SEL

SEL

A.    Pengertian Sel

Sel berasal dari kata cella yang berarti ruang kecil, yang ditemukan oleh Robert Hooke saat mengamati sayatan gabus. Dalam sejarahnya, teori sel berkembang dari beberapa ahli diantaranya :

1.   Robert Hooke (1635 – 1703) Orang yang pertama menyebutkan istilah sel yaitu cellulae=ruangan kecil yang kosong danmengamati sayatan gabus tutuip botol (Quercus suber), merupakan sel mati yang tidak memilki isi sel.
2. Antonie Van Leeuwenhoek  (1723) Seroang ahli asah lensa dari Belanda, membuat mikroskop sederhana , Memeriksa cairan setetes air kolam  microscopic “animalcules” (hewan kecil)  merupakan:sel bakteri dan orang yang pertama kali melukiskan bentuk-bentuk  bakteri
3. Robert Brown (1833) Ilmuwan Skotlandia yang pertma kali menemukan inti sel pada sayatan sel anggrek Inti sel disebutnya sebagai nukleus.Nukleus ini merupakan struktur sel yang sangat penting bagai kehidupan
4. Felix Durjadin (1835) Tokoh berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan cairan sel yang hidup (sarkode) yang merupakan bagian penting dari sel. Menururtnya bagian terpenting dari sel adalah isi sel yang berupa cairan hidup yang berada dalam suatu lumen
5. Johanes Purkinje Merupakan ilmuwan yang menyatakan bahawa isi sel adalah protoplasma. Protoplasma merupakan bahan penting pada sel yang melangsungkan kehidupan
Dari keseluruhan teori tentang sel tersebut maka dapat disimpulkan bahwa Sel adalah suatu satuan unit strukrural, funsional dan hereditas penyusun suatu mahluk hidup. Sehingga sel berfungsi mengatur seluruh aktifitas kehidupan, dengan kata lain sel bekerja secara autonom. Dalam hirarki organisasi biologis, sel merupakan kumpulan materi yang paling sederhana yang dapat hidup, selain itu terdapat beragam bentuk kehidupan yang berwujud sebagai organisme bersel tunggal maupun organisme yang lebih kompleks termasuk tumbuhan dan hewan.

B.     Struktur dan Fungsi Sel
Secara struktural, sel merupakan penyusun makhluk hidup, baik makhluk hidup bersel satu atau bersel banyak pada tumbuhan dan hewan. Sel juga mempunyai ukuran dan bentuk yang berbeda, ukuran sel pada umumnya mikroskopis. Pada manusia, diameter rata-rata dari sel-selnya kira-kira 10 mikron atau 0,1 mm. Sel bakteri berdiameter 0,4 mikron, hampir tidak teramati dengan suatu mikroskop biasa. Ukuran sel-selnya pada umumnya berkisar pada ukuran-ukuran tersebut. Tentu saja ada perkecualian dari sel-sel tertentu. Misalnya pada seekor hewan yang besar suatu sel syaraf dapat mencapai panjang lebih dari 1 meter, meskipun diameternya relatif kecil. Sel jaga memiliki berbagai variasi bentuk seperti : pipih seperti lempeng, contohnya pada kulit atau integumen manusia. Sel-sel otot memanjang, pada sel-sel darah bikonkaf dan berbentuk discus.

          
C.    Komponen Sel dan Fungsinya
Semua kegiatan hidup seperti berkembangbiak, bergerak, berpindah tempat, respirasi dan makan, dikerjakan oleh satu sel saja. Hal ini dimungkinkan dengan adanya berbagai organel yang dimiliki oleh setiap sel dalam menjalankan fungsinya.

1.    Membran Sel

Membran sel adalah bagian terluar dari protoplasma yang membentuk lapisan tipis dan lembut. Pada sel hewan lapisan ini merupakan batas terluar dari setiap sel, sedangkan pada sel tumbuhan lapisan ini melekat pada bagian dinding sel yang merupakan batas terluar dari organel.Membran sel memiliki bagian kepala polarhidrofilik dengan daya ikat gliserofosforilester yang terdiri dari gliserol, fosfat, dan gugus tambahan seperti kolina, serina, dll; dengan dua rantai hidrofobik asam lemak yang membentuk ikatan ester. Pada rantai primer, ditempati oleh asam lemak jenuh dan pada rantai sekunder ditempati oleh asam lemak tak jenuh. Bagian kepala dapat berinteraksi dengan air maupun larutan fasa akuatik, sedangkan bagian rantai akan berhimpit membentuk matriks fosfolipid yang disebut fasa internal. Antara fasa internal dan fasa akuatik terjadi tegangan potensial antara 220-280 mV yang disebut tegangan potensial dipol atau potensial membran. Penamaan dan sifat bagian kepala fosfolipid bergantung pada jenis gugus tambahan yang dimilikinya, antara lain terdapat sebutan fosfokolina (pc), fosfoetanolamina (pe), fosfoserina (ps), dan fosfoinositol (pi); dan masing-masing nama senyawa fosfolipid terkait yang terbentuk pada membran sel adalah fosfatidil kolina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil serina, dan fosfatidil inositol. Membran juga dapat terbentuk dari senyawa lipid seperti sfingomielin, sardiolipin, atau ikatan dengan senyawa kolesterol, dan glikolipida.
Membran sel memiliki beberapa fungsi, diantaranya (1) tempat tertanamnya enzim (2) tempat tertanamnya berbagai reseptor sebagai media komunikasi sel (3) jalur transporasi zat atau molekul. Ada beberapa mekanisme transpor membran, diantaranya adalah difusi, osmosis, difusi berfasilitas,eksositosis, endositosis dan  fagositosis. Semua mekasisme transpor tersebut terkelompokan pada mekanisme transpor aktif dan transpor pasif.  

