BAB 1

BAB 3. STRUKTUR SEL
Kita telah mempelajari kemikalia penyusun sel pada matakuliah kimia, kimia
organik, dan biokimia. Sekarang kita akan mempelajari kombinasi kemikalia tersebut
menjadi sebuah struktur kompak yang terdapat dalam sel mikroba. Masing-masing
struktur tersebut mempunyai fungsi berbeda.
Semua sel hidup dibedakan menjadi 2 yaitu sel prokariota (bernukleus semu)
dan sel eukariota (bernukleus sejati). Sel prokariota tidak memiliki nukleus dan
struktur berpembungkus membran kecuali membran sel. Karena tidak memiliki
nukleus, maka material genetik inti (DNA) tersuspensi di seluruh sel, sehingga
bentuk DNA bervariasi, bahkan terlihat 2 atau lebih (sesungguhnya hanya 1).
Sebaliknya, sel eukariota memiliki nukleus dan struktur berpembungkus membran.
Sel mikroba bervariasi ada yang prokariota ada pula yang eukariota. Jumlah sel
penyusun organisme juga bervariasi ada yang sel tunggal ada pula yang sel banyak
(multisel).
Di antara sel-sel prokariota, ternyata dapat dibedakan menjadi 2 kelompok
besar (domain) yaitu arkhaea dan bakteria. Konsep domain merupakan konsep
klasifikasi organisme terbaru yang diusulkan oleh Woese. Sel prokariota merupakan
sel terkecil diantara organisme. Sebagian besar sel prokariota berdiameter 0,5—2,0
m. Bandingkan dengan sel darah merah yang berdiameter 7,5 m. Beberapa
bakteri berbentuk batang dan spiral, sehingga dapat mencapai panjang 60 m
seperti pada sianobakteri dan bakteri spiral.
Biasanya bakteri memiliki 3 bentuk sel, yaitu bulat, batang, dan lengkung.
Bakteri bulat disebut coccus, bakteri batang disebut basillus, dan bakteri lengkung
terdiri dari 2 bentuk lengkung tunggal (koma) dan lenggung ganda (spiral). Bakteri
koma disebut vibrio dan bakteri spiral disebut spirillum. Akan tetapi, terdapat bakteri
yang berbentuk spindel atau ireguler. Bentuk-bentuk sel bakteri dapat dilihat di
Gambar 3.1.
Bentuk dan ukuran bakteri dapat berubah tergantung lingkungan dan nutrien
di sekitarnya. Jika bakteri ditumbuhkan pada media bernutrisi baik dan kaya, maka
ukuran bakteri dapat menjadi lebih besar dibandingkan ketika hidup di media
sederhana. Terkadang bakteri memiliki bentuk berbeda-beda ketika ditumbuhkan
pada media berbeda. Fenomena ini disebut pleimorfisme.
Aransemen sel-sel bakteri juga memberikan bentuk yang berbeda. Sel-sel
bakteri dapat teraransemen dalam bentuk rantai, tetrad, dan kluster (Gambar 3.1).
Aransemen ini tergantung pola pembelahan sel. Jika pola pembelahan sel satu arah
lurus maka aransemen sel-sel berupa rantai baik pendek (diplococci) atau panjang
(rantai). Akan tetapi, jika pola pembelahan sel 2 atau 4 arah lurus, maka aransemen
sel-sel berupa tetrad atau kuboid. Jika pola pembelahan sel tidak berpola, maka
aransemen sel-sel berupa kluster.
Gambar 3.1 Bentuk dan aransemen sel bakteri
Secara umum struktur sel prokariota, dalam hal ini diwakili bakteri
adalah sebagai berikut:

Struktur eksternal meliputi flagela, pili, dan glikokaliks

Permukaan luar yang terdiri dari membran sel, dinding sel dan membran luar

Ruangan sel berisi cairan yang disebut sitoplasma dan substansi terlarut
sitoplasma seperti DNA, ribosom, protein, dan kemikalia lainnya
STRUKTUR EKSTERNAL
Flagela
Bakteri mampu bergerak dari satu tempat ke tempat lain. Alat yang dipakai
untuk bergerak atau berenang dalam media cair adalah flagela. Flagela adalah alat
gerak yang keluar dari permukaan sel (Gambar 3.2). Flagela merupakan filamen
heliks agak kaku dan dapat terputar ke kiri atau ke kanan tergantung masing-masing
spesies. Flagela bergerak dengan cara berputar seperti baling-baling kapal. Hal ini
menguntungkan, karena lingkungan tempat hidup bakteri sebagian besar dalam
bentuk cair.
