teori dan ultra struktur sel

32
TEORI SEL DAN ULTRASTRUKTUR SEL 1. Pengenalan Kehidupan adalah upaya suatu mahluk hidup untuk berinteraksi dengan lingkungannya, tumbuh dan membesar, memperbaiki, bergerak dan berupaya untuk berkembang biak. Semua organisme, baik itu yang kecil seperti Euglena atau yang besar seperti gajah, terdiri dari satu atau lebih sel. Sel adalah unit terkecil organisme yang menjalankan berbagai tugas harian, terutama sekali dalam menentukan aliran tenaga yang teratur dan sempurna, supaya organisme itu dapat menjalankan aktivitas normalnya sebagai organisme. Sel ada yang hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop (kemudian disebut ‘mikro-organisma’ atau singkatnya, mikrobia) dan ada pula yang besar, yakni 1 .1

Upload: dhanie-pram

Post on 25-Jul-2015

1.615 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Teori Dan Ultra Struktur Sel

TEORI SEL DAN ULTRASTRUKTUR SEL

1. Pengenalan

Kehidupan adalah upaya suatu mahluk hidup untuk berinteraksi dengan

lingkungannya, tumbuh dan membesar, memperbaiki, bergerak dan berupaya untuk

berkembang biak.

Semua organisme, baik itu yang kecil seperti Euglena atau yang besar seperti

gajah, terdiri dari satu atau lebih sel. Sel adalah unit terkecil organisme yang

menjalankan berbagai tugas harian, terutama sekali dalam menentukan aliran

tenaga yang teratur dan sempurna, supaya organisme itu dapat menjalankan

aktivitas normalnya sebagai organisme.

Sel ada yang hanya dapat dilihat dengan bantuan mikroskop (kemudian

disebut ‘mikro-organisma’ atau singkatnya, mikrobia) dan ada pula yang besar,

yakni organisme multisel atau majemuk (‘complex’). Contoh mikrobia unisel/bersel

satu adalah bakteri, Euglena, Paramecium, Amoeba, serta contoh organisme

multisel adalah manusia, tumbuhan, hewan dan lain-lain.

Walaupun berukuran besar atau kecil, kesemuanya terdiri dari satu ataupun

ribuan unit dasar yang dipanggil ‘sel’. Jadi, sesuatu organisma yang kompleks

seperti manusia, sebenarnya terdiri dari jutaan unit-unit sel, bukan terdiri dari satu

sel yang besar. Sel-sel yang banyak akan membentuk jaringan, organ, otot, tulang

dan sebagainya sehingga membentuk organisme yang sempurna. Setiap satu sel

kecil ini akan menjalankan tugas-tugas tertentu di bawah sistem pengaturan yang

sempurna agar semua aktivitas biologi suatu oranisme berjalan dengan lancar dan

teratur.

Bagaimana dan sejak kapankah manusia mengetahui tentang wujudnya

‘sel’ ? Serta mengetahui bahwa komponen–komponen pada Amoeba adalah sama

dengan yang terdapat pada sel manusia ?

1

.1

Page 2: Teori Dan Ultra Struktur Sel

2. Teori

Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan

Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang

dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata bahasa Latin cellula yang berarti

rongga/ruangan. Dari itu, tercetuslah sebutan ‘sel’ untuk unit paling dasar sesuatu

organisme.

Pada era yang sama, Van Leuwenhoek juga menggunakan sampel air untuk

diteliti dibawah mikroskop. Dia menyatakan bahwa tedapat mahluk kecil yang hidup

dan dapat bergerak (“animalcules”) di mana setengah organisme ini adalah sel

tunggal atau unisel. Sel-sel ini bukanlah statik, melainkan melakukan aktivitas

biolodi dengan sempurna. Untuk pertama kalinya manusia menyadari tentang

wujud makhluk hidup kecil yang sebelum ini tidak pernah dilihat oleh mata kasar.

Tidak terdapat perkembangan yang penting mengenai sel hingga 200 tahun

kemudian. Pada tahun 1889, Theodore Schwann membuat penelitian atas sel tulang

rawan. Dia merumuskan bahwa sel-sel hewan adalah mirip dengan sel tumbuhan.

Dia kemudian menyatakan bahwa sel adalah unit dasar dari semua tumbuhan dan

hewan. Perkembangan teori ini menjadi lebih mantap ketika Virchow membuat

kesimpulan bahwa setiap satu organisme adalah gabungan beberapa unit sel; dan

semua sel berasal dari sel sebelumnya. Pernyataan ini menjadi panduan hingga hari

ini.

