Sel

Sel merupakan tingkatan struktural kehidupan terendah yang memiliki seluruh sifat kehidupan, seperti reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan, pemanfaatan energi, respons terhadap lingkungan, homeostasis (pengaturan tubuh), dan adaptasi lingkungan sekitarnya.

Penemuan Sel
Sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan dari Inggris bernama Robert Hooke pada tahun 1665. Hooke mengamati sel gabus dari dinding sel tumbuhan yang sudah mati dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ia melihat adanya ruangan kecil kosong yang kemudian menamakannya dengan sel. (bahasa Latin, cellula = kamar kecil).

Gambar 1.1 Sel Gabus hasil pengamatan Robert Hooke

Penemuan tentang sel berkembang ketika Antonie Van Leeuwenhoek menjadi orang pertama yang melihat sel hidup dari alga Spirogyra dan bakteri menggunakan mikroskop pada tahun 1674.

Teori tentang Sel

• Jean Baptise de Lamarck (1809) mengeluarkan pernyataan bahwa setiap badan hidup merupakan kumpulan sel-sel.
• Ludolph Christian Treviranus dan Johann Jacob Paul Moldenhawer menyatakan bahwa individu merupakan kesatuan dari sel-sel. 
• Henri Dutrochet menyatakan bahwa sel merupakan elemen fundamental dari organisme.
• Theodore Schwann (ahli anatomi hewan) dan Mathias Jakob Schleiden (ahli anatomi tumbuhan) pada tahun 1838 berpendapat bahwa sel merupakan unit dasar kehidupan dan setiap makhluk hidup tersusun dari sel. 
• Felix Dujardin (1835) menyatakan bahwa bagian terpenting dari sel hidup adalah cairan yang selalu terdapat di dalam sel hidup.
• Johannes Purkinje (1840) memperkenalkan istilah protoplasma yang merupakan cairan di dalam sel.
• Max Schultze berpendapat bahwa protoplasma merupakan struktur dasar kehidupan dan merupakan bagian terpenting dari sel.
• Rudolf Ludwig Karl Virchow pada tahun 1858 menyatakan bahwa sel berasal dari sel sebelumnya (omnis cellula e cellula).
• Robert Brown menemukan nukleus (inti sel) pada sel tanaman anggrek. Ia berpendapat bahwa nukleus memiliki arti penting bagi sel karena mengatur segala aktivitas di dalam sel.

Maka dapat disimpulkan bahwa : 

• Semua makhluk hidup terdiri atas sel-sel.
• Sel merupakan unit struktural makhluk hidup yang menjadi komponen dasar penyusun tubuh makhluk hidup.
• Sel merupakan unit fungsional karena sel melakukan suatu fungsi kehidupan, seperti sintesis protein, reproduksi, melakukan respons, melakukan pemanfaatan energi dll.
• Semua sel berasal dari sel sebelumnya.
• Sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Ukuran Sel

Sebagian besar sel berdiameter antara 1 - 100 mikrometer dengfan volume berkisar antara 1 - 1000 mikrometer kubik. Untuk mengamati sel, kita bisa menggunakan mikroskop cahaya (light microscope, LM). Sedangkan untuk mengamati organel pada sel kita bisa menggunakan mikroskop elektron. Mikroskop elektron baik sekali digunakan untuk mengkaji spesimen sel mati. Sedangkan mikroskop cahaya lebih cocok digunakan untuk mengkaji spesimen sel-sel hidup. 

Tipe Sel 

Secara struktural, terdapat 2 tipe sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

- Sel Prokariotik

• Prokariotik (Yunani, pro = sebelum, karyon = inti)
• Tidak memiliki membran inti
• Materi genetik (DNA) terkonsentrasi pada nukleoid
• Memiliki DNA sirkuler (plasmid)
• Dinding selnya dilapisi kapsul seperti gel. 
• Sebagian besar ada yang mempunyai organel perlekatan berupa pili dan organel pergerakan berupa flagela. 

- Sel Eukariotik 

• Eukariotik (Yunani, eu = sebenarnya, karyon = inti)
• Memiliki membran inti
• Terdapat sitosol, serta organel-organel sel yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik.

Gambar 1.2 Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

Gambar 1.3 Perbedaan Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

Struktur Sel dan Fungsinya 

1. Membran Sel (Membran Plasma)

- Bersifat selektif permeabel atau semipermeabel karena hanya dapat dilewati ion, molekul, dan senyawa-senyawa tertentu.

