BAB I STRUKTUR DAN FUNGSI SEL Sel adalah satuan unit terkecil

BAB I
STRUKTUR DAN FUNGSI SEL
Sel adalah satuan unit terkecil dari kehidupan. 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).
Berdasarkan ada & tidaknya membran inti sel dibagi menjadi :
1. Prokariotik, misalnya Bakteri dan Alga biru (Cyanophyta)
a. Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang
dinamakan nucleoid
b. Dinding sel tersusun atas senyawa peptidoglikan
c. Diameter sel antara 1-10 mm
d. Mengandung 4 subunit RNA polymerase
e. Susunan kromosomnya sirkuler
2. Eukariotik, misalnya tumbuhan dan hewan
a. Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus
b. Membran selnya tersusun atas senyawa lipoprotein, sisi tengah berupa fosfolipid
c. Diameter selnya antara 10-100 mm
d. Mengandung banyak subunit RNA polymerase
e. Susunan kromosomnya linier
Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma)
2. Inti Sel (Nukleus)
3. Sitoplasma dan Organel Sel
Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan (Eukariotik)
Gambar 1.1 Sel tumbuhan (kanan) dan sel hewan (kiri)
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 1
1. Selaput Plasma (Membran Plasma)
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 urutannya adalah
: Protein - Lipid - Protein
Gambar 1.2 Senyawa kimia lipoprotein
Lemak bersifat Hidrofobik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik
(larut dalam air), oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel (teori dari
Overton).
*Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan / dilewati molekul tertentu saja.
Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan
Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak
dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang
lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan
lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponenkomponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi
semi permanen. Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipid, protein,
oligosakarida, glikolipid dan kolesterol.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah sebagai tempat transportasi / lalu lintas molekul
dan ion secara dua arah. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu :
1) Transpor pasif
Adalah perpindahan molekul dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah berkonsentrasi
rendah, tidak memerlukan energi. Contohnya : difusi dan osmosis
a. Difusi
Adalah pergerakan partikel (ion, molekul) dari daerah berkonsentrasi tinggi ke daerah
berkonsentrasi rendah.
1) Difusi sederhana
Bahan yang diangkut bergerak melintasi membran dari konsentrasi tinggi ke
konsentrasi rendah, dimana energi untuk gerakannya adalah kalor dari gerakan molekul
itu sendiri yang pada akhirnya akan mencapai suatu keseimbangan. Contohnya : ketika
kita mencium bau sesuatu, pergerakan O2 melalui membran lipid, gula yang dimasukan
ke dalam air.
Gambar 1.3 perpindahan molekul dari gula (sebagai zat terlarut) yang berkonsentrasi
tinggi ke konsentrasi yang rendah (air(sebagai pelarut))
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 2
2) Difusi berfasilitas
Beberapa zat sulit lurut dalam lipid, tetapi
tetap dapat melintasi membran lipid
melalui suatu proses yang disebut difusi
terbantu dengan fasilitas berupa protein
yang menembus lapisan lipid yaitu protein
integral. Contohnya transfer glukosa
melintasi membran yang dibantu oleh
protein pembawa.
Gambar 1.4 transfer glukosa melintasi
membran yang dibantu oleh protein
pembawa.
b. Osmosis (difusi air)
Adalah perpindahan air dari potensial air yang tinggi ke potensial air yang lebih rendah.
Arah osmosis ditentukan oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total.
a. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi disebut hipertonik
b. Larutan dengan konsentrasi zat pelarut yang lebih tinggi disebut hipotonik
c. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama dengan zat pelarutnya disebut
isotonik
d. Jadi pada peristiwa osmosis air berpindah dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik.
Gambar 1.5 Proses yang terjadi pada sel hewan (darah) dan sel tumbuhan setelah
mengalami osmosis
2) Transpor aktif
Adalah perpindahan molekul dari daerah konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi atau
melawan gradient konsentrasi sehingga diperlukan energi. Contohnya transport Na+ ke luar
dan K+ ke dalam sel.
