Pertemuan 2 - Sel sebagai dasar kehidupan.

Sel Sebagai Dasar Kehidupan
A. Pendahuluan
Sel  cella (bahasa Latin) yang berarti ruangan kecil.
Orang yang pertama kali mengemukakan adanya sel adalah Robert Hooke pada tahun 1665. Ia
melakukan pengamatan terhadap sayatan gabus dengan menggunakan mikroskop. Hook melihat
adanya ruangan-ruangan kecil yang menyusun gabus tersebut. Ruang kecil tersebut diberi nama
sel yang merupakan pembahasan kita kali ini.
Ukuran sel bervariasi
 1-10 mikron  bakteri
 30-40 mikron  Protozoa
 Ada yang mencapai beberapa sentimeter  serabut kapas.
Sel juga mempunyai berbagai macam bentuk. Meskipun ukurannya sangat kecil, strukturnya
sangat rumit dan tiap bagian sel memiliki fungsi yang berbeda-beda dan khusus.
Misal:
 mitokondria  penghasil energi
 lisosom  pencerna.
Setiap bagian sel tidak dapat berdiri sendiri, sehingga bagian-bagian itu harus berada di dalam
kesatuan sel agar dapat berfungsi dengan normal. Antar bagian sel itu terdapat hubungan dan
saling ketergantungan, oleh karena itu, sel dipandang sebagai unit terkecil dari makhluk hidup.
Sel merupakan unit terkecil dari makhluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan. Disebut
unit terkecil karena tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil yang dapat
berdiri sendiri. Sel dapat melakukan proses kehidupan seperti melakukan respirasi, perombakan,
penyusunan, reproduksi melalui pembelahan sel, dan peka terhadap rangsangan.
Secara struktural, tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel sehingga sel disebut satuan
struktural makhluk hidup. Tubuh makhluk hidup dapat melaksanakan kehidupan jika sel-sel
penyusunnya berfungsi, sehingga sel disebut juga satuan fungsional makhluk hidup. Semua sel
makhluk hidup dapat berkembang biak untuk memperbanyak diri. Perkembangbiakan itu
dilakukan melalui pembelahan sel. Pembelahan dilakukan baik oleh organisme bersel satu
maupun oleh sel-sel organisme bersel banyak.
Sel mengandung materi genetik, yaitu materi penentu sifat-sifat makhluk hidup. Dengan adanya
materi genetik, sifat makhluk hidup dapat diwariskan kepada keturunannya. Sifat-sifat makhluk
hidup tergantung pada sifat sel secara individual.
B. Anatomi Sel
Secara anatomis sel dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu membran plasma, sitoplasma dan
organel sel serta inti sel (nukleus).
1. Membran Plasma
Membran sel (cell membrane, plasma membrane, plasmalemma) adalah fitur universal yang
dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang memisahkan sel dengan
lingkungan di luar sel. Terutama untuk melindungi inti sel dan sistem kelangsungan hidup
yang bekerja di dalam sitoplasma.
Pada sel eukariota, membran sel yang membungkus organel-organel di dalamnya, terbentuk
dari dua macam senyawa yaitu lipid dan protein, umumnya berjenis fosfolipid seperti
senyawa antara fosfatidil etanolamina dan kolesterol, yang membentuk struktur dengan dua
lapisan dengan permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran
sel, namun di sela-sela molekul fosfolipid tersebut, terdapat transporter yang merupakan jalur
masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Kerangka
membran atau disebut juga sitoskeleton mempunyai tiga macam jenis yaitu mikrotubulus,
mikrofilamen,dan filamen intermediet.
2. Inti Sel (Nukleus)
Inti sel atau nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariota. 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.
Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol
aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk
mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk
mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan
transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai,
dijalankan, dan diakhiri.
3. Sitoplasma dan Organel Sel
Sitoplasma adalah bagian sel yang terbungkus membran sel. Pada sel eukariota, sitoplasma
adalah bagian non-nukleus dari protoplasma. Pada sitoplasma terdapat sitoskeleton, berbagai
organel dan vesikuli, serta sitosol yang berupa cairan tempat organel melayang-layang di
dalamnya. Sitosol mengisi ruang sel yang tidak ditempati organel dan vesikula dan menjadi
tempat banyak reaksi biokimiawi serta perantara transfer bahan dari luar sel ke organel atau
inti 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)
Memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung ini disebut cisternae.
RE merupakan labirin membran yang sangat banyak sehingga meliputi separuh lebih dari
total membran dalam sel-sel eukariotik. Fungsi RE bervariasi, tergantung pada jenisnya.