2

Page 3: Teori Dan Ultra Struktur Sel

Berasaskan perkembangan diatas, prinsip mengenai teori sel modern telah

dirumuskan. Terdapat 3 Prinsip Teori Sel, yaitu :

1) Semua organisme tersusun atas satu atau lebih sel,

2) Sel adalah unit terkecil yang memiliki semua persyaratan hidup,

3) Keberlangsungan kehidupan secara langsung berasal dari pertumbuhan dan

pembelahan sel.

3. Jenis Sel

Berdasarkan keadaan intinya, sel dapat dibedakan menjadi 2 yaitu :

a. Sel Prokariotik , sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar

dalam sitoplasma (sel yang memiliki satu sistem membran). Yang termasuk

dalam kelompok ini adalah bakteri dan alga biru.

3

Page 4: Teori Dan Ultra Struktur Sel

Gambar Sel Bakteri

b. Sel Eukariotik , sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu

sistem membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini adalah

semua makhluk hidup kecuali bakteri dan alga biru.

Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel eukariotik.

Akan tetapi, sel prokariotik mempunyai ribosom (tempat protein dibentuk) yang

sangat banyak. Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik antara lain adalah :

Sel Prokariotik

Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang

dinamakan nukleoid,

Organel-organelnya tidak dibatasi membran,

Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan,

Ukurannya relatif kecil (Ø 0,5-1 μm),

4

Page 5: Teori Dan Ultra Struktur Sel

Mengandung 4 sub unit RNA polymerase,

Susunan kromosomnya sirkuler.

Sel Eukariotik

Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus,

Organel-organelnya dibatasi membran,

Membran selnya tersusun atas fosfolipid,

Ukurannya relatif besar (Ø 10-100 μm),

Mengandungbanyak subunit RNA polymerase,

Susunan kromosomnya linier.

Sedangkan berdasarkan keadaan kromosom dan fungsinya, sel dapat

dibedakan menjadi 2, yaitu :

a. Sel Somatis , sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid, dan

b. Sel Germinal , sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid.

4. Struktur dan Fungsi

a. Membran sel

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma.

Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga

merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat

yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis

lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua

molekul dapat melalui membran sel. Membran sel membatasi segala kegiatan

yang terjadi di dalam sel sehingga tidak mudah terganggu oleh pengaruh dari

luar. Karena fungsi ini, membran sel bersifat 'selektif permeabel', dapat

menentukan bahan-bahan tertentu saja yang bisa masuk ke dan keluar dari sel.

Pada sel tumbuhan, membran sel dalam keadaan normal melekat pada dinding

sel akibat tekanan turgor dari dalam sel. 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,

5

Page 6: Teori Dan Ultra Struktur Sel

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. Sitoplasma

Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan

metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di dalam

sitoplasma terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan kental

(merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah

yang menjalankan banyak fungsi kehidupan : sintesis bahan, respirasi

(perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar

proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik. Selain organel, terdapat pula

vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder lain.

Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder

yang berbentuk cair, sehingga disebut pula 'cairan sel'. Cairan yang mengisi

vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel.

c. Organel

Manusia memiliki banyak organ yang berbeda seperti jantung, paru-paru dan

lambung, yang fungsinya berbeda-beda. Demikian pula dengan sel. Sel memiliki

organ yang disebut organel (berarti 'organ kecil'). Berikut ini adalah komponen-

komponen sel (organel) :

6

Page 7: Teori Dan Ultra Struktur Sel

1) Inti/Nukleus

Inti bertugas mengendalikan semua aktivitas sel mulai metabolisme hingga

pembelahan sel. Pada sel eukariotik, inti diselubungi oleh membran inti

(karioteka) rangkap dua dan berpori, sedangkan pada sel prokariotik inti tidak

memiliki membran. Di dalam inti didapati cairan yang disebut nukleoplasma,

kromosom yang umumnya berupa benang kromatin, dan anak inti (nukleolus)

yang merupakan tempat pembentukan asam ribonukleat (ARN).

2) Retikulum endoplasma

Retikulum Endoplasma (Re) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh

sel hewan eukariotik. 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 meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-

sel eukariotik (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum

diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).

Ada tiga jenis retikulum endoplasma:

a. 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.

b. 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.

