BAHAN AJAR (Hand Out)

Mata Kuliah : Biologi Reproduksi Sks : 3 Program Studi : D3 Kebidanan Kode : BD.203 Pertemuan ke- : 1 Minggi ke- : 1 Dosen : Fitra Wahyuni, M.Si.

Learning Outcomes (Capaian Pembelajaran) Mata Kuliah terkait KKNI :

Materi Minggu 1 : 1. Definisi sel dan perbandingan sel prokariot dan eukariot. 2. Struktur dan Fungsi Sel : Membran plasma, sitoplasma dan organel – organel sel

(retikulum endoplasma, ribosom, lisosom, mitokodria, sitoskeleton, sentriol dan sentrosom, badan golgi, peroksisom).

3. Nukleus (inti sel) 4. Siklus sel

BAB I. STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

Sel adalah unit struktural dan fungsional bagi seluruh organisme. Pada tubuh kita terdapat triliunan

sel yang menjalankan fungsi tubuh tertentu1. Untuk memahami fungsi organ – organ dan struktur

lainnya dari tubuh kita, maka diperlukan pengetahuan dasar tentang organisasi sel dan fungsi

komponen – komponen sel tersebut6. Berdasarkan penelitian dan pengamatan yang telah

dilaksanakan maka ahli biologi menyatakan adanya ‘cell theory’ atau ‘cell doctrine’ yang terdiri

dari tiga konsep dasar mengenai sel yaitu2,3:

1. Setiap organisme hidup mempunyai satu sel atau lebih serta produk dari sel tersebut.

2. Sel adalah unit terkecil dari tubuh yang memiliki semua karakteristik kehidupan.

3. Semua sel yang ada berasal dari sel yang telah ada.

Pada semua sel hidup dan telah dewasa mempunyai tiga komponen dasar yang sama, dikenal

dengan istilah ‘prototypical cell’ yaitu, membran plasma, sitoplasma dan nukleus1,3,4.

1. Membran plasma, merupakan bagian permukaan luar sel yang fleksibel, berperan sebagai

pembatas yang memisahkan lingkungan internal sel (semua yang terdapat di dalam sel)

Menjabarkan struktur dan fungsi sel

Soft skills/Karakter: berfikir kritis, kepemimpinan, kerja sama.

dengan lingkungan eksternal sel (semua yang terdapat di luar sel). Sebagai pembatas,

membran plasma bersifat selektif dengan cara meregulasi materi – materi yang akan masuk

dan keluar sel, dikarenakan hal ini sel dapat menciptakan dan mempertahankan lingkungan

yang sesuai untuk menjalankan aktifitasnya. Membran plasma juga berperan dalam

komunikasi antar sel dan dengan lingkungan eksternalnya.

2. Sitoplasma, terdiri dari semua komponen seluler yang terletak antara membran sel dengan

nukleus. Komponen – komponen seluler tersebut adalah sitosol (bagian cairan yang kental

dari sitoplasma), inclusions (nonfungsional, struktur sementara yang meyimpan produk

seluler) dan organel (struktur kecil yang melaksanakan fungsi seluler tertentu).

3. Nukleus adalah pusat pengatur sel. Pada nukleus terdapat kromosom, terdiri dari rangkaian

molekul DNA dengan beberapa protein, termasuk ribuan unit heriditas yang disebut gen,

yang mengatur semua aspek struktur dan fungsional seluler.

Klasifikasi sel berdasarkan organisasi internalnya terdiri dari sel prokariot dan sel eukariot.

Sel prokariot merupakan sel yang tidak memiliki membran nukleus, sehingga materi genetiknya

tidak terpisah dari komponen – komponen internal sel yang lain. Sel prokariot juga tidak memiliki

organel selengkap eukariot, contoh sel prokariot adalah bakteri (kingdom monera). Selain bakteri,

spesies lainnya termasuk sel eukariot, sel eukariot sel adalah sel yang mempunyai membran

nukleus dan mempunyai tiga struktur dasar sel2,3.

Gambar I.1 Struktur sel yang sering ditemukan pada sel tubuh manusia4

I.1 Membran Plasma

Membran plasma disebut juga membran sel, merupakan lapisan yang cukup tipis, fleksibel, dan

mengandung molekul - molekul cair, berfungsi membatasi komponen – komponen internal sel

dengan lingkungan eksternalnya dan juga komunikasi antar sel. Membran plasma bersifat selektif

permeabel, yaitu membran plasma yang menentukan materi apa saja yang bisa memasuki dan

keluar dari sel, hal ini mengakibatkan adanya perbedaan komponen yang ada di luar sel dengan

yang ada di dalam sel. Regulasi zat – zat, molekul - molekul termasuk pergerakkan ion oleh sel

menghasilkan perbedaan muatan pada membran plasma yang disebut potensial membran,

lingkungan ekternal sel bermuatan positif dikarenakan lebih banyak mengandung ion positif,

sedangkan internal sel bermuatan negatif. Membran plasma mengandung 45 – 50 % lipid, 45 – 50

% protein, dan 4 – 8 % karbohidrat (ekternal karbohidrat disebut juga glikokaliks)1,4,5.

I.1.1 Komposisi dan struktur membran plasma

Lipid bilayer

Ada tiga tipe lipid yang menyusun lipid bilayer pada membran plasma yaitu, phospholipid,

cholesterol dan glycolipids. Sekitar 75 % membran plasma disusun oleh phospholipid.

