalah organel vital pada tumbuhan. Fungsinya adalah sebagai tempat fotosintesis, sintesis asam-asam lemak, serta beberapa fungsi sehari-hari sel.
Secara evolusi plastida dianggap sebagai prokariota yang bersimbiosis ke dalam sel eukariota dan kemudian kehilangan sifat otonomi penuhnya. Teori endosimbiosis ini mirip dengan yang terjadi terhadap mitokondria namun introduksi plastida dianggap terjadi lebih kemudian.
D. Kloroplas
Kloroplas atau Chloroplast adalah plastid yang mengandung klorofil. Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya.
Pada ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
Kloroplas matang pada beberapa ganggang , biofita dan likopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem.
Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyalkuti stroma homogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen.
Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipe prokariotik.
Struktur Kloroplas Kloroplas terdiri atas dua bagian besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam.
Bagian dalam kloroplas mengandung DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C3, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C3 adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada tanaman C4, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman C4 adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).
Genom Kloroplas Kloroplas pada tanaman tingkat tinggi merupakan evolusi dari bakteri fotosintetik menjadi organel sel tanaman. Genom kloroplas terdiri dari 121 024 pasang nukleotida serta mempunyai inverted repeats (2 kopi) yang mengandung gen-gen rRNA (16S dan 23S rRNAs) untuk pembentukan ribosom.
Genom kloroplas mempunyai subunit yang besar yaitu penyandi ribulosa biphosphate carboxylase. Protein yang terlibat di dalam kloroplas sebanyak 60 protein. 2/3nya diekspresikan oleh gen yang terdapat di inti sel sementara 1/3nya diekspresikan dari genom kloroplas.
E. Nukleus
Nukleus ini umumnya paling mencolok pada sel eukariotik. Rata-rata diameternya 5 µm. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran atau selubung inti. Membran ini memisahkan isi nukleus dengan sitoplasma.
Membran atau selubung inti merupakan membran ganda. Kedua selubung ini masing-masing merupakan bilayer lipid dengan protein yang terkait. Membran ini dilubangi oleh beberapa pori yang berdiameter sekitar 100 nm. Pada bibir setiap pori membran dalam dan membran luar selubung nukleus menyatu. Pori-pori ini memungkinkan hubungan antara nukleoplasma (cairan inti) dengan sitoplasma (cairan sel).
Selain pori, sisi dalam selubung ini dilapisi lamina nukleus dengan susunan mirip jaring yang terdiri dari filamen protein yang mempertahankan bentuk nukleus.Di dalam nukleus terdapat:
(1). Nukleolus (anak inti), berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom. Molekul RNA yang disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, kemudian semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus berentuk seperti bola, dan memalui mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin.
(2). Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari protein.
(3). Butiran kromatin, yang terdapat di dalam nukleoplasma. Tampak jelas pada saat sel tidak membelah. Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom. Kromosom mengandung DNA (asam dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein.Secara umum, Nukleus bertugas mengontrol kegiatan yang terjadi di sitoplasma. DNA yang terdapat di dalam kromosom merupakan cetak biru bagi pembentukan berbagai protein (terutama enzim). Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai fungsi di sitoplasma.
F. Retikulum Endoplasma
Retikulum Endoplasma (RE, atau endoplasmic reticula) adalah organel yang dapat ditemukan pada semua sel eukariotik.Retikulum Endoplasma merupakan bagian sel yang terdiri atas sistem membran. Di sekitar Retikulum Endoplasma adalah bagian sitoplasma yang disebut sitosol atau cytosol. Retikulum Endoplasma sendiri terdiri atas ruangan-ruangan kosong yang ditutupi dengan membran dengan ketebalan 4 nm (nanometer, 10-9 meter). Membran ini berhubungan langsung dengan selimut nukleus atau nuclear envelope.Pada bagian-bagian Retikulum Endoplasma tertentu, terdapat ribuan ribosom atau ribosome. Ribosom merupakan tempat dimana proses pembentukan protein terjadi di dalam sel. Bagian ini disebut dengan Retikulum Endoplasma Kasar atau Rough Endoplasmic Reticulum. Kegunaan daripada Retikulum Endoplasma Kasar adalah untuk mengisolir dan membawa protein tersebut ke bagian-bagian sel lainnya. Kebanyakan protein tersebut tidak diperlukan sel dalam jumlah banyak dan biasanya akan dikeluarkan dari sel. Contoh protein tersebut adalah enzim dan hormon.
