PENDAHULUAN Sel adalah unit kehidupan struktural dan fungsional terkecil dari tubuh. Sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung dalam sel. Sel dan zat intraseluler membentuk keseluruhan jaringan tubuh. Ada triliunan sel dalam tubuh manusia. Sebagai contoh, jumlah total seldarah merah dalam tubuh manusia dengan ukuran tubuh rata-rata adalah 25 triliun. Bentuk dasar dari sel yang diisolasi adalh bulat, seperti sel darah, sel lemak dan sel telur. Bentuk sferikal dasar biasanya berubah karena spesialisasi sel berdasarkan fungsinya. Contoh sebuah sel saraf berbentuk seperti bintang dengan proseus yang panjang dan sel otot polos berbentuk seperti spindel. Penggepengan sel terjadi karena kontak dengan permukaan. Bentuk permukaan sel terjadi akibat tekanan dari banyak permukaan. Sel tubuh manusia adalah sel mikroskopik yang berdiameter sekitar 10 µm sampai 30 µm. fungsi sel dalam semua sel adalah sama yaitu sel mempertahankan suatu barier yang selektif (membrane plasma) diantara sitoplasma dan lingkungan ekstra seluler, sel yang berisi materi hereditas membawa instruksi dalam bentuk kode untuk proses sintesis sebagian besar komponen seluler, sel melakukan aktivitas metabolic, yang dikatalis reaksi kimian sehingga terjadi proses sintesis dan pergaulan molekul organic. Sel adalah unit struktural dan fungsional dari semua organisme hidup. Beberapa organisme, seperti bakteri, yang uniseluler, yang terdiri dari satu sel. Organisme lain, seperti manusia, yang multiseluler, atau memiliki banyak sel yang 100.000.000.000.000 sel diperkirakan! Setiap sel adalah dunia menakjubkan tersendiri: ia dapat mengambil nutrisi, mengubah nutrisi menjadi energi, melaksanakan fungsi khusus, dan bereproduksi jika diperlukan. Bahkan lebih menakjubkan adalah bahwa setiap sel menyimpan seperangkat sendiri instruksi untuk melaksanakan setiap kegiatan. Ada dua jenis utama atau kategori sel: sel prokariotik dan sel eukariotik. Kedua jenis sel memiliki beberapa kesamaan. Semua sel yang dikelilingi oleh membran plasma, yang terbuat dari lapisan ganda (bilayer) dari fosfolipid. Dalam membran ini, adalah sitoplasma yang terdiri dari cairan dan organel sel. Bakteri (Kerajaan Monera) adalah prokariota. Mereka memiliki DNA, tetapi tidak diatur dalam nukleus sejati dengan amplop nuklir di sekitarnya. Juga, mereka tidak memiliki banyak organel internal lainnya seperti mitokondria dan kloroplas.
KOMPONEN SEL Badan sel memiliki empat bagian dasar yaitu membrane plasma (plasmalemma, membrane sel), sitoplasma yang merupakan protoplasma sel, berbagai organel sitoplasma yaitu struktur tetap yang melakukan fungsi metabolic spesifik dan nucleus tempat materi genetic berada. 1. Dinding Sel dan Membran Plasma A. Dinding Sel Tiap sel dipisahkan dengan sekitarnya oleh membrane plasma atau membrane sel dan diluar dari membrane plasma ini masih terdapat lapisan dinding sel. Pada sel tumbuh-tumbuhan termasuk jamur dan bakteri dinding sel ini tampak nyata dan tersusun atas molekul-molekul karbohidrat dalam bentuk selulosa. Pada umumnya dinding sel tumbuhtumbuhan Nampak lebih tebal dan kuat karena mempunyai fungsi utama sebagai pelindung sel dan rangka sel. Walaupun dinding sel tumbuhtumbuhan ini tebal tetapi tetap mempunyai sifat permeabilitas yang tinggi sehingga bahan-bahan yang diperlukan oleh sel maupun bahanbahan yang dikeluarkan oleh sel dapat dengan mudah melewati sel. Pada sel tumbuh-tumbuhan yang masih muda dinding sel ini hanya selapis