SEL SEBAGAI DASAR KEHIDUPAN

SEL SEBAGAI DASAR KEHIDUPAN

Kompetensi dasar

Mendeskripsikan komponen kimiawi sel, struktur, dan fungsi sel sebagai unit terkecil kehidupan.

Deskripsi

Bab ini mempelajari teori perkembangan sel, komponen kimiawi Sel. Struktur sel dan fungsinya. Sel sebagai unit terkecil makhluk hidup secara struktural dan fungsional. Sel terdiri dari membran plasma, sitoplasma, nukleus dan organel-organel yang masing-masing mempunyai fungsi khusus.

Kata kunci

Eukariot, prokariot, virion, capsid, organel sel, protoplasma, sitoplasma, nukleoplasma

PENDAHULUAN

Sel merupakan unit struktural dan fungsional organisme hidup. Organisme terkecil terdiri dari sel tunggal; sebaliknya, tubuh manusia mengandung sedikitnya 10¹⁴ sel. Terdapat berbagai jenis sel, yang amat bervariasi dalam ukuran, bentuk dan fungsi khususnya. Dalam segenggam tanah, atau segelas air kolam terdapat berbagai jenis organisme uniselular. Dan, di dalam tiap organisme multiselular yang lebih tinggi (tubuh manusia atau tanaman jagung), terdapat puluhan atau ratusan jenis sel yang berbeda, semuanya terancang secara khusus untuk bersama-sama berfungsi di dalam bentuk jaringan dan organ. Tetapi, bagai­manapun besar dan kompleksnya organisme tersebut, setiap jenis sel mempertahankan sifat khusus dan kebebasannya.

Sejarah penemuan sel

Sel merupakan suatu bentukan hidup yang terlalu kecil untuk dilihat dan disentuh. Akan tetapi ribuan publikasi setiap tahunnya yang menjelaskan berbagai macam aspek dari sel. Tumbuhan, hewan dan mikrobial, terdiri dari sel suatu ruangan kecil yang dibatasi oleh selaput, berisi cairan pekat. Bentukan hidup yang paling sederhana Berupa sel-sel soliter yang memperbanyak diri dengan cara membelah. Organisme tingkat tinggi, seperti mammalia, merupakan organisme selular, yang di dalamnya terdapat kelompokan sel yang melaksanakan berbagai fungsi khusus, saling berkaitan dengan sistem komunikasi yang sangat rumit

Sel mempunyai dimensi yang kecil, maka penemuan sel baru terjadi setelah ditemukan mikroskop alat yang tersusun dari lensa-lensa yang mampu membentuk bayangan, diperbesar pada objek-objek yang kecil.

Pada tahun 1665 Robert Hooke, seorang berkebangsaan Inggris, melaporkan bahwa dari pengamatannya dengan menggunakan mikroskop terhadap irisan gabus botol ia melihat bahwa gabus tersebut mempunyai struktur seperti rumah lebah. la memberi nama "sel" pada kompertemen yang dilihatnya. Istilah ini berasal dari bahasa latin, "cellula" berarti bilik kecil.

la berkesimpulan pula bahwa tiap bagian itu menyeluruh dibatasi oleh dinding, yang dilihat oleh Robert Hooke itu pada hakekatnya adalah dinding-dinding sel pada jaringan mati pada tumbuhan, yang semula dihasilkan oleh sel-sel hidup yang diliputinya.                                                                                 ,

Tahun 1835 Durjadin, menyatakan bahwa di dalam sel terdapat suatu zat yang kental. Zat inilah yang sekarang dikenal dengan nama protoplasma. Pada tahun 1838 Matthias Von Schleiden berkesimpulan bahwa tubuh tumbuhan tersusun oleh sel-sel, dan bahwa sel-sel embrio tumbuhan timbul dari suatu sel. Di pertengahan abad 19 tercetuslah konsep yang menyatakan bahwa semua sel berasal dari sel yang telah ada. Virchow menyatakan "omnis cellula a cellula" (Issoegianti, 1993).

