1

BAB 1

SEL dan JARINGAN

1. SEL

Sel (kata latin cella) Berarti ruangan kecil, yang ditemukan oleh Robert Hooke

melalui pengamatan terhadap sayatan gabus (terdapat ruangan-ruangan kecil

yang menyusun gabus). Sel merupakan suatu ruangan kecil yang bibatasi oleh

membran, yang didalamnya terdapat cairan (protoplasma). Sel merupakan

satuan terkecil makhluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan (tidak dapat

dibagi-bagi lagi) dan merupakan unit terkecil penyusun makhluk hidup. Secara

fungsional, sel berfungsi untuk menjalankan fungsi kehidupan

(menyelenggarakan kehidupan jika sel-sel penyusunnya berfungsi) kemudian

membentuk organisme. Sel berkembang biak dengan cara membelah diri

(secara mitosis). Selain itu sel juga mengandung materi genetik, yaitu materi

penentu sifat-sifat makhluk hidup sehingga sifat makhluk hidup dapat

diwariskan kepada keturunannya.

A. Bagian-bagian dari sel prokariotik (Escherichia coli):

a. Dinding sel:

Membran Sel Tersusun atas lapisan lipoprotein gabungan lemak dan protein

perbandingan 50:50. Lipid yang menyusun membran adalah pospolipid yang

bersifat hidrofilik dan sterol yang bersifat hidrofobik. Protein yagn terdapat

pada permukaan luar dan dalam membran sel disebut protein ekstrinsik yang

bersifat hidrofobik. Sedangkan protein yang ada dan menembus kedua lapis

lipid disebut protein intrinsik yang bersifat hidrofobik. Membran sel bersifat

semi permiabel. Berikut ini sifat sifat membran sel:

Pembatas antara isi sel dengan bagian luar sel

Sebagai pelindung sel

Sebagai tempat pertukaran zat

Sebagai reseptor dari rangsang luar

Sebagai tempat berlangsungnya reaksi-readsi kimia.

b. Membran plasma:

struktur: tersusun atas molekul lemak dan protein.

fungsi:

2

o sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan sekitar;

o mengatur lalu intas molekul dan ion-ion dari dan kedalam

tubuh.

c. Sitoplasma:

Sitoplasma mengandung sitosol, organeal-organeal sel (kecuali

nukleus) dan beberapa zat larut lainnya. Sitosol adalah bagian cair dari

sitoplasma, sedangkan sitoskeleton (jaringan mikrofilamen) merupakan

bagian yang terlarut dalam sitosol. Organela internal yaitu mitokondria,

aparatus Golgi, lisosom, vakuola, dll juga ditemukan dalam sitoplasma.

Berbagai enzim, asam lemak, gula, asam amino, dan garam juga

ditemukan larut dalam sitoplasma.

fungsi:

1. Sitoplasma memberikan dukungan kepada struktur internal sel.

Sitoplasma merupakan tempat bagi jaringan filamen protein yang

disebut sitoskeleton.

Sitoskeleton berfungsi membantu mempertahankan bentuk dan

konsistensi sel. Filamen ini membuat organela tetap berada di

posisinya.

2. Fungsi penting lain sitoplasma adalah membantu pergerakan

organel internal maupun sel secara keseluruhan.

Sementara filamen aktin dalam ektoplasma memfasilitasi

pergerakan sel secara keseluruhan, filamen protein membantu

organela dan struktur lainnya untuk bergerak di dalam sel.

3. Selain menyimpan berbagai nutrisi, sitoplasma adalah lokasi tempat

terjadinya banyak reaksi seluler penting seperti glikolisis anaerob

dan sintesis protein.

Sitoplasma dikenal membantu sel untuk membawa, menyerap, dan

memproses nutrisi yang diperlukan.

4. Enzim dalam sitosol memecah molekul besar sehingga membuat

organela mudah untuk menggunakannya.

Sebagai contoh, mitokondria dalam sel tidak dapat menggunakan

molekul glukosa yang terdapat dalam sitoplasma.

3

Enzim-enzim dalam sitosol lantas memecah molekul-molekul

glukosa menjadi molekul piruvat yang kemudian digunakan oleh

mitokondria

d. Mesosom:

Membran sel pada sel prokariot mengalami pelekukan ke arah dalam sehingga

membentuk mesosom.

fungsi:

- Sebagai penghasil energi;

- Terdapat enzim-enzim pernafasan yang berperan dalam reaksi2 oksidasi

untuk menghasilkan energi.

- untuk respirasi dan sekresi dan menerima DNA pada saat konyugasi.

e. Ribosom:

merupakan struktur berupa butiran-butiran kecil yaang merupakan tempat

sintesis protein. Protein disintesis atau dibuat dengan menggabungkan

beberapa asam amino yang sesuai informasi genetik yang ada di molekul DNA.

Ribosom berada di sitoplasma.

B. Bagian sel Eukariotik

a. Membran plasma

Tersusun dari: molekul lemak (2 lapis; terdapat di bagian tengah

membran) dan protein (luar: protein perifer (protein tepi) menyusun

tepi luar dan dalam membran; selain itu ada protein yang menembus ke

dalam 2 lapisan lemak (disebut protein integral).

Fungsinya:

- sangat penting untuk menjaga kehidupan sel.

- Melindungi isi sel (mempertahankan isi sel);

- Mengatur keluar masuknya molekul-molekul; (bersifat

semipermeabel / selektif permeabel; berarti hanya zat-zat

tertentu yang dapat melewati membran)

- Sebagai reseptor (penerima) rangsangan dari luar sel (bagian sel

yang berfungsi sebagai reseptor adalah glikoprotein); rangsang

kimia, mis. hormon, racun, listrik, mekanik.

b. Sitoplasma:

4

plasma sel Merupakan: cairan yang berada dalam sel selain nukleoplasma

(plasma inti). Cairannya disebut sitosol, padatannya berupa organel-organel.

Sitosol tersusun atas: air, protein, asam amino, vitamin, nukleotida, asam

lemak, glukosa, dan ion-ion. (Sitosol punya nama lain: matriks sitoplasma).

Padatan sitoplasma terdiri dari organel-organel: yaitu: ribosom, mitokondria,

dan kompleks Golgi.Dan mempunyai sifat fisik berubah-ubah karena

mengandung protein. Dapat berupa fase sol (cair) dan fase gel (gelatin, padat)

tergantung kondisi sel.

Fungsi Sitoplasma:

- Tempat penyimpanan bahan-bahan kimia yg penting bagi

metabolisme sel (enzim, ion, gula, lemak dan protein);

- Terjadi pembongkaran dan penyusunan zat-zat melalui reaksi-reaksi

kimia. Contoh: Pembentukan energi, sintesis asam lemak, asam amino,

protein, dan nukleotida. Sitoplasma selalu “mengalir” agar

metabolisme berjalan dengan baik.

c. Nukleus

Merupakan organel terbesar yang berada di dalam sel. Terletak di tengah sel

dan berbentuk bulat/oval. Kromosom tersusun atas protein dan DNA (berfungsi

untuk menyampaikan informasi genetik dan sintesis protein). RNA berfungsi

untuk sintesis protein saja.

Nukleus terdiri atas:

- Membran Nukleus, membran luar dan dalam Membran luar langsung

berhubungan dengan RE, dan akhirnya ke membran sel.

- Nukleoplasma, Disebut juga matriks nukleus (tersusun atas air,

protein, ion, enzim, dan asam inti) bersifat gel. Di dalamnya terdapat

benang-benang kromatin (benang penyerap warna), pada saat proses

mitosis maka benang kromatin itu tampak memendek dan disebut

kromosom (tersusun atas protein dan DNA). Lalu DNA akan

mentranskripsi diri (mengkopi diri) menjadi RNA dikeluarkan ke

sitoplasma.

- Nukleolus.

Disebut juga anak inti, terbentuk pada saat terjadi proses transkripsi

(sintesis RNA) di dalam nukleus. Jadi, nukleolus adalah bukan organel

5

tetap, melainkan suatu tanda bahwa sel sedang melakukan transkripsi

(karena bila proses transkripsi berhenti, maka nukleolus akan

mengecil/menghilang).

Fungsi Nukleus:

- pengendali seluruh kegiatan sel;

- pengatur pembelahan sel;

- pembawa informasi genetik (DNA); mewariskan sifat-sifat melalui

pembelahan sel.

d. Sentriol:

Dapat dilihat ketika sel mengadakan pembelahan; pada fase tertentu dalam

hidupnya sentriol memiliki silia/flagela dan hanya ditemui pada sel hewan.

Cara pembelahan sel: sentriol terletak tegak lurus antarsesamanya, dekat

nukleus; pada pembelahan motosis sentriol terbagi menjadi dua, tiap-tiap

bagian menunjukkan kutub sel; maka terbentuklah benang-benang spindel

yang menghubungkan kedua kutub dan berfungsi “menarik” kromosom

menuju kutub masing-masing.

e. Retikulum Endoplasma:

Retikulum Endoplasma (RE) adalah labirin membran yang banyak, sehingga

retikulum ini meliputi separuh lebih dari total membran dalam sel-sel

eukariotik. Retikulum Endoplasma (RE) berupa vesikel atau kantung yang dapat

berbentuk pipih, bundar, atau tubuler dan satu sama lain dapat berhubungan.

Retikulum Endoplasma (RE) hanya memiliki selapis membran dan membran

tersebut ada yang berhubungan dengan membran inti dan membran plasma

sehingga dapat berperan sebagai penghubung antara bagian luar sel dengan

bagian dalam sel.

Macam-macam Retikulum Endoplasma:

Retikulum Endoplasma Kasar

Retikulum Endoplasma (RE) kasar (RE) adalah Retikulum Endoplasma (RE) yang

dilekati ribosom. Retikulum Endoplasma (RE) memiliki peran anabolik dan

protektif. Peran anabolik yaitu mensintesis kolesterol, hormon steroid, dan

asam-asam empedu. Peran katabolik yakni dapat mengubah atau menetralisir

6

bahan yang bersifat toksik. Mekanisme kerja antar Retikulum Endoplasma (RE)

dan organel lain seperti mitokondria dapat saling berhubungan.

Retikulum Endoplasma Halus

Retikulum Endoplasma (RE) halus (RE) adalah Retikulum Endoplasma (RE) yang

tidak dilekati ribosom, yang berfungsi dalam bermacam-macam proses

metabolisme, termasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, serta

menawarkan obar dan racun. EnzimRetikulum Endoplasma (RE) halus penting

untuk sintesis lipid, termasuk fosfolipid dan steroid. Diantara steroid yang

dihasilkan oleh Retikulum Endoplasma (RE) halus adalah hormon seks vertebrata

dan berbagai hormon steroid yang di sekresi oleh kelenjar adrenalin.

Fungsi Retikulum Endoplasma:

- menampung protein dihasilkan oleh ribosom (masuk ke dalam rongga RE) untuk

disalurkan pada kompleks golgi dan berakhir pada sel (RE KASAR);

- mensintesis lemak dan kolesterol (RE KASAR dan HALUS);

- Menetralkan racun (detoksifikasi) RE dalam sel-sel hati.

- Transportasi molekul dari bagian yang satu ke bagian yang lainnya (RE KASAR

dan RE HALUS).

f. Ribosom:

Fungsi utama dari ribosom adalah untuk sintesis protein dan sesuai dengan

urutan asam amino sebagaimana ditentukan dalam RNA messenger.

