Fortune Wheel Biology Game @ centrinova.com

Savvy iTeach demo

Sel

Pendahuluan

---

Pernahkah kamu melihat rumah yang sedang dibangun? Rumah dibangun dari susunan batu bata yang direkatkan bersama-sama dengan bahan-bahan lainnya. Hal serupa juga terjadi pada makhluk hidup. Makhluk hidup dibentuk oleh sel, ada yang dibangun oleh satu sel atau uniseluler, misalnya bakteri atau dapat berupa kumpulan sel atau multiseluler, misalnya manusia, hewan dan tumbuhan.
didalam sel berlangsung semua kegiatan kehidupan seperti respirasi, ekskresi, transportasi dan sintesis. Pendek kata, sel merupakan unit terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup dan merupakan tempat terselenggaranya fungsi kehidupan. Oleh karena itu, mekanisme kehidupan dapat dipahami pada tingkat sel. Uraian berikut ini akan menjelaskan bermacam-macam struktur sel dan fungsinya masing-masing.

Teori sel mengenai kehidupan

---

Sel pertama kali dilihat pada tahun 1665, ketika seorang ilmuwan Inggris bernama Robert Hooke mengamati penampang melintang sayatan tipis gabus dari batang tumbuhan di bawah mikroskop. Hooke melihat rongga kosong segi enam yang mirip kamar sehingga ia menamakannya sel (cellula = kamar). Kemudian dua ahli biologi dari Jerman Mathias J. Schleiden dan theodor Schwann pada tahun 1838 membuktikan bahwa sel hidup bukanlah kamar kosong, melainkan berisi cairan sitoplasma yang mendukung segala aktivitas dasar makhluk hidup. Kedua ahli tersebut kemudian membangun teori sel. Teori sel tersebut menyatakan bahwa semua makhluk hidup tersusun dari sel.
Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil pada makhluk hidup. Sel sebagai unit struktural terkecil bermakna bahwa sel merupakan penyusun yang mendasar bagi tubuh makhluk hidup.
Pada makhluk hidup multiseluler sel-sel yang serupa berkumpul bersama, menjalankan satu fungsi yang sama dan membentuk jaringan. Jaringan-jaringan yang berbeda menyusun suatu organ sehingga mempunyai fungsi tertentu. Kemudian organ-organ yang berbeda bekerja bersama-sama membentuk suatu sistem organ.
Setiap sel tersusun dari berbagai bagian, yaitu membran plasma, inti sel (nukleus), sitoplasma dan organel sel. Sel sebagai unit fungsional bermakna bahwa sel atau sel-sel penyusun makhluk hidup melakukan suatu fungsi atau kegiatan proses hidup. fungsi yang dilakukan oleh sel adalah respirasi, ekskresi, transportasi, sintesis, reproduksi, sekresi dan respon (tanggapan) terhadap rangsangan. Sel juga merupakan unit hereditas atau pewaris yang menurunkan sifat genetis dari satu generasi kepada generasi berikutnya.

Fungsi sel

---

Tumbuhan, hewan, manusia dan bakteri tersusun dari sel. Sel dapat dianggap sebagai "kantung" kecil, meskipun kenyataannya jauh lebih rumit dari sekedar kantung. sebagian besar sel tersusun dari air dan komponen kimia utama, misalnya protein, karbohidrat, lemak dan asam nukleat. "Kantung" tersebut tersusun dari dua lapis membran fosfolipid yang bersifat selektif permeabel, yang berarti hanya molekul tertentu saja dapat masuk dan keluar sel.
Sel pada dasarnya mengandung sitoplasma (plasma di dalam sel) dan nukleoplasma (plasm di dalam inti sel). Sitoplasma berisi sitosol (cairan plasma) dan organel-organel (organ-organ sel), sedangkan nukleoplasma berisi cairan inti sel, anak inti (nukleolus) dan kromosom yang membangun DNA. DNA merupakan molekul pembawa informasi genetik yang pada saat tertentu terpaketkan menjadi kromosom.

