Bab IIBAB II. SEL PROKARIOT DAN EUKARIOUTSel : Unit Fundamental Kehidupan Sel bersifat fundamental(mendasar)bagi sistemkehidupandalamilmubiologiseperti halnya atom bersifat fundamental bagi ilmu kimia : semua organismetersusun darisel. Dalam jenjang organism biologi, sel merupakan kumpulan materi paling sederhana yangdpat hidup. Bahkan terdpat beraneka ragam bentuk kehidupan yang hadir sebegai organismebersel tunggal. Organismeyanglebihkompleks, termasuktumbuhandanhewan, bersifatmultiselular: tubuh organisme semaam itu merupakan hasil kerja sama antara banyak jenissel yang terspesialisasi yang dapat bertahan hidup dalam waktu lama seara sendirian. !kantetapi, bahkanketikatersusuntingkat organisasi yanglebihtinggi, misalnyajaringandanorgan, sel merupakan unit dasar bagi struktur dan fungsi organisme. Sel merupakanmikrokosmos yang mendemonstrasikan sebagian besar kehidupan pada tingkat selularmunul dari keteraturan struktur, menerminkan sifat emergen dan korelasi antara strukturdan fungsi. Peralatan Mempelajari SelMikroskop"ikroskop pertama kali digunakan oleh ilmuwan #aman $enaisans, danmikroskopyangdigunakandi laboratoriummerupakanmikroskopahaya. Duaparameterpenting dalammikroskopi adalah perbesaran dan resolusi atau daya urai. %erbesaran(magnifiation) adalah perbandingan ukuran itra objek dengan ukuran sebenarnya. $esolusiadalahukurankejelasanitra. %arameter ketigadalammikroskopi adalahkontras, yangmempertajamperbedaan dalambagian & bagian dari sampel. Sebagian besar struktursubselular & termasuk organel yang merupakan kompartemen terselubung membrane & terlalukeil untukdiresolusi denganmikroskopahaya. Sebagai ganti pemakaianahaya, parailmuwan menggunakan mikroskop elektron, memfokuskan seberkas eletron melaluispeimen atau padapermukaannya berbandingterbalik denganpanjanggelombangradiasiyangdigunakanolehmikroskopuntukmenitra, danberkas eletronmemiliki panjanggelombang yang lebih pendek dari pada ahaya tampak. 'stilah ultrastruktur mengau padaanatomi selular yang terungkap melalui mikroskop eletron. "ikroskop elektron %ayarkhususnyabergunauntukpenelitianterperinimengenaipermukaanspeimen. "ikroskopeletron transmisi digunakan untuk mempelajari ultrastruktur internal sel. Sel Prokariot dan Eukariot"ikroskop eletron mengungkapkan banyak organel dan struktur subselular lainyang tidak mungkin diresolusi dengan mikroskop ahaya. (amun mikroskop ahayamenawarkan beberapa keuntungan terutama dlam mempelajari sel hidup. Salah kekuranganmikroskopeletronadalahbahwa metode yangdigunakanuntukmenyiapkanspeimenternyatamembunuhsel. Selainitu, penyiapanspeimendapat menumbulkanartifak, fiturstrutural yang terlihat di mikrograf namun tidak ada pada sel hidup. "ikroskop merupakanalat terpenting dalam sitologi, bidang yang mempelajari struktur sel. Fraksionasi SelSuatu teknik yang berguna untuk mepelajari struktur dan fungsi sel adalahfraksionasi selyang menjauhkan sel & sel dam memisahkan organel & organel utama sertastruktur subselular lain. 