SEL

A.    Pendahuluan

Seluruh makhluk hidup, baik yang mikroskopik maupun makroskopik tersusun dari bagian-bagian kecil yang disebut sel. Sel merupakan tingkatan struktural kehidupan terendah, yang memiliki seluruh sifat kehidupan. Penemuan susunan sel dalam organisme adalah bersamaan dengan permulaan pemakaian mikroskop cahaya. Maka sejarah biologi sel seiring dengan perkembangan teknologi, khususnya alat pengamatan (Subowo, 2011).

B.     Penemuan Sel dan Teori tentang Sel

Sel pertama sekali ditemukan oleh Robert Hooke pada tahun 1665 pada umur 30 tahun. Robert hooke adalah seorang polymath Inggris yang memainkan peranan penting dalam revolusi ilmiah, melalui kerja eksperimen dan teoretis. Dia Dilahirkan di Freshwater di Pulau Wight, Hooke menerima pendidikan awal di Sekolah Westminster. Pada 1653, Hooke mendapatkan tempat di Christ Church, Oxford. Di sana ia bertemu dengan Robert Boyle, dan mendapat pekerjaan sebagai asistennya. Sejarah Penemuan Sel Pada tahun 1665 yaitu pada umur 30 tahun.                                 

Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari dinding sel tumbuhan yang sudah mati dengan menggunakan mikroskop sederhana. Robert Hooke menemukan adanya ruangan kecil kosong yang kemudian menamakanya sel (bahasa latin, cellula = kamar kecil).

Hooke tidak menciptakan mikroskop (penciptanya adalah seorang pembuat kacamata bangsa Belanda bernama Hans Janssen ataupun putranya yang bernama Zachariass Janssen, kira-kira pada tahun 1590). Dengan mikroskop buatan Janssen tersebut Hooke dapat melihat dan mengenali wujud yang diberinya nama sel. Walaupun demikian masih terdapat keterbatasan kemampuan sebuah mikroskop dalam daya uraiannya. Pada abad ke 19 penyelidikan-penyelidikan diarahkan ke dalam isi sel-sel yang oleh beberapa penulis dianggap sebagai cairan yang bersifat seperti lendir (Subowo, 2011).

Penemuan tentang sel berkembang ketika Antonie Van Leeuwenhoek melihat sel hidup dari alga spirogyra dan bakteri dengan menggunakan mikroskop pada tahun 1674. Antony van Leeuwenhoek atau Antonie Philips van Leeuwenhoek adalah ilmuwan Belanda yang berasal dari Delft. Ia disebut sebagai "Bapak Biologi", dan dianggap sebagai mikrobiolog pertama. Ia terlahir sebagai putra pembuat keranjang. Ia terkenal atas pengembangan mikroskop dan kontrobusinya terhadap didirikannya mikrobiologi. Ia adalah orang pertama yang mengamati dan mendeskripsikan organisme bersel satu.

C.      Kisaran Ukuran Sel

Ukuran merupakan sifat umum struktur sel yang berkaitan dengan fungsinya. Logistik pelaksanaan metabolisme membuat batasan-batasan pada kisaran ukuran sel. Sel umumnya memiliki ukuran yang sangat kecil. satuan ukuran untuk sel adalah mikromerer atau sering disebut mikron. satu mm sama dengan 0.000001m. kisaran ukuran diameter sel adalah sekitar 5-500 mikron. sel prokariota umumnya berdiameter 1-10 mikron, sedangkan sel eukariota berdiameter 10-100 mikron. Sel terkecil yang dikenal ialah bakteri yang disebut mikoplasma yang memiliki diameter antara 0,1 sampai 1,0 mikrometer (µm), karena umumnya berukuran sangat kecil, sel hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Mikroskop yang biasanya digunakan di laboratorium sekolah adalah mikroskop cahaya (light microscope, LM). Pengamatan tingkat organel yang berada di dalam sel, tidak dapat diamati dengan mikroskop cahaya. Organel-organel sel hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop elektron  (electron microscope, EM). 

