Unit Terkecil Pada Mahluk Hidup

Learning Objectiv

1. Mengetahui Tentang Sel dan Fungsinya

2. Mengetahui Struktur dan Fungsi Komponen dan Organela Sel

3. Mengetahui Perbedaan Eukariotik dan Prokariotik

Pembahasan

A. Definisi dan Fungsi Sel

Definisi Sel

Sel adalah unit terkecil, fungsional, struktural, hereditas, produksi, dan kehidupan yang terdiri dari tiga komponen utama yaitu membran, sitoplasma, dan inti. Membran atau plasmalema menyelubingi sel dengan fungsi mengatur keluar mansuknya zat, menyampaikan atau menerima rangsang, dan strukturnya terdiri dari dua lapisan lipoprotein yang diantara molekul terdapat pori. (Yatim, 2000).

Fungsi Sel

Tumbuhan, hewan, manusia dan bakteri tersusun dari sel. Jadi sel adalah unit structural terkecil pada makhluk hidup. Sel tersusun dari air dan komponen kimia utama, misalnya: protein, karbohidrat, lemak dan asam nukleat. Sel tersebut tersusun atas dua lapis membran fosfolifid yang bersifat selektif permeable, sehingga hanya molekul tertentu saja dapat masuk dan keluar sel (Campbell,2002).

Sel mengandung sitoplasma (plasma didalam sel) dan nukleoplasma (plasma didalam inti sel). Sitoplasma ini berisi sitosol (cairan plasma) dan organel- organel (organ- organ sel), sedangkan nulkeoplasma berisi cairan inti sel, anak inti (nucleolus) dan kromosom yang mengandung DNA. DNA merupakan molekul pembawa informasi genetika yang pada saat tertentu terpaketkan menjadi kromosom (Campbell,2002 ).

B. Struktur dan Fungsi Organela dan Membran Sel

1. Nukleus

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariotik (sebagian gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Nukleus berfungsi untuk mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molekuler yang berbentuk RNA. Nukleus memiliki selubung yang merupakan membran bilayer lipid ganda dan memiliki banyak pori di permukaannya. Pada setiap bibir pori, membran dalam dan luarnya menyatu yang dilapisi struktur protein kompleks yang disebut kompleks pori dan berguna mengatur keluar-masuknya makromolekul dan partikel besar tertentu. Sedangkan pada bagian selain pori terdapat lapisan yang disebut lamina nukleus. Pada nukleus yang tidak membelah kita dapat melihat nukleolus yang tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada kromatin. Nukleolus merupakan tempat mensintesis dan merakit komponen ribosom. Komponen tersebut akan keluar melalui pori dan bergabung membentuk ribosom (Campbell,2002 ).

2. Retikulum endoplasmik

Retikulum endoplasmik atau disingkat RE merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga RE ini meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. RE teridri dari jaringan tubula dan gelembung membran yang disebut sisterne. Membran pada RE tersebut membatasi ruang yang disebut ruang sisternal. RE dibagi dua :

· RE halus

RE halus merupakan bagian RE yang permukaannya tidak memiliki ribosom. RE halus berfungsi dalam proses metabolisme seperti.

1. Sintesis lipid

Penting untuk mensintesis fosfolipid dan steroid. Steroid yang dihasilkan merupakan hormon seks pada vertebrata dan hormon yang dihasilkan oleh kelenjar adrenal.

2. Metabolisme karbohidrat

Produk pertama hidrolisis glikogen yang dilakukan di sel hati adalah glukosa fosfat yang tidak dapat keluar dari sel untuk masuk ke darah. Enzim pada membran RE halus sel hati dapat membuang fosfat dari glukosa.

3. Menawarkan obat dan racun

Pada sel hati, proses penawaran racun dengan cara menambahkan gugus hidroksil ke dalam obat sehingga obat tersebut lebih mudah larut dan mudah di keluarkan dari tubuh.

Fungsi lainnya ialah RE halus terspesialisasi, contohnya pada sel otot dimana membran RE halus memompa ion kalsium ke ruang sisternal. Dan ketika ada rangsangan maka kalsium akan kembali keluar dan memicu kontraksi (Campbell,2002 ).

· RE kasar

RE kasar merupakan bagian RE yang permukaannya memiliki ribosom. RE kasar sendiri memiliki beberapa fungsi:

1. Sintesis protein sekretoris

Protein yang dibentuk sebagian besar berupa glikoprotein. Protein sekretoris keluar dari RE dengan dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula ini yang nantinya akan berpindah dari bagian sel satu ke bagian sel lain yang disebut vesikula transpor.

