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 PlasmaMembran 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 SelSitoplasma 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. RibosomRibosom 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 GolgiBadan 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/SentrosomSentriol 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. PeroksisomPeroksisom 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 yaitu1) 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) MikrotubulusMikrotubulus 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