'nstrumenyangdigunakanadalahsentrifus, alat yangmemutartabung reaksi berisi ampuran sel yang peah pada berbagai keepatan. )aya yang dihasilkanmenyebabkanfraksi komponensel mengendapdi dasar tabung, membentukpelet. %adakeepatanrendahpeletterdiridarikomponenberukuranbesar,sedangkankeepatanlebihtinggi pelet dari komponen berukuran lebih keil. Sel Eukariot Memiliki Membran Internal yang Membentuk Kompartemen-Kompartemen agi FungsinyaMembandingkan Sel Eukariot dan Sel Prokariot Semua sel memiliki beberapa kesamaan iri dasar : semua dibatasi oleh perintangselektif, disebutmembrane plasma."embrane itu menyelubungi #at & #at serupa jeli yangsemi air,disebutsitosol (cytosol),tempat organel dankomponenlainberada. Semuaselmengandungkromosom,yang mebawa gen dalambentuk D(!. Semua sel memilikiribosom kompleks keil yang mebuat protein berdasarkan intruksi dari gen. %erbedaanantarasel prokariot dansel eukariot adalahlokasi D(!*nya, sepertiyang terermin dalam nama kedua jenis sel ini. Dalam sel eukariot!sebagian besar D(!berada dalamorganel yangdisebutnucleus,yangdibatasi olehmembrane ganda.Selprokariot D(! terkonsentrasi pada wilayah yang tidak terselubung oleh membrane, disebutnukleoid. nukleoid.'nteriorsel prokariot disebutsitoplasma"'stilahini jugadigunakanuntuk menyebut wilayah di antara nuleus dan membrane plasma pada sel uekariot. Dalamsitoplasma sel eukariot, terdapat terdapat berbagai maamorganel dalambentuk danfungsinya yang terspesialisasi, yang tersuspensi dalam sitosol. Sel eukariot pada umumnyalebih besar dibandingkan dengan sel prokariot. %ada perbatasansetiap sel,membraneplasmaberfungsi sebagai perintang selektif yang memungkinkan lalu lintas oksigen,Sel Prokariot dan Eukariotnutrient,. Dan #at buangan yang ukup untuk melayani keseluruhan sel. +ebutuhan terhadapluas permukaan yang ukup besar untuk bisa mengakomodasi ,olume membantumenjelaskanmengapasebagianbesar sel berukuranmikroskopik, sedangkansebagianselberbentuk panjang dan tipis, misalnya sel saraf. Organisme yang lebih besar pada umumnyatidak memiliki sel yang lebih besar daripada organisme yang lebih keil, melainkan hanyamemiliki lebih banyak sel. Selainmembraneplasmadi perukaanluarnya, sel eukariot memiliki membraneinternal yang ekstensif dan tertata seara rumit, yang membagi sel menjadi kompartemen &kompartemen alias organel yang disinggung sebelumnya. Seara umum, membrane biologisterbagi menjadi dua lapisan fosfolipid dan lipid & lipid lain. Berbagai maam protein tertanamdidalam atau melekat pada permukaan & permukaan lapisan ganda lipid. !kan tetapi setiapmembranmemilikikomposisilipiddanproteinyangunikyangsesuai denganfungsidanspesifik membrane tersebut. "isalnya en#im tertanam dalam membrane organel yang disebutmitokondria berfungsi dalam respirasi selular. )ambar -.. Sel %rokariotSel Prokariot dan Eukariot)ambar -.- Sel /umbuhanInstruksi#enetikSelEukariot$isimpandi%ukleusdan$ilaksanaknoleh&ibosom%u'leus : Pusat Informasi (ukleus mengandung sebagian besar gen dalam sel eukariot (sebagian gen terletakdalam mitokondria dan kloroplas). (ukleus pada umumnya merupakan organel yang palingmenonjol dalam sel eukariot.Selaput %ukleusmenyelubungi nuleus, memisahkan isinyadari sitoplasma. Selaput nuleus merupakan membrane ganda. %ada bibir setiap pori,membranbdalamdanluarselaput nuleustersambung. Suatustrukturproteinrumit yangdisebutkompleks porimelapisi setiap pori dan memainkan peran penting dalam sel denganmeregulasi keluar masuknya sebagian besar protein dan $(!, juga kompleks besar sepertimakromolekul. Dalam nuleus D(! terorganisasi menjadi unit & unit diskret yang disebutkromosomstruktur membawa informasi geneti. Setiap kromosom terbuat dari materi yangdisebut kromatin! kompleks dari protein dan D(!. &ibosom : Pabrik Protein$ibosom (ribosome) yang merupakan kompleks yang terbuat dari $(! ribosom danprotein, merupakan komponen selular