SEL

SEL  dan BIOPROSES pada Sel 

1. Pengertian Sel

Sel merupakan unit terkecil penyusun tubuh makluk hidup. Sel berukuran sangat kecil sehingga untuk melihat atau mengamati sel kita menggunakan alat bantu penglihatan yaitu mikroskop. Secara umum struktur sel dibagi menjadi tiga bain penting yaitu membran sel, sitoplasma dan inti sel (nukleus).  Kata sel berasal dari bahasa latin “cella” yang berarti rongga. 

Didalam tubuh makluk hidup terdapat banyak sel yang kemudian membentuk suatu jaringan.  Jaringan-jaringan akan membentuk organ. Organ-organ akan membentuk suatu organisme atau individu (materi kelas X tentang tingkat organisasi makluk hidup).

Tubuh kita terdiri atas 60-600 triliun sel. Setiap menit ada 300 juta sel yang mati dan diganti dengan sel yang baru. Jika dari sel yang mati kemudian diganti dengan sel yang baru dan kurang dari yang seharusnya maka tubuh kita akan mengalami kerusakan. 

Bila kerusakannya semakin parah maka organ tubuh mulai mengalami gagal fungsi. Bila salah satu organ tubuh kita mengalami gagal fungsi maka akan bermasalah pada sistem tubuh kita dan tubuh kita menjadi sakit.

2. Sejarah Sel

Sel telah menjadi pengetahuan di abad ke-17. Sel pertama kali ditemukan oleh seorang berkebangsaan Inggris bernama Robert Hooke pada tahun 1665. 

Saat itu ia mengamati sayatan gabus dari batang Querqus suber menggunakan mikroskop. Hasil pengamatannya ia menemukan adanya ruang kosong yang dibatasi dinding tebal. Ia kemudian menyebut ruang kosong tersebut dengan istilah Cellulae yang artinya sel.

3. Teori Tentang Sel

Selain Robert Hooke yang mengamati tentang sel, banyak teori tentang sel dari para ahli yaitu

1. Schleiden (1804-1881) dan Schwan (1810-1882) “ Setiap makluk hidup terdiri atas sel, tubuh organisme bersel tunggal (seperti amoeba, paramaecium) terdiri terdiri dari sebuah sel , sedangkan organisme yang lainnya tersusun atas banyak sel atau yang disebut multiseluler. Dengan demikian sel merupakan kesatuan struktural suatu makluk hidup”.
2. Johanes Purkinje (1787-1869) “  Cairan didalam sel hidup yang merupakan bahan-bahan embrional di dalam telur disebut protoplasma”.
3. Robert Brown (1813) “ Inti sel (Nukleus) yang merupakan struktur penting dari sel”.
4. Felix Dujardin (1835) “ Bagian sel yang terpenting adalah cairan di dalam sel”.
5. Max Schultze (1825-1874) “ Sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan”.
6. Rudolf Virchow (1858) “ Sel merupakan kesatuan pertumbuhan makluh, artinya pertumbuhan makluk hidup adalah hasil perbanyakan dan pertumbuhan sel.  Semua sel berasal dari sel juga (omne cellula ex cellula)”.
7. Anthony van Leuwenhoek (1674) “ Berhasil mengamati mikroba air, dan spermatozoa dalam sel mani manusia
8. H.J Dutrocet (1824) “ Semua tumbuhan dan hewan terdiri atas sel dan berbentuk gabungan yang sangat kecil (jaringan)”.
9. Hugo van Mohl dan Karl Nugeli (1835) “ Mempelajari tentang pembelahan sel serta inti dan plasma sel membelah”.
10. E. Strasburger  dan W. Flemming (1870) “ Inti sel memelihara kelangsungan hidup suatu jenis makluk hidup dari generasi ke generasi berikutnya”.
11. O. Hertwig (1875) “ Membuktikan bahwa inti spermatozoa bersatu dahulu dengan inti ovum sebelum membentuk embrio”.
12. Hanstein (1880) “ Sel merupakan kantong yang berisi organel”.
13. Ernst Ruska (1931) “ Penemu mikroskop TEM sehingga dapat melihat sel lebih jelas”.
14. Waston dan Crick (1953) “ Materi genetik diturunkan oleh sel kepada keturunannya”.
15. Lynn Margulis (1981) “ Terdapat simbiosis di dalam evolusi sel”.

