Konsep Organela dan Sel

Teori Sel

1. Semua benda hidup tersusun atas sel – minimal satu sel, dimana sel merupakan unit fungsional terkecil benda hidup, yang  tersusun atas:

a. Membran sel: pembatas isi sel dengan lingkungan  luar; sel sebagai  kantong  bahan  kimia

b. Sitoplasma dan ribosom – apapun yang ada di antara membrane sel dan inti sel atau nukleoid

c.  Material DNA – dalam inti sel atau struktur nucleoid

Sel prokariot – sel tanpa kompartementasi internal

Sel eukariot – pelipatan sistem membran internal membentuk kompartemen internal = organel

2. Semua sel berasal dari sel sebelumnya

Hirarki Sel

Sebuah sel dapat berperan sebagai suatu organisme yang dikenal sebagai organisme uniseluler atau organisme bersel satu, misalnya berbagai jenis protozoa.

Sel dapat tersusun berkelompok dan berdiferensiasi menjadi berbagai jenis jaringan dan membentuk organ.

Selanjutnya, beberapa organ membentuk sistem organ dan pada akhirnya beberapa sistem organ, secara bersama-sama membentuk suatu organisme.

Organisme yang dibentuk  dinamakan organisme multiseluler.

Kisaran Ukuran Sel

Organela Sel

1.        1. Membran Plasma

Bahan utama yang menyusun membran sel adalah lipoprotein, yaitu suatu bahan yang dibentuk oleh lemak dan protein.  Membran sel dibentuk oleh dua lapisan fosfolipid. Protein yang terdapat pada bagian luar atau bagian dalam lapisan fosfolipid disebut protein perifer atau protein ekstrinsik, sedangkan protein yang menembus kedua lapisan fosfolipid disebut protein integral atau protein intrinsik.

Pada bagian fosfolipid biasa dijumpai gugus glikolipid, sedangkan pada bagian protein bisa dijumpai glikoprotein. Lapisan fosfolipid dibedakan atas bagian ‘kepala’ dan ‘ekor’. Bagian kepala bersifat hidrofil (suka air) sedangkan bagian ekor bersifat hidrofob (benci air). Itu sebabnya bagian ekor selalu berhadapan karena di luar dan di dalam sel terdapat cairan ekstraseluler dan intraseluler. Karena membran sel dibentuk oleh struktur lipoprotein tersebut maka membran sel bersifat selektif permeabel, sehingga dipergunakan untuk mengatur transpor zat dari dan ke dalam sel.

Struktur memberan plasma / plasmalema

Gortel & Grendel (1925) à Lipid bilayer

Membran berupa sturktur yang membatasi sel, terdiri dari atas lipid yang mengandung gugus polar dan gugus yang bersifat hidrofob.Gugus polar mengarah ke bagian luar dari bilayer, sedangkan gugus hidrofob (rantai asam lemak) berada dibagian tengah dari lipid bilayer.

Davson & Danielli (1954)

Membran merupakan struktur lipid bilayer yang disisipi dengan protein globular yang melintasi membrane dan terdapat pula protein di permukaan luar dan dalam membrane

Singer & Nicholson (1972) à model mosaic / ‘fluid mozaic’

Membran plasma terdiri dari atas lipid bilayer yang berada dalam keadaan fluid dan dapat bergerak lateral dalam daerah membrane à struktur dinamis à interaksi yang sementara atau semipermanen.

Dinamika membrane plasma

·         Pergerakan Flip flop àadanya enzim flippase à gerakan transmembran pasif.

·         Pergerakan Lateral

Komposisi dari Membran

Membran mengandung :

·         Lipid Bilayer à kerangka struktur membrane dan berfungsi sebagai penghalang (barrier) yang berfungsi untuk membatasi pergerakan molekul secara acak.

·         Protein à Fungsi khusus

·         Karbohidrat à berikatan dengan lipida (glikolipid) atau protein (glikoprotein).