Phospholipid pada membran plasma membangun lipid bilayer dengan cara membentuk dua lapisan

phospholipid, hal ini dikarenakan phospholipid mempunyai dua bagian, bagian yang larut dalam

air (hydrophilic), polar (bermuatan) disebut juga bagian “kepala” dan bagian yang nonpolar (tidak

bermuatan) dan tidak larut di dalam air (hydrophobic) disebut bagian “ekor”. Phospholipid

membentuk struktur dasar membran plasma yang disebut phospholipid bilayer, susunan lapisan

phospholipid ini membantu cairan yang berada di dalam sel (ICF : Intracellular Fluid) tetap di

dalam sel dan cairan yang di luar sel (ECF : Extracellular Fluid) tetap berada di luar sel1,4.

Lipid lainnya yang juga penyusun lipid bilayer dalam jumlah yang cukup besar adalah

cholesterol, penyusun 20 % struktur lipid membran plasma. Cholesterol menyebar diantara bagian

hydrophobic dari phospholipid bilayer, cholesterol membantu memperkuat membran plasma dan

menstabilkan membran plasma pada suhu ekstrim. Lipid selanjutnya adalah glycolipid, merupakan

lipid yang berikatan dengan sekelompok karbohidrat, membentuk sekitar 5 – 10 % struktur lipid

bilayer. Glycolipid hanya berada pada lapisan luar membran sel yang menghadap lingkungan

eksternalnya, karbohidrat pada glycolipid ini disebut glikokaliks, yang berperan dalam pengenalan

sel – sel, adesi intraseluler dan komunikasi sel1.

Gambar I.2 Struktur membran plasma1

Protein

Molekul penyusun struktur membran plasma selanjutnya adalah protein. Sebagian besar

fungsi khusus membran plasma ditentukan oleh keberadaan protein pada membran plasma

tersebut. Protein pada membran plasma ada dua tipe yaitu, protein integral dan protein

peripheral. Protein integral merupakan protein yang berikatan dan berada di sepanjang

phospholipid bilayer, beberapa protein integral ada yang berperan sebagai ion channel dan sebagai

reseptor. Protein peripheral adalah protein yang tidak berikatan pada phospholipid bilayer, protein

ini hanya berada di permukaan internal maupun eksternal membran plasma, biasanya berada di

bagian protein integral yang terlihat di permukaan membran sel. Protein integral dan peripheral

dapat berperan sebagai enzim yang berfungsi sebagai katalis suatu reaksi kimia. Sebagian besar

protein integral merupakan glikoprotein1,4.

I.1.2 Fungsi spesifik protein membran plasma

Protein – protein yang terdapat di membran plasma menentukan sebagain besar fungsi membran

tersebut, yaitu1,4,5:

1. Transporter atau carrier, protein integral pada

membran yang berperan memindahkan molekul –

molekul atau ion – ion dari salah satu sisi

permukaan membran, baik dari internal ke

eksternal maupun sebaliknya. Protein transporter

mempunyai tempat berikatan (binding site)

molekul atau ion yang akan ditransfernya, dan saat

pelepasan molekul atau ion yang ditransfer,

protein tersebut akan mengalami perubahan

bentuk. Pemindahan molekul atau ion ini kadang

membutuhkan energi seluler yang berupa ATP

(Adenosin Triphospat).

Gambar I.3 Carier Protein5

2. Koneksi interseluler dan tempat penambatan

sitoskeleton (attachment site), protein integral dan

peripheral yang berperan sebagai penghubung

antar sel ketika protein membran plasma antar sel

saling berhubungan dan juga dengan molekul

ekstraseluler. Protein koneksi ini juga berperan

dalam mempertahankan bentuk sel dengan cara

berhubungan dengan sitoskeleton sel (molekul

intraseluler). Gambar I.4 Attachment site5

3. Enzim pada membran plasma, protein membran plasma dapat berperan sebagai enzim

yang mengkatalis reaksi kimia pada permukaan luar atau dalam membran plasma.

Gambar I.5 Enzim pada membran plasma5

4. Molekul penanda sel, molekul penanda pada

membran plasma berguna untuk mengenali sel

lainnya atau molekul lainnya. Sebagian besar

molekul penanda ini adalah glikoprotein dan

glikolipid.

Gambar I.6 Penanda pada permukaan sel5

5. Ion channel, satu atau lebih protein integral dapat membentuk ion channel yang berfungsi

untuk melewatkan ion – ion ke membran plasma. Ion channel bersifat selektif, hanya

melewatkan satu macam ion. Muatan bagian hidropilik dari ion channel menentukan ion

yang dapat melewati ion channel. Ion channel pada membran plasma ada yang disebut

dengan nongated ion channel, merupakan ion channel yang selalu terbuka dan berfungsi

untuk melewatkan ion pada saat membran plasma istirahat. Ligand – gated ion channel,

ion channel yang terbuka dengan adanya ligand (molekul kecil yang berikatan dengan

protein atau glycoprotein). Voltage – gated ion channel, ion channel yang terbuka ketika

ada perubahan muatan pada membran plasma.

Gambar I.7 Ion channel4

6. Molekul reseptor, protein pada membran plasma yang mempunyai bagian yang disebut

reseptor site pada permukaan luar membran, bagian ini merupakan tempat berikatan

molekul ligand spesifik. Beberapa molekul

reseptor ini berhubungan dengan channel protein

dan ada juga yang berhubungan dengan G protein,

dengan cara mempengaruhi aktifitas G protein

yang terletak di bagian dalam permukaan

membran plasma. Gambar I.8 Protein reseptor5

Gambar I.9 Reseptor dengan ion channel5

Gambar I.10 Reseptor dengan G-protein5

I.1.3 Transport melewati membran plasma

Proses transport materi melewati membran plasma penting untuk keberlangsungan hidup sel,

contohnya senyawa tertentu harus masuk ke dalam sel untuk membantu reaksi metabolisme yang

berlangsung di dalam sel dan ada juga senyawa lainnya yang harus keluar dari sel sebagai hasil

sekresi atau sampah dari sel. Secara umum senyawa melewati membran plasma melalui proses

transport yang diklasifikasikan secara pasif dan aktif. Pada transport secara pasif, senyawa

bergerak dengan cara menurunkan konsentrasinya atau gradient listrik senyawa tersebut untuk

melewati membran plasma dengan energi kinetiknya sendiri tanpa adanya energi dari sel,

sedangkan pada transport secara aktif, energi selular sangat dibutuhkan untuk melawan

konsentrasinya atau gradien listriknya, energi yang biasa digunakan dalam bentuk ATP

(Adenosine triphosphat)4.

