Sel Sebagai Dasar Kehidupan

Studi mengenai biologi sel

tidak dapat dipisahkan dari penemuan mikroskop. Permulaan biologi sel dapat dikatakan pada abad ke-15 ketika da Vinci pada tahun 1485 menggunakan lensa untuk melihat objek-objek kecil. Mikroskop sederhana telah diciptakan oleh Galileo pada tahun 1610. Komponen/susunan mikroskop pertama telah dibuat oleh Robert Hooke (1665). Dia mengamati sayatan tipis gabus di bawah mikroskop, yang ternyata bahwa gabus tersebut disusun oleh bagian-bagian yang menyerupai kotak. Kotak-kotak tersebut selanjutnya dinamakan sel (Latin, cella=rongga yang kosong). Antoni V Leeuwenhoek (1723), membuat mikroskop sederhana dan mempelajari struktur bakteri, protozoa, spermatozoa, sel darah dan sebagainya. 

Pada abad ke19 Sel-sel telah diamati secara ekstensif dengan menggunakan mikroskop. Pada awal abad ke19 ini telah diketahui bahwa seluruh organ binatang disusun oleh jaringan-jaingan seperto otot, tulang keras, tulang rawan dan lemak. 

Demikian pula batang, akar, daun dan organorgan lain pada tumbuhan tinggi disusun oleh jaringan yang berbeda. Pada tahun 1824, orang Inggris, H.J.Deutrochet menyatakan “bahwa seluruh jaringanjaringan organic, sesungguhnya adalah se-lsel bulat kecil yang tampak disatukan hanya oleh kekuatan adesif sederhana, dengan demikian seluruh jaringan tumbuhan dan binatang sesungguhnya merupakan jaringan sel yang mengalami bermacam macam modifikasi”.

Teori Sel

Tahun 1838, seorang ahli botani bangsa Jerman bernama M. I. Schleiden mempelajari sel-sel tumbuhan. Ia menyatakan bahwa “sel adalah organisme, dan seluruh binatang maupun tumbuhan merupakan kesatuan dari organisme tersebut yang tersusun menurut hukum-hukum atau aturan-aturan tertentu”. Tahun 1839, seorang ahli zoology bangsa Jerman lainnya yang bernama T. Schwann menyatakan “kami telah melihat bahwa seluruh organisme disusun oleh bagian-bagian tertentu yang disebut sel”. Kedua pendapat tersebut selanjutnya dijadikan dasar untuk membuat teori sel. Teori sel mengatakan bahwa seluruh makhluk hidup dari mulai yang paling sederhana yaitu organisme bersel satu sampai kepada tumbuhan atau binatang yang berderajat tinggi disusun oleh sel, dan tiap-tiap sel dapat berperan secara bebas tetapi merupakan bagian integral dari organisme secara keseluruhan.

Teori sel ini walaupun telah diterima dan dapat menjelaskan teka-teki biologi, tetapi tetap tidak lepas dari kesalahan. Sebagai contoh Schwann mempercayai bahwa sel dapat dihasilkan secara spontan melalui proses analog dengan proses pembentukan kristal. Tetapi studi tentang perkembangan embrio bahwa selama pertumbuhannya, selsel mengalami duplikasi sendiri melalui pembelahan sel.Pengamatan ini selanjutnya disimpulkan oleh Rudolf Virchow yang menyatakan bahwa “adanya suatu sel harus berasal dari sel yang ada sebelumnya, sama seperti binatang yang hanya akan ada dari binatang sebelumnya dan tumbuhan hanya berasal dari tumbuhan sebelumnya”, dalam kata lain adanya sel tidak secara spontan.

Tiga puluh tahun berikutnya ahli-ahli sitologi seperti Remak, Henle, Purkinje, Von Mohl, Max Schultze dan Nageli memperbaiki bermacam-macam kesalahan dari teori seltersebut. Apakah teori sel ini berlaku bagi semua organisme hidup? Berbagai penyelidikan sitologi ternyata menunjukkan bahwa ada makhluk hidup yang tubuhnya tidak disusun oleh sel yang sesungguhnya (true cell). 

Sel yang sesungguhnya didefinisikan sebagai kumpulan dari protoplasma yang memiliki inti dan dibatasi oleh selaput plasma. Virus merupakan makhluk hidup yang tidak memiliki protoplasma dan inti, tetapi ia hanya memiliki DNA atau RNA sebagai materi genetic. Bakteri dan ganggang biru juga tidak memiliki sel yang sesungguhnya. Pada bakteri dan ganggang biru, materi-materi intinya tidak diikat atau dibatasi oleh selaput inti. 