1.       Lipid Membran :

Membran mengandung lipida yang bersifat amfiatik à memiliki gugus yang bersifat hidrofilik dan hidofobik

Tipe Lipid Membran :

·         Fosfogliserida à fosfolipid mengandug gugus fosfat

·         Sfingolipida

·         Kolesterol à banyak terdapat membrane sel hewan (±50%  terdiri dari molekul lipid), sedangkan pada sel tumbuhan dan sel bakteri tak banyak mengandung kolesterol. Pada tipe membrane ini lebih sedikit jumlahnya dibandingkan tipe lipida membrane lainnya dan tak terlalu bersifat amfiatik. Gugus hidroksil dari kolesterol yang bersifat hidrofilik menentukan orientasi molekul ini pada membrane sel. Gugus hidroksil berada pada bagian permukaan membrane

2.       Protein Membran :

Ada 3 kelompok protein :

·         Integral à amfiatik

·         Perifer à berikatan dengan permukaan membrane dengan ikatan nonkovalen

·         Protein yang Berikatan dengan lipid, yang berlokasi diluar membrane lipid, pada ekstraselular / sitoplasmik.

3.       Karbohidrat Membran :

Karbohidrat berikatan secara keseluruhan kovalen pada lipid dan protein. Pada membrane plasma terkandung 2 -10% karbohidrat, dimana membrane plasma sel darah manusia mengandung 52% protein, 40% lipid dan 8% KH. Membran ini juga mampu untuk menentukan golongan darah.

Fungsi Membran Sel :

·         Pembatas à melingkupi sel, inti, organel

·         Pembatas yang bersifat selektif permeable à mencegah pertukaran molekuk dari satu sisi ke bagian lainnya, memungkinkan substansi tertentu masuk ke dalam sitoplasma dari lingkungan luar, dan mencegah masuknya senyawa tertentu masuk ke sitoplasma.

·         Komunikasi sel

·         Mendukung aktivitas biokimia yang berlangsung dalam sel

·         Perpindahan suatu senyawa terlarut

·         Memberikan respon terhadap rangsangan luar à berperan dalam memberi rerspon terhadap rangsangan luar seperti transduksi sinyal (reseptor dan ligand)

·         Interaksi seluler à membrane plasma merupakan perantara interaksi sel dlm organisme multi seluler

·         Transduksi Energi à terlibat dalam proses perubahan energi ke bentuk energi lain.

2. Dinding Sel

•       Dinding sel hanya ditemui pada sel tumbuhan. Bagian ini disusun oleh selulosa saat sel masih muda,  dan sejalan dengan proses penuaan sel akan mengalami penimbunan lignin (lignifikasi) sehingga dinding sel menjadi kuat dan liat. Karena alasan inilah dinding sel digunakan untuk melindungi dan memberi bentuk sel. 

•       Antar dinding sel yang berdekatan ditembus oleh pori kecil yang disebut noktah.

•       Di dalam noktah ini terdapat pemanjangan sitoplasma yang menembus antar sel dan disebut plasmodesmata, yang berfungsi sebagai penghantar rangsang antar sel tumbuhan

3. Sitoplasma

•       Sitosol atau protoplasma ada dua bagian, yang di dalam sel disebut sitoplasma dan yang ada di dalam inti disebut nukleoplasma.

•       Sebagai suatu isi sel yang hidup sitosol terdiri dari air (70% - 90%), bahan organik, dan bahan anorganik. Sehubungan dengan itu sitosol memiliki sifat fisika dan sifat kimia

4. Nukleus

•       Inti bertugas mengendalikan semua aktivitas sel mulai metabolisme hingga pembelahan sel.

•       Pada sel eukariotik, inti diselubungi oleh membran inti (karioteka) rangkap dua dan berpori, sedangkan pada sel prokariotik inti tidak memiliki membran.

•       Di dalam inti didapati cairan yang disebut nukleoplasma, kromosom yang umumnya berupa benang kromatin, dan anak inti (nukleolus) yang merupakan tempat pembentukan asam ribonukleat (ARN).

5. Retikulum Endoplasma

•       Organel ini berupa sistem membran yang berlipat-lipat, menghubungkan antara membran sel dengan membran inti, dan berperan dalam proses transpor zat intra sel.

•       Ada dua macam RE yaitu RE halus dan RE kasar yang permukaannya ditempeli banyak ribosom.

6. Ribosom

•       Ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan merupakan contoh organel yang tidak bermembran.

•       Organel ini terutama disusun oleh asam ribonukleat, dan terdapat bebas dalam sitoplasma maupun melekat pada RE.

7. Badan Golgi

•       Organel ini berbentuk seperti kantong pipih, berfungsi dalam proses sekresi lendir, glikoprotein, karbohidrat, lemak, atau enzim, serta berfungsi membentuk lisosom.

•       Karena fungsinya dalam hal sekresi, maka badan golgi banyak ditemui pada sel-sel penyusun kelenjar.