1. Transport pasif

a. Difusi

Difusi merupakan proses pergerakan molekul dengan cara menurunkan gradien

konsentrasinya, sehingga menyebabkan molekul bergerak dari konsentrasi yang tinggi

ke konsentrasi yang rendah dan terus berlangsung sampai molekul tersebut mencapai

kesetimbangan. Proses transport difusi sederhana terjadi ketika senyawa yang kecil

atau nonpolar atau keduanya melewati membran plasma, yang termasuk senyawa

tersebut adalah oksigen, karbon dioksida, gas nitrogen, asam lemak, steroid, dan

vitamin yang larut dalam lemak (A, D, E dan K). Senyawa lainnya yang melewati

membran plasma secara difusi sederhana adalah molekul polar kecil yang tidak

bermuatan seperti, air, urea, dan sebagian kecil alkohol1,4.

Difusi sederhana molekul melewati membran plasma penting dalam memindahkan

oksigen dan karbon dioksida antara sel – sel darah dan sel – sel tubuh, dan juga antara

darah dan udara di dalam paru – paru saat bernafas. Difusi sederhana juga diperlukan

untuk menyerap beberapa nutrisi dan untuk ekskresi beberapa senyawa buangan4.

Larutan yang sangat polar atau memiliki muatan yang tinggi dapat melewati

membran plasma secara difusi yaitu dengan cara difusi difasilitasi. Pada proses

transport ini difusi difasilitasi oleh protein integral pada membran plasma, yang dapat

berupa protein channel atau protein carier4.

Gambar I.11 Pergerakkan difusi melewati membran plasma4

b. Osmosis

Osmosis merupakan tipe khusus dari difusi sederhana merupakan pergerakkan air

melewati membran plasma yang bersifat selektif permeabel Air berpindah dalam julah

yang besar dari konsntrasi yang tinggi ke konsentrasi yang rendah sampai tercipta

kesetimbangan1.

2. Transport aktif

Transport aktif merupakan pergerakkan senyawa melewati membran melawan gradien

konsentrasinya, jadi materi tersebut harus dipindahkan dari area yang mempunyai konsentrasi

rendah ke area konsentrasi tinggi. Transport aktif sering diibaratkan seperti berenang melawan

arus sungai, yang mana dibutuhkan energi untuk berenang melawan aliran arus air di sungai. Untuk

memindahkan materi dan kadang – kadang juga protein melawan gradien konsentrasinya

dibutuhkan energi seluler dalam bentuk ATP, ATP secara terus menerus disentesis oleh

mitokondria.

a. Ion pump

Transport aktif yang digunakan untuk memindahkan ion melewati membran plasma

disebut ion pump. Ion pump merupakan faktor utama yang mendukung kemampuan sel

untuk mempertahakn konsentrasi ion di dalam sel. Salah satu tipe ion pump adalah sodium

– potassium pump. Mekanisme transport pump tersebut adalah pertukaran pump, yaitu

pump yang dapat memindahkan satu ion ke dalam sel disamping itu juga memindahkan

ion lainnya ke luar sel1.

Transport aktif materi atau senyawa dalam ukuran atau dalam jumlah yang besar menggunakan

vesikel, berikut beberapa jenis transport aktif menggunakan vesikel:

b. Eksositosis

Dalam eksositosis molekul – molekul besar disekresikan dari sel. Mekanisme secara umum

yaitu materi yang akan disekresiskan tersebut dikemas dengan intraseluler transport vesikel

kemudian terus bergerak menuju membrane plasma. Senyawa yang dipindahkan melalui

eksositosis adalah neurotransmitter, hormon dan enzim pencernaan1,4.

c. Endositosis1,4

Mekanisme endositosis serupan dengan eksositosis hanya kebalikkan dari eksositosis

yaitu, molekul – molekul yang besar dari luar sel dikemas ke dalam vesikel permukaan

membran plasma yang kemudian dipindahkan ke dalam sel. Ada tiga tipe endositosis yaitu,

phagositosis, pinositosis dan endositosis yang dimediasi oleh reseptor.

Phagositosis merupakan proses “makan sel”, yaitu pergerakkan materi ke dalam sel setelah

peusodopodia menelan materi tersebut membentuk phagosom.

Pinositosis dikenal juga sebagai proses “minum sel”, yaitu pergerakkan cairan ektraseluer

ke dalam sel dengan adanya pelipatan membrane plasma untuk membentuk vesikel.

Endositosis dimediasi oleh reseptor, adalah pergerakkan molekul tertentu ke dalam sel

dengan terlebih dahulu berikatan dengan reseptornya pada permukaan membrane plasma

kemudian memicu terjadinya pelipatan pembungkus kalatrin untuk membentuk vesikel.

I.2 Sitoplasma

Sitoplasma adalah semua komponen sel yang berada di antara membran plasma dan nukleus.

Sitoplasma tediri dari tiga komponen yaitu sitosol, inclusion dan organel1.

I.2.1 Sitosol

Sitosol disebut juga cairan intraseluler yang berupa cairan kental seperti sirup dari sitoplasma.

