Struktur dan Fungsi Sel

        

Sel Gabus

Sel adalah unit terkecil dari makhluk hidup. Setiap Organisme di dunia ini tersusun atas sel-sel yang saling berintegrasi membentuk suatu fungsi tertentu dalam tubuh makhluk hidup. Baik organisme tingkat seluler (Uniseluler) maupun organisme Multiseluler. Sel  pertama kali dikenalkan oleh Robert Hooke pada tahun 1665 yang mengamati jaringan gabus pada pada tumbuhan dengan menggunakan lensa pembesar. Gabus merupakan bangunan yang berlubang-lubang kecil seperti susunan sarang lebah yang dipisahkan oleh “diafragma“. Bangunan seperti sarang lebah ini selanjutnya disebut dengan Cell (sel).  Nama sel diambilnya dari bahasa Yunani “Kytos” yang berarti ruang kosong, sedangkan bahasa latin ruang kosong adalah “cella“.

A. Teori Tentang Sel

Robert Hooke

1. Robert Hooke (1635-1703)
     Ia mencoba melihat struktur sel pada sayatan gabus di bawah mikroskop. Dari hasil pengamatannya diketahui terlihat rongga-rongga yang dibatasi oleh dinding tebal. Jika dilihat secara keseluruhan, strukturnya mirip sarang lebah. Satuan terkecil dari rongga tersebut dinamakan sel.

2. Schleiden (1804-1881) dan T. Schwann (1810-1882)
         Mereka mengamati sel-sel jaringan hewan dan tumbuhan. Schleiden mengadakan penelitian terhadap tumbuhan. Setelah mengamati tubuh tumbuhan, ia menemukan bahwa banyak sel yang menyusun tubuh tumbuhan. Akhirnya ia menyimpulkan bahwa satuan terkecil dari tumbuhan adalah sel. Schwann melakukan penelitian terhadap hewan. Ternyata dalam pengamatannya tersebut ia melihat bahwa tubuh hewan juga tersusun dari banyak sel. Selanjutnya ia menyimpulkan bahwa satuan terkecil dari tubuh hewan adalah sel. Dari dua penelitian tersebut keduanya menyimpulkan bahwa sel merupakan unit terkecil penyusun makhluk hidup.

 3. Robert Brown
       Pada tahun 1831, Brown mengamati struktur sel pada jaringan tanaman anggrek dan melihat
benda kecil yang terapung-apung dalam sel yang kemudian diberi nama inti sel atau nukleus. Berdasarkan analisanya diketahui bahwa inti sel selalu terdapat dalam sel hidup dan kehadiran inti sel itu sangat penting, yaitu untuk mengatur segala proses yang terjadi di dalam sel.

4. Felix Durjadin dan Johannes Purkinye
     Pada tahun 1835, setelah mengamati struktur sel, Felix Durjadin dan Johannes Purkinye melihat ada cairan dalam sel, kemudian cairan itu diberinya nama protoplasma.

5. Max Schultze (1825-1874)
   Ia menegaskan bahwa protoplasma merupakan dasar-dasar fisik kehidupan. Protoplasma merupakan tempat terjadinya proses hidup. Dari pendapat beberapa ahli biologi tersebut akhirnya melahirkan beberapa teori sel antara lain:
    a. sel merupakan unit struktural makhluk hidup;
    b. sel merupakan unit fungsional makhluk hidup;
    c. sel merupakan unit reproduksi makhluk hidup;
    d. sel merupakan unit hereditas.
     Beberapa teori sel itu menunjukkan betapa pentingnya peranan sel karena hampir semua proses kehidupan dan kegiatan makhluk hidup dipengaruhi oleh sel.

B. STRUKTUR DAN FUNGSI BAGIAN-BAGIAN SEL

       1. Membran Sel (Membran Plasma)

           Membran sel merupakan bagian terluar dari sel. Fungsinya antara lain sebagai berikut.