Sementara itu dalam mempelajari sel tumbuhan dan hewan. Salah satu seperti

organel sel penting adalah ribosom, yang bertanggung jawab atau berfungsi

untuk sintesis protein. Sementara mitokondria dianggap sebagai pembangkit

tenaga listrik sel untuk produksi energi, ribosom yang populer terkait sebagai

situs untuk sintesis protein dalam sel.

Komposisi dan Struktur Ribosom

Komposisi Ribosom

Ribosom terdiri dari asam ribonukleat yang sering disingkat RNA (RNA

merupakan kepanjangan dari Ribonucleat Acid) dan protein, dalam jumlah yang

hampir sama. Asam ribonukleat berasal dari nukleolus, di mana ribosom

disintesis dalam sel. Sebuah sel prokariotik sederhana (misalnya, bakteri) terdiri

7

dari beberapa ribu ribosom, sedangkan sel eukariotik sangat maju (misalnya, sel

manusia) memiliki beberapa jutaan ribosom. Ribosom prokariotik lebih kecil

dalam ukuran dibandingkan dengan yang eukariotik.

Struktur Ribosom

Sekarang kita akan membahas tentang struktur ribosom, ribosom yang khas

terdiri atasi dua subunit, masing-masing berisi RNA dan protein. Kedua subunit

dikategorikan sehubungan dengan tingkat sedimentasi dalam media tertentu.

Sebagai contoh, dua subunit dalam sel eukariotik adalah 40S (subunit kecil) dan

60S (subunit yang lebih besar), di mana 'S' adalah singkatan dari unit kepadatan,

Svedberg. Dengan demikian, semakin tinggi nilai yang diberikan subunit,

semakin besar adalah ukuran subunit.

Fungsi Ribosom didalam sebuah sel

Dalam sel, ribosom berada di dua wilayah sitoplasma. Beberapa ribosom

ditemukan tersebar di sitoplasma (disebut sebagai ribosom bebas), sementara

yang lain yang melekat pada retikulum endoplasma (ribosom terikat). Dengan

demikian, permukaan retikulum endoplasma ketika terikat dengan ribosom

disebut retikulum endoplasma kasar (RER). Kedua ribosom bebas dan ribosom

terikat memiliki struktur yang sama dan bertanggung jawab untuk produksi

protein.

Berbicara tentang fungsi utama ribosom, mereka memainkan peran perakitan

asam amino untuk membentuk protein tertentu, yang pada gilirannya sangat

penting untuk melaksanakan kegiatan sel. Seperti yang kita semua memiliki ide

yang adil mengenai produksi protein, asam deoksiribonukleat (DNA) pertama

menghasilkan RNA (messenger RNA atau mRNA) oleh proses transkripsi DNA,

setelah itu pesan genetik dari mRNA diterjemahkan menjadi protein selama

terjemahan DNA.

Untuk lebih tepat tentang sintesis protein oleh ribosom, urutan untuk perakitan

asam amino selama sintesis protein yang ditentukan dalam mRNA. MRNA

disintesis dalam nukleus kemudian diangkut ke sitoplasma untuk kelanjutan

lebih lanjut dari sintesis protein. Dalam sitoplasma, dua subunit ribosom

mengikat sekitar polimer mRNA dan protein sintesis dengan bantuan RNA

transfer (tRNA), sesuai dengan kode genetik. Ini seluruh proses sintesis protein

juga disebut sebagai dogma sentral.

8

Biasanya, protein disintesis oleh ribosom bebas digunakan dalam sitoplasma itu

sendiri, sementara molekul protein yang diproduksi oleh ribosom terikat

diangkut luar sel. Mengingat fungsi utama dari protein ribosom dalam

membangun, dapat dimengerti bahwa sel tidak dapat berfungsi tanpa ribosom.

g. Badan Golgi

Struktur dan Fungsi Badan Golgi- Kompleks Golgi dijumpai pada hampir semua

sel tumbuhan dan hewan. Pada sel tumbuhan, kompleks Golgi disebut

diktiosom. Badan Golgi (ditemukan tahun 1898 oleh Camillio Golgi) tersebar

dalam sitoplasma dan merupakan salah satu komponen terbesar dalam sel.

Antara badan Golgi satu dengan yang lain berhubungan dan membentuk

struktur kompleks seperti jala. Badan Golgi sangat penting pada sel sekresi.

Kompleks Golgi dan RE mempunyai hubungan erat dalam sekresi protein sel. Di

depan telah dikatakan bahwa RE menampung dan menyalurkan protein ke

Golgi. Golgi mereaksikan protein itu dengan glioksilat sehingga terbentuk

glikoprotein untuk dibawa ke luar sel. Oleh karena hasilnya disekresikan itulah

maka Golgi disebut pula sebagai organel sekretori.

Organela ini ditemukan pertama kali oleh Camilio Golgi, seorang ilmuwan dari

Italia. Badan golgi biasa dijumpai pada sel tumbuhan maupun hewan. Pada sel

hewan terdapat 10-20 badan golgi. Lain halnya dengan tumbuhan yang memiliki

ratusan badan golgi pada setiap sel. Badan golgi terdiri atas sekelompok kantong

pipih yang dibatasi membran yang dinamakan saccula. Di dekat saccula terdapat

vesikel sekretori yang berupa gelembung bulat. Badan golgi pada tumbuhan

disebut dengan diktiosom. Pada diktiosom terjadi pembuatan polisakarida

dalam bentuk selulosa yang digunakan sebagai bahan penyusun dinding sel.

Secara umum fungsi dari badan golgi antara lain:

membentuk dinding sel pada tumbuhan;

menghasilkan lisosom;

membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah

dinding sel telur.

Tempat sintesis polisakarida seperti mukus, selulosa, hemiselulosa, dan

pektin (penyusun dinding sel tumbuhan).

Membentuk membran plasma.

9

Membentuk kantong sekresi untuk membungkus zat yang akan dikeluarkan

sel, seperti protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak.

h. Lisosom

Lisosom adalah organel pencerna pada sel hewan dan di temukan disemua sel

eukariotik. Lisosom berasal dari kata lyso = pencernaan dan soma = tubuh.

Diamater lisosom kira-kira 25-50nm - 1μm. Lisosom memiliki keanekaragaman

morfologi. Berbentuk agak bulat dan dikelilingi oleh membran tunggal bilayer

yang digunakan untuk mencerna makromolekul. Yang khas dari lisosom adalah

terdiri atas sekitar 50 enzim hidrolitik yang berbeda yang dihasilkan di dalam RE

kasar. Enzim ini disebut dengan lisozom. Enzim-enzim ini dapat menghidrolisis

semua bentuk makromolekul antara lain polisakarida, lipid, fosfolipid, asam

nukleat, dan protein. Enzim hidrolisis tersebut bekerja optimum pada pH asam

(sekitar 4,6). Kondisi asam ini dihasilkan dari pompa proton di membran organel.

Lisosom dapat mempertahankan kondisi asam ini dengan cara membran lisosom

memompa ion hidrogen dengan menghunakan bantuan ATP dari sitosol ke

dalam lumen lisosom. Proses masuknya ion hidrogen ini karena membran

lisosom mengandung protein integral yang kandungan glikosilatnya tinggi dan

terdapat garis pelindung dari karbohidrat yang mampu melindungi membran

dari kerusakan.

Lisosom berfungsi untuk merusak/menghancurkan materi yang masuk ke dari

luar sel, menghancurkan patogen mencerna makanan, daur ulang organel yang

rusak, dan berperan dalam perkembangan embrio pada hewan. Beberapa

organisme uniseluler mencerna partikel makanan yang kemudian dibongkar

secara enzimatis di dalam lisosom, dan nutrisi hasil pencernaan akan dilepaskan

ke dalam sitosol. Pada sel fagositik mamalia, seperti makrofag dan neutrofil,

berfungsi untuk mencerna mikroorganisme berbahaya. Pencernaan bakteri atau

mikroorganisme tersebut diaktifkan pada pH rendah dari lisosom dan kemudian

dicerna secara enzimatik. Lisosom juga mempunyai peran dalam pergantian

organel, yang mengatur perusakan serta penempatan organel sel itu sendiri,

disebut autofagi. Selama proses ini berlangsung, sebuah organel seperti

mitokondria akan diselubungi oleh membran ganda yang merupakan derivat

dari sisterna RE. membran RE kemudian bergabung degan lisosom untuk

membentuk autofagolisosom. Ketika proses autofagolisosom selesai, organel

10

yang dicerna dikeluarkan sebagai residual body. Berdasarkan tipe dari sel yang

bersangkutan, isi dari residual body dikeluarkan dari dalam sel secara eksositosis

atau disimpan di dalam sitoplasma disebut lipofuscin granulLipofuscin granule

akan meningkat jumlahnya seiring penambahan umur sel.

i. Badan Mikro

Peroksisom adalah kantong yang memiliki membran tunggal. Peroksisom berisi

berbagai enzim dan yang paling khas ialah enzim katalase. Katalase berfungsi

mengkatalisis perombakan hydrogen peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida

merupakan produk metabolism sel yang berpotensi membahayakan sel.

Peroksisom juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat.

Peroksisom terdapat pada sel tumbuhan dan sel hewan. Pada hewan,

peroksisom banyak terdapat di hati dan ginjal, sedang pada tumbuhan

peroksisom terdapat dalam berbagai tipe sel.

Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, misalnya pada lapisan aleuron

biji padi-padian. Aleuron merupakan bentuk dari protein atau kristal yang

terdapat dalam vakuola. Glioksisom sering ditemukan di jaringan penyimpan

lemak dari biji yang berkecambah. Glioksisom mengandung enzim pengubah

lemak menjadi gula. Proses perubahan tersebut menghasilkan energi yang

diperlukan bagi perkecambahan.

j. Mitokondria

Mitokondria adalah salah satu dari beberapa bagian yang terdapat di dalam

sel atau yang biasa disebut sebagai organel sel. Mitokondria dalam sebuah sel

memiliki jumlah yang bervariasi tergantung pada kebutuhan energi pada sel

tersebut. Pada beberapa jenis sel, mitokondria memiliki susunan yang kompak

yaitu pada bagian yang paling banyak membutuhkan energi. Sebagai salah satu

contoh, mitokondria ada pada tubuh manusia yang terletak diantara unit-unit

kontraktil pada sel otot jantung. Mitokondria berbentuk seperti batang atau

cenderung oval, memiliki ukuran yang besar seperti bakteri. Mitokondria

memiliki dua lapisan, yaitu lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar bersifat

halus dan mengelilingi mitokondria. Sedangkan lapisan dalamnya berbentuk

lipatan-lipatan yang disebut krista. Ada bukti yang menyebutkan bahwa

mitokondria merupakan turunan dari bakteri yang menginvansi dan kemudian

ditelan oleh sel primitif. Hal itu terjadi akibat adanya hubungan simbiotik antara

11

mitokondria dan bakteri, sehingga menyebabkan mitokondria berkembang dan

menjadi organel permanen.

Fungsi mitokondria mengambil energi dari zat-zat gizi dalam makanan dan

mengubahnya menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan untuk

menjalankan aktivitas sel. Sehingga mitokondria disebut juga dengan “organel

energi”. Pada mitokondria terdapat lipatan-lipatan yang mengarah ke dalam

dan menonjol ke rongga dalam yang disebut krista. Krista diisi oleh cairan yang

berbentuk gel yang dinamakan matriks. Selain itu krista juga ditempeli oleh

protein-protein transportasi elektron yang bertanggung jawab untuk mengubah

sebagian besar energi yang terkandung dalam makanan menjadi bentuk yang

dapat digunakan. Sedangkan cairan gel di dalam krista atau yang disebut

matriks. Matriks merupakan cairan yang mengandung campuran pekat ratusan

enzim berbeda yang memiliki fungsi untuk mempersiapkan molekul-molekul

nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh protein-

protein yang terdapat di krista.

k. Mikrotubulus dan Mikrofilamen

Mikrotubula adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin dan bersifat lebih

kokoh dari aktin. Mikrotubula memiliki dua ujung yaitu ujung negatif yang

terhubung dengan pusat pengatur mikrotubula, dan ujung positif yang berada di

dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubula

untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan

sel.

