Sel Sebagai Dasar Kehidupan

Pengertian

Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel, karena itulah sel dapat berfungsi atau bahkan hidup sendiri asalkan kebutuhannya terpenuhi.. Sel adalah bagian terkecil dari tubuh makhluk hidup baik secara struktural maupun fungsional. Dalam tubuh makhluk hidup sel tidak berkerja sendiri tapi secara berkelompok. Sekelompok sel yang mempunyai fungsi yang sama membentuk jaringan, sekumpulan jaringan akan membentuk organ, sekelompok organ akan membentuk sistem organ dan sekumpulan sistem organ akan membentuk organisme.

Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan amoeba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing.

Kata sel berasal dari bahasa latin cellulae yang artinya kamar-kamar kacil. Menurut Campbell di bukunya yang berjudul Biologi jilid 1 (edisi ke delapan).  Sel berasal dari kata “cella ” (Yunani) yang berarti ruangan berukuran kecil. Sel pertama kali diamati oleh seorang ilmuwan Inggris, Robert Hook pada tahun 1665. Dan dilanjutkan oleh penelitian Antoni Van Leuwenhoek yang kemudian terkenal sebagai bapak mikrobiogi. Namun baru pada akhir abad ke 18 para ilmuwan berhasil menyimpulkan bahwa makhluk hidup tersusun atas sel. Dan pada tahun 1885 diketahui bahwa sel dapat berkembang biak dengan membelah diri untuk membentuk sel-sel baru.

Bagian-bagian dari sel

Sel sebagai bagian terkecil dari suatu organisme terdiri dari beberapa bagian. Secara umum, sel terbagi menjadi  3 bagian yaitu:

1.      Selaput plasma (plasmalemma)

2.      Sitoplasma dan Organel

3.      Inti sel

 Fungsi Sel

Seperti yang telah dijelaskan diatas bahwa sel merupakan pengatur dan pengontrol seluruh aktivitas tubuh makhluk hidup, baik yang disadari maupun tidak disadari. Fungsi ini dijalankan tidak hanya oleh satu sel, namun sekelompok sel yang membentuk jaringan, kemudian jaringan dengan tujuan yang sama akan membentuk organ, lalu beberapa organ membentuk sistem organ, dan sistem organ membentuk makhluk hidup (organisme). Robert Hooke merupakan ilmuan pertama yang melakukan pengamatan sel secara tidak sengaja, ia mengamati sel gabus dari tumbuhan oak di bawah mikroskop dan kemudian menemukan rongga-rongga kosong seperti sarang lebah, yang kemudian dinamakan sel. Secara umum fungsi sel yang sekaligus menjadi teori sel adalah sebagai berikut :

·        Sel sebagai unit fungsional tubuh (Teori yang dikemukakan oleh Max schultze)

·        Sel sebagai unit struktural tubuh (Teori yang dikemukakan oleh Mathias Jacob Schleiden dan Theodor Schwaan)

·        Sel sebagai unit pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup (Rudolf Virchow)

·        Sel sebagai kesatuan hereditas (pewarisan sifat) yang dapat menurunkan sifatnya kepada keturunannya (Teori ini diperkenalkan oleh Walter Sutton dan Theodor Boveri)

Struktur Sel

Secara umum sel terdiri atas 3 bagian utama, yaitu Membran sel, sitoplasma, dan Inti sel. Sel juga memiliki komponen padat di dalam sitoplasma yang disebut organel sel. Organel – organel sel memiliki fungsi masing-masing. Berikut adalah penjelasan tentang Bagian-bagian Sel.

1. Membran Sel / Membran plasma

Membran sel adalah selaput tipis yang merupakan bagian terluar dari sel, membran sel juga sering disebut plasmalema. Membran sel merupakan bagian yang mengatur hubungan antara komponen dalam sel dengan lingkungan luar sel. Membran sel terdiri dari lipid (lemak) berupafosfolipid, protein, dan karbohidrat dengan komposisi yang berbeda-beda tergantung jenis selnya. Sesuai dengan namanya, Fosfolipid (senyawa lemak) disusun oleh fosfat yang bersifathidrofilik (suka air) dan lipid yang bersifat hidrofobik (takut air).

Membran sel berfungsi sebagai barier/tameng semipermeabel yang memungkinkan molekul yang berukuran kecil dapat keluar masuk ke dalam sel. Hasil pengamatan mikroskop elektron terhadap membran sel menunjukkan bahwa membran sel merupakan lipid bilayer. (disebut sebagai fluid-mosaic model).

