struktur sel

STRUKTUR SEL

# PENDAHULUAN  #

·         Lipid, selulosa, pati, protein, dan asam-asam nukleat bersifat tidak hidup è bila molekul-molekul ini (dan yang lainnya) tersusun dalam sistem interaksi tertentu è maka akan tersusun suatu sel yang hidup.

·         Sel adalah satuan minimum kehidupan.

·         Sel tunggal bisa merupakan suatu organisme hidup è Contoh: Amoeba, Paramaecium, dan Diatom è sel Protozoa ini dpt melakukan seluruh aktivitas kehidupan scr mandiri.

·         Kebanyakan makhluk hidup di bumi terdiri dari banyak sel è Contoh: manusia dewasa tdd 6 x 10¹³ sel yang berbeda-beda è sel-sel ini tdk mampu hidup sendiri/tdk dapat melakukan seluruh fungsi organisme hidup, setiap sel melakukan satu atau bbrp fungsi tertentu, misalnya sel-sel saraf berfungsi meneruskan sinyal-sinyal listrik dan sel-sel darah merah berfungsi membawa O₂ ke sel-sel lain yang memerlukannya.

Gambar 1. Paramecium (kiri) dan Diatom (kanan)

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

# STRUKTUR SEL  #

Gambar 2.  Sel Hewan

Sel hewan terdiri dari beberapa organella. Nukleus (inti sel) mengatur/mengarahkan berbagai aktivitas dalam sel dan membawa informasi genetic dari satu generasi ke generasi berikutnya. Mitokondria menghasilkan energi untuk aktivitas sel. Ribosom berfungsi untuk membentuk protein, ribosom ini terikat dalam Retikulum Endoplasma Kasar (REK) atau melayang bebas di dalam sitoplasma. Aparatus Golgi berfungsi untuk memodifikasi, mengemas, dan mendistribusikan protein. Lisosom berfungsi untuk menyimpan enzim bagi pencernaan makanan. Keseluruhan sel dibungkus oleh sebuah membran lipid yang mengatur keluar masuknya material ke dalam sitoplasma secara selektif.

Gambar 3.  Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan terdiri dari berbagai jenis organella. Selain memiliki berbagai jenis organella dan membran sel seperti halnya sel hewan, sel tumbuhan juga memiliki kloroplas yang berfungsi sebagai tempat untuk menangkap energi dari matahari bagi keperluan fotosintesis. Selain itu, sel tumbuhan juga memiliki sebuah vakuola makanan yang berisi molekul-molekul energi untuk membantu pertumbuhan tanaman. Di luar membran sel tumbuhan terdapat dinding sel kaku yang berfungsi melindungi sel dan mempertahankan bentuk sel, dinding sel ini tidak ada pada sel hewan.