D.  Tipe Sel

Secara struktural, terdapat dua tipe sel, yaitu sel prokariotik dan eukariotik. Setiap makhluk hidup tersusun dari salah satu tipe sel tersebut. Organisme yang memiliki sel prokariotik, yaitu Archaebacteria, Eubakteria, dan Cyanobacteria. Organisme yang memiliki sel eukariotik, yaitu Protista, Fungi (jamur), Plantae (tumbuhan), dan Animalia (hewan).

Sel Prokariotik

Prokariotik (prokaryote) berasal dari bahasa Yunani, yakni pro artinya ‘sebelum’ dan karyon artinya ‘kernel’ atau ‘nukleus’. Berdasarkan asal kata tersebut, sel prokariotik diartikan sebagai sel makhluk hidup yang tidak bernukleus atau tidak memiliki membran inti. Materi genetik pada (DNA) pada sel prokariotik tampak terkonsentrasi pada suatu tempat yang disebut nukleoid. Sel prokariotik memiliki DNA sirkuler (plasmid), sejumlah ribosom yang berfungsi untuk sintesis protein, membran plasma yang membatasi sel, serta dinding sel yang terdapat di sebelah luar membran plasma dan dilapisi kapsul seperti gel. Sebagian sel Prokariotik (bakteri) ada yang memiliki organel perlekatan berupa pili dan organel perlekatan berupa flagella, dan  umumnya berdiameter 0,1 – 1,0 µm         

Sel Eukariotik

Sel eukariotik (Yunani: eu, berarti sebenarnya) merupakan sel makhluk hidup bernukleus yang diselaputi membran. Di dalam membran ini terdapat cairan yang disebut sitoplasma. Pada sitoplasma atau daerah antara nukleus dan membran sel, terdapat medium semi cair yang disebut sitosol, serta organel-organel sel yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik. Sel eukariotik umumnya berdiameter 10 – 100 µm

E. Struktur Sel Dan Fungsinya   

Sel memiliki bagian-bagian dan organel-organel yang berbeda bentuk, ukuran, struktur, dan fungsinya .

Komponen-komponen sel atau organel – organel yang terdapat di dalam sel eukariotik, yaitu  Membran sel (Membran plasma sel), Nukleus (inti sel), Sitoplasma, Ribosom, Retikulum Endoplasma, Badan Golgi, Lisosom, Periksisom, glioksisom, Mitokondria, Plastida, vakuola, sentrosom, dan sentriol, sitoskeleton,serta dinding sel

a. Membran sel (selaput plasma)

Membran  sel merupakan lapisaan tipis dengan ketebalan sekitar 8 nm, bagian terluar sel yang membatasi bagian dalam sel dengan lingkungan luar. Membran sel merupakan selaput selektif permiabel atau semipermiabel, artinya hanya dapat dilalui molekul-molekul tertentu seperti glukosa, asam amino, gliserol, dan berbagai ion. 

Pada sel hewan dan sel manusia, membran sel terletak di bagian terluar,  sedangkan pada tumbuhan  membran sel dikelilingi dinding sel. Membran plasma tersusun dari bahan lipid (fosfolipid), protein, dan karbohidrat

Model struktur membran sel dikemukakan oleh J. Singer dan G. Nicolson pada tahun 1972, yang disebut model mosaik fluida. Model mosaik fluida menyatakan bahwa membran plasma bersifat dinamis karena melekul lipid dan protein penyusunnya bersifat  bergerak seperti zat car (fluida). Membran plasma terdiri atas dua lapisan (bilayer) fossolipid, pada matriks fluida bilayer fosfolipid tersebar banyak jenis protein (misalnya pada membran plasma sel darah merah terdapat lebih dari 50 jenis protein). Satu unit fosfolipid terdiri atas :