Sitosol mendominasi 55 % volume sel, mengandung 75 – 90 % air dan materi – materi terlarut

yang termasuk ion – ion, nutrisi – nutrisi, protein, lipid, karbohidrat dan molekul – molekul kecil

lainnya. Protein yang berada di sitosol sebagian besar berupa enzim yang berguna sebagai katalis

untuk reaksi kimia yang terjadi pada sel. Lipid dan karbohidrat berfungsi sebagai sumber energi

bagi sel. Molekul – molekul kecil pada sitosol merupakan molekul pembangun makromolekul

yang ada pada sel, contoh asam amino yang merupakan molekul kecil digunakan untuk

mensintesis protein1,4.

1.2.2 Inclusion

Sitoplasma pada beberapa sel ada yang mengandung inclusion, merupakan kelompok senyawa

kimia yang beragam dan besar yang sementara disimpan di dalam sel. Contoh seluler inclusion

adalah pigmen, kristal – kristal protein, nutrisi seperti glikogen dan trigliserida, debu, mineral –

mineral dan zat warna1,5.

1.2.3 Organel – organel

Organel adalah unit struktural kecil yang mempunyai fungsi tertentu untuk keberlangsungan

hidup sel. Jumlah dan tipe organel yang terdapat di sitoplasma ditentukan oleh struktur dan fungsi

sel. Dua kategori organel yang dikenal yaitu, organel yang dibatasi atau dikelilingi oleh membran

dan organel yang tidak mempunyai membran1,4,5.

A. Organel yang dikelilingi membran1

1. Retikulum endoplasma (ER)

ER adalah intraseluler membran network yang merupakan perpanjangan dari pembungkus

nukleus. Secara umum struktur ER berupa tubulus dan kantong yang datar dan lebar yang saling

berhubungan, rongga bagian dalam dari kantong atau tubulus tersebut disebut cisternae yang

terisolasi dari sitoplasma. ER mempunyai dua bagian yang berbeda struktur dan fungsinya,

retikulum endoplasma halus (SER) dan retikulum endoplasma kasar (RER). RER bersambungan

langsung dengan pembungkus nukleus dan merupakan ER yang berikatan dengan ribosom pada

permukaan membrannya, pada ribosom ini terjadi sintesis dan modifikasi protein, RER juga

berfungsi untuk mentransport protein yang diproduksi ke organel selanjutnya yaitu apparatus

golgi. SER merupakan ER yang tidak berikatan dengan ribosom, berfungsi membuat lipid seperti,

phospholipid, cholesterol, hormon steroid, dan karbohidrat seperti glikogen. SER juga berperan

dalam proses detoksifikasi obat – obatan dan alkohol1,4,5.

Gambar I.12 Retikulum Endoplasma1,4

2. Apparatus golgi

Apparatus golgi disebut juga kompleks golgi, merupakan pusat untuk modifikasi, pembungkusan

dan penyortiran materi – materi (protein atau lipid) yang berasal dari RER dalam bentuk vesikel

transport. Struktur golgi kompleks berbentuk kantong membran yang datar, memiliki banyak

cisternae, saling bertumpukkan satu sama lainnya. Cisternae pada golgi kompleks berbeda dalam

bentuk, ukuran dan aktifitas enzimnya. Cisternae yang berhadapan dengan RER membentuk entri

yang cembung, disebut ‘cis face’ atau bagian penerima mempunyai diameter kantong yang lebih

besar dibandingkan dengan bagian pengiriman, bagian pengiriman yaitu yang berhadapan dengan

membran plasma membentuk exit yang cekung, disebut ‘trans face’. Kantong yang berada diantara

entri dan exit disebut ‘medial cisternae’1,4,5.

Gambar I.13 Golgi kompleks4

Produk yang berasal dari RER dalam bentuk vesikel transport akan bergerak menuju golgi

kompleks, urutan proses dan pembungkusan produk RER oleh golgi kompleks adalah sebagai

berikut4:

1. Protein yang disintesis oleh ribosom pada permukaan membran RER ditransfer ke RER

cisternae, protein ini dikelilingi oleh membran RER yang kemudian membentuk tunas

untuk membentuk vesikel transport.

2. Vesikel transport akan bergerak menuju entri (cis face) golgi kompleks.

3. Peleburan vesikel transport membentuk entri face pada golgi kompleks, setelah itu protein

akan dilepaskan ke dalam rongganya.

4. Protein tersebut kemudian dipindahkan ke bagian medial cisternae, enzim pada medial

cisternae memodifikasi protein menjadi glikoprotein, glikolipid, dan lipoprotein.

Kemudian dihasilkan vesikel transport pada ujung cisternae ini, vesikel transport untuk

enzim spesifik ditranfer kembali ke entri face dan vesikel transport sebagian protein yang

telah dimodifikasi di transfer ke exit face (trans face).

5. Produk dari medial cisternae ini kemudian dipindahkan ke lumen exit face.

6. Di dalam cisterna exit face, produk dimodifikasi kembali, disortir, dan dilakukan

pembungkusan.

7. Beberapa protein yang telah diproses dikeluarkan dari exit face berupa vesikel sekresi,

vesikel ini diantarkan ke membran plasma, yang kemudian akan di keluarkan dengan cara

eksositosis ke ekstraseluler sel.

8. Protein lainnya yang telah diproses dikeluarkan dalam bentuk membran vesikel, yang

kemudian akan ditransfer ke membran plasma, dengan proses ini kompleks golgi berperan

dalam menambah bagian baru pada membran plasma dan juga memodifikasi jumlah dan

distribusi molekul pada membran plasma.

