STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

SEL

 

·         Sel berasal dari Bahasa Yunani cella/cellula yang artinya ruang kecil/rongga.

·         Sel merupakan unit terkecil makhluk hidup.

·         Merupakan unit structural tekecil makhluk hidup karena setiap tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel.

·         Merupakan unit fungsional terkecil karena di dalam sel terjadi berbagai proses kehidupan.

 

SEJARAH SEL

·         Orang yang pertama kali menemukan sel adalah Robert Hooke (1965) dengan melakukan pengamatan sayatan melintang gabus Quercus suber menggunakan mikroskop dan menemukan adanya ruang-ruang kecil yang Menyusun gabus tersebut. Ruang-ruang kecil tersebut menyerupakai kamar sehingga sehingga ia menamakannya sel (cella/cellula-kamar)

·         Robert Brown tahun 1831 mengemukakan bahwa sel merupakan suatu ruangan kecil dibatasi oleh membrane yang di dalamnya terdapat cairan (protoplasma).

·         Pada tahun 1923 Mathias Jacob Schleiden dan Theodor Schwan mengemukakan teori bahwa sel adalah unit struktural makhluk hidup karena tubuh makhluk hidup tersusun dari unit unit kecil yang disebut sel.

·         Rudolf Vircow (1858) mengemukakan teori bahwa sel berasal dari sel sebelumnya (omne cellula ex cellulae)

·         Felix Durjadin mengemukakan bahwa bagian yang terpenting dari sel adalah cairan sel.

·         Johanes Purkinye (1869) mengemukakan bahwa cairan sel tersebut dinamakan protoplasma.

·         Max Schulze (1874) mengemukakan teori bahwa sel merupakan unit fungsional makhluk hidup karena seluruh kegiatan makhluk hidup berpusat , diatur dan dikendalikan oleh sel.

 

MAKHLUK HIDUP BERDASARKAN JUMLAH SELNYA

·         Uniseluler        : makhluk hidup yang hanya terdiri dari 1 sel saja

·         Multiseluler     : makhluk hidup yang tersusun atas banyak sel

 

KOMPONEN KIMIAWI PENYUSUN SEL

1.      Unsur

a.      Unsur makro (C,H,O,N,Ca,P,S)

b.      Unsur mikro (Fe,Cl,K,Na,Mg,I)

2.      Senyawa

a.      Senyawa anorganik

o   Air

o   Garam-garam mineral

o   Gas

b.      Senyawa organic

o   Karbohidrat

o   Protein

o   Lemak

 

STRUKTUR SEL

1.      Sel Prokariotik

Yaitu sel yang tidak memiliki membran inti dan sistem endomembran (membrane dalam) seperti RE dan badan golgi. Contoh pada makhluk hidup uniseluler seperti bakteri dan sianobakteri)

 

Gambar sel bakteri

  

a.      Dinding sel

Melindungi dan memberi bentuk tubuh yang tetap

b.      Membran sel

Melndungi sel terhadap lingkungan di sekitarnya

c.       Sitoplasma

Tersusun atas air, protein, lipid, mineral dan enzim-enzim. Enzim berfungsi untu mencerna makanan secara intraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel

d.      Mesosom

Sebagai penghasil energi

e.      Ribosom

Tempat berlangsunya sintesis protein

f.        DNA

Asam deoksiribonukleat (DNA) berfungsi sebagai pembawa informasi genetik yang akan diwariskan kepada keturunannya

g.      RNA

Asam ribonukleat (RNA) berfungsi dalam membuat kode kode genetic sesuao dengan DNA yang akan ditejemahkan dalam bentuk urutan asam amni dalam proses sintesis protein

 

2.      Sel Eukariotik

Yaitu sel yang mempunyai membran inti dan sistem endomembran. Contoh golongan sel eukariotik antara lain sel hewan dan sel tumbuhan.

 

Gambar Sel Tumbuhan

Struktur Sel Eukariotik

 Komponen utama sel eukariotik :

a.      Dinding sel (Tumbuhan)

Merupakan lapisan terluar yang tersusun atas selulosa, hemiselulosa dan pektin.

