Struktur dan Fungsi Sel

Struktur  sel tumbuhan  secara umum adalah sebagai berikut:  bagian terluar dilindungi oleh dinding sel. Di sebelah dalam dinding sel dijumpai bahan atau senyawa kimia yang  memiliki tanda-tanda hidup. Bahan ini disebut protoplasma. Protoplasma merupakan senyawa heterogen mencakup: sitoplasma yang bagian tepinya terdiferensiasi menjadi selaput tipis yang disebut membran plasma dan nukleoplasma. Sitoplasma terdiri dari matrik sitoplasmik atau sitosol yang merupakan cairan bening, dan ruangan-ruangan yang dikelilingi selaput. Ruangan beserta selaput disebut organel. Organel yang terdapat di dalam sel antara lain adalah: retikulum endoplasma (RE), kompleks Golgi, lisosoma, badan mikro, mitokondria, kloroplas dan nukleus. Selain itu, di dalam sitoplasma juga dijumpai hasil metabolisme yang ditimbun dan tidak terlibat langsung dalam proses metabolisme sel. Hasil metabolisme yang ditimbun ini disebut paraplasma, seperti: glikogen, selulosa dan lain-lain. Nukleoplasma serta selubungnya, disebut nukleus. Di dalam nukleoplasma terdapat anyaman kromatin yang terlihat pada sel  dalam stadium interfase, atau kromosom yang terlihat disaat sel mengalami mitosis. Struktur organisasi  sel hewan mirip dengan sel tumbuhan, dengan catatan bahwa pada sel  hewan tidak dijumpai plastida ( kloroplas) maupun dinding sel.

a.  Membran  plasma

Membran plasma berfungsi sebagai pembatas antara  sel dengan lingkungan luar, dan pembatas antara organel dengan  bahan sel lainnya. Selain sebagai pembatas membran plasma  berfungsi : (1) mengatur lalu lintas senyawa-senyawa atau ion-ion yang  masuk dan keluar sel atau organel, (2) Sebagai reseptor (pengenal)  molekul-molekul khusus ( hormon, metabolit dll),  dan agensia khas seperti  bakteri dan virus, (3) tempat berlansungnya berbagai  reaksi kimia  seperti pada membran mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasma dan lain-lain, (4) membran plasma juga berfungsi sebagai reseptor perubahan lingkungan sel , seperti perubahan suhu, intensitas cahaya dan lain lain.

Dengan berkembangnya peralatan dan teknik pengamatan sel yang semakin canggih, maka teori tentang struktur membran plasma yang dianut saat ini adalah teori mozaik cair ( fluid mozaik ). Berdasarkan teori ini dinyatakan  bahwa membran plasma mempunyai struktur dwilapis (bilayers) lipid, diantara molekul-molekul lipid ini terdapat molekul-molekul protein. Dwilapis lipid mempunyai permukaan luar  yang bersifat hidrofilik  dan bagian dalam yang bersifat hidrofobik. Satu sisi permukaan hidrofilik menghadap ke daerah sitosolik dan sisi yang lain menghadap ke permukaan ekstrasitosolik. Molekul protein berinteraksi dengan molekul-molekul lipid dengan cara yang berbeda-beda. Protein ada yang menempel pada permukaan luar lipid, protein ini disebut protein perifer. Selain itu ada molekul protein yang  terbenam dalam lapisan lipid, protein ini disebut protein integral. Protein  integral terbagi atas dua kelompok yaitu protein yang terentang mulai dari permukaan dalam sampai ke permukaan luar  dwilapis lipid, protein ini disebut protein  transmembran.  Protein integral yang lain, sebagian molekulnya terbenam dalam dwilapis lipid  dan sebagian yang lain muncul dipermukaan. Membran plasma yang sebagian besar disusun oleh lipid ini menyebabkan membran plasma  tidak kaku dan bersifat fleksibel. Struktur membran plasma  model    mozaik  cair ini dikemukakan oleh Singer dan Nicolson.

