Sel sebagai Unit Struktural dan Fungsional Kehidupan

Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil mahkluk hidup. Sebagai unit struktural berarti setiap mahlulk hidup tersusun dari sel atau sel-sel. Sebagai unit fungsional berarti semua fungsi-fungsi kehidupan berlangsung di dalam sel.  Ukuran sel penyusun tubuh makhluk hidup bervariasi. Ukuran sel mencerminkan fungsi yang dilakukan oleh sel tersebut, misalnya sel syaraf menjulur, panjang dan halus, berfungsi mengirimkan impuls syaraf dari permukaan tubuh kita ke otak. Sel darah putih dapat bergerak dengan cepat dan berubah bentuk karena berfungsi membunuh kuman penyakit yang masuk ke dalam tubuh.

Beberapa sel batang tumbuhan, berbentuk panjang dan memiliki saluran atau lubang di tengahnya, yang berfungsi mengangkut air dan zat makanan di dalam tubuh tumbuhan seperti sel xilem dan sel floem. Berbagai teori tentang sel yang dikemukan oleh para ilmuwan membuat kita menyadari bahwa kehidupan kita merupakan kerjasama antar sel yang sangat teratur. Teori tentang sel, ilmuan yang mempelajari sel, dan struktur sel akan dijelaskan berkut ini:

A. Teori Tentang Sel
Istilah sel berasal dari kata “cellula” dari bahasa Latin yang berarti ruang kosong. Susunan atau bentuk sel pertama kali dilihat oleh Robert Hooke (1635 – 1703) dengan menggunakan mikroskop sederhana.  Pengertian sel berkembang sejalan dengan diketemukannya mikroskop oleh Antonio van Leuwenhoek (1632 – 1723). Beberapa ilmuwan yang mengemukakan teori sel yaitu:

  1. Felix Durjadin (1825) yang semula menyebut sel hewan sebagai sarcode, mengemukakan bahwa bagian sel yang terpenting adalah cairan di dalam sel, yang kemudian disebut protoplasma.
  2. Johannes Purkinye (1787 – 1869) menyebutkan bahwa cairan di dalam sel hidup yang merupakan bahan embrional di dalam telur disebut protoplasma.
  3. Robert Brown (1831) menemukan inti sel (nukleus) sebagai struktur penting dari sel hidup.
  4. Mathias Jacob Schleiden (ahli botani) dan Schwan (ahli zoologi) dari Jerman pada tahun 1939 menyatakan bahwa semua organisme tersusun dari bagian penting yang disebut sel.
  5. Rudolf Virchow (1855) menyatakan bahwa sel merupakan kesatuan pertumbuhan makhluk hidup. Semua sel berasal dari sel juga (omne cellulae e cellulae).
  6. Max Schultze (1825-1874) mengatakan bahwa sel adalah massa protoplasma yang mengandung nukleus, sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan.

B. Struktur Sel
Struktur sel penyusun tubuh organisme dibedakan menjadi sel prokariotik dan sel eukariotik. Perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik terletak pada ada atau tidaknya membran inti. Membran inti adalah membran yang menyelimuti inti sel.

Struktur Sel

Sebagian besar DNA pada sel eukariotik berada di dalam inti sel yang diselubungi membran, sedangkan sel prokariotik tidak memiliki membran inti sehingga bahan inti selnya berada di dalam sitoplasma.

1. Sel Prokariotik
Sel prokariotik berasal dari bahasa Yunani (prokaryote, pro berarti “sebelum” dan karyon berarti inti). Sel prokariotik tidak diselubungi membran inti sehingga bahan inti berada di dalam protoplasma. Contoh sel prokariotik adalah bakteri (bacteria) dan ganggang hijau biru (cyanobacteria). Bagian-bagian penyusun sel prokariotik antara lain:

Sel Prokariot
  1. Membran Plasma (plasma membrane) adalah lapisan di luar sitoplasma yang berfungsi sebagai pelindung dan mengatur transportasi sel. Pengaturan transportasi sel untuk mengatur keluar masuknya substansi ke dalam dan ke luar sel. Membran plasma juga berperan dalam penerima rangsang yang datang dari luar sel. membran plasma pada sel prokariotik mengalami pelekukan ke arah dalam membentuk struktur yang disebut mesosom (mesosome). Mesosom berfungsi sebagai tempat terjadinya respirasi sel sehingga dihasilkan energi yang akan digunakan untuk aktifitas di dalam sel.
  2. Sitoplasma (cytoplasm) adalah bagian sel yang berisi cairan tempat berlangsungnya metabolisme sel. Kandungan terbesar dalam sitoplasma adalah air (80-90%).
  3. Nukleus (nucleoid) atau inti sel berfungsi sebagai pengendali dan pengatur seluruh kegiatan sel. Nukleus juga berfungsi sebagai pembawa informasi genetik yaitu kromosom, yang akan diturunkan ke generasi selanjutnya. Kromosom adalah struktur yang tersusun oleh molekul DNA dan protein (histon).
  4. Ribosom (ribosome) merupakan struktur berupa butiran yang berfungsi untuk pembentukan protein.
  5. Dinding sel (cell wall) adalah struktur pelindung kedua setelah membran plasma.
  6. Kapsul (capsule) adalah struktur pelindung sel ketiga setelah membran plasma dan dinding sel.
  7. Bulu Rambut (filli) berfungsi sebagai alat pelekatan sel bakteri pada suatu permukaan substrat atau benda.
  8. Flagel (flagella) berfungsi dalam pergerakan sel, baik flagel maupun vili disusun oleh mikrotubulus.

2. Sel Eukariotik
Sel Eukariotik (berasal dari bahasa Yunani, eu berarti sejati/sebenarnya dan karyon artinya inti sel) merupakan sel yang memiliki inti sel dan inti sel tersebut dibungkus oleh membran inti. Contohnya protista, jamur, tumbuhan, dan hewan. Bagian-bagian sel eukariotk akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

Eukarotik

C. Bagian-Bagian Sel dan Fungsinya
Sel eukariotik mempunyai struktur yang terdiri dari dinding sel, membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel sel yang memiliki struktur dan fungsi berbeda-beda. Bagian-bagian sel tersebut mempunyai struktur dan menjalankan fungsinya masing-masing namun saling berkaitan dan melakukan proses bersama untuk kehidupan sel itu sendiri. Struktur sel makhluk hidup itu terdiri dari: Dinding Sel, Membran plasma, Sitoplasma, dan Organel

1. Dinding Sel
Dinding sel hanya ditemui pada sel tumbuhan. Dinding sel disusun oleh selulosa saat sel masih muda. Sejalan dengan proses pertumbuhan dan perkembangannya sel akan mengalami penambahan zat lignin (lignifikasi) sehingga dinding sel menjadi kuat dan liat. Oleh sebab itu dinding sel digunakan untuk melindungi dan memberi bentuk sel.

Dinding Sel

Antar dinding sel yang berdekatan ditembus oleh pori kecil yang disebut noktah. Di dalam noktah ini terdapat pemanjangan sitoplasma yang menembus antar sel dan disebut plasmodesmata, yang berfungsi sebagai penghantar rangsang antar sel tumbuhan.

2. Membran Plasma
Membran plasma merupakan bagian terluar dari sel, fungsinya antara lain sebagai berikut:

  1. Sebagai pelindung sel agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel.
  2. Mengontrol zat-zat yang akan masuk maupun yang akan keluar meninggalkan sitoplasma. Mengendalikan pertukaran zat antara sitoplasma dengan lingkungannya
  3. Menjadi tempat beberapa reaksi, misalnya reaksi terhadap cahaya matahari dan reaksi oksida dalam respirasi
  4. 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.
  5. Membran plasma 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 plasma mempunyai lapisan ganda fosfolipid dimana kepala hidrofilik menghadap ke arah air pada setiap sisi, sedangkan ekor hidrofobik terlindung dari sentuhan air.
Membran Plasma

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 periferal 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 glikolipid.