2.    Inti Sel (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:

(a)    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.
(b)   Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari protein.
(c)    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.
Inti sel merupakan organel yang paling besar di dalam sel. Terdapat pada semua sel, kecuali sel pembuluh tapis dewasa pada sel tumbuhan, sel darah merah dewasa pada hewan dan mamalia. Bentuknya bulat dengan garis tengah lebih kurang 10 mμ, dikelilingi oleh membran inti (selaput inti) yang rangkap. Pada beberapa bagian selaput tersebut menyatu dan membentuk lubang halus. Melalui lubang ini pertukaran materi zat dengan sitoplasma berlangsung. Di dalam nukleus terdapat nukleoplasma, nukleolus dan kromatin yang mudah menyerap warna. Selama proses pembelahan sel, kromatin memadat dan memendek menjadi kromosom. Fungsi nukleus adalah bertanggung jawab mengontrol aktivitas sel.
 

3.                  Alat Golgi
Alat golgi atau badan golgi terdapat pada sel hewan maupun sel tumbuhan, ditemukan oleh Camillo Golgi pada tahun 1898. Alat golgi tersusun dari membran yang berbentuk kantong (cisternae), letaknya berdekatan dengan retikulum endoplasma (RE). Pada sisi yang berdekatan dengan RE terdapat kantong-kantong kecil yang berbentuk bulat (vesikel/vesikula) dan berisi substansi protein. Pada sisi lain kantong-kantong semacam itu akan bergerak menuju membran plasma dan menempel untuk selanjutnya pecah dan mengeluarkan isinya.

Gambar : Aparatus 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
 

4.                  Mitokondria
Mitokondria dibatasi oleh dua selaput. Selaput bagian dalam berlipat-lipat disebut krista. Diantara kedua membran (selaput) terdapat cairan dan di dalam rongga  mitokondria terdapat matriks mitokondria. Pada bagian krista dan matriks mitokondria berlangsung oksidasi sel, yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

Gambar : Mitokondria.

5.                  Lisosom
Lisosom (lisis = mengurai, soma = badan). Sesuai namanya, lisosom berperan dalam pembongkaran senyawa kimia yang kompleks menjadi senyawa lain yang sederhana atau sub-unitnya dan juga merusak organel yang sudah tidak berfungsi lagi. Bentuknya menyerupai kantong kecil, berisi enzim pengurai (enzim hidrolisis). 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.
a.       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.
b.      Autofagi merupakan 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.
c.       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).
 

Gambar : Lisosom

6.                  Retikulum Endoplasma
Retikulum Endoplasma (RE) adalah anyaman kantong tipis yang disusun seperti saluran atau lembaran. Anyaman yang demikian dinamakan cisternae. 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

 Gambar : Retikulum endoplasma

Fungsi RE sebagai tempat berbagai aktivitas metabolisme, juga menyalurkan materi zat. Retikulum endoplasma dibedakan menjadi dua macam, yaitu yang mengandung ribosom disebut RE kasar berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan pengangkutannya, sedangkan RE yang satunya adalah yang tidak mengandung ribosom dan berfungsi sebagai tempat sintesis lipid dan steroid.

7.                  Ribosom
Ribosom merupakan organel yang amat kecil, terdiri atas dua bagian yaitu unit besar dan kecil.  Ribosom disusun oleh protein dan RNA. 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 reticulum endoplasma kasar, atau pada membran inti sel.

Gambar :  Ribosom

Fungsi utama ribosom adalah sebagai tempat sintesis protein. Seringkali beberapa ribosom merangkai diri sepanjang RNA messenger membentuk polisom atau poliribosom.

8.      Sitoskeleton

Merupakan jalinan serabut yang yang membentang di seluruh sitoplasma. Sitoskeleton memainkan peran utama dalam pengorganisasian struktur dan aktivitas sel. Fungsi yang paling jelas adalah untuk memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. Ini sangat penting untuk sel hewan yang tidak memiliki dinding sel. Sitoskeleton juga terlibat dalam pergerakan sel (motilitas sel). Sitoskeleton dibentuk oleh tiga jenis serabut, yaitu Mikrotubula merupakan yang paling tebal diantara ketiganya; Mikrofilamen (disebut juga filamen aktin) merupakan yang paling halus dan Filamen Intermediat merupakan jenis serabut dengan kisaran menengah.