Selain lipid dan protein membran plasma juga mengandung karbohidrat. Karbohidrat menempel pada protein  integral, perifer, dan pada molekul lipid. Jenis karbohidrat yang menempel pada membran plasma  tergantung pada fungsi  membran plasma tersebut. Dengan kata lain karbohidrat yang terdapat pada membran sel akan berbeda dengan karbohidrat yang terdapat pada membran mitokondria maupun membran retikulum endoplasma. Demikian juga karbohidrat pada membran sel hewan akan berbeda dengan karbohidrat pada membran sel bakteri. Model struktur membran sel mozaik cair dapat dilihat pada gambar 3.

b. Dinding Sel

Dinding sel terletak disebelah luar membran sel tumbuhan, yang merupakan bahan mati dari sel. Dinding sel merupakan bahan ekstrasel yang rumit dan melindungi setiap sel pada tumbuhan. Walaupun sel tumbuhan dikurung oleh dinding sel yang tebal namun tetap ada hubungan dengan sel-sel disekitarnya melalui plasmodesmata. Dinding sel  terdiri dari serabut selulosa, masing-masing serabut dihubungkan oleh glikoprotein, hemiselulosa dan  pektin. Dinding sel pada bakteri  terutama disusun oleh peptidoglikan, sedangkan dinding sel fungi  terutama  disusun oleh kitin. Fungsi dinding sel pada tumbuhan adalah  untuk memperkokoh sel sebagaimana sel tulang pada hewan.

c. Sitoplasma  dan Nukleoplasma

Sitoplasma  terdiri dari  sitosol yang merupakan cairan bening  pengisi sel, dan ruangan-ruangan  yang dikelilingi membran yang disebut organela. Bagian pinggir sitoplasma terdiferensiasi menjadi selaput tipis yang disebut membran plasma.

Sitosol  mengandung protein-protein terlarut berupa enzim, serta protein  berbentuk filamen yang disebut sitoskelet. Banyak sekali jenis enzim yang terlarut di dalam sitosol atau hialoplasma. Selain enzim dan protein berbentuk filamen halus, di dalam sitosol juga terdapat   ribuan  ribosom yang aktif  mensintesa protein.

Sitoplasma  befungsi untuk memberi bentuk sel,  tempat berlansungnya berbagai reaksi kimia sel. Selain itu adanya sitoskelet dalam sitoplasma,  berperan untuk mengatur dan menimbulkan gerakan sitoplasmik serta mengatur berbagai reaksi enzimatik

Nukleoplasma merupakan cairan yang terdapat dalam inti sel (nukleus). Nukleoplasma dan sitoplasma dipisahkan oleh membran plasma rangkap yang disebut membran nuklear. Lembaran membran yang menghadap ke dalam disebut membran nukleoplasmik, sedangkan lembaran membran yang menghadap ke sitoplasma disebut membran sitosolik.

Nukleoplasma  berisi materi yang sangat penting yaitu benang-benang kromatin  yang pada saat terjadi pembelahan inti sel (mitosis dan miosis )  berupa kromosom. Fungsi utama nukleoplasma  adalah : replikasi (penggandaan) DNA, transkripsi (penyalinan) DNA menjadi m RNA, yang semuanya berkaitan dengan penerusan materi genetik. Di dalam nukleoplasma terdapat daerah yang kaya akan senyawa-senyawa prazat ribosom, daerah ini terlihat gelap dalam mikroskop elektron. Daerah ini disebut dengan nukleolus ( anak inti). Nukleolus hanya terlihat pada masa interfase.  Fungsi nukleolus adalah tempat perakitan ribosom.

d. Organel sel

Pada  pembahasan sebelumnya telah disinggung bahwa didalam sitoplasma terdapat ruangan-ruangan yang dibatasi oleh membran. Ruangan ruangan itu disebut organel. Organel sel tersebut adalah : Retikulum endoplasma, mitokondria, badan Golgi, kloroplas,nukleus, lisosom, peroksisom, vakuola. Disamping organel yang dibungkus membran ada pula organel yang tidak dibatasi membran seperti ribosom.   Berikut akan kita bahas sekilas tentang fungsi dari masing-masing organel tersebut.