Membran plasma secara aktif menentukan zat-zat mana yang dapat dilaluinya dan sekaligus menahan zat mana yang tidak dapat dilaluinya. Sifat ini disebut diferensial semipermeabel atau selektif permeable. Dengan cara inilah membran plasma berusaha mempertahankan bentuk dan reaksi-reaksi kimia dalam sel sehingga proses metabolisme dapat berjalan terus.

3. Sitoplasma
Sitoplasma adalah bagian sel yang terbungkus membran plasma. Sitoplasma terdiri dari air, protein, karbohidrat, lemak, mineral, dan vitamin. Sitoplasma berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan kimia sel yang penting bagi metabolisme sel, seperti enzim-enzim, ion-ion, gula, lemak dan protein. Pada sel eukariota, sitoplasma adalah bagian non-nukleus dari protoplasma. Pada sitoplasma terdapat sitoskeleton, berbagai organel dan vesikuli, serta sitosol yang berupa cairan tempat organel melayang-layang di dalamnya. Sitosol mengisi ruang sel yang tidak ditempati organel dan vesikula dan menjadi tempat banyak reaksi biokimiawi (glikolisis atau pemecahan glukosa, sintesis protein, dan sintesis asam lemak) serta perantara transfer bahan dari luar sel ke organel atau inti sel.

sitoplasma

Sitoplasma sangat dinamis dan senantiasa bergerak. Sitoplasma mengandung senyawa organik untuk kehidupan, ion-ion, gas, molekul-molekul kecil seperti garam, asam lemak, asam amino, gula nukleotida, vitamin, serta protein dan RNA sehingga berbentuk larutan. Larutan tersebut mengakibatkan sitoplasma senantiasa bergerak secara acak, yang dikenal dengan Gerak Brown. Gerak acak ini dipengaruhi oleh muatan listrik ion-ion (elektroforesis).

4. Organel
Organel berfungsi menjalankan fungsi sel. Struktur sel seperti sebuah pabrik yang terdiri dari unit-unit kerja dengan fungsinya masing-masing. Unit-unit kerja di dalam sel disebut organel. Organel tersebut di antaranya:

  • Nukleus
  • Retikulum Endoplasma (RE)
  • Ribosom
  • Sentriol
  • Badan Golgi
  • Lisosom
  • Mitokondria
  • Plastida
  • Badan Mikro (Peroksisom dan Glioksisom)
  • Vakuola

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

Nukleus
  1. 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.
  2. 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.
  3. Nukleolus, bagian ini tersusun atas kumpulan gen-gen yang memberikan kode RNA ribosom. Sebagai pemberi kode RNA ribosom, struktur ini berfungsi untuk merangkai subunit-subunit penyusun ribosom. Nukleolus (anak inti) terbentuk pada saat terjadi prosess sintesis transkripsi (sintesis RNA) di dalam nukleus.

b. Retikulum Endoplasma (RE)
Retikulum berasal dari kata reticular yang berart anyaman benang/jala, karena terdapat memusat pada bagian sitoplasma (endoplasma), maka disebut 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 berfungsi sebagai saluran di dalam sitoplasma yang menghubungkan nukleus dengan membran plasma.

Retikulum Endoplasma (RE)

Retikulum endoplasma dibedakan menjadi dua, yakni RE kasar dan RE halus. RE kasar memiliki ribosom pada permukaannya sehingga tampak berbintil-bintil dan berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Sedangkan RE halus berfungsi sebagai tempat pembentukan lemak. Selain itu, keduanya juga berperan dalam transportasi senyawa kimia yang diperlukan untuk metabolisme sel. Juga berperan dalam menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang terdapat di dalam sel-sel hati.

c. Ribosom
Ribosom merupakan organel kecil di dalam sel dengan diameter ±20nm. Ribosom terdapat bebas di dalam sitoplasma maupun melekat pada membran RE ketika proses sintesis protein sedang berlangsung. Jika proses sintesis protein tidak sedang berlangsung ribosom dalam bentuk sub unit kecil dan sub unit besar.