1.        Fosfat dibagian kepala pada permukaan membran yang bersifat hidrofilik atau suka air

2.    Asam lemak dibagian ekor,yang tersembunyi didalam membran, dan bersifat hidrofobik atau tidak suka air.

Berdasarkan letaknya, protein membran dapat dibedakan menjadi 2 jenis . yaitu :

1.      Protein integral (intrinsik), memiliki sisi luar pada keedua membran yang bersifat hidrofilik dan bagian dalam yang bersifat hidrofobik

2.      Protein periferal (ekstrinsik), terikat secara longgar pada permukaan membran atau pada protein integral.

Komposisi lipid pada sisi luar dan sisi dalam membran bersifat asimetris (tidak sama). Pada permukaan membran  terdapat  karbohigdrat berupa oligosakarida, oligosakarida terikat secara kovalen dengan lipid yang disebut glikolipid. Sedangkan oligisakarida yang terikat dengan protein disebut glikoprotein.

Membran sel mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.

1. Sebagai reseptor (penerima) rangsang dari luar, seperti hormon dan bahan kimia lain, baik dari lingkungan luar maupun dari bagian lain dalam organisme itu sendiri.

2.    Melindungi agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel.

3. Mengontrol zat-zat yang boleh masuk maupun keluar meninggalkan sel. Hal inilah yang menyebabkan membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel).

b. Nukleus (inti sel)

Nukleus merupakan Bagian paling penting bagi sel yang mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariotik. Nukleus ini umumnya merupakan organel yang paling mencolok dalam sel eukariotik, rata-rata berdiameter 5 µm, diselubungi membram plasma ganda (membran  plasma luar dan dalam) yang dipisahkan oleh ruangan sekitar 20 – 40 nm. Membran inti tersusun dari lipid dan protein (bilayer). Di dalam nukleus terdapat nukleoplasma (plasma inti), anak inti (nukleolus) , dan materi genetik berupa benang-benang kromatin. Saat sel akan membelah, benang-benang kromatin memendek dan menebal, yang kemudian disebut Kromosom 

c. Sitoplasma

Sitoplasma adalah cairan sel yang terletak di dalam sel, diluar inti sel, dan organel sel. Sitoplasma berbentuk cairan koloid homogen yang jernih, serta mengandung nutrien, ion-ion, garam, dan molekul organik.

Fungsi sitoplasma, yaitu :

• Tempat organel sel dan sitoskeleton 
• Memungkinkan terjadinya pergerekan organel sel oleh aliran sitoplasma
• Tempat terjadinya reaksi metabolisme sel 
• Untuk menyimpan molekul-molekul organik (misalnya, karbohidrat, lemak, protein, dan enzim) 

d. Ribosom

Ribosom berbentuk butiran butiran kecil dengan diameter sekitar 20 – 22 nm. Pada sel-sel tertentu dengan laju yang lebih tinggi akan memiliki jumlah ribosom yang lebih banyak (misalnya, sel hati) manusia memiliki beberapa juta ribosom. Ribosom tersebar secara bebas pada sitoplasma, kloroplas dan mitokondria. Ribosom secara umum ditemukan pada sitoplasma dari sel organisme yang termasuk prokariot dan eukariot. Satuan unit atau kofisien sedimentasi dari ribosom dinyatakan sebagai S atau Svedberg. Setiap ribosom terdiri dari dua unit struktur yang berbeda ukurannya. Pada organisme yang eukariot bagian yang besar berukuran 60S dan menempel pada membran endoplasmik retikulum dan bagian yang kecil terdiri dari 40S. Pada organisme prokariot bagian yang besar berukuran 50 S dan bagian yang kecilnya adalah 30S. ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein

e. Retikulum Endoplasma (RE)

Retikulum Endoplasma merupakan membran berbentuk labirin yang berhubungan dengan selubung inti sel. Retikulum Endoplasma meliputi lebih dari separuh total membran di dalam sel eukariotik. Retikulum Endoplasma tersusun dari jarring-jaring tubula dan gelembung membran sisternal (latin, citerna =kotak), membran RE memisahkan ruangan internal, yaitu ruang sisternal , dari sitosol. 

