Struktur umum sel

  Bukan suatu hal yang baru apabila dinyatakan bahwa organisme yang hidup sekarang berasal dari satu sel induk yang berada pada berjuta-juta tahun yang silam. Sel induk ini secara bertahap dan pelan-pelan, berubah untuk dapat menyesuaikan diri dengan lingkungannnya supaya dapat melangsungkan hidup. Perubahan struktural dan fungsional ini menimbulkan dua kelompok besar yang sekarang kita kenal dengan kelompok sel prokariota dan eukariota.

       1. Prokariota

      Kelompok prokariota mencakup bakteria dan mikroplasma. Bakteria merupakan organisme yang paling sederhana. Mereka pada umumnya berbentuk bola atau batang, dan berukuran beberapa mikrometer. Struktur umum suatu bakteria dari luar ke dalam secara berturut-turut terlihat bahwa bakteria terdiri dari selaput (membrane) plasma dan sitoplasma yang di dalamnya terdapaat nukleoid (menyerupai nucleus) dan ribosoma, yang seluruhnya dilindungi oleh dinding sel. Selaput (membrane) plasma pada tempat-tempat tertentu melipat-lipat dan membentuk suatu bangunan yang disebut mesosoma. Dinding sel bakteri mengandung senyawa mukopeptida yang digunakan untuk mengelompokkan bakteri. Bagan yang tertera  di bawah ini menunjukkan hubungan antar marga bakteri dengan sel induknya.

                 Kadar senyawa mukopeptida bakteria gram positif lebih tinggi dari-pada bakteria gram negatif. Pada beberapa jenis bakteria di luar dinding sel masih terdapat suatu struktur tambahan yang disebut kapsula. Dinding sel dan kapsula berperan  sebagai pelindung.

     Mesosoma yang juga disebut kondrioid (berperan seperti mitokondria) juga berperan sebagai alat pengatur penggandaan  (pembelahan) sel dan fotosintesis bagi bakteria fotosintetik.  Lipatan selaput (membrane) plasma bersama-sama dengan ribosoma berperan untuk mensintesis protein.

            Beberapa jenis bakteria memiliki alat gerak yang disebut flagella. Alat gerak yang sederhana ini berasal dari granula basal yang terdapat di sitoplasma. Di tengahnya terdapat sebuah filamen yang terdiri dari senyawa protein yang disebut flagellin. Jenis-jenis yang lain ada yang mampu melakukan fotosintesis. Kelompok ini digolongkan ke dalam jenis cyanobacteria yang disebut juga dengan ganggang (alga) biru-hijau. Cyanobacteria hidup soliter atau membentuk koloni yang berupa benang. Susunan komponen struktur cyanobacteria dari luar ke dalam sebagai berikut: seludang gelatin, dinding sel, selaput (membrane)  plasma yang melipat-lipat membentuk lamelasoma yang mengandung pigmen fotosintesis. Di dalam selaput (membran) plasma terdapat sitoplasma yang mengandung ribosoma dan nukleoid.

Gambar 1.  Struktur Umum Sel Prokariota

Prokariota terkecil yang hidup bebas yaitu Myxoplasma yang juga disebut PPLO. Organisme ini menimbulkan sejumlah penyakit pada hewan dan manusia, misalnya penyakit pneumonia.

      2. Eukariota 

             Eukariota memiliki karion atau nukleus. Di dalam nukleus inilah terkandung sebagia besar ADN. Sel-sel eukariota mencakup sel-sel golongan protista (eukariota bersel satu), jamur, tumbuhan, dan hewan. Ukuran sel eukariota lebih besar daripada sel prokariota.