Fungsi dinding sel :

1.      Penyokong dan pelindung selaput plasma

2.      Memelihara keseimbangan sel dari tekanan

3.      Memberi bentuk sel

b.     Membran Plasma/membran sel

Merupakan bagian terluar sel yang terdiri atas laposan protein dan lapisan lipid.

Fungsi membrane plasma :

1.      Melindungi sel

2.      Mengatur keliar masuknya molekul molekul tertentu karena sifatnya yang selektif permeable

3.      Tempat berlangsungnya reaksi respirasi dan oksidasi

c.      Sitoplasma

Merupakan cairan sel yang berada di luar membran inti.

Komponen utama penyusun sitoplasma sebagai berikut :

1.      Cairan seperti gel yang disebut sitosol

2.      Substansi genetik simpanan dalam sitoplasma

3.      Sitoskeleton yang bersungsi sebagai kerangka sel

4.      Organel-organel sel

Fungsi Sitoplasma :

Sebagai tempat reaksi reaksi kimia dalam sel

d.      Organel-organel sel

1.      Nucleus (inti sel)

Merupakan organel terbesar yang terdapat di dalam sel, berbentuk bulat atau oval biasanya terletak di tengah sel.

Fungsi :

-          Pengatur pembelahan sel

-          Pengendali seluruh kegiatan sel

-          Pembawa informasi genetik

2.      Vacuola (Tumbuhan)

Merupakan organel sel berisi cairan yang dibatasi ileh membaran tonoplas.

Fungsi :

-          Tempat menyimpan zat makanan seperti amilum dan gula

-          Tempat menyimpan pigmen

-          Menyimpan minyak asiri (minyak kayu putih, pepermin, dan aroma harum pada bunga

-          Memasukkan air melalui tonoplast untuk membangun turgiditas sel Bersama dinding sel

-          Tempat penimbunan sisa metabolisme dan metabolit sekunder

3.      Plastida (Tumbuhan)

Berdasarkan pigmen yang dikandungnya, plastida dibedakan menjadi 3 tipe yaitu :

a.      Kloroplas

Merupakan plastida yang mengandung klorofil, karotenoid, dan pigmen fotosintetik lainnya.

b.      Kromoplas

Merupakan plastida yang mengandung pigmen nonfotosintetik (merah, orange dan kuning), dan fikosianin (warna biru).

Kromoplas banyak ditemukan pada mahkota bunga, buah tomat dan wortel.

c.       Leukoplas

Merupakan plastida yang tidak berwarna dan biasanya terdapat pada organ penyimpanan cadangan makanan seperti biji dan umbi.

Ada 3 macam leukoplas :

-          Amiloplas : menyimpan cadangan makanan berupa amilum

-          Alaioplas : menyimpan cadangan makanan berupa lemak

-          Proteoplas : menyimpan cadangan makanan berupa protein

4.      Retikulm Endoplasma (RE)

Merupakan perpanjangan membrane inti ke arah sitplasma yang berbentuuk seperti jala.  Ada dua tipe RE :

-          RE Halus (tidak ditempeli ribosom)

-          RE kasa (ditempeli oleh ribosom)

Fungsi :

-          Menyintesis lemak dan kolesterol (RE kasa r dan RE halus)

-          Menampung protein yang disintesis oleh ribosom (RE kasar)

-          Transportasi molekul-molekul (RE kasar dan RE halus)

-          Menetralkan racun (detoksifikasi)

5.      Ribosom

Merupakan struktur unit gabungan protein dengan RNA-ribosom (RNA-r) yang disintesis oleh nucleus.

Ribosom ada dua

a.      Ribosom yang menempel pada RE

Fungsi : menyintesis protein yang hasilny amasuk ke lumen RE

b.      Ribosom yang tersebar bebas

Fungsi : Menyintesis protein yag hasilnya akan digunakan untuk kegiatan metabolisme di dalam sitoplasma itu sendiri.

6.      Badan Golgi

Tersusun dari membran berbentuk kantong pipih yang bertumpuk tumpuk dilengkapi dengan vesikula (ruang pada sel yang dikelilingi oleh membran).