Mikrotubula ditemukan dalam sitoplasma semua sel eukariotik. Strukturnya

berupa batang lurus dan berongga (diameter sekitar 25 nm dan panjang 200

nm-25 µm). Dinding tabung berongga dibangun dari protein globular yang

disebut tubulin. Ada dua jenis protein tubulin penyusun tubulin, yaitu tubulin α

dan tubulin β

Fungsi mikrotubula

a. Memberi bentuk dan mendukung sel

b. Mengatur posisi organel dalam sel

c. Sebagai jalur yang dapat digunakan organel yang dilengkapi dengan

molekul motor untuk dapat bergerak

d. Oergerakan kromosom dalam pembelahan sel

12

Mikrotubula berguna dalam pembentukan sentriol, flagela dan silia.

Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri

dari protein yang disebut aktin (suatu protein globular) dan miosin (seperti pada

otot). Mikrofilamen berdiameter antara 5-6 nm. 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).

Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel, khususnya sebagai alat kontraksi

sel otot. Ribuan filamen aktin disusun sejajar satu sama lain di sepanjang sel

otot, yang diselilingi dengan filamen yang lebih tebal yang terbentuk dari

protein disebut miosin. Kontraksi sel otot terjadi akibat filamen aktin dan miosin

saling meluncur melewati yang lain, yang akan memperpendek selnya. Kedua

jenis protein ini berperan untuk pergerakan, misalnya aliran sitoplasma pada sel

tumbuhan (siklosis), dan gerak amoeboid pada Protozoa.

C. DNA

Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai

polinukleutida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas

nukletida-nukleutida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida

pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu:

a. Gula pentosa yang disebut deoxyribose (gula ribosa yang kehilangan atom

oksigen pada atom C nomor 2)

b. Gugus fosfat, menyusun struktur nukleutida (nukleusida monofosfat)

c. Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin (timin

dan sitosin).Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa

timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari untai yang satu akan

berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.

Nukleutida berdasarkan konten basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas

Adenosine monophosphate ( AMP ), Guanine monophosphate ( GMP ), Cytidine

monophosphate (CMP) , Thymidine monophosphate ( TMP ) dan Uridine

monophosphate ( UMP ).

Struktur nukleutida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat

dan nukleusida (gabungan antara gula pentosa dan basa nitrogen). Nukleusida-

13

nukleusida tersebut dihubungkan dengan gugus fosfat melalui ikatan

glikosidik. Macam-macam nukleusida berdasarkan konten basa nitrogen yang

menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine

(T) dan Uridine (U).

Model Struktur DNA Watson-Crick

Struktur DNA yang sangat kecil dan rumit dapat digambarkan dengan model struktur

DNA yang diusulkan oleh Watson James dan Crick Francis . Model struktur DNA

tersebut dikenal dengan nama model tangga berpilin (double helix). Berikut ini

adalah penjelasan dari model struktur DNA Watson-Crick (double-Helix Structure).

1. kedua untai polinukleutida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama.

2. kedua untai polinukleutida satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan

arah (antiparalel)

3. basa-basa nitrogen menghadap ke arah sumbu dan masing-masing basa

nitrogen berpasangan satu sama lain (antara untai yang satu dengan untai yang

lain). basa Adenin pada satu untai berpasangan dengan basa timin pada untai

lainnya, dan basa guanin pada satu untai berpasangan dengan basa sitosin pada

untai lainnya. oleh karena itu kedua untai polinukleutida dikatakan

komplementer satu sama lain.

4. setiap pasangan basa berjarak 3,4 A dengan pasangan basa berikutnya.

5. tedapat 10 pasangan basa bitrogen di dalam satu kali pilinan (360).

6. jumlah iktana hidrogen antara basa nitrogen Adenin dan timin sebanyak

rangkap dua, sedangkan antara basa nitrogen guanosin dan sitosin sebanyak

rangkap tiga. oleh karena itu rasio G+ C yang tinggi maka semakin tinggi pula

stabilitas molekul DNA

7. gugus fosfat dan gula pentosa terletak di sebelah luar sumbu.

8. nukleutida-nukleutida penyusun polinukleutida yang berurutan satu sama lain

dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. ikatan fosfodiester menghubungkan atom

C nomor 3 'dengan atom C nomor 5' pada gula deoksiribosa.

9. Atom C nomor 3 'di salah satu ujung untai polinukleutida tidak lagi memiliki

ikatan fosfodiester , tetapi mengikat gugus OH sehingga ujung 3 'disebut ujung

OH. sedangakn di ujung lainnya, yaitu atom C nomor 5 'akan mengikat gugus

fosfat, sehingga ujung 5' disebut ujung P.

14

10. arah antiparalel kedua ujung dilihat dari arah ujung 3 'dan ujung 5'. Jika untai

yang satu memiliki arah dari ujung 5 'ke 3', maka untai yang lain (untai

komplementernya) memiliki arah dari ujung 3 'ke 5'.

D. RNA

RNA adalah asam nukleat. Struktur kimianya sama dengan DNA kecuali

perbedaan-perbedaan berikut: (1) Kalau DNA adalah rantai ganda asam nukleat

yang terdiri dari nukleotida-nukleotida yang digabung oleh ikatan fosfodiester 3'

-> 5', maka RNA adalah rantai tunggal, (2) Kalau gula penyusun serat rantai DNA

adalah deoxiribose (atom hidrogen mengganti gugus hidroksil pada posisi atom

karbon nomor 2) maka gula dalam rantai tunggal RNA ditempati oleh gula

ribosa, (3) Semua basa nitrogen thimin dalam DNA diganti oleh basa nitrogen

urasil dalam RNA. Dengan demikian, basa-basa nukleotida penyusun RNA adalah

A, U,G,T.

Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan.

Karena RNA bukan sebagai molekul pekerja utama sistem sel, maka penyalinan

DNA ke RNA belum mampu menerangkan bahwa informasi genetik dalam

bentuk DNA telah diekspresikan. Jauh sebelum DNA diidentifikasi sebagai

pembawa informasi genetik, telah diketahui bahwa protein dalam bentuk enzim

merupakan mesin-mesin sel yang terlibat dalam berbagai reaksi biokemis.

Setelah penelitian Jacob dan Monod (1961) mengidentifikasi peranan molekul

antara yang labil keberadaannya maka terbangun suatu hubungan konsepsional

penterjemahan informasi dari urutan basa DNA ke dalam urutan asam amino

protein, atau struktur primer protein.

Molekul perantara ini ternyata adalah RNA dengan klas yang berlainan dari yang

telah diketahui saat itu. Molekul perantara itu disebut RNA duta (atau

messenger RNA; mRNA) karena ia mengandung perintah bagaimana protein

harus dibuat. mRNA merupakan salinan dari urutan basa DNA dalam suatu gen,

dan mRNA kemudian berfungsi sebagai cetakan dalam sintesis protein. Dalam

proses ini, sandi genetik di dalam urutan basa nitrogen mRNA diterjemahkan ke

dalam struktur protein. Setiap gen atau kelompok gen memproduksi mRNA dan

kemudian diekspresikan ke dalam bentuk protein. Sebagai konsekuensi, mRNA

adalah senyawa dengan klas yang sangat heterogen. Pada E. coli, misalnya, rata-

rata panjang mRNA adalah 1.2 kb.

15

Kelas RNA yang lain adalah RNA transfer (tRNA) dan RNA ribosomal (rRNA),

namun keterlibatan mereka adalah bagian dari mesin sintesis protein. RNA

transfer (tRNA) membawa asam amino dalam bentuk yang diaktifkan ke dalam

ribosom untuk pembentukan ikatan peptida, dalam suatu urutan yang

ditentukan oleh mRNA sebagai cetakan. Terdapat paling tidak satu jenis tRNA

untuk setiap keduapuluh empat asam amino yang ada. tRNA terdiri dari sekitar

75 nukleotida dan merupakan molekul RNA terkecil.

RNA ribosomal (rRNA) merupakan salah satu komponen utama ribosom.

Peranannya dalam biosintesis protein masih dalam taraf pencarian.

Ditemukannya RNA yang berfungsi sebagai enzim (Ribosim) memunculkan tanda

tanya yang menggelitik. Pada E. coli, menurut perilaku pengendapan selama

setrifugasi, terdapat tiga jenis rRNA yaitu 23S, 16S, dan 5S. Setiap molekul-

molekul tersebut terdapat satu dalam setiap mesin ribosom.

Di dalam sel, rRNA ditemukan paling banyak dibandingkan RNA lain. Organisme

tingkat tinggi juga memiliki beberapa RNA lain, misalnya small nuclear RNA

(snRNA) yang berpartisipasi dalam penggutingan exon RNA (RNA splicing).

2. Siklus sel

Siklus sel yang berlangsung kontinu dan barulang (siklik) disebut poliferasi.

Keberhasilan sebuah poliferasi membutuhkan transisi unidireksional dan teratur

dari satu fase siklus sel menuju fase berikutnya. Jenjang reaksi kimia organic

yang terjadi seyogyanya diselesaikan sebelum jenjang berikutnya dimulai.

Sebagai contoh, dimulainya fase mitosis sebelum selesainya tahap replikasi DNA

akan menyebabkan sel tereliminasi.

Pada sel prokariota yang tidak memiliki inti sel, siklus sel terjadi melalui suatu

proses yang disebut pembelahan biner, sedang pada sel eukariota yang memiliki

inti sel, siklus sel terbagi menjadi dua fase fungsional, fase S dan M, dan fase

persiapan, G1 dan G2:

1. Fasa S (sintesis)

Merupakan tahap terjadinya replikasi DNA. Pada umumnya, sel tubuh manusia

membutuhkan waktu sekitar 8 jam untuk menyelesaikan tahap ini. Hasil

replikasi kromosom yang telah utuh, segera dipilah bersama dengan dua nuklei

masing-masing guna proses mitosis pada fase M.

2. Fasa M (mitosis)

16

Interval waktu fase M kurang lebih 1 jam. Tahap di mana terjadi pembelahan sel

(baik pembelahan biner atau pembentukan tunas). Pada mitosis, sel membelah

dirinya membentuk dua sel anak yang terpisah. Dalam fase M terjadi beberapa

jenjang fase, yaitu:

Profase, fase terjadinya kondensasi kromosom dan pertumbuhan

pemintalnya. Pada saat ini kromosom terlihat di dalam sitoplasma.

Prometafase, pada fase ini sampul inti sel terlarut dan kromosom yang

mengandung 2 kromatid mulai bermigrasi menuju bidang ekuatorial

(piringan metafase).

Metafase. kondensasi kromosom pada bidang ekuatorial mencapai titik

puncaknya

Anafase. Tiap sentromer mulai terpisah dan tiap kromatid dari masing-

masing kromosom tertarik menuju pemintal kutub.

Telofase. Kromosom pada tiap kutub mulai mengalami dekondensasi,

diikuti dengan terbentuknya kembali membran inti sel dan sitoplasma

perlahan mulai membelah

Sitokinesis. Pembelahan sitoplasma selesai setelah terjadi oleh interaksi

antara pemintal mitotik, sitoskeleton aktomiosin dan fusi sel, dan

menghasilkan dua sel anak yang identik.

