Sel

Bab I

Sel

A.     Komponen kimiawi penyusun sel.

Secara garis besarnya, komponen kimia sebuah sel terdiri atas senyawa organik,  senyawa anorganik, unsur makro dan unsur mikro.

1.      Senyawa Organik

Se nyawa organik tersusun atas unsur utama C, H, dan O. Ditambah beberapa unsur lain seperti N, S dan P. Setidaknya ada 3 macam senyawa organik yang menjadi komponen kimia sebuah sel, yaitu : karbohidrat, lemak dan protein.

a.      Karbohidrat,

Karbohidrat tersusun atas unsur C, H dan O dengan rumus molekul ( CnHnOn ) misalnya : glukosa ( C6H12O6 ), triosa ( C3H6O3 ) dan lain sebagainya.  Karbohidrat disintesis terutama oleh sel tumbuhan melalui proses fotosintesis.

Pada beberapa jenis mikroorganisme tertentu, karbohidrat juga disintesis melalui proses kemosintesis. Fungsi utama dari senyawa organik yang satu ini, adalah sebagai sumber energi bagi sel ( bagi mahkluk hidup ).

Beberapa jenis karbohidrat yang dikenal manusia, antara lain :

1)      monosakarida, merupakan karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul yang lebih kecil lagi. Beberapa contoh karbohidrat dari jenis ini, antara lain : triosa ( C3H6O3 ), tetrosa ( C4H6O4 ), pentosa ( C5H10O5 ) yang penting untuk penyusunan senyawa lainnya seperti DNA, RNA, ADP maupun ATP. Termasuk monosakarida adalah glukosa ( C6H12O6 ), fruktosa ( C12H22O11 ) dan galaktosa.

2)      disakarida, merupakan karbohidrat yang mengandung 2 unit sakarida, dimana pada saat dihidrolisi sakarida akan menjadi dua monosakarida . Contohnya : sukrosa ( dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa ), maltosa ( dihidrolisis menjadi 2 glukosa ).

3)      polisakarida, yang merupakan karbohidrat dengan susunan terdiri atas unit-unit monosakarida. Beberapa golongan polisakarida, antara lain : amilum / zat tepung / pati , glikogen / gula hati, dan selulosa sebagai pembentuk dinding sel tumbuhan.

b.      Lemak / Lipida

Tersusun atas unsur C, H dan O, lemak memiliki beberapa fungsi , seperti : membentuk membran sel bersama protein dan karbohidrat, mengatur peredaran lemak, juga sebagai sumber energi cadangan bagi sel. Senyawa utama yang membentuk lemak adalah asam lemak dan gliserol. Beberapa senyawa yang termasuk lemak meliputi asam lemak, malam, sterol, vitamin-vitamin   yang larut di dalam lemak ( contohnya vitamin  A, D, E, dan K ), monogliserida, digliserida, trigliserida, fosfolipid, glikolipid, terpenoid  (termasuk di dalamnya getah dan steroid )  dan lain-lain.

c.       Protein

Agak berbeda dengan karbohidrat dan lemak, protein selain tersusun atas unsur C, H dan O juga tersusun atas unsur N dan kadang-kadang juga ditambah dengan P dan S. Protein merupakan komponen pembentuk sel dan bagian-bagiannya. Beberapa peran / fungsi yang penting dari protein, antara lain : membentuk organel sel ( ribosom, mitokondria, kromosom dll ), membentuk selaput sel, membangun dan mengganti jaringan yang aus, membentuk senyawa lain ( hormon, antibodi, enzim ). Di dalam sel sendiri terdapat berbagai jenis protein, misalnya : protein sederhana ( albumin, globulin ), protein kompleks ( lipoprotein, nukleoprotein ), enzim ( koenzim, apoenzim ), hormon, asam nukleat. Protein disintesis di dalam tubuh melalui sebuah proses sintesis protein dimana asam-asam amino tertentu akan disusun membentuk rangkaian polipeptida.