4. Organel Sel

Organel sel termasuk dalam struktur submikroskopis sehingga untuk melihatnya harus menggunakan mikroskop elektron. Organel sel mempunyai struktur dan fungsi yang khusus. Oleh karena itu, ada beberapa organel yang hanya di miliki oleh sel hewan, dan tidak dimiliki oleh sel tumbuhan atau sebaliknya.

1. Retikulum Endoplasma (RE)

Retikulum endoplasma merupakan organel sel yang tersusun atas membran yang membentuk jalinan rongga-rongga pipih yang disebut sisterna (cisternae). 

Retikulum endoplasma merupakan saluran dalam sitoplasma yang merupakan kelanjutan dari membran terluar nukleus. Retikulum endoplasma dibedakan menjadi 2, yaitu retikulum endoplasma halus (jika tidak terdapat ribosom) dan retikulum endoplasma kasar (jika terdapat ribosom). 

Retikulum endoplasma halus berfungsi untuk transpor dan sintesis lemak dan steroid (salah satu tipe lipida). Retikulum endoplasma kasar berfungsi untuk transpor dan sintesis protein yang terdapat dalam ribosom. 

Dalam sintesis tersebut, protein diubah menjadi glikoprotein yang diangkut oleh sisterna di teruskan retikulum endoplasma halus-menuju aparatus golgi-organel sel lain (dalam sel yang sama)-di timbun sebagai lisosom.

2.  Ribosom

Ribosom terdapat pada eukariotik maupun sel prokariotik. Ribosom merupakan organel sel yang tersusun atas RNA  dan protein. Partikel nukleoprotein ini terdapat bebas dalam sitoplasma atau menempel pada retikulum endoplasma.

Fungsi Ribosom adalah untuk sintesis protein. Pada sintesis protein inilah molekul-molekul asam amino akan digabungkan satu persatu membentuk rantai polipeptida.

3. Badan Golgi atau Aparatus Golgi

Istilah golgi ini pertama kali di temukan oleh Camillo Golgi (1898) ketika melihat sel eukariotik menggunakan mikroskop dengan teknik pengecatan khusus. Badan Golgi atau aparatus golgi merupakan organel kompleks yang terdiri atas kantong tabung pipih yang dibatasi membran rangkap dan bertumpuk-tumpuk yang berkaitan dengan kantong kecil bulat yang di sebut vesicles golgi (vesikles golgi). 

Setiap badan Golgi terdiri atas dua sisi, yaitu sisi cis yang berhubungan dengan RE halus dan sisi trans yang berhubungan dengan Vesikel pada RE. Badan Golgi ini mempunyai peran yang penting dalam sel-sel sel kelenjar, terutama aktif dalam proses sekresi, misalnya sel acina pada pankreas.

Adapun fungsi badan golgi adalah sebagai berikut ;

1. Sekresi protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak.

2. Membentuk lisosom.

3. Mengangkut dan mengubah materi-materi yang terdapat di dalamnya secara kimia , misalnya transpor lemak.

4. Menghasilkan enzim-enzim pencernaan yang belum aktif misalnya zimogen dan proenzim.

4. Badan Mikro

Badan mikro merupakan organel sel yang berukuran kecil dengan dia meter 0,3-1,5 mikron yang berbentuk bulat dan dilapisi oleh membran. 

Organel ini mempunyai ciri khas, yaitu memiliki enzim katalaze dan oksidase. Enzim yang berperan dalam penguraian hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. 

Hidrogen peroksida adalah senyawa yang bersifat toksin dalam sel yang merupakan hasil samping. Reaksi oksidasi dalam sel (Enzim oksidase sebagai katalisatornya) karena bersifat toksin senyawa ini, harus diuraikan untuk di buang.

Badan mikro terdiri atas dua tipe yaitu sebagai berikut;

1. Peroksisom. Peroksisom terdapat sel hewan. Organel ini mengandung enzim katalaze yang berperan dalam penguraian hidrogen peroksidase. Enzim katalaze juga berperan dalam metabolisme lemak dan fotorespirasi.

2. Glioksisisom. Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan. Organel ini mengandung enzim katalaze dan oksidase yang berperan dalam proses metabolisme sel. Glioksisom banyak di jumpai pada jaringan yang banyak mengandung lemak.