3. Fasa G (gap)

Fasa G yang terdiri dari G1 dan G2 adalah fase sintesis zat yang diperlukan pada

fase berikutnya. Pada sel mamalia, interval fase G2 sekitar 2 jam, sedangkan

interval fase G1 sangat bervariasi antara 6 jam hingga beberapa hari. Sel yang

berada pada fase G1 terlalu lama, dikatakan berada pada fase G0 atau

“quiescent”. Pada fase ini, sel tetap menjalankan fungsi metabolisnya dengan

aktif, tetapi tidak lagi melakukan proliferasi secara aktif. Sebuah sel yang berada

pada fase G0 dapat memasuki siklus sel kembali, atau tetap pada fase tersebut

hingga terjadi apoptosis.

Pada umumnya, sel pada orang dewasa berada pada fase G0. Sel tersebut dapat

masuk kembali ke fase G1 oleh stimulasi antara lain berupa: perubahan

kepadatan sel, mitogen atau faktor pertumbuhan, atau asupan nutrisi.

4. Interfase

17

Merupakan sebuah jedah panjang antara satu mitosis dengan yang lain. Jedah

tersebut termasuk fase G1, S, G2.

3. Pembelahan Sel

Reproduksi sel dapat terjadi karena peristiwa pembelahan sel. Pembelahan

sel ini diawali dengan adanya pembelahan kromosom dalam beberapa

tahap pembelahan. Pada setiap tahap pembelahan mempunyai ciri-ciri

tertentu yang dapat diamati proses-prosesnya melalui teknik atau

perlakuan tertentu yang diberikan pada kromosom dalam sel tersebut.

Adapun pembelahan sel dibedakan menjadi dua macam, yaitu Pembelahan

Mitosis dan Pembelahan Meiosis. Pembelahan Mitosis adalah peristiwa

pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel somatis (sangat aktif pada

jaringan meristem) yang mengha silkan dua sel anak yang memiliki genotip

sama dan identik dengan sel induknya. Sedangkan Pembelahan Meiosis,

terjadi pada sel-sel germinal (gamet) dengan hasil akhir empat buah sel anak

yang haploid dengan komposisi genotip yang mungkin berbeda dengan sel

induknya. Sebelum terjadinya peristiwa pembelahan sel, terdapat beberapa

peristiwa penting seperti pembelahan kromosom. Dalam inti sel terdapat

kromosom yaitu benda–benda halus berbentuk batang panjang atau

pendek dan lurus atau bengkok. Kromosom merupakan pembawa bahan

keturunan. Kromosom dapat terlihat pada tahap-tahap tertentu pada

pembelahan inti. Biasanya kromosom digambarkan pada tahap metafase.

1. Mitosis

MITOSIS adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap

yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke

tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase

(tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel

melakukan sintesis bahan-bahan inti

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai

berikut:

a. Interfase

Ciri-ciri fase interfase sebagai berikut :

Selaput nukleus membatasi nukleus

Nukleus mengandung satu atau lebih nukleolus

18

Dua sentrosom telah terbentuk memlalaui replikasi sentrosom tunggal

Pada sel hewan, setiap sentrosom memiliki dua sentrosom

Kromosom yang diduplikasikan selama fase S, tidak bisa dilihat secara

individual karena belum terkondensasi.

b. Profase

Ciri-ciri fase profase sebagai berikut :

Serat-serat kromatin menjadi terkumpar lebih rapat, terkondensasi

menjadi kromosom diskret yang dapat diamati dengan mikroskop

cahaya.

Nukleolus lenyap

Gelendong mitotik mulai terbentuk. Gelendong ini terdiri atas

sentrsom dan mikrotubulus yang menjulur dari sentrosom.

Sentrosom-sentrosom bergerak saling menjauhi, tampaknya didorong

oleh mikrotubulus yang memanjang di antaranya.

c. Prometafase

Ciri-ciri fase prometafase sebagai berikut :

Selaput nukleus terfragmentasi

Mikrotubulus yang menjulur dari masing-masing sentrosom kini dapat

memasuki wilayah nukleus.

Kromosom menjadi semakin terkondensasi

Masing-masing dari kedua kromatid pada setiap kromosom kini

memiliki kinetokor, struktur protein terspesialisasi yang terletak pada

sentromer.

Beberapa mikrotubulus melekat pada kinetokor menjadi mikrotubulus

kinetokor.

Mikrotubulus nonkinetokor berinteraksi dengan sejenisnya yang

berasal dari kutub gelendong yang bersebrangan

d. Metafase

Ciri-ciri fase metafase sebagai berikut :

Merupakan tahap mitosis yang paling lama, seringkali berlangsung sekitar

20 menit.

Sentrosom kini berada pada kutub-kutub sel yang bersebrangan.

19

Kromosom berjejer pada lempeng metafase, bidang khayal yang berada di

pertengahan jarak antara kedua kutub gelendong. Sentromer-sentromer

kromosom berada di lempeng metafase.

Untuk setiap kromosom, kinetokor kromatid saudara melekat ke

mikrotubulus kinetokor yang berasal dari kutub yang bersebrangan.

e. Anafase

Ciri-ciri fase anafase sebagai berikut :

Merupakan tahap mitosis yang paling pendek, seringkali berlangsung

hanya beberapa menit.

Anafase di mulai ketika protein kohesin terbelah. Ini memungkinkan

kedua kromatid saudara dari setiap pasangan memisah secara tiba-tiba.

Setiap kromatid pun menjadi satu kromosom utuh.

Kedua kromosom anakan yang terbebas mulai bergerak menuju ujung-

ujung sel yang berlawanan saat mikrotubulus kinetokor memendek.

Karena mikrotubulus ini melekat ke wilayah sentromer terlebih dahulu.

Sel memanjang saat mikrotubulus nonkinetokor memanjang.

Pada akhir anafase, kedua ujung sel memilki koleksi kromosom yang

sama dan lengkap.

f. Telofase

Ciri-ciri fase telofase sebagai berikut :

Dua nukleus anakan terbentuk dalam sel.

Selaput nukleus muncul dari fragmen-fragmen selaput nukleus sel induk

dan bagian-bagaian lain dari sistem endomembran.

Nukleolus muncul kembali.

Kromosom menjadi kurang terkondensasi

Mitosis, pembelahan satu nukleus menjadi nukleus yang identik secara

genetik, sekarang sudah selesai.

20

2. Meiosis

Meiosis adalah salah satu cara sel untuk mengalami pembelahan. Ciri

pembelahan secara meiosis adalah:

Terjadi di sel kelamin

Jumlah sel anaknya 4

Jumlah kromosen 1/2 induknya

Pembelahan terjadi 2 kali

Pada manusia dan hewan, meiosis terjadi di dalam gonad dan menghasilkan

sel gamet seperti spermatosit atau sel telur. Pada tumbuhan, meiosis terjadi

pada anthers dan ovaries dan menghasiklan meiospor yang perlahan

terdiferensiasi menjadi sel gamet juga.

Meiosis hanya terjadi pada fase reproduksi seksual atau pada jaringan nuftah.

Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosom homolog serta terjadi

pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak. Disamping itu, pada

meiosis terjadi dua kali periode pembelahan sel, yaitu pembelahan i (meiosis

i) dan pembelahan ii (meiosis ii) pada proses meiosis i. Pada tahap profase i

dna dikemas dalam kromosom.pada akhir profare i terbentuk kromosom

homolog yang berpasangan membentuk tetrad.

21

1. Meiosis 1

a. Interfase

Pada interfase, sel berada pada tahap persiapan untuk mengadakan

pembelahan. Persiapannya adalah berupa penggandaan dna dari satu

salinan menjadi dua salinan (sama seperti tahap interfase pada mitosis) .

Tahap akhir interfase adalah adanya dua salinan dna yang telah siap

dikemas menjadi kromosom.

b. Profase I

Pada profase I, dna dikemas dalam kromosom. Pada akhir profase I,

terbentuk kromosom homolog yang berpasangan membentuk tetrad.

Kromosom homolog adalah kromosom yang terdiri dari dua kromosom

identik. ( karena ukuran dan bentuk kedua kromosom sama, bahkan

mengandung gen dengan jumlah dan struktur yang sama.)

Profase I merupakan tahap terpanjang dibandingkan dengan tahap lainnya

pada meiosis I karena terdiri dari lima tahap, yaitu leptoten, zigoten,

pakiten, diploten dan diakinesis.

Pada tahap leptoten, kromatin berubah jadi kromosom yang mengalami

kondensasi dan terlihat sebagai benang tunggal yang panjang. Pada

beberapa organisme, kromosom tersebut mengandung bentukan seperti

manik-manik, yang merupakan daerah kromosom yang menyerap warna

dengan kuat, yaitu kromomer.

Pada tahap zigoten , sentrosom membelah menjadi dua, kemudian bergerak

menuju kutub yang berlawanan. Kromosom homolog yang berasal dari

gamet kedua oarang tua termasuk bagian kromomer saling berdekatan dan

berpasangan, atau disebut melakukan sinapsis.

Pada tahap pakiten, tiap kromosom melakukan penggandaan atau replikasi

menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih tetap menyatu dan

belum membelah. Tiap kromosom yang berpasangan mengandung empat

kromatid disebut tetrad atau bivalen.

Pada tahap diploten kromosom homolog terlihat saling menjauhi, saat

kromosom homolog menjauh, terjadi perlekatan berbentuk x pada suatu

tempat tertentu di kromosom yang disebut kiasma (jamak=kiasmata).

Kiasma merupakan bentuk persilangan dua dari empat kromatid suatu

22

kromosom dengan pasangan kromosom homolognya. Kiasma juga

merupakan tempata terjadinya peristiwa pindah silang (criossing over) pada

kromosom.

Pindah silang terjadi selama profase meiosis I. Ketika kromosom homolog

pertama kali muncul bersama sebagai pasangan selama profase I, suatu

perlengkapan protein yang dinamakan kompleks sinaptonemal

(synaptonemal complex) menggabungkan kromosom sehingga terikat kuat

satu dengan yang lainnya, fungsunya mirip ritsleting. Pemasangan

berlangsung secara cermat, penataan yang homolog satu sama lain gen

demi gen. Pindah silang terjadi ketika porsi homolog dua kromatid bukan

saudara bertukar tempat. Dalam kasus manusia, rata-rata dua atau tiga

kejadian pindah silang sepertia itu terjadi untuk setiap satu pasanag

kromosom. Lokasi pertukaran genetik ini tampak pada mikroskop cahaya

sebagai kiasmata. Intinya pindah silang dengan mengkombinasikan dna yang

diwarisi dari kedua orang tua menjadi sebuah kromosom tunggal

merupakan sumber variasi genetik yang penting dalam siklus hidup seksual.)