Pada tahun 1839 Thoedore Schwann mempublikasikan laporan yang lebih komprehensif mengenai dasar sel pada kehidupan hewan, Schwann menyatakan bahwa semua jaringan, baik otot maupun saraf, elastis atau kaku, terdiri dari sel-sel, konsep bahwa sel adalah unit elementer universal dari struktur dan fungsi nyarik merupakan dasar "teori sel". Laporan Sehleiden dan Schwann tersebut, keeuali memberi formulasi "teori sel", juga memberi perhatian khusus pada inti sel, yang ditemukan beberapa tahun sebelumnya oleh Robert Brown, hubungannya dengan fungsi sel.

Pada akhir abad ke-19 para ahli mulai menganalisis struktur dan fungsi sel. Hal pertama mengenai asal usul sel, Dalam tahun 1855 Robert Remak dan Rudolf Virchow mengajukan konsep mengenai asal sel; sel-sel hanya dapat timbul oleh adanya pembelahan sel yang telah ada. Menjelang abad ke-20, banyak pakar menemukan berbagai jenis struktur atau bentukan di dalam sel. Misalnya: Benda menemukan mitokondria, Golgi menemukan diktiosom, Bonim mendapatkan ergastoplasma dan de Duve membuktikan adanya lisosoma. Dengan kemajuan teknologi dan ditemukannya alat-alat yang canggih, saat ini di ketahui bahwa struktur dan kegiatan sel tidak sesederhana seperti yang diduga semula.

Sel-sel eukariota menunjukkan bentuk yang sangat bervariasi; bentuk sesuatu sel umumnya tergantung pada fungsinya. Sel-sel darah pada Mammalia berbentuk bikonkaf, suatu keadaan yang bertujuan untuk menambah luas area permukaan untuk efektivitas dalam penggantian CO₂ dan O₂ dengan lingkungannya. Sel-sel epitel pada kulit berbentuk rata. Sel-sel yang terkumpul di sekeliling tubulae berbentuk baji atau hampir seperti kubus, ialah yang terdapat pada pankreas dan ginjal. Sel-sel otot memanjang atau berbentuk gelendong, memungkinkan adanya kontraksi dan ekspansi menurut aksis longitudinalnya. Sel-sel saraf mempunyai perpanjangan yang memungkinkan pengiriman informasi melalui jarak yang jauh, dan terkoordinasi pada pelbagai bagian pada organisme.

Bentuk sel tumbuhan juga bermacam-macam. Ada yang seperti peluru, kubus, poliedris, prisma, memanjang, seperki sangat erat hubungannya dengan fungsinya masing-masing.

Mengenai ukuran sel juga bervariasi, balk pada bakteri, tumbuhan, maupun hewan. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa penampang lintang sel tumbuhan mempunyai ukuran rata-rata 1/1000 – 1/10 mm (10 - 100 µm). Tetapi ada pula sel sel yang mempunyai diameter lebih dari 1 mm, hingga dapat dilihat dengan mata biasa, misalnya sel-sel empulur batang atau sel-sel daging buah. Panjang sel-sel serabut ada yang sampai beberapa ratus mm, sedang panjang sel-sel getah dapat mencapai beberapa meter.

Sifat, Keistimewaan dan Organisasi Sel

Seperti telah diuraikan oleh Schleiden dan Schwann, sel-sel dapat dianggap sebagai "unit-unit kehidupan". Dapat diduga bahwa semua bentuk kehidupan, terlepas dari sifatnya, mempunyai dasar seluler. Sel-sel mempunyai sifat semiotonomi dapat diambil dari organisma multisel dan tetap hidup dan sehat di luar organisma tersebut. Terbukti pula bahwa sel-sel dari organisma manapun, termasuk manusia, dapat dibudidaya di luar tubuh (in vitro) dengan kondisi tertentu yang memungkinkannya tetap hidup, sampai lama setelah organisma asalnya mati. Misalnya, sel-sel manusia telah dibudidayakan untuk kurun waktu puluhan tahun, dan dapat disiapkan bagi peneliti dengan hanya mengambilnya dari freezer.