Ukuran dan Tipe Sel

---

Sebagian sel memiliki ukuran yang sangat kecil. Umumnya, sel berdiameter 1 - 100 mikrometer atau memiliki volume 1 - 1000 mikrometer³.
Mengapa sel berukuran kecil? Sel yang bertambah volumenya, luas permukaannya juga bertambah. Namun, pertambahan volume dan luas permukaannya tidak sama. Volume sel menentukan banyaknya aktivitas kimia yang dapat dilakukan sel per unit waktu. Luas permukaan menentukan banyaknya substansi yang dapat masuk dan keluar dari sel dan banyaknya zat sisa yang dikeluarkan sel. Karena sel yang hidup itu tumbuh, substansi yang dibutuhkan dan zat sisa yang dikeluarkan meningkat lebih cepat dibandingkan dengan peningkatan luas permukaannya. Hal inilah yang menjelaskan mengapa organisme yang berukuran besar tersusun dari sel-sel yang berukuran kecil. Sel-sel memiliki volume kecil dengan tujuan untuk mempertahankan rasio yang besar dari luas permukaan terhadap volume.
Bagaimana cara mempelajari sel? Cara mempelajari sel adalah dengan mempelajari struktur dan fungsi fisiologi sel. Kita tidak dapat mempelajari sel (struktur sel) dengan mata telanjang. Mata telanjang manusia hanya dapat melihat objek berukuran sekitar 0,2 mm (200 mikrometer). Struktur sel dapat dipelajari dengan alat bantu, yaitu mikroskop.
Mikroskop dibedakan menjadi mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya digunakan untuk melihat sel dengan perbesaran sampai 2000 kali. Mikroskop elektron digunakan untuk melihat sel dengan perbesaran sampai 500.000 kali. Mikroskop elektron dibedakan menjadi SEM dan TEM.

• SEM (Scaning Electron Microskop) untuk melihat permukaan objek, misalnya permukaan bakteri atau permukaan mata serangga.
• TEM (Transmission Electron Microskop) untuk melihat benda irisan ultramikro sehingga isi sel terlihat sangat rinci, misalnya irisan melintang mitokondria dengan krista yang jelas atau kloroplas dengan struktur stroma dan grana yang jelas.

Selain struktur sel, fungsi fisiologis sel dapat dipelajari secara in vitro (di laboratorium) dan secara in vivo (dalam tubuh makhluk hidup). Secara in vitro, misalnya isolasi protein dan DNA, lalu menganalisis fungsinya. Sebaliknya, secara in vivo, misalnya dengan histokimia dan radioisotop.
Seiring dengan perkembangan teknologi mikroskop, ditemukan dua tipe struktur sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

Macam sel

---

Secara umum terdapat dua macam sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

Sel Prokariotik

---

Sel Prokariotik adalah sel tanpa membran inti. sel prokariotik berukuran 1 - 10 mikrometer. Sel ini memiliki materi genetik berupa DNA yang tidak dibungkus membran inti. DNA pada sel prokariotik berbentuk sirkuler atau disebut nukleoid. Diluar nukleoid terdapat juga DNA sirkuler lain dengan ukuran yang lebih kecil yang disebut plasmid. Sebagian besar sel prokariotik mempunyai dinding sel. Aktivitas sel terjadi pada membran plasma dan di dalam sitoplasma. contoh sel prokariotik adalah Cyanobacteria dan sel bakteri.

Sel Eukariotik

---

Sel Eukariotik adalah sel yang memiliki membran inti, sehingga terjadi pemisahan antara inti sel dengan dengan sitoplasma. Kesatuan inti sel dan sitoplasma pada sel eukariotik disebut protoplasma sel eukariotik berukuran 10 - 100 mikrometer. Materi genetik (DNA) berada di dalam inti sel yang dibungkus oleh membran inti. Sel eukariotik mempunyai sejumlah organel yang masing-masing memiliki fungsi spesifik. Contoh sel eukariotik yaitu sel Fungi, sel Protozoa (misalnya Amoeba, Flagellata dan Ciliata), sel hewan dan sel tumbuhan.

Persamaan Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

---

Sel tumbuhan dan sel hewan memiliki persamaan dan perbedaan ciri serta fungsi. Persamaan kedua sel tersebut akan dibahas pada sub bab ini, sedangkan perbedaannya dibahas pada sub bab berikutnya. Persamaannya ada pada bagian atau organel-organel penyusun kedua sel tersebut, yaitu membran plasma, inti sel, sitoplasma, sitoskeleton, ribosom, retikulum endoplasma (RE), badan golgi atau aparatus golgi, lisosom, peroksisom dan mitokondria.