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 3
Gambar 1.6 proses transport Na+ ke luar dan K+ ke dalam sel
3. Inti Sel (Nukleus)
Inti sel atau nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini
mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linier panjang
yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein. Gen di dalam
kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Berfungsi sebagai pusat
pengendali proses-proses seluler, pertumbuhan, perkembangan dan reproduksi sel. Memiliki
dua lapis membran, pada tempat-tempat tertentu membran luar menyatu dengan membran
dalam dan membentuk pori inti. Di dalam inti terdapat anak inti (nukleolus) yang berperan
sebagai tempat pembentukan RNA ribosom (rRNA)
Gambar 1.7 Gambar penanpang inti sel (nukleus)
4. 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 dinamakan Organel Sel.
Penyusun utama dari sitoplasma :
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 4
a. air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi
kimia sel.
b. 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) : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri
Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel. Dikenal dua jenis RE
yaitu :
1) RE. Granuler (Rough E.R) : berfungsi
untuk sintesa protein
2) RE. Agranuler (Smooth E.R) : berfungsi
untuk sintesa lemak, metabolisme
karbohidrat dan konsentrasi kalsium,
detoksifikasi obat-obatan
Gambar 1.8 Retikulum endoplasma halus (panah atas),
reticulum endoplasma kasar (panah bawah)
b. Ribosom
Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat
sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang
tersuspensi di dalam sel. Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.
Gambar 1.9 Sub unit ribosom besar dan sub unit ribosom kecil
c. Mitokondria (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". Mitokondria mempunyai sifat plastis, artinya bentuknya mudah berubah.
Mitokondria baru terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada
sebelumnya (seperti pembelahan bakteri). Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap
sel tidak sama dari hanya satu hingga beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak
berderet-deret pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak. Di dalam matriks
mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitokondria, ribosom,
ATP, ADP, fosfat anorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 5
Gambar 1.10 susunan organel mitokondria
d. Lisosom
Lisosom berasal dari kata lyso = pencernaan dan soma = tubuh. Lisosom merupakan
kantong yang berbentuk agak bulat dikelilingi membran tunggal yang digunakan sel untuk
mencerna makromolekul. Lisosom berisi enzim hidrolitik yang dapat memecahkan
(mencerna) polisakarida, lipid, fosfolipid, asam nukleat, dan protein. Enzim hidrolitik itu
dinamakan lisozim (protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun
sulfatase). Lisosom berperan dalam pencernaan intra sel.
Gambar 1.11 Proses pembentukan lisososm yang dihasilkan dai badan golgi
Pembentukan lisosom :
1) Enzim lisosom adalah suatu protein yang diproduksi oleh ribosom dan kemudian masuk
ke dalam RE. Dari RE enzim dimasukkan ke dalam membran kemudian dikeluarkan ke
sitoplasma menjadi lisosom
2) Selain ini ada juga enzim yang dimasukkan terlebih dahulu ke dalam golgi. Oleh golgi,
enzim itu dibungkus membran kemudian dilepaskan di dalam sitoplasma (Gambar
1.11).
3) Jadi proses pembentukan lisosom ada dua macam, pertama dibentuk langsung oleh RE
dan kedua oleh golgi.
Fungsi utama lisosom adalah :
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 6
1) Endositosis dan Eksositosis
a) Endositosis ialah pemasukan materi makromolekul dari luar sel ke dalam sel .
b) Materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut
endosom awal
c) Beberapa materi yang masuk dengan cara endositosis itu tersebut dipilah dan ada
yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma),
d) Materi yang tidak dimasukkan ke sitoplasma dibawa ke lisosom untuk dicerna oleh
enzim hidrolitik yang hasilnya bisa dipakai dan dimasukkan ke sitoplasma
e) Materi yang tidak tercerna di eksositosikan ke luar sel
2) Fagositosis
a) Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan
mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel.
b) Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk
fagosom.
c) Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan
berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).