            Struktur organisasi sel eukariota secara umum sebagai berikut: sebagian besar bagian terluar sel tumbuhan dilindungi oleh suatu selaput yang kaku, yang kemudian disebut dinding sel. Dinding ini sebagian besar terdiri dari senyawa sellulosa. Di sebelah dalam dinding sel dijumpai bahan atau senyawa kimia yang memiliki tanda-tanda hidup, yang disebut protoplasma. Protoplasma merupakan senyawa heterogen mencakup sitoplasma yang bagian tepinya terdiferensiasi menjadi selaput tipis yang disebut selaput (membran) plasma, dan nukleoplasma. Antara sitoplasma dan nukleoplasma terdiri dari matriks sitoplasmik atau sitosol yang merupakan cairan agak bening dan ruangan-ruangan yang dikelilingi selaput (membran). Ruangan-ruangan beserta selaput (membran)nya disebut organela. Bentukan ini terlihat langsung dalam proses metabolisme sel. Terdapat beberapa jenis organela, yaitu Retikulum Endoplasma (RE) yang terdiri atas dua macam, yaitu Retikulum Endoplasma Granular (REG) dan Retikulum Endoplasma Agranular (REA). Kompleks golgi (Diktiosoma),  Badan Mikro, Mitokondria, dan Plastida. Selain itu di dalam sitoplasma juga dijumpai hasil metabolisme yang ditimbun dan tidak terlihat langsung dalam proses metabolisme sel. Metabolisme yang ditimbun ini disebut paraplasma, beberapa contohnya adalah glikogen, sellulosa, dan lain-lain. Nukleoplasma beserta selubungnya disebut nukleus. Di dalam nukleoplasma terdapat anyaman kromatin yang terlihat pada sel dalam stadium interfase atau kromosom yang terlihat   di saat sel mengalami penggandaan, baik mitosis maupun meiosis.

           Struktur organisasi sel hewan mirip dengan sel tumbuhan dengan catatan bahwa pada sel hewan terdapat lisosoma dan tidak memiliki plastida dan sebagian besar tidak memiliki dinding sel. Sel hewan memiliki sentriola, sedangkan sel tumbuhan memiliki aster yang fungsinya seperti sentriola,

            Untuk lebih jelasnya mempelajari perbedaan sel makhluk hidup, maka pada halaman berikut ini dikemukakan perbedaan sel prokariota dengan sel eukariota. 

            Tabel 1.  Perbandingan Struktur Umum Sel Prokariota dan Eukariota.

Aspek Pembeda	Prokariota	Eukariota
Organisme	Bakteri dan cyanobakteri	Protista, Fungi, tumbuhan, dan hewan.
Ukuran sel	Matra linear 1 sampai 10 mikronmeter	Matra linear 10 sampai 100 mikronmeter.
Metabolisme	Anaerobik atau aerobik	Aerobik
Organela	Tidak berstruktur membran	Berstruktur membran, kecuali ribosoma.
AND	Letaknya di sito-plasma, berbentuk sirkular	Letaknya di mitokondria, plastida, dan nukleus. Berbentuk benang halus yang sangat panjang dan linier.
ARN dan protein	ARN dan protein disintesis di ruangan yang sama di sitoplasma.	RNA disintesis di mitokondria, plastid, dan nucleus. Protein di sintesis di sitoplasma
Sitoplasma	Tanpa sitoskelet, tidak ada gerakan sito-plasmik, endositosis, dan eksositosis.	Memiliki sitoskelet; terjadi gerakan sitoplasmik, terjadi proses endositosis maupun eksositosis.
Penggandaan (pembelahan) sel	Kromatin  ditarik dengan jalan melekat pada selaput plasma	Kromosoma dipisahkan oleh aparatus mitosis yang terdiri dari filamen sitoskeletik
Organisme selular	Unisel, ada yang dalam keadaan soliter dan ada berbentuk koloni	Sebagian besar multisel, dengan diferensiasi beberapa jenis sel.