# MEMBRAN SEL/MEMBRAN PLASMA  #

Gambar 4.  Membran Plasma

Membran plasma yg mengelilingi sel eukaryotic adalah struktur dinamik yg tdd 2 lapisan molekul phospholipids dan diselingi oleh cholesterol dan protein. Phospholipid tdd bagian kepala yg hidrofilik (suka air) dan dua ekor yg hidrofobik (tidak suka air). Pd membran plasma, dua lapis phospholipids berada pd posisi saling membelakangi, dgn kepala menghadap ke luar dan ekor menghadap ke dalam. Bagian kepala phospholipids yg hidrofilik membuat membran dpt berhubungan/attach dengan sitoplasma (cairan di dalam sel), serta membuat membrane sel dpt attach dgn air di luar sel. Bagian ekor phopholipid yg hidrofobik, menghalangi molekul larut air (water-soluble molecules) utk dpt masuk ke dlm membran, sementara molekul larut lemak (fat-soluble molecules) dpt masuk ke dlm membran; molekul larut lemak ini seperti obat-obatan. Protein yg menempel pd membrane plasma memiliki bbrp fungsi, termasuk dlm transport molekul larut air berukuran besar seperti gula dan bbrp asam amino. Glycoprotein (protein yg berikatan dengan carbohydrate) berfungsi untuk memberi identitas sel sebagai bagian dari organisme tertentu, hal ini memungkinkan terjadiya sistem imun untuk mendeteksi sel-sel asing, seperti bakteri pathogen (bakteri pathogen memiliki tipe glycoprotein yg berbeda). Molekul cholesterol pada membrane plasma berfungsi sbg stabilizer yg membatasi pergerakan kedua lapisan phospholipids yg licin, yg keduanya berada pada posisi saling membelakangi. Jarak sempit yg ada di dlm membrane memungkinkan molekul kecil seperti oksigen dpt terdifusi dengan cepat ke dalam dan keluar cel. Karena sel secara konstan menggunakan oksigen, penurunan konsentrasi di dlm sel, membuat oksigen di luar sel yg konsentrasinya lebih tinggi dapat masuk ke dalam sel untuk menjaga keseimbangan; hal ini membuat sel dapat scr kontinyu melakukan respirasi aerobik. Sifat membran yang memungkinkan molekul-molekul dan ion-ion tertentu dapat lewat tetapi yang lainnya tidak, disebut sebagai permeable secara diferensial.

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

·         Membran sel adalah pembatas antara organella-organella di dalam sel dengan Cairan Ekstra Selular (CES) yang membasahi semua sel.

·         Setiap membran sel memiliki ketebalan sekitar 10 nm.

·         Membran sel kira-kira mengandung 50% lipid dan 50% protein.

·         Lipid penyusun membran terutama merupakan fosfolipid dan kolesterol.

·         Molekul fosfolipid dan beberapa protein penyusun membran sel dapat bergerak-gerak, hal ini menyebabkan membran dapat berubah bentuk è fleksibilitas/kemampuan untuk berubah ini sangat penting bagi sel è Contoh: (1) Amoeba dapat bergerak dgn merubah-rubah bentuk tubuhnya; dan (2) Sel darah merah manusia dapat berubah menjadi gepeng apabila mereka melewati pembuluh darah yang paling sempit.

# NUKLEUS  #

Gambar 5.  Nukleus/Inti Sel

Nukleus terdapat pada sel eukaryota. Nukleus berisi kromosom, yaitu struktur yang menyimpan informasi genetik dari suatu sel. Nukleus dipisahkan dengan sitoplasma oleh dua lapis membran yang disebut membran nukleus. Material selular yang terdapat dalam nukleus disebut nukleuplasma. Pada membrane nukleus terdapat pori-pori yang memungkinkan terjadinya pertukaran material antara nukleuplasma dengan sitoplasma.

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

·         Nukleus/inti sel memegang 2 peranan penting, yaitu:

1.   Nukleus mengandung informasi genetik sel yang sangat penting bagi perkembangan organisme.

2.   Mengarahkan/mengatur hampir seluruh aktivitas sel, yang meliputi: pertumbuhan, metabolisme, dan sintesis protein.

·         Nukleus adalah struktur paling penting dalam sel, bentuknya umumnya bulat, dan memiliki ukuran ± 10% dari volume total sel.

·         Nukleus diselubungi oleh dua lapis membran yang disebut membran inti/nuclear envelope è jarak antara dua membran inti disebut “perinuclear space”.

·         Membran inti menempel dengan Retikulum Endoplasma, yaitu tubula ber-membran yang tersusun memanjang di dalam sel.

·         Pada membran inti terdapat banyak lubang yang disebut pori-pori nukleus è pori-pori ini memungkinkan lewatnya molekul-molekul tertentu antara inti sel dengan sitoplasma.

·         Pada nukleus terdapat nukleolus, yaitu unit yang memproduksi ribosom è ribosom sendiri berfungsi untuk membentuk protein.