Pada tahap diakinesis terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan dua

sentriol (hasil pembelahan) kearah kutub yang berlawanan. Diakinesis

diakhiri denganmenghilangnya nukleolus dan membran nukleolus serta

tetrad mulai bergerak bidang equator.

c. Metafase I

Pada metafase I tetrad berada pada bidang ekuator. Pada bidang ekuator

benang-benang spindel (mikrotubul) melekatkan diri pada setiap sentromer

kromosom. Kromosom sekarang tersusun dalam pelat metafase, masih

dalam pasangan homolog.. Ujung benang spindel yang lainnya membentang

melekat di kedua kutub pembelahan yang berlawanan.

d. Anafase I

Seperti pada mitosis, alat gelendong menggerakan kromosom ke arah

kutub. Akan tetapi, kromatid saudara tetap terikat pada sentromernya dan

bergerak sebagai satu unit tunggal ke arah kutub yang sama. Kromosom

homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan (hal ini berkebalikan

dengan perilaku kromosom selama mitosis. Dalam mitosis, kromosom

23

muncul sendiri-sendiri pada pekat metafase dan bukan dalam pasangan, dan

gelendong memisahkan kromatid saudara masing-masing kromosom.)

e. Telofase I

Pada telofase I ini sel hasil pembelahan telah memiliki separo jumlah

kromosom sel induk (haploid). Kromosom yang terdiri dari dua kromatid

sampai di kutub sel. Kromosom berubah menjadi benang kromatin

.membran inti dan nukleolus muncul. Terjadi proses pembelaham

sitokinesis. Benang spindel lenyap . Itu sebabnya meiosis i sering disebut

pembelahan reduksi karena ada pengurangan kromosom dari 2n —> n.

2. Meiosis II

meiosis II adalah bagian kedua dari proses meiosis. Banyak dari proses ini mirip

dengan mitosis. Hasil akhirnya adalah produksi dari empat sel haploid (23

kromosom, n pada manusia) dari dua sel haploid (22 kromosom, n * masing-

masing kromosom terdiri dari dua kromatid kakak) diproduksi di meiosis I.

Empat langkah utama meiosis II adalah: profase II, metaphase II, anaphase II,

dan telofase II

a. Profase II

Hilangnya nukleolus dan amplop nuklir lagi dan juga memperpendek dan

penebalan kromatid. Sentriol pindah ke daerah kutub dan mengatur serat

spindel untuk divisi meiosis kedua. Gelondong terbentuk dan kromosom

berkembang kearah pelat metafase II.

b. metafase II

Berisi dua sentromer kinetochores yang menempel pada kumparan serat dari

centrosomes (sentriol) di kutub masing-masing. Lempeng metafase baru

khatulistiwa diputar 90 derajat jika dibandingkan dengan meiosis I, tegak lurus

ke piring sebelumnya. Kinetokor kromatid saudara dari masing-masing

kromosom menuju kearah kutub-kutub yang berlawanan.

c. Anafase II,

Dalam anafase II, di mana sentromer yang dibelah, memungkinkan mikrotubulus

menempel pada kinetochores untuk menarik kakak kromatid terpisah. Kromatid

kakak yang oleh konvensi ini sekarang disebut kromosom adik ketika mereka

bergerak menuju kutub yang berlawanan.

d. Telofase II

24

Dalam telofase II, yang mirip dengan telofase I, dan ditandai oleh perpanjangan

kromosom dan menghilangnya kumparan.nukleus terbentuk pada kutub sel

yang berlawanan, dan sitokenesis terjadi. Pada masing-masing sitokenesis

terdapat 4 sel anak, masing-masing dengan set kromosom haploid dari

kromosom yang tidak di replikasi . Meiosis sekarang lengkap dan berakhir

dengan empat sel anak baru.

4. Pergerakan zat di dalam sel

Mekanisme transpor zat melalui membran- Dari penjelasan di depan Anda telah

mengetahui bahwa sel merupakan penyusun jaringan tumbuhan dan hewan.

Segala aktivitas terjadi dalam sel, sehingga fungsi jaringan pun dapat dilakukan

dengan baik. Tentunya di sini ada hubungan antara sel satu dengan yang lain,

terutama dalam hal transpor zat-zat untuk proses metabolisme tumbuhan. Zat-

zat tersebut keluar masuk sel dengan melewati membran sel. Cara zat melewati

membran sel melalui beberapa mekanisme berikut.

1. Transpor Pasif

Transpor pasif merupakan perpindahan zat yang tidak memerlukan energi.

Perpindahan zat ini terjadi karena perbedaan konsentrasi antara zat atau

larutan. Transpor pasif melalui peristiwa difusi, osmosis dan difusi terbantu.

a. Difusi

Adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari

bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh

yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun

cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi

dalam udara

b. Osmosis

Adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian

yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel

harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang

mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan

suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan

meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi

melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas

25

yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran

permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih

pekat sebanding dengan tekanan turgor. Osmosis adalah suatu topik yang

penting dalam biologi karena fenomena ini dapat menjelaskan mengapa air

dapat ditransportasikan ke dalam dan ke luar sel.

Proses difusi terbantu difasilitasi oleh suatu protein. Difusi terbantu sangat tergantung

pada suatu mekanisme transpor dari membran sel. Difusi terbantu dapat ditemui pada

kehidupan sehari-hari, misalnya pada bakteri Escherichia coli yang diletakkan pada

media laktosa. Membran sel bakteri tersebut bersifat impermeabel sehingga tidak dapat

dilalui oleh laktosa. Setelah beberapa menit kemudian bakteri akan membentuk enzim

dari dalam sel yang disebut permease, yang merupakan suatu protein sel. Enzim

permease inilah yang akan membuatkan jalan bagi laktosa sehingga laktosa ini dapat

masuk melalui membran sel.

2. Transpor Aktif

Transpor aktif merupakan transpor partikel-partikel melalui membran

semipermeabel yang bergerak melawan gradien konsentrasi yang memerlukan

energi dalam bentuk ATP. Transpor aktif berjalan dari larutan yang memiliki

konsentrasi rendah ke larutan yang memiliki konsentrasi tinggi, sehingga dapat

tercapai keseimbangan di dalam sel. Adanya muatan listrik di dalam dan luar sel

dapat mempengaruhi proses ini, misalnya ion K+, Na+dan Cl+. Peristiwa transpor

aktif dapat Anda lihat pada peristiwa masuknya glukosa ke dalam sel melewati

membran plasma dengan menggunakan energi yang berasal dari ATP. Contoh

lain terjadi pada darah di dalam tubuh kita, yaitu pengangkutan ion kalium (K)

dan natrium (Na) yang terjadi antara sel darah merah dan cairan ekstrasel

(plasma darah). Kadar ion kalium pada sitoplasma sel darah merah tiga puluh

kali lebih besar daripada cairan plasma darah. Tetapi kadar ion natrium plasma

darah sebelas kali lebih besar daripada di dalam sel darah merah. Adanya

pengangkutan ion bertujuan agar dapat tercapai keseimbangan kadar ion di

dalam sel.

Perbedaan utama antara transpor aktif, osmosis, dan difusi adalah energi yang

dikeluarkan sel. Pada osmosis dan difusi, sel tidak mengeluarkan energi apapun

untuk memindahkan zat melewati membran sel karena zat berpindah sesuai

26

dengan gradien konsentrasi. Dengan kata lain, difusi dan osmosis terjadi secara

spontan. Transpor aktif merupakan mekanisme pemindahan molekul atau zat

tertentu melalui membran sel, berlawanan arah dengan gradien konsentrasi.

Oleh karena itu, harus ada energi tambahan dari sel yang digunakan untuk

membantu perpindahan tersebut. Energi tambahan yang digunakan dalam

proses transpor aktif berasal dari ATP yang dihasilkan oleh mitokondria melalui

proses respirasi. Selain itu, pada membran sel terdapat lapisan protein. Salah

satu jenis protein yang terdapat di membran sel tersebut adalah protein

transpor. Protein transpor mengenali zat tertentu yang masuk atau keluar sel.

Zat yang dipindahkan dengan cara transpor aktif pada umumnya adalah zat yang

memiliki ukuran molekul cukup besar sehingga tidak mampu melewati

membran sel. Sel mengimbangi tekanan osmosis lingkungannya dengan cara

menyerap atau mengeluarkan molekul-molekul tertentu. Dengan demikian,

terjadi aliran air masuk atau keluar sel. Kemampuan mengimbangi tekanan

osmosis dengan transpor aktif menjadi sangat penting untuk bertahan hidup.

Pompa natrium kalium merupakan contoh transpor aktif yang banyak

ditemukan pada membran sel. Perpindahan molekul ini menggunakan energi

ATP untuk mengeluarkan natrium (Na+) keluar sel dan bersama dengan itu

memasukkan kalium (K+) ke dalam sel..

Ion Na+ dan K+ dengan transpor aktif dapat melewati membran sel. (1) Ion Na+

terikat pada suatu tempat di protein membran. (2) Ion Na+ tersusun dengan

formasi tertentu untuk dilepaskan ke luar sel. (3) Ion K+ dari luar diikat. (4) Hal

ini merangsang membran sel untuk kembali ke bentuk semula. (5) Ion K+

dilepaskan protein membran dan masuk ke dalam sel.

Peristiwa transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu endositosis dan

eksositosis.

a. Endositosis

Endositosis merupakan peristiwa pembentukan kantong membran sel.

Endositosis terjadi karena ada transfer larutan atau partikel ke dalam sel.

Peristiwa endositosis dibedakan menjadi dua, yaitu sebagai berikut.

1. Pinositosis(sedangkan endositosis terhadap larutan)

2. Fagositosis (Endositosis terhadap benda padat)

b. Eksositosis

27

Eksositosis adalah proses keluarnya suatu zat ke luar sel. Proses ini dapat

Anda lihat pada proses kimia yang terjadi dalam tubuh kita, misalnya proses

pengeluaran hormon tertentu. Semua proses sekresi dalam tubuh

merupakan proses eksositosis. Sel-sel yang mengeluarkan protein akan

berkumpul di dalam badan golgi. Kantong yang berisi protein akan bergerak

ke arah permukaan sel untuk mengosongkan isinya.

5. Potensial Membran

Potensial Membran

Membran potensial merupakan potensial yang diakibatkan oleh adanya

perbedaan muatan pada sisi dalam dan sisi luar membran sel. Membran

potensial sangat berperan penting dalam berbagai fungsi sel seperti sel kelenjar,

hantaran saraf dan lain sebagainya. Proses yang berperan pada potensial

membran adalah difusi, transport aktif dan kebocoran Na dan K melalui

membran. Terdapat 2 kondisi potensial membran, yaitu aksi potensial dan

resting membran (masa istirahat membran).

a. Difusi

Difusi terjadi karena sifat membran sel yang semipermeabel, oleh karena

konsentrasi dalam sel yang tinggi, ion K cenderung berdifusi keluar sel

sehingga mengurangi muatan positif didalam sel danmembentuk

elektropositif di luar sel dan elektronegatif di dalam sel. Didusi ion K terhenti

setelah kondisi diluar sel mempunyai cukup kekuatan (94 mV) untuk

menolak keluarnya ion K dari dalam sel meskipun konsentrasi ion K dalam

sel masih jauh lebih lebih tinggi daripada diluar sel. Namun ion Na

mengalami kondisi yang sebaliknya, difusi ion Na akan terhenti setelah

mencapai beda potensial sebesar 61 mV. Tetapan sebesar 94 mV bagi ion K

dan 61mV bagi ion Na disebut sebagai Potensial Nernst.

Persamaan Nerst :

Bila menggunakan rumus ini, biasanya telah diasumsikan bahwa potensial

pada cairan ekstraelulardi luar membran tetap pada potensial nol, dan

potensial nernst adalah potensial di dalam membran. Juga, tanda potensial

28

adalah positif (+) jika ion yang berdifusi dari dalam ke luar merupakan ion

negatif (-) jika ion ini merupakan ion positif. Jadi, bila konsentrasi ion kalium

positif di sisi dalam besarnya 10 kali konsentrasinya di sisi luar, mak log 10

adalah 1, jadi potensial nernst yang dihitung menjadi -61 milivolt di dalam

membran.

b. Transport Aktif

Transport aktif terjadi karena adanya pompa Na dan K yang bersifat

elektrogenik oleh karena lebih banyak mengeluarkan ion positif (3 ion Na

akan keluar setiap 2 ion K masuk). Kejadian ini menimbulkan gradien

konsentrasi yang tinggi antara ion Na dan ion K untuk modal awal agar

terjadi difusi.