Gambar 3.2 Specimen E. coli dengan flagela (filamen panjang) yang tersebar di
sekujur permukaan sel
Jumlah dan letak flagela bervariasi (Gambar 3.3). Bakteri Pseudomonas sp.
dan Vibrio sp. mempunyai satu flagela yang terletak di ujung (kutub) sel yang disebut
monotrikus (monotrichous). Bakteri Spirilum serpens mempunyai dua flagela yang
terletak di kedua ujung (kutub) sel yang disebut amfitrikus (amphitrichous). Bakteri
Bartonella bacilliformis mempunyai banyak flagela yang terletak di ujung (kutub) sel
yang disebut lopotrikus (lophotrichous). Bakteri E. coli dan Proteus sp. mempunyai
flagela di sekujur tubuh selnya yang disebut peritrikus (peritrichous).
Gambar 3.3 Aransemen flagela bakteri
Struktur dan komposisi flagela bakteri berbeda dengan flagela eukariota.
Aransemen dan jumlah flagela bervariasi pada setiap jenis bakteri. Flagela dapat
dijumpai di kutub sel atau di sepanjang permukaan sel. Pada dasarnya struktur
flagela pada bakteri adalah sama (Gambar 3.4), kecuali pada Spirochaeta.
Gambar 3.4 Struktur flagela pada bakteri gram positif (A) dan gram negatif (B)
Flagela (tunggal) mempunyai dasar (base) yang melekat pada membran sel.
Dasar ini merupakan protein yang bersifat motorik. Dasar flagela mempunyai struktur
seperti motor. Diperlukan sejumlah energi untuk dapat menggerakkan flagela. Energi
ini diperoleh dari perpindahan proton atau ion natrium (pada prokariota laut)
menyeberangi membran sel. Dasar flagela berhubungan dengan filamen melalui
struktur melengkung. Struktur melengkung seperti kait ini memungkinkan pergerakan
flagela seperti baling-baling. Putaran flagela sangat cepat dan mampu
menggerakkan sel sejauh  50 m per detik.
Secara struktural dan fungsional, flagela memerlukan 40 gen yang disintesis
menjadi protein penyusun flagela dan enzim penggerak flagela. Struktur flagela
terdiri atas 3 bagian, yaitu dasar tubuh (basal bodi), kait (hook), dan filamen (Gambar
3.4).
Dasar Tubuh
Dasar flagela disebut dasar tubuh yang terbenam dalam membran sel. Karena
flagela bergerak seperti motor, maka dasar tubuh diduga merupakan struktur
motorik. Dasar tubuh pada bakteri pada umumnya terdiri atas protein saklar (switch
protein), protein as (rod protein), protein motor (motor protein), dan protein cincin
(ring protein).
Gambar 3.5 Struktur skematis flagela bakteri gram negatif
Protein saklar terbenam dalam sitoplasma dan berhubungan dengan protein as
dan protein cincin M (Gambar 3.5). Protein saklar tampaknya berperan dalam
menentukan arah putaran flagela apakah searah (ke kanan) atau berlawanan arah
jarum jam (ke kiri), jika dilihat dari flagela.
Protein as membentang dari membran dalam sampai ke membran luar pada
bakteri gram negatif. Protein as menghubungkan protein saklar dan kait. Protein as
tampaknya berperan dalam memutar kait sehingga tercipta suatu putaran seperti
baling-baling (protein as dapat dianalogikan dengan as mobil yang menghubungkan
mesin dengan roda).