 5. Mitokondria

Organel ini berupa membran rangkap dan didalamnya terdapat matriks. Membran bagian dalam membentuk lipatan- lipatan. Lipatan ini sering di sebut dengan krista. Krista berfungsi untuk memperluas permukaan agar penyerapan oksigen pada proses respirasi lebih efektif. 

Selain itu, juga berperan dalam mengatur translokasi enzim dan pergerakan ADP atau ATP melalui krista pada proses respirasi sel. Adapun matriks adalah ruangan di antara krista di dalamnya terdapat banyak enzim respirasi atau sitokrom. Selain senyawa lain, misalnya ARN, ADN, dan protein.

Mitokondria berperan penting dalam respirasi sel sehingga erat kaitannya dengan energi yang dihasilkan. Makin banyak energi yang dibutuhkan oleh suatu sel, maka makin banyak pula mitokondria dalam sel tersebut. Dengan demikian jumlah mitokondria pada setiap sel tidak sama.

6. Lisosom

Lisosom (berasal dari kata Lyso yang berarti pencernaan dan Som berarti tubuh) adalah organel yang berbentuk kantong kecil dan terbungkus oleh Selapis membran. 

Didalamnya terdapat enzim pencernaan hidrolitik, yaitu nukleus, protease, lipase, dan fosfatase. Organel ini banyak terdapat pada sel hewan yang bersifat fagositik. Adapun pada sel tumbuhan organel yang bertindak sebagai lisosom adalah vakuola tengah yang besar.

Fungsi lisosom erat kaitannya dengan penguraian molekul-molekul sebagai berikut;

1. Eksositosis, yaitu pelepasan enzim di luar sel, misalnya proses penggantian tulang rawan pada perkembangan tulang keras.

2. Endositosis pada proses pencemaran materi

3. Autolisis yaitu proses penghancuran diri sel dengan membebaskan semua isi lisosom dalam sel, misalnya pada proses perkembangan berudu menjadi katak dewasa dengan menyerap kembali ekornya.

4. Autofagi yaitu proses menghilangkan struktur- struktur yang tidak di gunakan di dalam sel.

5. Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

Organel yang membedakan antara sel hewan dan sel tumbuhan adalah sebagai berikut;

a. Organel yang hanya memiliki sel hewan adalah sentriol, sedangkan vakuola pada sel hewan hanya sedikit dan kecil bahkan tidak ada.

b. Organel yang hanya dimiliki sel tumbuhan adalah dinding sel, kloroplas, dan vakuola.

1. Sentriol

Sentriol terdapat dalam sel hewan pada umumnya organel ini tidak dijumpai dalam sel tumbuhan tingkat tinggi. Kecuali, pada sel tumbuhan tingkat rendah. Sepasang sentriol yang berupa badan berbentuk tabung / silinder merupakan satu kesatuan yang di sebut dengan sentrosom. 

Sentriol sangat berperan dalam proses pembelahan sel yaitu pada tahap anafase. Benang-benang gelendong pembelahan (hasil pembelahan sentriol). Jadi sentriol berfungsi dalam pembelahan sel

2. Kloroplas

Kloroplas merupakan salah satu plastida yang banyak mengandung klorofil. Karena peran pentingnya dalam fotosintesis, tentunya kloroplas hanya dimiliki oleh sel eukariotik dan autotrof. Proses fotosintesis tumbuhan dibedakan menjadi dua fase yaitu sebagai berikut;

a. Reaksi terang adalah reaksi yang menggunakan cahaya dan menghasilkan senyawa ATP dan NADPH.

b. Reaksi gelap, berlangsung didalam Stroma dan menghasilkan glukosa.

3. Dinding Sel

Bagian terluar dari sel tumbuhan adalah dinding sel. Senyawa kimia yang menyusun dinding sel pada tumbuhan berbeda dengan dinding sel prokariotik maupun mempunyai fungsi yang sama, yaitu sebagai pelindung dan penunjang.

Dinding sel terbagi menjadi dua yaitu dinding sel primer (terbentuk pada saat terjadi penebalan dengan zat Lignin, kiltin, suberin / gabus). 

Di antara dua dinding sel tersebut terdapat penting yang disebut Lamela tengah. Lamela tengah berperan dalam upaya menyatukan dua sel yang berdekatan, antara sel yang satu dan sel yang lai. Dihubungkan oleh plasmodium atas (jembatan protoplasma). Plasmodesmata inilah yang berperan penting dalam transportasi antar sel.

