Penelitian menunjukkan bahwa satuan unit terkecil dari kehidupan adalah Sel. Kata "sel" itu sendiri dikemukakan oleh Robert Hooke yang berarti "kotak-kotak kosong", setelah ia mengamati sayatan gabus dengan mikroskop.Selanjutnya disimpulkan bahwa sel terdiri dari kesatuan zat yang dinamakan Protoplasma. Istilah protoplasma pertama kali dipakai oleh Johannes Purkinje; menurut Johannes Purkinje protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu Sitoplasma dan Nukleoplasma
Robert Brown mengemukakan bahwa Nukleus (inti sel) adalah bagian yang memegang peranan penting dalam sel,Rudolf Virchow mengemukakan sel itu berasal dari sel (Omnis Cellula E Cellula).
ANATOMI DAN FISIOLOGI SEL
Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Selaput Plasma (Plasmalemma)
Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutan nya adalah: Protein - Lipid - Protein Trilaminer Layer
· Lemak bersifat Hidrofebik (tidak larut dalam air) sedangkan
· protein bersifat Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi Permeabel
(teori dari Overton). Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan /di lewati
molekul tertentu saja.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain. Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).
Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa
Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain
Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
TRANSPOR MEMBRAN
Membran sel bersifat permeabel secara selektif, artinya substansi-substansi tertentu dapat melaluinya, tetapi menolak molekul dan ion lainnya. Molekul hidrokarbon, CO2 & O2 yang bersifat hidrofobik, dapat larut dalam membran dan melintas dengan mudah. Air dan etanol, meupakan molekul yang cukup kecil sehingga dapat melalui lipid-lipid membran. Lipid bilayer tidak sangat permeabel terhadap molekul polar takbermuatan yang lebih besar, seperti glukosa dan gula lain. Bilayer ini juga relatif tidak permeabel terhadap semua ion, sekalipun ion kecil seperti H+ dan Na+.
Terdapat dua model lalulintas membran, yaitu
1. Transpor Pasif
- Difusi
molekul akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi, ke tempat yang konsentrasinya rendah atau berdifusi menuruni gradien konsentrasinya.
Contoh difusi, penyerapan oksigen olah sel yang melakukan respirasi seluler. Oksigen terlarut berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasmanya.
- Osmosis
Osmosis merupakan transpor pasif difusi air, melalui suatu membran selektif permeabel. Arah osmosis ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total. Air berpindah dari larutan hipotonik ke hipertonik
Banyak molekul dan ion polar yang ditahan oleh lipid bilayer membran berdifusi dengan bantuan protein transpor yang membentangi membran tersebut. Fenomena ini disebut difusi yang dipermudah (faciliated diffusion).
2. Transpor Aktif
Untuk memompa molekul melintasi membran melawan gradiennya, sel yang bersangkutan harus mengeluarkan energi metabolismenya. Oleh sebab itu lalulintas membran seperti ini disebut transpor aktif. Kerja transpor aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energi untuk sebagian besar transpor aktif.
Salah satu cara bagi ATP untuk dapat menggerakkan transpor aktif ialah dengan cara menstranfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transpor. Hal ini dapat menginduksi protein untuk mengubah konformasinya dalam satu cara yang bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membrannya. Satu sistem transpor bekerja seperti ini ialah pompa natrium-kalium, yang mempertukarkan natrium (Na+) dengan kaluim (K+) dalam melintasi membran plasma.
tra transpor pasif dan transpor aktif
difusi dipermudah
Macam-macam pompa ion
Endositosis dan Eksositosis
Molekul besar, seperti protein dan polisakarida, umumnya melintasi membran dengan mekanisme yang berbeda yang melibatkan vesikula. Sel mensekresikan makromolekul dengan cara menggabungkan vasikula dengan membran plasma, hal ini biasa disebut dengan eksositosis. Banyak sel sekretori menggunakan eksositosis untuk mengirim keluar produk-produk mereka. Misalnya sel tertentu dalam pankreas menghasilkan hormon insulin dan mensekresikan ke dalam darah melalui eksositosis. Contoh lain ialah neuron, yang menggunakan eksositosis untuk melepaskan sinyal kimiawi yang merangsang neuron lain atau sel otot.