dan dinamakan lapisan primer. Apabila sel ini bertumbuh makin dewasa maka akan terbentuk lapisan diluarnya yang disebut lapisan sekunder. Antara kedua lapisan ini terdapat selapis tipis bahan yang mengandung pectin yang berfungsi sebagai perekat antara kedua lapisan. Pada sel hewan dinding sel yang ada sebenarnya merupakan dinding sel semu dan lebih dikenal sebagai selubung sel karena sangat tipis sehingga mula-mula diduga sel hewan tidak mempunyai dinding sel. Pada hewan selubung sel ini tersusun dari molekul-molekul karbohidrat yang kompleks. Selubung sel pada sel-sel epitel terdiri atas molekul-molekul glikoprotein dan polisakarida dalam bentuk asam hyaluronik, sedangkan pada sel-sel selaput lendir usus selubung sel ini umumnya terdiri dari molekul-molekul mucin. dari dinding sel Dinding sel melayani berbagai tujuan termasuk:
1. Mempertahankan/menentukan bentuk sel (analog dengan kerangka eksternal untuk setiap sel). Karena protoplas yang selalu bulat, ini adalah bukti kuat bahwa dinding akhirnya menentukan bentuk sel tumbuhan. 2. Dukungan dan kekuatan mekanik (memungkinkan tanaman untuk mendapatkan tinggi, tahan keluar daun tipis untuk memperoleh cahaya). 3. Mencegah membran sel dari meledak di media hipotonik (yaitu, tahan tekanan air). 4. Mengontrol laju dan arah pertumbuhan sel dan mengatur volume sel. 5. Bertanggung jawab untuk desain arsitektur tanaman dan pengendalian morfogenesis tanaman karena dinding menyatakan bahwa tanaman berkembang dengan penambahan sel (bukan migrasi sel). 6. Memiliki peran metabolik (misalnya, beberapa protein dalam dinding adalah enzim untuk transportasi, sekresi). 7. Penghalang fisik untuk: (a) patogen, dan (b) air dalam sel suberized. Namun, ingat bahwa dinding sangat berpori dan memungkinkan bagian bebas dari molekul kecil, termasuk protein hingga 60.000 MW. Pori-pori sekitar 4 nm (Tepfert & Taylor 1987). 8. Penyimpanan karbohidrat - komponen dinding dapat digunakan kembali dalam proses metabolisme lainnya (terutama di biji). Dengan demikian, di satu sisi dinding berfungsi sebagai repositori penyimpanan untuk karbohidrat. 9. Sinyal - fragmen dari dinding, disebut oligosaccharins, bertindak sebagai hormon. Oligosaccharins, yang dapat hasil dari perkembangan normal atau serangan patogen, melayani berbagai fungsi termasuk: (a) merangsang sintesis etilen, (b) mendorong phytoalexin (pertahanan kimia yang diproduksi sebagai respons terhadap infeksi jamur / bakteri) sintesis, (c) mendorong enzim kitinase dan lainnya, (d) meningkatkan kadar kalsium sitoplasma
dan (d) menyebabkan "ledakan oksidatif". Ledakan ini menghasilkan hidrogen peroksida, superoksida dan spesies oksigen aktif yang menyerang patogen secara langsung atau menyebabkan peningkatan lintas-link di dinding membuat dinding sulit untuk menembus. 10.Respon tanggapan - misalnya: (a) dinding akar kacang-kacangan adalah penting dalam bakteri pengikat nitrogen menjajah akar untuk nodul bentuk, dan (b) pollen-gaya interaksi yang dimediasi oleh kimia dinding. 11.Produk ekonomi - dinding sel yang penting untuk produk seperti kertas, kayu, serat, energi, tempat tinggal, dan bahkan serat dalam makanan kita. B. Membran Plasma Pada sel hewan membrane plasma inilah yang dalam gambar-gambar dianggap sebagai batas luar sel. Tahun 1902, Overton mengajukan suatu teori yang mengatakan bahwa membrane plasma merupakan lapisan lipid yang tipis karena melihat kenyataan bahwa zat-zat yang larut dalam lipid dapat melewati membrane plasma. Dengan melihat berbagai macam sifat membrane plasma, Danielli mengusulkan suatu pendapat bahwa membrane plasma terdiri atas lapisan rangkap lipid yang diapit oleh lapisan protein pada kedua permukaannya. Banyak teori tentang membrane plasma dikemukakan oleh para ahli tetapi pada dasarnya ada dua kelompok teori tentang susunan membrane plasma yaitu : 1. Leaflet theory yang menyatakan bahwa membrane plasma tersusun atas lapisan-lapisan. 