POKOK BAHASAN 5. SEL 5.1. SEJARAH PENEMUAN SEL Tahun 1665, Robert Hooke menemukan sel mati dan gabus kulit batang Quercus suber yang tinggal dinding selnya saja, tersusun seperti rumah lebah. Ruangruang kecil tanpa isi sel tersebut kemudian disebut sel. Tahun 1770, Anthony van Leeuwenhoek menemukan kioroplast pada daun segar Tahun 1772, Bonaventun Corti menemukan aliran plasma pada ganggang Chara sp. Tahun 1930, Robert Brown menemukan inti sel (nukleus) Tahun 1846, Mattheas Schleiden menemukan anak inti (nukleolus) Hugo van Mohi dapat membedakan antara protoplas dan cairan sel Tahun 1838, Mattheas Schleiden dan Theodor Schwann menemukan vakuola sel Tahun 1839, Mattheas Schleiden dan Theodor Schwann mengemukakan teori sel Tahun 1850, Kollicher menemukan mitokondria Tahun 1962, Kollicher mengemukakan istilah sitoplasma Tahun 1898, Camilo Golgi menemukan diktiosom dan aparatus golgi Rudolf Virchow mengamati pembelahan mitosis Konsep Teori Sel: 1. Sel merupakan satuan struktur dan organisme hidup 2. Sel merupakan satuan fungsi dalam organisme hidup 3. Semua sel berasal dari sel Sel tumbuhan didefinisikan sebagai unit dasar yang universal dari suatu struktur organik. Pandey (1980) membagi komponen penyusun sel dalam 2 kelompok, yaitu: 1. Komponen protoplasmik atau komponen yang hidup dari sel, terdiri dari inti, mitokondria, plastida, retikulum endoplasma, ribosom, lysosom, sphaerosom, microtubule dan badan golgi 2. Komponen non-protoplasmik atau komponen yang tidak hidup dari sel, terdiri dari vakuola, dan hasil-hasil metabolisme al. kristal, minyak atsiri, amilum, aleuran.
5.2. KOMPONEN PROTOPLASMIK Komponen-komponen dalam Sel yang termasuk dalam komponen protoplasmik adalah: 1. Sitoplasma Sitoplasma merupakan substansi hialin yang jernih dengan bahan dasar hialoplasma. Sitoplasma dibedakan menjadi 3 bagian: 1.1. plasmolema, merupakan dinding plasma luar yang bersifat semipermeable 1.2. polioplasma, merupakan bagian yang Iampak keruh karena adanya butirbutir mikrosoma. Pada bagian ini dapat dilihat adanya aliran sitoplasma (rotasi dan sirkulasi) 1.3. tonoplas, merupakan membran dalam yang berbatasan dengan vakuola, Gambar 5.1. Sel tumbuhan dengan berbagai macam organela yang ada didalamnya (Esau,1972) 2. Inti sel (nukleus) Inti sel merupakan pusat pengendali segala macam proses yang terjadi di dalam sel, dibungkus oleh membran ganda yang tersusun dari senyawa lipoprotein dengan pori yang mempunyai ukuran bervariasi dari 400 sampai 600 A. Dengan adanya pori ini memungkinkan terjadinya komunikasi antara nukleoplasma dan sitoplasma. Membran luar inti mengalami pertumbuhan keluar membentuk struktur tubular dan bercabang, yang kelak akan menjadi retikulum endoplasm, dimana di permukaan retikulum endoplasma kadang menempel sejumlah ribosom. Di bagian dalam dan membran dalam terdapat nukleoplasma yang mengandung ribosom inti dan
