KEHIDUPAN SEL

BAGIAN-BAGIAN SEL

1.  Membran Sel

            Membran sel merupakan bagian terluar dari sel dan sitoplasma yang berfungsi mengatur pertukaran substansi zat dan melindungi bagian dalam sel. Pada sel tumbuhan terdapat dinding sel yang berfungsi :

a.       Melindungi bagian sel yang terletak lebih dalam

b.      Memperkokoh sel

c.       Mencegah agar sel tidak pecah

d.      Menjadi tempat berpindahnya air dan mineral

2.   Sitoplasma

            Sitoplasma merupakan massa protoplasma yang terletak di bagian dalam sel di antara membran sel dan nukleus. Sitoplasma terdiri dari dua bagian yaitu luar (ekstoplasma) dan bagian dalam (endoplasma). Sitoplasma dapat berbentuk cair atau gel dan berperan penting dalam transportasi zat makanan. Di dalam sitoplasma terdapat organel-organel sel yang memiliki fungsi-fungsi tertentu. Sitoplasma terdiri dari matriks dan inklusio sitoplasma.

3.  Nukleus (Inti Sel)

            Nukleus merupakan salah satu organel terbesar yang dilindungi oleh membran nukleus yang disebut nukleus dan di dalamnya terdapat nukleolus. Nukleus berfungsi :

a.       Sebagai pusat pengatur seluruh kegiatan sel

b.      Mengendalikan reproduksi sel

c.       Mengatur sintesis protein.

      Inti sel atau nukleus terdiri dari 3 bagian yaitu membran inti, nukleus, dan nukleoplasma.

Fungsi Organel Sel

            Organel adalah bagian atau organ di dalam sel yang memiliki fungsi tertentu. Organel yang terdapat dalam sel antara lain inti sel, plastida, ribosom, vakuola, mitokondria, badan golgi, retikulum endoplasma, lisosom, badan mikro, mikrotubulus dan mikrofilamen.

            

 METABOLISME SEL

Sel adalah suatu mesin kimia. Sel merupakan satuan terkecil penyusun makhluk hidup. Sel memperoleh bahan dan energi dari lingkungannya dan mengubahnya di dalam sel melalui proses kimia yang merupakan metabolisme dari sel-sel tersebut. Kemudian sel-sel tersebut mengembalikan sebagian besar dari hasil akhir proses itu kepada lingkungannya.

1.        Keadaan Lingkungan Sel

Lingkungan suatu sel selamanya berupa cairan. Tiap sel hidup dari organisme darat multiselular (pohon atau manusia) dikelilingi oleh suatu cairan. Contohnya sel-sel badan manusia terdapat di dalam cairan interstisium yang berasal dari darah. Sel kulit yang terletak paling luar adalah sel-sel mati. Di bawah lapisan sel-sel mati inilah terdapat sel-sel hidup yang sama dengan sel hidup lainnya, selalu berada di dalam suatu cairan. Terdapat beberapa sel-sel hidup yang berhubungan langsung dengan dunia luar, seperti pada epitel yang melapisi saluran-saluran pernafasan dan kornea mata, ada sel kelenjar yang selalu menjaga agar permukaan tersebut tetap basah. Cairan yang mengelilingi sel-sel itu adalah cairan ekstra sel atau CES. Tiap molekul atau ion yang diperlukan suatu sel diperoleh dari CES dan hasil yang dibuat oleh sel itu ditampung dalam cairan tersebut.

2.        Komposisi Cairan Ekstra Sel (CES)

Komponen utama dari CES adalah air. Di dalam pelarut ini terdapat molekul-molekul dan ion-ion yang diperlukan sel-sel dalam melaksanakan fungsinya, yaitu :

1.      Gas, yang paling penting adalah oksigen dan karbondioksida.

2.      Ion anorganik, diantaranya ion-ion natrium (Na⁺), klor (C1^-), kalium (K^-), kalsium (Ca⁺⁺), bikarbonat (HCO ₃⁻), dan fosfat (PO₄⁻) dalam jumlah yang berarti. Sejumlah ion lainnya terdapat dalam jumlah yang sangat kecil, yaitu Cu⁺⁺, Zn ⁺⁺, Mn⁺⁺, dan Co⁺⁺ yang disebut unsur runut.

3.      Zat-zat organik (makanan dan vitamin

Makanan adalah zat organik yang merupakan sumber energi bagi sel dan sumber bahan yang di perlukan untuk pertumbuhan dan perbaikan sel. Lipid, asam animo dan gula termasuk dalam golongan ini. Vitamin adalah molekul organik kecil yang tidak dapat dibuat dari makanan oleh organisme, dan diperlukan dalam jumlah kecil. Vitamin bukan merupakan sumber energi atau pembuatan sel, tetapi melaksanakan tugas metabolik khusus tertentu dari sel. Beberapa vitamin merupakan gugus prostetik dari suatu enzim.