2.      Senyawa Anorganik

Senyawa anorganik yang menjadi komponen kimiawi sel antara lain :

a.       air ( H2O ) yang memiliki peran besar / sentral bagi kehidupan sebuah sel. Beberapa peran air di dalam sel antara lain : sebagai media reaksi kimia, transportasi zat, juga sebagai pelarut berbagai zat di dalam sel.

b.      garam mineral, yang sebagian besar terdapat dalam bentuk ion positip ( anion ) ataupun ion negatip ( kation ). beberapa contoh garam mineral dalam sel antara lain : NaCl, MgCl, CaSO4, NaHCO3.

c.       gas, meliputi beberapa jenis gas yang banyak terlibat dalam aktivitas sel seperti : Oksigen ( O2 ), karbondioksida ( CO2 ), amonia ( NH3 ).

3.      Unsur makro

Unsur makro merupakan unsur terbesar yang menyusun sebuah sel. Unsur makro ini terdiri atas 5 ( lima ) unsur utama , yaitu Oksigen ( O2 ) sebanyak 62 %, karbon ( C ) sebanyak 20 %, hidrogen ( H ) sebanyak 10 %, nitrogen ( N ) sebanyak 10 % dan kalium ( K ) sebanyak 25 %. Selain itu juga terdapat sulfur ( S ), fosfor ( P ), kalsium ( Ca ), magnesium ( Mg ), natrium ( Na ) . Dari berbagai jenis unsur tersebut, unsur karbon, hidrogen dan oksigen adalah unsur paling utama dan dapat bersenyawa membentuk molekul karbohidrat, lemak, asam nukleat dan protein.

4.      Unsur mikro

Unsur mikro merupakan unsur yang terdapat dalam jumlah sedikit sekali. Beberapa jenis unsur mikro, antara lain : besi ( Fe ), tembaga ( Cu ), kobalt ( Co ), mangan ( Mn ), seng ( Zn ), molibdenum ( Mo ), boron ( Bo ) dan silikon ( Si ).

B.     Struktur dan fungsi bagian-bagian sel

1.      Struktur sel dan fungsi sel meliputi,

a.       Membran sel

b.      Sitoplasma

c.       Inti sel

2.      Perbedaan sel hewan dan sel tumbuhan

3.      Sel prokariotik dan sel eukariotik

4.      Perbedaan sel hewan dan tumbuhan.

5.      Organel sel hewan dan tumbuhan.

Sel tumbuhan dan hewan (retikulum endoplasma, badan golgi, mitochondria, ribosom, lisosom, kloroplast, sentriol, nukleus dan nukleolus)

6.      Struktur membran sel

7.      Plasmolisis

8.      Mekanisme pengangkutan zat melalui membran sel antara lain:

a.       Difusi

Perpindahan zat (cair atau padat) dari larutan berkadar tinggi ke larutan berkadar rendah tanpa bantuan energi.

b.      Osmosis

Perpindahan air atau zat pelarut dari larutan yang berkadar rendah ke larutan yang berkadar tinggi melalui membran semipermiabel tanpa bantuan energi.

c.       Imbibisi

d.      Transpor aktif

Transpor yang memerlukan energi untuk keluar dan masuknya ion atau molekul zat melalui membran plasma.

9.      Endositosis/eksositosis

Peristiwa memasukkan atau mengeluarkan zat padat atau tetes cairan melalui membran.

10.  Penerapan konsep transpor melalui membran.

Salah satu pemanfaatan konsep dilakukan untuk pengawetan makanan, seperti pembuatan manisan, ikan asin dll.

C.     Kegiatan sel sebagai unit structural dan fungsional mahluk hidup

1.      Sel

Dari tahun 1665, ketika Robert Hooke mengamati sel, hingga pertengahan abad 20, ilmuwan biologi hanya memiliki mikroskop cahaya untuk mengamati sel. Meskipun demikian, mereka banyak menemukan hal-hal penting, seperti makhluk hidup satu sel, sel-sel penyusun hewan dan tumbuhan, serta struktur sel. Hasil yang mereka dapat pada akhirnya menghasilkan suatu teori yang disebut teori sel, yaitu sebagai berikut

a.       Sel merupakan dasar penyusun makhluk hidup. Oleh karena itu, semua makhluk hidup tersusun atas sel.

b.      Sel merupakan dasar penyusun fungsional dari makhluk hidup.

c.       Semua sel berasal dari sel melalui proses pembelahan sel.