• Mengontrol atau mengendalikan pertukaran zat antara sitoplasma dengan lingkungannya.
• Menjadi tempat reaksi, seperti reaksi terhadap cahaya matahari dan reaksi oksida dalam respirasi.
• Sebagai reseptor atau penerima rangsang dari luar, seperti hormon dan bahan kimia lainnya, baik zat tersebut berasal dari lingkungan luar sel ataupun bagian lain dari dalam sel itu sendiri.
• Sebagai pelindung sel agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel.
• Mengontrol zat-zat yang akan masuk maupun yang akan keluar meninggalkan sitoplasma.  

    

Membran Plasma

Membran sel tersusun atas lipid, protein, dan karbohidrat. Lipidnya terutama berupa fospolipid yang merupakan molekul-molekul amfifilik artinya setiap molekul mengandung "kepala" hidrofilik dan "ekor" hidrofobik. Membran sel dapat berfungsi sebagai pelindung sel dengan membentuk lapisan ganda fosfolipid dimana kepala hidrpfilik menghadap ke arah air pada setiap sisi, sedangkan ekor hidrofobik terlindung dari sentuhan air. 

     Membran memiliki dua jenis protein, yaitu protein integral dan periferal. Protein integral yang menembus di antara lapisan fosfolipid, berfungsi sebagai transpor yang membawa zat-zat terlarut yang dibutuhkan sel. Sementara, protein poriferal menempel di lapisan fosfolipid.

     Pada bagian sel yang menghadap keluar sel, terdapat karbohidrat yang melekat pada protein atau bagian kepala fosfolipid. Karbohidrat yang berikatan dengan protein disebut glikoprotein, sedangkan yang berikatan dengan fosfolipid disebut glikopid. Membran sel secara aktif menentukan zat-zat mana yang dapat dilaluinya dan sekaligus menahan zat mana yang tidak dapat dilaluinya. Berdasarkan kenyataan ini, para ilmuwan menyebutnya sebagai membran yang bersifat diferensial semipermeabel atau selektif permeable. Dengan cara inilah membran sel berusaha mempertahankan bentuk dan reaksi-reaksi kimia dalam sel agar dapat berjalan terus.

     2. Sitoplasma

        Sitplasma adalah cairan beserta zat-zat terlarut yang mengisi ruangan di dalam sel dan dibatasi oleh membran sel. Sitoplasma merupakan sistem koloid yang amat dinamis dan senantiasa bergerak. Cairan yang mengisi organel dikenal dengan sitosol.

     Di dalam sitoplasma maupun sitosol terlalu senyawa organik yang utama untuk kehidupan, ion-ion gas, molekul-molekul kecil seperti garam, asam lemak, asam amino, gula nukleotida, vitamin, serta protein dan RNA yang membetuk larutan koloid. Larutan koloid tersebut mengakibatkan sitoplasma senantiasa bergerak secara acak, yang dikenal dengan Gerak Brown. Gerak acak ini dipengaruhi oleh muatan listrik ion-ion (elektroforesis).

     Larutan koloid dapat mengalami perubahan dari fase sol ke fase gel dan sebaliknya. Sitosol juga merupakan tempat berlangsungnya metabolisme tertentu, seperti glikolisis atau pemecahan glukosa, sintesis protein, sintesis asam lemak, dan lain-lain. Berbagi proses tersebut dilakukan oleh berbagai organel yang membentuk suspensi di dalam sitoplasma.

     3. Organel

       Untuk melaksanakan berbagai fungsi hidup, sel dilengkapi berbagai organel, seperti nukleus, mitokondria, ribosom, lisosom, plastida, retikulum endoplasma, badan golgi, dan badan mikro.