Molekul penyusun utama adalah fosfolipid, yang terdiri dari bagian kepala yang polar (hidrofilik) dan dua ekor nonpolar (hidrofobik). Fosfolipid ini tersusun atas bagian nonpolar membentuk daerah hidrofobik yang diapit oleh daerah kepela yang pada bagian dalam dan luar membran.

Membran sel disusun oleh setiap fosfolipid yang berpasangan (lemak) sehingga disebut juga lipid bilayer. Protein yang dimiliki membran sel adalah protein ekstrinsi (perifer) dan protein intrinsik (integral). Protein ekstrinsi (perifer) adalah protein yang menempel pada lapisan luar membran, sedangkan protein intrinsik (integral) adalah protein yang menembus membran. Ikatan antara fosfolipid dan protein ekstrinsik akan membentuk membran yang disebut lipoprotein. Membran sel dapat memiliki sifat semipermiabel yaitu mudah dilewati oleh berbagai komponen, juga dapat bersifat selektif permiabel yang artinya hanya dapat dilewati oleh ion-ion tertentu saja.

Struktur membran sel disusun dari lemak dan protein di mana setiap komponen diikat oleh ikatan nonkovalen. Selain lemak dan protein, struktur membran sel juga terdiri dari karbohidrat.

Rasio antara lemak dan protein bervariasi bergantung tipe membran seluler misalnya antara membran plasma dan retikulum endoplasma. Tipe organisme prokariot dan eukariot juga memiliki rasio struktur yang berbeda. Membran mitokondria memiliki rasio struktur protein/lemak yang tinggi dibandingkan membran plasma pada sel darah merah.

Lipid pada membran tersusun atas fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat). Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. Fosfolipid berperan untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekulernya.

Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik maupun daerah hidrofobik. Sebagian besar membran mengandung fosfat,

Molekul fosfat ini bersifat hidrofilik (dapat mengikat air) sedangkan molekul lemak bersifat hidrofobik (tidak dapat mengikat air).

Komponen lemak lain adalah kolesterol di mana pada hewan tertentu dapat mencapai 50% dari molekul lemak yang terdapat pada membran plasma. Kolesterol tidak terdapat pada sebagai besar membran plasma tumbuhan dan bakteri.

Lipid yang terdapat pada selaput dapat diekstrak dengan kloroform, eter dan benzene. Dengan menggunakan kromatografi lapis tipis dan kromatografi gas, dapat diketahui komposisi lipid pada selaput sel. Lipid yang selalu dijumpai adalah fosfolipid, sfingolipid, glikolipid dan sterol. Kolesterol merupakan lipida terbanyak yang menyusun selaput sel.

Karbohidrat

Peran membran karbohidrat sebagai penyusun sel adalah untuk membedakan tipe-tipe sel di sekitarnya. Karbohidrat juga berperan penting untuk memilih sel menjadi penyusun berbagai jaringan dan organ dalam embrio hewan.

Pengenalan sel dengan sel juga menjadi dasar penolakan sel asing (penolakan organ cangkokan atau transplantasi) oleh sistem kekebalan.

Karbohidrat pada membran biasanya  merupakan rantai pendek bercabang yang tersusun kurang dari 15 unit gula sebagjan diantaranya berikatan kovalen dengan lipid, membentuk molekul yang disebut glikolipid (glycolipid). Akan tetapi sebagian besar karbohidrat berikatan kovalen dengan protein, membentuk glikoprotein.

Protein

Membran protein tersusun atas glikoprotein atau protein yang bersenyawa dengan karbohidrat. Bergantung pada tipe sel dan organel tertentu dalam sel, membran memiliki 12 sampai lebih dari 50 macam protein berbeda. Protein ini tidak disusun secara acak tetapi setiap lokasi dan orientasinya disusun pada posisi relatif tertentu pada lipid bilayer.

Protein pada membran tidak simetris yakni bagian luar membran dan bagian dalam membran tersusun berbeda. Posisi seperti ini memungkinkan membran sebelah luar berinteraksi dengan dengan ligan sektraseluer seperti hormon dan faktor pertumbuhan sedangkan bagian dalam dapat berinteraksi dengan molekul sitoplasma seperti protein G atau protein kinase. Terdapat dua lapisan utama membran protein.