8. Lisosom

Berbentuk kantong-kantong kecil dan umumnya berisi enzim pencernaan (hidrolisis) yang berfungsi dalam peristiwa pencernaan intra sel. Sehubungan dengan bahan yang dikandungnya lisosom memiliki peran dalam peristiwa :

•       pencernaan intrasel :    mencerna materi yang diambil secara fagositosis

•       eksositosis : pembebasan sekrit keluar sel

•       autofagi : penghancuran organel sel yang sudah rusak

•       autolisis : penghancuran diri sel dengan cara melepaskan enzim pencerna dari dalam lisosom ke     dalam sel. Contoh peristiwa ini adalah proses kematian sel secara sistematis saat pembentukan jari tangan, atau hilangnya ekor berudu yang mulai beranjak dewasa.

9. Mitokondria

•       Mitokondria adalah organel yang berfungsi sebagai tempat respirasi aerob untuk pembentukan ATP sebagai sumber energi sel.

•       Organel yang hanya dimiliki oleh sel aerob ini memiliki dua lapis membran.

•       Membran bagian dalam berlipat-lipat dan disebut krista, berfungsi memperluas permukaan sehingga proses pengikatan oksigen dalam respirasi sel berlangsung lebih efektif.

•       Bagian yang terletak diantara membran krista berisi cairan yang disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau sitokrom.

10. Mikrotubul dan Mikrofilamen

•       Mikrotubulus berbentuk seperti benang silindris, disusun oleh protein yang disebut tubulin. Sifat mikrotubulus kaku sehingga diperkirakan berfungsi sebagai ‘kerangka’ sel karena berfungsi melindungi dan memberi bentuk sel.

•       Mikrotubulus juga berperan dalam pembentukan sentriol, silia, maupun flagela.

•       Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus, tetapi diameternya lebih kecil. Bahan yang membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang terdapat pada otot.

•       Dari hasil penelitian diketahui ternyata mikrofilamen berperan dalam proses pergerakan sel, endositosis, dan eksositosis. Gerakan Amuba merupakan contoh peran dari mikrofilamen.

11. Sentriol

•       Sentrosom merupakan organel yang disusun oleh dua sentriole.

•       Sentriole berbentuk seperti tabung dan disusun oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9 triplet,  terletak di dekat salah satu kutub inti sel.

•       Sentriole ini berperan dalam proses pembelahan sel dengan membentuk benang spindel. Benang spindel inilah yang akan menarik kromosom menuju ke kutub sel yang berlawanan.

12. Vakuola

•       Merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang disebut tonoplas.

•       Pada tumbuhan vakuola berukuran sangat besar dan umumnya termodifikasi sehingga berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat penimbunan sisa metabolisme, ataupun tempat penyimpanan zat makanan.

•       Pada sel hewan vakuolanya kecil atau tidak ada, kecuali hewan bersel satu.

•       Pada hewan bersel satu terdapat dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan vakuola kontraktil yang berfungsi sebagai osmoregulator.

13. Plastida

•       Merupakan organel yang umumnya berisi pigmen.

•       Plastida yang berisi pigmen klorofil disebut kloroplas, berfungsi sebagai organel utama penyelenggara proses fotosintesis.

•       Kromoplas adalah plastida yang berisi pigmen selain klorofil, misalkan karoten, xantofil, fikoerithrin, atau fikosantin, dan memberikan warna pada mahkota bunga atau warna pada alga.

•       Plastida yang tidak berwarna disebut leukoplas, termodifikasi sedemikian rupa sehingga berisi bahan organik.

•       Ada beberapa macam leukoplas berdasar bahan yang dikandungnya: amiloplas berisi amilum, elaioplas (lipoplas) berisi lemak, dan proteoplas berisi protein.

14. Peroksisom

•       Peroksisom merupakan kantong kecil yang berisi enzim katalase, berfungsi menguraikan peroksida (H2O2) yang merupakan sisa metabolisme yang bersifat toksik menjadi air dan oksigen.

•       Organel ini banyak ditemui pada sel hati.

•       Glioksisom adalah badan mikro pada tumbuhan, berperan dalam proses pengubahan senyawa lemak menjadi sukrosa.

Aristotles dan Paracelcius telah mengemukakan bahwa tubuh semua hewan dan tumbuhan tersusun atas elemen-elemen sederhana. Elemen-elemen sederhana tersebut secara bersama-sama membentuk struktur makroskopis  makhluk hidup (De Robertis et al., 1979)