·         Informasi genetik dalam bentuk DNA disimpan pada struktur benang tipis yang disebut kromatin è pada saat pembelahan sel, kromatin akan dikompress sehingga menebal, struktur ini disebut kromosom è setiap kali sel membelah, informasi genetik yang dibawa kromosom akan diturunkan ke kedua sel baru yang terbentuk.

·         DNA dalam nukleus juga membawa instruksi untuk mengatur tipe dan jumlah protein yang harus dibuat oleh sel è instruksi ini di-copy atau diterjemahkan menjadi suatu tipe RNA yang disebut messenger RNA (mRNA) è mRNA kemudian dibawa dari nukleus ke ribosom, pada ribosom inilah kemudian pembentukan protein dilakukan.

# SITOPLASMA  #

·         Sitoplasma adalah cairan antara nukleus dan membran plasma, pada sitoplasma inilah terkandung banyak organella (organella = struktur-struktur dalam sitoplasma yang dibatasi oleh membran yang jelas).

·         Sitoplasme disebut juga sebagai “substansi dasar”, “hyaloplasma”, atau “sitosol”.

·         Sitoplasma sebagian besar terdiri dari air yang di dalamnya terlarut banyak molekul-mokelul kecil, ion-ion, dan protein.

# MITOKONDRIA  #

·         Mitokondria berbentuk lonjong seperti sosis, dengan ukuran antara 0,2 – 5 µm.

·         Jumlah mitokondria dalam sel sangat beragam è sel-sel aktif (seperti sel hati) dapat mengandung > 1000 unit mitokondria.

·         Setiap mitokondria dibatasi oleh membran ganda, yaitu:

1. Membran luar, yang merupakan batas halus yang tidak terputus-putus.
2. Membran dalam berulang-ulang, yang diperluas menjadi lipatan-lipatan yang masuk ke dalam ruang mitokondria è lipatan dalam ini dinamai krista.

·         Penyusun membran mitokondria sama dengan membran sel, yaitu mengandung fosfolipid dan protein è sebagian besar proteinnya intrinsic (terbenam dalam dua lapis lipid), dan beberapa ekstrinsik.

Gambar 6.  Mitochondria

Mitokondria adalah organel dalam sitoplasma yang bertanggung jawab dalam produksi energi. Dalam mitokondria terdapat enzim yang membantu perubahan material makanan menjadi Adenosine Tri-Phosphate (ATP). ATP inilah yang dapat digunakan secara langsung sebagai sumber energi. Mitokondria biasanya terkonsentrasi pada stuktur sel yang membutuhkan energi banyak, misalnya flagella (salah satu jenis alat gerak sel).

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

# KLOROPLAS  #

Gambar 7.  Kloroplas pada Sel Bawang

Kloroplas adalah struktur lonjong berwarna hijau yang memegang peranan penting dalam proses fotosintesis. Pada kloroplas, energi sinar matahari yang ditangkap direaksikan dengan air dan CO₂ oleh bantuan molekul klorofil, rekasi ini kemudian membentuk O₂ dan karbohidrat.

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

·         Kloroplas hanya terdapat dalam sel-sel tumbuhan dan ganggang tertentu.

·         Kloroplas umumnya berbentuk lonjong dengan diameter 5 – 8 µm dan tebal 2 – 4 µm.

·         Kloroplas dibatasi dengan membran ganda è di dalamnya tdp sistem perluasan membran yang terbenam dalam fluida yang disebut stroma è membran internal kloroplas kaya akan fosfolipid, protein, dan pigmen-pigmen (terutama klorofil) è klorofil inilah yang menyebabkan kloroplas berwarna hijau.

·         Klorofil menangkap energi matahari dan memungkinnya untuk dapat digunakan bagi proses fotosintesis è jd kloroplas adalah tempat terjadinya fotosintesis.

# RIBOSOM  #

Gambar 8.  Ribosom

Pada permukaan Retikulum Endoplasma Kasar (REK) terdapat banyak sel berwarna gelap dan berukuran kecil yang disebut ribosom. Selain di REK, ribosom juga ditemukan tersuspensi di sitoplasma. Ribosom merupakan tempat untuk sintesis protein.