Protein motor (MotA dan MotB) berdekatan dengan protein cincin M dan S
(Gambar 3.5). Protein motor diyakini sebagai suatu sistem sitokrom yang mampu
mentransduksi potensial proton menjadi rotasi motorik (tetapi mekanismenya belum
diketahui dengan jelas), sehingga mampu menggerakkan flagela. Beberapa penulis
menyatakan bahwa protein motor bukan merupakan bagian dari flagela, karena
protein motor agak terpisah dari komponen flagela lainnya.
Protein cincin pada bakteri gram negatif terdiri atas 4 protein, yaitu protein
cincin M, S, P, L (Gambar 3.5). Protein cincin M dan S terbenam di membran sel.
Protein cincin M berada paling dalam. Protein cincin M dan S berasosiasi dengan
protein motor. Protein cincin P terbenam di peptidoglikan dan protein cincin L
terbenam di membran luar. Karena bakteri gram positif tidak memiliki membran luar,
maka dia tidak memiliki protein cincin P dan L.
Kait
Protein as bersambungan dengan kait yang berada di luar sel. Kait berbentuk
melengkung dan terdiri atas beberapa kopi protein yang disebut protein kait. Juga
terdapat protein terasosiasi kait (HAPs = hook associate proteins) yang berperan
sebagai penyambung kait dengan filamen. Bakteri mutan yang tidak memiliki HAPs,
biasanya menyekresi filamen ke luar sel.
Filamen
Protein penyusun filamen disebut flagelin. Ukuran dan jenis flagelin berbedabeda pada setiap jenis bakteri. Struktur flagelin prokariota unik dan berbeda dari
flagelin eukariota.. Pertumbuhan fibril flagelin dari pangkal sampai ke ujung. Hal ini
mungkin terjadi, karena struktur flagelin menyediakan sebuah lubang berdiameter 60
A untuk transportasi fibril flagelin hasil sintesis. Dengan demikian flagelin dapat
disintesis secara parsial, kemudian ditransfer melalui lubang di flagelin lama untuk
diikatkan di ujung flagelin yang lebih dulu disintesis.
Fimbria dan Pili
Fibril muncul keluar dari permukaan sel dan biasanya terlihat pada bakteri
gram negatif (Gambar 2.3). Bakteri gram positif yang mempunyai fibril adalah
Actinomyces viscosus dan Corynebacterium renale. Fibril biasanya pendek (0,2
m), tetapi dapat juga panjang (20 m) dengan ketebalan 3-14 nm. Bagian dasar
fibril berlekatan dengan membran sel.
Banyak bakteri memiliki fibril yang berperan dalam kolonisasi bakteri dan
pertukaran genetik. Fibril yang berperan dalam kolonisasi disebut fimbria. Protein
fimbria disebut adhesin, karena protein tersebut membantu perlekatan (adhesive) sel
ke sel lainnya. Adhesin yang paling ujung, mampu mengenali reseptornya pada sel
lainnya, sehingga mempunyai nilai penting dalam dunia kedokteran. Hal ini karena
hemaglutinasi sel darah merah merupakan akibat dari aktivitas adhesin bakteri.
Bakteri gram positif biasanya tidak mempunyai fimbria. Akan tetapi, bakteri
gram positif mempunyai glikokaliks yang berperan sama dengan fimbria. Glikokaliks
merupakan material perluasan dinding sel.
Bakteri mampu berlekatan satu sama lain untuk pertukaran genetik. Selain itu,
bakteri dapat melakukan pertukaran genetik dengan bantuan fibril. Fibril yang
berperan dalam pertukaran genetik disebut pili (Gambar 3.6). Pili dijumpai pada
bakteri saluran pencernaan (E. coli dan Pseudomonas). Akan tetapi, terdapat
beberapa bakteri gram negatif tidak memerlukan pili untuk perkawinan. Sel yang
menghasilkan pili disebut jantan dan sel yang menerima perlekatan pili disebut
betina. Pada E. coli protein penyusun pili disintesis dari plasmid yang disebut Fplasmid.
Gambar 3.6 Pili pada Neisseria gonorrheae (kiri) dan E. coli (kanan)
Glikokaliks
Glikokaliks merujuk pada substansi berupa polisakarida yang berada di luar
dinding sel. Berdasarkan ketebalan dan kekuatan, glikokaliks dibedakan menjadi
kapsula yang tebal dan kuat, dan lapisan lendir (slime layer) yang tipis dan longgar.