Pada endositosis, sel memasukkan makromolekul dan materi yang sangat kecil dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Langkah-langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong. Begitu kantong ini semakin dalam, kantong terjepit, membentuk vesikula yang berisi materi yang telah terdapat diluar selnya.
Terdapat tiga jenis endositosis yaitu :
1. Fagositosis (pemakan seluler), sel menelan suatu partikel dengan pseudopod yang membalut disekeliling partikel tersebut dan membungkusnya di dalam kantong berlapis-membran yang cukup besar untuk digolongkan sebagai vakuola.
2. Pinositosis (peminum seluler), sel “meneguk” tetesan fluida ekstraseluler dalam vesikula kecil. Karena salah satu atau seluruh zat terlarut yang larut dalam tetesan tersebut dimasukkan ke dalam sel, pinosistosis tidak spesifik dalam substansi yang ditranspornya.
3. Endositosis yang diperantarai reseptor, hampir sama dengan pinositosis hanya saja, selektif terhadap substansi yang ditranspornya. Endositosis yang diperantarai reseptor memungkinkan sel dapat meperoleh substansi spesifik dalam jumlah yang melimpah sekalipun substansi itu mungkin saja konsentrasinya tidak tinggi dalam fluida seluler. Misalnya, sel manusia menggunakan proses ini untuk menyerap kolesterol dan digunakan dalam sintesis membran dan sebagai prekursor untuk sintesis steroid lainnya.
jenis endositosis : fagositosis, pinositosis, endositosis dengan perantara
2. Sitoplasma dan Organel Sel
Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan Organel Sel.
Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.
Organel Sel.
Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup (menjalankan fungsi-fungsi kehidupan). Organel Sel tersebut antara lain :
a. Retikulum Endoplasma (RE.)
Yaitu :struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.
Retikulum endoplasma (RE) merupakan kelanjutan dari membran inti. Sel eukariotik mempunyai dua jenis RE yaitu ; RE kasar dan halus. Sejumlah ribosom menempel pada bagian luar RE kasar, sedangkan RE halus tidak memiliki ribosom.
Perbedaan struktur antara RE kasar dan halus menunjukkan adanya perbedaan fungsi.
Retikulum endoplasma halus merupakan tempat sintesis lipid seperti, fosfolipid dan kolesterol yang akan membentuk membran. Retukulum endoplasma halus mengandung enzim yang dapat mendetoksifikasi obat dan hasil metabolisme yang berbahaya. Pada organ reproduksi mamalia, RE halus menghasilkan hormon steroid testosteron dan estrogen.
Ribosom di membran luar RE kasar bersifat mensintesis protein, termasuk protein membran. Jadi RE dapat mensintesis lipid dan protein membrannya sendiri, sebagian menjadi membran inti, membran badan golgi, lisosom dan membran plasma.
Pada sel sekretori, protein dihasilkan oleh ribosom pada RE kasar dan disekresikan keluar sel melalui saluran RE. Contohnya yaitu enzim pencernaan dan protein hormon (insulin yang diproduksi oleh sel pancreas).
Sintesis protein yang akan disekresikan atau yang akan digunakan sel tersebut bergerak sepanjang saluran RE dan terakumulasi pada kantung-kantung di ujung RE. Kantung-kantung tersebut kemudian lepas membentuk vesikel atau gelembung-gelembung yang membawa protein ke kompleks golgi.
b. Ribosom (Ergastoplasma)
Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E.,ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel.
Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein Struktur ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.
c. Miitokondria (The Power House)
Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran. Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan Krista
Fungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan "The Power House".
Organ penghasil energi di dalam sel yaitu kloroplas dan mitokondria.