yang melaksanakan sintesis protein. Sel yang memilikilaju sintesis protein yang tinggi memiliki ribosom dalam jumlah yang sangat banyak. Setiapsaat,ribosom bebastersebar di dalam sitosol, sedangkan ribosom terikatmelekat pada sisiluar retiulumendoplasmaatauselaput nuleus. $ibosombebasmaupunribosomterikatidentik sera strutural, ribosom dapat berganti & ganti antara kedua peran tersebut. Sebagianbesar protein yang di buat di ribosom bebas berfungsi dalam sitosol. $ibosom terikat padaumumnya membuatproteinyangditakdirkan untukdisisipkan kedalammembrane,untukdikemas dalam organel tertentu seperti lisosom, atau untuk diekspor dari sel (sekresi). Sel &Sel Prokariot dan Eukariotsel yangterspesialisasi untuksekresi misalnya&sel &sel panreasyangmenyekresikanen#im penernaan.Sistem Endomembran Meregulasi lalu lintas Protein dan Melaksanakan fungsi ( fungsiMetabolik dalam SelBanyak membrane yang berbeda pada sel eukariot merupakan bagian darisystemendomembran (endomembrane system), yang melaksanakan berbagai tugas dalam sel. /ugas& tugas ini termasuk sintesis protein dan transport protein tersebut ke dalam membrane danorganel ataukeluar dari sel, metabolisme danpergerakanlipid, serta detakfikasi raun."embrane & membrane pada system ini dihubungkan melalui kesinambungan fisik langsungmaupun melalui transfer segmen & segmen membrane sebagai vesikel (visicle : kantong yangterbuat dari membrane) yang berukuran keil. &etikulum Endoplasma : Pabrik iosintesisReticulum endoplasma (endoplasmic reticulum; ER)merupakan jejaringmembrane yang sedemikian ekstensif sehingga menyusun lebih dari separuh total membrandalam banyak sel eukariot. !da dua wilayah $0 yang berbeda dalam hal struktur dan fungsi,walaupun saling terhubung : $0 halus dan $0 kasar.RE halus (smooth RE)diberi namademikian karena dipermukaan luarnya tidak terdapat ribosom. $ibosom terdapatdipermukaanREKasar (roughRE)yangmenyebabkan$0ini tampakkasar dibawahmikroskop elektron. Seperti yang telah disebutkan ribosom juga melekat pada membrane luarselaput nuleus yang menghadap ke sitoplasma, yang tersambung dengan $0 kasar.$0 halus berfungsi dalam berbagai proses metabolit, yang ber,ariasi menurut tipesel. %roses ini antara lain adalah sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, serta detoksifikasiobat & obatan dan raun. $0 halus juga menyimpan ion kalsium. $0kasar1 banyak jenis sel yang menyekresikan protein yang dihasilkan olehribosomyangmelekat pada$0kasar.Sebagianbesarproteinsekresi adalahglikoprotein(glycoprotein),proteinyangberikatansearako,alendengankarbohidrat. +arbohidrat inidilekatkan ke protein didalam $0 oleh molekul terspesialisasi yang ada dalam membrane $0.setelah membuat protein sekresi, membrane $0 menjaga protein tersebut terpisah dari proteinyang dihasilkanolehribosombebas dan akan tgetapberadadalamsitosol. %roteinsekresimeninggalkan $0 dalamkondisi terbungkus membrane ,esikel yang bertunas sepertigelembung dari wilayah yang terspesialisasi yang disebut $0 transisional. 