Hand Out Biologi Umum

1

SEL, SEL, SEL, SEL, STRUKTUR DAN FUNGSISTRUKTUR DAN FUNGSISTRUKTUR DAN FUNGSISTRUKTUR DAN FUNGSI

PendauhuluanPendauhuluanPendauhuluanPendauhuluan

Sel merupakan unit (satuan) terkecil dari makhluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan. Sel disebut sebagai unit terkecil karena sudah tidak dapat dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecil yang berdiri sendiri. Sel dapat melakukan proses kehidupan seperti melakukan respirasi sel, perombakan, penyusunan, reproduksi dan peka terhadap rangsangan.

Tubuh organisme tersusun atas sel. Ada organisme yang hanya terdiri dari satu sel, ada pula yang tersusun dari banyak sel dengan bentuk dan ukuran yang bermacam-macam. Ditinjau dari segi biokimia, sel dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

Struktur SelStruktur SelStruktur SelStruktur Sel

1.1.1.1. Struktur Sel ProkariotikStruktur Sel ProkariotikStruktur Sel ProkariotikStruktur Sel Prokariotik Sel prokariotik adalah sel yang tidak memiliki membran inti. Selain itu sel prokariotik juga tidak

memiliki sistem endomembran (membran dalam) seperti retikulum endoplasma dan kompleks golgi. Sel prokariotik juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas. Meskipun demikian sel ini mempunyai struktur yang berfungsi sama dengan mitokondria yaitu mesosom dan struktur yang sama dengan kloroplas yaitu kromatofor. Contoh sel prokariotik adalah bakteri dan ganggang hijau-biru.

Sel prokariotik memiliki struktur tubuh sebagai berikut : a. Dinding Sel, berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk yang

tetap pada sel. b. Membran Plasma (membran sel), berfungsi sebagai pelindung

molekuler sel terhadap lingkungan sekitarnya dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dan ke dalam sel

c. Sitoplasma, berfungsi untuk melakukan proses metabolisme sel, karena pada sitoplasma terdapat berbagai macam enzim.

d. Mesosom, adalah pelekukan membran sel ke arah dalam, berfungsi sebagai tempat penghasil energi. Pada membran mesosom terdapat enzim-enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi-reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.

e. Ribosom, merupakan organel yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein.

Struktur sel prokariotik

f. DNA (Asam Deoksiribo Nukleat/ deoxyribonucleic acid, disingkat DNA), berfungsi sebagai pembawa informasi genetik, yakni sifat-sifat yang harus diwariskan kepada keturunannya.

g. RNA (Asam Ribo Nukleat/ribonucleic acid, disingkat RNA), berfungsi membawa kode-kode genetik pesanan DNA.

2.2.2.2. Struktur Sel Struktur Sel Struktur Sel Struktur Sel EukariotikEukariotikEukariotikEukariotik Sel eukariotik memiliki membran inti dan sistem endomembran, yakni memiliki organel-organel

bermembran seperti retikulum endoplasma, kompleks golgi, mitokondria, dan lisosom. Struktur sel eukariotik meliputi membran plasma, sitoplasma, nukleus, sentriol, retikulum endoplasma, ribosom, kompleks golgi, mitokondria, lisosom, badan mikro, dan mikrotubulus serta mikrofilamen.

a.a.a.a. Membran Plasma (Membran Sel)Membran Plasma (Membran Sel)Membran Plasma (Membran Sel)Membran Plasma (Membran Sel) Membran plasma atau membran sel tersusun atas molekil lemak dan protein. Molekul lemak

tersusun atas 2 lapis, terdapat di bagian tengah membran. Di sebelah luarnya terdapat lapisan protein perifer (protein tepi), yang menyusun tepi luar dan dalam membran. Selain protein perifer, terdapat pula molekul-molekul protein tertentu yang masuk ke dalam lapisan lemak, bahkan ada yang masuk hingga menembus dua lapisan lemak. Protein yang masuk ke lapisan lemak disebut protein integral. Pada tempat-tempat tertentu terbentuk pori yang dibatasi oleh molekul protein.