3) Autofagi.
a) Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri,
seperti organel yang tidak berfungsi lagi.
b) Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan
membentuk autofagosom.
c) Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan
berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut).
d) Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio
manusia
Gambar 1.12 Proses yan menggambarkan a. phagositosis, b. pinositosis, c. endositosis
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 7
e. Badan Golgi / Apparatus Golgi (pada hewan) atau Diktiosom (pada tumbuhan)
Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh
yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal dan sekresi enzim-enzim, misalnya
kelenjar. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan
memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi
dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi.
Fungsi badan golgi :
1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar
kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran
plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk
memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom
.
Gambar 1.13 Organel badan golgi
g. Vakuola (Rongga Sel)
1) Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut Tonoplas
2) 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 dan butir-butir pati
3) Vakuola ditemukan pada sel tumbuhan dan sel hewan. Namun, vakuola pada sel
tumbuhan memiliki bentuk dan fungsi yang lebih nyata dibandingkan dengan sel
hewan
4) Pada beberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.
5) Fungsi vakuola :
1) memelihara tekanan osmotik sel
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 8
2) penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol
3) mengadakan sirkulasi zat dalam sel
h. Sentriol
1) Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang
terjadi ketika pembelahan sel
2) Dapat membentuk struktur seperti jala (benang spindel) yang terdiri atas mikritubulus
yang akan menarik kromosom menuju ke kutub berlawanan pada proses pembelahan
sel
3) Umumnya ditemukan di dekat inti, sel hewan memiliki sentriol sedangkan sel
tumbuhan tidak memiliki sentriol
4) Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1
dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian
dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan
menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang
baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke
kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas
benang-benang spindel.
i. Peroksisom
1) Mengandung enzim katalase dan peroksidase yang berfungsi untuk menetralkan
hydrogen peroksida (H2O2) yang bersifat racun menjadi air
H2O2
H2O + O2
2) Enzim katalase juga berfungsi dalam metabolisme lemak dan fotorespirasi
3) Peroksisom terdapat banyak pada sel-sel yang melakukan metabolisme lemak, sel-sel
hati, biji dan daun yang melakukan fotorespirasi
j. Sitoskeleton
Sitoskeleton terdiri atas 3 macam benang, yaitu :
1) Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan
sebagai "rangka sel".
2) Mikrofilamen atau filamen aktin
Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri dari
protein yang disebut aktin. Mikrofilamen berperan dalam pergerakan se.l
3) Filamen antara (Serabut antara)
Filamen antara adalah rantai molekul protein yang berbentuk untaian yang saling
melilit.
Fungsi Sitoskeleton adalah sebagai berikut :
1) Memberikan kekuatan mekanik pada sel
2) Menjadi kerangka sel
3) Membantu gerakan substansi dari satu bagian sel ke bagian yang lain.
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 9
k. Sitoplasma (plasma sel)
1) Tersusun atas padatan dan cairan
2) Cairan sitoplasma bersifat koloid yang mengandung : air, protein, asam amino, vitamin,
nukleotida, asam lemak, gula dan ion-ion
3) Padatan sitoplasma terdiri atas organel-organel sel
4) Tempat berlangsungnya kegiatan metabolism sel berupa pembongkaran dan
penyusunan zat-zat melalui reaksi kimia
l. Plastida
Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam
plastida, yaitu :
1. leucoplast : plastida yang berwarna putih berfungsi menyimpan cadangan makanan
meliputi elaioplast (berupa minyak) dan amiloplast (berupa amilum)
2. kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. Terdiri dari : klorofil a dan b
(untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten
3. kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten (kuning jingga dan merah),
misalnya pada bunga, buah masak dan daun yang akan gugur
Gambar 1.14 Penampang organel plastida
Tabel 1 Perbedaan Sel Tumbuhna Dan Sel Hewan
Pembeda
Sel Hewan
Sel Tumbuhan
Dinding sel
Tidak ada
Ada
Kloroplast
Tidak ada
Ada
Sentriol
Ada
Tidak ada
Lisosom
Ada
Tidak ada
Vakuola
Kecil dan banyak
Besar dan sedikit
Plasmodesmata
Tidak ada
Ada
Timbunan zat makanan
Lemak atau glikogen
Amilum
Modul Biologi SMA Kelas XI
Page 10