Oleh karena itu materi inti tersebut secara langsung berhubungan dengan sitoplasma. Lebih jauh lagi, ganggang tertentu seperti Vaucheria dan fungi tertentu seperti Rhizopus tidak dapat dijelaskan melalui teori sel karena tubuhnya tidak mempunyai sekat sel memiliki banyak inti yang tersebar. Contoh-contoh ini merupakan perkecualian dari teori sel.

Jadi Struktur sel dan fungsi-fungsinya secara menakjubkan hampir serupa untuk semua organisme, namun jalur evolusi yang ditempuh oleh masing-masing golongan besar organisme (Regnum) juga memiliki kekhususan sendiri-sendiri. Sel-sel prokariota beradaptasi dengan kehidupan uniselular sedangkan sel-sel eukariota beradaptasi untuk hidup saling bekerja sama dalam organisasi yang sangat rapi.

Struktur dan fungsi sel

Struktur Sel Prokariotik Dan Eukariotik

Berdasarkan keadaan intinya, sel dibedakan dalam dua macam, yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Pada sel prokariotik, materi inti (DNA) terdapat dalam nukleoid yang tidak dibatasi oleh membran inti. Contoh sel prokariotik ialah bakteri, dan gangang biru yang termasuk Monera. Sedangkan pada sel eukariotik terdapat membran inti, yang memisahkan materi inti (DNA dan protein histon membentuk kromosom) dari sitoplasma. Sel eukariotik dijumpai pada Tumbuhan, Hewan, Cendawan, dan Protista.

Secara ringkas, perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dilihat pada Tabel di bawah ini :

Struktur	Prokariotik	Eukariotik
Membran Nukleus	-	+
Membran Plastida	-	+
Nukleus	-	+
Plastida	-	±
Mitokondria	-	+
Badan Golgi	-	+
DNA	+	+
RNA	+	+
Histon	-	+
Pigmen	+	+

Berdasarkan jumlah kromosom dan fungsinya, sel dibedakan ke dalam dua kelompok, yaitu sel somatik dan sel reproduktif. Sel somatik merupakan selsel penyusun tubuh, dengan jumlah kromosom 2n (diploid). Dalam proses pertumbuhan makhluk hidup multiseluler sel somatic mengalami proses pembelahan mitosis. 

Sel reproduktif berfungsi untuk perbanyakan makhluk hidup secara seksual. Sel ini dibentuk melalui proses meiosis sehingga mempunyai jumlah kromosom n (haploid). Bagian sel ada yang bersifat hidup dan ada yang mati. Bagian sel yang hidup dikenal sebagai protoplasma, terdiri atas inti dan sitoplasma. Bagian mati berupa dinding sel dan isi vakuola.

Sel-sel pada tubuh hewan dan tumbuhan termasuk dalam golongan sel eukariotik, sedangkan pada mikroorganisme ada yang eukariotik misalnya protozoa, protista, dan fungi. Ada pula yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri dan ganggang biru.

Bagian Sel Dan Organel Sel

Sel merupakan kesatuan structural dan fungsional penyusun makhluk hidup yang dapat memperbanyak diri. Aktivitas yang ada dalam sel terjadi dalam organelorganel yang mendukung fungsifungsi tertentu.

Secara umum setiap sel memiliki :

• Membran sel,
• Sitoplasma, 
• Inti sel atau nukleus, dan
• Dinding Sel

Sitoplasma dan nukleus secara bersama-sama menyusun protoplasma. Didalam sitoplasma terdapat berbagai organel. Sel tumbuhan, alga dan prokariota mengembangkan dinding sel sementara sel hewan tidak. Beberapa organisme memiliki flagella pada selnya untuk memudahkan pergerakan.

SEL TUMBUHAN	SEL HEWAN
Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.	Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan
Mempunyai bentuk yang tetap.	Tidak mempunyai bentuk yang tetap.
Mempunyai dinding sel.	Tidak mempunyai dinding sel.
Mempunyai klorofil.	Tidak mempunyai klorofil.
Mempunyai vakuola atau rongga sel yang besar.	Tidak mempunyai vakuola, walaupun terkadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan).
Menyimpan tenaga dalam bentuk biji (granul) kanji.	Menyimpan makanan dalam bentuk biji (granul) glikogen.
Tidak Mempunyai sentrosom.	Mempunyai sentrosom.