Model membran mozaik cair

Hand Out Biologi Umum

2Lemak membran tersusun atas fosfolipid (lemak yang bersenyawa dengan fosfat), glikolipid (lemak

yang bersenyawa dengan karbohidrat), dan sterol (lemak alkohol, misalnya kolesterol). Sedangkan protein membran tersusun atas glikoprotein (protein yang bersenyawa dengan karbohidrat).

Fungsi membran plasma adalah : 1) Melindungi isi sel 2) Mengatur keluar masuknya molekul-molekul. Membran plasma bersifat semi permeabel (selektif permeabel)

artinya ada zat-zat tertentu yang dapat melewati membran dan ada pula yang tidak. 3) Sebagai reseptor (penerima) rangsangan dari luar sel.

b.b.b.b. SitoplasmaSitoplasmaSitoplasmaSitoplasma Sitoplasma atau plasma sel adalah cairan yang berada di dalam sel selain nukleoplasma (plasma/cairan

inti). Sitoplasma tersusun atas cairan dan padatan. Cairan sitoplasma disebut sitosol yang disebut pula dengan matriks sitoplasma. Padatan sitoplasma adalah organel-organel, yaitu bagian sel yang memiliki fungsi khusus, misalnya ribosom, mitokondria, dan kompleks golgi.

Sifat fisik sitosol dapat berubah-ubah. Pada kondisi tertentu, sitosol berada dalam fase sol (cair) dan pada saat yang lain berada dalam fase gel (padat). Sitoplasma berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan-bahan kimia yang penting bagi metabolisme sel, seperti enzim-enzim, ion-ion, gula, lemak, dan protein.

c.c.c.c. NukleusNukleusNukleusNukleus Inti sel atau nukleus merupakan organel terbesar yang berada di dalam

sel. Di dalam inti sel terdapat matriks yang disebut dengan nukleoplasma (plasma/cairan inti), nukleolus (anak inti), RNA dan kromosom. Kromosom tersusun atas protein dan DNA.

Membran nukleus terdiri atas membran luar dan membran dalam. Membran luar berhubungan langsung dengan retikulum endoplasma dan akhirnya ke membran sel. Nukleoplasma bersifat gel. Di dalamnya terdapat benang-benang kromatin (benang penyerap warna). Pada proses mitosis, benang kromatin itu tampak memendek dan disebut kromosom. Nukleolus (anak inti) terbentuk pada saat terjadi proses transkripsi (sintesis RNA) di dalam nukleus. Fungsi nukleus antara lain adalah mengendalikan seluruh kegiatan sel, mengatur pembelahan sel dan sebagai pembawa informasi genetik.

Nukleus

d.d.d.d. SentriolSentriolSentriolSentriol Sentriol hanya dijumpai pada sel hewan, sedangkan pada sel tumbuhan tidak. Sentriol terletak saling

tegak lurus antara sesamanya di dekat nukleus. Pada saat pembelahan mitosis, sentriol terbagi menjadi dua, tiap-tiap bagian menuju ke kutub sel yang berlawanan. Maka terbentuklah benang-benang spindel yang menghubungkan kedua kutub tersebut. Benang spindel berfungsi untuk menarik kromosom menuju ke kutub masing-masing. Dengan demikian fungsi sentriol adalah memancarkan benang-benang spindel pada saat pembelahan sel.

e.e.e.e. Retikulum EndoplasmaRetikulum EndoplasmaRetikulum EndoplasmaRetikulum Endoplasma (RE)(RE)(RE)(RE) Retikulum berarti anyaman benang/jala. Membran RE merupakan

kelanjutan dari membran nukleus hingga ke membran plasma. Ada dua macam RE, yaitu : 1) RE kasar, yaitu RE yang ditempeli ribosom 2) RE halus, yaitu RE yang tidak ditempeli ribosom

