A. Sejarah penemuan &
Teori sel.
1. Sejarah Penemuan sel.
Istilah sel pertama kali di
kemukakan oleh Robert Hook (ahli fisika&matematika).Dengan
menggunakan mikroskop sederhana,ia mengamati sayatan gabus tanaman.Dalam pengamatannya ia mendapati adanya
kamar-kamar kecil yang di pisahkan oleh dinding tebal menyerupai sarang lebah.
Kamar - kamar tersebut kemudian ia namakan sel.
Antonie Van
Leeuwenhock melihat benda aneh yang terdapat dalam air rendaman jerami.Benda tersebut di
namakan sel.
Jean Baptiste de
Lamarch ia menyatakan bahwa setiap badan hidup adalah kumpulan
sel.Pendapat tersebut di dukung oleh Hendri Dutrochet ia menyatakan
bahwa sel merupakan bagian funda mental organisme.
Dua ilmuwan
yaitu Mathias Schleiden (ahli botani) & Theodore
Schwann (ahli zoology) menyatakan bahwa semua kehidupan baik hewan maupun
tumbuhan tersusun atas sel.
Berkat perkembangan ilmu
teknologi khususnya teknologi optik pembesaran objek mendorong penelitian tentang sel yang
selama ini hanya teka teki dapat terjawab dengan baik.
2. Teori tentang sel.
a. Teori sel menurut
Schleiden & T.Schwann.
Schleiden berpendapat bahwa
setiap tubuh tumbuhan tersusun atas sel sedangkan Schwann berpendapat bahwa
setiap tubuh hewan
tersusun atas sel.Dari kedua pendapat tersebut dapat di simpulkan bahwa sel
merupakan unit struktural (penyusun) tubuh organisme.
b. Teori sel menurut
Max Schultze.
Max Schultze berpendapat
bahwa protoplasma merupakan struktur dasar organisme &merupakan bagian penting
dari sel.Pendapat ini mendapat dukungan dari Felix Dujardin yang menyatakan
bahwa protoplasma merupakan cairan hidup yang terdapat di dalam sel hidup.
Di dalam protoplasma
terdapat organel yang berfungsi melaksanakan fungsi hidup (bernafas,tumbuh,berkembang).Dikenyataan
tersebut muncullah teori yang menyatakan bahwa sel merupakan unit (kesatuan)
fungsional.Sel tidak hanya penyusun tubuh organisme tetapi juga pelaksana
hidup.Dengan demikian fungsi hidup di laksanakan oleh sel.
c. Teori sel menurut Rudolf
Virchow.
Rudolf Virchow menyatakan
bahwa sel berasal dari sel sebelumnya. Sel didalam tubuh organisme di samping
memiliki kemampuan membelah
juga memiliki kemampuan
tumbuh. Berdasarkan hal tersebut dapat di simpulkan bahwa sel merupakan unit pertumbuhan.
d. Teori sel sebagai
akibat perkembangan teknologi.
Setelah di temukannya alat
bantu canggih & cara pewarnaan bagian sel , bagian dalam protoplasma dapat
di ketahui sehingga di temukan berbagai organel (inti sel
,mitokondria,ribosom, kromosom dll).Perkembangan selanjutnya di ketahui bahwa di dalam kromosom
terdapat faktor pembawa sifat (gen).Dari sini muncul teori yang menyatakan
bahwa sel merupakan unit (kesatuan)hereditas.
Kehidupan suatu organisme
di awali oleh satu sel (zigot).Zigot melakukan perkawinan sehingga terjadi pembuahan
membentuk embrio .Di dalam embrio sel mengalami berbagai spesialisasi fungsi
& bentuk selyang berbeda .Hal ini menunjukkan bahwa sel sebagai satuan
struktural.
Di dalam tubuh makhluk
hidup setiap kelompok sel mempunyai tugas tertentu sehingga terjadi pembagian tugas
kerja yang sistematis.Dengan demikian semua kegiatan hidup sel di lakukan
individu sebagai satu kesatuan .hal ini menunjukkan bahwa sel merupakan
kesatuan unit fungsional
Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan
Sel adalah unit
struktural dan fungsional terkecil dari makhluk hidup. Sel pertama
kali ditemukan oleh Robert Hooke (yang hidup pada 1635-1703). Hooke (pada
tahun 1665) mengamati sel gabus dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ternyata
sel gabus tersebut
tampak seperti ruangan-ruangan kecil. Maka, dipilihlah kata dari bahasa
Latin yaitu cellula yang berarti kamar kecil untuk menamai objek yang
ditemukannya itu.
