STRUKTUR SEL

A.   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:

v  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.

v  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.

v  Anton van Leeuwenhoek (24 Oktober 1632 – 26 Agustus 1723), menggunakan lensa-lensa untk melihat beragam spermatozoa, bakteri dan protista.

v  Robert Brown (1733-1858) pada tahun 1820 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.

v  Matias Jacob Schleiden pada tahun 1838 berpendapat bahwa ada hubungan yang erat antara nukleus dan perkembangan sel. Berdasarkan hasil penelitiannya, Schleiden menyimpulkan bahwa masing-masing sel tanaman mengarah ke suatu kehidupan ganda, satu tergantung pada kehidupannya sendiri dan yang lain sebagai bagian
integral tanaman.

v  Teodor Schwan (1839): seorang ahli zoologi, berdasarkan hasil penelitiannya selama bertahun-tahun terhadap struktur dan pertumbuhan jaringan hewan, mengemukakan bahwa hewan sama seperti tanaman terdiri atas sel dan produk- produk sel. Dan bahwa walaupn sel adalah bagian dari organisme, mereka pada tingkat tertentu adalah kehidupan tersendiri.

B.     TEORI SEL

Rudolf Virchow (1821-1902) seorang ahli fisiologi menyatakan bahwa sel membelah menjadi dua sel. Sel berasal dar sel yang sudah ada.

Analis mikroskopis pada pertengahan abad 19 membuktikan bahwa sel adalah unit terkecil kehidupan yang berlangsung terus menerusberasal dari pertumbuhan dan pembelahan sel tunggal. Konsep-konsep tersebut menjadi teori sel:

1)      Semua organisme tersusun atas satu se atau lebih sel

2)      Sel adalah unit terkecil yang memiliki semua persyaratan hidup

3)      Keberlangsungan kehidupan secara langsung berasal dari pertumbuhan dan pembelahan sel.

C.   SEL PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK

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 dan 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

Sel prokariotik adalah sel yang belum mempunyai inti sejati. Ciri-ciri sel prokariotik adalah bahan genetik (DNA) tidak terstruktur dalam bentuk nucleus, DNA terdapat pada nukleoid yang tidak diselubungi oleh membran.Yang termasuk di dalam golongan sel-sel prokariotik adalah bakteri dan ganggang hijau-biru atau Cyanobacteria. Struktur sel bakteri dapat di lihat pada gambar berikut:

Berdasarkan gambar di atas, dapat dilihat di 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 eukariotik adalah sel yang mempunyai inti sel sejati. Sel-sel eukariotik memiliki struktur yang lebh maju dari pada sel-sel prokariotik. Sel pada umumnya terlihat sebagai massa yang jernih dengan bentuk yang tidak teratur, dibatasi oleh sutu selaput dan ditengah-tengahnya tedapat bangunan yang lebih pucat yang bentuknya bulat, disebut nukleus 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):

sel eukariot tersusun atas:

a.      Membran Sel

Membran plasma merupakan batas kehidupan, batas yang memisahkan sel hidup dengan sekelilingnya yang mati. Lapisan tipis yan luar biasa ini tebalnya kira-kira 8 nm. Seperti semua membran biologis, membran plasma memiliki permeabilitas selektif, yakni membran ini memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan mudah daripada substansi lainnya. Struktur terluar sel berupa membran sel. Membrane tersusun atas lapisan lipoprotein (gabungan antara lemak dan protein pada membran sel darah merah, 50%lemak-50% protein).

Berikut dapat dilihat struktur dari membran plasma:

Secara umum, fungsi membran plasma adalah sebagai berikut:

1.      Sebagai sarana transpor larutan dari dan ke dalam sel. Membran sel berfungsi dalam membantu memasukkan dan mengeluarkan senyawa – senyawa tertentu dari dan ke dalam sel.

2.      Melindungi sitoplasma dan isi sel/ Sebagai pembungkus isi sel dan membentuk sistem endomembran di dalam sel, misalnya retikulum endoplasma, aparatus Golgi, dan lisosom.

3.      Merespons terhadap sinyal dari luar. Terdapat protein integral untuk transport aktif, berfungsi sebagai reseptor untuk menerima sinyal dari lingkungan sel.

4.       Terdapat protein perifer untuk menangkap zat yang dibutuhkan

5.      Untuk transduksi energi. Membran dalam (inner membrane) kloroplas berfungsi untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia dalam proses fotosintesis.

6.      Tempat aktivitas biokimiawi. Beberapa reaksi kimia dikatalisis oleh protein integral membran yang berfungsi sebagai katalisator.

7.      Untuk interaksi interseluler. Protein - protein membran sel dan glikoprotein sebagai perantara sel untuk berinteraksi dengan sel lain atau dengan lingkungan luarnya.

