Biologi sel adalah cabang ilmu
biologi yang mempelajari tentang sel. Sel sendiri adalah kesatuan
structural dan fungsional makhluk hidup.
Teori-teori
tentang sel
- Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan
gabus di bawah mikroskop. Hasil pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang
disebut sel
(cellula)
- Hanstein (1880)
menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos
(tempat yang berongga), tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi)
- Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa
jenis sel
hidup dan menemukan isi dalam, rongga sel
tersebut yang penyusunnya disebut “Sarcode”.
-
Johanes Purkinje (1787-1869)
mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi Protoplasma
- Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore
Schwann (ahli zoologi)
tahun 1838 menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada struktur jaringan
tumbuhan dan hewan. Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk hidup terdiri atas
sel . konsep yang diajukan tersebut
menunjukkan bahwa sel merupakan satuan structural makhluk hidup.
- Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan
benda kecil yang melayang-layang pada protoplasma yaitu inti (nucleus)
- Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel merupakan kesatuan
fungsional makhluk hidup
-
Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel
sebelumnya (omnis celulla ex celulla)
Macam Sel Berdasarkan
Keadaan Inti
- sel prokarion,
sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar dalam
sitoplasma (sel yang memiliki satu system membran. Yang termasuk dalam
kelompok ini adalah bakteri
dan alga biru
- sel eukarion, sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu system 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. Sel prokariotik dan sel eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut :
Sel Prokariotik
Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran
inti sel yang dinamakan nucleoid
-
Organel-organelnya tidak
dibatasi membran
-
Membran sel tersusun
atas senyawa peptidoglikan
-
Diameter sel antara
1-10 mm
-
Mengandung 4 subunit 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
-
Diameter selnya antara
10-100mm
-
Mengandungbanyak subunit
RNA polymerase
-
Susunan kromosomnya
linier
Macam Sel Berdasarkan
Keadaan Kromosom dan Fungsinya:
- Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid
- Sel Germinal. sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid
Bagian-bagian Sel
-
Bagian
hidup (komponen protoplasma),
terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan struktur sel seperti :
mitokondria, badan golgi, dll
-
Bagian
mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola mari kita bahas
masing-masing bagian satu per satu
a. Dinding sel
Dinding sel hanya terdapat
pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat
memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat
liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan
di dalam sel. Dinding sel juga berfungsi
untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu. Dinding
sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin,
kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg. |
| Struktur Sel Hewan |
a. Membran
Plasma
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.
Struktur membran sel
yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun
1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk
fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang
lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus
lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis
dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam
berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun membran sel antara
lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
Salah satu fungsi dari
membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul
yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2),
dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul
lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi
hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.
Banyaknya molekul yang
masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu
lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk
molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor
aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.
Transpor pasif
Transpor pasif
Transpor pasif merupakan
suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini
bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh
dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan
entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak.
Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk.
Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah
perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari
hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam
transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
Contoh molekul yang
berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif air
dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter.
Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.
Transpor aktif
Transpor aktif
Transpor aktif merupakan
kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari
transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan
dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah
channel protein dan carrier protein, serta ionophore.
Yang termasuk transpor
aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam
transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan
antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua
substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah
berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase.
Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan
energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin
b. Mitokondria
Mitokondria adalah
tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi
merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau
tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah
"pembangkit tenaga" bagi sel.
Mitokondria banyak
terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan
banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk
mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips
dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri
dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar
membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].
Membran luar terdiri dari
protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin
yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil
yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai
membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung
enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam
proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil
KoA.
Membran dalam yang
kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80%
protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini
meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam
matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas
permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi
ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi
oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria,
serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks
melewati membran dalam
Ruang antar membran yang
terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat
berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs,
reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks
mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria
(mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium,
kalsium dan kalium.
c. Lisosom
Lisosom adalah organel
sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna
untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom
ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel
eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam
seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase,
ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom
adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.
-
Endositosis ialah
pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme
endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan
tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah
dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke
endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan
enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5)
pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom.
-
Proses autofagi digunakan
untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang tidak
berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel
dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim
hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom
lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak,
dan embrio manusia.
-
Fagositosis merupakan
proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri
dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau
mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan
enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom
lanjut).
d.
Badan
Golgi
Badan Golgi (disebut
juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang
dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan
menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel
eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi
ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi,
sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada
tumbuhan biasanya disebut diktiosom.
Badan Golgi ditemukan
oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama
Camillo Golgi. Beberapa fungsi badan golgi antara lain :
1. Membentuk
kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar
kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran
golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian
dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada
spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan
lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul
untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom
e. 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 melipiti 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: 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. 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. 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.
f. Nukleus
Inti sel atau nukleus
sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung
sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang
membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di
dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama
nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol
aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi
untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk
mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya
replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi
gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri
g.
Plastida
Plastida adalah organel sel yang menghasilkan
warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam plastida, yaitu :
-
leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)
-
kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau.
terdiri dari : klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten
-
kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten
f. Sentriol (sentrosom)
Sentorom merupakan
wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika
pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub
sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S
yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi
sentrosom.
Terdapat sejumlah fase
tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang
sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan
S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua
pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru
terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak
ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas
benang-benang spindel.
g. Vakuola
Vakuola merupakan ruang
dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah
air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua
sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada
hewan uniseluler tingkat rendah.
Fungsi vakuola adalah :
1. memelihara tekanan osmotik sel
2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen,
fenol, dll
3. mengadakan sirkulasi zat
dalam sel
DOWNLOAD File lengkap disini
0 comments:
Post a Comment