Struktur Sel dan Fungsinya

            Sel memiliki bagian-bagian dan organel-organel yang berbeda bentuk, ukuran, struktur, dan fungsinya. Untuk mengkaji komponen organel sel dan fungsinya, ahli sitologi menggunakan pendekatan biokimiawi yang disebut fraksionasi sel, untuk mengisolasi komponen-komponen sel yang ukurannya berbeda. 

Gambar 1. Struktur Sel Eukariotik Hewan

Gambar 2. Struktur Sel Eukariotik Tumbuhan

Komponen-komponen sel atau organel-organel yang terdapat di dalam sel eukariotik, yaitu membran sel (membran plasma sel), nukleus (inti sel), sitoplasma, ribosom, retikulum endoplasma, badan Golgi, lisosom, peroksisom, glioksisom, mitokondria, plastida, vakuola, sentrosom dan sentriol, sitoskeleton, serta dinding sel

1. MEMBRAN SEL (Membran Plasma)

Membran sel merupakan lapisan tipis dengan ketebalan sekitar 8 nm, yang membatasi isi sel dengan lingkungan di sekitarnya. Membran sel bersifat selektif permeabel atau semipermeabel karena hanya dapat dilewati oleh ion, molekul, dan senyawa-senyawa tertentu. Pada sel hewan dan manusia, membran sel terletak di bagian terluar, sedangkan pada tumbuhan membran sel dikelilingi dinding sel. Membran plasma tersusun dari bahan lipid (fosfolipid), protein, dan karbohidrat.

Model struktur membran sel dikemukakan oleh J. Singer dan G. Nicolson pada tahun 1972, yang disebut model mosaik fluida. Model mosaik fluida menyatakan bahwa membran plasma bersifat dinamis karena molekul lipid dan protein penyusunnya dapat bergerak seperti zat cair (fluida). Membran plasma terdiri atas dua lapisan (bilayer) fosfolipid, dan pada matriks fluida bilayer fosfolipid tersebut tersebar banyak jenis protein (misalnya pada membran plasma sel darah merah terdapat lebih dari 50 jenis protein). Satu unit fosfolipid terdiri atas: 

a. Fosfat di bagian kepala pada permukaan membran, yang bersifat hidrofilik atau suka air.
       b. Asam lemak di bagian ekor, yang tersembunyi di dalam membran, dan bersifat hidrofobik atau tidak suka air.

Berdasarkan letaknya, protein membran dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu: 

a. Protein integral (intrinsik), tertanam di antara bilayer fosfolipid. Protein integral memiliki sisi luar pada kedua membran yang bersifat hidrofilik dan bagian dalam yang bersifat hidrofobik,
b. Protein periferal (ekstrinsik), terikat secara longgar pada permukaan membran atau pada protein integral.

Komposisi lipid dan protein antara sisi dalam dan sisi luar membran bersifat asimetris (tidak sama). Pada permukaan membran terdapat karbohidrat berupa oligosakarida. Oligosakarida terikat secara kovalen dengan lipid yang kemudian disebut glikolipid, sedangkan oligisakarida yang terikat dengan protein disebut glikoprotein. Keragaman molekul dan lokasi oligosakarida pada permukaan membran sel berfungsi sebagai penanda, misalnya golongan darah A, B, AB, dan O memiliki keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah (eritrosit). 

Fungsi membran sel adalah sebagai berikut :

a. Mengontrol masuk dan keluarnya zat dari atau ke dalam sel.
b. Sebagai pelindung agar isi sel tidak keluar. 
c. Sebagai reseptor (menerima rangsangan) dari luar sel. 

Gambar 3. Struktur membran plasma sel

2. NUKLEUS (Inti Sel)

Merupakan bagian yang paling penting bagi sel; berdiameter 5 um, diselubungi membran ganda (membran luar dan dalam) yang dipisahkan oleh ruangan sekitar 20 - 40 nm. Membran inti tersusun dari bahan lipid dan protein. Di sekeliling inti terdapat pori-pori berdiameter 100 nm untuk mengatur keluar-masuknya makromolekul dari nukleus. Pada bibir pori, membran dalam dan membran luar tampak menyatu. Di dalam nukleus terdapat nukleoplasma (plasma inti), anak inti (nukleolus), dan materi genetik berupa benang-benang kromatin. Saat sel akan membelah, benang benang kromatin memendek dan menebal, yang kemudian disebut kromosom. Nukleolus (anak inti) berbentuk bola, berwarna pekat, dan menempel pada kromatin. Jumlah nukleolus bervariasi, dapat berjumlah dua atau lebih, dan berfungsi untuk menyintesis komponen ribosom.