Kapsula merupakan struktur proteksi yang disekresi mikroba dan berada di
luar dinding sel. Tidak semua bakteri mampu memproduksi kapsula. Misalnya
bakteri antraks mampu menghasilkan kapsula ketika hidup di manusia, tetapi tidak
menghasilkan kapsula ketika hidup di hewan ternak. Kapsula berperan dalam
memproteksi sel bakteri terhadap fagositosis sel inang. Jika sel tidak menghasilkan
kapsula, maka dia mudah dihancurkan.
Lapisan lendir lebih longgar dan tipis dibandingkan kapsula. Fungsi lapisan
lendir adalah untuk bertahan terhadap kekeringan, menangkap nutrien di sekitar sel,
dan agregasi sel-sel. Lapisan lendir mampu melekatkan sel dengan lingkungan
seperti batuan.
PERMUKAAN LUAR SEL
Permukaan luar sel bakteri gram negatif dan gram positif berbeda. Bakteri
gram negatif memiliki membran luar dan dinding sel yang tipis. Sebaliknya bakteri
gram positif tidak memiliki membran luar, tetapi dinding selnya tebal (Gambar 3.7).
Gambar 3.7 Perbandingan permukaan luar bakteri gram negatif (kiri) dan gram
positif (kanan)
Dinding Sel
Bakteri hidup di lingkungan yang lebih encer (lebih banyak air), sehingga
terdapat arus masuk air ke dalam sel. Hal ini mengakibatkan adanya tekanan air
menekan membran sel. Tekanan air terhadap membran sel disebut tekanan turgor.
Membran sel tidak mampu menahan tekanan turgor, sehingga bakteri memerlukan
struktur yang lebih kaku untuk menahan tekanan turgor. Struktur kaku tersebut
disebut dinding sel. Dinding sel terdapat di sebelah luar membran sel .
Gambar 3.8 Struktur sel bakteri gram positif Lysodeikticus yang telah membelah.
Nukleoid (n) berbentuk amorf, mesosom (m) merupakan invaginasi membran sel
(cm), dinding sel (cw) yang tebal dan berada di luar. Bar= 1m
Pada bakteri dinding sel merupakan struktur lapisan di sebelah luar membran
sel (Gambar 3.8). Pada bakteri gram negatif dinding sel terdiri atas beberapa lapis
peptidoglikan dan membran luar, sedangkan dinding sel bakteri gram positif terdiri
atas berlapis-lapis peptidoglikan . Karena bagian terluar dinding sel bakteri gram
negatif adalah membran luar, maka pewarnaan gram menghasilkan warna pink. Pink
merupakan warna safranin yang mewarnai membran luar. Hal sebaliknya terjadi
pada bakteri gram positif yang bagian terluarnya adalah peptidoglikan, hasil
pewarnaan gram menghasilkan warna biru keunguan. Biru keunguan adalah warna
kristal violet yang mewarnai peptidoglikan (Gambar 3.9).
Gambar 3.9 Tahapan pewarnaan sel bakteri pada teknik pewarnaan Gram
Peptidoglikan
Dinding sel bakteri cukup kaku, karena mengandung peptidoglikan.
Peptidoglikan terdiri atas polimer selang-seling N-asetilglukosamin (NAG) dan Nasetilmuramat (NAM) (Gambar 3.10) dengan ikatan -1,4. Setiap N-asetilmuramat
berikatan dengan tetrapeptida. Tetrapeptida biasanya terdiri atas L-alanin, Dglutamat, sembarang diamino, dan D-alanin (Gambar 3.11). Polimer peptidoglikan
yang satu berikatan dengan polimer peptidoglikan yang lainnya melalui jembatan
(ikatan) peptida. Dengan demikian struktur peptidoglikan seperti suatu jaring yang
membungkus membran sel.