9. Bagian protein yang terakhir yang telah diproses dikeluarkan dari exit face dalam bentuk

vesikel transport, yang ditransfer di intraseluler. Contoh, vesikel transport yang membawa

enzim pencernaan yang berguna bagi lisosom.

3. Lisosom

Lisosom merupakan vesikel yang diselubungi

membran dibentuk dari kompleks golgi.

Lisosom mengandung enzim pencernaan dan

enzim untuk hidrolisis. Lisosom disebut

“garbagemen” dikarenakan lisosom mencerna

dan membuang produk – produk yang tidak

berguna. Lisosom juga berfungsi mencerna

organel yang telah rusak dan tidak butuhkan

lagi oleh sel yang disebut proses autophagea,

ketika sel mengalami kerusakan atau mati

Gambar I.14 Lisosom1

maka semua enzim pada semua lisosom akan dikeluarkan sehingga mempercepat proses

pencernaan sel itu sendiri, proses ini disebut auto lilis1.

4. Peroksisom

Peroksisom merupakan organel yang

mempunyai struktur serupa dengan lisosom,

tetapi mempunyai diameter yang lebih kecil

dibandingkan lisosom. Peroksisom disebut

juga mikrobodi, yang merupakan vesikel yang

terbentuk dari RER. Peroksisom mengandung

enzim yang dapat menguraikan asam lemak

dan asam amino, peroksisom juga mempunyai

enzim catalase, dengan enzim ini peroksisom

mampu mendetoksifikasi hydrogen peroksida

menjadi oksigen dan air. Peroksisom dengan

jumlah yang banyak dijumpai pada sel yang

aktif untuk detoksifikasi yaitu, sel – sel hati dan ginjal1,4,5. Gambar I.15 Proksisom1

5. Mitokondria

Mitokondria merupakan organel yang

mempunyai dua membran yang berperan

dalam memproduksi energi yang diperlukan

oleh sel, berupa ATP (Adenosine

TriPhosphate). Mitokondria merupakan

sumber utama penghasil ATP, yang

merupakan energi utama untuk rekasi kimia

yang membutuhkan energi yang terjadi di

dalam sel, dikarenakan hal tersebut

mitokondria sering disebut ‘powerhouses’

sel. Mitokondria mempunyai membran

bagian luar yang permukaannya halus dan

membran bagian dalam yang membentuk

lipatan – lipatan yang mengisi rongga dalam

organel ini, lipatan tersebut disebut cristae.

Pada rongga diantara cristae terdapat enzim -

enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme

oksidasi dan sintesis ATP, enzim dan semua

komponen yang terdapat pada rongga ini disebut matriks mitokondria. Jumlah mitokondria di

dalam suatu sel tergantung dengan kebutuhan sel tersebut akan energi. Ketika sel yang

membutuhkan banyak energi maka sel tersebut akan memperbanyak mitokondrianya, hal ini dapat

dilakukan karena mitokondria mampu mereplikasi sendiri. Mitokondria juga mempunyai DNA

sendiri yang unik, DNA tersebut mengkode protein yang dibutuhkan oleh mitokondria1,4,5.

Gambar I.16 Mitokondria1

B. Organel yang tidak mempunyai membran plasma1

1. Ribosom

Ribosom berupa granula yang sangat kecil dan

padat, berperan dalam sintesis protein. Tiap

ribosom mempunyai subunit kecil dan subunit

yang besar, ukuran subunit kecil setengah dari

ukuran subunit besar, subunit ribosom terdiri dari

ribosomal RNA (rRNA) dan protein. Kedua

subunit ribosom ini dibentuk secara terpisah di

dalam nucleolus sel, dan setelah itu akan

bergabung di sitoplasma. Ribosom yang ada di

sitoplasma disebut juga dengan ribosom bebas,

yang berfungsi unutuk mensintesis sebagian besar

protein yang dibutuhkan intraseluler, sedangkan

ribosom yang menempel pada RE mensintesis

protein yang akan disekresi oleh sel1,4,5.

Gambar I.17 Ribosom1

2. Sitoskeleton

Sitoskeleton adalah subunit-subunit

protein yang dapat membentuk

filament atau hollow tube.

Sitoskeleton berfungsi untuk

mempertahankan bentuk sel,

mempertahankan agar nukleus dan

organel lainnya tetap berada pada

tempatnya, dan juga berperan dalam

pergerakan sel. Sitoskeleton terdiri

dari tiga komponen protein yang

berbeda struktur dan fungsinya

Gambar I.18 Sitoskeleton1

yaitu, mikrofilamen (aktin), intermediate filamen, dan mikrotubul1,5.

Mikrofilamen (aktin), merupakan

sitoskeleton yang paling kecil dengan

diameter 7 – 8 µm, terdiri dari protein aktin

yang membentuk dua untaian dan membentuk

jalinan, yang kemudian bisa membentuk

ikatan, lembaran dan juga percabangan di

sitoplasma sel, struktur mikrofilamen di sitoplasma sel sperti sarang laba – laba. Mikrofilamen

berperan dalam kontraksi otot, pembelahan sel, dan pergerakkan sel seperti migrasi yang terjadi

pada sel – sel embrio selama proses perkembangan, invasi jaringan oleh sel darah putih untuk

mencegah infeksi dan migrasi sel – sel kulit selama proses penyembuhan luka. Mikrofilamen

menyebakan pergerakkan dengan melibatkan penguraian dan pembentukkan kembali

mikrofilamen tersebut. Mikrofilamen juga berperan mempertahankan bentuk sel, mikrofilamen

menambatkan sitoskeleton pada protein integral di membran plasma, mikrofilamen juga berperan

mempertahankan mikrovili, tiap mikrovili terdapat susunan parallel mikrofilamen1,4,5.