2esikel bergerakdari satu bagian sel menuju bagian lain disebut vesikel transport (transport visacleSel Prokariot dan Eukariot)paratus #olgi : Pusat Pengiriman dan Penerimaan Setelah meninggalkan $0, banyak ,esikel transport bergerak keapparatus !olgi(badan golgi)+ita dapat menganggap apparatus golgi sebagai pusat pembuatan,penggudangan, pemilahan dan pengiriman. Di organel ini, produk & produk $0, dimodifikasidan disimpan serta kemudian dikirimkan ke berbagai tujuan lain. !pparatus golgi terdiri dari kantong & kantong pipih bermembran & sisterna & yangterlihat seperti tumpukan pita bread. /umpukan golgi memiliki polaritas strutural tersendiri,membrane sisterna pada sisi & sisi tumpukan yang berlawanan berbeda dalam hal ketebalandankomposisi molekularnya. Selainaktifitaspenyelesaiannyaapparatusgolgi, golgi jugamembuat beberapa makromolekul. Banyak polisakarida yang disekresikan oleh selmerupakan produk golgi, termasuk petin" golgi membuat serta merapikan produknya sendiriseara bertahap. Denganberbagai sisterna berbeda denganyangmengandungkumpulanen#imunik. Sebelummelepaskanproduknya melalui pertunasan,esikel dari sisi trans,tumpukan golgi memilah & milah produk dan menentukan tujuannya pada berbagai bagiansel. *isosom : Kompartemen Pen'ernaan 3isosom(lysosom) adalah kantong bermembran yang berisi en#im& en#imhidrolitikyangdigunakanolehsel hewanuntukmenernamakromolekul. 0n#imlisosombekerja paling baik dalam kondisi asam yang ditemukan dalam lisosom. 4ika lisosom peahatau boor, en#im yang dilepaskan tidak sangat aktif sebab sitosol memiliki p5 netral. !kantetapi, kebooranyangberlebihandari banyaklisosomdapat menghanurkansel melaluiautodigesti.3isosom melaksanakan penernaan intraselular dalam berbagai situasi. !moeba danbanyak protistalain makan dengan aramenelanorganismeyanglebihkeilataupartikelmakanan lain, proses yang disebut"agositosis (phagocytosis)Vakuola makananyangterbentuk dengan ara ini kemudian berfusi dengan suatu lisosom, yang mengandung en#im &en#im penerna makanan. 3isosom juga menggunakan en#im hidrolitiknya untuk mendaur &ulang materi organi milik sel sendiri, proses yang dikenal sebagai autofagi. Selam autofagi,organel yang rusak atau sejumlah keil sitosol diselubingi oleh membrane ganda, yang asal &usulnya belum diketahui dan suatu lisosom berfusi dengan membrane luar ,esikel ini. 0n#im&en#imlisosommenguraikanmateri yangdiselubungi danmonomer&monomerorganiSel Prokariot dan Eukariotdikembalikankesitosol untukdigunakankembali. Denganbantuan lisosom, sel terus &menerus memperbaharui dirinya sendiri. +akuola : Kompartemen Pemeliharaan yang eraneka &agam 2akuola adalah ,esikel yang dibatasi membrane dengan fungsi yang berbeda & bedapada jenis sel yang berbeda & beda. #akuola makanan ("ood vacuole) yang terbentuk melaluifagositosis. Banyakprotista air memilikivakuolakontraktil (contractile vacuole)yangmemompa kelebihanair keluar dari sel, sehingga mempertahankankonsentrasi iondanmolekul sesuai di dalam sel. Sel tumbuhan dewasa umumnya mengandung vakuola sentral(central vacuole)berukuranbesar,berkembangmelalui penggabungan,akuola&,akuolayang lebih keil, berasal dari retiulum endoplasma dan apparatus golgi.. dengan demikian,,akuola merupakan bagian yang tak terpisahkan dari system endomembran sel tumbuhan. Mitokondria dan Kloroplas Mengubah entuk Energi Organisme mengubah bentuk energy yang diperolehnya dari lingkungan. Dalam seleukariot, mitokondriadankloroplas merupakanorganel yangmengubahenergymenjadibentuk yang dapat digunakan untuk kerja oleh sel. "itokondria merupakan tempat respirasiselular, proses metaboli yang menghasilkan !