C.  Bahan Penyusun Sel (Protoplasma)

            Protoplasma merupakan suatu massa yang memiliki tanda-tanda hidup. Protoplasma memiliki sifat-sifat dan tanda-tanda struktural, kimiawi, maupun fisikokimiawi, yang serupa untuk semua sel. Perbandingan zat-zat penyusun dan zat-zat yang dihasilkan dapat berbeda-beda. Dari analisis kimia diperoleh hasil bahwa protoplasma terdiri dari air, protein, lipida, karbohidrat (sakarida), dan garam-garam mineral. Di bawah ini dikemukakan tabel tentang senyawa-senyawa penyusun sel (protoplasma) tumbuhan dan hewan.

        Tabel 2. Senyawa-senyawa Penyusun Protoplasma

Senyawa sel	Protoplas sel hewan (dalam %)	Protoplasma sel tumbuhan (dalam %)
Air	60,0	75,0
Senyawa organic	35,7	22,5
Protein dan  as. Nukleat	17,8	4
Lipida	11,7	0,5
Sakarida	6,2	18
Senyawa anorganik	4,2	2,5

1.      Air

          Di dalam sel, air dikelompokkan menjadi tiga kelompok; yaitu: Pertama; air intramolekuler, yaitu molekul air yang merupakan bagian dari molekul-molekul protein, sekitar 4 % dari air selular. Kedua; air terikat, merupakan molekul-molekul air yang terikat pada protoplasma dan memerlukan tenaga cukup besar untuk memisahkannya.   Ketiga; air bebas, merupakan air yang terdapat di dalam vakuola. Air intramolekular tidak dapat dihilangkan tanpa merusak protoplasma.

            Air berperan sangat penting pada kehidupan sel maupun kehidupan semua organisme. Air merupakan pelarut dan pengangkut senyawa-senyawa yang diperlukan sel maupun limbah yang harus dibuang. Air juga merupakan agensia reaksi-reaksi enzimatis.

          Di dalam air bebas, terlarut berbagai jenis senyawa kimia, antara lain: Pertama; senyawa-senyawa yang mengandung Ca, Na, k, Mg, Fe, dan lain-lain. Kedua; senyawa-senyawa organik yang terlarut. Ketiga; gas-gas terlarut berupa O₂, CO₂, dan N₂ yang berasal dari udara.

2.      Protein

              Komponen lain dari protoplasma yang sangat penting adalah protein. Senyawa ini terdiri dari unsur-unsur: karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Molekul-molekul protein merupakan molekul pekerja. Mereka berperan sebagai katalisator berbagai reaksi kimia, memberi kekakuan struktural, memantau permiabilitas selaput (membran), mengatur kadar metabolit yang diperlukan, mengakibatkan gerakan, dan memantau kegiatan gen. Bahan baku protein adalah molekul-molekul asam amino,  karena mengandung gugus karboksil dan gugus amin.

              Jenis protein antara lain Fibrosa, misalnya kolagen, fibrin, aktin, miosin, dan sebagainya, serta protein globular, misalnya haemoglobin, mioglobin, enzim dan sebagainya. Selain itu protein digolongkan pula menjadi protein struktural dan protein dinamis.

             Protein struktural berperan sebagai penunjang atau penyokong. Protein ini terdapat pada membran, di dalam sel, maupun di luar sel. Protein yang terdapat di dalam sel disebut protein struktural intrasel. Protein-protein ini membentuk kerangka mekanik sel dan disebut kerangka sel atau sitoskelet. Mereka terdiri dari protein tubulin, aktin, pektin, dan lain-lain. Protein struktural yang terdapat di luar sel disebut protein struktural ekstrasel, dijumpai pada organisme multisel,  contohnya adalah kolagen pada kulit, tulang rawan dan tulang sejati, keratin pada kuku, rambut, dan sebagainya.

             Protein dinamis merupakan protein yang terlibat langsung dalam metabolisme sel, mudah terurai dan terakit kembali. Protein ini mencakup enzim-enzim yang merupakan katalisator pada metabolisme intrasel maupun ekstrasel, hormon, insulin, FSH, LH, tirosen, dan sebagainya serta pigmen darah: hemoglobin dan hemiosianin.