Gambar 4. Struktur Nukleus (Inti Sel)

Fungsi nukleus, yaitu:

a. Mengontrol sintesis protein dengan cara menyintesis m-RNA sesuai dengan perintah DNA,
b. Mengendalikan proses metabolisme sel
c. Menyimpan informasi genetik berupa DNA
d. Tempat penggandaan (replikasi) DNA.

3.SITOPLASMA

Sitoplasma adalah cairan sel yang terletak di dalam sel, di luar inti sel dan organel sel. Sitoplasma berbentuk cairan koloid homogen yang jernih, serta mengandung nutrien, ion-ion, garam, dan molekul organik. Sitoplasma dapat mengalami perubahan dari fase sol (konsentrasi air tinggi) ke fase gel (konsentrasi air rendah) atau sebaliknya. 

Fungsi sitoplasma, yaitu:

a. Tempat organe sel dan sitoskeleton.
b. Memungkinkan terjadinya pergerakan organel sel oleh aliran sitoplasma
c. Tempat terjadinya reaksi metabolisme sel.
d. Untuk menyimpan molekul-molekul organik (misalnya, karbohidrat, lemak, protein, dan enzim).

4. RIBOSOM

Ribosom berbentuk butiran kecil dengan diameter sekitar 20 — 22 nm. Pada sel-sel tertentu dengan laju sintesis protein yang tinggi (misalnya, sel hati), akan memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak hingga mencapai jutaan ribosom.

Ribosom dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

a. Ribosom bebas, tersuspensi di dalam sitosol. Ribosom bebas menyintesis protein yang akan berfungsi di dalam sitosol, seperti enzim metabolisme.
b. Ribosom terikat, menempel pada retikulum endoplasma (RE). Ribosom terikat menyintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran RE, sekresi protein, serta pembungkusan pada organel tertentu seperti isosom. 

Sintesis protein adalah proses pencetakan protein di dalam sel. Protein merupakan senyawa yang tersusun dari polimer-polimer yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Sifat protein sebagai pengendali dan zat pembangun makhluk hidup, ditentukan oleh jumlah, jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA (deoxyribonucleic acid). Sintesis protein bertujuan untuk pembentukan sifat struktural, fungsional, serta reproduksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan sel. Di dalam tubuh, sintesis protein bermanfaat untuk menghasilkan hormon, enzim, antibodi, sumber energi, serta pembentukan dan perbaikan sel-sel atau jaringan tubuh.

5. RETIKULUM ENDOPLASMA (RE)

Retikulum endoplasma (RE) merupakan membran berbentuk labirin yang berhubungan dengan selubung inti sel. Retikulum  endoplasma meliputi lebih dari separuh total membran di dalam sel. Retikulum endoplasma tersusun dari jaring-jaring tubula dan gelembung membran sisterna (Latin, cisterna = kotak). Retikulum endoplasma dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:

· a. Retikulum endoplasma halus (tidak bergranula), jika permukaannya tidak ditempeli oleh ribosom. RE halus berperan dalam proses sintesis lipid (fosfolipid dan sterol), metabolisme karbohidrat dan menetralisir racun. Di dalam sel ovarium, testis, hati, dan otot, banyak mengandung RE halus.

·  b. Retikulum endoplasma kasar (bergranula), jika permukaannya ditempeli oleh ribosom. RE kasar berperan membentuk fosfolipid membrannya sendiri dan sintesis protein sekretori (misalnya glikoproteindan hormon insulin di dalam sel pankreas). Protein sekretori yang keluar dari RE, dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula tersebut kemudian berpindah ke bagian sel lainnya (misalnya badan Golgi), dan disebut vesikula transpor. 

Gambar 5. Retikulum Endoplasma (RE)

6. BADAN GOLGI (APARATUS GOLGI)

Badan Golgi ditemukan pertama kali oleh Cammilio Golgi pada tahun 1898 di dalam sel-sel kelenjar. Badan Golgi terdiri atas tumpukan kantong membran pipih sisterna dan vesikula-vesikula. Badan Golgi berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman produk sel. Materi dalam vesikula transpor dari RE akan diterima oleh badan Golgi untuk dimodifikasi, disimpan, dan akhirnya dikirim ke permukaan sel atau untuk tujuan lain. Badan Golgi pada tumbuhan disebut diktiosom. Sel hewan memiliki 10 — 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan mengandung ratusan badan Golgi. Di dalam sel-sel sekretori seperti pada kelenjar pencernaan dan kelenjar air mata, terdapat badan Golgi dengan jumlah lebih banyak. 