Gambar 3.10 Aransemen peptidoglikan terlihat pola selang seling NAM dan NAG
dan jembatan peptida antar-NAM
Gambar 3.11 Monomer peptidoglikan yang terdiri dari N-asetil muramat, Nasetilglukosamin dan 4 peptida yaitu alanin, glutamat, diamino, dan alanin
Komposisi Kimia Dinding Sel Bakteri Gram Positif
Ketebalan dinding sel bakteri gram positif Bacillus subtilis sekitar 33 nm,
terdiri atas beberapa lapis peptidoglikan dan senyawa non-peptidoglikan. Senyawa
non-peptidoglikan dapat menyusun sampai 50% dari berat kering dinding sel.
Senyawa non-peptidoglikan tersebut adalah asam teikoat, asam teikuronat,
polisakarida, asam lipotekoat, glikolipid, dan asam mikolat (Gambar 3.12).
Gambar 3.12 Permukaan sel bakteri gram positif. Membran sel (MS) terdiri atas
fosfolipid (FL), dan protein membran sel (Pt & Ptb). Pada periplasmik (Per) dijumpai
protein periplasmik (Pp). Dinding sel (DS) terdiri atas polimer peptidoglikan (Pep),
asam lipotekoat (LTA), protein dinding sel (S), polisakarida (Ps), asam teikoat (Tei),
dan asam teikorunat (Te).
Komposisi Kimia Dinding Sel Bakteri Gram Negatif
Dinding sel bakteri gram negatif lebih kompleks, karena terdapat membran
luar yang melindungi peptidoglikan. Struktur membran luar ini mirip dengan membran
sel. Hal yang membedakan kedua membran tersebut adalah membran luar terdiri
atas fosfolipid (lapisan dalam) dan fosfolipopolisakarida (lapisan luar), sementara
pada membran sel terdiri atas dwilapis fosfolipid (Gambar 3.13).
Gambar 3.13 Permukaan luar bakteri gram negatif yang menunjukkan peptidoglikan
yang tipis dan adanya membran luar yang komposisinya mirip dengan membran sel
tetapi lebih kompleks pada lapisan terluar
Secara umum perbedaan dinding sel antara bakteri gram positif dan gram
negatif terangkum dalam Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Perbedaan Dinding sel bakteri gram positif dan gram negatif
Properti
Bakteri Gram
Bakteri Gram
Positif
negatif
Ketebalan dinding sel
20-80 nm
10 nm
Jumlah lapisan
1
2
Kandungan peptidoglikan
>50%
10-20%
Asam teikoat dalam dinding sel
+
Kandungan lipid dan lipoprotein
0-3%
58%
Kandungan protein
0%
9%
Kandungan lipopolisakarida
0%
13%
Sensitivitas terhadap penisilin
Ya
Tidak/sedikit
Sensitivitas terhadap lisosim
Ya
Tidak/sedikit
Membran Sel
Membran sel bakteri terdiri atas fosfolipid dan protein. Fosfolipid membentuk
lapisan ganda (bilayer). Hal ini karena gliserol fosfat yang polar dan asam lemak
yang non-polar, sehingga bagian non-polar di sebelah dalam (tengah) dan bagian
polar di sebelah luar (tepi). Membran sel hanya permeabel terhadap air. Molekul
yang terlarut air biasanya masuk ke dalam sel melalui protein pembawa (protein
terbenam).
Terdapat dua jenis protein pada membran sel, yaitu protein terbenam (protein
integral) dan tepi (protein periferal). Protein terbenam merupakan protein yang
menembus lapisan ganda fosfolipid. Protein terbenam berikatan secara kovalen
hidrofobik dengan asam lemak. Protein tepi merupakan protein yang berada di tepi
lapisan ganda fosfolipid. Protein tepi berikatan secara ionik dengan gliserol fosfat.
Membran sel berperan sebagai aktivitas transportasi solut, transfer elektron
dari respirasi dan fotosintetik (Gambar 3.14), penghasil gradien elektrokimia, sintesis
ATP, biosintesis lipid dan dinding sel, sekresi protein, sinyal dan respons terhadap
lingkungan.
Gambar 3.14 Aktivitas transfer elektron pada membran sel bakteri
Membran Luar
Membran luar mirip dengan membran sel. Selain fosfolipid, terdapat
lipopolisakarida, lipoprotein murein, dan protein porin (Gambar 3.13).