Ribosom

d. Sentriol
Sentriol hanya di jumpai pada sel hewan dan dapat dilihat ketika sel mengadakan pembelahan. Organel ini terdiri atas sepasang badan berbentuk tabung (silinder) dan merupakan suatu kesatuan yang disebut sentrosom. Sentriol mengandung mikrotubulus yang terdiri atas sembilan triplet, terletak di dekat nukleus. Sentriol ini berperan dalam proses pembelahan sel dengan membentuk benang spindel.

Sentriol

e. Badan Golgi
Organel ini membentuk struktur seperti jala yang kompleks. Badan Golgi berfungsi untuk:

  1. Mengangkat dan mengubah secara kimia materi-materi yang terdapat di dalamnya
  2. Menghasilkan lendir, lilin pada tanaman perca, dan sekresi yang bersifat lengket karenanya pada sel kelenjar jumlah badan golgi lebih banyak
  3. Kadang-kadang berperan dalam transpor lemak
  4. Sekresi protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak
  5. Membentuk Lisosom
  6. Membentuk enzim-enzim pencernaan yang belum aktif
Badan Golgi

Di dalam badan golgi, protein dari retikulum endoplasma berikatan dengan karbohidrat rantai pendek membentuk glikoprotein. Struktur badan golgi bervariasi, mulai dari yang bentuknya tidak jelas hingga berbentuk jaring-jaring atau jala. Pada sel tumbuhan, badan golgi sering disebut diktiosom. Organel ini terletak di antara RE dan membran plasma.

f. Lisosom
Lisosom (lyso = pencernaan, som = tubuh) adalah organel sel berbentuk kantong kecil agak bulat dan dibatasi oleh sistem membran tunggal. Organel ini terdapat pada hampir semua sel eukariotik, terutama pada sel-sel hewan yang fagositik (bergerak bebas). Lisosom mengandung banyak enzim pencerna hidrolitik, seperti protease, nuklease, lipase, dan fosfatase yang dibentuk oleh retikulum endoplasma kasar. Enzim-enzim tersebut akan dikirim ke dalam badan golgi.

lisosom

Lisosom berfungsi untuk:

  1. Mencerna materi yang diambil secara endositosis
  2. Autofagi, yaitu menghancurkan zat atau materi yang tidak dibutuhkan di dalam sel
  3. Eksositosis, yaitu pembebasan enzim ke luar sel, misalnya ini terjadi pada penggantian tulang rawan pada perkembangan tulang keras.
  4. Autolisis, yaitu penghancuran diri sel dengan cara membebaskan semua isi lisosom dalam sel, misalnya pada peristiwa metamorfosis berudu yang menginjak dewasa dengan menyerap kembali ekornya.

g. Mitokondria
Mitokondria merupakan organel sel yang bentuknya beraneka ragam yaitu oval,bulat, silindris, seperti gada dan ada yang tidak beraturan. Strukturnya sangat kompleks. Organel ini merupakan tempat berlangsungnya respirasi aerobik dalam sel. Mitokondria terlindung oleh membran ganda dan di dalamnya terdapat cairan yang disebut matriks. Membran dalamnya berlekuk-lekuk disebut krista, struktur yang berlekuk-lekuk seperti ini berfungsi untuk memperluas permukaan sehingga proses respirasi lebih banyak.

Mitokondia

h. Plastida
Plastida merupakan organel yang hanya terdapat di dalam sel tumbuhan. Organel ini berisi pigmen atau pemberi warna. 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 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.