Gambar. : Struktur RE

1) Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma (RE) merupakan sistem membran yang sangat luas yang terdapat di dalam sitoplasma. 50%  dari semua membran yang terdapat pada sebuah sel adalah membran (RE).  Membran RE

berlipat lipat , membentuk  suatu ruangan yang disebut  lumen  RE atau  sisterna RE yang berbentuk labirin. Terdapat dua daerah RE yang berbeda secara fungsional yaitu daerah RE  yang permukaan sitosolik membrannya ditempeli ribosom, disebut  retikulum endoplasma granular (REG). Daerah yang kedua tidak terdapat ribosom pada permukaan sitosolik  membran RE , disebut retikulum endoplasma agranular (REA) .

Retikulum endoplasma memiliki banyak fungsi diantaranya adalah : (1)  tempat biosintesis protein. Protein disintesis pada REG. (2)  tempat penambahan molekul karbohidrat. Molekul karbohidrat ditambahkan pada rantai protein yang telah disintesis RE sebelum dibawa ke badan Golgi, lisosom, membran sel atau ke ruang antar sel. Penambahan ini terjadi di lumen RE. (3)  tempat biosintesis fospolipid dan kolesterol. Membran RE berfungsi untuk membentuk semua lipid yang diperlukan untuk membentuk atau memperbaiki membran plasma, termasuk fospolipid dan kolesterol. (4)  tempat  detoksifikasi, proses ini berlansung pada REA  sel-sel usus, ginjal, paru-paru, kulit, dan  terutama di hati. Senyawa-senyawa yang berbahaya dan bersifat racun, diubah menjadi tidak berbahaya.

2)  Badan Golgi

Gambar . : Struktur Badan Golgi

Badan Golgi terdiri dari beberapa buah ruangan dengan berbagai bentuk. Setiap ruangan dikelilingi oleh membran yang strukturnya sama dengan membran plasma pada umumnya. Berdasarkan nama ahli yang menemukan pertama kali dan mengingat  organel ini terdiri dari beberapa bentukan, maka disebut juga kompleks Golgi.

Kompleks Golgi terdiri dari setumpuk kantong pipih (sisterna ) yang masing-masingnya mempunyai membran agranular. Tumpukan kantong pipih ini disebut diktiosom, setiap kantong pipih itu disebut juga sakulus. Di sekitar diktiosom terdapat dua kelompok vesikuli ( bola-bola kecil)  yaitu vesikuli peralihan dan vesikuli sekretoris.

Kompleks Golgi berfungsi sebagai : (1) tempat glikosilasi  protein dan lipid, yaitu proses perakitan protein dan lipid berkarbohidrat tinggi. (2) berperan dalam pemulihan membran sel. (3) berperan dalam mensekresikan  bahan tertentu yang dibutuhkan di luar sel. Bahan yang akan disekresikan terlebih dahulu dikemas dalam vesikuli sekretoris atau granula sekretoris. (4) pada sel tumbuhan kompleks Golgi juga berperan dalam perakitan dinding sel.

3) Lisosom dan Peroksisom

Gambar . : Struktur Lisosom dan Peroksisom

Lisosom merupakan organel yang memiliki bentuk dan ukuran yang bervariasi, namun ada satu penanda yang dipakai sebagai penunjuk lisosom yaitu enzim  fosfatase asam. Enzim ini dimiliki oleh setiap lisosom. Lisosom dijumpai pada setiap sel eukariota. Dari segi fisiologis dijumpai dua kategori lisosom yaitu lisosom primer dan lisosom sekunder. Lisosom primer hanya berisi enzim-enzim hidrolase, sedangkan lisosom sekunder berisi enzim-enzim hidrolase dan juga substrat yang sedang dicerna. Lisosom berfungsi sebagai alat pencernaan dalam sel, selain itu lisosom juga berfungsi sebagai alat perhancur bahan-bahan yang tidak diperlukan oleh sel. Sebagai contoh pada waktu berudu berubah menjadi katak, ekornya secara bertahap diserap sel-sel ekor yang kaya lisosom.