Microsoft ® Encarta ® 2008. © 1993-2007 Microsoft Corporation. All rights reserved.

·         Ribosom merupakan struktur paling kecil yang tersuspensi di dalam sitoplasma.

·         Ribosom merupakan tempat berlangsungnya sintesis protein è di dalam sel-sel yang khusus aktif untuk sintesis protein (misalnya sel-sel hati), ribosom dapat merupakan 25% dari bobot kering sel.

·         Ada dua jenis protein yang disintesis:

1. Protein yang disintesis hanya ditambahkan ke dalam fluida sitoplasma dan melakukan fungsinya disitu. Contoh: protein haemoglobin dalam sel darah merah.
2. Protein yang disintesis dikemas dalam suatu organel yang dibatasi membran lalu disekresikan ke luar sel. Contoh: pada sel-sel hati dan pancreas

# RETIKULUM ENDOPLASMA  #

·         Retikulum Endoplasma (RE) adalah sistem membran yang sangat luas di dalam sel è membran ini berpasang-pasangan, meliputi rongga-rongga dan tabung pipih.

·         Membran-membran RE memiliki struktur lipid-protein yang sama dgn organella lainnya.

·         Pada permukaan membran RE terdapat baris-baris ribosom yang menempel è RE yang penuh dengan ribosom disebut Retikulum Endoplasma Kasar (REK).

·         Proses sintesis protein pada ribosom REK:

Ribosom yang menempel pada REK mengendapkan rantai-rantai polipeptida yang baru disintesis ke dalam ruang pada RE tersebut è ujung amino pada polipeptida ini mengandung “urutan sinyal” khusus yang tdd satu atau dua lusin asam amino è apabila sudah sampai di sisi lainnya, urutan sinyal ini hilang è lalu terjadi pemrosesan polipeptida tambahan, misalnya pembentukan ikatan disulfida di antara sistein dan penempatan gula è protein yang disintesis kemudian memadat di dalam suatu membran è protein ini bisa dipakai di dalam sel atau disekresikan ke luar sel.

·         RE juga dijumpai tanpa adanya ribosom yang melekat è disebut Retikulum Endoplasma Halus (REH).

·         REH mungkin juga terlibat dalam sintesis tipe-tipe molekul lainnya, seperti lemak, fosfolipid, dan steroid è REH juga mungkin merupakan sumber membran yang menyusun Aparatus Golgi.

# APARATUS GOLGI  #

Gambar 9.  Aparatus Golgi

Aparatus Golgi merupakan unit seluler berukuran kecil yang terdapat pada sitoplasma. Aparatus Golgi adalah kantung bermembran yang tersusun scr seri, organella ini berfungsi memodifikasi protein yang telah dibentuk dalam ribosom.

·         Aparatus Golgi terutama amat penting dalam sel-sel yang secara aktif terlibat dalam ekskresi.

·         Proses sintesis protein pada Aparatus Golgi:

Protein yang disintesis oleh RER dipindahkan ke dalam Aparatus Golgi à pada Aparatus Golgi, karbohidrat tambahan dibubuhkan ke protein yang disintesis à protein yang disintesis dikumpulkan ke dalam saku-saku pada Aparatus Golgi à saku-saku yang penuh dgn protein ini dpt berpindah ke permukaan sel dan mengeluarkan isinya ke bagian luar sel à saku-saku berprotein yang lain pada Aparatus Golgi dapat disimpan di dalam sel sebagai lisosom.

·         Aparatus Golgi juga merupakan tempat disintesisnya polisakarida è misalnya pada mucus.

·         Selulosa yang disekresikan oleh sel tumbuhan untuk membentuk dinding sel juga disintesis pada Aparatus Golgi.

# LISOSOM  #

·         Lisosom adalah struktur yang agak bulat yang dibatasi oleh membran tunggal è diameter antara 0,05 µm sampai sekitar 1,5 µm.