Aktivitas organisma multisel ternyata merupakan refleksi sifat-sifat sel-sel yang menyusunnya. Organisma mengambil makanan, mencernakan dan mengasimilasinya, dan melepaskan bahan yang tidak dipergunakan; organisma mengambil oksigen dan melepas karbondioksida; dalam tubuhnya keadaan air dan garam diaturnya; organisma tubuh, berkembang biak, dan bergerak, organisma juga bereaksi terhadap rangsangan dari luar, menggunakan energi untuk mengadakan aktivitas mewariskan sifat-sifat genetik kepada keturunannya, dan akhirnya mati.

Suatu organisma merupakan jumlah (kumpulan) bagian-bagiannya, dan aktivitasnya merupakan jumlah aktivitas sel-sel yang menyusunnya. Namun, dapat pula dikatakan bahwa organisma adalah jauh lebih dari sekedar kumpulan sel-selnya.

BAHAN PENYUSUN SEL: PROTOPLASMA

Sifat Kimia dan Komposisi

Protoplasma terdiri dari sekumpulan yang memiliki tanda-tanda hidup. Dari analisis kimia terlihat bahwa protoplasma terdiri dari air, protein, lipida, sakharida, dan garam-garam mineral sebagai yang terlihat pada tabel di bawah.

Tabel 1.1. Senyawa- senyawa penyusun Protoplasma

Sel Senyawa	Protoplasma Sel hewan (dalam %)	Protoplasma sel Tumbuhan (dalam %)
Air	60,0	75,0
Senyawa organik:	35,7	22,5
Protein + asam nukleat	17,8	4
Lipida	11,7	0,5
Sakharida	6,2	18
Senyawa anorganik	4,3	2,5

(Issoegianti, 1993)

Air

Menurut Issoegianti (1993) air yang terdapat di dalam sel dikelompokkan menjadi tiga kelompok. Air intramolekuler, yaitu molekul air yang merupakan bagian dari molekul-molekul air protein, yang berjumlah sekitar 4% dari air selular. Air terikat, merupakan molekul-molekul air yang terikat pada protoplasma dan memerlukan tenaga cukup besar untuk memisahkannya. Air intramolekuler tidak dapat dihilangkan tanpa merusak protoplasma. 

Peran air di dalam sel sangat penting. Air berfungsi sebagai pelarut dan mengangkut senyawa-senyawa serta molekul-molekul baik yang diperlukan oeh sel maupun sisa metabolisme yang akan di keluarkan dari dalam sel. Di, samping itu berbagai reaksi enzimatik memerlukan air sebagai agen reaksi.

DI dalam air bebas, terlarut berbagai jenis senyawa kimia. Senyawa-senyawa terbagi dalam 3 kelompok: yang pertama adalah garam-garam mineral terutama yang mengandung K, Na, Fe, dan lain-lain. Kelompok kedua adalah senyawa-senyawa organik yang terlarut, dan yang ketiga yaitu gas-gas terlarut: O₂, CO₂, N₂ yang berasal dari udara (Issoegianti, 1993).

Protein

Hampir sebagian besar sel memiliki bobot kering yang tersusun dari lebih 50% protein. Dari jumlah tersebut tampak bahwa protein merupakan komponen sel yang sangat penting. Protein tersusun unsur-unsur: karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Protein berfungsi sebagai penyusun strutural sel, penyimpanan, transportasi, pengiriman signal, pergerakan, proteksi serta dapat pula berfungsi sebagai katalisator untuk mempercepat terjadinya reaksi di dalam sel.