2. Teori Globular yang menyatakan bahwa membrane plasma tersusun sebagai bola-bola yang berderet. Dari kedua teori tersebut berkembang suatu teori yang menyatakan bahwa kedua bentuk susunan membrane plasma ini dapat bertukar bentuk tergantung kebutuhan. Berdasarkan gambaran di atas dapat dikatakan bahwa membrane plasma merupakan suatu membrane yang bersifat dinamis dan mempunyai sifat-sifat yang khas pula sehingga banyak para ahli
yang menggambarkan membrane plasma ini sebagai salah satu organel sel yang letaknya di luar sitoplasma. 2. Sitoplasma Sitoplasma merupakan bagian terbesar dari sel yang didalamnya mengandung bagian-bagian sel seperti organel, inklusio dan inti sel di samping bahan-bahan lain yang terlarut dalam cairan sitoplasma. Sebenarnya sitoplasma ini merupakan benda setengah cair yang didalamnya mengandung bangunan yang mempunyai fungsi sendiri-sendiri yang tampak sebagai granula. Granula-granula ini sebenarnya adalah organel dan inklusio yang terdapat dalam sitoplasma dan mempunyai fungsi yang sangat penting untuk menjalankan kehidupan sel. Diantara organel dan inklusio ini terdapatlah matriks dari sitoplasma yang sebagian besar terdiri dari molekulmolekul protein yang berupa makromolekul sehingga tidak dapat keluar melalui membrane plasma. Selain protein di dalam sitoplasma terdapat pula molekul-molekul karbohidrat, lipid, vitamin, enzim, dan bahan-bahan organic lain serta bahan-bahan anorganik yang berbentuk ion-ion. Didalam sitoplasma inilah semua semua proses kimiawi terjadi baik yang berupa biosintesis, glikolisis, hidrolisis, dan proses-proses kimia lainnya. Di dalam sitoplasma pula terjadi banyak proses lain yang merupakan dasar dari fungsi sel. 3. Komponen Sitoplasma 1. Organel Organel adalah komponen tetap sitoplasma. Sebagian besar organel dibungkus semacam membrane yang mirip dengan membrane plasma. Membrane tersebut memisahkan organel dari lingkungan sitoplasma disekitarnya dan memungkinkan pembentukan kompartemen untuk aktivitas metaboliknya. Organel sebagai substansi hidup dalam sitoplasma mempunyai fungsi sendiri-sendiri dan berdasarkan fungsinya yang berkaitan dengan metabolism sel, organel dibedakan menjadi dua jenis yaitu: Organel yang aktif dalam metabolisme sel Ribosom
Mitokondria Reticulum endoplasma Aparatus golgi Lisosom Vakuola Organel yang tidak aktif dalam metabolisme sel Sentriol Mikrotubuli Fibril a) Ribosom Mikrobodi Ribosom adalah granula kecil berwarna hitam (berdiameter 25 nm), yang tersusun dari RNA ribosomal dan hamper 80 jenis protein. Ribosom ditemukan sebagai granula individual atau dalam kelompok disebut poliribosom. Ribosom bisa bebas dalam sitoplasma (ribosom bebas) atau melekat pada membrane reticulum endoplasma. Ribosom merupakan tempat sintesis protein Ribosom bebas terlibat dalam sintesis protein untuk dipakai sel itu sendiri; misalnya, dalam pembaharuan enzim dan membran. Ribosom yang berikatan merupakan tempat berlangsungnya sintesis protein yang merupakan produk sekretori yang akan dikeluarkan sel.