Lipopolisakarida (LPS) berada di bagian luar, terdiri atas 3 bagian, yaitu lipid A, core,
dan oligosakarida atau disebut juga antigen O yang berperan untuk patogenisasi.
Lipoprotein murein adalah lemak yang terikat dengan protein (bukan gliserol fosfat)
dan peptidoglikan, sehingga lipoprotein murein merupakan pengikat membran luar
supaya tidak terlepas dari peptidoglikan. Porin merupakan kanal bagi senyawa kecil
yang tidak mampu menembus membran luar. Pada E. coli dijumpai 3 porin, yaitu
porin OmpC, OmpF, dan PhoE. Porin OmpC dan OmpF dijumpai pada setiap kondisi
pertumbuhan sel (merupakan porin struktural). PhoE disintesis, jika sel dalam kondisi
terbatas fosfat anorganik. PhoE berperan sebagai kanal fosfat untuk sintesis ATP
(memperbesar peluang fosfat anorganik masuk ke dalam sel).
RUANG SEL
Bentuk ruang sel sangat menentukan bentuk sel bakteri. Ruang sel berisi
cairan yang disebut sitoplasma. Sitoplasma berperan sebagai pelarut semua
aktivitas metabolisme sel, termasuk aktivitas informasi genetik.
Sitoplasma
Sitoplasma atau protoplasma merupakan matriks yang dikelilingi membran
sel. Ruang sitoplasma sebagian besar diisi material genetik dan struktur invaginasi
membran sel seperti mesosom. Sitoplasma memiliki konsistensi seperti gel. Hal ini
karena di dalam sitoplasma sangat sedikit dijumpai air bebas. Jadi sitoplasma
merupakan kantong protein dan makromolekul. Meskipun demikian rekasi yang
berlangsung di dalam sitoplasma berlangsung efektif dan efisien.
Mesosom
Irisan tipis bakteri gram positif menunjukkan adanya struktur bermembran
tubular yang disebut mesosom (Gambar 3.8). Mesosom merupakan invaginasi
membran sel. Mesosom sangat jelas terlihat pada bakteri gram positif daripada
bakteri gram negatif. Mesosom memiliki fungsi sama dengan membran sel. Studi
lanjut menunjukkan bahwa mesosom merupakan artefak sewaktu preparasi preparat
untuk mikroskopi elektron. Meskipun demikian terdapat bukti bahwa mesosom terkait
dengan pembelahan sel.
Nukleoid
Bentuk nukleoid bervariasi karena tidak ada pembungkusnya seperti nukleus
di eukariota. Nukleoid merujuk pada area yang berisi kompleks DNA-protein yang
menyusun kromosom bakteri. Ukuran kromosom bakteri bervariasi antara 600
sampai 10.000 kilo basa (kb). Kromosom E. coli terdiri atas 4.639.221 pasang basa
(bp) berisi 4405 gen. Kromosom bakteri sirkuler, tetapi terdapat beberap bakteri
dengan kromosom linier. Jika dijadikan linier panjang kromosom E. coli mencapai
1.400 m, sedangkan volume sel E. coli adalah 4 m3. Kromosom bakteri biasanya
menempati ½ bagian kapasitas sitoplasma.
Nukleoid terdiri atas DNA dan protein terasosiasi DNA. Protein terasosiasi
DNA sebagian besar berperan dalam proses replikasi, transkripsi DNA, dan translasi
RNA. Terdapat 3 protein terasosiasi DNA yaitu protein HU, IHF, dan H-NS. Supaya
DNA dapat terkemas dalam sitoplasma, maka DNA harus digulung (twist &
supercoiling) sedemikian rupa, sehingga dapat menempati sebagian ruang
sitoplasma, tetapi tidak menyulitkan ketika replikasi, transkripsi, dan translasi.
Komponen Sitoplasma Lain
Ribosom
Ribosom sel bakteri adalah ribosom 70S. Partikel ribonekleoprotein memiliki
diameter 19 nm dan tidak berasosiasi dengan struktur bermembran seperti pada sel
eukariota.