/% dengan ara mengambil energy dari gula,lemak dan bahan bakar lain dengan bantuan oksigen. +loroplas ditemukan ditumbuhan danalga, sebagai tempat fotosintesis. Mitokondria : Pengubahan ,Kon-ersi. Energi Kimia "itokondria ditemukan hampir di setiap sel eukariot, termasuk sel tumbuhan,hewan, fungi, dan sebagian besar protista. "itokondria diselubungi oleh dua membrane, yangmasing & masing merupakan lapisan ganda fosfolipid dengan sekumpulan unik protein yangtertanam didalamnya. "embrane luar berstruktur halus, namun membrane dalam berlipat &lipat dengan pelipatan kedalam yang disebut dengan +rista (6rista). Kloroplas : Penangkapan Energi /ahaya +loroplas adalah suatu anggota terspesialisasi dari family organel & organeltumbuhanyangberkerabat &kerabat, yangdisebut plastid(%lastid). +andungankloroplasdipisahkandarisitosololehselaputyangterdiridariduamembraneyangdipisahkanolehruangantarmembranyangsangat sempit. Didalamkloroplasterdapat systembermembranlain dalam bentuk tilakoid (thylakoid). Sel Prokariot dan EukariotPeroksisom : 0ksidasi%eroksisom adalah kompartemen metaboli terspesialisasi yang dibatasi oleh satumembrane tunggal. %eroksisom mengandung en#im & en#im yang mentransfer hydrogen dariberbagai substrat ke oksigen. "enghasilkan hydrogen peroksida sebagai produk sampingan,yangmenjadi sumber nama organel. Beberapa peroksisommenggunakanoksigenuntukmemeahkanasamlemakmenjadi molekul &molekul yanglebihkeil kemudiandapatditranspor ke mitokondria,tempat molekuldigunakan sebagaibahanbakaruntuk respirasikeluar. Sitoskeleton adalah 1ejaring Serat yang mengorganisasi struktur 2 aktifitas dalam sel Peran Sitoskeleton : Penyokongan Motilitas dan &egulasi7ungsi ssitoskeleton yang paling gambling adalah memberikan sokongan mekaniskepada sel dan mempertahankan bentuknya. "otilitas sel umumnya membutuhkan interaksisitoskeleton dengan protein motorik (motor protein). Sitoskeleton juga terlibat dalam regulasiaktifitas biokimiawi dalam sel sebagai respons terhadap rangsangan mekanis. Komponen ( Komponen Sitoskeleton"ikrotubulus merupakan serat yang paling tebal di antara ketiga tipe serat :mikrofilamenadalahyangpalingtipis1sedangkanfilamentintermediateadalahseratyangberdiameter pada kisaran menengah.MikrotubulusSaemuasel eukariot memiliki mikrotubulus, batang&batangberongga dengandiameter sekitar -8 nm dan panjang antara -99 nm sampai -8 :m. mikrotubulus membentukdanmenyokongsel serta berperansebagai jalur yangdapat disusuri olehorganel yangdilengkapi dengan protein motorik. Sentrosom dan sentiol, mikrotubulus tumbuh keluar darisentrosom, wilayahyangseringterletakdi dekat nuleus dandi anggapsebagai pusatpengorganisasian mikrotubulus. Dalamsentrisomterdapat sepasang sentriol, masing &masing terdiri dari sembilan set triplet mikrotubulus yang tersusun membentuk inin. Silia dan 7lagela pada eukariota, denyut flagella dan silia disebabkan oleh susunanmikrotubulus yang terspesialisasi. 7lagella dan silia merupakan penjuluran yang mengandungmikrotubulusdari beberapajenissel. Siliajugadapat berperansebagai antennapenerimasinyal bagi sel. Silia memiliki fungsi yang pada umumnya nonmotil, dan hanya da satu persel. ;alaupun berbeda dalam hal panjang, jumlah per sel, dan pola denyut. Silia kotil danflagella memiliki kesamaan ultrastruktur. "asing & masiong memiliki inti yang terdiri dariSel Prokariot dan Eukariotmikrotubulus yang diselubungi pelebaran membrane plasma. Sembilan doblet mikrotubulusyangmasing&masinganggota pasanganini salingmenyumbangsebagiandindingnya,tersusun membentuk inin. %ada pusat inin terdapat dua mikrotubulus tunggal. Mikrofilamen ,Filamen )ktin."ikrofilamenadalahbatangpadatyangberdiameter