Fungsi :

-          sebagai alat sekresi

-          membentuk membran plasma

-          tempat sintesi polisakarida

-          membentuk akrosom

7.      Sentrosom dan sentriol  (hewan)

Merupakan organ sel yang berfungsi aktif pada pembelahan sel dan hanya terdapat pada sel hewan.

Sentrosom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak kearah kutub-kutub sel yang sedang membelah.

8.      Lisosom

Merupakan kantong membrane yang berisi enzim-enzim hidrolitik (lisozim) seperti protease, lipase, nuclease, fosfatase.

Fungsi :

a.      Melakukan pencernaan intrasel

b.      Menghancurkan struktur yang tidak dikehendaki (autofagi)

c.       Eksositosis yaitu pembebasan enzim keluar sel

d.      Penghacuran diri sel (lisozim) dengan membebaskan isi lisozim (autolisis)

9.      Badan Mikro

Terdiri dari :

a.      Peroksisom : ditemukan pada sel hewan, funhi, dan daun tumbuhan.

Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat untuk mehasilkn H2O.

b.      Glioksisom berperan dalam metabolismeasam lemak untuk menghasilkan energi dan sebagai tmpat terjadinya siklus glioksilat.

10.  Mitokondria

Mitrokondria akan terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada sebelumnya.

Fungsi sebagai tempat berlangsungnya respirasi seluler yang akan menghasilkan energi sehingga sering disebut sebagai the power house of cell

Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

       

       Tabel perbedaan sel hewan dan sel tumbuhan

TRANSPORT MELALUI MEMBRAN

 

Salah satu sifat membrane plasma yaitu semipermiabel. Sifat ini memungkinkan membrane plasma dapat dilalui oleh molekul atau ion tertentu.

 

Transport melalui membran ada 2 macam yaitu :

1.      Transport pasif

Transport pasif merupakan perpindahan molekul atau ion mengikuti gradien konsentrasi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Perpindahan molekul mengikuti gradien konsentrasi ini tidak membutuhkan energi.

Transport pasif dibedakan menjadi 2 :

a.      Difusi

Difusi adalah perpindahan molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Perpindahan molekul secara difusi dapat terjadi melalui membrane plasma atau tidak.

Difusi dibedakan menajadi 2

1)      Difusi sederhana

Difusi yang terjadi secara spontan dan tidak membutuhkan molekul perantara. Molekul akan menyebar ke seluruh ruangan sampai tercapai kesetimbangan.

Contoh difusi sederhana :

-          parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas)

-          setetes tinta akan menyebar keseluruh air di dalam gelas (difusi zat cair)

-          Molekul dari sesendok gula pasir akan menyebar ke seluruh air di dalam gelas (difusi zat padat)

2)      Difusi terbantu

Yaitu proses difusi yang berlangsung dengan bantuan protein pembawa dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah.

Molekul yang melewati membrane secara difusi terbantu yaitu molekul molekul  berukuran besar.

Contoh peristiwa difusi terbantu yaitu proes molekul glukosa, pengangkutan ion ion NA^+, CL^- dan CA²⁺ melawati membrane sel.

b.      Osmosis

Yaitu perpindahan molekul pelarut (misalnya air) dari larutan berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke larutan berkonstrasi tinggi (hipertonik) melalui membrane semipermiabel.

Osmosis dapat menyebabkan kerusakan sel. Kerusakan sel dapat terjadi karena peristiwa endosmosis maupun eksosmosis.

Endosmosis terjadi Ketika konsentrasi larutan dalam sel tinggi sehingga air masuk ke dalam sel. Akibatnya sel mengalami lisis (robeknya membrane plasma).

Eksosmosis terjadi Ketika konsentrasi larutan di luar sel tinggi sehingga air di dalam sel akan keluar sel. Eksosmosis pada hewan akan mengakibatkan pengerutan sel (krenasi), sedangkan pada tumbuhan akan mengakibatkan terlepasnya membrane dari dinding sel yang disebut plasmolysis.

 

2.      Transport Aktif

Yaitu transport molekul atau ion melawan gradien konsentrasi. Pergerakan molekul melawan gradien konsentrasi memerlukan sejumlah energi.