Fungsi badan Golgi, yaitu :

a. Berperan dalam sekresi atau membentuk vesikula yang berisi enzim untuk sekresi.
b. Membuat makromolekul, seperti polisakarida dan asam hialuronat (zat lengket pada sel-sel hewan).
c. Membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim pemecah selubung sel telur.
d. Membentuk membran plasma dari vesikula-vesikula yang dilepaskan.
e. Membentuk dinding sel pada tumbuhan. 

Gambar 6. Badan Golgi

7. LISOSOM

Lisosom merupakan organel kecil berdiameter 0,1-m, berbentuk seperti kantong (vesikel) yang diselubungi membran tunggal. Lisosom berisi enzim hidrolitik yang mencerna makromolekul, contohnya enzim nuklease menghidrolisis asam nukleat, enzim protease menghidrolisis protein, dan enzim lipase yang menghidrolisis lipid. Lisosom dibuat di RE kasar, kemudian ditransfer dan diproses lebih lanjut di badan Golgi.

Fungsi lisosom, yaitu:

a. Berperan pada pencernaan intrasel.
b. Berperan pada proses fagositosis dengan cara menelan dan mencerna partikel yang lebih kecil, seperti yang dilakukan oleh organisme uniseluler, misalnya Amoeba. Pada manusia, sel makrofag memfagositosis bakteri atau kuman penyakit lainnya.
c. Autofag atau menelan dan mendaur ulang organel yang rusak
d. Autolisis atau perusakan sel sendiri dengan cara membebaskan semua isi lisosom. Autolisis terjadi pada peristiwa hilangnya ekor katak saat metamorfosis.

Penyakit yang timbul akibat kelainan lisosom, yaitu: 

a. Pompe, ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakarida, schingga terjadi akumulasi (penimbunan) glikogen yang dapat merusak sel-sel hati. 
b. Tay-Sachs, enzim pencerna lipid inaktif atau hilang, sehingga terjadi penimbunan lipid yang dapat merusak otak. 

Gambar 7. Pembentukan dan fungsi Lisosom

8. PEROKSISOM

Peroksisom merupakan organel yang menyerupai kantong berbentuk agak bulat, mengandung butiran kristal, dan diselubungi membran tunggal. Peroksisom terbentuk dan tumbuh melalui penggabungan protein dan lipid di dalam sitosol, kemudian setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah untuk memperbanyak diri. Peroksisom mengandung enzim oksidase dan enzim katalase. Enzim oksidase berfungsi memindahkan hidrogen dari suatu substrat agar dapat bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) sebagai produk sampingan. Oleh karena itu, organel tersebut dinamakan peroksisom. Hidrogen peroksida yang terbentuk bersifat racun, tetapi akan diubah oleh enzim katalase yang juga dihasilkan oleh peroksisom menjadi air dan oksigen. Pada hewan, peroksisom banyak ditemukan di dalam sel hati dan ginjal. Pada tumbuhan, peroksisom dapat ditemukan di dekat kloroplas dan mitokondria pada sel-sel daun.

Fungsi peroksisom, yaitu :
a. Penghasil enzim oksidase dan katalase.
b. Memecah asam lemak menjadi molekul kecil sebagai bahan bakar untuk respirasi sel.
c. Di dalam sel hati, peroksisom menetralisir racun !kohol dan senyawa berbahaya lainnya. 

9. GLIOKSISOM

Glioksisom adalah sejenis peroksisom yang ditemukan pada jaringan penyimpan lemak dari biji tumbuhan. Glioksisom berfungsi untuk menghasilkan enzim yang dapat mengubah asam lemak menjadi gula, yang akan digunakan sebagai sumber energi pada saat biji sedang berkecambah.

10. MITOKONDRIA

Mitokondria merupakan organel berbentuk silinder dengan panjang 1 — 10 um, dan diselubungi dua membran (membran luar dan membran dalam). Membran dalam mitokondria berlekuk-lekuk, disebut krista. Krista memperluas permukaan membran sehingga dapat meningkatkan produktivitas respirasi sel. Membran dalam membentuk dua ruangan internal mitokondria, yaitu ruangan sempit intermembran serta ruangan matriks yang berisi enzim respirasi sel, ribosom, DNA, dan RNA. Mitokondria disebut organel semiotonom karena memiliki DNA yang dapat mengatur sintesis protein yang dilakukan oleh ribosom di dalam organel tersebut. Di dalam suatu sel terdapat satu hingga ribuan mitokondria, bergantung pada tingkat aktivitas sel tersebut. Mitokondria berperan dalam respirasi sel atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP.