MEMBRAN SEL

Membran sel tersusun oleh lipoprotein. Membran Sel membatasi segala kegiatan yang terjadi di dalam sel sehingga tidak mudah terganggu oleh pengaruh dari luar. Karena fungsi ini, membran sel bersifat “selektif permeable”, dapat menentukan bahan-bahan tertentu saja yang bisa masuk ke dan keluar dari sel. Pada sel tumbuhan, membran sel dalam keadaan normal melekat pada dinding sel akibat tekanan turgor dari dalam sel.

Membran sel atau membran plasma merupakan bagian sel yang paling luar yang membatasi isi sel dan sekitarnya. Membran ini tersusun dari dua lapisan yang terdiri dari fosfolipid dan protein (lipoprotein). Contoh penyakit pada membran plasma antara lain Penyakit CerebrotendinousXanthomatosis, Sitosterolemia, Gaucher’s.

SITOPLASMA

Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di dalam sitoplasma 

terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan kental (merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah yang menjalankan banyak fungsi kehidupan: sintesis bahan, respirasi (perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik. 

Selain organel, terdapat pula vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder lain. Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder yang berbentuk cair, sehingga disebut pula 'cairan sel'. Cairan yang mengisi vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel.

Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

• Retikulum Endoplasma (RE)
• Retikulum Endoplasma Kasar (REK)
• Retikulum Endoplasma Halus (REH)
• Aparatus Golgi (Badan Golgi)
• Ribosom
• Lisosom
• Peroksisom dan Glioksisom (Badan Mikro)
• Mitokondria
• Ruang intermembran
• Matriks mitokondria
• Plastida
• Vakuola (rongga sel)
• Sentriol
• Sitoskeleton
• Mikrofilamen atau filamen aktin
• Mikrotubul
• Filamen antara (serabut antara)

Nukleus

NUKLEUS

Nukleus bertugas mengontrol kegiatan yang terjadi di sitoplasma. Di dalam nukleus terdapat kromosom yang berisi DNA yang merupakan cetak biru bagi pembentukan berbagai protein (terutama enzim). Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai fungsi di sitoplasma.

Inti sel eukariotik memiliki membran inti. Susunan molekul membran inti sama dengan susunan molekul membran sel, yaitu berupa lipoprotein. Pori pada membran inti memungkinkan hubungan antara nukleoplasma dan sitoplasma.

Di dalam inti terdapat :

1. Nukleolus (anak inti), berfungsi menyintesis berbagai macam molekul RNA (ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom. Ribosom penting bagi sintesis protein dalam sel.
2. Nukleoplasma (cairan inti), merupakan zat yang tersusun dari protein.
3. Butiran kromatin yang terdapat pada nukleoplasma, tampak jelas pada saat sel tidak membelah, butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom. Kromosom mengandung DNA (asam deoksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein.

DINDING SEL

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Pada sel muda, dinding sel tersusun dari zat pektin. Pada sel dewasa, dinding sel terbentuk dari bahan selulosa yang bersifat kaku sehingga bentuk sel tumbuhan cenderung tetap. Pada dinding sel terdapat bagian yang tidak menebal, yaitu bagian yang disebut noktah. Melalui noktah ini terjadi hubungan plasma sel satu dengan sel yang lain yang disebut plasmodesmata. Plasmodesmata berupa juluran plasma, yang berfungsi menjadi pintu keluar masuknya zat. Noktah pada batang pinus Plasmodesmata Contoh penyakit pada Dinding sel adalah kolesterol dan asam urat.

Transpor Melalui Membran Sel

Membran sel atau membran plasma terletak disebelah luar sitoplasma. Didalam sitoplasma terdapat bagianbagian yang disebut organel. Semua organel dibatasi oleh membran. Membran yang membatasi organel mempunyai struktur molekul yang sama dengan membran sel, yaitu terdiri atas molekul lemak dan protein. Protein yang tersumbul diantara dua lapis fosfolipid disebut protein ekstrinsik (perifer). Protein yang tenggelam diantara dua lapis fosfolipid disebut protein intrinsik (integral). Protein ekstrinsik bersifat hidrofilik (suka air), sedangkan protein intrinsik bersifat hidrofobik (menolak air).

Karena susunan membran sel yang demikian , maka membran sel bersifat semipermeabel atau selektif permeabel. Artinya, membran sel hanya dapat dilalui oleh air dan zatzat tertentu yang terlarut didalamnya. Membran sel berfungsi mengatur materi atau tranformasi dari dan keluar sel. Tranformasi melalui membran sel dapat dibedakan menjadi dua, yaitu transfor pasif dan transfor aktif.