2. Produksi membran

RE kasar merupakan pabrik membran yang tumbuh di tempatnya dengan menambahkan protein dan fospolipid (Campbell,2002 ).

3. Aparatus golgi

Aparatus golgi ini berfungsi sebagai tempat modifikasi, menyortir, dan mengirimkan produk. Golgi terdiri dari kantung membran yang pipih (sisterne) yang tampak seperti roti jala. Golgi mempunyai dua kutub yang disebut muka cis yang biasanya terletak dekat RE dan muka trans yang menghasilkan vesikula transpor berisi produk. Vesikula transpor nantinya akan berfusi dengan membran plasma (Campbell,2002 ).

Produk-produk yang ditujukan ke bagian intrasel di bungkus dalam vesikula berselubung (coated vesicles), sedangkan yang disekresikan dibungkus dalam vesikula sekretorik. Vesikula berselubung merupakan pelebaran dan terlepas membentuk kumpulan vesikula kecil di sekitar golgi (Sherwood,2001).

4. Lisosom

Lisosom merupakan kantung terikat membran dari ensim hidrolitik yang digunakan oleh sel untuk mencerna makromolekul. Lisosom memiliki enzim yang dapat menghidrolisis protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Enzim hidrolitik dan membran lisosom dibuat oleh RE kasar dan kemudian ditransfer ke aparatus golgi kemudian menjadi produk dari golgi. Lisosom berfungsi untuk :

1. Pencernaan intraseluler dengan cara bergabung dengan vakuola makanan yang masuk dengan proses fagositosis (menelan organisme dan partikel makanan yang lebih kecil)

2. Mendaur ulang materi organik selnya sendiri yang disebut sebagai autofagi

3. Perusakan sel. Perusakan sel yang terprogram sangat penting dalam perkembangan organisme, contohnya berudu yang berubah menjadi katak ( Campbell,2002).

5. Mitokondria

Mitokondria (tunggalnya mitokondrion) merupakan tempat respirasi seluler, proses katabolik yang menghasilkan ATP dengan mengekstraksi energi dari gula, lemak, dan bahan bakar lain dengan bantuan oksigen. Mitokondrion dilapisi oleh dua membran bilayer fosfolipid. Membran luarnya halus sedangkan membran dalamnya berlekuk-lekuk dan disebut krista. Membran dalam memisahkan dua ruang yaitu ruang intermembran (ruang sempit antar membran), dan ruang matriks mitokondria (ruang di lingkup membran dalam). ( Campbell,2002).

6. Ribosom

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Ribosom berdasarkan lokasi dibagi menjadi dua, yaitu ribosom bebas yang berada di dalam sitosol dan ribosom terikat yang terletak pada bagian luar membran RE. Ribosom bebas sebagian besar menghasilkan protein yang berfungsi di dalam sitosol. Sedangkan ribosom terikat umumnya menghasilkan protein yang akan dimasukkan ke dalam membran untuk pembungkusan oranel tertentu seperti lisosom atau untuk dikirim ke luar ( Prawirohartono,2005).

7. Membran Sel

Struktur membran

Membran plasma sering disebut sebagai batas kehidupan karena membatasi sel. Bahan penyusun utama membran adalah lipid dan protein. Membran sel merupakan lapisan ganda (bilayer) yang terdiri dari lipid dan protein. Model yang digunakan untuk penyusunan molekul-molekul membran sel adalah model mosaik fluida. Pada model ini protein membran terdispersi dan secara individual disisipkan ke dalam bilayer fosfolipid dan hanya daerah-daerah hidrofiliknya yang menonjol cukup jauh dari bilayernya yang dipaparkan ke air. Membran merupakan mosaik molekul protein yang terapung pada bilayer fluida yang terdiri dari fosfolipid-fosfolipid sehingga diistilahkan dengan model mosaik fluida ( O’Day, D. 2006).

Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar yang biasanya bergulung menjadi heliks-α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membrane. Protein peripheral tidak tertanam dalam lipid bilayer. Protein ini terikat secara longgar pada permukaan membrane atau pada bagian protein integral yang terpapar ( O’Day, D. 2006).

Karbohidrat pada membran

Pengenalan sel dilakukan dengan cara memberi kunci pada molekul permukaan. Molekul tersebut seringkali berupa karbohidrat pada membrane plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid dan membentuk glikolipid. Sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein dan disebut glikoprotein(Campbell et al., 2000).