Gambar 8. Struktur Mitokondria

11. PLASTIDA

Plastida adalah organel penyimpan materi yang diselubungi oleh membran ganda. Antara membran dalam dan membran luar dipisahkan oleh ruangan sempit intermembran. lastida hanya terdapat pada sel tumbuhan dan alga (ganggang)

Plastida dibedakan menjadi 3 macam, yaitu: 

a. Leukoplas, merupakan plastida yang berwarna putih atau tidak berwarna. Leukoplas terdapat pada sel-sel akar, umbi, dan biji. Berdasarkan jenis materi yang disimpan, leukoplas dibedakan menjadi amiloplas (menyimpan amilum), elaioplas (menyimpan minyak), dan proteoplas (menyimpan protein). 

b. Kromoplas, merupakan plastida yang mengandung pigmen selain klorofil (hijau), contohnya fikoeritrin (merah), fikosianin (biru), fikosantin (cokelat), karoten (kuning), dan lain-lain. Kromoplas terdapat pada sel bunga dan buah-buahan yang masak. 

c. Kloroplas, merupakan plastida berbentuk seperti lensa, berukuran 2 ym x 5 pm, dan mengandung pigmen hijau (klorofil). Kloroplas terdapat pada sel-sel yang melakukan fotosintesis, misalnya sel daun dan ganggang hijau. Kloroplas merupakan organel semiotonom karena memiliki DNA dan ribosom. Di dalam kloroplas terdapat kantong-kantong pipih yang disebut tilakoid. Tilakoid yang bertumpuk-tumpuk disebut grana. Grana-grana tersebut dihubungkan oleh tubula tipis di antara tilakoid. Di luar tilakoid terdapat cairan yang disebut stroma. 

Gambar 9. Struktur Kloroplas

12. VAKUOLA

Vakuola adalah organel berbentuk vesikula besar yang berisi cairan dan diselubungi membran tunggal. Vakuola terbentuk oleh pelipatan membran sel ke arah dalam. Vakuola yang berukuran besar dapat terbentuk karena penggabungan vakuola-vakuola kecil dari retikulum endoplasma (RE) maupun badan Golgi. Vakuola yang terdapat pada organisme bersel satu (misalnya Amoeba dan Paramaecium) dapat dibedakan manjadi 2 jenis, yaitu:

a. Vakuola makanan, yang dibentuk saat fagositosis dan berfungsi untuk mencerna serta mengedarkan hasil pencernaan ke seluruh bagian sel.

b. Vakuola kontraktil atau vakuola berdenyut, berfungsi sebagai osmoregulator, yaitu pengatur tekanan osmosis sel dengan cara memompa air yang berlebihan ke luar sel.

Pada sel tumbuhan, vakuola dibatasi oleh membran tonoplas. Pada umumnya, sel tumbuhan memiliki satu vakuola sentral yang besar, menempati hingga 80 % dari total ruangan sel. Vakuola sentral pada sel tumbuhan dapat berfungsi sebagai lisosom. Vakuola akan berukuran semakin besar seiring dengan bertambahnya umur sel tumbuhan tersebut.

Vakuola pada sel tumbuhan berfungsi sebagai berikut: 

a. Menyimpan gas, senyawa-senyawa organik (misalnya alkaloid, protein, dan asam organik) dan ion anorganik (misalnya kalium dan klorida).
b. Tempat menyimpan pigmen daun, buah, dan bunga (antosianin), misalnya warna merah, kuning, dan ungu
c. Menyimpan senyawa beracun atau aroma tidak sedap. Hal ini dapat melindungi tumbuhan dari gangguan pemangsa. Menyerap air sehingga sel menjadi lebih besar.
d. Tempat pembuangan akumulasi produk sampingan hasil metabolisme yang berbahaya. 

Gambar 10. Vakuola sentral sel tumbuhan

13. SENTROSOM dan SENTRIOL

Sentrosom merupakan organel tempat tumbuhnya mikrotubul yang terletak di dekat nukleus. Di dalam sentrosom terdapat satu pasang sentriol, tetapi sentrosom pada tumbuhan tidak memiliki sentriol. Sentriol berbentuk silinder, tersusun dari 9 pasang triplet mikrotubula. Sentriol dapat bereplikasi dan membentuk benang benang spindel yang akan mengikat dan menarik kromatid ke arah kutub yang berlawanan pada anafase saat pembelahan sel secara mitosis maupun meiosis.