b) Mitokondria Ditemukan pada hampir semua sel, tetapi tidak ditemukan pada sel darah merah. Jumlahnya dalam sel berhubungan dengan konsumsi energi sel. Mitokondria tampak seperti batang atau filament yang bergerak dengan konstan dalam sebuah sel hidup. Setiap mitokondria terdiri dari membrane terluar halus dan membrane terdalam yang membentuk lipatan disebut Krista. Krista menonjol menyerupai rak ke dalam mitokondria dan menambah bidang permukaan membrane bagian dalam. Ruang antar Krista dipenuhi matriks, yang berisi protein, DNA, RNA, dan ribosom. Mitokondria sering disebut sebagai pembangkit tenaga sel karena fungsi terpentingnya adalah memproduksi energi dalam bentuk ATP. Energi tersebut dihasilkan dari penguraian nutrien seperti glukosa, asam amino, dan asam lemak. Enzim yang dibutuhkan untuk melepas energi secara kimia, terlokalisasi dalam matriks mitokondrial dan partikel kecil pada Krista. c) Retikulum endoplasma
Reticulum endoplasma tersusun dari jaring-jaring rongga (sisterna) datar yang dilapisi membran, yang menyambung membrane plasma dan membrane nuclear. Ada dua jenis reticulum endoplasma: reticulum endoplasma kasar (granular), yang membrannya memiliki ribosom, dan reticulum endoplasma halus yang tidak memiliki ribosom. Dalam sel yang mengandung kedua jenis reticulum endoplasma tersebut, reticulum endoplasma kasar bersambungan dengan reticulum endoplasma halus. Reticulum endoplasma merupkan tempat utama sintesis produk sel dan juga berperan dalam transport dan penyimpanannya. Reticulum endoplasma kasar menonkol dalam sel yang khusus untuk sekresi protein seperti enzim pencernaan. Reticulum endoplasma halus banyak terdapat dalam sel beberapa kelenjar endokrin yang menyintesis hormone dan dalam sel hati, tempat reticulum endoplasma terlibat dalam sintesis lipid dan kolesterol serta pemecahan glikogen. Pada sel otot, reticulum endoplasma halus disebut reticulum sarkoplasma dan turut berperan dalam proses kontraksi. d) Aparatus golgi Ada dalam sebagian besar sel, tetapi paling banyak dibentuk dan dipelajari pada sel glandular. Aparatus golgi mengandung 6 sampai 7 kantung datar yang terikat membran, atau sisterna, masing-masing bentuknya agak melekuk. Kantung tersebut tersusun seperti mangkuk terbalik.
Permukaan konveks susunan menghadap ke reticulum endoplasma dan nucleus; permukaan konkaf menghadap ke permukaan eksternal sel. Biasanya ada banyak vesikel transport di sisi perifer tonjolan dan ada sedikit penebalan vakuola yang berukuran lebih besar pada salah satu kutub. Aparatus golgi merupakan tempat akumulasi, konsentrasi, pembungkusan, dan modifikasi kimia produk sekretori yang disintesis dalam reticulum endoplasma kasar. i. Vesikel transpor terlepas dari reticulum endoplasma dan membawa hasil sekresi ke aparatus golgi, tempat sekresi bergabung dengan sisternanya. ii. Vakuola tebal yang besar akan mengonsentrasi sekresi dan membungkusnya menjadi granula sekretori. iii. Granula sekretori (zimogen) yang besar dan terbungkus rapat dengan membran. Mengelurkan isinya melalui proses eksositosis akibat stimulasi hormone dan saraf. iv. Apparatus golgi secara kimia juga memodifikasi molekul yang disintesis dalam reticulum endoplasma untuk bergabung dengan membrane plasma. Aparatus golgi ini menambahkan residu asam lemak pada protein tertentu untuk mengubahnya menjadi lipoprotein, dan bersintesis serta melekatkan rantai sisi karbohidrat pada protein untuk membentuk glikoprotein. Aparatus golgi memproses protein yang berfungsi secara intraseluler, seperti enzim lisosom. e) Lisosom Ditemukan pada sel. kecuali sel-sel darah merah dan sel kulit yang telah terkeratinisasi sempurna pada permukaan tubuh.