Transfor Pasif

Transfor pasif adalah transfor yang tidak memerlukan energi. Transfor iniberlangsung akibat adanya perbedaan konsentrasi antara zat atau larutan. Transfor pasif terdiri dari difusi, osmosis, dan difusi terbantu.

• Difusi

Difusi adalah perpindahan zat (gas, padat, atau cair) dengan atau tanpa melewati membran, dari daerah yang konsentrasinya tinggi ke daerah yang konsentrasinya rendah sehingga konsentrasi zat menjadi sama. Contoh suatu tabung berisi suatu air, kemudian ditambahkan cairan dengan konsentrasi gula tinggi, maka ion atau molekul gula tadi akan bergerak menuju kearah air, cairan hasil campuran tadi konsentrasinya menjadi sama.

• Osmosis

Difusi suatu pelarut (biasanya air) melalui membran semipermeable secara deferensial dari suatu cairan yang berkonsentrasi tinggi ke cairan yang berkonsentrasi rendah. Konsentrasi disini adalah konsentrasi pelarutnya (Air).Peristiwa osmosis dapat kita temukan dalam kehidupan seharihari antara lain pada penyerapan air melalui bulubulu akar, dan mengerutnya sel darah merah yang dimasukkan ke dalam larutan hipertonis.

Difusi terbantu (Facillitated Difussion)

Difusi terbantu adalah difusi yang memerlukan bantuan protein, misalnya enzim. Contoh bakteri Escherichia coli jika dipindahkan ke medium yang mengandung laktosa, maka metabolismenya menurun. Salah satu sebabnya adalah membran selnya tidak dapat dilalaui laktosa (impermeabel).

Transfor aktif

Transfor aktif adalah tranfor yang memerlukan energi. Energi yang digunakan di dalam sel adalah ATP (adenosin trifosfat) yaitu energi kimia tinggi yang berasal dari hasil respirasi sel. Transfor aktif berfungsi memelihara keseimbangan di dalam sel. Contoh sitoplasma sel darah merah manusia mempunyai kadar ion kalium 30 kali lebih besar dari pada cairan ekstrasel, yaitu plasma darah. Di lain pihak, kadar ion natrium plasma darah 11 kali lebih besar dari pada sel darah merah. Untuk itu, perlu pengangkutan ion kalium dan ion natrium.

Transfor aktif melalui membran sel dapat berupa endositosis dan eksositosis.

• Endositosis

Endositosis adalah peristiwa pembentukan kantong membran sel saat larutan atau partikel di transfer ke dalam sel. Contoh endositosis adalah sel darah putih yang memakan bakteri penyakit. Sel tersebut membungkus bakteri dan menangkapnya dalam suatu vakuola makanan yang selanjutnya dicerna oleh lisosom.Endositosis antara lain pinositosis dan fagositosis.

• Pinositosis

Tahapan proses pinositosis adalah sebagai berikut. Mulamula, zat pemicu menempel pada reseptor khusus membran sel. Kemudian terjadi lekukan (invaginasi) dari membran sel membentuk gelembung / kantong atau saluran pinositosik. Di dalam sel, gelembung dapat pecah menjadi gelembung lebih kecil atau bergabung menjadi gelembung yang lebih besar.

• Fagositosis

Proses fagositosis sama dengan pinositosis, tetapi terjadi pada benda padat yang berukuran lebih besar. Fagositosi terjadi misalnya saat rotifera, Ciliata, atau organisme mikroskopik lain ditelan oleh amoeba. Amoeba memangsa paramecium dengan cara menangkapnya dengan kaki semu (pseudopodium), kemudian mengurungnya dalam vakuola (fagosom). Selama fagositosis, mangsa menjadi tak berdaya karena sekresi enzim pencerna dari sel pemangsa (fagositik). Contoh penyakitnya yaitu : bakteri dan virus.

• Eksositosis

Eksositosis adalah kebalikan dari endositosis. Pada se-lsel yang megeluarkan protein dalam juamlah besar, protein tersebut mula-mula berkumpul di dalam sebuah kantong yang dilapisi membran dalam kompleks Golgi. Kantong kemudian bergerak ke permukaan sel dan mengosongkan isinya keluar.Contoh neuron atau sel saraf, yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang sel otot. Ketika sel tumbuhan sedang membuat diding sel, eksositosis mengeluarkan karbohidrat dari vesikula golgi kebagian luar selnya.