Fungsi RE adalah : o Menampung protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke

kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel (RE kasar) o Mensintesis lemak dan kolesterol (RE halus) o Menetralkan racun o Transportasi molekul-molekul dari bagian sel yang satu ke bagian sel yang

lain (RE kasar dan RE halus)

Retikulum Endoplasma

f.f.f.f. RibosomRibosomRibosomRibosom RNA tersusun atas RNA-ribosom dan protein. Ribosom ada yang menempel

pada membran RE, ada pula yang melayang-layang di dalam sitoplasma. Fungsi ribosom adalah tempat berlangsungnya sintesis protein.

g.g.g.g. Kompleks GolgiKompleks GolgiKompleks GolgiKompleks Golgi Pada sel tumbuhan kompleks golgi disebut diktiosom. Organel ini terletak

antara RE dan membran plasma. Golgi berfungsi : 1) Menambahkan glioksilat pada protein membentuk glikoprotein. Selanjutnya

glikoprotein tersebut dibawa oleh golgi ke luar sel, sehingga golgi disebut juga sebagai organel seketori.

2) Mensintesis glikolipid 3) Membentuk dinding sel pada tumbuhan 4) Membentuk lisosom

Kompleks Golgi

Hand Out Biologi Umum

3

h.h.h.h. LisosomLisosomLisosomLisosom Lisosom berisi enzim hidrolitik yang disebut lisozim. Enzim ini berfungsi dalam pencernaan intra

sel, yaitu mencerna zat-zat yang masuk ke dalam sel. Lisosom dapat dibentuk secara langsung oleh RE dan Golgi.

Proses pencernaan oleh lisosom dapat diuraikan sebagai berikut. Misalnya sel menelan benda asing berupa bakteri secara fagositosis, maka bakteri tersebut dimasukkan ke dalam vakuola. Vakuola berisi bakteri segera didatangi lisosom. Membran vakuola dan membran lisosom bersinggungan, kemudian membran tersebut bersatu. Enzim lisosom masuk ke dalam vakuola, kemudian segera mencerna bakteri. Enzim lisosom tidak aktif mencerna jika membran lisosom tidak pecah. Apabila mebran pecah, maka enzim lisosom akan keluar dan mencerna sel itu sendiri.

Kegagalan dalam proses pencernaan oleh lisosom dapat menyebakan penyakit silikosis dan reumatik. 1) Silikosis Pada orang yang bekerja di daerah berdebu, debu-debu itu terhisap

ke dalam paru-paru. Di dalam sel alvoli , debu-debu dalam vakuola dicerna oleh enzim lisosom. Namun bila debu mengandung silikon yang keras, debu tidak tercerna dan sebaliknya justru membran vakuola menjadi bocor. Akibatnya enzim lisozim keluar mencerna sel paru-paru. Orang yang menderita penyakit demikian disebut menderita silikosis.

2) Reumatik Orang-orang yang sering mengkonsumsi makanan dari organ dalam

(usus, hati), belinjo dan rebung, darahnya banyak mengandung asam urat (berupa kristal). Asam urat itu masuk ke dalam lisosom dan tidak dapat dicerna. Kemudian enzim lisosom keluar, mencerna sel-sel pada persendian, akibatnya orang tersebut menderita reumatik. Penderita reumatik mengalami bengkak dan radang pada persendian yang menyebabkan rasa sakit yang luar biasa.

i.i.i.i. Badan MikroBadan MikroBadan MikroBadan Mikro Badan mikro terdiri atas peroksisom dan glioksisom

1) Peroksisom, mengandung enzim katalase yang berfungsi untuk menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi oksigen dan air. Peroksisom terdapat pada sel hewan maupun sel tumbuhan.