3.      Lipida

            Lipida mencakup asam lemak, lemak netral, fosfolipida, terpen dan steroid. Asam lemak memiliki dua daerah: Pertama; Rantai hidrokarbon yang bersifat hidrofobik, tidak terlarut di dalam air, dan kurang reaktif, Kedua; Gugus asam karboksilat yang mengion di dalam larutan, terlarut di dalam air, dan mudah beraksi membentuk ester. Asam lemak merupakan sumber zat makanan. Mereka disimpan di dalam sitoplasma berupa tetes-tetes gliserida yang terdiri dari tiga rantai asam lemak, yang masing-masing terikat pada gliserol.  Selain sebagai sumber zat makanan dan tenaga, peranan asam lemak yang terpenting adalah sebagai penyusun selaput (membran) plasma. Selaput tipis ini sebagian besar terdiri dari fosfolipida. Setiap molekul fosfolipida memiliki ekor hidrofobik yang terdiri dari dua buah rantai asam lemak, dan gugus kepala yang bersifat polar dan hidrofilik. Molekul-molekul fosfolipida bersifat seperti detergen. Tetesan fosfolipida pada tetesan air akan membentuk lapisan tipis di permukaan air tersebut. Selaput (membran) plasma terdiri dari  lapisan molekul-molekul fosfolipida dengan ekor mengarah ke dalam membran, sedangkan kepalanya mengarah ke luar membran. Dua buah lapisan fosfolipida dapat berkaitan ekor dengan ekor membentuk dwilapisan fosfolipida yang merupakan struktur dasar selaput (membran) plasma.

4.      Karbohidrat (Sakarida)

Karbohidrat seringkali disebut sakarida, karena terdiri dari rangkaian molekul-molekul gula yang disebut monosakarida. Beberapa molekul monosakarida mengandung unsur nitrogen dan sulfur. Dua buah monosakarida yang saling berkaitan disebut disakarida,  trisakarida terdiri dari tiga buah monosakarida. Empat sampai enam monosakarida yang saling berikatan membentuk oligosakarida, dan lebih dari enam monosakarida atau gabungan monosakarida, disakarida, dan oligosakarida membentuk polisakarida.

              Polisakarida yang juga disebut glikan merupakan untaian monosakarida yang sangat panjang. Untaian ini dapat lurus maupun bercabang-cabang. Polisakarida digolongkan menjadi polisakarida struktural dan polisakarida nutrien. Beberapa contoh polisakarida struktural adalah selulosa pembentuk dinding sel tumbuhan, asam hialuronat sebagai salah satu komponen substansi antara sel pada jaringan ikat, glikolipida, glikoprotein, dan sebagainya. Beberapa contoh polisakarida nutrien adalah amilum, terdapat di dalam sel tumbuhan dan bakteria, glikogen di dalam sel hewan dan paramilum di dalam beberapa jenis protozoa.

5.      Nukleotida dan Asam nukleat

         Komponen lain dari protoplasma yang sangat penting adalah nukleotida dan asam nukleat. Satu molekul nukleotida terdiri dari sebuah basa berbentuk cincin yang mengandung nitrogen, gula dari 5 unsur karbon berupa ribosa atau deoksiribosa, dan gugus fosfat yang terikat pada gula.   Basa nitrogen dapat berasal dari kelompok purin, yaitu guanin dan adenin maupun kelompok pirimidin yaitu sitosin, timin, dan urasil. Nukleotida yang berperan sebagai pembawa tenaga antara lain AMP, ADP, dan ATP.       Untaian sejumlah nukleotida membentuk asam nukleat. Asam nukleat dinamakan Asam Deoksiribo Nukleat (ADN) jika gugus gulanya terdiri dari deoksiribosa dan Asam Ribo Nukleat (ARN) bila gugus gulanya adalah ribosa. Asam nukleat merupakan senyawa yang sangat penting, terutama ADN sebagai pembawa sifat menurun.