Cara Membran Plasma (Membran Sel)

---

Membran plasma merupakan batas kehidupan. Membran plasma memisahkan sel yang "hidup" dengan lingkungan sekitarnya yang "tidak hidup". Membran plasma memiliki ketebalam 8 mikrometer.
Susunan membran plasma yang lengkap dijelaskan menurut suatu model mosaik cair. Membran plasma memiliki struktur seperti lembaran tipis. Membran plasma tersusun dari molekul-molekul lipid (lemak), protein dan sedikit karbohidrat yang membentuk suatu lapisan dengan sifat dinamis dan asimetri. Bersifat dinamis karena mempunyai struktur seperti fluida (zat cair), sehingga molekul lipid dan protein dapat bergerak. Bersifat asimetrik karena komposisi protein dan lipid sisi luar tidak sama dengan sisi dalam membran sel. Molekul-molekul tersebut menyusun matriks lapisan fosfolipid rangkap (fosfolipid bilayer) yang disisipi oleh protein yang terbenam (integral) dan yang menempel (periferal) di lapisan fosfolipid. Satu unit fosfolipid terdiri dari bagian kepala (fosfat) dan ekor (asam lemak).
Sisi kepala merupakan sisi hidrofilik (suka air) yang menghadap ke luar membran sel. Sisi ekor merupakan sisi hidrofobik (tidak suka air) yang bersembunyi di bagian dalam membran sel. Pada bagian membran plasma yang menghadap keluar sel, terdapat karbohidrat yang melekat pada protein membran atau fosfolipid. fungsi biologis membran plasma bergantung pada molekul-molekul penyusunnya, yaitu lipid, protein dan karbohidrat.
Lipid. Lipid berfungsi untuk menstabilkan kesatuan fisik membran plasma sehingga dapat menjadi penghalang yang efektif bagi lalulintas materi hidrofilik, misalnya air dan ion-ion. Dua lapis fosfolipid yang menyusun membran plasma merupakan tempat melekatnya protein dan akan membantu proses fusi vesikel maupun endositosis.
Protein. Protein yang terdapat pada dua lapis fosfolipid berfungsi sebagai berikut,
Pertama, sebagai enzim (biokatalisator yang mempercepat laju reaksi biokimia) yang berupa protein integral pada membran dalam mitokondria dan kloroplas. Enzim-enzim tersebut berperan dalam transpor elektron guna pembentukan ATP (Adenosin Trifosfat) sebagai sumber energi.
Kedua, merupakan saluran tempat lewatnya berbagai materi pada membran plasma.
Saluran tersebut terbentuk dari gabungan beberapa molekul protein.
Karbohidrat. Karbohidrat melekat pada bagian kepala fosfolipid maupun pada protein yang berada pada sisi membran plasma yang menghadap ke luar sel. Karbohidrat yang berikatan dengan lipid disebut glikolipid. Glikolipid berfungsi sebagai sinyal pengenal intuk interaksi antar sel. Misalnya karbohidrat pada beberap glikolipid berubah berubah strukturnya saat sel bersifat kanker. Perubahan ini akan dikenali oleh sel darah putih sehingga sel kanker tersebut dapat dihancurkan.
Karbohidrat yang berikatan dengan protein disebut glikoprotein. Glikoprotein pada membran plasma dapat mengikat protein dari membran sel-sel tetangga maupun sel lain sehingga terjadi ikatan antar sel.
Membran plasma berfungsi sebagai tempat keluar dan masuknya ion, molekul, serta senyawa dari atau ke dalam sel. Membran plasma bersifat selektif permeabel, yaitu memiliki kemampuan untuk melakukan seleksi terhadap ion, molekul dan senyawa yang melalui membran plasma. Substansi yang melalui membran plasma dapat ditranspor secara pasif atau aktif.
Transpor Pasif. Transpor Pasif merupakan transpor ion, molekul dan senyawa yang tidak memerlukan energi untuk melewati membran plasma. Transpor pasif mencakup osmosis dan difusi. Difusi dibedakan menjadi difusi dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein pembawa.
Osmosis. Osmosis adalah perpindahan pelarut (misalnya air) melalui membran selektif permeabel dari konsentrasi pelarut yang tinggi (hipotonik) menuju konsentrasi pelarut yang rendah (hipertonik). Membran selektif permeabel akan membiarkan air keluar dan masuk membran dengan bebas, namun membatasi masuknya zat yang terlarut di dalamnya. Kondisi osmotik sel yang bervariasi selalu dialami oleh sel hewan dan sel tumbuhan. Sel hewan tidak mempunyai dinding sel sehingga lebih mudah rusak akibat masuknya air. Namun, sel tumbuhan relatif tidak mudah rusak akibat masuknya air karena memiliki dinding sel.
Osmosis pada sel hewan . Sel-sel hewan dipertahankan dalam keadaan isotonik, yaitu keadaan dengan konsentrasi air di sekeliling sel sama dengan konsentrasi air di dalam sel. Misalnya, sel darah merah akan tetap stabil bentuknya bila ditempatkan pada larutan garam 1%.
Sel darah merah yang sama bila ditempatkan pada lingkungan hipotonik, misalnya akuades, akan menyebabkan sel mengembang terus menerus. Lingkungan hipotonik dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih tinggi dari pada di dalam sel, menyebabkan air masuk terus menerus ke dalam sel sehingga sel tersebut pecah (hemolisis). Pada lingkungan hipertonik dengan kondisi konsentrasi air di luar sel lebih rendah (lebih pekat) dari pada di dalam sel, mengakibatkan air di dalam sel akan mengalir keluar sel sehingga sel mengkerut (krenasi).
Osmosis pada sel tumbuhan. Sel-sel tumbuhan mempunyai dinding selulosa yang keras dan elastis sehingga dapat membatasi volume sel serta mempertahankan sel agar tidak pecah. Bila sel tumbuhan ditempatkan pada lingkungan hipotonik, misalnya akuades, maka air akan masuk ke dalam sel. Sel tumbuhan akan terus membengkak sampai selulosa tidak dapat direntangkan lagi, namun sel tersebut tidak pecah. Sel tumbuhan pada keadaan ini disebut turgid.
Sel-sel tumbuhan bila ditempatkan pada lingkungan hipertonik, misalnya pada larutan garam dengan konsentrasi lebih dari 1% akan menyebabkan keluarnya air dari vakuola. Sitoplasma mengkerut dan mebran plasma terlepas dari dinding sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.
Difusi. Difusi merupakan proses pergerakan acak partikel-partikel (atom, molekul) gas, cairan dan larutan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah sehingga mencapai tahap kesetimbangan.
Difusi dipermudah dengan saluran protein. Substansi seperti asam amino, gula dan subtansi bermuatan tidak dapat berdifusi melalui membran plasma. Substansi-substansi tersebut melewati membran plasma melalui saluran yang dibentuk oleh protein. Protein yang membentuk saluran ini merupakan protein integral.