2) Glioksisom, hanya terdapat pada sel tumbuhan. Glioksisom mengandung enzim katalase dan oksidase yang berperan dalam proses metabolisme lemak menjadi gula untuk menghasilkan energi.

j.j.j.j. MitokondriaMitokondriaMitokondriaMitokondria Mitokondria merupakan menghasil energi (ATP) karena

berfungsi sebagai tempat berlangsungnya respirasi sel. Proses respirasi berlangsung pada membran dalam mitokondria (pada krista) dan matriks mitokondria. Matriks adalah cairan yang berada di dalam mitokondria dan bersifat sebagai gel.

k.k.k.k. Mikrotubulus dan MikrofilamenMikrotubulus dan MikrofilamenMikrotubulus dan MikrofilamenMikrotubulus dan Mikrofilamen Mikrotubulus merupakan organel berbentuk tabung atau pipa.

Mikrotubulus terdapat pada benang-benang spindel yang menghubungkan kedua kutub sel pada saat sel membelah. Gerakan kromosom dari arah ekuator ke kutub masing-masing pada tahap anafase dikendalikan oleh mikrotubulus. Mikrotubulus juga merupakan penyusun dari sentriol, flagel dan silia. Dengan demikian mikrotubulus juga berperan dalam pergerakan sel.

Mikrofilamen tersusun atas dua macam protein, yaitu aktin dan miosin yang dapat mengakibatkan terjadinya kontraksi pada sel-sel otot. Mikrofilamen juga berfungsi untuk membentuk rangka pada sel.

Mitokondria Mikrotubulus Mikrofilamen

Pada protozoa, misal amoeba, mikrofilamen berperan dalam pembentukan pseudopodia, gerakan sel dan gerakan sitoplasma.

Perbedaan Sel Hewan dan Sel TumbuhanPerbedaan Sel Hewan dan Sel TumbuhanPerbedaan Sel Hewan dan Sel TumbuhanPerbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan memiliki organel tertentu yang tidak terdapat pada sel hewan, demikian pula sebaliknya. Sel tumbuhan memiliki dinding sel, plastida dan vakuola yang tidak dimiliki oleh sel hewan, sebaliknya sel hewan memiliki sentriol dan lisosom yang tidak dimiliki oleh sel tumbuhan.

Hand Out Biologi Umum

4

1.1.1.1. Sel TumbuhanSel TumbuhanSel TumbuhanSel Tumbuhan a. Dinding sel

Dinding sel berperan dalam turgiditas (kekakuan) sel. Dinding sel mengakibatkan bentuk sel menjadi tetap. Pada sel yang bertetangga terdapat hubungan melalui pori yang disebut noktah. Sitoplasma dari sel yang satu dapat lewat/masuk ke sel yang lain membentuk seperti juluran yang disebut plasmodesmata. Melalui pori ini lah zat-zat dapat dilewatkan dari sel yang satu ke sel yang lain.

b. Plastida Plastida adalah organel yang mengandung pigmen. Macam-macam Plastida : 1. Kromoplas, adalah plastida yang

mengandung pigmen merah, jingga dan kuning. Kromoplas terdapat pada buah tomat dan wortel.

Sel Tumbuhan

2. Leukoplas, adalah plastida yang tidak mengandung pigmen warna. Terdapat dalam sel jaringan tumbuhan yang biasanya tidak terkena cahaya.

3. Amiloplas, adalah plastida yang mengandung amilum. 4. Kloroplas, adalah plastida yang mengadung klorofil. Kloroplas memiliki

membran rangkap, yaitu membran luar dan membran dalam. Membran luar permukaannya rata. Membran dalam membungkus cairan kloroplas yang disebut stroma. Membran dalam kloroplas melipat ke arah dalam dan membentuk lembaran-lembaran yang disebut tilakoid. Pada tempat-tempat tertentu, tilakoid bertumpuk-tumpuk, membentuk badan seperti tumpukan uang logam yang disebut grana.

c. Vakuola Vakuola dibatasi oleh membran yang disebut tonoplas. Vakuola berfungsi sebagai tempat menyimpan air, cadangan makanan, dan minyak atsiri, serta tempat menimbun sisa metabolisme. Banyak sedikitnya air dalam vakuola mempengaruhi turgiditas sel.