Membran sel menjaga komponen-komponen sel tetap terisolasi dari lingkungan luar. Membran sel juga berfungsi sebagai media komunikasi antara sel dengan lingkungan. Membran biologi membatasi organel-organel. Di dalam sel, endoplasmic reticulum, golgi, lysosomes, vesicles dan vakuola dikelilingi oleh membrane biologi tunggal. Mitokondria dan nukleus dikelilingi oleh dua lapis membrane. Membrane sel terlibat dalam pengaturan aliran material ke dalam dan keluar sel dan memediasi komunikasi interselular, adhesi dan fungsi-fungsi lain (Campbell et al., 2000).

Membran sel bersifat permeable terhadap ion dan molekul polar spesifik. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan cara melewati protein transport yang melintangi membrane. Beberapa fungsi protein membrane adalah (Campbell et al., 2000):

1. Protein yang membentang membrane memberikan suatu saluran hidofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu. Hidrolisis ATP dilakukan oleh beberapa protein transport untuk memompa bahan melintasi membrane secara aktif.
2. Protein yang berada di dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada larutan sebelahnya.
3. Protein membran mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti hormone. Sinyal dapat menyebabkan perubahan konformasi protein yang menyalurkan pesan ke bagian dalam sel.
4. Protein membran dari sel-sel bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction.
5. Beberapa glikoprotein berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain.

Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membran. Hal ini merupakan suatu fungsi yang membantu memperahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke matriks ekstraseluler dapat mengkoordinasikan perubahan ekstraseluler dan intraseluler(Campbell et al., 2000).

Difusi merupakan suatu peristiwa akibat gerak termal. Gerak termal adalah energi kinetic intrinsic yang dimiliki molekul. Pada difusi dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Setiap substansi akan berdifusi menuruni gradient konsentrasinya. Peristiwa difusi desebut transport pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mengarahkan difusi (Campbell et al., 2000).

Larutan hipertonik adalah larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Sedangkan larutan dengan zat terlarut lebih rendah disebut hipotonik. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut isotonik. Difusi air melintasi membran permeable selektif merupakan suatu peristiwa osmosis. Air berdifusi melewati membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik (Campbell et al., 2000).

Sebagian protein transport dapat memindahkan zat terlarut melawan gradient konsentrasinya melintasi membrane plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Proses ini memerlukan energy dan disebut transport aktif.Kerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energy untuk sebagian besar transport aktif. ATP mentransfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transport. Hal ini menyebabkan protein mengubah konformasinya agar bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membrane (Campbell et al., 2000).

8. Sitoplasma

Sitoplasma adalah protoplasma yang mengisi ruangan diantara selaput plasma dengan inti sel.Sitosol tersusun atas : 90% air, didalamnya terlarut zat organik, ion ion, gas, garam, asam lemak, asam amino, gula, nukleotida, vitamin, protein, dan ARN membentuk koloid. Koloid sitosol senantiasa bergerak secara acak (gerak brown). Koloid ini dapat berubah dari fase sol (cair) ke fase gel (gelatin/padat) tergantung koloid yang terlarut ( O’Day, D. 2006).

Fungsi Sitoplasma : Tempat penyimpanan senyawa kimia yang penting dalam proses metabolisme (seperti enzim, ion ion, gula, lemak, protein). Tempat berlangsungnya reaksi reaksi kimia/ metabolisme seperti, glikolisis, sintesis lemak, sintesis protein, dan sebagainya. Sifat fisik matrik sitoplasma/ sitosol ( O’Day, D. 2006) :

1. Efek tyndal : dapat memantulkan cahaya

2. Gerak brown : gerakan acak atau zig zag partikelpenyusun koloid

3. Siklosis : gerakan melingkar partikel dalam koloid

4. Memiliki tegangan permukaan

5. Rotasi : gerakan mengelilingi vakuola besar

6. Elektroforesis : dapat menghantarkan arus listrik

7. Irritabilitas : dapat mengenali/menerima rangsangan

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous.2008.http://www.ee.bilkent.edu.tr/~ider/COURSES/EEE481&581/EEE481&581_Fall_2007/PICTURES/cell-membrane.gif. Anviable : 26 Agustus 2009

Campbell, N.A., reece, J. B., Mitchell, L. G. 2000. Biologi. Editor Safitri, A., Simarmata, L., hardadi, H.W. Diterjemahkan oleh Penerbit Erlangga, Jakarta.

Diah Aryulina, Dkk.1999. Biologi 1. Jakarta : Esis

O’Day, D. 2006. The cell membrane. University of Toronto, Mississauga.

Prawirohartono, S. 2005. Biologi. Erlangga, Jakarta

Yatim, W. 2000. Embriologi. Semarang : CV. Tarsito.