         3.1 Nukleus

         Nukleus merupakan organel sel terbesar yang mengandung informasi genetik berupa DNA, dan berbentuk bulat hingga oval bergantung jenis selnya. Nukles adalah organel yang amat vital bagi kehidupan, yaitu mengendalikan seluruh kegiatan sel. Beberapa bagian penting dari nukleus, yaitu:

Nukleus

• Membran Inti, membran inti terdiri atas dua lapis yang berfungsi sebagai pembungkus sekaligus sebagai pelindung inti. Membran luarnya mempunyai hubungan langsung dengan Retikulum Endoplasma. Pada membran inti terdapat pori-pori yang memungkinkan terjadinya pertukaran zat antara membran inti dengan sitoplasma. Pada  organisme eukariotik, kecuali sel darah merah mamalia dewasa dan sel floem, nukleusnya terlindung oleh membran inti.
• Nukleoplasma, nukleoplasma merupakan cairan inti berbentuk gel yang kaya akan ion-ion, protein, enzim, nukleotida, dan benang-benang kromatin. Benang-benang kromatin yang memendek, menebal, dan mudah menyerap zat warna disebut kromosom. Di dalam kromosom tersimpan untaian DNA yang terikat pada protein dasar yang dikenal dengan histon.
• Nukleolus, bagian ini tersusun atas kumpulan gen-gen yang memberikan kode RNA ribosom. Sebagai penkode RNA ribosom, struktur ini berfungsi untuk merangkai subunit-subunit penyusun ribosom.

        3.2 Retikulum Endoplasma

     

RE

Retikulum endoplasma merupakan sistem membran kompleks yang tersusun tidak beraturan membentuk jaring-jaring kerja (retikulum), yang terdapat dalam sitoplasma sel eukariotik. Organel ini bertindak sebagi saluran dalam sitoplasma yang menghubungkan nukleus. Retikulum endoplasma dibedakan menjadi dua, yakni RE kasar dan RE halus. RE kasar memiliki ribosom pada permukaannya sehingga berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Sementara, RE halus berfungsi sebagai tempat sintesis lipid. Selain itu, keduanya juga berperan dalam transportasi senyawa kimia yang diperlukan untuk metabolisme sel.

       3.3 Ribosom

Ribosom

    Ribosom merupakan struktur terkecil yang bergaris tengah 17-20 mikron, letaknya di dalam sitoplasma sehingga hanya bisa dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Semua sel hidup memiliki ribosom. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein, yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan, perkembangbiakan atau perbaikan sel yang rusak. Pada sel-sel yang aktif dalam sintesis protein, ribosom dapat berjumlah 25% dari bobot kering sel. Coba sebutkan pada bagian organ mana saja pada tubuh manusia yang palingbanyak terdapat ribosom? Keberadaan ribosom secara acak tersebar di dalam sitoplasma, tetapi ada beberapa yang terikat pada membran retikulum endoplasma kasar (REK). Sel hati merupakan sel yang banyak mengandung ribosom, karena sel hati terlibat aktif dalam melakukan sintesis protein.

       3.4 Sentriol

     

Sentriol

 Sentriol adalah bagian sel yang berbentuk silinder yang terdiri dari tubulin yang ditemukan di sebagian sel eukariotik. Sentriol terlibat dalam pembelahan sel serta pembentukan silia dan flagela. Sentriol merupakan perkembangan dari sentrosom, yaitu pusat sel, daerah dari sitoplasma yang dekat dengan inti sel. Sentriol tidak terdapat di tumbuhan berpembuluh, tumbuhan berbunga, dan jamur. Sentriol ada di gamet jantan charophytes, bryophytes, tumbuhan berpembuluh tanpa biji, sikas, dan ginko.

      Kebanyakan sentriol terdiri dari sembilan set mikrotubulus yang terdiri dari tiga buah yang membentuk silinder. Penyimpangan dari struktur ini adalah pada kepiting dan embrio Drsophila melanogaster, dengan sembilan ganda, dan sel-sel sperma dan embrio awal Caenorhabditis elegans, dengan sembilan tunggal. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron. Sentriol berfungsi membentuk kutub-kutub bagi pembelahan sel. Sentriol terlibat dalam proses mitosis dan dalam penyelesaian sitokinesis. Sentriol sebelumnya dianggap perlu untuk pembentukan mitosis pada sel hewan. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa sel-sel sentriol yang telah dihapus dengan laser masih dapat berkembang sebelum sentriol dapat disintesis. Selain itu, mutan lalat yang kekurangan sentriol berkembang secara normal, meskipun sel-sel lalat dewasa kekurangan flagela dan silia, kemudian mereka mati segera setalah lahir.