Cara Mempelajari sel

---

Telah kita ketahui sel memiliki ukuran yang sangat kecil. Sel umumnya berukuran renik berkisar antara 1 - 100 mikrometer. Cara mempelajari sel adalah dengan mempelajari struktur dan fungsi fisiologi sel. Kita tidak mungkin mempelajari sel (struktur sel) dengan mata telanjang. Mata telanjang manusia hanya dapat melihat objek terkecil berukuran sekitar 0,2 mm (200 mikro meter). Struktur sel dapat dipelajari dengan alat bantu pembesar yaitu mikroskop. mikroskop merupakan alat yang digunakan untuk melihat suatu objek yang terlalu kecil untuk dilihat oleh mata telanjang, misalnya sel.
Mikroskop dibedakan menjadi mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya digunakan untuk melihat sel sampai dengan perbesaran 2000 kali. Mikroskop elektron digunakan untuk melihat sel sampai dengan perbesaran 500.000 kali. Mikroskop elektron dibedakan menjadi SEM dan TEM.

• SEM (Scanning Electron Microscope) untuk melihat permukaan objek, misalnya permukaan bakteri atau permukaan mata serangga. 
• TEM (Transmission Electron Microscope) untuk melihat benda irisan iltramikro sehingga isi sel terlihat sangat rinci, misalnya irisan melintang mitokondria dengan krista yang jelas atau kloroplas dengan struktur stroma dan grana yang jelas. 

Selain struktur sel fungsi fisiologi sel dapat dipelajari secara in vitro (di laboratorium) dan secara in vivo (dalam tubuh makhluk hidup). Secara in vitro, misalnya isolasi protein dan DNA, lalu menganalisis fungsinya. Sebaliknya secara in vivo, misalnya dengan histokimia dan radioisotop.