kromatin yang kelak akan menjadi kromosom pada saat Sel dalam fase pembelahan. Kromatin merupakan materi genetik dari sebuah Sel. Dalam kondisi tertentu nukleoplasma tampak sebagai granula dengan larutan semi-cair yang homogen dan mengandung asam nukleat, nukleoprotein dan lain sebagainya. Di dalam nukleoplasma juga dijumpai badan bulat yang jumlahnya mungkin lebih dari satu yang disebut nukleolus I anak inti (jamak:nukleoli). Nukleolus ini tersusun dari protein dan ARN. 3. Plastida Plastida berupa benda kecil-kecil dengan bentuk yang bervariasi yang tersusun atas zat putih telur yang mempunyai struktur dan fungsi spesifik. Plastida berkembang dan proplastida. Kloroplast merupakan plastida yang paling umum diketahui sehubungan dengan fungsinya dalam proses fotosintesis. Berdasarkan warnanya, plastida dikelompokkan menjadi: 3.1 leukoplas (tak berwarna), biasanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan 3.1.1 Leukoplas pembentuk tepung disebut leukoamiloplas, dijumpai pada empulur batang, umbi dan biji 3.1.2 Leukoplas pembentuk minyak disebut elaioplas, dijumpai pada lumut hati/hepaticeae 3.1.3 Leukoplas pembentuk protein disebut proteinoplas, dijumpai di dalam stroma 3.2 Kromatofora merupakan plastida yang mengandung pigmen. Berdasarkan pigmen yang dikandung, kromatofora dikelompokkan menjadi: 3.2.1 kromoplas, apabila pigmen yang dikandung adalah karoten dan xantofil 3.2.2 kloroplas mengandung pigmen klorofil dan karotenoid 3.2.3 feoplas mengandung piginen fikoxantin 3.2.4 redoplas, apabila pigmen yang dikandung adalah fikoeritrin 4. Mitokondria Mitokondria merupakan organela membran ganda yang mempunyai ukuran diameter 1-2 µm dan jumlahnya di dalam sel bervariasi tergantung pada masingmasing spesies. Di antara dua membran tersebut terisi larutan yang kaya akan
koensim. Membran dalam mengadakan perlipatan ke arah dalam yang disebut cristae. Masing-masing mitokondria mengandung asam deoksiribonukleat dan sistem enzim oksidasi. Mitokondria mempunyai fungsi yang berhubungan erat dengan respirasi Se! (mengandung emzim-enziin respirasi). 5. Ribosom Ribosom berupa partike! kecil bergaris tengah 17-20 µm terdapat pada sitoplasma dan kadang dijumpai menempel pada membran sebe!ah!uar retikulum endop!asma yang tersusun sangat teratur (roset, spiral ataupun melingkar). Ribosom mengandung ARN, nukleoprotein dan ensim-ensim yang diper!ukan dalam sintesis protein. Masing-masing ribosom terdiri dari 2 sub-unit yang sam sama lain berbeda dalam hal ukuran. Dua buah sub-unit ini berhubungan satu dengan yang lain dalam suatu ikatan yang memerlukan ion magnesium untuk stabilitasnya. 6. Retikulum endoplasma Retikulum endoplasma berbentuk seperti tabung kempis, bercabang atau seperti buluh sempit yang kadang berawal dan membran inti dan berakhir pada membran plasma. Retikulum endoplasma ada yang mengandung nbosom (disebut retikulum endoplasma granuler atau kasar) dan ada yang tidak mengandung ribosom (disebut retikulum endoplasma non-granuler atau halus). Retikulum endoplasma berfungsi sebagai tempat sintesis pelbagai bagian sel yang penting, antara lain asam lemak dan protein. 7. Diktiosom (badan golgi) Diktiosom terdiri dan tumpukan sistema pipih yang bulat, setiap sistema dibatasi oleh membran yang halus. Di bawah elektron mikroskop diktiosom tampak tersusun oleh 3 macam struktur, yaitu struktur seperti kantong pipih, vakuola besar dan kantong yang membulat. Diktiosom terutama terlibat dalam sekresi gula (pada sekresi nektar), polisakarida (bahan-bahan dinding sel) dan kompleks protein- polisakarida. 8. Mikrobadan Mikrobadan atau mikrobodi badan renik berdiameter antara 0,5-1,5 µm, terdapat dalam sitoplasma sel dan berbagai jaringan. Mikrobadan dibatasi oleh membran tunggal dan matriknya tampak seperti granul atau fibril, berisi berbagai macam emsim sesuai dengan macam sel atau jaringannya.