9.                  Badan Mikro atau Microbodies

Badan Mikro adalah organel berbentuk bulat berisi butir halus atau endapan berbentuk kristal atau filamen. Fungsi organel ini adalah memproduksi enzim katalase untuk memecah senyawa hidrogen peroksida. Senyawa hidrogen peroksida (H₂0₂) adalah beracun dan  merupakan hasil samping oksidasi sel sehingga zat ini perlu segera diuraikan untuk dibuang.

1.       Peroksisom (dikandung banyak pada sel2 yang banyak melakukan respirasi; Contoh: Sel hati, ginjal, otot. Mengandung enzim katalase, menguraikan hydrogen peroksida yang bersifat racun (H₂O₂) menjadi Oksigen dan air, serta berperan dalam metabolisme lemak & fotorespirasi.

2.       Glioksisom: terdapat hanya pada sel tumbuhan; terutama pada jaringan yg mengandung lemak, sepeti biji-bijian berlemak, dan menghasilkan enzim katalase dan oksidase yg berperan dalam proses metabolisme lemak, mengubah lemak menjadi gula. Sehingga dihasilkan energi yg diperlukan untuk perkecambahan biji.

(a)

(b)

Gambar : (a) Peroksisom, (b) Glioksisom 

10.              Plastida atau Kromatofora
Plastida adalah organel yang mengandung pigmen warna dan hanya dimiliki oleh sel tumbuhan. Plastida dibedakan menjadi tiga yaitu leukoplas, kromoplas, dan kloroplas.

a.       Leukoplas; yaitu plastida yang tidak berwarna karena tidak mengandung zat warna, dan berfungsi untuk menyimpan zat makanan. Biasanya terdapat pada bagian tumbuhan yang tidak tertimpa sinar matahari.

Dikenal beberapa macam leukoplas, misalnya: Amiloplas, yaitu plastida yang berperan dalam pembentukan dan penyimpanan amilum dan Elaioplas, yaitu plastida yang berperan dalam pembentukan dan penyimpanan minyak.

b.      Kromoplas; yaitu plastida yang mengandung zat warna (merah, oranye, dan kuning) terdapat pada bunga dan buah, sehingga menarik serangga dan dapat membantu penyerbukan atau penyebaran buah dan biji.

c.       Kloroplas; yaitu plastida yang mengandung zat warna hijau (klorofil) untuk melakukan fotosintesis.

Gambar : Macam-macam plastid

11.              Vakuola
Vakuola adalah rongga yang terdapat pada sitoplasma dan didalamnya terdapat cairan sel. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah. Pada sel meristem (sel muda pada ujung akar, batang, daun dan kambium) belum terdapat vakuola, karena sel ini masih penuh oleh sitoplasma. Pada waktu sel tumbuh dan berkembang mencapai ukuran dewasa, muncul vakuola yang mula-mula kecil akhirnya bergabung menjadi vakuola besar dan terletak pada bagian tengah sel tumbuhan. 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 biokimia.

Gambar : Vakuola

Fungsi vakuola adalah untuk menyimpan berbagai substansi zat yang berguna maupun yang hendak dibuang atau dikeluarkan, mengatur tekanan osmotik sel, dan mencerna makanan pada hewan uniseluler.

D.    Sel Prokariotik dan sel Eukariotik

Di alam ini kita dapat membagi sel ke dalam tiga kelompok, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik serta sel tumbuhan. 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).
Berikut ini Tabel perbedaan antara sel tumbuhan, sel eukariotik, dan sel prokariotik.

Sel tumbuhan	Sel hewan (Eukariotik)	Sel bakteri (Prokariotik)
Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.	Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan.	Sel bakteri sangat kecil.
Mempunyai bentuk yang tetap.	Tidak mempunyai bentuk yang tetap.	Mempunyai bentuk yang tetap.
Mempunyai dinding sel [cell wall] dariselulosa.	Tidak mempunyai dinding sel [cell wall].	Mempunyaidinding sel [cell wall] dari lipoprotein.
Mempunyai plastida.	Tidak mempunyai plastida.	Tidak mempunyaiplastida.
Mempunyai vakuola[vacuole] atau rongga sel yang besar.	Tidak mempunyai vakuola [vacuole], walaupun kadang-kadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle].	Tidak mempunyai vakuola.
Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) pati.	Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) glikogen.	-
Tidak Mempunyaisentrosom[centrosome].	Mempunyai sentrosom [centrosome].	Tidak Mempunyaisentrosom[centrosome].
Tidak memiliki lisosom[lysosome].	Memiliki lisosom [lysosome].
Nukleus lebih kecil daripada vakuola.	Nukleus lebih besar daripada vesikel.	Tidak memiliki nukleus dalam arti sebenarnya.

   
Untuk lebih jelas dapat dilihat gambar perbedaan antara sel tumbuhan, sel eukariotik, dan sel prokariotik

(a)

(b)

(c)

Gambar : (a) Sel Tumbuhan, (b) Sel Hewan Eukariot, (c) Sel Bakteri Prokariot