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, virus dan amoeba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 1013 sel. Namun demikian, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi. Ukuran sel bervariasi dapat dibandingkan pada beberapa organisme berikut ini dibandingkan dengan ukuran molekul, antara lain :

a.       Sel bakteri Tifoid panjangnya mulai dari 0,2 µm - 0,5 µm;

b.      Sel darah merah 7µm

c.       Sel hati 20µm

d.      Sel Amoeba + 100 µm; Ukuran sebagian besar sel tunggal biasanya tidak melebihi 35 µm;

e.       Sel telur manusia berdiameter 0,1 mm (100 µm);

f.       Molekul hemoglobin + 0,007µm.

D.     Transport  melalui membran

Transportasi zat melalui membran dapat berlangsung dengan 2 cara, yaitu Transpor Aktif dan Transpor Pasif.

1. Transpor Aktif

merupakan perpindahan molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dengan melawan gradien konsentrasi yang membutuhkan energi di ATP. Transpor aktif juga merupakan Transpor yang memerlukan energi. Energi yang digunakan pada transpor aktif adalah (Adenosin Trifosfat) yang merupakan energi kimia tinggi yang berasal dari hasil respirasi sel di mitokondria. Transfor aktif berfungsi untuk memelihara keseimbangan di dalam sel. Transpor Aktif melalui membran sel dapat berupa endositosis dan eksositosis.

a)      Endositosis

merupakan peristiwa pembentukan kantong membran sel saat larutan/partikel ditransfer ke dalam sel. endositosis antara lain Pinositosis dan Fagositosis.

b)      Pinositosis

dalam bahasa Yunani `pinos` berarti minum. Pinositosis terjadi pada benda-benda cair. contohnya penyerapan nutrisi oleh sel-sel embrio. Peristiwa ini dapat terjadi jika terdapat konsentrasi yang sesuai dari asam amino, protein, atau ion-ion tertentu pada medium sekeliling sel dengan di dalam sel. contoh peristiwa pinositosis adalah penyerapan nutrisi oleh embrio mamalia.

Pinositosis

1-2 : molekul melekat pada plasma

3-5 : terjadi lekukan (ivaginasi)

6-8 : lepas dari membran plasma dan fragmentasi

Fagositosis dikemukakan oleh E. Metchnikkaf pada akhir abad 19 untuk benda padat. contoh fagositosis adalah sel darah putih menelan bakteri amoeba dalam menyerap makanan.

Eksositosis

adalah proses pengeluaran zat dari dalam sel melalui membran dengan bantuan vesikel (gelembung) yang berfungsi membawa molekul menuju membran sel untuk kemudian dilepaskan dari membran sel. contoh proses eksositosis adalah pengeluaran (sekrit) cairan oleh sel-sel kelenjar seperti kelenjar pankreas mengeluarkan hormon insulin dan sel kelenjar dalam memerlukan sekritnya/getahnya. contoh lainnya yaitu proses pemasukan makromolekul zat ke dalam membran sel dengan cara pelekukan membran ke arah bagian dalam.

2.  Transpor Pasif

 merupakan proses perpindahan zat secara spontan tanpa memerlukan energi di ATP (Adenosin Trifosfat) yang dihasilkan oleh mitokondria. Transpor aktif antara lain Difusi, Osmosis (difusi air), dan Difusi terbantu.

a.       Difusi

merupakan perpindahan molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah sehingga konsentrasinya menjadi sama yang berlangsung melalui membran atau tidak. Zat yang berkonsentrasi tinggi disebut Hipertonis, zat yang berkonsentrasi rendah disebut Hipotonis, sementara zat yang berkonsentrasi sama disebut Isotonis. contoh zat gas (gas baygon,parfum) , cair (sirup), dan padat (kopi,susu,teh).

Difusi terbagi menjadi 2, yaitu Difusi sederhana dan Difusi terfasilisasi.

1)      Difusi Sederhana = difusi tanpa melalui membran. contohnya larutan gula dalam air.

2)      Difusi Terfasilisasi = difusi melalui membran dengan bantuan protein pembantu yaitu protein integral. contohnya pembuatan telur asin, respirasi sel, dan membuat asinan buah.

