POKOK BAHASAN 1. STRUKTUR SEL TUMBUHAN 1.1. Pendahuluan Tumbuhan mempunyai tubuh yang multiselular, artinya tubuhnya tersusun oleh banyak sel. Masing-masing membentuk kelompok, dalam kelompok tersebut Sel yang mempunyai struktur dan fungsi yang sama disebut jaringan. Setiap organ terdiri atas berbagai jaringan, dimana masing-masing mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda-beda pula. Sel tumbuhan mempunyai bentuk dan struktur yang bervariasi tergantung pada tempat dan fungsi masing-masing. Sel tumbuhan berbeda dengan sel hewan, karena sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang nyata, sedang pada sel hewan bagian disebut dinding sel adalah membran plasma. Selain perbedaan tersebut, pada sel tumbuhan dijumpai adanya plastida serta vakuola sel yang dapat membesar, sedang pada sel hewan tidak demikian. 1.2. Struktur sel tumbuhan Sel tumbuhan berisi bagian yang bersifat hidup (protoplasmik), dan bagian yang bersifat mati (non-protoplasmik). Gambar 1.1. Diagram sel tumbuhan dengan bagian- bagiannya yang bersifat hidup dan mati Gambar 1.2 Hubungan antar sel tumbuhan Universitas Gadjah Mada 1
1.2.1. Bagian-bagian sel yang bersifat hidup 1. 2. 1.1. Sitoplasma Sitoplasma merupakan komponen yang bersifat cair. Secara kimia struktur sitoplasma sangat kompleks, dan mempunyai bahan dasar air, 85-90% tersusun oleh air. Meskipun demikian sitoplasma merupakan substansi yang kental, tembus cahaya. Dengan menggunakan mikroskop elektron tampak adanya diferensiasi sistem selaput di dalam sitoplasma. Sistem selaput yang dimaksud adalah: 1). Plasmalema (membran plasma, ektoplas), merupakan unit selaput yang membatasi sitoplasma dengan dinding sel; 2). Tonoplas, unit selaput yang berbatasan dengan vakuola; 3). Polioplasma, unit selaput yang terletak di antara plasmalema dan tonoplas. Organel berbentuk granula (butir-butir) yang terdapat bebas di sitoplasma adalah: a. Sferosom, ukuran diameter 0,25-1 mikron, mengandung lipid dan protein b. Ribosom, merupakan orgenel yang berfungsi untuk sintesis protein, diameter 150 A. Ribosom dapat pula melekat pada permukaan retikulum endoplasma. c. Retikulum endoplasma, sistem selaput, seperti tabung yang kempis atau lembaran-lembaran. d. Dikitiosom (Badan golgi) merupakan kumpulan sisterna berbentuk sirkular, masing-masing diselubungi oleh unit selaput yang halus e. Mikrobodi. Ada 2 macam mikrobodi, yaitu yang berhubungan dengan fotorespirasi, yang disebut peroksisom, dan yang berhubungan dengan proses biokimia di dalam biji yang sedang berkecambah, disebut glioksisom. f. Mikrotubul, bentuk seperti pipa, berlubang dengan diameter rata-rata 240 A. Terdapat pada sel eukariota, merupakan komponen spindel mitosis dan meiosis. 1.2. 1. 2. Intl sel (nukleus) Inti dalam keadaan tidak membelah bentuknya bulat atau jorong, kadang-kadang berlekuk. Inti dikelilingi selaput inti, dan di dalamnya terdapat suatu matriks yang disebut nukleoplasma, di dalam matriks tersebut terdapat Universitas Gadjah Mada 2