Peristiwa yang termasuk transport aktif yaitu eksositosis, endositosis dan pompa natrium-kalium.

a.      Eksositosis

Yaitu proses pengekuaran zat dari dalam sel. Peristiwa eksositosis melibatkan vesikula.

Vesikula transport yang terlepas dari badan golgi dipindahkan oleh sitoskeleton ke membrane plasma. Pada saat membran vesikula dan membrane plasma bertemu, molekul molekul lipid bilayer Menyusun ulang lapisan membran baru sehingga kedua membrane bergabung, selanjutnya zat-zat dalam vesikula keluar dari sel. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjarr dan sel sekresi.

b.      Endositosis

Yaitu proses pemasukan zat ke dalam sel. Sel memasukkan zat dan materi yang sangat kecil dengan membentuk vesikula dari membrane plasma. Permukaan membrane plasma melekuk ke dalam sel membentuk sebuah kantong. Setelah kantong berisi zat atau materi kecil, kantong tersebut melekuk semakin dala membentuk vesikula. Terdapt 3 macam endositosis:

1)      Fagositosis :

Proses memakan benda padat. Sel menelan suatu partikel dengan pseudopodia yang mengelilingi partikel.

2)      Pinositosis :

Proses menyerap zat cair

3)      Endositosis yang diperantarai reseptor

Sel dapat memperoleh zat ekstraseluler spesifik karena pada membrane plasma terdapat reseptor untuk ligan (zat yang dibutuhkan)

c.       Pompa Natrium-Kalium

Ion natrium dan kalium merupakan beberapa ion yang dibutuhkan oleh tubuh.

Namun ion K lebih dibutuhkan dari pada ion NA.

Pada saat ion K dimasukkan ke dalam sel, sejumlah ion Na akan dikeluarkan dari sel

Setiap pemasukan 2 ion K diimbangi dengan pengeluaran 3 ion Na. Mekanisme tersebut disebut pompa natrium kalium.

Pemasukan ion K ke dalam sel secara terus menerus mengakibatkan konsentrasi ion K di dalam sel tinggi, sebaliknya pengeluran ion Na secara terus menerus menyebabkan konsentrasi ion Na di luar sel tinggi. Pada kondisi demikian terjadi pergerakan ion ion melawan gradien konstrasi sehingga diperlukan sejumlah energi.

Reproduksi Sel

 

Reproduksi sel berlangsung melalui proses pembelahan.

Selain berfungsi sebagai reproduksi sel, pembelahan sel berfungsi juga sebagai pertumbuhan dan perbaikan sel.

 

Macam-macam pembelahan sel

a. Amitosis

Pembelahan amitosis yaitu pembelahan sel secara langsung atau spontan tanpa melalui tahap-tahap pembelahan. Pembelahan amitosis disebut juga pembelahan biner yaitu pembelahan dari satu sel menjadi dua sel.

Umumnya, jenis pembelahan sel ini banyak ditemukan pada sel prokariotik seperti bakteri dan ganggang biru.

b. Mitosis

Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak dengan jumlah kromosom yang sama seperti sel induknya.

Proses pembelahan mitosis terjadi di semua sel-sel tubuh (somatis), kecuali sel-sel kelamin (gamet).

Pada tumbuhan, pembelahan mitosis terjadi di jaringan meristem, seperti ujung akar dan ujung tunas batang.

Pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan sel tubuh, mengganti sel-sel tubuh yang rusak (regenerasi), dan mempertahankan jumlah kromosom. 

Pembelahan mitosis hanya terjadi pada sel eukariotik, sedangkan sel prokariotik tidak dapat melakukannya.

 

Tahap-Tahap Pembelahan Mitosis :

Profase, metafase, anafase, dan telofase.

Tapi, sebelum keempat fase ini dimulai, ada yang namanya fase pendahuluan atau interfase. 

Interfase ini juga sering disebut dengan persiapan pembelahan.

 

Interfase

Pada interfase, terjadi proses persiapan dan penimbunan energi oleh sel untuk melakukan pembelahan.

Proses ini memerlukan waktu yang sangat lama dibanding fase lainnya mencangkup 90% dari siklus sel.