Kecepatan difusi dipengaruhi oleh :

Konsentrasi zat -> semakin tinggi konsentrasi zat, semakin cepar terlarut.

a)      Ukuran molekul zat -> semakin kecil ukuran molekul zat, semakin cepat proses difusi.

b)      Luas bidang permukaan -> semakin luas bidang permukaan, semakin lama larutnya.

c)      Suhu -> kecenderungan zat bergerak ke segala arah, sehingga menimbulkan tekanan. semakin panas suhu, difusi semakin cepat.

b.      Osmosis/Difusi Air

 merupakan perpindahan molekul air dari konsentrasi molekul yang tinggi (hipotonis) ke konsentrasi molekul yang rendah (hipertonis) melalui membran semipermiabel.

c.       Difusi Terbantu (Facillitated Dufussion)

merupakan difusi yang tergantung pada suatu mekanisme transpor dari membran sel. difusi ini memerlukan bantuan protein misalnya enzim. Permease adalah protein membran sel yang membuatkan jalan bagi laktosa agar dapat melintasi dua lapis fosfolipid membran sel. contohnya adalah bakteri Escherichia coli  pada saat dipindahkan ke medium yang mengandung laktosa, metabolismenya menurun karena membran selnya tidak dapat dilalui lektosa (impermeabel). Beberapa menit kemudian, laktosa mulai dapat masuk ke dalam sel karena terbentuknya enzim permease.

tambahan :

Endosmosis = proses masuknya air ke dalam sel akibat sel berada pada lingkungan hipotonik.

Eksosmosis = proses keluarnya air dari dalam sel akibat sel berada pada lingkungan hipertonik.

Hemolisis = sel mengembang dan pecah karena mengalami endosmosis yang berlebihan.

Turgor = tekanan yang terjadi antara isi sel dengan dinding sel.

Krenasi = penyusutan sel karena mengalami eksosmosis.

Plasmolisis = lepasnya membran sel dari dinding sel akibat sel berada pada larutan hipertonik.

E.     Sintesa protein untuk menyusun sifat morfologis dan fisiologis sel

Sintesis protein adalah proses pencetakan atau pembentukan protein yang terjadi didalam sel. Secara garis besar, sintesis protein di lakukan melalui dua tahap, yaitu trankripsi dan translasi.  Transkripsi merupakan proses pencetakan m RNA oleh DNA didalam inti sel. Sedangkan translasi merupakan penerjemahan kode oleh t RNA yang  dibawa oelh m RNA menjadi urutan asam amino-asam amino yang membentuk suatu polipeptida ( protein). Protein menentukan sifat morfologis dan fisiologis sel. Sel akan memiliki sifat morfologis dan fissiologis  yang berbeda- beda tergantung dari jumlah, jenis, dan urutan asam amino-asam amino yang menyusun protein. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA. DNA merupakan salah satu materi genetis yang terdapat didalam inti sel(nucleus).

Protein terdapat dalam semua sel hidup. Kandungan protein meliputi unsure karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Cirri khas protein ditentukan oleh jumlah asam amino, macam asam amino, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Sel- sel yang menyusun tubuh mahkluk hidup mempunyai sifat morfologis dan fisiologis yang berbeda- beda. Kumpulan sel membentuk jaringan.jaringan satu dan jaringan lainnnya dibentuk oleh sel-sel yang  berbeda secara morfologis maupun fisiologis. Protein yang dihasilkan melalui sintesis protein yang dikendalikan oleh DNA. Protein dibentuk melalui proses sintesis protein yang terjadi di dalam ribosom. Artinya, sintesis protein memegang peranan penting dalam menentukan sifat morfologis dan fisiologis sel.

F.      Reproduksi sel sebagai kegiatan untuk membentuk morfologi tubuh dan memperbanyak tubuh

Sel adalah satuan unit terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup. Oleh karena itu, sel juga mengadakan pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi sel adalah pembiakan sel dari satu menjadi dua atau lebih dengan cara pembelahan. Berdsarkan jumlah sel yang menyusun tubuh mahkluk hidup, mahkluk hidup dibedakan menjadi dua kelmpok, yaitu uniseluler dan multiseluler. Uniseluler adalah mahkluk hidup yang tersusun atas satu sel, sedangkan multiseluler adalah mahkluk hidup yang tersusun atas banyak sel.