Protein integral

Protein integral adalah protein yang berpenetrasi kedalam lipid bilayer. Protein ini dapat menembus membran sehingga memiliki domain pada sisi ekstra seluler dan sitoplasmik dari membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran, dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior membran hidrofobik tersebut.

Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar, yang biasanya bergulung menjadi helix a. pada ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan kelarutan aqueous pada kedua sisi membran.

Protein perifer

Protein periferal sama sekali tidak tertanam dalam lipid bilayer. Seluruhnya berlokasi dibagian luar dari lipid bilayer, baik itu di permukaan sebelah ekstraseluler maupun sitoplasmik dan berhubungan dengan membran malalui ikatan non kovalen. Protein ini merupakan anggota yang terikat secara longgar pada permukaan membran, sering juga pada bagian protein integral yang dibiarkan terpapar. Protein pada membran menentukan sebagian besar fungsi spesifik membran.

Protein membran plasma memiliki fungsi yang sangat luas antara lain sebagai protein pembawa (carrier) senyawa melalui membran sel, penerima isyarat (signal) hormonal dan meneruskan isyarat tersebut ke bagian sel sendiri atau sel lainnya. Protein selaput plasma juga berfungsi sebagai pengikat komponen sitoskeleton dengan senyawa-senyawa ekstraseluler.

Protein-protein permukaan luar memberikan ciri individual sel dan macam protein dapat berubah sesuai dengan diferensiasi sel. Protein-protein pada membran sel banyak juga yang berfungsi sebagai enzim terutama yang terdapat pada selaput mitokondria, retikulum endoplasma dan kloroplas. Sebagai contoh, senyawa-senyawa fosfolipid membran plasma disintesis oleh enzim-enzim yang terdapat pada membran retikulum endoplasma.

Protein membran sel memiliki kemampuan bergerak, sehingga dapat berpindah tempat. Perpindahan berlangsung ke arah lateral dengan jalan difusi. Namun tidak semu protein mampu berpindah tempat. Beberapa jenis protein integral tertahan dalam selaput oleh anyaman molekul-molekul protein yang berada tepat di bawah permukaan dalam selaput plasma. Anyaman ini berhubungan dengan sitoskelet atau rangka sel.

Struktur fisiko-kimia protein selaput sel kurang diketahui, mengingat bahwa bentuknya sangat bervariasi. Berdasarkan kajian mikroskopis dan teknik freeze fracture diketahui bahwa protein dalam selaput sel berbentuk globular.

Kompartemen

Membran plasma membagi protoplasma menjadi beberapa kompartemen (ruangan). Membran sel membungkus seluruh protoplasma. Membran inti memisahkan nukleoplasma dari stoplasma. 

Selain itu selaput plasma membagi sitoplasma menjadi beberapa kompartemen yang disebut dengan organel. Adanya selaput ini pembatas ini sangat penting karena memungkinkan kegiatan setiap kompartemen dapat berlangsung tanpa gangguan dari kompatemen lain namun tetap dapat bekerja sama.

Beberapa fungsi membran sel antara lain adalah sebagai berikut : 

·        Melindungi dan membungkus isi sel.

·        Memisahkan dan mengontrol hubungan bagian dalam sel dengan linkungan luar.

·        Mengatur pertukaran (transportasi) zat dari dalam keluar sel atau sebaliknya.

·        Tempat terjadinya reaksi kimia.

2. Sitoplasma (Cairan Sel)

Sitoplasma atau cairan sel adalah matriks yang terdapat di dalam membran sel selain inti sel (nukleus). Penyusun utama dari sitoplasma ada air yang berfungsi sebagai pelarut dan tempat terjadinya reaksi kimia. Matriks sitoplasma merupakan sitosol(cairan) yang bersifat koloid (bentuk campuran yang terdiri dari 2 zat yang homogen). Matriks sitoplasma dapat berubah dari fase gel (semipadat) ke fase sol (cairan). Matriks sitoplasma memiliki sifat iritabilitas (peka terhadap rangsangan) dan konduktivitas (mampu memindahkan atau meneruskan rangsangan).

Beberapa fungsi sitoplasma sel antara lain adalah sebagai berikut :

·        Tempat berlangsungnya reaksi kimia dan metabolisme.

·        Sebagai tempat menjaga fungsi kehidupan sel.

·        Menjaga keadaan di dalam sel.

·        Mengatur transpor zat di dalam sel.

·        Pembentukan energi.

·        Tempat mengontrol pergerakan sel.