satu anak inti (nukleolus) atau lebih, dan rangka inti yang tersusun dan kromatin. 1.2.1.3. Plastlda Plastida adalah organel yang karakteristik pada sel tumbuhan, mempunyai struktur dan fungsi yang khusus, berasal dan proplastida. Plastida mempunyai bentuk, ukuran serta pigmentasi yang bermacam-macam. Tumbuhan tingkat rendah mungkin tidak dijumpai adanya plastida, atau hanya terdapat 1 atau 2 plastida di dalam satu sel. Secara ultrastruktural plastida mempunyai selaput di bagian terluar, kadang-kadang mempunyai membran rangkap. Berdasar ada tidaknya zat wama di dalamnya, plastida dibedakan menjadi: a. plastida berwarna (kioroplas dan kromoplas) b. plastida tidak berwarna (leukoplas). Leukoplas mempunyai fungsi : 1. menghasilkan amilum (zat terpung) yang disebut amiloplas, 2. membentuk protein (proteinoplas) c. Membentuk substansi yang berlemak (elaioplas) Gambar 1.3 Elektron mikroskop transmisi dan kioroplas pada sel tumbuhan tinggi (Angiospermae) 1.2.1.4. Mitokondria Mitokondria adalah organel yang dapat dilihat dengan mikroskop cahaya pada sel hidup yang diwarnai dengan Janus Green B. Dengan mikroskop elektron mitokondria mempunyai bentuk yang bermacarn-macam, Universitas Gadjah Mada 3
yaitu bulat memanjang, kadang-kadang seperti busur, terdapat bebas pada sitoplasma. Mempunyai selaput rangkap, diameter 0,5 um, dan panjangnya lebih dan 6 um. Selaput dalam mengalami percabangan atau melipat-lipat ke arah dalam. Lipatan ini disebut kristae. 1.2.2. Bagian-bagian sel yang bersifat mati Komponen non-protoplasmik dapat bersifat padat maupun cair, terdapat di dalam sitoplasma, vakuola. atau plastida. Bahan-bahan tersebut dikenal sebagai substansi ergastik. 1.2.2.1. Substansi ergastik yang bersifat padat a. kristal kalsiurn oksalat, bentuknya bermacam-macam, a.1. kristal tunggal besar, terdapat pada daun jeruk (Citrus sp.) a.2. kristal pasir, merupakan kristal kecil-kecil terdapat pada tangkai daun bayarn (Amaranthus sp.) a.3. kristal lidi (jarum), pada batang lidah buaya (Aloe sp.) a.4. kristal bintang (roset) terdapat pada tangkai daun Begonia. b. kristal kersik, terdapat pada sel epidermis tumbuhan Poaceae, Cyperaceae dan Orchidaceae. Gambar 1.4. Substansi ergastik pada sel tumbuhan c. Butir aleuron, merupakan badan-badan protein yang terdapat di dalam sel endosperm, misalnya pada jarak (Ricinus communis), jagung (Zea mays), dan padi (Oriza sativa). Pada biji jagung lapisan aleuron terdapat pada selsel bagian terluar endosperm dan merupakan lapisan aleuron. Universitas Gadjah Mada 4
1.2.2.2. Substansi ergastik yang bersifat cair a. Cairan sel, terdapat di dalam vakuola sel. Zat-zat yang terdapat di dalam cairan sel adalah : a. 1. asam organik (asam malat, asam oksalat) a.2. karbohidrat, dapat berupa monosakarida, disakarida ataupun polisakarida a.3. amida a.4. protein a.5. alkaloid a.6. zat penyamak a.7. zat warna (antosiarnn) b. Lemak dan minyak lemak, misalnya poada kacang tanah (Arachis hypogea) dan kelapa (Cocos nucfera) c. Minyak atsiri, di dalam sel tumbuhan minyak atsiri berupa tetestetes misalnya pada akar rimpang jahe, pada kulit buah jeruk (Citrus sp.) dan daun sirih (Piper belle). d. Damar, terdapat pada tumbuhan Coniferophyta, misalnya Pinus. Gambar 1.5. Berbagai macam bentuk kristal kalsium oksalat 1.2.2.3. Substansi ergastik yang terdapat di dalam plastida Substansi ergastik yang terdapat di dalam plastida dapat berupa kristal ataupun amilium, tetapi yang umum adalah amilum. Substansi yang berbetuk kristal terdapat di dalam kromoplas sedang kristaloid protein tedapat di dalam semua plastida. Amilum merupakan polisakarida terdapat di dalam kioroplas atau leukoplas. Apabila terdapat di dalam kioroplas amilum merupakan hasil fotosintesis sedang apabila terdapat di dalam leukoplas merupakan tepung cadangan. Amilum mempunyai tipe yang bermacam-macam didasarkan pada Universitas Gadjah Mada 5
