Sel Pada Ilmu Biologi : Pengertian, dan Strukturnya

Sel berkembang tahap demi tahap sejak ditemukan pertama kali pada abad ke-17. Pada periode itu, pengamatan biologi sel sebagian besar sudah membahas mengenai bentuk dan struktur.

Secara struktural, sel merupakan satuan terkecil mahluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan, yang merupakan unit terkecil penyusun mahluk hidup. Secara fungsional, sel berfungsi untu menjalankan fungsi kehidupan (menyelenggarakan kehidupan jika sel-sel penyusunya berfungsi), kemudian membentuk organisme.

Masa sekarang ini kita mengenal sel melalui ilmu Biologi dan percabangannya yaitu Sitologi. Sitologi sendiri merupakan cabang dari ilmu Biologi yang membahas khusus tentang sel. Artikel saya ini akan membahas tentang pengertian, dan strukturnya.

Pengertian Sel

Sel merupakan unit struktural terkecil dari organisme hidup. Sel di kelilingi oleh selaput atau membrane sel yang di dalamnya terdapat cairan (protoplasma) atau matriks, dan bentuk-bentuk subselular, organel sel, yang juga dikelilingi membran.

Protoplasma terdiri dari plasma sel (sitoplasma) dan inti sel (nucleus), Di dalam inti sel terdapat plasma inti atau nukleoplasma.

Sel berkembang biak dengan cara membelah diri (secara mitosis). Selain itu sel juga mengandung materi genetik, yaitu materi penentu sifat-sifat mahluk hidup, maka sifat mahluk hidup dapat diwariskan kepada keturunannya.

Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut. Selain itu, semua sel memiliki struktur yang disebut ribosom yang berfungsi dalam pembuatan protein yang akan digunakan sebagai katalis pada berbagai reaksi kimia dalam sel tersebut.

Struktur Sel

Setiap organisme tersusun atas salah satu dari dua jenis sel yang secara struktur berbeda yaitu disebut sel prokaryota dan sel eukaryota. Kedua jenis sel ini dibedakan berdasarkan posisi DNA di dalam sel; sebagian besar DNA pada eukariota terselubung membran organel yang disebut nukleus atau inti sel, sedangkan prokariota tidak memiliki nukleus.

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

Berdasarkan indeks biasnya dapat diketahui bahwa sel terdiri atas dua wilayah berstruktur, yaitu:

1. Suatu pembatas antara sel dengan lingkungannya disebut membran (selaput) sel.
2. Di sebelah dalam membran plasma terdapat substansi jernih disebut sitoplasma. Di bagian tengah sitoplasma terdapat bentukan bulat disebut nukleus. Dengan perbesaran kuat, tampak bahwa di dalam sitoplasma terdapat komponen yang berbeda. Setiap komponen dibatasi oleh suatu membran. Komponen-komponen ini bersama-sama dengan nukleus disebut organel.

Membran pembatas sel disebut membran sel, sedangkan membran pembatas komponen-komponen di dalam sitoplasma disebut membran interna atau membran sitoplasmik. Tidak semua sel memiliki organel maupun nukleus.

Sel yang tidak memiliki nukleus maupun organel digolongkan ke dalam prokaryota. Selebihnya digolongkan ke dalam eukaryota. Berikut ini penjelasannya.

1. Prokaryota

Prokaryota: (pro:sebelum, caryo:nukleus), mencakup dua gugus besar yaitu bakteri dan sianobakteri (ganggang biru). Pada prokaryota, selaput plasma hanya merupakan selaput sel yaitu bagian terluar sel. Bahan pembawa warisan (informasi genetik : sifat menurun) kelompok prokaryota berbaur dengan sitoplasma.

Pada prokaryota yang sudah cukup berkembang, bahan pembawa warisan, terkumpul di suatu daerah yang disebut nukleoid. Walaupun tidak berbaur dengan sitoplasma, daerah ini tidak memiliki pembatas yang berupa selaput. Lihat gambarnya dibawah ini.

Ukuran sel-sel prokaryota pada umumnya kecil, dengan panjang hanya beberapa mikrometer, sedangkan diameternya satu mikrometer atau kurang. Hampir semua sel prokaryota memiliki dinding sel dan kapsula.

Dinding sel bersifat kaku berada di permukaan luar selaput sel. Kapsula berupa cairan sangat kental dan bersifat kenyal. Dinding sel dan kapsula berperan sebagai pelindung sel.

Selaput sel prokaryota memiliki beragam peran. Peran yang terpenting adalah mengatur lalu-lintas senyawa yang melewatinya. Selain itu, sebagian besar sistem molekuler yang memecah bahan bakar untuk menjadi tenaga, juga berada di selaput sel.