Peroksisom juga merupakan orgela yang berbentuk  vesikuli, dan terdapat pada semua sel eukariota.  Lumen peroksisom berisi enzim-enzim katalase. Organel ini penting untuk melindugi sel dari   penimbunan H₂O₂.  Pada biji yang sedang tumbuh peroksisom berperan dalam perombakan asam lemak yang tersimpan dalam biji menjadi gula yang diperlukan untuk tumbuh

4)      Mitokondria

Gambar. : Strukur Mitokondria

Bentuk,  ukuran  dan jumlah mitokondria dalam sel bervariasi tergantung pada jaringan dan fungsi sel yang bersangkutan. Mitokondria diliputi oleh membran rangkap seperti halnya nukleus, yaitu membran luar dan membran dalam. Membran ini membagi ruangan mitokondria menjadi : matriks yang berisi cairan seperti gel dan dibatasi membran dalam, serta ruangan antar membran   yang berisi  cairan encer. Membran luar, membran dalam, dan ruang antar membran mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Krebs ( siklus asam trikarboksilat ).

Membran luar dan membran dalam  berbeda struktur dan fungsinya. Membran dalam mempunyai lekukan dan lipatan-lipatan  masuk ke dalam  matriks.  Tonjolan ini disebut krista. Bentuk krista bermacam-macam. Pada krista menempel banyak zarah berbentuk bola. Bola- bola ini disebut oksisoma. Sedangkanmembram luar lebih halus dan elastis.

Mitokondria mempunyai banyak fungsi metabolik, terutama untuk menghasilkan energi pada metabolisme karbohidrat dan lemak ( disebut juga respirasi ), sintesis ATP dan lain-lain. Jumlah mitokondria dalam sel tidak sama tergantung pada aktifitas sel. Sel-sel yang aktif seperti sel pada jaringan otot mempunyai banyak mitokondria.

5)  Kloroplas 

Kloroplas adalah plastida berwarna hijau, yang terdapat pada sel tumbuhan. Secara umum suatu sel mesofil daun mengandung 30-500 butir kloroplas yang berbentuk cakram atau gelendong. Bentuk kloroplas yang beraneka ragam ditemukan pada algae (ganggang). Kloroplas berbentuk jala ditemukan pada Cladophora, berbentuk pita spiral pada spirogyra, sedangkan berbentuk bintang pada zygnema. Fungsi kloroplas adalah tempat fotosintesis  dan sintesis ATP pada sel tumbuhan.

Selain kloroplas pada tumbuhan juga terdapat plastida lain yaitu kromoplas yang mengandung pigmen kuning,  dan leukoplas yang tidak mengandung pigmen.

Gambar. : Struktur Kloroplas

6)      Sentrosoma

Sentrosoma merupakan organel  yang bentuknya agak bulat dan terletak dekat ini. Pada sentrosoma terdapat dua sentriol yang tersusun tegak lurus satu dengan yang lain. Sentrosoma berperan dalam pembelahan sel.

7)      Ribosom

Merupakan struktur terkecil  yang terdapat dalam sel, dan merupakan tempat berlansungnya sintesis protein. Ukuran ribosom  pada sel eukariota  berbeda dengan sel prokariota. Pada sel yang aktif  melakukan  sintesis protein, ribosoma dapat mencapai 25% dari bobot kering sel.

8)  Vakuola

Vakuola merupakan organel yang berisi cairan, dan dibatasi oleh membran plasma. Vakuola umumnya terdapat pada sel tumbuhan. Pada sel tumbuhan yang muda terdapat banyak vakuola-vakuola kecil, tetapi dengan bertambahnya umur sel, maka terbentuk vakuola tengah yang besar. Vakuola berfungsi untuk menyimpan sementara bahan makan terlarut dan sisa-sisa metabolisme.

Oleh:
Syamsurizal

BIOLOGI UMUM
FMIPA UNP 2008

Pustaka

• Suhana, 1989. Teknik Mikroskopi. Jakarta: UI
• Kimball,  John W. 1990. Biologi. Jilid 1. (Terjemahan Siti Soetarmi) hal. 59-108.  Jakarta:  Erlangga.
• Issoegianti. 1993. Biologi Sel. Jakarta: Depdikbud. 

Tweet