2.2.2.2. Sel HewanSel HewanSel HewanSel Hewan Pada sel hewan terdapat sentriol dan lisosom yang tidak terdapat

pada sel tumbuhan. Sel tumbuhan umumnya tidak memiliki vakuola. Jika ada, vakuola tersebut berukuran kecil. Bagian yang paling besar pada sel hewan adalah nukleus.

Sel Hewan

Plasmodesmata

Kloroplas

Hand Out Biologi Umum

5

Tabel Perbandingan Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

No Bagian Sel Sel Tumbuhan Sel Hewan 1 Dinding Sel Ada Tidak Ada 2 Membran Plasma Ada Ada 3 Nukleus Ada Ada 4 Retikulum Endoplasma Ada Ada 5 Ribosom Ada Ada 6 Badan Mikro (Peroksisom) Ada Ada 7 Badan Mikro (Glioksisom) Ada Tidak Ada 8 Kompleks Golgi Ada (disebut diktiosom) Ada 9 Mitokondria Ada Ada 10 Lisosom Tidak ada Ada 11 Sentriol Tidak ada Ada 12 Plastida Ada Tidak ada 13 Vakuola Ada Tidak ada

Transportasi Transportasi Transportasi Transportasi SelSelSelSel

Fungsi membran sel antara lain sebagai pengatur keluar masuknya zat. Perpindahan molekul atau ion melewati membran ada 2 macam, yaitu : 1. Transpor Pasif, adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan tersebut

terjadi secara spontan, dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contoh transpor pasif adalah difusi dan osmosis.

2. Transpor aktif, adalah perpindahan molekul atau ion dengan menggunakan energi dari sel itu, dan perpindahan tersebut dapat terjadi meskipun melawan gradien konsentrasi. Contoh transpor aktif adalah pompa ion Na

+ dan K

+, endositosis dan eksositosis.

1.1.1.1. DifusiDifusiDifusiDifusi Difusi adalah penyebaran molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Contoh molekul dari sesendok sirup akan menyebar ke seluruh volume air di gelas, meskipun tanpa di aduk, hingga kerapatan zat tersebut merata.

2.2.2.2. OsmosisOsmosisOsmosisOsmosis Osmosis adalah perpindahan ion/molekul dari kerapatan tinggi ke kerapatan rendah dengan melewati suatu membran. Osmosis dapat didefinisikan sebagai difusi lewat membran.

Zat-zat yang dapat melewati membran antara lain air, zat-zat elektrolit lemah seperti Na+, K

+, I

-, zat-

zat yang tidak bermuatan, zat-zat tertentu yang larut dalam lemak, asam amino, asam lemak, gliserol, dan gula sederhana. Sedangkan zat-zat yang tidak dapat melewati membran antara lain zat-zat gula kompleks (pati, polisakarida), protein, dan zat-zat yang mudah larut dalam pelarut organik.

Contoh peristiwa osmosis : a. Seandainya di dalam ruangan A terdapat larutan Na

+ 20% sedangkan di B tidak, maka kerapatan air di A

80% dan Na+

20%, sedangkan di B kerapatan air 100%, dan Na+ 0%. Karena membran permeabel

terhadap Na+, maka Na

+ akan berosmosis dari A ke B, sedangkan air akan berosmosis dari B ke A.

Kerapatan kedua macam zat tersebut pada kondisi akhir sama, yaitu air 90% dan Na+ 10%.

l. Ruangan A dan B dibatasi membran semi permeabel. Di ruangan A ada larutan gula 20%, sedangkan di ruangan B ada larutan gula 10%. Jadi di A kerapatan air 80% dan gula 20%, sedangkan di B kerapatan air 90% dan gula 10%. Menurut ketentuan, zat akan mengalami osmosis dari kerapatan tinggi ke kerapatan rendah melewati membran. Namun karena membran impermeabel (tidak dapat dilewati) terhadap gula, maka gula tidak dapat melewati membran. Air dapat melewati membran dari B ke A hingga tercapai keseimbangan. Osmosis akan berhenti jika kerapatan air di A dan B sama, yaitu 85%. Jadi pada akhir proses kerapatan ruangan A dan ruangan B sama, yaitu kerapatan air 85% dan gula 15%.