Selama interfase, inti sel (nukleus) dan anak inti sel (nukleolus) tampak terlihat jelas. Tetapi kromosom pada sel tidak terlihat karena masih dalam bentuk kromatin, yaitu benang-benang halus yang tersusun atas molekul DNA, RNA, dan protein.

 

Tahap interfase terbagi menjadi tiga, yaitu fase G1 (gap pertama), fase S (sintesis), dan fase G2 (gap kedua). 

 

Fase G1 disebut juga dengan fase pertumbuhan dan perkembangan sel.

Hal ini ditandai dengan berkembangnya sitoplasma (cairan sel), organel sel, serta sintesis bahan-bahan yang akan digunakan untuk fase berikutnya, yaitu fase S.

 

Pada fase S, terjadi replikasi atau duplikasi DNA sebagai materi genetik yang akan diturunkan kepada sel anak, sehingga nantinya akan dihasilkan dua salinan DNA.   

 

Fase G2, replikasi DNA telah selesai. Terjadi peningkatan sintesis protein sebagai tahap akhir persiapan sel untuk melakukan pembelahan. 

 

1. Profase

Profase adalah tahap awal pembelahan sel.

Pada awal profase, sentrosom mengalami replikasi, sehingga menghasilkan dua sentrosom.

Kemudian, setiap sentrosom akan bergerak ke kutub-kutub inti sel yang letaknya berlawanan.

 

Di saat yang bersamaan, mikrotubulus mulai terlihat di antara dua sentrosom. Mikrotubulus ini merupakan serat protein panjang yang memanjang dari sentriol ke segala arah.

Lama-kelamaan, mikrotubulus akan membentuk seperti gulungan benang yang bisa kita sebut dengan benang-benang spindel. 

 

Di tahap pembelahan sel ini juga, benang-benang kromatin mulai memendek dan mengalami penebalan yang kemudian membentuk kromosom.

Kromosom ini terdiri dari dua kromatid identik yang terikat pada sentromer (kepala kromosom).

Setiap sentromer memiliki dua kinetokor yang merupakan formasi protein dan menjadi tempat melekatnya benang-benang spindel nantinya. 

 

Di akhir tahap profase, nukleus dan membran inti sel mulai menghilang.

Selain itu, sentrosom telah sampai di kutubnya masing-masing.

Benang-benang spindel pun akan membentang dari kutub satu ke kutub yang lain.

Benang spindel ini nantinya akan berperan untuk menarik kromosom ke bagian tengah inti sel di tahap selanjutnya.  

 

2. Metafase

Mikrotubula terlihat lebih jelas, kromosom terletak pada daerah ekuator sel (pelat metaphase.

Kromosom masih terdiri dari du kromatid yang terkait pada sentromer.

Pada setiap sentromer terdapat dua kinetokor yang masing-masing dikaitkan dengan mikrotbula.

 

3. Anafase

Dimulai Ketika mikrotubula memendek sehingga menaik kromatid ke kutub berlawanan.

Pada akhir anafase, kedua kutub sel memiliki jumlah kromatid yang sama.

 

4. Telofase

Pada tahap ini berlangsung sitokunesis yang memisahkan sel menjadi dua sel anak.

Kromatid menipis dan memanjang membentuk kromatin.

Nucleus dan membrane nucleus mulai terbentuk Kembali.

Pada tahap akhir telophase, nucleus sudah terbentuk sempurna, sitokinesis selesai, dan terbentuk dua sel anak identik.

 

c. Meiosis

Pembelahan meiosis terjadi pada sel germinal (gamet)

Pembelahan ini menghasilkan empat sel anak.

Masing-masing sel anak hanya mempunyai setengah jumlah kromosom sel induk.

Pembelahan ini berfungsi dalam pembentukan sel gamet.

 

Pembelahan meiosis diawali replikasi kromosom pada fase interfase kemudian diikuti oleh dua pembelahan sel yang terjjadi secara berurutan yang disebut meiosis I dan meiosis II.

Tahap-tahap pembelahan pada meiosis I dan meiosis II sama seperti tahap-tahap pembelahan mitosis meliputi profase, metafase, anafase, dan telophase.

Tahap Pembelahan Sel Secara Mitosis