- Tersusun dari bahan lipid (fosfolipid), protein, dan karbohidrat.

- Model struktur membran sel dikemukakan oleh J. Singer dan G. Nicolson, pada tahun 1972 yang disebut dengan model mosaik fluida, yang menyatakan bahwa model ini bersifat dinamis karena molekul lipid dan protein penyusunnya dapat bergerak seperti zat cair (fluida).

- Membran plasma terdiri atas 2 lapisan (bilayer) fosolipid. Satu unit fosfolipid terdiri atas :

  a. Fosfat di bagian kepala pada permukaan membran yang bersifat hidrofilik (suka air)

  b. Asam lemak di bagian ekor, tersembunyi di dalam membran yang bersifat hidrofobik (tidak suka air)

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

  a. Protein integral (intrinsik) tertanam di antara bilayer fosfolipid. Protein integral memiliki sisi luar pada kedua membran yang bersifat hidrofilik dan bagian dalam yang bersifat hidrofobik.

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

- Komposisi lipid dan protein antara sisi dalam dan sisi luar membran bersifat asimetris (tidak sama).

- Pada permukaan membran terdapat karbohidrat berupa oligosakarida. Oligosakarida terikat secara kovalen dengan lipid yang kemudian disebut glikolipid, sedangkan oligosakarida yang terikat dengan protein disebut glikoprotein. 

- Fungsi membran sel antara lain :

  a. Mengontrol masuk dan keluarnya zat dari atau ke dalam sel

  b. Sebagai pelindung agar isi sel tidak keluar

  c. Sebagai reseptor (penerima rangsangan) dari luar sel.

Gambar 1.4 Struktur Membran Sel 

2. Nukleus (Inti Sel)

- Berdiameter 5 mikrometer

- Diselubungi membran ganda (luar dan dalam)

- Membran inti tersusun dari bahan lipid dan protein

- Di sekeliling inti terdapat pori-pori untuk mengatur keluar masuknya makromolekul dari nukleus

- Di dalam nukleus terdapat nukleoplasma (plasma inti), anak inti (nuklelous), dan materi genetik berupa benang-benang kromatin.

- Fungsi nukleus, yaitu :

  a. Mengotrol sintesis protein dengan cara menyintesis m-RNA sesuai dengan perintah DNA

  b. Mengendalikan proses metabolisme sel

  c. Menyimpan informasi genetik berupa DNA

  d. Tempat penggandaan (replikasi) DNA

Gambar 1.5 Struktur Inti Sel

3. Sitoplasma 

- Cairan sel yang terletak di dalam sel, di luar inti sel, dan organel sel

- Berupa koloid homogen yang jernih, mengandung nutrien, ion-ion, garam, dan molekul organik

- Dapat mengalami perubahan dari fase sol (konsentrasi air tinggi) ke fase gel (konsentrasiair rendah) atau sebaliknya

- Fungsi sitoplasma, yaitu :

  a. Tempat organel sel dan sitoskeleton

  b. Memungkinkan terjadinya pergerakan organel sel oleh aliran sitoplasma

  c. Tempat terjadinya reaksi metabolisme

  d. Untuk menyimpan molekul-molekul organik (misalnya karbbohidrat, protein, lemak, dan enzim)

Gambar 1.6 Sitoplasma

4. Ribosom

- Berupa butiran kecil dengan diameter sekitar 20 - 22 nm

- Ribosom dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

  a. Ribosom Bebas, tersuspensi di dalam sitosol. Ribosom bebas menyintesis protein yang akan berfungsi di dalam sitosol, seperti enzim metabolisme.

  b. Ribosom Terikat, menempel pada retikulum endoplasma (RE). Ribosom terikat menyintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran RE, sekresi protein, serta pembungkusan pada organel tertentu seperti lisosom.

Gambar 1.7 Ribosom Bebas dan Ribosom Terikat

- Sintesis protein adalah proses pencetakan protein di dalam sel. Sifat protein sebagai pengendali dan zat pembangun makhluk hidup yang ditentukan oleh jenis, jumlah, dan urutan asam amino penyusunnya. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA (deoxyribonucleic  acid). Sintesis protein bermanfaat untuk menghasilkan hormon, enzim, antibodi, sumber energi, serta pembentukan dan perbaikan sel-sel atau jaringan tubuh. 

5. Retikulum Endoplasma (RE)

- Membran berbeentuk labirin yang berhubungan dengan selubung inti sel. 