8.      Menyediakan selaput atau penghalang yang bersifat selektif permeabel. Membran sel berfungsi untuk menyaring masuknya zat-zat ke dalam sel sehingga tidak semua zat dapat menembus membran sel.

Protein yang menyusun membran plasma tersusun atas lebih dari 50 jenis protein yang berbeda. |enis-jenis tersebut terletak dengan orientasi tertentu pada lipid bilayer. Protein membran dikelompokkan menjadi tiga jenis, yaitu:

1) Protein integral

Protein ini menembus lipid bilayer sehingga memiliki dua permukaan, yaitu permukaan yang mengarah ke lingkungan luar sel dan yang menghadap ke dalam sitoplasma

2) Protein perifer

Protein ini terdapat pada permukaan luar lipid bilayer atau pada permukaan dalam-lipid bilayer. Ikatan antara protein perifer dengan lipid bilayer adalah non kovalen.

3) Protein yang terikat lipid membran

Protein ini terikat secara kovalen dengan lipid bilayer dan terletak pada permukaan luar dari lipid bilayer.

b.      Sitoplasma

Sitoplasma disebut juga plasma sel. Istilah ini digunakan untuk memberikan nama dari cairan sel dan segala sesuatu yang terlarut di dalamnya, untuk membedakan cairan yang berada dalam inti sel, yaitu nukleoplasma.

Cairan yang terdapat dalam sel dan terletak di luar inti sel. Cairan yang terdapat di inti sel disebut nukleoplasma. Matrik sitoplasma terdapat dalam lingkungan dalam sel. Matrik sitoplasma berfungsi mengatur kekentalan sitoplasma, pembentukan benang spindel, pembentukan berbagai serabut (mikrotubulus, filamen, myofibril).

Sitoplasma berada dalam sistem koloid kompleks, sebagian besar adalah air yang di dalamnya terlarut molekul- molekul kecil maupun besar (makromolekul), ion-ion, dan bahan hidup atau organel-organel. Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

a)      Retikulum endoplasma (RE)

Retikulum endoplasma berupa sistem membran yang sangat luas di dalam sel, berupa saluran-saluran dan tabung pipih. Fungsi: detoksifikasi, mengangkut golgi komplek, melaksanakan oksidasi awal lemak, menyusun fosfolipid, gilkolipid, dll) Ruang yang terkurung itu mungkin saling berhubungan Retikulum endoplasma ada dua jenis, yaitu:

·         RE kasar atau bergranula (permukaan melekat pada ribosom)

·         RE halus atau tak bergranula (tidak terdapat ribosom)

RE kasar kerana terdapat unit-unit ribosom pada permukaan external membrannya. RE halus tidak mempunyai ribosom pada permukaannya. RE licin banyak terdapat dalam sel-sel hepar dan kelenjar adrenal.

b)      Ribosom

Ribosom merupakan struktur yang paling kecil yang tersuspensi di dalam sitoplasmanya. Bentuknya agak bulat, dengan diameter kurang lebih 250 A. Fungsi ribosom adalah sebagai tempat sintesis protein. Ribosom yang menempel 1 dengan yang lain disebut polisom, diikat oleh mRNA. Di bawah mikroskop elektron, tampak bahwa ribosom terdiri dari dua bagian, yang satu leih besar dari yang lain:

c)      Badan Golgi

Badan Golgi terbentuk oleh susunan lempengan kantong-kantong yang khas dikelilingi membran. Lempengan kantong ini disebut sisterna. Dalam sel tumbuhan, badan Golgi terdiri atas susunan dari beberapa sisterna yang terletak di sel tumbuhan-diktiosom. Dapat membentuk lisosom. Pada penghujung kantong terdapat kantong-kantong bulat kecil atau vesikula yang menempel dan yang seolaholah terjentik dari ujung kantong yang berukuran lebih besar (Sheeler and Bianchi, 1987).

Badan Golgi sebagai organel sel eukariotik mempunyai fungsi yang beragam, antara lain (Sheeler and Bianchi, 1987):

1)      Mengemas bahan-bahan sekresi yang akan dibebas-kan dari sel,

2)      Memproses protein-protein yang telah disintesa oleh ribosom dari retikulum endoplasma,

3)      Mensintesa polisakarida tertentu dan glycolipids,

4)       Memilih protein untuk berbagai lokasi di dalam sel,

5)       Memperbanyak elemen membran yang baru bagi membran plasma, dan

6)      Memproses kembali komponen-komponen membran plasma yang telah memasuki sitosol selama endositosis. Badan golgi berperan dalam banyak proses selular yang berbeda tetapi yang utama adalah dalam hal sekresi.

d)     Mitokondria

Mitokondria berbentuk lonjong atau oval, berdiameter kurang lebih 0,2 µm. Mitokondria (terdapat di semua sel eukariotik) memiliki membran rangkap, membran dalam membentuk lipata-lipatan yang dinamakan krista. Di dalam sel jumanya banya sekali, terutama pada sel-se yang giat bekerja seperti hat, ginjal, dan sel-sel otot. Fungsi utama dari mitokondria adalah sebagai tempat respirasi sel atau sebagai pembangkit energi.