Ada RE kasar dan RE halus. RE kasar ditempeli ribosom dan berfungsi untuk sintesis
protein. Sedangkan RE halus tidak ditempeli ribosom dan berfungsi untuk sintesis lemak.
Selain itu RE juga berfungsi sebagai alat transportasi molekul-molekul dari sel satu ke sel
lain.
b. Ribosom
Ribosom adalah organel kecil dan padat dalam sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis
protein. Ribosom berdiameter sekitar 20 nm serta terdiri atas 65% RNA ribosom (rRNA)
dan 35% protein ribosom (RNP). Organel ini menerjemahkan mRNA untuk membentuk
rantai polipeptida menggunakan asam amino yang dibawa oleh tRNA pada proses
translasi. Di dalam sel, ribosom tersuspensi di dalam sitosol atau terikat pada RE kasar,
atau pada membran inti sel.
c. Mitokondria
Mitokondria adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup,
selain fungsi selular lain, seperti metabolisme asam lemak, biosintesis pirimidina,
homeostasis kalsium, transduksi sinyal selular dan penghasil energi berupa adenosina
trifosfat pada lintasan katabolisme.
Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan
membran dalam. Lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan yang sering
disebut dengan cristae. Di dalam mitokondria terdapat 'ruangan' yang disebut matriks,
dimana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak mitokondria
dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.
d. Lisosom
Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik
yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom
ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim
hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase,
ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah
endositosis, fagositosis, dan autofagi.
e. Badan Golgi
Badan Golgi (aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang
dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan
mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak
dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap
sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga
ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom. Badan
Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang
bernama Camillo Golgi.
f. Sentriol/Sentrosom
Sentriol merupakan perkembangan dari sentrosom, yaitu pusat sel, daerah dari sitoplasma
yang dekat dengan nukleus. Sentriol berupa kumpulan mikrotubulus strukturnya
berbentuk bintang yang berperan sebagai kutub-kutub pembelahan sel secara mitosis atau
meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron. Dari
sentriol memancar benang-benang gelendong pembelahan sehingga kromosom akan
terjerat pada benang tersebut. Melalui benang gelendong inilah nantinya tiap-tiap
kromosomberjalan menuju kutub masing-masing.
g. Vakuola
Vakuola adalah ruang dalam sel yang berisi cairan. Cairan ini adalah air dan berbagai zat
yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak
dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah. Bagi
tumbuhan, vakuola berperan sangat penting dalam kehidupan karena mekanisme
pertahanan hidupnya bergantung pada kemampuan vakuola menjaga konsentrasi zat-zat
terlarut di dalamnya.
h. Peroksisom
Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat menghasilkan H2O2 yang selanjutnya
dipecah menjadi H2O + O2. Selain itu, juga berperan dalam mengubah lemak menjadi
karbohidrat dan perubahan purin dalam sel. Organel ini banyak mengadung enzim
oksidase dan katalase.
i. Sitoskeleton merupakan rangkasel yang terdapat pada sitosol, tersusun atas tiga jenis
serabut yaitu
1) Mikrofilamen atau filamen aktin
Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri dari
protein yang disebut aktin. Mikrofilamen berdiameter antara 5-6 nm. Karena kecilnya
sehingga pengamatannya harus menggunakan mikroskop elektron.
Mikrofilamen seperti mikrotubulus (pengertian mikrotubulus dibawah), tetapi lebih
lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti
pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel k. dan peroksisom (Badan
Mikro). Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak
mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
2) Mikrotubulus
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 pembentukan
sentriol, flagela dan silia.
Sentriol berbentuk silindris dan disusun oleh mikrotubulus yang sangat teratur. Pada
saat membelah, sentriol akan membentuk benang-benang gelendong inti. Silia dan
flagella merupakan tonjolan yang dapat bergerak bebas dan dijulurkan.
Pengertian lain, mikrotubulus adalah rantai protein yang berbentuk spiral. Spiral ini
membentuk tabung berlubang. Mikrotubulus tersusun atas bola-bola molekul yang
disebut tubulin. Diameter mikrotubulus kira-kira 25 nm. Mikrotubulus merupakan
serabut penyusun sitoskeleton terbesar.
Mikrotubulus mempunyai fungsi mengarahkan gerakan komponen-komponen sel,
mempertahankan bentuk sel, serta membantu pembelahan sel secara mitosis.