6.      Garam-garam mineral

Garam-garam mineral di dalam sel dapat berbentuk molekul maupun terikat dengan molekul lain dalam bentuk ion. Ion dari garam mineral yang penting untuk proses kehidupan sel antara lain ion Na, K, Ca, Fe, Mn, dan lain-lain.

D.  Teknik Pengamatan Sel.

Sel merupakan bentukan yang kecil dan rumit. Sulit untuk melihat struktur dan menemukan komposisi molekulernya, lebih sulit lagi untuk memahami kerja setiap komponennya yang dapat kita pelajari tentang sel sangat ditentukan oleh alat yang kita miliki dan kita gunakan. Secara singkat akan dibahas teknik dasar yang biasa digunakan untuk mempelajari sel.

1.      Mikroskopi

 Rata-rata sel hewan bergaris tengah antara 10 sampai 20 mikro-meter.sel-sel ini selain kecil, juga bening dan tidak berwarna, sehingga sulit untuk dilihat. Saat ini mikroskopi sangat ditentukan oleh teknik pembuatan preparat dan mikroskopinya. Mikroskopi digunakan untuk mempeljari struktur suatu sel. Sampai saat ini dikenal beberapa jenis mikroskop yaitu mikroskop cahaya yang memiliki daya pisah 0,2 mikronmeter dan mikroskop elektron yang daya pisahnya 0,002 nanometer.

Dewasa ini dikenal beberapa jenis mikroskop cahaya, yaitu mikroskop fluoresen, kontras-fase, kontras-interferensi, lapang-gelap, dan lapang- terang. Mikroskop ini digunakan untuk mengamati dan mempelajari sel-sel yang hidup. Mikroskop fluoresen digunakan untuk mengetahui tempat molekul-molekul tertentu di dalam sel hidup maupun yang sudah dimatikan. Zat-zat yang akan dilihat ditandai dengan fluorokrom, suatu senyawa yang berpencar. Cahaya yang digunakan adalah sinar ultraviolet.

Seperti halnya mikroskop cahaya, dikenal pula  dua jenis mikroskop electron, yaitu mikroskop elektron transmisi yang dikenal dengan singkatan TEM dan mikroskop elektron payar yang dikenal dengan singkatan SEM. Mikroskop elektron transmisi (TEM) memberikan bayangan dwimatra dan digunakan untuk mempelajari struktur halus sel dan komponen-komponennya, sedangkan mikroskop elektron payar (SEM) memberikan bayangan trimatra, digunakan untuk mempelajari bentukan permukaan seperti mikrovili, stereosilia, dan organisme unisel.

              Seseorang dapat mengamati dan mempelajari struktur sel dengan cermat dan tenang apabila sediaan yang diamati merupakan sediaan awetan, baik suatu sel sebagai makhluk hidup soliter maupun dalam bentuk sel dari jaringan maupun organ.

2.      Penyerpihan

Selain mikroskopi, terdapat teknik-teknik lain yang dapat digunakan untuk mempelajari sel, antara lain teknik penyerpihan, yang digunakan intuk mengisolasi komponen-komponen sel, yang berupa organela maupun molekul-molekul makro maupun mikro. Teknik ini dapat dilakukan salah satunya dengan pemisahan molekul berdasarkan gravitasi. Teknik pemusingan atau sentrifugasi dapat mengetahui organela dan golongan zat-zat yang terkandung di dalam sel.

3.      Kultur Sel

Teknik kultur sel dapat dimaksudkan untuk menghitung jumlah sel dalam suatu lingkungan. Teknik kloning atau pembentukan koloni merupakan teknik yang sering digunakan dalam menghitung jumlah sel.

4.      Isolasi ADN

                Teknik isolasi ADN maupun manipulasi gen dan sebagainya tidak dibicarakan di sini.

Oleh:
R I S T I O N O S O E G E N G
Diadop dari: ISSOEGIANTI S. M. R

Tweet