e)      Lisosom

Lisosom adalah struktur-struktur kecil, berbentuk agak bulat dan bermembran. Lisosom berfungsi untuk pencernaan, menghasilkan antibody. Lisosom primer, memproduksi sel yang belum aktif (Berfungsi sebagai vakuola makanan) Lisosom sekunder, terlibat dalam kegiatan mencerna (Berfungsi sebagai autofagosom). Ia merupakan organel sitoplasma yang mengandung berbagai jenis enzim hidrolisis. Dapat dibedakan atas lisosom primer dan lisosom sekunder. Lisosom hanya ditemukan pada sel hewan saja.

f)       Kloroplast

Kloroplast hanya terdapat pad tumbuhan dan ganggang tertentu. (plastisida yang mengandung pigmen hijau-klorofil. Tempat berlangsungnya fotosintesis) Kloroplas dibatasi oleh membran rangkap, di dalamnya terdapat cairan atau matriks fluid yang disebut stroma, dapat dilihat pada gambar berikut:

Berdasarkan gambar dapat dilihat bahwa pada bagian dalam stroma terdapat struktur yang membran yang dinamakan tilakoid. Tumpukan tilakoid disebut granum. Bagian dalam tilakoid disebut lokulus. Tilakoid yang menghubungkan antar grana disebut fret. Di dalam membran tilakoidterdapat enzim-enzim untuk kelengkapan reaksi terang fotsintesis, dan di sinilah terdapatnya lorofil. Jadi fungsi tilakoid adalah sebagai tempat berlangsungnya reaksi terang fotosintesis. Sedangkan pada stroma terdapat enzim-enzim yang sangat penting untuk reduksi CO2 menjadi kabohidrat. Jadi fungsi stroma adalah tempat berlangsungya reaksi gelap fotosintesis.

g)      Peroksisom

Peroksisom merupakan ruangan metabolisme khusus yang dilingkupi oleh membran tunggal (gambar). (badan mikro) Peroksisom dan glikosom berasosiasi membentuk badan mikro (struktur serupa dengan lisosom). Terletak di dekat mitokondria atau kloroplas. Berfungsi menghasilkan enzim katalase, menguraikn peroksida hydrogen. Peroksisom mengandung enzim yang mentransfer hidrogen dari berbagai substrat ke oksigen, yang menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk samping, dari sinilah organel tersebut mengambil namanya.

Peroksisom berbentuk agak bulat dan sering memiliki inti butiran atau kristal yang mungkin saja kumpulan banyak enzim. Peroksisom ini berada dalam sel daun. Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat kedekatannya dengan dua keloroplastdan sat mitokondria. Organel-organel ini bekerja sama dengan peroksisom dalam fungsi metabolisme tertentu.

h)      Vakuola

Vakuola dan vesikula merupakan kantung terikat membran di dalam sel, tetapi vakuola lebih besar daripada vesikula. Vakuola dibagi manjadi 2: Vakuola kontraktil dan Vakuola non-kontraktil. Vakuola sentral biasanya merupakan ruangan terbesar di dalam sel tumbuhan, yang meliput 80% atau lebih dari sel dewasanya. Vakuola sel tumbuhan merupakan ruangan yang serbaguna. Vakuola ini merupakan tempat menyimpan senyawa organik, seperti protein yang ditumpuk dalam vakuoa sel penyimpanan dalam benih. Vakuola ini juga ,erupakan tempat penimbunan ion anorganik yang utama dari sel tumbuhan, seperti kalium dan klorida.

i)        Dinding sel

Tersusun atas selulosa dan devirat-deviratnya. Berfungsi untuk menjaga bentuk sel agar tetap dan sebagai proteksi sel terhadap gangguan mekanis.

j)        Nucleus (inti sel, tempat berlangsung sintesis molekul RNA)

k)      Mikrofilamen (tersusun atas untaian protein globular,protein kontraktil. Bersama myosin menghasilkan kontraksi).

l)        Mikrotubulus (berfungsi untuk membentuk silia, sentriol dan benang-benang spindel).

m)    Sentrosom

c.      Inti Sel

Nukleus merupakan organel yang paling penting bagi sel. Ada sel yang mempunyai dua nukleus seperti sel otot jantung dan ada multinukleus seperti sel otot rangka. Dari segi morfologi, nukleus terdiri atas:

a)      membran nucleus

b)       kromatin

c)       Nucleolus

d)      Nukleoplasma

Inti sel berbentuk bulat atau lonjong, dibatasi oleh membran rangkap. Fungsi inti sel adalah sebagai pusat aktivitas sel dan sebagai pengatur pewarisan sifat-sifat keturunan (kromosom).