Intermediate filamen, merupakan

serabut protein yang mempunyai diameter 8 –

12 µm, yang lebih kaku dan lebih tebal

dibandingkan mikrofilamen. Intermediate

filament tersusun dari beberapa protein yang

sangat kuat tergantung pada sel pada bagian

tubuh mana ditemukan. Intermediate filament membantu memberi kekuatan pada struktur sel dan

mempertahannya serta juga mestabilkan hubungan atau ikatan antara sel yang satu dengan sel yang

lainnya1,4,5.

Mikrotubul merupakan komponen

sitoskeleton yang paling besar dan juga

panjang, berbentuk seperti tabung yang

berongga, tidak bercabang dengan diameter 25

µm, disusun oleh unit protein yang disebut

tubulin. Mikrotubul bukan struktur yang

permanen, mikrotubul dapat mengalami

Gambar I.19 Mikrofilamen4

Gambar I.20 Intermediate filamen4

Gambar I.21 Mikrotubul4

pemanjangan atau pemendekkan tergantung dengan fungsi yang dijalaninya. Penyusunan

mikrotubul dimulai dari sentrosom dan terus tumbuh sampai ke bagian pinggir sel atau mengalami

pemendekkan. Mikrotubul berperan dalam mempertahankan bentuk sel, kekakuannya,

pergerakkan organel pada bagain yang berbeda di dalam sel, pergerakkan sel dengan menggunakan

silia atau flagella dan pergerakkan kromosom selama pembelahan sel1,4,5.

3. Sentrosom dan Sentriol

Sentrosom terletak berdekatan dengan nukleus dan

merupakan pusat perpanjangan mikrotubul.

Sentrosom terdiri dari sepasang sentriol yang

silender yang terletak saling tegak lurus satu sama

lainnya. Sentriol adalah struktur yang selindris,

terdiri dari sembilan kelompok tiga mikrotubul

yang saling parallel dan berikatan (triplet

mikrotubul) yang membentuk lingkaran. Ketika

akan memasuki pembelahan sel, sentriol akan

mereplikasi diri, pada saat mitosis sentriol

bertanggung jawab untuk mengorganisir

mikrotubul yang merupakan bagian dari benang

spindel mitosis, beberapa dari mikrotubul ini

berikatan dengan kromosom untuk memfasilitasi

pergerakkannya1,4,5.

Gambar I.22 Sentrosom atau sentriol1

4. Cilia dan Flagella

Cilia dan flagella merupakan perpanjangan

dari permukaan sel yang dapat bergerak,

strukturnya terdiri dari mikrotubul dan

sitoplasma yang diselubungi membran1. Cilia

biasanya ditemukan pada permukaan sel

dalam jumlah banyak, cilia tersebut pendek

dan berbentuk seperti rambut. Miktotubul

pada cilia tersusun dengan cara sembilan

kelompok mikrotubul berjumlah dua

mengelilingi sepasang mikrotubul di tengah –

tengah. Cilia bergerak terlihat seperti dayung

yang memukul – mukul, adanya pergerakkan

dari banyak cilia yang terorganisasi dengan

baik menyebabkan pergerakkan cairan yang

stabil pada permukaan sel4. Struktur dasar

flagella sama seperti cilia, tetapi flagella lebih

panjang biasanya hanya berjumlah satu saja.

Fungsi flagella adalah untuk menbantu

mendorong atau menggerakkan sel secara

keseluruhan, contoh sel yang memiliki flagella adalah sel sperma1.

5. Mikrovilli

Mikrovilli merupakan perpanjangan dari membran plasma yang tipis dan satu mikrovilli hanya

dapat terlihat dengan menggunakan mikroskop elektron. Mikrovilli sangat kecil jika dibandingkan

dengan cilia dan mikrovilli lebih rapat dan tidak mempunyai kemampuan untuk bergerak, struktur

mikrovilli dibangun oleh aktin. Fungsi utama mikrovilli adalah memperluas area permukaan sel,

hal ini dapat diartikan bahwa mikrovilli memperluas area permukaan membran plasma agar lebih

banyak molekul dapat melewati membran plasma. Mikrovilli ditemukan di usus dan ginjal dan di

tempat lainnya yang memiliki fungsi penting untuk pnyerapan1,4.

I.3 Nukleus

Nukleus adalah pusat pengatur segala aktifitas sel, mengandung sebagian besar materi genetik dari

sel. Nukleus merupakan komponen paling besar yang berada di dalam sel dengan diameter 5 – 7

µm. Bentuk nukleus umumnya sama dengan bentuk sel nukleus tersebut berada, sebagian besar

sel mempunyai satu nukleus, namun ada beberapa sel yang unik. Diantaranya sel darah merah

(eritrosit) dan sel otot, sel darah merah tidak mempunyai nukleus, nukleus hilang selama

perkembangan sel, sedangkan sel otot punya lebih dari satu nukleus. Nukleus terdiri dari tiga

struktur dasar yaitu, selubung nukleus, nukleolus dan kromatin1,4,5.

Gambar I.24 Nukleus1

I.3.1 Selubung Nukleus

Selubung nukleus adalah membran lipid bilayer yang mengeliling nukleus yang memilki struktur

serupa dengan membran sel. Selubung nukleus mempunyai ribosom pada permukaannya dan

bersambungan dengan RER yang terdapat di sitoplasma. Selain ribosom, pada permukaan

selubung nukleus juga terdapat pori, baik di permukaan luar maupun dalam. Pori – pori pada

sebung nukleus ini mengatur pergerakkan ion – ion dan molekul – molekul diantara sitoplasma

dan nukleus1,4,5.