- Tersusun dari jaring-jaring tubula dan gelembung membran sisterna. 

- Retikulum Endoplasma dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

  a. Retikulum Endoplasma Halus (tidak bergranula). Berperan dalam sintesis lipid (fosfolipid dan sterol), metabolisme karbohidrat, dan menetralisir racun. Terdapat pada sel ovarium, testis, hati, dan otot. 

  b. Retikulum Endoplasma Kasar (bergranula). Berperan membentuk fosfolipid membrannya sendiri dan transpor hasil sintesis protein sekertori,(misalnya glikoprotein dan hormon insulin di dalam sel pankreas). Protein sekretori keluar dari RE dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula tersebut kemudian berpindah ke bagian sel lainnya yang disebut vesikula transpor. 

Gambar 1.8 Retikulum Endoplasma

6. Badan Golgi (Aparatus Golgi)

- Ditemukan pertama kali oleh Cammilio Golgi pada tahun 1898 di dalam sel-sel kelenjar.

- Terdiri atas tumpukan kantong membran pipih sisterna dan vesikula-vesikula.

- Berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman produk sel.

- Badan Golgi pada tumbuhan disebut diktiosom

- Fungsi Badan Golgi, antara lain :

  a. Berperan dalam sekresi dan membentuk vesikula yang berisi enzim untuk sekresi

  b. Membuat makromolekul

  c. Membuat akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim pemecah dinding sel telur

  d. Membentuk membran plasma dari vesikula-vesikula yang dilepaskan

  e. Membentuk dinding sel pada tumbuhan

Gambar 1.9 Aparatus Golgi

7. Lisosom

- Organel kecil berdiameter 0,1 mikrometer

- Berbentuk seperti kantong (vesikel) yang diselubungi membran tunggal

- Berisi enzim hidrolitik yang mencerna makromolekul 

- Lisosom dibuat di REK kemudian ditransfer lebih lanjut ke Badan Golgi

- Fungsi Lisosom, yaitu :

- Berperan dalam pencernaan intrasel

- Berperan dalam proses fagositosis 

- Autofag (menelan dan mendaur ulang organel yang rusak)

- Autolisis (merusak isi sel sendiri dengan cara membebaskan semua isi lisosom) seperti peristiwa hilangnya ekor katak saat metamorfosis.

- Penyakit yang timbul akibat kelainan lisosom, yaitu :

  a. Pompe, ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakarida sehingga terjadi akumulasi (penimbunan) glikogen yang dapat merusak sel-sel hati.

  b. Tay-Sachs, enzim pencerna lipid inaktif atau hilang, sehingga terjadi penimbunan lipid yang dapat merusak otak

Gambar 2.1 Lisosom

Gambar 2.2 Pembentukan Lisosom

8. Peroksisom

- Organel menyerupai kantung berbentuk agak bulat, mengandung butiran kristal, dan diselubungi membran tunggal

- Mengandung enzim oksidase dan enzim katalase. Enzim oksidase berfungsi untuk memindahkan hidrogen dari suatu substrat agar dapat bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk sampingan yang bersifat racun, tetapi akan diubah oleh enzim katalase menjadi air dan oksigen.

- Pada hewan ditemukan pada sel hati dan ginjal. 

- Pada tumbuhan ditemukan di dekat kloroplas dan mitokondria pada sel-sel daun.

- Fungsi Peroksisom, yaitu :

  a. Penghasil enzim oksidase dan katalase

  b. Memecah asam lemak menjadi molekul kecil untuk bahan bakar respirasi sel

  c. Di dalam hati,peroksisom menetralisir alkohol dan senyawa berbahaya lainnya.

Gambar 2.3 Peroksisom

9. Glioksisom

- Peroksisom yang ditemukan pada jaringan penyimpan lemak pada biji tumbuhan. 

- Berfungsi untuk menghasilkan enzim yang dapat mengubah asam lemak menjadi gula, yang akan digunakan sebagai sumber energi pada saat biji berkecambah.

Gambar 2.4 Glioksisom

10. Mitokondria

- Organel sel berbentuk silinder dengan panjang 1 - 10 mikrometer.

- Diselubungi oleh membran ganda.

- Membran dalam mitokondria yang berlekuk-lekuk disebut krista

- Krista memperluas permukaan membran sehingga dapat meningkatkan produktivitas respirasi sel

- Disebut organel semiotonom karenamemiliki DNA yang dapat mengatur sinteis protein yang dilakukan oleh ribosom di organel tersebut.