Ada dua kelompok mikrobadan, yaitu: 8.1 peroksisom, berhubungan dengan kloroplas dan merupakan tempat fotorespirasi asam glikolat 8.2 glioksisom, terlibat dalam penggunaan asetil-coa pada waktu pengerahan cadangan lipid, terutama sewaktu pekercambahan biji yang mengandung minyak. 9. Sferosom Sferosom merupakan tubuh lipid yang yang dikelilingi membran, berbentuk bulat dengan diameter 0.5-1 µm berfungsi dalam sintesis lemak dan di dalamnya juga dijumpai adanya timbunan lemak. Selain sebagai tempat sintesis lemak, sferosom juga diduga sebagai intermedia dalam sintesis lilin, kutin dan berbagai senyawa penghasil kutin dan suberin penyusun dinding sel. 10. Lisosom Lisosom berbetuk seperti mitokondria hanya saja hanya mempunyai mebran tunggal dan tidak mempunyai kristae, mempunyai diameter 04-0.8 µm dan lazim dijumpai pada sel-sel hewan. Pada sel tumbuhan kadang terdapat pada sel-sel meristem akan tetapi tidak selalu dijumpai adanya lisosom. Lisosom mengandung enzim-enzim yang berperan dalam proses hidrolisis. 5.3. KOMPONEN NON-PROTOPLASMIK Berdasarkan sifatnya, komponen non-protoplasmik dapat dibedakan menjadi: cair dan padat. Komponen non-protoplasmik yang bersifat cair dan terdapat di dalam vakuola adalah, asam-asam organik, karbohidrat, protein, alkaloid (nikotin, piperin), zat penyamak, dan zat warna antosianin. Lemak dan minyak lemak, terdapat sebagai cadangan makanan pada biji-bijian contohnya pada kacang tanah (Arachis hypogaea) dan kelapa (Cocos nucfera). Minyak atsiri, dijumpai sebagai tetes-tetes yang membiaskan cahaya, Contohnya pada akar rimpang jahe (Zingiber officinale) dan kulit buah jeruk (Citrus sp) Damar, terdapat pada Comferae (Pinus) Komponen non-protoplasmik yang bersifat padat yaltu: 1. Kristal Calsium oksalat merupakan endapan dan garam oksalat yang jika terakumulasi terlalu banyak akan bersifat racun pada tumbuhan. Bentukbentuk kristal Ca-oksalat bermacam-macam dan dapat dipakai sebagai ciri taksonomi pada tumbuhan, yaitu:
1.1 kristal tunggal besar, contohnya pada daun jeruk (Citrus sp.) 1.2 kristal pasir, contohnya pada tangkai daun bayam (Amaranthus sp) dan daun tembakau (Nicotiana tabacum) 1.3 kristal rafida, contohnya pada daun bunga pukul empat (Mirabilisjelapa) dan batang lidah buaya (Alloe sp) 1.4 kristal drussen /roset, contohnya pada tangkai daun begonia dan batang jarak ((Ricinus communes) 1.5 kristal sferokristal (radial), contohnya pada Phylocactus. 2. Aleuron, merupakan cadangan makanan yang berupa protein disimpan di dalam vakuola sel. Letak aleuron pada tumbuhan, pada biji jarak tersebar dalam keping biji dan pada biji jagung merupakan lapisan dan terdapat di bagian terluar dan endosperm. 3. Amilum, merupakan cadangan makanan yang tersimpan dalam umbi, rizoma, batang, buah dan biji. Berdasarkan letak hilus/hilum (titik awal terbentulmya amilum), amilum dibedakan menjadi: amilum konsentris, apabila hilus terdapat di tengah amilum, contohnya pada ubi jalar (Ipomaea batatas) dan amilum eksentris, apabila terdapat di tepi amilum, contohnya pada umbi kentang (Solanum tuberosum) Berdasarkan junilah hilus/hilum, amilum dibedakan menjadi: 3.1 butir amilum tunggal (monoadeif), contohnya pada ubi jalar 3.2 butir amilum setengah majemuk (diadeif), contohnya pada umbi kentang 3.3 butir amilum majemuk (diadeif), contohnya pada biji padi (Oriza sat/va) 5.4. DINDING SEL Dinding sel merupakan bagian paling luar dari sel tumbuhan dan merupakan bagian yang membedakan antara sel tumbuhan dan sel hewan. Setelah terjadi pertumbuhan sekunder, dinding sel tumbuhan dibagi menjadi 3 lapisan, yaitu: 1. lamela tengah, merupakan perekat sel satu dengan sel yang lain apabila beberapa sel membentuk jaringan. Lapisan ini tersusun dan zat pektin. Pada tumbuhan berkayu, lamela tengah biasanya mengalami lignifikasi. 2. Dinding primer, merupakan dinding yang pertama kali terbentuk dan selama sel dalam fase perkembangan. Lapisan ini tersusun dan zat selulosa, hemiselulosa dan pektin, kadang-kadang juga mengandung lignin. 3. Dinding sekunder, merupakan lapisan yang terbentuk di sebelah dalam dan dinding primer setelah sel selesai mengadakan pertumbuhan. Lapisan ini