Secara umum setiap sel
memiliki
a.
Membran sel
b.
Sitoplasma,dan
c.
Inti sel atau
nukleus.
Sel tumbuhan dan sel
hewan mempunyai beberapa perbedaan seperti berikut:
Sel tumbuhan lebih besar
daripada sel hewan
Sel tumbuhan mempunyai
bentuk yang tetap sebaliknya pada sel hewan tidak mempunyai bentuk yang tetap.
Pada sel tumbuhan terdapat dinding sel
sedangkan pada sel hewan tidak
Sel tumbuhan terdapat
klorofil namun pada sel hewan tidak
Pada sel tumbuhan terdapat
vakuola atau rongga sel yang besar sedangkan pada sel hewan tidak memiliki
vakuola, namun pada sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola tapi tidak sebesar yang
terdapat pada sel tumbuhan
Sel tumbuhan menyimpan
tenaga dalam bentuk biji kanji sedangkan pada hewan dalam bentuk glikogen.
STRUKTUR KIMIA SEL
Tubuh organisme hidup
tersusun atas molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H),
dan aksigen (O). Molekul organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:
1. Molekul lipid
Molekul ini
mengandung sejumlah besar atom karbon, hidrogen, serta oksigen, dan kadang kala
ditambah Nitrogen dan
Posfor. Di dalam sel terdapat bermacam jenis lipid, diantaranya adalah lemak,
fosfolipid dan steroid. Lemak, baik lemak jenuh (yang berasal dari hewan)
maupun lemak tak jenuh (yang berasal dari minyak tumbuhan) merupakan sumber
cadangan energi bagi organisme hidup. Fosfolipid merupakan bagian penting penyusun membran sel.
Perhatikan gambar 3 mengenai struktur membran sel. Steroid misalnya kolesterol
merupakan bahan baku pembuatan garam-garam empedu, vitamin D dan beberapa
hormon (estrogen, progesteron, dan testosteron). Garam-garam empedu penting untuk mengemulsi lemak agar
lemak yang kita makan dapat tercerna dan terserap usus kita. Bila kadar
kolesterol dalam darah berlebihan akan menjadi penyebab utama peyakit jantung
koroner (penyumbatan pembuluh nadi tajuk atau arteri koronaria).
Membran plasma.
(a) transmisi
elektron yang menunjukkan permukaan membran sel,
(b) struktur membran
plasma, dibangun oleh lipid, protein dan karbohidrat.
2. Molekul
karbohidrat
Molekul ini
mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh karbohidrat adalah glukosa. Glukosa ini
merupakan sumber energi atau bahan bakar terpenting bagi organisme hidup.
Glukosa ini juga merupakan monomer atau unit/satuan penyusun polimer
karbohidrat seperti pati dan selulosa. Pati yang merupakan polimer dari glukosa, ada
2 macam yaitu amilosa dan amilopektin. Pati tidak dapat larut dalam air jadi
dapat dimanfaatkan sebagai depot penyimpanan glukosa. Tumbuhan yang kelebihan
glukosa akan merubahnya menjadi pati sebagai makanan cadangan. Pati banyak terdapat dalam kentang,
padi, jagung dan gandum. Seperti halnya dengan pati, selulosa adalah suatu
polisakarida dengan glukosa sebagai monomernya. Tetapi bentuk ikatan
antarglukosanya berbeda dengan ikatan antar glukosa pada pati. Ikatan
antarglukosa pada
selulosa sedemikian rupa menghasilkan suatu molekul yang panjang, lurus, kaku
dan rapat, sehingga selulosa berbentuk rangkaian serat yang panjang dan kaku,
suatu bahan baku yang sempurna sebagai penyusun dinding sel tumbuhan.
Perhatikan perbedaan pati dengan selulosa pada sel tumbuhan pada gambar 4 berikut ini.
a. Butir-butir pati
dalam sel-sel cadangan makanan,
perhatikan
dinding-dinding selnya.
b. Serat (fibril)
selulosa dalam dinding sel Alga hijau; pembesaran 17000 kali.
3. Molekul protein.
Molekul ini adalah makro molekul
yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai monomernya) dan tidak bercabang.
Tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O) dan nitrogen
(N), dan kadang-kadang disertai unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari berat kering
organisme hidup adalah protein. Protein dalam organisme hidup ini ada yang
berperan sebagai enzim, sebagai sumber energi misalnya untuk pergerakan otot,
ada yang bertanggung jawab atas pengangkutan materi melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan zat
anti bodi, ada pula yang berperan sebagai persediaan makanan misalnya ovalbumin
pada putih telur dan kasein pada susu. Protein juga merupakan bahan untuk
perbaikan, pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh. Terdapat 20 macam asam amino
yang membentuk berbagai macam protein dalam tubuh organisme hidup.