Lisosom adalah vesikel kecil yang terikat membran, mengandung hamper 50 jenis enzim hidrolitik, yang mampu menguraikan hampir semua jenis makromolekul (protein, lipid, karbohidrat, asam nukleat, dll). Lisosom primer hanya mengandung enzim; lisosom sekunder mengandung enzim dan materi terdegradasi. utama lisosom adalah untuk pencernaan intraseluler. Lisosom memegang peranan dalam proses normal dan patologis. Pada sel fagositik, agens yang berpotensi membahayakan seperti bakteri, virus, atau toksin akan dimakan sel tersebut. Agens tersebut akan melebur dengan lisosom primer untuk membentuk lisosom sekunder yang kemudian dicerna. Lisosom juga berperan dalam pertumbuhan dan perbaikan selular normal dengan cara memindahkan komponen selular yang sudah rusak atau berlebihan. Produk yang dicerna kemudian didaur ulang dalam sel untuk memungkinkan terjadinya pembaharuan dan rekonstruksi isi sel. Kerusakan sel akibat sejumlah pengaruh fisik atau kimia dapat menyebabkan membrane lisosom hancur dan enzim terlepas kedalam sitoplasma. Autolysis, pencernaan sel yang dihasilkan, menjadikan lisosom tersebut kantung bunuh diri untuk sel. Beberapa penyakit metabolic, dikenal sebagai penyakit penyimpanan (storage disease) (penyakit tay-sachs, penyakit gaucher, penyakit fabry). Disebabkan factor congenital (bawaan lahir) yaitu tidak adanya salah satu enzim lisosom. Akibatnya terjadi akumulasi abnormal dari zat yang dapat mengganggu fungsi normal sel.
f) Peroksisom (mikrobodi) Peroksisam adalah organel kecil, sferikal yang terikat pada membrane serta mengandung enzim destruktif. Peroksisom berfungsi untuk melindungi sel dari pengaruh hydrogen peroksida yang merusak. Peroksisom juga berfungsi dalam metabolism lipid. g) Nukleus Nukleus adalah organel terbesar. Organel ini ada di dalam seluruh sel tubuh kecuali pada sel darah merah matang yang kehilangan intinya saat berkembang. Umumnya setiap sel memiliki satu nucleus, namun beberapa sel raksasa, seperti sel megakariosit sumsung tulang, sel osteoklas tulang, dan sel otot rangka, memiliki beberapa nucleus. Membrane nuclear disusun dari membrane ganda yang dipisah oleh ruang perinuklear. i. Membrane dalam halus, sedangkan membrane luar biasanya mengandung ribosom dan menyatu dengan reticulum endoplasma. ii. Membrane dalam dan luar bergabung dalam interval jarak yang tidak beraturan disekitar nucleus untuk membentuk pori-pori nuclear. Sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran zat antara nukleus dan sitoplasma. Kromatin terlihat seperti gumpalan tidak beraturan atau granula basofilik kuat, atau benda berwarna biru yang menyebar keseluruh nucleus. Nukleoplasma adalah matriks yang menyelubungi kromatin. Matriks ini tersusun dari protein, metabolit, dan ion.