      3.5 Badan Golgi

    

    

Badan Golgi

Badan Golgi (bahasa Inggris: golgi apparatus, golgi body, golgi complex atau dictyosome) adalah organel yang dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.Badan Golgi berfungsi menghasilkan sekret berupa butiran getah, lisosom primer, menyimpan protein dan enzim yang akan disekresikan. Pada sel tumbuhan badan Golgi disebut diktiosom. Organel ini menerima bahan, diolah dan akan disekresikan, dari Retikulum Endoplasma (RE). 

      Struktur Badan Gogi berbentuk tumpukan kantong-kantong pipih, (didalamnya terdapat pula yang bundar dan tubuler), yang sangat kompleks yang memiliki dua permukaan yakni permukaan luar berbentuk cembung (forming face) dan permukaan dalam berbentuk cekung (maturing face). Membran yang membentuk kantong sebanyak selapis. Badan Golgi berfungsi menghasilkan lisosom, sekret, dan menyimpan protein serta enzim yang akan disekresikan.

    Badan Golgi terdapat di mana-mana dalam sel, terdiri dari membran dengan ketebalan sekitar 6–8nm. Unit dasar Badan golgi adalah diktiosom atau Golgi field. Apparatus Golgi terdiri atas tumpukan 3-8 membran yang berbentuk arkuata (menyerupai busur) dalam jarak dekat satu sama lainnya. Membran mengelilingi isterna sempit yang panjang, yang sedikit melebar pada ujung-ujungnya. Sisterna Golgi selalu didampingi vesikel Golgi vesicles, yang mengantar dan mengekspor material (vesikel transpor). Materi yang diterima dari RE dimodifikasi dan disimpan dalam badan golgi dan akhirnya dikirim di permukaan sel atau tujuan yang lain.

         Badan Golgi berfungsi untuk:

• Mengangkat dan mengubah secara kimia materi-materi yang terdapat di dalamnya.
• Menghasilkan lendir, lilin pada tanaman perca, dan sekresi yang bersifat lengket.
• Kadang-kadang untuk transpor lemak.
• Sekresi protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak.
• Membentuk Lisosom.
• Membentuk enzim-enzim pencernaan yang belum aktif (zimogen, koenzim, dan lain-lain).

      3.6 Lisosom

    

Lisosom

Lisosom adalah organel sel berbentuk kantong agak bulat dan dibatasi oleh sistem membran tunggal. Organel ini terdapat pada hampir semua sel eukariotik, terutama pada sel-sel hewan yang memiliki kegiatan fagositik. Lisosom mengandung banyak enzim pencerna hidrolitik, seperti protease, nuklease, Lipase, dan fosfatase yang dibentuk oleh RE kasar. Selanjutnya enzim-enzim tersebut dikirim ke dalam badan golgi. 

Lisosom berfungsi untuk:

• mencerna materi yang diambil secara endositosis.
• autofagi, yaitu penghancuran struktur-struktur yang tidak dikehendaki dalam sel.
• eksositosis, yaitu pembebasan enzim ke luar sel.
• autolisis, yaitu penghancuran diri sel dengan cara membebaskan semua isi lisosom dalam sel.

     3.7 Mitokondria

      

Mitokondria

Mitokondria merupakan organela penghasil energi dalam suatu sel. Mitokondria memiliki bentuk bulat tongkat dan berukuran panjang antara 0,2-5 mikrometer dengan diameter 0,5 mikrometer. Dengan bantuan mikroskop cahaya, keberadaan mitokondria dapat terlihat, tetapi untuk dapat melihat struktur dasarnya harus menggunakan mikroskop elektron. Mitokondria disusun oleh bahan-bahan antara lain fosfolipid dan protein. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu membran luar dan membran dalam. Permukaan pada membran luar halus, sedangkan pada membran dalam banyak terdapat lekukan-lekukan ke dalam yang disebut krista. Adanya lekukan-lekukan ini akan dapat memperluas bidang permukaannya. Krista berperan dalam penyerapan oksigen untuk respirasi.

