Sel Dan Organel [Pengertian, Sejarah, Struktur/Fungsi,Prokariotik, Eukariotik, Sel Hewan/Tumbuhan]

1.  Pengertian sel dan Organel

     Sel merupakan unit terkecil tubuh makhluk hidup. Baik secara struktural maupun fungsional. Sel terdiri dari membran sel, sitoplasma, nukleus dan organel-organel lain yang masing-masing mempunyai fungsi khusus dan secara terpadu menyusun sistem yang kompak. (Tim Biologi, 2004).

     Setiap sel bergantung pada sel-sel yang lain untuk melakukan fungsi-fungsi yang tidak dapat dilakukan sendiri contohnya adalah sel saraf dengan cepat meneruskan sinar listrik ke dalam tubuh tetapi bergantung seluruhnya pada sel-sel darah merah untuk memberikan kepadanya oksigen yang amat diperlukannya. Meskipun tipe sel itu bermacam-macam, terdapat persamaan tertentu pada sifat-sifat bentuk dan fungsional yang lazim bagi kebanyakan sel. (Kimball, 1992).

    Pada umumnya sel itu bersifat mikroskopis, misalnya ovum dari bangsa burung dari beberapa alga. Besarnya dibatasi oleh membran. Suatu sel yang sangat aktif melakukan metabolisme tidak akan mempunyai volume yang besar. Dua bagian yang pokok dari sel adalah sitoplasma dan nukleus. Sitoplasma sebagai suatu zat cair yang kental yang berfungsi bagi sel, mitokondria, badan golgi, kloroplas, sentriol, glanula, dan pigmen. (Amiruddin, 1989).

2. Sejarah penemuan sel

    Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata Latin cellulae yang berarti ‘kamar-kamar kecil’. Anton van Leeuwenhoek melakukan banyak pengamatan terhadap benda-benda dan jasad-jasad renik dan menunjukkan pertama kali pada dunia ada “kehidupan di dunia lain” yang belum pernah dilihat oleh manusia. Karyanya menjadi dasar bagi cabang biologi yang penting saat ini: mikrobiologi.

   Perkembangan mikroskop selama hampir 200 tahun berikutnya telah memberikan kesempatan bagi para ahli untuk meneliti susunan tubuh makhluk hidup. Serangkaian penelitian telah dilakukan oleh 2 orang ilmuwan dari [[Jerman] yaitu Matthias Schleiden (ahli tumbuhan, 1804-1881) dan Theodor Schwann (ahli hewan, 1810-1882). Mereka menyimpulkan bahwa setiap mahluk hidup tersusun atas sel. Selanjutnya pada tahun 1885 seorang ilmuwan Jerman, Rudolf Virchow, mengamati bahwa sel dapat membelah diri dan membentuk sel-sel baru.

3. Struktur dan Fungsi Sel
Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma).
2. Sitoplasma dan Organel Sel.
3. Inti Sel (Nukleus).

1. Selaput Plasma (Plasmalemma)

Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).

Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer

Lemak bersifat Hidrofebik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi Permeabel (teori dari Overton).

Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan di lewati molekul tertentu saja.

Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain.

Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).

Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain. Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.

2. Sitoplasma dan Organel Sel.

Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan Organel Sel. Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di dalam sitoplasma terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan kental (merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah yang menjalankan banyak fungsi kehidupan: sintesis bahan, respirasi (perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik.

Selain organel, terdapat pula vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder lain. Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder yang berbentuk cair, sehingga disebut pula ‘cairan sel’. Cairan yang mengisi vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel.

Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).

Organel Sel tersebut antara lain :

a. Retikulum Endoplasma (RE.)Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.

Dikenal dua jenis RE yaitu :

• RE. Granuler (Rough E.R)

• RE. Agranuler (Smooth E.R)

Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur R.E. hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

b. Ribosom (Ergastoplasma),

Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel.

Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.Struktur ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

c. Mitokondria (The Power House),

Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan KristaFungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan “The Power House”.

d. Lisosom,

Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.

e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)

Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.

f. Sentrosom (Sentriol)

Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.

g. Plastida

Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.

Dikenal tiga jenis plastida yaitu :

1. Lekoplas (plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),terdiri dari:

• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,

• Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak).

• Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

3. Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :

• Karotin (kuning)

• Fikodanin (biru)

• Fikosantin (kuning)

• Fikoeritrin (merah)

h. Vakuola (RonggaSel)

Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut TonoplasVakuola berisi :

• garam-garam organik

• glikosida

• tanin (zat penyamak)

• minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar Zingiberine pada jahe)

• alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)

• enzim

• butir-butir patiPada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.

i. Mikrotubulus

Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.

j. Mikrofilamen

Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.k. Peroksisom (Badan Mikro) Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).

3. Inti Sel (Nukleus)

Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :

• Selapue Inti (Karioteka)

• Nukleoplasma (Kariolimfa)

• Kromatin / Kromosom

• Nukleolus(anak inti).

Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :

- Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpaipada bakteri, ganggang biru.

- Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).

Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.

4. Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik

Sejak ditemukannya mikroskop elektron para ahli biologi mulai berhasil mengidentifikasi struktur internal dari berbagai macam sel. Berdasarkan hasil pengamatannya, para ahli menggolongkan sel menjadi dua kelompok, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Penggolongan ini didasarkan atas ukuran dan struktur intemal atau kandungan organel selnya. Sel prokariotik memiliki struktur yang sederhana,. misalnya bakteri, ganggang hijau-biru, dan mikoplasma. Sedangkan, sel eukariotik memiliki struktur yang lebih kompleks, misalnya protista, fungi, tumbuhan, dan hewan.

1. Struktur Sel Prokariotik

Prokariotik meliputi archaebakteria (bakteri purba) dan eubakteria (bakteri modern / bakteri sejati) yang beranggotakan bakteri, mikoplasma dan alga hijau-biru. Ukuran sel prokariotik berkisar antara 0,5 -3 mm. Struktur umum sel prokariotik yang diwakili oleh bakteri berturut-turut mulai dari luar ke dalam adalah dinding sel, membran sel, mesosom, sitoplasma, ribosom dan materi inti (DNA dan RNA). Dinding sel bakteri berfungsi untuk menahan tekanan osmotic sitoplasma, sehingga sel tidak mudah pecah akibat masuknya air kedalam sel, dinding sel bakteri tersusun atas peptidoglikan atau mukopepetida yang dapat dipergunakan sebagai dasar penggolongan bakteri menjadi dua golongan , yaitu bakteri gram positif dan bakteri gram negative. Pada bajteri gram positif, hamper 90% komponen dinding selnya tersusun atas peptidoglikan, sedangkan pada bakteri gram negative berkisar antara 5 – 20%.

2. Struktur Sel Eukariotik

Sel eukariotik merupakan sel yang memiliki selaput inti dengan panjang sel 10-100 μm . Sel eukariotik terdiri atas tiga bagian utama, yaitu sitoplasma, nukleus, dan membran sel. Nukleus merupakan inti sel yang berbentuk bulat  dan terletak di tengah sel, yang mengandung asam deoksiribosa nukleat (DNA) yang berfungsi untuk mengarahkan sintesis protein untuk kemudian diolah menjadi hormon-hormon dan enzim-enzim, serta menyimpan cetak biru genetik yang diwariskan antar generasi untuk menjaga agar sifat-sifat yang dimiliki oleh satu generasi sama dengan sifat-sifat yang dimiliki oleh generasi sebelumnya.

Membran sel, yang memiliki ketebalan berkisar 7.5-10 nm, terdiri atas lipid, protein, kolesterol, dan oligosakarida. Membran sel memiliki dua fungsi utama, yaitu untuk menjaga ketetapan isi sel yang berupa cairan sitosol dan mengatur lalu lintas pertukaran zat antara lingkungan ekstraseluler dan lingkungan intraseluler. Hal ini dimungkinkan karena membran sel bersifat semipermeabel akibat keberadaan protein yang disebut integrin yang memungkinkan untuk terjadinya interaksi antara lingkungan ekstrasel dan lingkungan intrasel. Struktur membran sel adalah dua lapis lipid yang di permukaannya terdapat rantai gula dan protein.

Sitoplasma merupakan lingkungan di dalam sel selain nukleus. Sitoplasma terdiri atas cairan sitosol dan  sitoskeleton. Sitosol merupakan cairan berbentuk pekat yang mengisi sekitar 55% volume sel dan penting dalam metabolisme perantara, sintesis protein ribosom, dan penyimpanan lemak dan glikogen. Sitosol merupakan tempat melekatnya organel-organel. Ada lima jenis utama organel yang menempati sitosol: retikulum endoplasma, aparatus golgi, lisosom, peroksisom, dan mitokondria.