·         Lisosom dihasilkan oleh Aparatus Golgi yang penuh dgn protein.

·         Lisosom berisi sekitar 3 lusin macam enzim hidrolitik è enzim ini berfungsi untuk mencerna polisakarida, lipid, fosfolipid, asam nukleat, dan protein è enzim dalam lisosom dihalangi untuk mencerna komponen-komponen dalam sel karena enzim tersebut terkurung pada membran lisosom.

·         Lisosom juga berfungsi untuk: (1) menghancurkan bahan-bahan di dalam sel (seperti mitokondria yang telah berhenti berfungsi dan partikel makanan), (2) menghancurkan bakteri pathogen yang masuk ke dalam sel (seperti pada sel darah putih), & (3) membantu menghancurkan sel-sel yang luka atau mati è Cara kerja: bahan di dalam sel yang harus dicerna digabungkan dgn lisosom, lalu enzim hidrolitik pada lisosom akan menghancurkan bahan-bahan tersebut.

# PEROKSISOM  #

·         Peroksisom berukuran 0,3 – 15 µm dan dibatasi oleh membran tunggal (seperti lisosom).

·         Peroksisom kemungkinan dihasilkan oleh Retikulum Endoplasma.

·         Seperti lisosom, peroksisom juga penuh berisi enzim (yang paling khas adalah katalase).

·         Fungsi peroksisom:

1. Menghasilkan enzim katalase yang berfungsi mengkatalisis perombakan Hidrogen Peroksida (H₂O₂) è H₂O₂ adalah produk sampingan metabolisme sel yang membahayakan.
2. Berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat dan perubahan purin (C₅H₄N₅) dalam sel.

·         Pada hewan è peroksisom terkurung dalam sel-sel hati dan ginjal.

Pada tumbuhan è peroksisom tdp dlm berbagai tipe sel dan sering kali mengandung bahan yang terkristalisasi.

# VAKUOLA #

·         Vakuola merupakan organel berisi cairan yang dibatasi oleh membran yang mirip membran sel.

·         Vakuola terbentuk karena pelipatan ke dalam dan pencubitan sepotong membran sel.

·         Vakuola berisi bahan makanan atau bahan buangan.

·         Sel tumbuhan muda berisi banyak vakuola kecil-kecil è seiring dgn matangnya, terbentuklah vakuola tengah yang besar è di dalamnya tdp molekul makanan terlarut, bahan buangan, dan pigmen.

# MIKROFILAMEN #

·         Mikrofilamen merupakan serat tipis panjang berdiameter 5 – 6 nm, yang tdd protein aktin dan bersifat kontraktil.

·         Umumnya mikrofilamen membentuk kumpulan atau jaring pada berbagai tempat dalam sel.

·         Fungsi mikrofilamen:

1.   Berperan dalam pergerakan sel è pada banyak sel, sitoplasma dapat bergerak-gerak (disebut aliran sitoplasmik), pergerakan ini bergantung pada adanya mikrofilamen è mikrofilamen merupakan ciri penting bagi sel yang dapat berpindah-pindah dan berubah bentuk (seperti Amoeba dan kebanyakan sel hewan selama pembentukan embrio).

2.   Memisahkan kedua sel anak pada proses pembelahan sel.

3.   Berperan dalam pencomotan bagian membran sel yang terlipat ke dalam è misalnya lipatan Krista dalam mitokondria dan pembentukan vakuola.

# MIKROTUBULA #

·         Mikrotubula adalah silinder protein yang tdp pada kebanyakan sel hewan dan tumbuhan è protein pembentuknya adalah tubulin (ada 2 macam, yaitu α-tubulin dan β-tubulin).

·         Ukuran: diameter luar ± 25 nm, diameter lumen ± 15 nm, panjangnya bisa mencapai 25 µm.

·         Mikrotubula bersifat kaku è hal ini menyebabkan kekakuan pada bagian-bagian sel dimana mikrotubula berada è jd mikrotubula dan mikrofilamen scr bersama menentukan bentuk struktur sitoplasma.