terususn dari zat selulosa, hemiselulosa dan lignin (tidak dijumpai adanya zat pektin). Secara umum senyawa penting penyusun dinding sel adalah: selulosa, hemiselulosa, pektin, dan protein. Selulosa merupakan rantai glukosa yang panjang dan tidak bercabang akan menyatu membentuk mikrofobril dan menyusun kerangka dinding sel. Proses penebalan dinding sel dapat terjadi secara aposisi, apabila mikrofibrilmikrofibril tumbuh sejajar dengan mikrofibril-mikrofibril sebelumnya, dan dapat juga terjadi secara intususepsi, apabila mikrofibril tumbuh membentuk jalinan dan menyusup di anatara mikrofibñl-mikrofibril yang lama. Noktah Merupakan bagian dinding sel yang tidak mengalami penebalan, sehingga memungkinkan adanya hubungan antara suatu sel dengan sel-sel yang ada di sekitarnya. Berdasarkan bentuknya, ada 2 macam tipe utama noktah: 1. Noktah sederhana (biasa) 2. Noktah terlindung (berhalaman), apabila dijumpai adanya perkembangan dinding sekunder di atas rongga noktah sehingga terbentuk suatu atap yang melengkung dengan lubang sempit di tengahnya. Jika dua noktah sederhana berpasangan disebut pasangan noktah sederhana, apabila kedua noktah terlindung berpasangan disebut pasangan noktah terlindung (berhalaman). Jika salah satu pasangan noktah adalah noktah sederhana dan noktah yang lain adalah noktah terlindung maka disebut pasangan noktah setengah terlindung. Jika noktah tidak mempunyai pasangan pelengkap pada sel terdekatnya atau berhadapan dengan ruang interselular maka disebut noktah buntu (noktah buta). Plasmodesmata Kenyataan di alam dijumpai adanya hubungan antar protoplas sel yang sata dengan protoplas sel-sel di sekitarnya. Hubungan ini terjadi melalui untaian protoplasma yang disebut plasmodesma (jamak:plasmodesmata). Plasmodesmata mungkin bergerombol atau tersebar pada seluruh dinding sel melalui noktah. Kehadiran plasmodesmata ini karakteristik bagi sel-sel hidup dan dijumpai pada seluruh dinding sel hidup untuk menjamin kontinuitas protoplasma. Plasmodesmata mempunyai paranan penting dalam transport material dan meneruskan rangsang dari sel satu ke sel yang lain.
5.5. PEMBELAHAN INTI DAN PEMBELAHAN SEL Pembelahan pada sel tumbuhan di kenal ada 2 macam: 1. Mitosis, merupakan pembelahan yang terjadi pada sel-sel somatis 2. Meiosis, merupakan pembelahan yang terjadi pada sel-sel kelamin. Mitosis Pembelahan mitosis meliputi 2 proses yang terjadi secara berurutan, yaltu: 1. Pembelahan inti (kanokinesis), yalta pembelahan inti menjadi dua 2. Pembelahan sel (sitokinesis), yalta pembelahan sel sedemikian rupa sehingga tiap sel anakan mengandung sebuah inti sel Mitosis merupakan pembelahan tak langsung yang homoeotipik, yang artinya berhubungan erat dengan stadium-stadium (fase-fase) tertentu dan terjadi pada sel-sel somatis. Fase-fase yang terdapat pada pembelahan mitosis adalah: Interfase: Fase ini sering disebut sebagai fase intirahat karena tidak terlihat adanya aktifitas pembelahan Sel, akan tetapi sebetulnya dalam fase ini sel aktif mengadakan metabolisme. Sintesis asam deoksiribonukleat (ADN) juga terjadi pada fase ini. Fase ini memerlukan waktu 90% dan total waktu mitosis. Profase (awal, tengah dan akhir) Fase ini ditandai dengan adanya kondensasi dari bahan-bahan yang menyerap zat warna sampai terbentuknya kromosom. Tiap kromosom terdiri dari 2 belahan masing-masing disebut kromatid. Selama kondensasi, daerah sekelilng inti bebas dan organela-organela lain (seperti mitokondria, plastida dll). Membran inti larut dan anak inti hilang. Kromosom berjalan ke tengah ke tempat yang sebelumnya dilingkungi oleh membran inti Metafase Pada fase ini kromosom membelah menjadi 2 buah kromatid. Ke dna kromatid tersebut berhubungan pada suatu daerah yang disebut sentromer. Dijumpai adanya benang-benang yang menghubungkan kromosom dengan kutub (disebut benang
spindel kromosom) dan benang-benang yang menghubungkan antar kutub (disebut benang spindel kontinue). Kromosom berjalan ke tengah dan terkumpul di bedang equatorial, yaitu suatu bidang yang tegak lurus dengan poros spindel dan terletak di tengah-tengah di antara kedua kutub. Pada fase ini kromosom membentuk gambaran seperti bintang sehingga disebut stadium bintang (aster). Anafase Pada daerah sentromer (tempat melekatnya benang spidel pada kromosom), 2 buah kromatid memisahkan diri satu dengan yang lain bergerak ke arah kutub-kutub yang berlawanan memberikan gambaran seperti 2 deret bintang, sehingga sering disebut fase dua bintang (diaster). Telofase Kromosom telah sampai di kutub dan membentuk kumpulan yang kompak, kemudian terbentuk membran inti Kromosom menjadi samar-samar dan anak inti timbul kembali, kemudian terjalin kembali hubungan antara membran luar inti dengan retikulum endoplasma. Benang-benang spindel dan tetes-tetes kecil (dihasilkan oleh diktiosom) akan terkumpul di daerah bidang equatorial dan membantuk sekat. Terbentuklah dua sel anakan.