Nukleoid prokaryota, berada di sitoplasma tanpa dibatasi oleh suatu selaput dan bentuk dari nukleoid pun tidak teratur. Nukleoid berisi sejumlah serabut yang sangat halus. Ketebalan serabut tersebut berkisar antara 3 sampai 5 nanometer.

Nukleoid berisi sebuah molekul DNA besar yang berbentuk lingkaran. Pada Escherichia coli panjang DNA adalah 1360 mikrometer, sedangkan pada beberapa bakteri lainnya berkisar antara 250-1500 mikrometer. Molekul DNA sepanjang ini terkemas di dalam sebuah sel yang berukuran antara 1-2 mikrometer.

Sitoplasma yang memiliki nukleoid, pada umumnya terlihat berwarna pekat di elektromikrograf. Kenampakan tersebut disebabkan oleh kehadiran ribosom dalam jumlah besar. Ribosom merupakan zarah kecil berbentuk membulat dengan diameter 20-30 nanometer.

Pada bakteri, ribosom terdiri atas 50 macam protein dan beberapa macam RNA. Badan-badan kecil yang rumit tersebut merupakan tempat perakitan asam amino menjadi protein. Pada beberapa prokaryota yang lebih berkembang, selain ribosom terdapat pula vesikuli atau vakuola. Isi vakuola bervariasi sesuai jenisnya.

Kesederhanaan struktur sel-sel prokaryota merupakan kesederhanaan semu. Sebagian bakteri dari sianobakteri mempunyai sistem molekuler yang rumit.

Sistem tersebut mampu menggunakan berbagai macam senyawa untuk sumber tenaga dan mensintesis semua molekul-molekul organik yang diperlukan, dari senyawa anorganik yang sederhana, misalnya: air, karbon dioksida, sumber nitrogen anorganik, fosfor, dan sulfur. Pada dasarnya kegiatan biokimiawi sel-sel prokaryota lebih bervariasi daripada sel-sel eukaryota.

2. Eukaryota

Sebelumnya telah diuraikan bahwa sel memiliki membran pembatas disebut membran sel dan membran sitoplasmik yang membagi sitoplasma menjadi organel-organel. Cairan yang berada di sekeliling organel disebut sitosol.

1. Sitosol

Berupa cairan yang penuh berisi molekul-molekul besar maupun kecil. Hal ini menyebabkan sitosol berupa cairan kental. Sitosol merupakan zalir yang tidak berbentuk, terdiri atas campuran berbagai macam molekul dan polimer.

Beribu-ribu jenis enzim terlibat dalam proses metabolisme intermedia terlarut di dalamnya. Salah satu contoh metabolisme intermedia adalah proses glikolisis dan glukoneogenesis.

Selain itu, cairan tersebut dipenuhi oleh ribosom, mRNA maupun tRNA, yang aktif mensintesis protein. Sekitar 50% protein hasil sintesis yang dilakukan ribosom, ditentukan tetap berada di dalam sitosol.

Sebagian dari protein yang berada di sitosol, berbentuk benang-benang halus disebut filamen. Filamen-filamen ini teranyam membentuk rerangka, diberi nama rerangka sel atau sitoskelet.

Rerangka sel memberi bentuk pada sel, mengatur dan menimbulkan gerakan sitoplasmik yang beruntun dan berkaitan, serta membentuk jaring-jaring kerja yang membantu mengatur reaksi-reaksi enzimatis. Filamen terhalus penyusun sitoskelet adalah aktin.

Filamen ini berada di dalam semua sel eukaryota terutama sel otot. Di dalam sel ini aktin berperan sebagai penggerak kontraksi. Filamen paling tebal adalah mikrotubulus, disebut demikian sebab berupa tabung halus. Mikrotubulus tampak jelas pada saat sel membelah, pada saat itu mikrotubulus membentuk gelendong mitosis.

Filamen yang ukurannya berada di antara mikrofilamen dengan mikrotubulus adalah filamen intermedia. Filamen ini pemberi kekuatan mekanis kepada sel. Tiga tipe filamen tersebut bersama-sama dengan protein terkait membentuk sistem yang memberi kekuatan mekanis, mengatur gerakan sel dan bentuk sel.

2. Organel

Terdiri atas nukleus, mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasma, aparatus Golgi dan vesikuli, lisosom serta peroksisom. Di dalam sel eukaryota, terdapat 2 kelompok organel berdasarkan membran yang dimilikinya.

Nukleus, mitokondria, dan kloroplas adalah organel yang termasuk dalam kelompok organel bermembran ganda. Retikulum endoplasma, aparatus Golgi, vesikuli, lisosom dan peroksisom termasuk dalam kelompok organel bermembran tunggal.

1. Nukleus

Nukleus merupakan organel yang paling tampak jelas di dalam sel eukaryota. Nukleus dibatasi membran rangkap yang diberi nama selubung nukleus. Zalir yang dikelilingi oleh selubung nukleus disebut nukleoplasma, atau matriks nukleus.