Dari proses respirasi inilah dapat dihasilkan energi. Jadi, mitokondria berfungsi untuk tempat respirasi sel atau sebagai pembangkit energi. Mitokondria mempunyai enzim yang dapat mengubah energi potensial dari makanan kemudian disimpan dalam bentuk ATP. ATP inilah yang merupakan sumber energi sebagai bahan bakar untuk melakukan proses kegiatan untuk hidup. Sel-sel mana saja yang banyak terdapat mitokondria pada tubuh manusia? Tentu saja sel-sel yang banyak melakukan aktivitas kerja. Pada bagian organ mana dalam tubuh Anda yang paling aktif dan giat bekerja? Misalnya jika seorang olahragawan melakukan aktivitas berolahraga, maka bagian tubuh yang paling aktif bekerja adalah otot. Otot akan selalu berkontraksi ketika seseorang bergerak. Bahkan, ketika Anda tidur pun sel selalu melakukan pemecahan ATP. Coba analisalah kegunaan ATP ketika kita dalam keadaan tidur. Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti sel-sel yang rusak, untuk memompa jantung, dan lainlain. Mitokondria banyak terdapat pada bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian tubuh tersebut paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi.

     3.8 Kloroplas

  

Kloroplas

Kloroplas (bahasa Inggris: Chloroplast) adalah plastid yang mengandung klorofil. Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
     Kloroplas matang pada beberapa ganggang, biofita dan likopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyalkuti stroma homogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen.
     Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipe prokariotik.

      3.9 Badan Mikro (Peroksisom dan Glioksisom)

     Badan mikro merupakan organel kecil dalam sel dengan diameter yang berfariasi, rata-rata 400 nm. Organel ini berbentuk bundar atau lonjong, berselaput unit membrane, dan berbeda dalam sitosol. Terdapat pada hewan dan tumbuhan, jumlahnya beratus-ratus dalam sel. Terdapat 2 golongan badan mikro yaitu yang berisi enzim katalase dan oksidasa digolongkan pada peroksisom. Badan mikro yang berisi semua atau sebagian enzim dari daur glikosilat disamping katalase dan oksidasa biasanya disebut glioksisom.enzim katalase pada peroksisom mengkatalisis perombakan hydrogen peroksida.
   

Peroksisom

Pada jaringan hewan, badan mikro letaknya tersebar tapi biasanya terletak sekitar reticulum endoplasma. Pada tumbuhan, badan mikro sering terdapat berdekatan dengan kloroplas. Pada hewan, peroksisom banyak terdapat di hati dan ginjal. Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, misalnya pada lapisan aleuron biji padi-padian

• Peroksisom senantiasa berasosiasi dengan organel lain serta banyak mengandung enzim katalase dan oksidase. Pada hewan, peroksisom terkurung di dalam sel-sel hati dan ginjal. Sementara pada tumbuhan terdapat dalam berbagai tipe sel. Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat, metabolisme lemak menjadi karbohidrat, dan perubahan purin dalam sel.
• Glioksisom terdapat pada sel tumbuhan. Fungsinya adalah untuk mengoksidasi asam lemak menjadi gula yang berguna untuk pertumbuhan tanaman.
 

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A & Reece, J.B. 2008. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
http://biologisimple.blogspot.com/2012/12/struktur-dan-fungsi-sel.html  
http://www.biologi-sel.com/2013/06/struktur-dan-fungsi-kloroplas.html  
http://id.wikipedia.org/wiki/Mitokondria 
Pelczar, M.J & Chan, E.C.S. 2006. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta : UI PRESS.
Underwood, J.C.E. 1999. Patologi Umum dan Sistemik Volume 1. Jakarta : EGC.