letak hilus dan jumlah hilus. Berdasarkan letak hilus dibedakan a. Amilum sentris apabila hilus terdapat di tengah amilum dan b. Eksentrik apabila hilus terdapat di tepi. Berdasarkan jumlah hilus, tipe amilum dibedakan menjadi amihim tunggal, majemuk dan setengah majemuk. Gambar 1.6 Struktur dan pertumbuhan dinding sel serta struktur selulosa (komponen utama dinding sel) 1.2.3. Dinding sel 1.2.3.1. Struktur dan fungsi dinding sel Dinding sel merupakan bagian sel yang bersifat mati. Dinding sel menentukan bentuk sel serta tekstur jaringan, berfungsi sebagai penguat dan melindungi protoplas. Dinding sel ditemukan lebih dulu dan protoplas. Dinding sel pada tumbuhan mempunyai tebal yang bermacam-macam tergantung pada umur dan tipe sel. Pada umumnya sel muda berdindmg tipis dan sel dewasa berdinding tebal. Kadang beberapa sel dindingnya tidak mengalami penebalan sampai sel berhenti tumbuh. Dinding sel mempunyai struktun yang kompleks, dan berdasarkan perkembangan serta struktunnya dibedakan menjadi 3 bagian pokok, yaitu lamela tengah (substansi antar sel), dinding primer dan dinding sekunder. Semua sel mempunyai lamela tengah dan dinding primer, sedangkan adanya dinding sekunder hanya pada sel-sel tertentu. Lamela tengah terdapat di antara dinding primer 2 sel yang berdakatan, terutama tersusun dan air dan pektin. Zat pektin ini memungkinkan gerakangerakan antar sel dan penyesuaian yang diperlukan sebelum sel-sel dapat mencapai bentuk dewasa. Pada jaringan yang berkayu lamela tengah mengandung lignin. Lemela tengah sebagian besar terdiri dan air, mempunyai Universitas Gadjah Mada 6
sifat lentur. Lamela tengah juga berfungsi sebagai perekat antar sel satu dengan sel lainnya. 1.2.3.2. Penebalan dinding sel Dinding primer merupakan dinding pertama yang dibentuk oleh sel baru. Dinding primer mengandung selulosa, hemiselulosa dan pektin. Sel yang sedang membelah dan sel-sel meristematik mempunyai dinding sel yang bersifat primer. Dinding sekunder dibentuk di sebelah dalam permukaan dinding primer. Dinding sekunder terutama tersusun oleh selulosa atau campuran selulosa dengan hemiselulosa. Kemungkinan dinding sekunder juga terdiri dari lignin atau zat yang lain. Dinding sekunder dapat terdiri dari 2 lapis atau lebih. Dinding sel tidak hanya menebal tetapi juga memperluas permukaan. Pada dasarnya pertumbuhan dinding sel meliputi 2 proses yaitu pertumbuhan pada area permukaan dan pertumbuhan menebal. Ada 2 perdapat mengenai perkembangan dinding sel dalam penebalannya yaitu secara intususepsi dan aposisi. Intususepsi, mikrofibril yang baru diletakkan di antara mukrifibril yang lama, sedang secara aposisi, mikrifibril yang baru diletakkan di atas mikrofibril yang lama, selapis demi selapis. Cara ini ditunjukkan pada penambahan lamela-lamela pada dinding sekunder. Penimbunan selulosa merata pada seluruh permukaan sel. Pertumbuhan dinding secara aposisi ini berdasarkan arahnya disebut sentripetal. Tidak semua dinding sel mengalami penebalan. Bagian dinding sel yang tidak mengalami penebalan terdapat diantara penebalan-penebalan dinding sekunder sebagai suatu lubang kecil yang disebut noktah. Ada beberapa macam noktah pada sel yang dindingnya menebal, yaitu: a. notah sederhana b. noktah berhalaman c. noktah buta d. noktah majemuk unilateral e. noktah bercabang Universitas Gadjah Mada 7
Gambar 1.7. Penebalan dinding sel beserta noktah didalamnya Universitas Gadjah Mada 8