Pembelahan meiosis berfungsi dalam proses pembentukan sel gamet. Sementara itu, pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan makhluk hidup, mengganti sel-sel yang rusak, sel mati, atau sel yang sudah tua. Pembelahan mitosis banyak terjadi pada sel-sel embrional atau jaringan yang masih muda, seperti pada ujung akar dan ujung batang.

14. SITOSKELETON

Sitoskeleton merupakan kerangka sel yang kuat dan lentur, berupa jalinan serabut yang tersebar di seluruh sitoplasma. Sitoskeleton berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel, serta berperan sebagai tempat tertambatnya beberapa organel sel. Sitoskeleton dapat dibongkar di suatu bagian sel, kemudian dapat dirakit kembali di bagian sel lainnya, sehingga menyebabkan perubahan bentuk sel. Berdasarkan ukurannya, sitoskeleton dibedakan menjadi mikrotubula, filamen intermediet (filamen antara), dan mikrofilamen (filamen aktin).

a. Mikrotubula

Mikrotubula berbentuk seperti batang lurus yang berongga, dengan diameter 25 nm dan panjang 200 nm — 25 pm. Mikrotubula terbentuk dari protein globular tubulin.

Fungsi mikrotubula, antara lain :

a. Memberi bentuk sel.
b. Sebagai jalur pergerakan organel yang memiliki molekul motor, misalnya vesikula sekretori dari badan Golgi bergerak ke membran plasma.
c. Berperan terhadap pemisahan kromosom ke arah kutub yang berlawanan saat pembelahan sel.

b. Mikrofilamen (filamen aktin)

Mikrofilamen atau filamen aktin berbentuk padat dengan diameter 7 nm, yang terdiri atas rantai ganda dari subunit aktin yang terlilit. Aktin merupakan suatu protein globular. Fungsi mikrofilamen, yaitu:

a. Bergabung dengan protein lain membentuk jalinan tiga dimensi yang menyokong bentuk sel.

b. Menyebabkan lapisan sitoplasma luar memiliki kekentalan semipadat (gel).

c. Membentuk susunan sejajar berselang seling dengan filamen miosin yang lebih tebal untuk kontraksi sel-sel otot. Kontraksi otot terjadi akibat aktin dan miosin yang saling meluncur melewati satu sama lain, sehingga sel akan lebih pendek. 

d. Pada sel tumbuhan, interaksi aktin dan miosin serta transformasi sol ke gel, menyebabkan aliran sitoplasma di dalam sel

e. Mengatur motilitas sel atau pergerakan ameboid pada pseudopodia. 

f. Membentuk inti mikrovili, yaitu penonjolan halus yang memperluas permukaan sel.

g. Membentuk alur pembelahan sel.

c. Filamen intermediet (filamen antara)

Filamen intermediet adalah serabut protein dengan diameter 8 — 12 nm yang menggulung seperti kabel dan lebih tebal dari mikrofilamen. Filamen intermediet tersusun dari subunit protein yang disebut keratin, dan bersifat lebih permanen. Pungsi filamen intermediet, yaitu :

a. Memperkuat bentuk sel

b. Menjaga kestabilan posisi organel sel tertentu.

c. Tempat bertautnya nukleus.

d. Membentuk lamina nukleus yang melapisi bagian dalam selubung nukleus, 

Gambar 11. Struktur Sitoskeleton (a) mikrotubula, (b) mikrofilamen, (c) filamen intermediet

15. DINDING SEL

Dinding sel memiliki ketebalan 0,1 pm hingga beberapa mikrometer. Dinding sel terdapat pada sel tumbuhan, jamur, dan alga (ganggang). Sel tumbuhan muda mula-mula membentuk dinding sel primer yang lentur dan relatif tipis. Kemudian, di antara dinding-dinding primer antarsel yang berdekatan membentuk lamela tengah dari pektin atau polisakarida yang bersifat lengket. Setelah sel tumbuhan dewasa, sel tersebut akan membentuk dinding sel sekunder dari bahan selulosa yang kaku di antara membran plasma dan dinding primer. Pada dinding sel terdapat noktah atau bagian dinding yang tidak menebal, sehingga memungkinkan terjadinya hubungan antarplasma sel yang berbentuk juluran, disebut plasmodesmata. 

Fungsi dinding sel, yaitu:
a. Melindungi sel.
b. Mempertahankan bentuk sel.
c. Mencegah penyerapan air yang berlebihan. 

Gambar 12. Struktur Dinding Sel

KLIK DISINI Baca Info Menarik Selanjutnya :)