7

Page 8: Teori Dan Ultra Struktur Sel

c. 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.

Adapun fungsi retikulum endoplasma adalah :

Menjadi tempat penyimpan Calcium, bila sel berkontraksi maka calcium

akan dikeluarkan dari RE dan meuju ke sitosol.

Memodifikasi protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke

kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel.

Mensintesis lemak dan kolesterol, ini terjadi di hati (RE kasar).

Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati

(RE kasar dan RE halus).

Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang

lain (RE kasar dan RE halus).

3) Ribosom

Ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan merupakan contoh

organel yang tidak bermembran. Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta

terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA) dan 35% protein ribosom (disebut

Ribonukleoprotein atau RNP), Ribosom terdapat bebas dalam sitoplasma

maupun melekat pada RE.

4) Badan golgi

Organel ini berbentuk seperti kantong pipih, berfungsi dalam proses sekresi

lendir, glikoprotein, karbohidrat, lemak, atau enzim, serta berfungsi

membentuk lisosom. Organel ini hampir terdapat di semua sel eukariotik.

Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan golgi, Organel ini dihubungkan

8

Page 9: Teori Dan Ultra Struktur Sel

dengan fungsi ekskresi sel. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh

yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Sedang pada sel

tumbuhan memiliki hingga ratusan badan golgi pada setiap selnya. Golgi pada

tumbuhan biasanya disebut diktiosom. Badan golgi dibangun oleh membran

yang berbentuk tubulus dan juga vesikula. Dari tubulus dilepaskan kantung-

kantung kecil yang berisi bahan-bahan yang diperlukan seperti enzim–enzim

pembentuk dinding sel. Karena fungsinya dalam hal sekresi, maka badan golgi

banyak ditemui pada sel-sel penyusun kelenjar.

Fungsi badan golgi:

a. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel

kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.

b. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti

membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari

membran plasma.

c. Membentuk dinding sel tumbuhan,

d. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi

enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.

5) Lisosom

Berbentuk kantong-kantong kecil dan umumnya berisi enzim pencernaan

(hidrolisis) yang berfungsi dalam peristiwa pencernaan intra sel. Sehubungan

dengan bahan yang dikandungnya lisosom memiliki peran dalam peristiwa :

Pencernaan intrasel, mencerna materi yang diambil secara fagositosis,

Eksositosis, pembebasan sekrit keluar sel,

Autofagi, penghancuran organel sel yang sudah rusak,

Autolisis, penghancuran diri sel dengan cara melepaskan enzim pencerna

dari dalam lisosom ke dalam sel. Contoh : proses kematian sel secara

sistematis saat pembentukan jari tangan, atau hilangnya ekor berudu yang

mulai beranjak dewasa.

6) Mitokondria

9

Page 10: Teori Dan Ultra Struktur Sel

Mitokondria adalah organel yang berfungsi sebagai tempat respirasi aerob

untuk pembentukan ATP sebagai sumber energi sel. Organel yang hanya

dimiliki oleh sel aerob ini memiliki dua lapis membran. Membran bagian

dalam berlipat-lipat dan disebut krista, berfungsi memperluas permukaan

sehingga proses pengikatan oksigen dalam respirasi sel berlangsung lebih

efektif. Bagian yang terletak diantara membran krista berisi cairan yang

disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau sitokrom.

7) Mikrotubulus dan Mikrofilamen (sitoskeleton)

Mikrotubulus berbentuk seperti benang silindris, disusun oleh protein yang

disebut tubulin. Sifat mikrotubulus kaku sehingga diperkirakan berfungsi

sebagai ‘kerangka’ sel karena berfungsi melindungi dan memberi bentuk sel.

Mikrotubulus juga berperan dalam pembentukan sentriol, silia, maupun

flagela.

Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus, tetapi diameternya lebih kecil.

Bahan yang membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang

terdapat pada otot. Dari hasil penelitian diketahui ternyata mikrofilamen

berperan dalam proses pergerakan sel, endositosis, dan eksositosis. Gerakan

Amuba merupakan contoh peran dari mikrofilamen.

8) Sentriol (sentrosom)

Sentrosom merupakan organel yang disusun oleh dua sentriole. Sentriole

berbentuk seperti tabung dan disusun oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9

triplet, terletak di dekat salah satu kutub inti sel. Sentriole ini berperan dalam

proses pembelahan sel dengan membentuk benang spindel. Benang spindel

inilah yang akan menarik kromosom menuju ke kutub sel yang berlawanan.