I.3.2 Nukleolus

Nukleolus (tunggal, jamak : Nukleoli) terdiri dari DNA (Asam deoksiribonukleat), RNA dan

protein – protein. Nukleolus merupakan tempat sintesis dan pengolahan rRNA dan produksi

protein subunit – subunit ribosom, yang kemudian digabungkan membentuk ribosom di

sitoplasma. Tidak semua sel memiliki nukleolus, keberadaan dan jumlah nukleolus menunjukkan

aktifitas sintesis protein di dalam sel. Nukleous menghilang ketika pembelahan sel dan terbentuk

kembali ketika terbentuk sel baru1,4.

I.3.3 DNA, Kromatin dan Kromosom

Nukleus merupakan tempat beradanya DNA (deoxyribonucleic acid), mokromolekul yang sangat

besar yang mengandung materi genetik dari suatu sel. DNA yang terdapat di nukleus disebut

nuclear DNA, lebih kompleks dibandingkan dengan DNA mitokondria. DNA diorganisir menjadi

unit lainnya yang disebut gen, gen mengandung perintah untuk menghasilkan protein tertentu,

dengan cara ini gen mengatur langsung aktifitas sel1.

DNA berbentuk double heliks atau seperti tangga yang dibelit membentuk spiral, dibangun

dengan menggunakan molekul nukleotida. Satu nukleotida mengandung gula ribosa, molekul

posphat, dan basa nitrogen. Berdasarkan basa nitrogennya terdapat 4 macam nukleotida yang

masing – masingnya mempunyai basa nitrogen berbeda yaitu, adenin (A), sitosin (C), Timin (T),

Guanin (G). Untuk membentuk DNA double heliks dua nukeotida tersebut akan saling

berpasangan, nukleotida dengan basa adenine (A) akan selalu berpasangan dengan nukleotida

dengan basa timin (T) dan nukleotida dengan basa sitosin (C) selalu berpasangan dengan nukeotida

dengan basa guanine (G). Urutan basa tertentu pada DNA kemungkinan bisa mengkode protein

tertentu yang dibutuhkan oleh tubuh1.

Ketika sel tidak mengalami pembelahan, DNA dan protein – proteinnya berbentuk seperti

benang atau filamen yang tidak menggulung yang disebut kromatin. Kromatin yang mempunyai

warna lebih pekat atau gelap ketika diwarnai adalah kromatin yang mengalami pemadatan dan

lebih rapat, sedangkan kromatin yang mempunyai warna yang lebih terang merupakan kromatin

yang lebih jarang. DNA tetap berbentuk seperti benang yang tidak menggulung atau kromatin

ketika sel tidak mengalami pembelahan agar DNA yang mengkode protein dapat menghasilkan

protein selular yang dibutuhkan oleh sel, hal ini tidak dapat terjadi ketika DNA mengalami

pemadatan atau berbentuk kromosom seperti pada saat mengalami pembelahan.1

Ketika sel mengalami pembelahan, DNA dan protein – proteinnya membentuk struktur

panjang yang bisa dikenali yang disebut kromosom, yang merupakan bentuk materi genetik yang

paling terorganisir. Tiap – tiap kromosom mengandung untaian tunggal molekul DNA yang

panjang dan protein – proteinya, kromosm hanya dapat terlihat saat sel mangalami pembelahan.

Pada saat sel mempersiapkan pembelahan, maka untaian DNA dan proteinnya dalam bentuk

kromatin akan menggulung dan berubah sedemikian rupa untuk membentuk kromosom. Untaian

double heliks DNA akan menggulung mengelilingi protein nukleus yang disebut histon

membentuk nukleosom dan diantara nukleosom ini terdapat untaian DNA yang disebut linker

DNA, ukuran gulungan untai DNA yang mengelilingi protein histon ditentukan oleh panjang dan

ketebalan kromosom yang dibentuk1,4.

Gambar I.25 Kromosom4

I.4 Siklus sel

Produksi triliunan sel untuk membentuk satu tubuh dan menggantikan sel yang mengalami

penuaan, rusak atau mati membutuhkan pembelahan sel yang berlangsung terus – menerus. Ada

dua tipe pembelahan sel yaitu, mitosis dan meiosis. Mitosis pembelahan sel yang terjadi diseluruh

sel tubuh, sedangkan meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada sel gamet (dijelaskan pada

pertemuan berikutnya). Rangkaian proses perubahan yang dialami sel mulai dari sel tersebut

dibentuk sampai sel mengalami pembelahan sel dan menghasilkan dua sel baru disebut silkus sel.

Siklus sel memiliki dua tahap yaitu, tahap interfase dan tahap pembelahan sel (tahap

mitosis)1,4,5.

Gambar I.26 Siklus Sel1

1.5.1 Tahap Interfase

Interfase merupakan proses diantara pembelahan sel, sebagian besar sel berada dalam tahap

interfase hampir selama kehidupan sel tersebut. Interfase merupakan waktu sel terlihat seperti

sedang istirahat dikarenakan tidak ada aktifitas yang mencolok terjadi pada sel. Pada saat interfase

sel sangat aktif melakukan aktifitas metabolisme, tumbuh dan juga melakukan persiapan untuk

tahap pembelahan sel. Interfase dibagi menjadi tiga fase yang berbeda yaitu, G1 (Growth), S

(Sintesis) dan G21,4.

Selama fase G1, sel mengalami pertumbuhan, melakukan aktifitas metabolisme,

memproduksi organel – organelnya dan komponen – komponen sitosol lainnya serta mensintesis

protein sebagai persiapan yang diperlukan untuk pembelahan. Pada akhir G1 sel juga sudah mulai

mereplikasi sentriol untuk persiapan pembelahan sel. Siklus sel terjadi pada sel berlangsung

selama 24 jam dengan waktu 8 – 10 jam pada fase G1. Sel yang tidak mengalami pembelahan tidak

akan menyelesaikan fase G1 ini, sel tersebut tetap berada pada fase G1, maka dinamakan sel

tersebut berada pada fase G01,4,5.