Plastida

Kloroplas mengandung pigmen hijau, kuning, atau merah. Fungsinya sebagai tempat berlangsungnya proses fotosintesis. Di dalam kloroplas terdapat pigmen-pigmen fotosintetik yang terletak pada sistem membran dan bertebaran pada seluruh bahan dasar yang disebut stroma. Kloroplas memiliki membran rangkap yaitu membran dalam yang melipat kebagian dalam dan membentuk lembaran-lembaran yang disebut tilakoid. Pada tempat-tempat tertentu, tilakoid bertumpuk-tumpuk, membentuk badan seperti tumpukan uang logam yang disebut grana Pada umumnya sebuah kloroplas mengandung 40-60 grana. Peran pigmen fotosintetik pada tumbuhan tinggi adalah untuk menyerap energi cahaya dan kemudian mengubahnya menjadi energi kimia berupa glukosa atau karbohidrat yang akan digunakan sebagai bahan makanan.

i. Badan Mikro (Peroksisom dan Glioksisom)
Badan mikro memiliki ukuran yang hanya bergaris tengah 0,3-1,5 µm. Badan mikro diselubungi oleh membran tunggal yang berisi enzim katalase dan oksidase. Organel ini berukuran sebesar lisosom dan memiliki dua tipe, yaitu peroksisom dan glioksisom.

Peroksisom senantiasa berhubungan dengan organel lain serta banyak mengandung enzim katalase dan oksidase. Pada hewan, peroksisom berada 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.

peroksisom

Glioksisom terdapat pada sel tumbuhan terutama pada jaringan yang mengandung lemak seperti biji-bijian berlemak. Glioksisom menghasilkan enzim katalase dan oksidase. Fungsinya adalah untuk mengoksidasi asam lemak menjadi gula yang berguna untuk pertumbuhan tanaman.

j. Vakuola
Vakuola merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang disebut tonoplas. Pada tumbuhan vakuola berukuran besar seperti pada sel-sel parenkim dan kolenkim. Umumnya berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat penimbunan sisa metabolisme, ataupun tempat penyimpanan zat makanan.

Vakuola

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

D. Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
Sel hewan dengan sel tumbuhan memiliki kedudukan dan fungsi yang sama sebagai unit struktural dan fungsional terkecil kehidupan. Namun, jika dilihat dari strukturnya, sel hewan dan sel tumbuhan memiliki sedikit perbedaan. Tidak semua organel sel hewan terdapat di dalam sel tumbuhan. Begitu juga sebaliknya, tidak semua organel yang terdapat di dalam sel tumbuhan dimiliki oleh sel hewan. Misalnya plastida hanya terdapat pada sel tumbuhan. Sel tumbuhan juga memiliki dinding sel dan vakuola yang berukuran besar. Sedangkan organel yang hanya dimiliki oleh sel hewan adalah dua sentriol di dalam sentrosom, yang berperan dalam pembelahan sel. Perbedaan sel hewan dengan sel tumbuhan diantaranya:

sel hewan

SEL HEWAN

  1. Tidak memiliki dinding sel
  2. Bentuknya tidak tetap karena hanya memiliki membran plasma
  3. Tidak memiliki plastida
  4. Mitokondrianya banyak
  5. Vakuolanya banyak dengan ukuran yang kecil
  6. Sentrosom dan sentriol tampak jelas

SEL TUMBUHAN

  1. Memiliki dinding sel yang mengandung selulosa
  2. Bentuk tetap karena memiliki dinding sel
  3. Memiliki plastida
  4. Mitokondria sedikit karena fungsinya dibantu oleh plastida
  5. Vakuola sedikit tapi ukurannya besar
  6. Sentrosom dan sentriolnya tidak jelas

Perbedaan sel hewan dan sel tumbuhan juga dapat dilihat pada tabel berikut ini:

No. Bagian Sel Sel Hewan Sel Tumbuhan
1. Dinding sel Tidak ada ada
2. Membran plasma ada ada
3. Sitoplasma ada ada
4. Organel sel
Nucleus ada/bagian terbesar ada
Letak nucleus bisanya di tengah biasanya tepi sel
Ribosom ada ada
Sentriol ada tidak ada
Badan golgi ada ada
Lisosom ada ada
Mitokondria ada ada
Plastida tidak ada ada salah satunya adalah kloroplas
Peroksisom ada tidak ada
Glikosisom ada ada
Vakuola kecil/tidak ada ada dan ukuranya besar

Sumber : http://belajar.kemdikbud.go.id/SumberBelajar/tampilajar

Category:
Ilmu Pengetahuan
Tags:

,