Na didalam sel / Na diluar sel : 0,1

K didalam sel / K diluar sel : 35,0

Kondisi-kondisi Potensial Membran

Resting membran potensial merupakan potensial membran saat sel saraf

berada pada kondisi istirahat, biasanya sebesar -90 mV. Faktor yang

berperan pada resting membran meliputi :

Potensial difusi K (-94 mV)

Potensial difusi Na (+64 mV)

Pompa Na-K (-4 mV)

6. Jaringan Tubuh

Jaringan adalah gabungan dari beberapa atau banyak sel yang memiliki fungsi

yang sama dalam suatu ikatan. Jaringan penyusun tubuh dapat dikelompokkan

menjadi 5 kelompok, yaitu jaringan epitelium, jaringan ikat, jaringan otot,

jaringan saraf dan jaringan penyokong.

1. Jaringan Epitelium

Jaringan epitelium merupakan jaringan penutup permukaan tubuh, baik

permukaan tubuh sebelah luar maupun sebelah dalam. Permukaan sebelah luar

yang memiliki jaringan epitelium adalah kulit, sedangkan permukaan sebelah

dalam tubuh yang mengandung epitelium adalah permukaan dalam usus, paru-

29

paru, pembuluh darah, dan rongga tubuh, Jaringan epitelium dapat berasal dari

perkembangan lapisan ektoderma, mesoderma, atau endoderma.

Nama epitelium sangat erat hubungannya dengan letaknya di dalam tubuh.

Epitelium yang melapisi dinding dalam kapiler darah, pembuluh limfa, dan

jantung disebut endotelium. Endotelium berasal dari perkembangan laoisan

mesoderma. Sedangkan epitelium yang melapisi rongga tubuh, misalnya

perikardium, pleura, dan peritoneum disebut mesotelium. Mesotelium juga

berasal dari lapisan mesoderma.

Sel-sel epitelium terikat satu dengan lainnya oleh zat pengikat (semen) antarsel,

sehingga hamper tidak ada ruangan antarsel. Proses pengeluaran atau

pemasukan zat dari dalam atau luar tubuh banyak melalui epitelium,maka sifat

permeabilitas darin sel-sel epitel memegang peranan penting dalam pertukaran

zat antara lingkungan di luar tubuh dan di dalam tubuh.

Jaringan epitelium dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah lapisan sel dan

bentuknya, serta berdasarkan struktur dan fungsinya.

a. Epitelium berdasarkan jumlah lapisan sel dan bentuk

Dua kriteria yang digunakan untuk mengklasifikasikan epitelium adalah jumlah

lapisan sel dan bentuknya. Berdasarkan jumlah lapisannya, epitelium dapat

dibedakan menjadi epitelium sederhana dan epitelium berlapis. Epitelium

sederhana adalah epitelium yang sel-selnya hanya selapis. Epitelium berlapis

adalah epitelium yang terdiri atas beberapa lapis sel.

b. Epitelium berdasarkan struktur dan fungsi

Berdasarkan struktur dan fungsinya jaringan epitelium dibedakan menjadi dua,

yaitu jaringan epitelium penutup dan jaringan epitelium kelenjar.

- Jaringan epitelium penutup

Jaringan epitelium penutup berperan melapisi permukaan tubuh dan

jaringan lainnya. Jaringan ini terdapat di permukaan tubuh, permukaan

organ, melapisi rongga, atau merupakan lapisan disebelah dalam dari

saluran yang ada pada tubuh.

- Jaringan Epitelium kelenjar

Jaringan epitelium kelenjar tersusun oleh sel sel khusus yang mampu

menghasilkan sekret atau getah cair .Getah cair ini berbeda dengan darah

dan cairan antar sel.Berdasarkan cara kelenjar mensekresikan cairannya ,

30

kelenjar dibedakan menjadi dua ,yaitu kelenjar eksokrin dan kelenjar

endokrin.

2. Jaringan Ikat

Ciri khusus jaringan ikat adalah memiliki komponen intaseluler yang disebut

matriks. Matriks disekresikan oleh sel-sel jaringan ikat. Dengan demikian, secara

garis besar, jaringan ikat terdiri atas sel-sel jaringan ikat dan matriks.

Berdasarkan bentuk dan reaksi kimianya, serat pada matriks dapat dibedakan

menjadi tige jenis, yaitu serat kolagen, elastin, dan retikuler.

Serat kolagen berupa berkas beranekaragam yang berwarna putih. Serat nya

mempunyai daya regang yang tinggi denagn elastisitas yang rendah. Kolagen

terdapat pada tendon. Serat elastin berwarna kuning dan lebih tipis dari serat

kolagen. Seratnya mempunyai elastisitas tinggi. Terdapat pada pembuluh

darah.Serat retikuler hamper sama dengan serat kolagen tetapi berukuran lebih

kecil. Serat ini berperan dalam menghubungkan jaringan ikat dengan jaringan

lain.

Bahan dasar penyusun matriks adalah mukopolisakarida sulfat dan asam

hialuronat. Bentuk bahan dasar ini adalah homogen setengah cair, jika

kandungan asam hialuronat tinggi, matriks bersifat lentur. Sebalinya, jika

kandungan mukopolisakarida sulfatnya tinggi, matriks bersifat kaku. Bahan ini

terdapat dalam sendi.

Ada berbagai jenis sel yang tertanam dalam matriks dan memiliki berbagai

fungsi, antara lain. Fibroblast (mensekresikan protein), makrofag (berbentuk

tidak teratur dan khusus terdapat pembuluh darah), sel tiang (menghasilkan

subtansi heparin dan histamine), sel lemak (khusus untuk menyimpan sel

lemak), sel darah putih (melawan fatogen dan dapat bergerak bebas).

a. Jaringan ikat longgar

Susunan seratnya longgar dan memiliki banyak sustansi dasar. Fungsinya

anatara lain. Member bentuk organ dalam, misalnya sumsum tulang dan

hati. Menyokong, mengelilingi, dan menghubungkan elemen dari seluruh

jaringan lain, misalnya menyelubungi serat otot, melekatkan jaringan

dibawah kulit.

b. Jaringan ikat padat

31

Susunan sertnya padat dan memiliki sedikit bahan dasar dan sedikit sel

jaringan ikat. Jaringan ikat padat dibagi menjadi dua jenis, yaitu jaringan

ikat padat tak teratur yang terdapat pada bagian dermis kulit dan

pembungkus tulang, jaringan ikat pada teratur, yang terdapat pada

tendon.

3. Jaringan otot

a. Otot polos

Sel berbentuk gelendong, memiliki satu inti yang terletak dibagian tengah.

Kontraksi otot polos tidak di bawah pengaruh kesadaran sehingga disebut

otot involunter. Contoh saluran pencernaan, kantong kemih, organ reproduksi,

saluran pernapasan.

b. Otot lurik

Sel berbentuk silinder yang panjang dan tidak bercabang, memiliki banyak inti

yang terletak dibagian tepi sel. Kontrasksi otot lurik di bawah kesadaran

sehingga di senut otot volunter. Contoh, otot melekat pada rangga.

c. Otot Jantung

Sel otot jantung membentuk rantai dan sering bercabang dua atau lebih

membentuk sinsitium. Memiliki satu atau dua inti sel yang terletak di bagian

tengah sel. Kontraksi tidak di bawah pengaruh kesadaran.

4. Jaringan Saraf

a. Struktur sel saraf

32

b. Jenis sel saraf

- Neuron sensori (aferen), berfungsi menyampaikan rangsangan dari organ

penerima rangsangan (reseptor) kepada system saraf pusat (otak dan

sumsum tulang belakang).

- Neuron intermediate, berperan sebagai penghubung implus saraf dari satu

neuron ke neuron lain atau dari neuron mororik ke neuron sensorik.

- Neuron motor (eferen), berfungsi mengirimkan implus dari system saraf

pusat ke otot dan kelenjar yang akan melakukan respons tubuh. Pada

umumnya, neuron motor menerima implus dari neuron intermediet.

Adakalanya implus ditransmisikan dari neuron snsori ke neuron motor.

5. Jaringan Penyokong

a. Tulang rawan ( Kartilago )

Ada tiga jenis tulang rawan yaitu tulang rawan hialin ( memiliki serat kolagen

yang tersebar dalam bentuk anyaman halus dan rapat), tulang rawan

elastin (serat kolagen tidak tersebar danbentuk serat elastic

bergelombang), tulang rawan fibrosa(serat kolagen kasar dan tidak teratur,

lacuna-lakunanya bulat atau bulat telur dan berisi sel-sel kondrosit).

33

b. Tulang sejati ( Osteon )

Sel tulang disebut osteosit. Osteosit terletak di dalam lacuna. Osteosit

dibentuk oleh osteoblas. Antara osteosit yang satu dengan yang lain

dihubungkan oleh kanalikuli. Matriks penyusun tulang adalah kolegen dan

kalsium fosfat yang memperkeras matriks sehingga tulang lebih keras.

Tulang tersusun atas unit-unit yang dinamakan system havers, setiap havers

mengandung pembuluh darah. Tulang dibungkus oleh selaput yang

disebut periosteum.

34

BAB 2

ADAPTASI, INJURI dan KEMATIAN SEL

1. Adaptasi sel

Sel-sel menyesuaikan diri dengan perubahan lingkungan mikronya.

1. Atropi

Suatu pengecilan ukuran sel bagian tubuh yang pernah berkembang

sempurna dengan ukuran normal.

Merupakan bentuk reaksi adaptasi. Bila jumlah sel yg terlibat cukup, seluruh

jaringan dan alat tubuh berkurang atau mengalami atropi.

Sifat: :

- fisiologik misalnya aging seluruh bagian tubuh tampak mengecil secara

bertahap. proses patologik (pasca peradangan), misal keadaan kurus

kering akibat marasmus dan kwashiorkor, emasiasi / inanisi (menderita

penyakit berat), melemahnya fungsi pencernaan atau hilangnya nafsu

makan

- umum atau local.penurunan aktivitas endokrin dan pengaruhnya atas

target sel dan target organ.

Penyebab atropi :

- berkurangnya beban kerja

- hilangnya persarafan

- berkurangnya perbekalan darah

- hilangnya rangsangan hormone

2. Hipertropi

Yaitu peningkatan ukuran sel dan perubahan ini meningkatkan ukuran alat

tubuh

Ukuran sel jaringan atau organ yg menjadi lebih besar dari ukuran normalnya.

Bersifat fisiologik dan patologik, umum atau lokal

Hipertropi dapat memberi variasi fungsional : jika yang sel parenkim yg

membesar – meningkat.

- menurun jika sel hipertropi akibat proliferasi unsur stroma atau substansi

antar sel penurunan fungsi parenkim terdesak.

35

- Normal -- > hipertropi murni jika terjadi pada jaringan atas sel permanent dan

dipicu oleh pengangkatan fungsi.misal otot rangka pada binaragawan

3. Hiperplasia

Dapat disebabkan oleh adanya stimulus atau keadaan kekurangan sekret atau

produksi sel terkait. Hanya dapat terjadi pada populasi sel labil ( dalam

kehidupan ada siklus sel periodic, sel epidermis, sel darah) . atau sel stabil

(dalam keadaan tertentu masih mampu berproliferasi, misalnya : sel hati, sel

epitel kelenjar.