Adapun fungsi dinding sel adalah sebagai berikut ;

a. Sebagai pelindung bagian sel yang ada didalamnya.

b. Memberikan bentuk dan memperkukuh sel.

c. Sebagai sarana transportasi air dan materi tertentu.

d. Bersama dengan vakuola menjaga tragiditas sel untuk menopang tubuh.

4. Vakuola

Vakuola adalah rongga antar sel yang berisi cairan dan terbungkus oleh Selapis membran. Organel ini dimiliki oleh sel hewan dan sel tumbuhan. Pada sel hewan jumlah vakuolanya sedikit dan rongga antar selnya kecil sehingga nyaris tidak terlihat. Adapun pada sel tumbuhan rongga antar selnya berukuran besar.

Pada beberapa hewan protists vakuola terdiri atas dua tipe yaitu vakuola kontraktil (berfungsi sebagai osmoregulator ) vakuola nonkontraktil (berfungsi dalam pencernaan makanan).

Pada sel tumbuhan, vakuola  tengah berukuran sangat besar. Vakuola ini diselubungi oleh membran yang di sebut tonoplas. Keadaan ini banyak dijumpai pada sel parenkim dan sel kolenkim dewasa. Organel ini berisi cairan berupa getah yang kaya akan garam mineral, gula, asam organik, karbohidrat, oksigen, enzim dan sisa-sisa metabolisme.

Adapun fungsi vakuola adalah sebagai berikut ;.

a. Menjaga turgiditas sel agar tetap baik

b. sebagi penyimpanan cadangan makanan ( misal protein pada biji kacang-kacangan kacangan, amilum pada umbi singkong dan sebagainya.

c. Sebagai penyimpan pigmen/Antosianin (memberikan warna merah, biru, kuning, dan sebagainya. Pada sel mahkota bunga).

d. Sebagai penyimpan minyak Atsiri (misal aroma bunga melati, kayu putih ).

e. Sebagai penyimpan sisa metabolisme misalnya, alkaloid (misal nikotin pada daun tembakau, kafein pada biji kopi ), dan kristal asam aksalat (terdapat pada daun bayam dan pepaya, Tanin/getah lateks pada Hevea brasilliensis).

6. Mekanisme Transpor Pada Membran Sel

Transpor molekul melalui membran inti dapat dilakukan dengan cara difusi, osmosis, transpor aktif, endositosis, dan eksositosis. Berdasarkan energi yang dibutuhkan transpor molekul tersebut dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu transpor pasif (tidak memerlukan energi) dan transpor aktif (transpor yang memerlukan energi).

1. Difusi

Difusi adalah perpindahan molekul dari tinggi (hipertonik) ke konsentrasi rendah (hipotonik) baik melalui membran plasma maupun tidak.

2. Osmosis

3. Osmosis adalah difusi air melalui semipemeabel dari daerah konsentrasi rendah ( hipotonik) ke konsentrasi tinggi (hipertonik)

4. Transpor aktif

Transpor aktif adalah transpor yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukkan ion atau molekul melalui selaput plasma. Transpor ini dipengaruhi oleh muatan listrik didalam dan di luar sel. Gerakan ion atau molekul pada transpor aktif ini adalah melawan gradien konsentrasi sumber energi pada transpor aktif ini adalah ATP (adenosin triphosphat).

Fungsi transpor aktif adalah memelihara konsentrasi molekul kecil dalam sel yang berbeda dengan konsentrasi molekul lingkungannya.

5. Endositosis

Endositosis adalah proses masuknya senyawa melalui membran dengan cara pembungkusan bahan dan cairan ekstra seluler dengan cara pelukan ke dalam membran sel. 

Mekanisme ini merupakan fungsi penting sel darah putih dalam membungkus bakteri yang masuk ke dalam tubuh manusia atau hewan.  Pembungkusan bahan yang berupa materi padat tersebut disebut fagositosis. Adapun jika bahan yang dimasukkan berupa cairan disebut pinositosis.

6. Eksositosis

Eksositosis adalah proses pengeluaran senyawa ( sekret) dari dalam sel ke luar sel. Sekret yang dikeluarkan terbungkus oleh kantung membran yang kemudian akan pecah, misalnya, Eksositosis pada sel kelenjar (sel sekresi).