1. Retikulum endoplasma (RE) merupakan organel yang terdiri atas RE halus dan RE kasar, di mana RE kasar ditaburi oleh ribosom. RE kasar berfungsi untuk mensistesis dan melepaskan protein-protein baru. Sebagian protein ini ditujukan ke lingkungan ekstrasel sebagai sekretorik yaitu hormon-hormon dan enzim-enzim. Sebagian lagi diarahkan ke lingkungan intrasel untuk membentuk membran sel baru, yang mana salah satu komponennya adalah protein. Ribosom berfungsi untuk mensintesis lanjut protein tersebut, di mana satu ribosom mensintesis hanya satu macam protein untuk digunakan di dalam sitosol. Adapun RE halus berfungsi untuk menerima protein yang diproduksi dari RE kasar untuk selanjutnya dikirim melalui vesikel transportasi ke aparatus Golgi.
2. Aparatus Golgi merupakan organel yang berfungsi untuk mengemas dan mendistribusikan protein yang disintesis oleh retikulum endoplasma. Aparatus Golgi menerima protein tersebut melalui vesikel transportasi yang berasal dari retikulum endoplasma.
3. Lisosom merupakan organel yang mengandung enzim-enzim hidrolitik yang kuat dan berfungsi untuk melakukan perncernaan intrasel, sekaligus menghancurkan benda asing atau sisa-sisa sel yang dibawa ke dalam sel melalui mekanisme endositosis. Enzim-enzim ini dibungkus oleh suatu membran, sehingga tidak akan keluar dan merusak isi sel. Lisosom (enzim-enzim) terbentuk dari sintesis protein di retikulum endoplasma dan dibawa melalui vesikel terselubung dari aparatus Golgi.
4. Peroksisom merupakan organel bulat bermembran dengan garis tengah 0.5-1.2 μm yang mengandung enzim-enzim oksidatif yang berfungsi untuk mendetoksifikasi zat sisa yang masuk ke dalam sel dengan cara melepaskan atom hidrogen yang dipindahkan ke oksigen molekular sehingga menjadi peroksida, yang bersifat merusak sel. Peroksida kemudian diubah menjadi air dan oksigen dengan bantuan enzim katalase.
5. Mitokondria, yang berbentuk filamen dengan lebar 0.5-1 μm dan panjang 10 μm, merupakan organel yang berfungsi mengubah energi kimiawi metabolit yang terdapat dalam sitoplasma menjadi energi yang mudah dimanfaatkan oleh sel yaitu ATP. Mitokondria terdiri dari membran luar dan membran dalam, yang disebut krista. Ruang antarkrista disebut matriks. Krista mengandung protein yang berfungsi pada proses transpor elektron pada pencernaan makanan. Sedangkan matriks terdiri dari campuran pekat ratusan enzim yang berbeda yang penting untuk mempersiapkan molekul nutrien untuk pengambilan akhir energi yang dapat digunakan oleh protein di krista.

Sitoskeleton merupakan jaringan protein kompleks yang merambahi sitosol dan menunjang serta mengorganisasikan komponen intrasel menjadi susunan yang sesuai dan untuk mengontrol gerakannya. Ada empat unsur penyusun sitoskeleton:

1. Mikrotubulus, merupakan unsur terbesar sitoskeleton berbentuk struktur seperti tabung bergaris tengah 22 nm yang tersusun atas tubulin. Mikrotubulus berfungsi mempertahankan bentuk sel yang asimetris, selain itu juga sebagai transportasi sekresi vesikel, mengatur pergerakan silia dan flagela, serta mendistribusikan kromosom selama pembelahan sel mitosis.
2. Mikrofilamen, yang merupakan unsur sitoskeleton dengan garis tengah 6 nm. Mikrofilamen yang paling banyak dijumpai adalah aktin dan miosin. Mikrofilamen berfungsi dalam berbagai sistem kontraktil sel dan sebagai penguat mekanis untuk beberapa tonjolan sel tertentu.
3. Filamen intermediat, merupakan filamen ukuran menengah denga garis tengah 7-10 nm, yang tersusun atas protein-protein yang berfungsi membentuk serat yang kuat dan tahan lama untuk bagian-bagian sel yang mengalami stres mekanis. Contohnya neurofilamen dan filamen pada otot rangka yang menahan unit aktin-miosin agar tersusun dengan benar.
4. Kisi-kisi mikrotrabekular, yang merupakan unsur sitoskeleton dengan garis tengah kurang dari 2 nm, berfungsi untuk menampung mikrotubulus, mikrofilamen, filamen, enzim dan unsur lainnya ke dalam sitosol.

Contoh sel eukariotik antara lain sel ragi, sel protozoa, sel hewan, dan sel tumbuhan.
5. Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

Sel Tumbuhan	Sel Hewan	Sel Bakteri
Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.	Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan	Sel bakteri sangat kecil.
Mempunyai bentuk yang tetap	Tidak mempunyai bentuk yang tetap	Mempunyai bentuk yang tetap.
Mempunyai dinding sel [cell wall] dari selulosa	Tidak mempunyai dinding sel [cell wall]	Mempunyai dinding sel [cell wall] dari lipoprotein
Mempunyai plastida	Tidak mempunyai plastida	Tidak mempunyai plastida.
Mempunyai vakuola [vacuole] atau rongga sel yang besar	Tidak mempunyai vakuola [vacuole], walaupun kadang-kadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle]	Tidak mempunyai vakuola
Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) pati	Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) glikogen
Tidak Mempunyai sentrosom	Mempunyai sentrosom [centrosome]	Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome]
Tidak memiliki lisosom [lysosome]	Memiliki lisosom [lysosome]
Nukleus lebih kecil daripada vakuola	Nukleus lebih besar daripada vesikel	Tidak memiliki nukleus dalam arti sebenarnya