Tidak terjadi pada sel permanent (sel otot rangka, saraf dan jantung)

4. Metaplasia

Ialah bentuk adaptasi terjadinya perubahan sel matur jenis tertentu menjadi sel

matur jenis lain : Misalnya sel epitel torak endoservik daerah perbatasan dgn

epitel skuamosa, sel epitel bronchus perokok.

5. Displasia

Sel dalam proses metaplasia berkepanjangan tanpa mereda dapat

mengalami ganguan polarisasi pertumbuhan sel reserve, sehingga

timbul keadaan yg disebut displasia.

Ada 3 tahapan : ringan, sedang dan berat

Jika jejas atau iritan dpt diatasi adaptasi dan displasia dapat normal

kembali.

Tetapi jika keadaan displasia keganasan intra epithelial/insitu berat dan

tdk ditanggulangi

6. Degenerasi

Yaitu keadaan terjadinya perubahan biokimia intraseluler yang disertai

perubahan morfologik, akibat jejas non fatal pada sel.

Dalam sel jaringan terjadi : akumulasi cairan atau storage (penimbunan)

zat dalam sel. perubahan morfologik terutama dlm sitoplasma. organel

sel mengembung/bengkak.

36

disebut Sitoplasma keruh atau granuler kasar degenerasi bengkak keru

(claude swelling).

Ditemukan kerusakan reticulum endoplasma dan filament mitokondria

Terbentuk fragmen-partikel yg mengandung unsur lipid dan protein

(albumin) edema intrasel, disebut degenerasi albumin.

Jika hal ini berlanjut maka akan terjadi pembengkakan vesikel ,

kemunduran akan tampak vakaula intra sel ini disebut degenarasi

vakuoler atau hidrofik

- Kedua proses degenerasi tersebut masih reversible.

- Reaksi sel terhadap jejas yang masih reversible disebut

degenerasi

- Reaksi sel terhadap jejas yang ireversible menuju kematian

disebut nekrosis

7. Infiltrasi

Bentuk retrogresif dgn penimbunan metabolit sistemik pada sel normal (tdk

mengalami jejas langsung jika melampaui batas maka sel akan pecah. Dan

debris (seperti pd degenerasi) akan ditanggulangi oleh system makrofag.

2. Cedera Sel

Cedera sel ( jejas ) terjadi apabila suatu sel tidak lagi dapat beradaptasi

terhadap rangsangan atau sel terkena agen perusak ( damaging agents ). Hal

ini dapat terjadi bila rangsangan tersebut terlalu lama atau terlalu berat. Sel

dapat pulih dari cedera atau mati bergantung pada sel tersebut dan besar

serta jenis cedera. Apabila suatu sel mengalami cedera, maka sel tersebut

dapat mengalami perubahan dalam ukuran, bentuk, sintesis protein,

susunan genetik, dan sifat transportasinya.

Berdasarkan tingkat kerusakannya, cedera/jejas sel dikelompokkan menjadi

2 kategori utama yaitu jejas reversible (degenerasi sel) dan jejas irreversible

(kematian sel). Jejas reversible adalah suatu keadaan ketika sel dapat

kembali ke fungsi dan morfologi semula jika rangsangan perusak ditiadakan.

Sedangkan jejas irreversible adalah suatu keadaan saat kerusakan

berlangsung secara terus-menerus, sehingga sel tidak dapat kembali ke

37

keadaan semula dan sel itu akan mati. . Cedera menyebabkan hilangnya

pengaturan volume pada bagian-bagian sel.

Penyebab jejas sel diantaranya adalah :

1. Hipoksia (pengurangan oksigen ) terjadi sebagai akibat :

a. iskemia (kehilangan pasokan darah

b. oksigenisasi tidak mencukupi (misalnya, pneumonia ) atau

c. hilangnya kapasitas pembawa oksigen darah (misalnya, anemia, keracunan

karbon monoksida).

2. Faktor fisik, termasuk trauma, pcanas, dingin, radiasi, dan renjatan listrik.

3. Bahan kimia dan obat-obatan, termasuk:

a. Obat terapeutik (misalnya, asetaminofen (Tylenol).

b. Bahan bukan obat (misalnya, timbale, alcohol).

4. Bahan penginfeksi, termasuk virus, ricketsia, bakteri, jamur, dan parsit.

5. Reaksi imunologik, antigen penyulut dapat eksogen maupun endogen. Antigen

endogen ( missal antigen sel) menyebabkan penyakit autoimun.

6. Kekacauan genetik, misalnya mutasi, dapat menyebabkan: mengurangi suatu

enzim, kelangsungan hidup sel tidak sesuai, atau tanpa dampak yg diketahui.

7. Ketidakseimbangan nutrisi :

a. Defisiensi protein-kalori

b. Avitaminosis

c. aterosklerosis, dan obesitas

8. Penuaan

3. Kematian sel

Stimulus yang terlalu berat dan berlangsung lama serta melebihi kapasitas

adaptif sel akan menyebabkan kematian sel dimana sel tidak mampu lagi

mengkompensasi tuntutan perubahan. Sekelompok sel yang mengalami

kematian dapat dikenali dengan adanya enzim-enzim lisis yang melarutkan

berbagai unsur sel serta timbulnya peradangan. Leukosit akan membantu

mencerna sel-sel yang mati dan selanjutnya mulai terjadi perubahan-

perubahan secara morfologis.

Kematian sekelompok sel atau jaringan pada lokasi tertentu dalam tubuh

disebut nekrosis. Nekrosis biasanya disebabkan karena stimulus yang

38

bersifat patologis. Selain karena stimulus patologis, kematian sel juga dapat

terjadi melalui mekanisme kematian sel yang sudah terprogram dimana

setelah mencapai masa hidup tertentu maka sel akan mati. Mekanisme ini

disebut apoptosis, sel akan menghancurkan dirinya sendiri (bunuh

diri/suicide), tetapi apoptosis dapat juga dipicu oleh keadaan iskemia.

1. Apoptosis

Apoptosis adalah mekanisme kematian sel yang terprogram dan penting dalam

berbagai proses biologis. Apoptosis terjadi dalam proses yang diatur sedemikian

rupa yang secara umum memberikan keuntungan selama siklus kehidupan suatu

organisme.

Secara garis besar, mekanisme apoptosis terbagi 4 :

- Adanya signal penginduksi apoptosis

- Tahap integrasi

- Tahap pelaksanaan apoptosis

- Fagositosis

Signal penginduksi apoptosis

Signal yang dapat menginduksi apoptosis bisa berasal dari ekstraseluler

maupun intraseluler. Sejumlah hormon yang memicu terjadinya apoptosis

merupakan contoh signal ekstraseluler. Sedangkan signal intraseluler

contohnya adalah radiasi ionisasi, kerusakan karena oksidasi radikal bebas, dan

gangguan siklus sel.

Kedua jalur penginduksi akan bertemu dalam sel dan berubah menjadi famili

protein pengeksekusi utama yang dikenal sebagai Caspase yang diaktifkan

melalui proteolisis dari zymogen. Caspase terbagi atas 2 golongan, caspase 8, 9,

10 sebagai inisiator dalam proses kematian sel, sedangkan caspase 3, 6, 7

sebagai efektor.

39

Regulator apoptosis lain adalah anggota famili Bcl-2 yang terbagi dalam 3

kelompok. Kelompok pertama diwakili oleh Bcl-2 dan Bcl-xL yang bersifat

sebagai anti-apoptosis. Kelompok kedua diwakili oleh Bax dan Bak (Bcl-2

associated killer) juga kelompok ketiga Bid serta Bad sebagai molekul

proapoptosis.

Proses terjadinya apoptosis

Peristiwa terjadinya apoptosis terbagi atas 2 jalur, yaitu jalur ekstrinsik dan

jalur intrinsik. Jalur ekstrinsik melibatkan reseptor-reseptor dari sistem imun

untuk menghilangkan sel T ayang aktif pada akhir dari respon imun. Jalur

intrinsik melibatkan senyawa-senyawa yang menyebabkan gangguan pada

mitokondria. Pada artikel ini, akan difokuskan pada jalur intrinsik.

Stress mitokondria yang menginduksi apoptosis jalur intrinsik disebabkan oleh

senyawa kimia atau kehilangan faktor pertumbuhan, sehingga menyebabkan

gangguan pada mitokondria dan terjadi pelepasan sitokrom C dari

intermembran mitokondria. Protein caspase-8 akan memotong anggota famili

Bcl-2, yaitu Bid. Kemudian, Bid yang terpotong pada bagian ujungnya akan

menginduksi insersi Bax dalam membran mitokondria dan melepaskan molekul

proapoptosis lainnya, seperti sitokrom C, Diablo, Apoptosis Inducing Factor

(AIF), dan Htr2. Dengan adanya dATP, akan terbentuk kompleks antara

Sitokrom C, APAF1 (suatu protein sitoplasmik), dan caspase 9 yang disebut

40

apoptosom. Selanjutnya, caspa se 9 akan mengaktifkan downstream pro

caspase 3.

Protein caspase 3 yang aktif memecah berbagai substrat, diantaranya enzim

DNA repair seperti poly-ADP Ribose Polymerase (PARP) dan DNA protein

kinase, yaitu protein struktural seluler dan nukleus.

ROS yang dibentuk oleh mitokondria juga akan bekerja pada mitokondria yang

akan menyebabkan rusaknya keseimbangan mitocondrial membran potential

sehingga pori-pori membran mitokondria akan terbuka dan memicu

pengeluaran cytochrome C dan selanjutnya menyebabkan apoptosis. Curcumin

merupakan zat yang mampu menginduksi pembentukan ROS, jadi secara tidak

langsung curcumin juga memicu terjadinya apoptosis.

2. Nekrosis

Nekrosis merupakan kematian sel sebagai akibat dari adanya kerusakan sel akut

atau trauma (misalnya: kekurangan oksigen, perubahan suhu yang ekstrem, dan

cedera mekanis), di mana kematian sel tersebut terjadi secara tidak terkontrol

yang dapat menyebabkan rusaknya sel, adanya respon peradangan dan sangat

berpotensi menyebabkan masalah kesehatan yang serius.

Stimulus yang terlalu berat dan berlangsung lama serta melebihi kapasitas

adaptif sel akan menyebabkan kematian sel di mana sel tidak mampu lagi

mengompensasi tuntutan perubahan. Sekelompok sel yang mengalami

kematian dapat dikenali dengan adanya enzim-enzim lisis yang melarutkan

berbagai unsur sel serta timbulnya peradangan. Leukosit akan membantu

mencerna sel-sel yang mati dan selanjutnya mulai terjadi perubahan-perubahan

secara morfologis.

Nekrosis biasanya disebabkan karena stimulus yang bersifat patologis. Selain

karena stimulus patologis, kematian sel juga dapat terjadi melalui mekanisme

kematian sel yang sudah terprogram di mana setelah mencapai masa hidup

tertentu maka sel akan mati. Mekanisme ini disebut apoptosis, sel akan

menghancurkan dirinya sendiri (bunuh diri/suicide), tetapi apoptosis dapat juga

dipicu oleh keadaan iskemia.

Nekrosis melibatkan sekelompok sel, mengalami kehilangan integritas

membrane, sel yang mengalami nekrosis akan terlihat membengkak untuk

41

kemudian mengalami lisis. Nekrosis juga dapat terjadi kebocoran lisosom. Sel

yang mengalami nekrosis kromatinnya bergerombol dan terrjadi agregasi. Pada

nekrosis, terlihat respon peradangan yang nyata disekitar sel – sel yang

mengalami nekrosis dan sel yang mengalami nekrosis akan di makan oleh

makrofag. Nekrosis terjadi Karena trauma nonfisisologi pada nekrosis enzim –

enzim yang terlibat dalam proses apoptosis mengalami perubahan atau

inaktivasi. Nekrosis tidak dapat di amati. Nekrosis tidak disertai proses sitensis

makro molekul baru, pada nekrosis frakmentasi terjadi secara random sehingga

pada agarose setelah electrophoresis akan terlihat menyebar tidak jelas

sepanjang alurnya. ( DNA smear ).