3) Filamen antara (Serabut antara)
Filamen antara adalah rantai molekul protein yang berbentuk untaian yang saling
melilit. Filamen ini berdiameter 8-10 nm. Disebut serabut antara karena berukuran
diantara ukuran mikrotubulus dan mikrofilamen. Serabut ini tersusun atas protein
yang disebut fimetin. Akan tetapi, tidak semua sel tersusun atas fimetin, contohnya
sel kulit tersusun oleh protein keratin.
Fungsi Sitoskeleton adalah sebagai berikut:
 Memberikan kekuatan mekanik pada sel
 Menjadi kerangka sel
 Membantu gerakan substansi dari satu bagian sel ke bagian yang alin.
C. Diferensiasi sel
Regenerasi sel adalah proses pertumbuhan dan perkembangan sel yang bertujuan untuk
mengisi ruang tertentu pada jaringan atau memperbaiki bagian yang rusak. Diferensiasi sel
adalah proses pematangan suatu sel menjadi sel yang spesifik dan fungsional, terletak pada posisi
tertentu di dalam jaringan, dan mendukung fisiologis hewan. Misalnya, sebuah stem cell mampu
berdiferensiasi menjadi sel kulit.
Saat sebuah sel tunggal, yaitu sel yang telah dibuahi, mengalami pembelahan berulang
kali dan menghasilkan pola akhir dengan keakuratan dan kompleksitas yang spektakuler, sel itu
telah mengalami regenerasi dan diferensiasi.
Regenerasi dan diferensiasi sel hewan ditentukan oleh genom. Genom yang identik
terdapat pada setiap sel, namun mengekspresikan set gen yang berbeda, bergantung pada jumlah
gen yang diekspresikan. Misalnya, pada sel retina mata, tentu gen penyandi karakteristik
penangkap cahaya terdapat dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada ekspresi gen indera
lainnya.
Sel-sel terdiferensiasi pada hewan tersusun menjadi jaringan. Macam jaringan berikut ini
terdapat pada vertebrata, yaitu jaringan epitel, jaringan konektif, jaringan otot dan jaringan saraf
nervous.
Sedangkan pada tumbuhan, khususnya yang berpembuluh matang dapat ditemukan
jaringan meristematik, jaringan protektif, jaringan parenkim, jaringan kolenkim, jaringan
sklerenkim, jaringan xylem dan jaringan floem.
D. Sambungan antarsel (Cell Junction)
Cell junctions adalah situs hubungan yang menghubungkan banyak sel dalam jaringan dengan
sel lainnya dan matriks ekstraseluler.
Terdapat 3 kelompok cell junctions, yaitu
1. Occluding junctions yang bertugas menempelkan sel bersama-sama dalam epitel dengan cara
mencegah molekul-molekul kecil dari kebocoran satu sisi sel ke sel lainnya.
Terdapat dua klasifikasi fungsi occluding junctions, yaitu sebagai berikut.
 Tight junctions hanya dimiliki oleh vertebrata, yang fungsinya menyegel ruang antar 2 sel
serta mencegah lalu lintas molekul di ruang antarsel.
 Septate junctions hanya dimiliki invertebrate, terdapat protein discs-large yang terhubung
dengan protein ZO dalam tight junctions.
2. Anchoring junctions bertugas melekatkan sel-sel dan sitoskeleton ke sel tetangga atau ke
matriks ekstraseluler.
Terdapat 4 bentuk yang tidak sama secara fungsi, yaitu sebagai berikut.
 Adherens junctions dan desmosom. Mereka sama-sama memegang sel dan
pembetukannya oleh membrantrans adhesion protein pada family chaderin.
 Focal adhesions dan hemidesmosom. Mengikat sel-sel pada matriks ekstraseluler dan
pembentukannya oleh membran trans adhesions protein pada famili integrin.
3. Communicating junctions bertugas sebagai perantara jalan lintasan sinyal-sinyal kimia atau
elektrik dari satu sel yang sedang berinteraksi ke sel lainnya.
Terdapat 3 kelompok perantara, yaitu sebagai berikut.
 Gap junctions, celah sempit di antara 2 membran atau dinding sel ini membolehkan
jalan lintasan ion-ion dan molekul-molekul kecil yang dapat larut dalam air.
 Chemical synapses, sambungan khusus letak sinyal neuron yang berhubungan satu sama
lain dengan sel-sel nonsaraf seperti pada otot atau kelenjar.
 Plasmodesmata, hanya terdapat pada tumbuhan. Fungsinya menghubungkan sel yang
satu dengan sel lainnya melalui retikulum endoplasma, memudahkan pergerakan ion-ion
dan molekul-molekul kecil seperti gula, asam amino, dan RNA (ribonucleat acid) antar
sel