Nucleolus adalah struktur sferikal yang tersusun dari RNA dan protein. Ukuran dan jumlah nucleolus yang terdapat bervariasi pada setiap jenis sel yang berbeda. Pada sel yang tidak mensintesis protein, misalnya sepermatozoa, tidak ditemukan nucleolus. Nucleus sangat penting untuk keseluruhan aktivitas seluler. Nucleus mengandung materi genetic sel (DNA) yang mengkode informasi untuk mengontrol sintesis protein dan reproduksi sel, dua fungsi sel yang sangat penting. 2. Mikrofilamen, mikrotubulus, sentriol, dan silia serta flagella. Selain organel yang berlapis membrane, sitoplasma juga mengandung jarring-jaring komponen structural yang kompleks. a. Mikrofilamen Mikrofilamen adalah benang slinder solid yang terbuat dari protein dan ditemukan di berbagai tempat dalam sel. Mikrofilamen biasanya ditemukan dalam bentuk berkas yang disebut fibril, terletak tepat dibawah membrane plasma. Mikrofilamen bertanggung jawab atas kontraktilitas sel. Yang merupakan sifat semua sel tetapi berkembang dengan baik pada sel-sel otot. Kontraktilitas bertanggung jawab untuk daya gerak sel dan gerakan yang berkaitan dengan fagositosis, pinositosis dan pembelahan sel. b. Mikrotubulus
Mikrotubulus merupakan pipa berongga, panjang 20 nm sampai 25 nm, tersebar dalam sitoplasma semua sel. Mikrotubulus tersusun dari molekul tubulin protein. Mikrotubulus berkontribusi dalam sitoskeleton, atau elemen penunjang sel. Mikrotubulus juga terlibat dalam pembelahan sel, pergerakan sel, dan transport zat dari satu area sel kea rah lain. c. Sentriol Pada sel yang tidak membelah, dua sentriol berada di dekat nucleus dan apparatus golgi di sebuah bidang khusus yang disebut sentrosom. Dua anggota pasangan sentriol, yang satu sama lain tersususn perpendicular, disebut diplosom. Dinding setiap sentriol mengandung Sembilan susun mikrotubulus, yang masing-masing terdiri dari tiga subunit yang disebut triplet. Sentriol berfungsi dalam pembelahan sel dan juga menjadi tempat pembentukan silia dan flagella. Sentriol bereplikasi dan membelah sendiri sebelum pembelahan sel. setelah bereplikasi, setiap sentriol asli dan tiruannya pindah ke kutub nuclear yang berlawanan untuk memulai pembentukan aparatus spindel saat pembelahan sel. Badan basal adalah bentuk sentriol yang berada dalam membran plasma pada sel yang memiliki silia dan flagella. Badan
basal mengatur pembentukan mikrotubulus yang membuat silia dan flagella. d. Silia dan flagella Silia dan flagella adalah prosesus motil yang menjulur ke luar permukaan sel. Silia dan flagella terdiri dari mikrotubulus longitudinal, tersusun sebagai dua tubulus tunggal yang dikelilingi sebuah cincin tubulus ganda dengan Sembilan ruang. Silia berukuran pendek dan sangat banyak pada peermukaan sel, serta menjulur ke luar seperti bulu mata. Kelompok silia terombang-ambing dalam gelombang yang tidak serempak, terlihat seperti lading gandum yang tertiup angin. Flagella lebih panjang dari silia dan berbentuk seperti cambuk. Pada dasarnya, hanya ada satu flagella per sel. Flagella memiliki gerakan bergelombang yang menyebar di keseluruhan panjangnya. Flagella terpanjang berukuran 56 nm adalah ekor spermatozoa. Silia dan flagella, keduanya berfungsi dalam pergerakan. Silia mampu memindahkan cairan atau lapisan mukosa melalui permukaan sel di tempatnya berada, sedangkan flagella sel sperma berfungsi untuk mendorong sel. e. Inklusi sitoplasma adalah komponen selular sementara yang disintesis sel atau diambil dari sekeliling sel. Komponen ini tidak penting untuk kehidupan atau untuk aaktivitas selular dan mengandung berbagai materi seperti granula pigmen, glikogen, droplet lipid, Kristal, dan granula sekretori. DAFTAR PUSTAKA
, 30 Maret 2004, What is a Cell. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/about/primer/genetics_cell.html. (diakses tanggal 13 September 2012) Carter, J Stein. 03 November 2004. Cells and Organelles. http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/cells.htm. (diakses tanggal 13 September 2012) Juniarto, Achmad Zulfa dan Juwono. Biologi Sel. Jakarta: EGC. 2003 Ramadhan, Putu Arya. 06 Januari 2012. Komponen dan Sel. http://mhs.blog.ui.ac.id/putu01/2012/01/06/komponen-dan-struktur-sel/. (diakses tanggal 13 September 2012) Saupe, Stephen G. 30 September 2011. Cell Walls - Structure & Function. http://employees.csbsju.edu/ssaupe/biol327/lecture/cell-wall.htm. (diakses tanggal 13 September 2012) Solane, ethel. Anatomi dan Fisiologi Untuk Pemula. Jakarta: EGC. 2003