42

BAB 3

NEOPLASIA

1. Differensial dan anaplasia Kanker

Diferensiasi berarti dan di definisikan sebagai tolak ukur sejauh mana sel - sel

kanker yang menyerupai precursor morfologis dan fungsional kanker tersebut.

Diferensiasi dan anaplasia pada kanker hanya terjadi pada jaringan parenkim

dan tidak terjadi di bagian tubuh jaringan Stroma. Stroma merupakan bagian

penting dalam hal penyediaan darah untuk sel - sel kanker tetapi tidak memiliki

peran yang berarti dalam diferensiasi di antara kanker beningn dan sel kanker

yang ganas. Namun Jaringan stroma yang menentukan konsistensi dan

keberadaan sebuah kanker. Kanker stroma yang memiliki Stroma berserat keras

dan padat serta berlimpah disebut Stroma Scirrhous.

Kanker Beningn terdiri dari sel – sel yang berbeda tetapi yang mirip seperti sel

mitosis dan sel normal yang janggal dan jarang ada. Sel ganas memiliki berbagai

diferensiasi parenkim dari diferensiasi baik untuk benar-benar ter-un -

diferensiasi. Semakin lebih di diferensiasi, maka kemampuan sel akan lebih

untuk melakukan fungsi normal nya.

Kanker ganas adalah kanker yang terdiri dari sel - sel terdiferensiasi yang disebut

sebagai anaplasia. Anaplasia adalah Hallmark yang terganas. Anaplasia

merupakan Istilah harfiah yang berarti "sebelum mundur" atau dalam bahasa

aslinya di sebut sebagai “before backward” yang berarti hilangnya diferensiasi

struktural dan fungsional dari sel normal.

Anaplasia memiliki pleomorfisme yang baik serta ditandai ("pleomorfisme" yang

berarti adanya variasi yang ditandai dalam bentuk ukuran dan bentuk sel yang

ada).

Sel menunjukkan fitur dan ciri sebagai berikut berikut:

- Mitosis banyak dan atipikal,

- Inti dalam hal ini nucleus adalah hiperkromik,

- Rasio nukleus ke sitoplasma menjadi sama yakni 1:1

- Sel raksasa yang berbentuk lebih besar,

- Sel anaplastik memiliki banyak dan berbentuk aneh.

2. Laju Pertumbuhan sel Kanker:

43

Sebagian besar kanker tumbuh lebih cepat dan pada akhirnya menyebar ke

jaringan sekitarnya serta bermetastasis dan dengan demikian menyebabkan

kematian pada penderita kanker. Tumor tumbuh lebih lambat kecuali tumor

Beningn leiomyoma rahim yang tumbuh lebih cepat karena meningkatnya

tingkat estrogen. Laju pertumbuhan kanker ganas tergantung pada tingkat

diferensiasi. Sebuah kanker secara klinis terdeteksi mengandung populasi

heterogen sel, yang berasal dari sel klonal tunggal.

Kanker merupakan penyakit yang ditimbulkan dari perubahan atau kelainan

pada sel. Dalam tubuh manusia yang normal, sel diatur oleh protoonkogen yang

menghasilkan produk-produk yang memegang peran penting dalam berbagai

aspek proliferasi atau pertumbuhan dan differensiasi sel. Tetapi, pertumbuhan

sel juga dikendalikan secara ketat atau dihambatoleh antionkogen atau gen

supresor, termasuk oleh mekanisme kematian sel terprogram atau apoptosis

dengan tujuan menyingkirkan sel-sel yang tidak dikehendaki.

Dengan adanya mekanisme kontrol pertumbuhan ini, sel-sel normal memiliki

stabilitas genetik yang sangat tinggi, tapi kecepatan proliferasi atau

pertumbuhan sel umumnya tidak melebii 10 % dari jumlah sel, tergantung pada

jenis sel dan jaringannya.

Pertumbuhan sel terjadi dengan cara mitosis atau pembelahan atau pembiakan

sel. Semua bagian sel mulai dari selaput sel hingga inti sel ikut berperan pada

proses pembelahan sel. Tetapi gen di dalam DNA merupakan faktor yang paling

berperan dalam menimbulkan mitosis dan proliferasi sel. Gen pengatur dan gen

pengendali mengatur keseimbangan pertumbuhan dan penghambatan sel.

Sehingga sel-sel di dalam tubuh akan tumbuh sesuai kendali pertumbuhan

normal.

Sel kanker timbul dari sel normal tubuh manusia yang mengalami transformasi

atau perubahan menjadi ganas oleh karsinogen kemudian termutasi secara

spontan. Karsinogen adalah segala sesuatu yang menyebabkan terjadinya

kanker. Sedangkan proses pembentukan tumor ganas atau kanker disebut

karsinogenesis.

Karsinogenesis merupakan proses yang berjalan dalam berbagai tahap atau

proses multistep. Karsinogen menimbulkan perubahan pada DNA yang satuan

44

terkecilnya adalah gen. Lebih seringnya lebih dari satu karsinogen diperlukan

untuk terjadinya perubahan dari sel normal menjadi sel kanker.

Dari adanya kontak dengan karsinogen sampai timbulnya sel kanker

memerlukan waktu induksi yang cukup lama. Terdapat masa laten yang tidak

menunjukan gejala klinis sebelum menjadi progresif, terjadi invasi ke jaringan

sekitarnya dan menyebar ke tempat yang jauh.

3. Neoplasia jinak dan ganas

a. Neoplasma jinak (benigna)

Yaitu neoplasma yang hanya terjadi di daerah lokal semata. Proliferasi sel

cenderung kohesif, perluasan terjadi secara sentrifugal dengan batas yang

nyata. Neoplasma jinak tidak menyebar ke tempat yang jauh dan

pertumbuhannya lamban, ukurannya kurang lebih tetap pada ukuran yang stabil

selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun.

Ciri-ciri :

batas tegas

berkapsul

pertumbuhan lambat

tidak menimbulkan kematian

b. Neoplasma ganas (maligna)

Neoplasma ini tumbuh secara cepat dan sangat progresif jika tidak dibuang.

Pola penyebarannya menjadi tidak teratur. Neoplasma ganas tidak memiliki

kapsul sehingga sulit dipisahkan dari sekitarnya. Sel-sel ini menyerang

daerah sekitarnya dengan masuk ke daerah sekitarnya bukan mendesak.

Sel-sel neoplasma ganas ini mampu memisahkan diri dari sel induk dan

memasuki sirkulasi untuk menyebar ke daerah lain. Jika sel ini menyangkut

suatu jaringan atau organ mampu menembus pembuluh darah dan

membentuk tumor sekunder (proliferasi baru).

Ciri-ciri :

batas tidak tegas

tidak berkapsul

pertumbuhan cepat

metastase

menimbulkan kematian

45

4. Pembentukan neoplasia

Mekanisme pembentukan neoplasma atau tumor ganas disebut dengan

Karsinogenesis. Karsinogenesis merupakan suatu proses multi-tahap. Sebagian

besar karsinogen sebenarnya tidak reaktif (prokarsinogen atau karsinogen

proximate), namun di dalam tubuh diubah menjadi karsinogen awal (primary)

atau menjadi karsinogen akhir (ultimate). SitokromP450 suatu mono-oksidase

dependen retikulum endoplasmik sering mengubah karsinogen proximate

menjadi intermediatedefisienelektron yang reaktif (electrophils). Intermediate

(zat perantara) yang reaktif ini dapat berinteraksi dengan pusat-pusat di DNA

yang kaya elektron (nucleophilic) untuk menimbulkan mutasi. Interaksi antara

karsinogen akhir dengan DNA semacam ini dalam suatu sel diduga merupakan

tahap awal terjadinya karsinogenesis kimiawi. DNA sel dapat pulih kembali bila

mekanisme perbaikannya normal, namun bila tidak sel yang mengalami

perubahan dapat tumbuh menjadi tumor yang akhirnya nampak secara klinis.

Ko-karsinogen (promoter) sendiri bukan karsinogen. Promoter berperan

mempermudah pertumbuhan dan perkembangan sel tumor dormant atau

latent. Waktu yang diperlukan untuk terjadinya tumor dari fase awal tergantung

pada adanya promoter tersebut dan untuk kebanyakan tumor pada manusia

periode laten berkisar dari 15 sampai 45 tahun.

Proses transformasi sel normal menjadi sel ganas melalui displasi terjadi melalui

mekanisme yang sangat rumit, tetapi secara umum mekanisme karninogenesis

ini terjadi melalui tiga tahap yaitu:

1. Inisiasi

Adalah proses yang melibatkan mutasi genetik yang menjadi permanen dalam

DNA sel. Dipicu oleh insiator (bahan yg mampu menyebabkan mutasi gen) à

initiated cells. Sel-sel masih mirip dengan sel normal.

2. Promosi

Merupakan suatu tahap ketika sel mutan berproliferasi. Diakibatkan karena klon

yang tidak stabil dan mengalami inisiasi, dipaksa untuk berproliferasi dan

menjalani mutasi tambahan sehingga akahirnya berkembang menjadi tumaor

ganas (neoplasma). Initiated cells dipicu oleh promotor (terus

menerus/berulang) à transformed cells. Perubahan informasi genetik, sintesis

DNA, replikasi meningkat à lesi insitu. Hormon sering menjadi promotor yang

46

merangsang pertumbuhan sel ganas.Misalnya Esterogen dapat merangsang

pertumbuhan kanker pada payudara dan ovarium.

3. Progresi

Suatu tahap ketika klon sel mutan mendapatkan satu atau lebih karakteristik

neoplasma ganas seiring berkembangnya tumor, sel menjadi lebih heterogen

akibat mutasi tambahan terhadap gen.

Perubahan Protoonkogen menjadi onkogen onkoprotein

Perubahan fenotip: klinik terdpt benjolan (tumor). Contohnya Perubahan

karyotip kromosom. Beberapa subklon ini dapat memperlihatkan perilaku ganas

yang lebih agresif atau lebih mampu untuk menghindari seranganoleh sistem

imun. Selama stadium ini, massa tumor yang meluas mendapat lebih banyak

perubahan yang memungkinkan tumor menginvasi jaringan yang berdekatan,

membentuk pasokan darahnya sendiri(angigenesis), atau masuk melalui

pembuluh darah dan bermigrasi ke bagian tubuh lainnya yang letaknya

berjauhan untuk membentuk tumor sekunder.

47

Referensi

1. Ganong, F.1997. Fisiologi Kedokteran. Eds 10. Jakarta: EGC

2. Price, A., Sylvia.(2006). PATOFISIOLOGI: Clinical Concepts Of Disease Processes.

Eds 6. Jakarta: EGC

3. Anthony L Mescher. 2010. Junqueira’s Basic Histology Text and Atlas. Singapore :

McGrawHill.

4. Karmen Garna Baratawidjaja, Iris Rengganis. 2009. Imunologi Dasar edisi ke-8.

Jakarta : Balai Penerbit FK UI.

5. Douglas M. Anderson. 2007. Dorland’s Illustrated Medical Dictionary 31st

Edition. Philadelphia : Saunders Elsevier.