Fungsi tersebut dilakukan oleh organel-organel sel. Seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya bahwa di dalam sitoplasma terdapat komponen-komponen padat yang disebut organel sel yang memiliki fungsi khusus masing-masing. Fungsi sel adalah untuk menunjang kehidupan sel tersebut. Beberapa Organel sel antara lain :

·        Mitokondria, berfungsi menghasilkan energi.

·        Lisosom, berfungsi melakukan pencernaan dalam sel. 

·        Ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis protein.

·        Retikulum Endoplasma, berfungsi untuk Transportasi berbagai zat di dalam sel.

·        Badan golgi, berfungsi untuk sintesi protein dan berhubungan dengan kerja ribosom dan retikulum endoplasma.

·        Mikrotubulus, melindungi dan mejaga bentuk sel.

·        Mikrofilamen, berperan dalam proses pergerakan sel.

·        Kloroplas, berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis pada tumbuhan.

·        Sentrosom (Sentriol), sebagai tempat pembelahan sel.

·        dan lain lain.

3. Inti Sel (Nukleus)

Inti sel adalah bagian yang umumnya berbentuk bulat atau lonjong dan sering terletak di tengah sel atau di tepi sel. Nukleus merupakan bagian terpenting dari kehidupan sel. Nukleus memiliki fungsi utama sebagai pusat pengendali segala aktivitas sel. Nukleus sel dilindungi oleh sebuah dinding yang menyerupai membran sel. Struktur pelindung ini disebut membran inti.

Terdapat beberapa bagian nukleus, yaitu :

a. Nukleolus (Anak Inti)

Nukleolus merupakan struktur berbentuk bulat yang disusun oleh filamen dan butiran-butiran komponen. Anak inti mengandung RNA, DNA dan bebrapa protein yang berfungsi dalam perakitan ribosom.

Secara umum fungsi dari Nukleus (Inti Sel) adalah sebagai berikut :

·        Sebagai pusat pengatur dan pengendali segala aktivitas sel.

·        Tempat penyimpanan informasi genetik organisme tersebut.

·        Memulai dan mengakhiri suatu tindakan yang dilakukan oleh sel.

·        Tempat terjadinya sebagian proses pembelahan sel.

·         

b. Nukleoplasma (Cairan Inti)

Nukleoplasma merupakan caira kental menyerupai jeli yang mengandung protein, ion, enzim dan komponen lainnya. Nukleoplasma memiliki struktur dan fungsi yang kompleks karena banyaknya kandungan komponen yang dimiliki.

c. Kromatin

Kromatin merupakan untaian benang-benang halus yang terdapat di dalam inti sel. Kromatin mengandung DNA, yaitu substansi yang menyimpan segala informasi genetik suatu makhluk hidup. Saat terjadinya pembelahan sel, kromatin akan memendek, menebal, dan melingkar membentuk kromosom.

Dfiferensiasi Sel

Dalam biologi perkembangan, diferensiasi sel adalah proses ketika sel kurang khusus menjadi jenis sel yang lebih khusus. Diferensiasi terjadi beberapa kali selama perkembangan organisme multiselularketika organisme berubah dari zigot sederhana menjadi suatu sistem jaringan dan jenis sel yang rumit. Diferensiasi adalah proses yang lazim pada makhluk dewasa: sel punca dewasa terpisah dan menciptakan sel anak yang terdiferensiasi sepenuhnya selama perbaikan jaringan dan perputaran sel normal. Diferensiasi secara dramatis mengubah ukuran, bentuk, potensial membran, aktivitas metabolis, dan ketanggapan sel terhadap sinyal. Perubahan-perubahan itu sebagian besar diakibatkan oleh modifikasi ekspresi gen yang sangat terkontrol. Dengan sejumlah pengecualian, diferensiasi sel hampir tidak pernah mengubah urutan DNA-nya sendiri. Karena itu, beberapa sel bisa memiliki ciri khas fisik yang sangat berbeda meski memiliki genom yang sama.

Sebuah sel yang mampu mendiferensiasikan dirinya ke semua jenis sel organisme dewasa disebut pluripoten. Sel-sel seperti itu disebut sel punca embrio pada hewan dan sel meristem pada tumbuhan yang lebih tinggi. Sebuah sel yang mampu mendiferensiasikan diri ke semua jenis sel, termasuk jaringan plasenta, disebut totipoten. Pada mamalia, hanya zigot dan blastomer akhir yang totipoten, sementara pada tumbuhan banyak sel diferensiasi yang menjadi totipoten melalui serangkaian teknik laboratorium sederhana. Dalam sitopatologi, tingkat diferensiasi sel dipakai untuk mengukur perkembangan kanker. "Grade" adalah penanda diferensiasi suatu sel di dalam tumor.