Ada kalanya proses osmosis dapat membahayakan sel, yaitu dapat menyebabkan terjadinya lisis, krenasi dan plasmolisis. 1. Lisis, yaitu hancurnya sel karena rusaknya atau robeknya membran plasma. Lisis dapat terjadi jika sel

berada pada kondisi hipotonik (lingkungan lebih encer dari sel), sel akan kemasukan air dalam jumlah yang banyak sehingga membran plasma menjadi robek.

2. Krenasi, yaitu berkeriputnya sel karena kekurangan air. Krenasi dapat terjadi jika sel berada pada kondisi hipertonik (lengkungan lebih pekat dari sel), menyebabkan air banyak keluar dari sel sehingga sel menjadi berkeriput.

3. Plasmolisis, yaitu peristiwa lepasnya membran sel dari dinding sel. Plasmolisis dapat terjadi pada sel tumbuhan yang berada pada kondisi hipertonik. Plasmolisis yang parah dapat menyebabkan kematian sel

3.3.3.3. Pompa Natrium dan KaliumPompa Natrium dan KaliumPompa Natrium dan KaliumPompa Natrium dan Kalium Pompa Na dan K tergolong transpor aktif. Pada transpor aktif, zat dapat berpindah dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi. Meskipun ion Na

+ dan K

+ dapat melewati membran, tetapi karena kebutuhan K

+ tinggi,

maka diperlukan lagi pemasukan ion K+ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na

+ ke luar sel.

Hand Out Biologi Umum

6Konsentrasi ion K

+ di luar sel rendah, dan di dalam sel tinggi. Sebaliknya konsentrasi ion Na

+ di

dalam sel rendah dan di luar sel tinggi. Akibatnya terjadi pemasukan ion K+ dan pengeluaran ion Na

+ melawan

gradien konsentrasi dengan menggunakan energi ATP.

4.4.4.4. Eksositosis dan EndositosEksositosis dan EndositosEksositosis dan EndositosEksositosis dan Endositosisisisis Endositosis artinya pemasukan zat ke dalam sel, sedangkan eksositosis artinya pengeluaran zat dari dalam sel. Contoh endositosis adalah fagositosis dan pinositosis. Fagositosis adalah pemasukan zat padat, misal sel memakan bakteri. Pinositosis adalah pemasukan zat cair. Contoh eksositosis adalah proses pengeluaran zat dari dalam sel-sel kelenjar pada peristiwa sekresi. Misalnya sel-sel peghasil enzim pencernaan mensekresikan enzim tersebut ke dalam usus.

PENTINGNYA PROSES TRANSPOR MEMBRAN DALAM KEHIDUPAPENTINGNYA PROSES TRANSPOR MEMBRAN DALAM KEHIDUPAPENTINGNYA PROSES TRANSPOR MEMBRAN DALAM KEHIDUPAPENTINGNYA PROSES TRANSPOR MEMBRAN DALAM KEHIDUPANNNN Pemahaman tentang transpor pasif (difusi dan osmosis) dapat membantu mengatasi permasalahan dalam pertanian. Misalnya untuk menentukan dosis pupuk dan obat-obatan yang aman untuk tanaman. Jika dosis terlalu pekat maka akan menimbulkan plasmolisis yang dapat mematikan tanaman. Selain itu dengan memahami transpor pasif, kita dapat mengetahui bahwa macam zat yang diberikan kepada tanaman sebagai nutrient hendaknya berupa ion-ion yang mudah masuk ke dalam sel-sel tanaman.

(a) Eksositosis dan (b) Endositosis