Mahluk  hidup bersel satu maupun  hidup bersel banyak akan memperbanyak jumlah selnya melalui reproduksi sel. Akan tetapi reproduksi sel untuk kedua kelompok mahkluk hidup ini mempunyai tujuan yang berbeda.Makhluk hidup bersel satu (uniseluler), misalnya bakteri melakukan reproduksi dengan cara membelah diri.

Reproduksi sel dibedakan menjadi dua, yaitu miosis dan meiosis. Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel yang mengahsilkan dua sel anak yang mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom sel induknya dan memiliki sifat yang sama dengan sifat induknya. Pembelahan ini terjadi pada perbedaan  mitosis terjadi di jarinagan embrional. Pembelaha mitosis berlangsung melalui beberapa fase, yaitu profase, metafase, dan telofase. Antara pembelahan mitosis yang satu dengan mitosis berikutnya terdapat satu fase antara, yang disebut interfase. Interfase disebut juga fase istirahat.

Fase- fase pada pembelahan mitosis adalah sebagai berikut :

1.  Profase

Fase ini di awali dengan  terjadinya  perubahan pada sel dan sitoplasma. Perubahan pada inti sel ditandai dengan menghilangnya anak inti, sedangkan perubahan pada sitoplasma ditandai dengan terbentuknya gelondong mitosis.  Pada awal profase, membrane inti masih tampak, kemudian segera terpecah- pecah. Lalu kromatin yang tampak sebagai granula (butiran) akan memanjang menjadi benang kromatin, kemudian benang kromatin akan memendek dan menebal menjadi kromosom.

          

 Secara ringkas, profase ditandai oleh beberapa hal berikut :

a. Kromatin yang tampak seperti granula berubah menjadi benang- benang kromatin.

b. Benang- benang kromatin memendek dan menebal menjadi kromosom

c. Kromosom berduplikasi menjadi dua bagia, dimana masing- masing bagian disebut kromatid.

d. Kromatid melekat di beberapa benang gelendong di kinetor

e. Anak initi menghilang

f. Membran inti mulai  menghilang tetapi masih belum hilang sama sekali

g. Tiap sentriol memisah kearah kutub yang berlawanan dan terbentuk benang- benang gelendong mitosis.

2. Metafase

Pada fase ini, kromosom berjajar di sepanjang bidang ekuator. Pada akhir metafase, kromosom menjadi semakin pendek dan tebal. Selain itu, membrane inti sel sudah benar- benar menghilang dan benang gelendong meluas dari satu ktub ke kutub lainnya. Pada fase ini, kromosom tampak paling jelas .

Secara ringkas, metafase ditandai oleh :

a. Kromosom berjajar di bidang ekuator

b. Kromosom menjadi semakin pendek dan tebal

c. Membran inti sel sudah benar- benar menghilang dan benang gelendong meluas dari satu kutub ke kutub lainnya.

3. Anafase

Pada fase ini, sentromer dari masing- masing kromatid membelah menjadi dua. Kemudian kromatid  dari bidang ekuator memisah dan membentuk lagi dua buah kromosom. Lalu kromosom bergerak menuju kea rah kutub- kutub yang berlawanan. Pada akhir anafase,  kedua kutub sel  masing- masing telah memiliki koleksi kromosom yang lengkap dan dengan jumlah yang sama.

Secara ringkas, anafase  ditandai oelh hal –hal tersebut.

a. Sentromer dari masing- masing kromatid membelah menjadi dua.

b. Kromatid  dari bidang ekuator memisah dan membentuk dua buah kromosom.

c. Kromosom bergerak menuju kea rah kutub- kutub yang berlawanan

d. Kedua kutub  sel sudah memiliki koleksi kromosom yang lengkap  dan jumlahnya sama.

4. Telofase

Fase ini merupakan fase akhir mitosis. Pada fase ini, kromatid- kromatid mengumpul pada kutub- kutub. Benang gelendong menghilang, kemudian kromatid menjadi kusut dan butiran- butiran kromatin muncul kembali.

Secara ringkas, telofase ditandai oleh hal- hal berikut :

a. Kromatid menjadi kusut dan butiran- butiran  kromatin muncul kembali.

b. Benang- benang gelendong menghilang

c. Membran inti terbentuk kembali dan anak inti muncul kembali

d.Terbentuk dua sel anak yang mempunyai sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan sel induknya.

Tweet