Fase S merupakan fase selanjutnya dari interfase yang terjadi diantara fase G1 dan G2, fase

ini berlangsung selama 8 jam. Pada fase ini terjadi replikasi DNA, replikasi ini berfungsi agar dua

sel yang dibentuk pada akhir pembelahan sel memiliki materi genetik yang sama. Fase interfase

yang terakhir dan juga merupakan fase diantara fase S dan fase pembelahan adalah fase G2. Fase

G2 berlangsung selama 4 – 6 jam, pada fase ini sel melanjutkan pertumbuhannya, mensintesis

enzim dan protein yang diperlukan untuk pembelahan sel, dan juga pada fase ini replikasi sentriol

telah selesai1,4.

Gambar I.27 Sikuls sel dan ringkasan tahap interfase4

I.5.2 Tahap Pembelahan (Mitosis)

Tahap mitosis ini akan menghasilkan dua sel baru yang identik, yang terdiri dari pembelahan

nukleus (mitosis) dan pembelahan sitoplasma (sitokinesis). Mitosis, merupakan proses dimana

terjadi pembagian dua set kromosom ke masing – masing sel baru. Umunya proses mitosis

berlangsung selama dua jam yang terbagi menjadi empat tahap yang berurutan yaitu, profase,

metaphase, anaphase dan telofase1.

Profase, merupakan tahapan pertama mitosis. Pada tahap profase awal kromatin

mengalami pemadatan dan pemendekkan membentuk kromosom, dikarenakan telah mengalami

replikasi DNA yang berlangsung pada saat interfase sebelumnya, kromosom pada tahap profase

mempunyai dua kopi DNAnya, tiap kromosom yang telah mengalami duplikasi mempunyai dua

struktur yang identik disebut sister kromatid, dua sister kromatid ini digabungkan oleh protein

pada area penarikkan yang disebut sentromer. Selama profase nukleolus pecah dan menghilang.

Selanjutnya benang spindel mulai terbentuk pada masing – masing sentriol sehingga menyebabkan

sentriol terdesak menuju masing – masing kutub sel. Pada tahap akhir profase membran nukleus

sudah tidak terlihat lagi, hal ini mengakibatkan kromosom dapat bergerak bebas di sitoplasma1,4.

Metafase terjadi ketika kromosom berjejer pada area ekuator (tengah) sel. Benang spidel

dari sentriol terus tumbuh menuju kromosom dan sebagain berikatan dengan sentromer tiap – tiap

kromosom. Setelah itu mikrotubul ini akan menjejerkan kromosom pada area ekuator sel untuk

beberapa waktu sebelum masuk ke tahap selanjutnya1.

Anafase terjadi ketika sentromer sister kromatid berpisah ditarik oleh mikrotubul yang

mengalami pemendekkan, sister kromatid yang telah terpisah ini dinamakan kromosom. Akibat

adanya penarikkan pada sentromer, lengan kromosom membentuk huruf “V”. Tiap – tiap

kromosom ini ditarik menuju masing – masing kutub sel. Umumnya pada akhir anaphase tahap

sitokinesis sudah mulai terjadi1,4.

Telofase mulai terjadi ketika kromosom telah berada pada masing – masing kutub sel.

Setelah itu membran nukleus mulai muncul kembali pada masing – masing kutub, kromosom

mulai merenggang membentuk kromatin kembali, nukeolus juga mulai terlihat pada masing –

masing nukleus dan benang spindel juga menghilang4.

Proses selanjutnya adalah sitokinesis atau pembelahan sitoplasma, proses ini terjadi

berbarengan dengan proses telofase, telofase merupakan tanda berakhirnya proses pembelahan

nukleus. Sitokinesis dimulai dengan adanya pembentukkan cleavage furrow oleh mikrofilamen

sel, sedikit pelekukan pada membran plasma, berguna untuk membagi sitoplasma sehingga

mengakibatkan dua set kromosom berada pada sel yang berbeda. Berakhirnya tahap sitokinesis

sama dengan berakhirnya telofase, setelah kedua tahap tersebut berakhir maka sel akan masuk fase

interfase1,4,5.

Gambar I.28 Pembelahan sel somatik4

Rangkuman1

Tabel 1. Komponen – komponen Sel

Tabel 1. Komponen – komponen Sel (Lanjutan)

Tabel 2. Proses Transport melewati Membran Plasma

Tabel 3. Tahapan Silkus Sel pada Sel Tubuh (Somatik)

Tabel 3. Tahapan Silkus Sel pada Sel Tubuh (Somatik) (Lanjutan)

DAFTAR PUSTAKA

1. Mckinley, M dan O’Loughlin, V. D. (2012), Human Anatomy 3rd Edition, McGraw – Hill Companies, Inc., New York.

2. Jhonson, M. D. (2012), Human Biology 6th Edition, Pearson Benjamin Cummings, US. 3. Starr, C dan Mcmillan, B. (2010), Human Biology 8th Edition, Brooks/Cole, Cenggage

Learning, USA. 4. Tortora, G.J dan Derrickson, B. (2012), Principle of Anatomy and Physiology, Jhon Wiley &

Sons, Inc. 5. Seeley, Stephen, dan Tate. (2004), Anatomy and Physiology 6th Edition, The McGraw - Hill

Companies, New York. 6. Guyton, A.C dan Hall, J. E. (2006), Medical Physiology 11th Edition. Elsevier Inc.

Pennsylvania.