Sedangkan bagian-bagian Retikulum Endoplasma yang tidak diselimuti oleh ribosom disebut Retikulum Endoplasma Halus atau Smooth Endoplasmic Reticulum. Kegunaannya adalah untuk membentuk lemak dan steroid. Sel-sel yang sebagian besar terdiri dari Retikulum Endoplasma Halus terdapat di beberapa organ seperti hati.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”).
Pengertian lain menyebutkan bahwa RE sebagai perluasan membran yang saling berhubungan yang membentuk saluran pipih atau lubang seperti tabung di dalam sitoplsma.Lubang/saluran tersebut berfungsi membantu gerakan substansi-substansi dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya.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.RE halus berfungsi dalam berbagai macam proses metabolisme, trmasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan menawarkan obat dan racun”RE berfungsi sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri”.
Jaring-jaring endoplasma adalah jaringan keping kecil-kecil yang tersebar bebas di antara selaput selaput di seluruh sitoplasma dan membentuk saluran pengangkut bahan. Jaring-jaring ini biasanya berhubungan dengan ribosom (titik-titik merah) yang terdiri dari protein dan asam nukleat, atau RNA. Partikel-partikel tadi mensintesis protein serta menerima perintah melalui RNA tersebut (Time Life, 1984).jadi fungsi RE adalah mendukung sintesis protein dan menyalurkan bahan genetic antara inti sel dengan sitoplasma.
Fungsi Retikulum Endoplasma
Menjadi tempat penyimpan Calcium, bila sel berkontraksi maka calcium akan dikeluarkan dari RE dan menuju ke sitosol
• Memodifikasi protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel.(RE kasar)
• Mensintesis lemak dan kolesterol, ini terjadi di hati(RE kasar dan RE halus)
• Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.
• Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus)
G. Ribosom
Ribosom ialah organel kecil dan padat dalam selyang berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (disebut Ribonukleoprotein atau RNP). Organel ini menerjemahkan mRNA untuk membentuk rantai polipeptida (yaitu protein) menggunakan asam amino yang dibawa oleh tRNA pada proses translasi. Di dalam sel, ribosom tersuspensi di dalam sitosol atau terikat pada retikulum endoplasma kasar, atau pada membran inti sel.
H. Sentriol
Sentriol merupakan organel tak bermembran yang hanya ditemukan pada sel hewan. Organel ini berukuran kecil , jumlahnya sepasang dan letaknya dekat membrane inti dalam posisi tegak lurus antar keduanya. Organel ini akan memisah satu sama lain untuk membentuk gelendong pembelahan pada saat terjadi pembelahan sel. 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.
I. 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
J. 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.
EndositosisEndositosis 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.
AutofagiProses 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
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).
K. Mitokondria
Mitokondria (mitochondrion’, plural: mitochondria’) atau kondriosom (chondriosome) adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah “pembangkit tenaga” bagi sel.
Mitokondria merupakan salah satu bagian sel yang paling penting karena di sinilah energi dalam bentuk ATP [Adenosine Tri-Phosphate] dihasilkan.
Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan yang sering disebut dengan cristae. Di dalam Mitokondria terdapat ‘ruangan’ yang disebut matriks, dimana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak Mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.
Keberadaan mitokondria didukung oleh hipotesis endosimbiosis yang mengatakan bahwa pada tahap awal evolusi sel eukariot bersimbiosis dengan prokariot (bakteri) [Margullis, 1981]. Kemudian keduanya mengembangkan hubungan simbiosis dan membentuk organel sel yang pertama. Adanya DNA pada mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya.
Hipotesis ini ditunjang oleh beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri. Ukuran mitokondria menyerupai ukuran bakteri, dan keduanya bereproduksi dengan cara membelah diri menjadi dua. Hal yang utama adalah keduanya memiliki DNA berbentuk lingkar. Oleh karena itu, mitokondria memiliki sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariot [Cooper, 2000].