Kloroplas dan mitokondria mirip dalam beberapa hal, keduanya sama-sama berdiameter 1-5 μm dan dikelilingi oleh double membran, memiliki enzim yang dapat mesintesis ATP, memiliki DNA sendiri dan ada ahli biologi yang berpendapat bahwa keduanya berasal dari evolusi prokariot yang berasosiasi dengan eukariot.
Perbedaan nyata antara mitokondria dan kloroplas adalah fungsinya di dalam sel. Mitokondria mengubah energi dari gula menjadi ATP yang digunakan oleh sel. Sedangkan chloro akan menangkap energi dari cahaya matahari selama fotosintesis dan menghasilkan gula untuk disimpan.
d. Lisosom
Beberapa protein disintesis di retikulum endoplasma, kemudian dikirim ke kompleks golgi yang merupakan enzim pencernaan intraseluler yang dapat merusak protein, lemak dan karbohidrat menjadi sub unuit yang lebih kecil. Dalam kompleks golgi, enzim-enzim tersebut dibungkus membran vesikel yang disebut lisosom
Fungsi utama lisosom adalah untuk mencerna partikel makanan mulai dari protein tunggal hingga mikroorganisme utuh.
Banyak sel yang makan dengan cara phogositosis. Partikel ekstraseluler akan diselubungi oleh membran plasma, kemudian dimasukkan ke dalam sitoplasma. Kantung yang terbentuk sekarang disebut vakuola makanan. Lisosom akan mengenalinya dan melebur menjadi satu. Enzim pencernaan lisosom akan mencerna makanan menjadi asam amino, monosakarida, asam lemak dan molekul kecil lainnya. Molekul-molekul ini kemudian berdifusi keluar dari vakuola ke sitoplasma untuk digunakan oleh sel. Para ahli masih meneliti bagaimana lisosom dapat mengenali vakuola makanan.
Lisosom juga mencerna organela yang rusak dan tidak berfungsi seperti mitokondria dan kloroplas. Organela diselubungi oleh mebran sel yang dibentuk di retikulum endoplasma, membentuk vesikel. Vesikel kemudian bergabung dengan lisosom dan mencerna organela menjadi material-material kecil. Penggunaan kembali material yang berguna dapat dilakukan dengan efisien. Bagaimana sel dapat mengenal organel yang rusak, merupakan penelitian yang menarik.
e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.
Tiga fungsi utama dari komples golgi :
1. Memisahkan protein dan lipid yang diterima dari retikulum endoplasma sesuai dengan keperluannya atau tujuannya. Misalnya pemisahan enzim pencernaan untuk lisosom, dengan hormon yang akan disekresikan.
2. Memodifikasi molekul, contohnya ; penambahan gula pada protein untuk membentuk glikoprotein.
3. Mengepak material ke dalam vesikel dan dipindahkan ke bagian lain dari sel atau sel membran plasma untuk dikeluarkan.
f. Sentrosom (Sentriol)
Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.
g. Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu :
1. Lekoplas (plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan) terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,
• Elaioplas (Lipidoplas) (untuk menyimpan lemak/minyak)
• Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas
yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai
tempat berlangsungnya fotosintesis.
3. Kromoplas
yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
• Karotin (kuning), • Fikodanin (biru), • Fikosantin (kuning), • Fikoeritrin (merah)
h. Vakuola (RonggaSel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut Tonoplas
Vakuola berisi : • garam-garam organik,• glikosida.• tanin (zat penyamak)
• minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar
,Zingiberine pada jahe)
• alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)
• enzim, butir-butir pati, Pada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil
dan vakuola non kontraktil.
i. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai "rangka sel".Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j. Mikrofilamen
Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.
k. Peroksisom (Badan Mikro)
Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
3. Inti Sel (Nukleus) Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :
• Selapue Inti (Karioteka)
• Nukleoplasma (Kariolimfa)
• Kromatin / Kromosom
• Nukleolus(anak inti).
Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :
• Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpai
pada bakteri, ganggang biru.
• Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).
Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.