Mikrofilamen

Mikrofilamen atau filamen aktin adalah bagian dari kerangka sel (sitoskeleton) yang berupa batang padat berdiameter sekitar 7 nm dan tersusun atas proteinaktin, yaitu suatu protein globular. Mikrofilamen ada pada sel eukariot. Berlawanan dengan peran penahan-tekanan (gaya tekan) mikrotubula, peran struktural mikrofilamen dalam sitoskeleton ialah untuk menahan tegangan (gaya tarik). Dengan bergabung dengan protein lain, mikrofilamen sering membentuk jalinan tiga dimensi persis di dalam membran plasma, yang membantu mendukung bentuk sel. Jalinan ini membentuk korteks (lapisan sitoplasma luar) sel tersebut mempunyai kekentalan semipadat seperti gel, yang berlawanan dengan keadaan sitoplasma dalamnya yang lebih cair (sol). Dalam sel hewan yang terspesialisasi untuk mengangkut materi melintasi membran plasma, berkas mikrofilamen membentuk inti mikrovili, penonjolan halus yang meningkatkan luas permukaan sel. Mikrofilamen dikenal baik karena perannya dalam pergerakan sel khususnya sebagai bagian alat kontraksi sel otot. Ribuan filamen aktin disusun sejajar satu sama lain di sepanjang sel otot yang diselingi dengan filamen yang lebih tebal yang terbentuk dari protein yang disebut miosin. Kontraksi otot terjadi akibat mikrofilamen dan miosin yang saling melncur melewati yang lain, yang akan memperpendek selnya.

Aktivitas mikrofilamen menyebabkan pergerakan seperti aliran sitoplasma dan gerak ameboid (gerak sel tunggal protista, cendawan, dan hewan yang menggunakan protoplasmanya yang mengalir keluar dari sel unuk membentuk semacam kaki semu atau pseudopod, kemudian bagian sel yang tertinggal maju ke arah pseudopod hingga menghasilkan gerak sel di suatu permukaan). Mikrofilamen terlihat melalui mikroskop fluoresensi dengan bantuan antibodi antiaktin(diperoleh dari lawan aktin pada hewan) atau dengan analog fluoresen falotoksin (berasal dari cendawan Amanita phalloides), yang secara khas berikatan dengan molekul aktin (atau lir-aktin)).

Filamen Intermediat

Filamen intermediat merupakan bagian dari kerangka sel (sitoskeleton) yang memiliki diameter antara 8 hingga 12 nm, lebih besar daripada diameter mikrofilamen tetapi lebih kecil daripada diameter mikrotubula, yang fungsinya untuk menahan tarikan (seperti mikrotubula). Filamen intermediet terdiri dari berbagai jenis yang setiap jenisnya disusun dari subunit molekuler berbeda dari keluarga protein yang beragam yang disebut keratin. Mikrotubula dan mikrofilamen, sebaliknya mempunyai diameter dan komposisi yang sama di seluruh sel eukariot. Dibandingkan mikrofilamen dan mikrotubula yang sering dibongkar-pasang dalam berbagai macam bagian sel. Filamen intermediet termasuk peralatan sel yang lebih permanen. Perlakuan kimiawi yang memindahkan mikrofilamen dan mikrotubula dari sitoplasma meninggalkan jalinan filamen intermediet yang mempertahankan bentuk aslinya. Berbagai jenis filamen intermediet kemungkinan berfungsi sebagai kerangka keseluruhan sitoskeleton.

Ref :

https://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi)

http://www.kamusq.com/2012/11/sel-adalah-pengertian-dan-definisi.html

http://www.biologi-sel.com/2012/12/pengertian-sel.html

http://www.ilmudasar.com/2016/04/Pengertian-Fungsi-Struktur-Bagian-Bagian-Sel-Adalah.html

http://www.biologi-sel.com/2012/06/membran-plasma.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Diferensiasi_sel

http://biologipedia.blogspot.co.id/2010/12/diferensiasi-sel.html

https://id.wikipedia.org/wiki/Mikrofilamen

https://id.wikipedia.org/wiki/Filamen_intermediat