Secara garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs.
L. Badan Mikro (Peroksisom & Glioksisom)
Peroksisom adalah kantong yang memiliki membran tunggal. Peroksisom berisi berbagai enzim dan yang paling khas ialah enzim katalase. Katalase berfungsi mengkatalisis perombakan hydrogen peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida merupakan produk metabolism sel yang berpotensi membahayakan sel. Peroksisom juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat. Peroksisom terdapat pada sel tumbuhan dan sel hewan. Pada hewan, peroksisom banyak terdapat di hati dan ginjal, sedang pada tumbuhan peroksisom terdapat dalam berbagai tipe sel.
Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, misalnya pada lapisan aleuron biji padi-padian. Aleuron merupakan bentuk dari protein atau kristal yang terdapat dalam vakuola. Glioksisom sering ditemukan di jaringan penyimpan lemak dari biji yang berkecambah. Glioksisom mengandung enzim pengubah lemak menjadi gula. Proses perubahan tersebut menghasilkan energi yang diperlukan bagi perkecambahan.
Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
Sel Hewan
1. tidak memiliki dinding sel
2. tidak memiliki plastida
3. memiliki lisosom
4. memiliki sentrosom
5. timbunan zat berupa lemak dan glikogen
6. bentuk tidak tetap
7. pada hewan tertentu memiliki vakuola, ukuran kecil, sedikit
Sel Tumbuhan
1. memiliki dinding sel dan membran sel
2. umumnya memiliki plastida
3. tidak memiliki lisosom
4. tidak memiliki sentrosom
5. timbunan zat berupa pati
6. bentuk tetap
7. memiliki vakuola ukuran besar, banyak
Transpor lewat membran
Transpor lewat membran dibedakan atas:
1. Transpor pasif, tanpa bantuan energi dari sel (difusi dan osmosis)
2. Transpor aktif, dengan menggunakan energi dari sel (endositosis, eksositosis dan pompa natrium kalium).
Mekanisme Transpor Melalui M0embran
Setiap sel yang hidup harus selalu memasukkan materi yang diperlukan dan membuang sisa-sisa metabolismenya. Untuk mempertahankan konsentrasi ion-ion di dalam sitoplasma, sel juga selalu memasukkan dan mengeluarkan ion-ion tertentu. pengaturan keluar masuknya materi dari dan menuju ke dalam sel sangat dipengaruhi oleh permeabilitas membran.
Bagian dalam lapisan lipid bilayer bersifat hidrofobik, sehingga tidak dapat ditembus oleh molekul-molekul polar dan substansi yang larut dalam air. Transpor materi-materi yang rarut dilam air dan bermuatan diperankan oleh protein integral membran. Transpor molekul – molekul kecil .
1. Transpor Molekul – Molekul Kecil
Pengangkutan molekul-molekul kecil melalui membran dilakukan secara pasif (transpor pasif) maupun secara aktif (transpor aktif). Kedua macam transpor ini dilakukan secara terpadu untuk mempertahankan kondisi intraseluler agar tetap konstan.
a) Transpor pasif
Dapat berlangsung karena adanya perbedaan konsentrasi larutan di antara kedua sisi membran. Pada transpor pasif tidak rnemerlukan energi rnetabolik. Transpor pasif dibedakan menjadi tiga, yaitu difusi sederhana (simple diffusion), difusi dipermudah atau difasilitasi (facilitated diffusion), dan osmosis.
l) Mekanisme difusi
Difusi merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul zat atau gas dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi melalui membran dapat berlangsung melalui tiga mekanisme, yaitu difusi sederhana (simple difusion),d ifusi melalui saluran yang terbentuk oleh protein transmembran (simple difusion by chanel formed), dan difusi difasilitasi (fasiliated difusion).