4. Molekul asam
nukleat
Molekul ini merupakan
satu-satunya molekul yang membawa informasi genetik organisme hidup. Terdapat 2
golongan besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).
Kedua asam ini adalah polimer linier yang tidak bercabang, dengan nukleotida
sebagai monomernya. Satu nukleotida tersusun atas 3 bagian yaitu:
(a). Sebuah gula
berkarbon 5 (pentosa) yaitu ribosa atau deoksiribosa
(b) Suatu basa yang
berstruktur cincin dan mengandung nitrogen. Basa ini adalah adenin, guanin,
sitosin, dan timin atau urasil
(c). Satu, dua, atau
tiga gugus fosfat yang terikat pada atom karbon gula pentosa.
Macam-macam Komponen
Penyusun DNA: (a)
Gula 5 Karbon (2-deoksiribosa); (b) Basa Nitrogen; dan (c) Gugus Fosfat.
Macam-macam
nukleotida, (a) deoksiguanosin, (b) deoksiadenosin,
(c) deoksisitidin,
dan (d) deoksitimidin
Pada organisme hidup,
atom-atom berikatan membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun ke dalam sistem interaksi yang
kompleks yang kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata lain, molekul-molekul
organik tersebut bergabung membentuk organel-organel sel, kemudian berbagai
organel tersebut saling berinteraksi membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk hidup/organisme
yang disebut Sel.
Kita kenal ada sel
hewan dan sel tumbuhan. Perhatikanlah kedua macam sel itu pada gambar 6 berikut
ini. Bandingkan perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan tersebut.
Sel: (a) sel hewan, dan (b) sel
tumbuhan
Dari uraian di atas,
dapat disimpulkan bahwa sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen berikut:
air, ion-ion anorganik, makromolekul (protein, lipid, asam nukleat, dan
karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul (asam amino, asam lemak, nukleotida, dan
glukosa).
Seluruh aktivitas sel
dikendalikan oleh nukleus. Dalam nukleus terdapat dua macam molekul atau materi
hereditas yakni asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA
ini sering dihubungkan dengan gen. Gen adalah bagian tertentu dalam untaian DNA yang dapat
mengkodekan protein fungsional di dalam sel. Melalui protein-protein yang
dikodekan oleh DNA inilah semua proses di dalam sel dapat berlangsung secara
teratur.
Sel sebagai unit
fungsional dan unit struktural terkecil pada organisme multiseluler akan selalu memperlihatkan
ciri-ciri hidup, diantaranya adalah:
a. Mampu bereproduksi
atau menghasilkan keturunan melalui pembelahan diri secara mitosis atau
meiosis.
b. Mampu memperoleh
atau menghasilkan energi untuk kehidupannya melalui serangkaian proses respirasi sel di dalam
mitokondria, energi ini berbentuk adenosin triphosphat (ATP).
c. Mampu memberikan
respons/tanggapan terhadap stimulus/rangsang.
d. Mampu melakukan
pencernaan intra seluler (digestive) dan pengeluaran (ekskresi) melalui serangkaian proses seperti
pada gambar ini:
Mekanisme sel dalam
memasukan dan mengeluarkan zat yang dibutuhkan dan zat sisa pencernaan.
e. Mampu bertumbuh
dan berkembang bahkan berdiferensiasi. Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh
hingga mencapai ukuran tertentu, kemudian mulai berkembang, berdiferensiasi
atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai
contoh; di dalam tubuh manusia terdapat bermacam-macam sel yang berdiferensiasi
menyusun suatu
jaringan. Bertbagai macam sel berasal dari zygote. Pada saat zigot berumur 24
jam, ia mulai membelah diri secara mitosis dan berulang-ulang, hingga membentuk
struktur yang disebut Morula, lalu Blastula kemudian Gastrula. Pada saat fase
gastrula inilah mulai
terjadi diferensiasi sel-sel menjadi jaringan-jaringan dan organ-organ.
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:
Trilaminer LayerÞProtein - Lipid - Protein
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.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).
Ultrastruktur Sel
Hewan, b. Ultrastruktur Sel Tumbuhan
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. Miitokondria (The
Power House)
Struktur berbentuk
seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.
Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk
dan dinamakan Krista. Fungsi 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 Tonoplas
Vakuola 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 pati
Pada 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 dijumpai
pada 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.