Granula
Granula atau inklusi terdistribusi acak di dalam sitoplasma. Granula-granula
dalam sel bervariasi bentuknya, sebagian besar berfungsi sebagai cadangan
makanan seperti granula Poli-b-hidroksibutirat (PHB), granula polisakaridan dan
glikogen, dan granula polimetafosfat (metakromatik).
Endospora
Endopsora adalah bentuk sel yang resisten terhadap panas dan dehidrasi
(Gambar 3.15). Bakteri Bacillus dan Clostridium mampu membentuk endospora.
Proses pembentukan endospora disebut sporulasi. Sporulasi biasanya dimulai ketika
sel memasuki fase stasioner. Sel berubah baik secara morfologi maupun fisiologi
khususnya mempersiapkan diri untuk pembentukan endospora. Beberapa jenis
bakteri mampu melakukan autolisis sel vegetatif, sedangkan beberapa jenis bakteri
tidak mampu melakukannya, sehingga endospora tetap berada di dalam sel
vegetatif.
Gambar 3.15 Struktur endospora Bacillus menunjukkan pembungkus spora (spore
coat; SC) yang tebal, alur germinal (germinal groove; G) di dalam spore coat, lapisan
korteks luar (outer cortex layer; OCL) dan korteks (Cx), lapisan germinal dinding sel
(germinal cell wall layer; GCW). Di bawah membran protoplasma (PM), terdapat
daerah yang terisi nukleoid (n)
STRUKTUR SEL EUKARIOTA
Sel eukariota lebih kompleks, tetapi lebih teratur dan terlihat jelas komponen
sel ketika diamati dengan mikroskop elektron. Hal ini karena organisasi organela
lebih baik dan bersifat kompartemen. Gambar 3.16 menunjukkan struktur dan
organisasi organela sel eukariota.
Gambar 3.16 Struktur dan organisasi organela sel eukariota. Chloroplast (kloroplas)
hanya dijumpai pada sel eukariota fotosintetik.
Struktur unik pada sel eukariota adalah sebagai berikut

Mikrofilamen dan mikrotubul membentuk jejaring yang menentukan bentuk
sel dan terlibat dalam pembelahan sel.

Retikulum endoplasma merupakan jejaring tubulus yang berperan dalam
sintesis protein/enzim ekstrasel dan sintesis membran sel.

Aparatus Golgi merupakan tempat pematangan protein/enzim dari retikulum
endoplasma dan pembentukan lisosom.

Lisosom merupakan struktur bermembran berperan sebagai tempat digesti
material asing yang masuk ke dalam sel.
Sitoskeleton
Sitoskeleton merupakan jejaring filamen dan fiber yang terdapat dalam
sitoplasma dan berperan dalam penentuan bentuk sel, pembelahan sel, pergerakan
organela, dan pergerakan sel (dengan flagela atau pergerakan amaoeboid).
Sitoskeleton dikelompokkan dalam 3 jenis berdasarkan ukuran, distribusi, dan
fungsi filamen, yaitu mikrofilamen, mikrotubul, dan filamen intermedia (Gambar 3.17).
Gambar 3.17 Jenis jenis sitoskeleton, yaitu mikrofilamen, mikrotubul, dan filamen
intermedia
Silia dan flagela merupakan struktur kompak mikrotubul. Struktur silia mirip
dengan flagela, yaitu struktur 9 pasang mikrotubul dengan aransemen 8 pasang
mikrotubul sirkuler dan sepasang mikrotubul berada di dalamnya (ditengah). Panjang
silia 2-10 m dan beriameter 0,5 m. Panjang flagela dapat mencapai 50-100 m
dan hanya 1-2 flagela per sel.
Retikulum Endoplasma
Retikulum endoplasma (RE) terdapat dalam 2 bentuk kasar (dengan ribosom)
dan halus (tanpa ribosom) (Gambar 3.18). Dengan demikian fungsi RE kasar adalah
tempat sintesis protein/enzim ekstrasel, sadangkan RE halus berfungsi sebagai
tempat sintesis membran sel atau lipid lainnya. RE bekerja sama dengan Aparatus
Golgi dalam hal transfer hasil sintesis.