Protein memiliki struktur yang sangat kompleks. Meskipun memiliki susunan yang sangat kompleks, semua protein disusun dari kumpulan 20 macam asam amino yang sama. Berdasarkan struktur molekulnya, protein diklasifikasikan sebagai berikut: protein fibrosa dengan contoh: kolagen, fibrin, aktin dan sebagainya. Selain itu protein digolongkan pula sebagai sebagai protein struktural dan fungsional. Protein-protein struktural antara lain membentuk membentuk kerangka sel atau sitoskelet. Selain itu protein struktural dijumpai pula sebagai penyusun kolagen pada kulit, rawan dan tulang, keratin pada kuku, rambut dan sebagainya.Protein fungsional merupakan protein yang terlibat langsung dalam metabolisme sel, mudah terurai dan terakit kembali. Protein mencakup enzim-enzim yang merupakan katalisator pada proses metabolisme, hormon, hemoglobin dan sebagainya (Issoegianti, 1993).

Lemak

            Lipid atau lemak meruapan satu molekul biologis yang besar. Kelompok lipid memiliki ciri yang penting yaitu tidak memiliki atau sangat kecil afinistasnya terhadap air. Ciri ini ilah yang sering diistilahkan dengan sifat hidrofobik. asam lemak, lemak netral, fosfolipid, glikolipid, terpen dan steroid. Asam lemak memiliki dua daerah yaitu: 1) rantai karbon yang bersigfat hidrofobik, tidak larut atau sedikit larut air, kurang reaktif tetapi sangat larut dalam pelarut organik non polar seperti aseton, benzene dan kloroform, 2) gugus asam karboksilat, yang mengion di dalam larutan, larut dalam air dan mudah bereaksi membentuk ester. Asam lemak merupakan sumber makanan. Terdapat dalam sitoplasma berupa tetesan-tetesan gliserida yang terdiri dari tiga rantai  asam lemak yang masing-masing terikat pada gliserol. Selain sebagai sumber makanan dan tenaga, peranan asam lemak yang terpenting adalah sebagai penyususn selaput plasma, selaput tipis ini sebagian besar dari fosfolipid.

            Setiap molekul fosfolipid memiliki ekor hidrofilik yang terdiri dari dua buah rantai asam lemak dan gugus kepala yang bersifat polar dan hidrofilik. Molekul fosfolipid sesungguhnya adalah detergen.  Tetesan  fosfolipid pada air akan membentuk lapisan tipis di permukaan air tersebut.  Selaput ini terdiri dari satu lapis molekul-molekul fosfolipid pada berkaitan ekor dengan ekor membentuk dwilapisan fosfolipid yang merupakan struktur dasar selaput plasma (Issoegianti, 1993).

 

Kabohidrat

Karbohidrat seringkali disebut sakarida, karena terdiri dari rantai molekul gulsa yang disebut monosakarida. Beberapa molekul. Beberapa molekul  mengandung unsur nitrogen dan sulfur. Dua molekul monosakarida saling berkaitan disebut disakarida. Babarapa buah disakarida dan trisakarida membentuk polisakarida.

Polisakarida merupakan untaian monosakarida yang sangat panjang. Untaian ini dapat lurus maupun bercabang-cabang.  Polisakarida dapat berupa selulosa pembentuk dinding sel tumbuhan, asma hialuronat yang merupakan salah satu substansi antar sel pada jaringan ikat, amilum, dan glikogen.

 

Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan suatu polemer yang tersusun atas monomer-monomer yang disebut dengan nukleotida. Fungsi utama nukleotida adalah penyuimpan informasi (DNA), sintesisn protein (RNA), dan transfer energi (ATP and NAD). Nukleotida mengandung gulsa, basa nitrogen, dan fosfat. Gula berupa ribose atau deoksi ribose. Keduanya dibedakan atas dasar ada tidaknya oksigen pada deoksiribosa. Selain itu, keduanya merupakan cincin pentosa.

Terdapat lima macam basa nitrogen. Purin (Adenin dan Guanin) memiliki struktur cincin ganda, sedangkan pirimidin (sitosine, Timin dan Urasil) merupakan cincin tunggal.

 Asam deoksiribosa (DNA) merupakan pembawa sifat apda 99% mahluk hidup. Basa pada DNA terdiri dari C, G, A and T. Fungsi DNA adalah penyimpan informasi genetik