Difusi sederhana melalui membrane berlangsung karena molekul -molekul yang berpindah atau bergerak melalui membran bersifat larut dalam lemak (lipid) sehingga dapat menembus lipid bilayer pada membran secara langsung. Membran sel permeabel terhadap molekul larut lemak seperti hormon steroid, vitamin A, D, E, dan K serta bahan-bahan organik yang larut dalam lemak, Selain itu, memmbran sel juga sangat permeabel terhadap molekul anorganik seperti O,CO2, HO, dan H2O. Beberapa molekul kecil khusus yang terlarut dalam serta ion-ion tertentu, dapat menembus membran melalui saluran atau chanel. Saluran ini terbentuk dari protein transmembran, semacam pori dengan diameter tertentu yang memungkinkan molekul dengan diameter lebih kecil dari diameter pori tersebut dapat melaluinya. Sementara itu, molekul – molekul berukuran besar seperti asam amino, glukosa, dan beberapa garam – garam mineral , tidak dapat menembus membrane secara langsung, tetapi memerlukan protein pembawa atau transporter untuk dapat menembus membrane.
Proses masuknya molekul besar yang melibatkan transforter dinamakan difusi difasilitasi.
2) Mekanisme Difusi dan Difasilitasi
Difusi difasiltasi (facilitated diffusion) adalah pelaluan zat melalui membran plasrna yang melibatkan protein pembawa atau protein transforter. Protein transporter tergolong protein transmembran yang memliki tempat perlekatan terhadap ion atau molekul vang akan ditransfer ke dalam sel. Setiap molekul atau ion memiliki protein transforter yang khusus, misalnya untuk pelaluan suatu molekul glukosa diperlukan protein transforter yang khusus untuk mentransfer glukosa ke dalam sel.
Protein transporter untuk grukosa banyak ditemukan pada sel-sel rangka, otot jantung, sel-sel lemak dan sel-sel hati, karena sel – sel tersebut selalu membutuhkan glukosa untuk diubah menjadi energy.
3) Mekanisme osmosis
Osmosis adalah proses perpindahan atau pergerakan molekul zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel. Jika di dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel, jika dalam suatu bejana yang dipisahkan oleh selaput semipermiabel ditempatkan dua Iarutan glukosa yang terdiri atas air sebagai pelarut dan glukosa sebagai zat terlarut dengan konsentrasi yang berbeda dan dipisahkan oleh selaput selektif permeabel, maka air dari larutan yang berkonsentrasi rendah akan bergerak atau berpindah menuju larutan glukosa yang konsentrainya tinggi melalui selaput permeabel. jadi, pergerakan air berlangsung dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi menuju kelarutan yang konsentrasi airnya rendah melalui selaput selektif permiabel. Larutan vang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi dibandingkan dengan larutan di dalam sel dikatakan .
Sebagai larutan hipertonis. sedangkan larutan yang konsentrasinya sama dengan larutan di dalam sel disebut larutan isotonis. Jika larutan yang terdapat di luar sel, konsentrasi zat terlarutnya lebih rendah daripada di dalam sel dikatakan sebagai larutan hipotonis.
Apakah yang terjadi jika sel tumbuhan atau hewan, misalnya sel darah merah ditempatkan dalam suatu tabung yang berisi larutan dengan sifat larutan yang berbeda-beda? Pada larutan isotonis, sel tumbuhan dan sel darah merah akan tetap normal bentuknya. Pada larutan hipotonis, sel tumbuhan akan mengembang dari ukuran normalnya dan mengalami peningkatan tekanan turgor sehingga sel menjadi keras. Berbeda dengan sel tumbuhan, jika sel hewan/sel darah merah dimasukkan dalam larutan hipotonis, sel darah merah akan mengembang dan kemudian pecah /lisis, hal irri karena sei hewan tidak memiliki dinding sel. Pada larutan hipertonis, sel tumbuhan akan kehilangan tekanan turgor dan mengalami plasmolisis (lepasnya membran sel dari dinding sel), sedangkan sel hew’an/sel darah merah dalam larutan hipertonis menyebabkan sel hewan/sel darah merah
mengalami krenasi sehingga sel menjadi keriput karena kehilangan air.
b. Transpor aktif
Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP. selama transpor aktif, molekul diangkut melalui gradien konsentrasi. Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.
Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini. contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na- dan ion K+. Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel.
Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan sebagai enzim
.