·         Fungsi mikrotubula:

1. Menentukan bentuk struktur sitoplasma.
2. Berperan penting dalam pembelahan sel, yaitu dengan mengikat kromosom ke tujuan terakhir pada setiap sel anak yang terbentuk è seluruh barisan mikrotubula yang berperan dalam pengikatan kromosom ini disebut gelendong.
3. Digunakan dalam pembentukan sentriol, benda basal, dan flagella.

# FILAMEN INTERMEDIAT #

·         Filamen intermediat adalah serat sitoplasmik yang panjang dengan diameter sekitar 10 nm è disebut intermediat karena memiliki ukuran diantara mikrofilamen dan mikrotubula.

·         Ada 5 macam filamen intermediat è masing-masing dibangun satu atau lebih protein yang khas bagi setiap tipenya.

·         Fungsi filamen intermediat:

1.   Untuk mengadakan kerangka penunjang di dalam sel è contoh: nukleus sel epitelium berada tetap di tempatnya karena disokong oleh jaring yang tersusun dari filamen intermediat.

2.   Filamen intermediat tdp pada semua tipe sel otot yang fungsinya mengikat bagian-bagian kontraksil sel pada tempat yang tetap.

3.   Memberikan kekuatan pada akson (sambungan panjang yang menghubungkan sel-sel saraf dan merupakan tempat jalannya impuls saraf).

# SENTRIOL #

·         Sel hewan serta sel bbrp mikroorganisme dan tumbuhan tingkat rendah memiliki 2 sentriol yang tdp dalam sitoplasma, tepatnya di dekat permukaan luar nukleus.

·         Setiap sentriol tdd 9 mikrotubula yang tersusun dalam 1 baris è kedua sentriol biasanya berhadapan dgn sudut tegak lurus è sejenak sebelum sel membelah diri, masing-masing sentriol berduplikasi dan satu pasang berpindah ke sisi berlawanan dari nukleus è lalu gelendong terbentuk di antaranya.

·         Pada bbrp sel, sentriol berduplikasi membentuk benda basal, silia, dan flagella.

# SILIA DAN FLAGELLA #

·         Banyak sel memiliki perpanjangan seperti cambuk è struktur yang pendek-pendek disebut silia, sedangkan yang panjang disebut flagella.

·         Fungsi silia dan flagella:

1.   Sebagai alat gerak pada mikroorganisme.

2.   Untuk menghalau bahan-bahan pengganggu dari permukaan sel è misalnya pada sel-sel yang melapisi permukaan dalam trakhea.

·         Silia dan flagella tumbuh dari badan basal.

Gambar 10.  Bacterium Showing Flagella

# LAPISAN SEL/CELL COATING #

·         Di luar membran sel biasanya terdapat semacam lapisan lagi.

·         Pada sel hewan, lapisan sel biasanya dibangun dari kompleks protein-polisakarida è lapisan ini tidak kaku tapi tetap berfungsi untuk melekatkan sel-sel yang berdekatan.

·         Pada banyak ganggang dan semua tumbuhan, lapisan luar sel terbentuk dari selulosa polisakarida yang menghasilkan dinding sel yang kaku (seperti kotak) è hal ini merupakan ciri khas sel tumbuhan.

·         Dinding sel yang kaku juga terdapat di sekitar sel-sel bakteri dan fungi.

Referensi:

Ferguson, J.B. 2007. "Nucleus (Biology)." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation. Redmond, WA – USA.

King, C. 2007. "Cell (Biology)." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation. Redmond, WA – USA.

Kimball, J.W. 1998. “Biologi”, Jilid I, Edisi V, S.S Tjitrosomo dan N. Sugiri (penterjemah). Penerbit Erlangga. Jakarta – Indonesia.

Wolfe, S.L. 2007. "Plasma  Membrane." Microsoft® Student 2008 [DVD]. Microsoft Corporation. Redmond, WA – USA.