 

f. Badan Golgi (Aparatus Golgi)

Badan Golgi ditemukan pertama kali oleh Cammilio Golgi pada tahun 1898 di dalam sel-sel kelenjar, badan Golgi terdiri atas tumpukan kantong membran pipih sisterna dan vesikula-vesikula. Badan Golgi berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyotiran, dan pengiriman produk sel.

Badan golgi memiliki polaritas yang jelas, dengan membran sisterne pada ujung-ujung yang berlawanan merupakan suatu tumpukan yang berbeda ketebalan dan komposisi molekuernya. Kedua kutub tumpukan golgi disebut sebagai muka cis dan muka trans yang masing-masing bertindak sebagai bagian penerima dan pengirim pada badan golgi. Muka cis biasanya terletak didekat RE. vesikula transport memindahkan materi dari RE ke golgi. Vesikula yang bertunas dari RE akan menambah membrannya dan kandungan lumen (rongga)nya ke muka cis dengan bergabung (berdifusi) dengan membran Golgi. Muka cis menghasilkan vesikula yang akan tercabut dan pindah ke tempat lain.

Badan Golgi pada tumbuhan di sebut dikotiosom. Sel hewan memiliki 10 -20 badan Golgi, sedangkan pada tumbuhan mengandung ratusan badan Golgi. Di dalam sel-sel sekretori seperti yang ada pada kelenjar air mata dan kelenjar pencernaan , terdapat Badan Golgi yang lebih banyak jumlahnya.

Fungsi badan Golgi, yaitu :

·         Membentuk dinding sel pada tumbuhan.

·         Membentuk membran plasma dari vesikula – vesikula yang dilepaskan.

·         Membuat makro molekul, seperti polisakarida dan asam hialuronat (zat lengket pada sel-sel  hewan).

·         Berperan dalam sekresi atau membentuk vesikula yang berisi enzim untuk sekresi.

g. Mitokonria

Mitokondria dijumpai pada semua sel eukariotik. Mitokondria merupakan organel berbentuk bulat lonjong (silindris) dengan panjang 1- 10 µm, dan diselubungi oleh selapis membran rangkap. Membran rangkap ini terdiri atas membran luar yang halus dan membran dalam yang berlekuk-lekuk. Membran dalam membagi mitokondria menjadi dua ruangan internal. Yang pertama berupa ruang intermembran, daerah sempit antara membran dalam dan membran luar. Ruangan kedua, matriks mitokondria, dilingkupi oleh membran dalam. Membran dalam mitokondria dinamakan krista. Krista memperluas permukaan membran sehingga dapat meningkatkan produktivitas respirasi sel. Mitokondria disebut organel semiotonom karena memiliki DNA yang dapat mengatur sintesis protein yang dilakukan oleh ribosom di dalam organel tersebut. Mitokondria berperan dalam respirasi sel atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP.

h. Dinding Sel

Dinding sel hanya dimiliki oleh sel tumbuhan, sehingga menyebabkan sel tidak dapat bergerak dan berkembang bebas, layaknya sel hewan. Namun demikian, hal ini berakibat positif karena dinding-dinding sel dapat memberikan dukungan, perlindungan dan penyaring (filter) bagi struktur dan fungsi sel sendiri. Dinding sel mencegah kelebihan air yang masuk ke dalam sel.

Dinding sel memiliki ketebalan 0,1 µm hingga beberapa mikrometer. Dinding sel adalah struktur di luar membran plasma yang membatasi ruang bagi sel untuk membesar. Dinding sel merupakan ciri khas yang dimiliki tumbuhan, bakteri, fungi (jamur), dan alga, meskipun struktur penyusun dan kelengkapannya berbeda.