- Berfungsi dalam respirasi sel serta metabolisme energi di dalam sel yang menghasilkan ATP

Gambar 2.5 Mitokondria

11. Plastida

- Diselubungi membran ganda

- Hanya terdapat pada sel tumbuhan dan alga (ganggang)

- Plastida dibedakan menjadi 3 macam, yaitu :
  a. Leukoplas, merupakan plastida berwarna putih atau tidak berwarna. Terdapat pada sel akar, umbi, dan biji. Berdasarkan jenis materi yang disimpan, leukoplas dibedakan menjadi amiloplas (menyimpan amilum), elailoplas (menyimpan minyak), dan proteoplas (menyimpan protein).

  b. Kromoplas, plastida yang mengandung pigmen selain klorofil (hijau), contohnya fikoeritrin (merah), fikosianin (biru), fikosantin (coklat), karoten (kuning), dll. Terdapat pada sel bunga dan buah-buahan yang masak.

  c. Kloroplas, plastida berbentuk seperti lensa, mengandung klorofil untuk fotosintesis. Kloroplas merupakan organel semiotonom karena mengandung DNA dan ribosom. Di dalam kloroplas terdapat tilakoid untuk reaksi terang dan grana. Di luar tilakoid ada cairan yang disebut stroma untuk reaksi gelap.

Gambar 2.6 Kloroplas

12. Sentrosom dan Sentriol

- Organel tempat tumbuhnya mikrotubul yang terletak di dekat nukleus

- Di dalam sentrosom terdapat 1 pasang sentriol. Snetriol berbentuk silinder yang tersusun dari 9 pasang triplet mikrotubula.

- Berfungsi untuk pembelahan sel

13. Vakuola

- Berisi cairan dan diselubungi membran tunggal

- Vakuola dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

   a. Vakuola Makanan, dibentuk saat fagositosis yang berfungsi untuk mencerna serta mengedarkan hasil pencernaan ke seluruh bagian sel.

   b. Vakuola Kontraktil, atau vakuola berdenyut, berfungsi sebagai osmoregulator, yaitu pengatur tekanan osmosis sel dengan cara memompa air yang berlebihan keluar sel.

Gambar 2.7 Vakuola

14. Dinding Sel

- Terdapat pada sel tumbuhan,jamur, dan alga (ganggang)

- Terdapat noktah atau bagian dinding yang tidak menebal, sehingga memungkinkan terjadinya hubungan antarplasma sel yang berbentuk juluran, disebut plasmodesmata.

- Fungsi Dinding Sel, yaitu :

  a. Melindungi sel

  b. Mempertahankan bentuk sel

  c. Mencegah penyerapan air yang berlebihan

Gambar 2.8 Dinding Sel

15. Sitoskeleton

- Kerangka sel yang kuat dan lentur, berupa jalinan serabut yang tersebar di seluruh sitoplasma

- Berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel, serta sebagai tempat tertambatnya beberapa organel sel. 

- Berdasarkan ukurannya, sitoskeleton dibedakan menjadi :

  a. Mikrotubula

     Batang lurus berongga, terbentuk dari protein globular tubulin.

     Berfungsi untuk memberi bentuk sel, jalur pergerakan organel yang memiliki molekul motor, dan berperan dalam pemisahan kromosom ke arah kutub yang berlawanan saat pembelahan sel

  b. Mikrofilamen (filamen aktin)

      Berbentuk padat, terdiri atas rantai ganda dari subunit aktin yang terlilit. Aktin termasuk protein globular. Fungsinya yaitu, menyokong bentuk sel, menyebabkan lapisan sitoplasma luar memiliki kekentalan semi padat (gel),berperan dalam kontraksi pada sel-sel otot, menyebabkan aliran sitoplasma di dalam sel, mengatur motilitas sel, membentuk inti mikrovili,dan membentuk alur pembelahan sel.

   c. Filamen Intermediet (Filamen Antara)
       Serabut protein yang menggulung seperti kabel dan lebih tebal dari mikrofilamen. Tersusun atas subunit protein yang disebut keratin dan bersifat lebih permanen. Berfungsi untuk memperkuat bentuk sel,menjaga kestabilan posisi organel sel tertentu, tempat bertautnya nukleus, serta membentuk lamina nukleus yang melapisi bagian dalam selubung nukleus.