Nukleus memiliki fungsi sebagai pusat pengatur kegiatan-kegiatan sel. Informasi pada kromatin yang diperlukan untuk sintesis protein disandikan ke DNA. Setiap penggalan DNA berisi informasi untuk membuat sebuah molekul protein disebut gen.

Fungsi penting lain nukleus adalah tempat proses replikasi yaitu penggandaan kromatin dan DNA. Sesaat sebelum pembelahan sel, semua komponen kromatin digandakan.

Selama pembelahan sel, setiap kembaran kromosom dipisahkan dan dibagi ke sel anakan, sehingga sel anakan tersebut menerima satu kemasan gen lengkap.

2. Mitokondria

Selain nukleus, organel yang tampak jelas di dalam sitoplasma adalah mitokondria. Struktur organel ini sangat khas. Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bentuk mitokondria mirip sosis dengan ukuran panjang sekitar 7 mikrometer dan diameter antara 0,5-1 mikrometer.

Di antara membran luar dengan membran dalam terdapat ruangan sempit yang disebut ruang antarmembran. Cairan yang berada di mitokondria disebut matriks mitokondria. Membran dalam terlipat-lipat membentuk lekukan ke arah matriks. Lekukan-lekukan ini disebut kristae.

Keistimewaan mitokondria adalah memiliki DNA, dan dapat memperbanyak diri dengan jalan membelah. Mengingat bahwa mitokondria memiliki banyak persamaan dengan bakteri, banyak ahli mengatakan mitokondria berasal dari bakteri yang ditelan oleh sel eukaryota yang ada sekarang.

3. Kloroplas

Hanya berada di sel tumbuhan dan alga. Berbentuk lensa dengan diameter 2–6 mikrometer dan tebal 0,5–1 mikrometer. Struktur kloroplas rumit seperti struktur mitokondria. Seperti halnya mitokondria, kloroplas juga bermembran rangkap.

Antara membran luar dengan membran dalam terdapat ruang antarmembran. Lumen kloroplas beserta isinya disebut stroma. Di dalam stroma terdapat tumpukan-tumpukan kantung pipih. Setiap kantung disebut tilakoid. Pada membran tilakoid terdapat pigmen berwarna hijau disebut klorofil.

Di dalam stroma kloroplas juga dijumpai DNA. Hal ini menyebabkan kloroplas dapat memperbanyak diri dengan cara membelah.

4. Retikulum Endoplasma

Di antara organel bermembran tunggal, yang terbesar adalah retikulum endoplasma (RE). RE bersama-sama dengan aparatus Golgi dan lisosom membentuk suatu sistem yang disebut sistem membran sitoplasmik atau sistem membran interna.

Retikulum endoplasma bukan organel statis, melainkan merupakan komponen dari suatu sistem selaput yang dinamis. Sistem membran ini mencakup semua membran organel yang berada di dalam sel. Lima puluh persen dari semua membran yang terdapat dalam sebuah sel adalah selaput RE.

Retikulum endoplasma merupakan tempat sintesis sebagian besar komponen membran plasma maupun senyawa, terutama protein, yang dikeluarkan dari sel.

5. Aparatus Golgi

Aparatus Golgi disebut juga badan Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom merupakan setumpuk kantung pipih (sisterna) yang masing- masing bersalut membran agranular.

Setiap kantung pipih disebut sakulus. Sebuah diktiosom memiliki dua daerah yaitu daerah cis atau pembentukan, yang erat hubungannya dengan daerah peralihan REG, dan daerah trans atau pemasakan.

6. Lisosom

Lisosom dijumpai pada semua sel eukaryota hewan maupun tumbuhan. Ditinjau dari segi fisiologis terdapat dua kategori lisosom, yaitu lisosom primer yang hanya berisi enzim-enzim hidrolase dan lisosom sekunder yang berisi selain enzim hidrolase, juga substrat yang sedang dicerna.

Lisosom primer merupakan vesikuli dengan diameter berkisar antara 250A^o-0,1 mikrometer. Termasuk ke dalam lisosom sekunder adalah vakuola pencernaan yang terbentuk dari peleburan fagosom atau endosom dengan lisosom primer.

7. Peroksisom

Peroksisom merupakan organel yang sangat beragam. Kandungan enzimnya juga sangat bervariasi, walaupun peroksisom tersebut berada di dalam satu jenis sel. Selain itu peroksisom merupakan organel yang sangat adaptif.

Contohnya adalah sel ragi, yang tumbuh pada media bergula memiliki peroksisom kecil-kecil, sedangkan yang tumbuh di media bermetanol atau berasam lemak, memiliki peroksisom besar.

Itulah pengertian sel dalam ilmu biologi serta struktur sel dari dua jenisnya yaitu Prokaryota dan Eukaryota. Semoga bermanfaat bagi pembaca, dan terimakasih.