Sentriol merupakan perkembangan dari sentrosom, yaitu pusat sel, daerah

dari sitoplasma yang dekat dengan nukleus. Sentriol berupa kumpulan

mikrotubulus strukturnya berbentuk bintang yang berperan sebagai kutub-

kutub pembelahan sel secara mitosis atau meiosis. Struktur ini hanya dapat

10

Page 11: Teori Dan Ultra Struktur Sel

dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.

Dari sentriol memancar benang-benang gelendong pembelahan sehingga

kromosom akan terjerat pada benang tersebut. Melalui benang gelendong

inilah nantinya tiap-tiap kromosom berjalan menuju kutub masing-masing.

9) Vakuola

Merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang

disebut tonoplas. Pada tumbuhan vakuola berukuran sangat besar dan

umumnya termodifikasi sehingga berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat

penimbunan sisa metabolisme, ataupun tempat penyimpanan zat makanan.

Pada sel hewan vakuolanya kecil atau tidak ada, kecuali hewan bersel satu.

Pada hewan bersel satu terdapat dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan

yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan vakuola kontraktil yang

berfungsi sebagai osmoregulator.

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. Vakuola

berisi: gas, asam amino, garam-garam organik, glikosida, tanin (zat

penyamak), minyak eteris (misalnya jasmine pada melati, roseine pada

mawar, zingiberine pada jahe), alkaloid (misalnya kafein pada biji kopi, kinin

pada kulit kina, nikotin pada daun tembakau, tein pada daun teh, teobromin

pada buah atau biji coklat, solanin pada umbi kentang, likopersin dan lain-

lain), enzim, butir-butir pati.

10) Plastida

Merupakan organel yang umumnya berisi pigmen. Plastida yang berisi

pigmen klorofil disebut kloroplas, berfungsi sebagai organel utama

penyelenggara proses fotosintesis. Kromoplas adalah plastida yang berisi

pigmen selain klorofil, misalkan karoten, xantofil, fikoerithrin, atau

11

Page 12: Teori Dan Ultra Struktur Sel

fikosantin, dan memberikan warna pada mahkota bunga atau warna pada

alga. Plastida yang tidak berwarna disebut leukoplas, termodifikasi

sedemikian rupa sehingga berisi bahan organik. Ada beberapa macam

leukoplas berdasar bahan yang dikandungnya: amiloplas berisi amilum,

elaioplas (lipoplas) berisi lemak, dan proteoplas berisi protein.

11) Peroksisom atau Badan Mikro

Peroksisom merupakan kantong kecil yang berisi enzim katalase, berfungsi

menguraikan peroksida (H2O2) yang merupakan sisa metabolisme yang

bersifat toksik menjadi air dan oksigen. Organel ini banyak ditemui pada sel

hati. Glioksisom adalah badan mikro pada tumbuhan, berperan dalam

proses pengubahan senyawa lemak menjadi sukrosa.

5. Sel Tumbuhan, Hewan dan Bakteri

Sel tumbuhan, sel hewan, dan sel bakteri mempunyai beberapa perbedaan

seperti berikut :

12

Page 13: Teori Dan Ultra Struktur Sel

6. Perbedaan Pertumbuhan dan Perkembangan Sel Hewan dan Tumbuhan

Secara umum, perbedaan pertumbuhan dan perkembangan sel hewan dan

tumbuhan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut :

7. Sel-sel Khusus

Sel Tidak Berinti, contohnya trombosit dan eritrosit (Sel darah merah). Di dalam

sel darah merah, terdapat hemoglobin sebagai pengganti nukleus (inti sel).

Sel Berinti Banyak, contohnya Paramecium sp dan sel otot.

Sel hewan berklorofil, contohnya euglena sp. Euglena sp adalah hewan uniseluler

berklorofil.

Sel pendukung, contohnya adalah sel xilem. Sel xilem akan mati dan

meninggalkan dinding sel sebagai "tulang" dan saluran air. Kedua ini sangatlah

membantu dalam proses transpirasi pada tumbuhan.

Daftar Pustaka

Tom Strachan, Andrew P Read (1999). Human Molecular Genetics (http://www.ncbi. nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=hmg&part=A127) (edisi ke-2). Wiley-Liss. hlm. Chromosomes in cells. ISBN 1-85996-202-5.

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of The Cell. New York and London: Garland Science

13