Gambar 3.18 Struktur retikulum endoplasma kasar (kiri) dan halus (kanan)
Aparatus Golgi
Aparatus Golgi merupakan organela membran ganda dan berperan dalam
proses pematangan protein tersintesis dalam RE kasar. Aparatus Golgi ditemukan di
sel eukariota tingkat tinggi, tetapi tidak ditemukan di Jamur dan Protozoa Ciliata.
Aparatus Golgi berbentuk tumpukan kantong setebal 15-20 nm dengan jarak
antarkantong 30 nm (Gambar 3.19). Fungsi utama Aparatus Golgi adalah
pengemasan material eksport, tetapi terdapat fungsi lain seperti membantu
pembentukan dinding sel (Giardia dan Entamoeba). Enzim dalam Aparatus Golgi
adalah glikosilase dan protease. Glikosilase berperan dalam penambahan gula pada
protein, sedangkan protease memotong protein pada tempat tertentu. Kedua enzim
ini berperan dalam pematangan protein/enzim. Protein/enzim matang selanjutnya
ditransfer ke lisosin atau langsung ke luar via membran sel.
Gambar 3.19 Struktur Aparatus Golgi
Lisosim
Lisosim adalah organela bulat dengan diameter 50 m bermembran tunggal.
Lisosim berperan dalam digesti intrasel, karena berisi enzim hidrolase. Kinerja enzim
hidrolase lisosim optimal pada pH 3,5-5,0. Kemampuan lisosim menjaga nilai pH
internalnya karena dia mampu memompa proton ke dalam. Lisosim berfungsi
sebagai tempat digesti bakteri dan virus serta material asing lainya yang masuk ke
dalam sel. Mekanisme digesti lisosim disebut endositosis (Gambar 3.20)
Gambar 3.20 mekanisme endositosis lisosim
Mitokondria
Mitokondria berperan dalam pembentukan energi via respirasi. Bentuk
mitokondria bervariasi, tetapi sebagian besar berbentuk batang pendek. Mitokondria
merupakan organela bermembran ganda. Membran luar merupakan pembatas
antara luar dan dalam. Membran dalam melekuk ke dalam dan berisi kompleks
protein respirasi dan ATP sintase.
Gambar 3.21 Struktur mitokondria
Mitokondria mempunyai DNA sirkuler pendek dan ribosom 70S yang serupa
dengan prokariota. Oleh karena itu, studi lanjut mitokondria menunjukkan bahwa
berdasarkan urutan RNA mitokondria, mitokondria berkerabat dekat dengan bakteri
Rikettsia. Tampaknya mitokondria merupakan hasil evolusi endosimbiosis antara sel
eukariota primitif dengan sel prokariota heterotrof. Sel eukariota menyediakan nutrien
bagi pertumbuhan sel prokariota, sedangkan sel prokariota menyediakan energi
tinggi bagi sel eukariota. Hasil evolusi endosimbiosis mengakibatkan sel prokariota
kemunduran beberapa fungsi dasar sel seperti pembelahan yang terbatas,
pengurangan panjang DNA dan kemampuan bergerak. Sedangkan sel eukariota
mencapai kemajuan luar biasa, sehingga sel eukariota menjadi efisien dalam
produksi energi
Kloroplas
Struktur kloroplas mirip dengan mitokondria (Gambar 3.22). Yang
membedakannya adalah kloroplas mampu memproduksi energi via fotolisis
(mentransfer energi cahaya ke energi kimia). Kloroplas juga mempunyai DNA
sirkuler pendek dan ribosom 70S yang serupa dengan prokariota. Oleh karena itu,
studi lanjut kloroplas menunjukkan bahwa berdasarkan urutan RNA kloroplas,
kloroplas berkerabat dekat dengan sianobakteri. Tampaknya kloroplas merupakan
hasil evolusi endosimbiosis antara sel eukariota primitif dengan sel prokariota
fototrof. Sel eukariota menyediakan nutrien bagi pertumbuhan sel prokariota,
sedangkan sel prokariota menyediakan energi via fotolisis bagi sel eukariota.
Gambar 3.22 Struktur kloroplas