Di samping tiga jens komponen tersebut di atas, cairan ekstra sel juga mengandung hormon. CES juga berfungsi untuk mengangkut limbah dari sel.

Mekanisme pertukaran zat dengan CES terjadi melalui 5 proses, yaitu: difusi, osmosis, transpor aktif, endositosis dan eksositosis.

1.  Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Difusi dapat terjadi karena gerakan acak kontinu yang menjadi ciri khas semua molekul yang tidak terikat dalam suatu zat padat. Tiap molekul bergerak secara lurus sampai ia bertabrakan dengan molekul lainnya.

2.    Pada hakikatnya Osmosis adalah suatu proses difusi. Para ahli mengatakan bahwa osmosis adalah difusi dari tiap pelarut melalui suatu selaput yang permeabel secara diferensial.

3. Transfor Aktif adalah pergerakan atau pemindahan yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukkan ion-ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat permeabel dengan tujuan memelihara keseimbangan molekul kecil di dalam sel.

4.    Endositosis adalah transpor malramolekul dan materi yang sangat kecil ke dalam sel dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Langkah-langkahnya pada dasarnya merupakan kebalikan dari eksositosis. Sebagaian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong.

5.  Eksositosis adalah mekanisme transpor molekul besar seperti protein dan polisakarida, melintasi membran plasma dari dalam ke luar sel (sekresi) dengan cara menggunakan vesikula berisi molekul tersebut dengan membran plasma.

PELEPASAN ENERGI DALAM SEL

Semua organisme membutuhkan penyediaan materi dan energi yang tetap dari lingkungannya agar dapat tetap hidup. Bagi sejumlah besar organisme, penyediaan utama materi dan satu-satunya penyediaan energi berasal dari molekul organik yang di makannya.

Bahan makanan yang padat biasanya dirombak menjadi molekul yang relatif kecil dan mudah larut sebelum dapat dimanfaatkan oleh sel-sel. Proses perombakan ini disebut digesti. Proses ini sebenarnya adalah suatu hidrolis enzimatik dari (1) polisakarida à gula, (2) protein à asam animo, (3) lemak à asam lemak & gliserol, dan asam nukleat à nukleotida.

1.       Anabolisme dan Katabolisme

Tahapan metabolisme di mana molekul besar yang kompleks dibuat dari molekul yang kecil dan sederhana disebut anabolisme. Sedangkan tahapan metabolisme di mana molekul kompleks yang kaya energi di rombak menjadi molekul sederhana yang miskin energi disebut katabolisme.

2.       Glikolisis

Pembakaran glukosa memerlukan oksigen. Tetapi beberapa sel harus hidup di mana tidak ada atau tidak selalu terdapat oksigen. Sebagai contoh sel-sel ragi di dalam botol anggur yang tertutup tidak mendapat oksigen. Perombakan anaerobik (tanpa udara karena tanpa oksigen) glukosa disebut glikolisis. Sel-sel  ragi di dalam botol anggur itu menggunakan glikosis untuk mendapatkan energi yang diperlukan untuk hidup. Perombakan glukosa dengan glikolisis berlangsung dalam suatu rangkaian dari 11 reaksi yang berurutan dan dikatalisasi oleh enzim (12 pada ragi). Semua enzim ini terdapat larut dalam sitosol. Di samping enzim tersebut mutlak diperlukan juga dua koenzim, yaitu ATP dan NAD.

3.       ATP dan NAD

ATP adalah singkatan dari adenotrifosfat, yaitu suatu nukleotida. Gula pentosanya adalah ribosa dan basa nitrogennya adalah adenina. Terikat pada atom karbon 5’ dari ribosa terdapat 3 gugus fosfat (karena itu disebut trifosfat).

NAD (Nikotinamida Adenina Dinukleotida) adalah 2 nukleotida yang terikat secara kovalen.

Yang satu adalah adenosina monofosfat, yaitu ribosa dengan sebuah adenina yang terikat pada 1 karbon dan pada 5 fosfat.

PEMBELAHAN SEL

 

1.        Kesinambungan Genetika Sel

Setiap sel dalam tubuh manusia berasal dari sel yang sudah ada lebih dulu, dan untuk setiap contoh dapat di telusuri silsilah sel sampai kepada telur yang dibuahi dan dari situlah kehidupan manusia di mulai. Hal itu di hasilkan dari sel sperma dan sel telur. Pada gilirannya sel-sel tersebut berasal dari sel-sel lain di dalam tubuh mereka dan seterusnya.

2.        Mitosis

Jaringan yang mudah untuk ditelaah mitosis ialah meristem pada titik tumbuh akar bawang. Mewarnainya dengan zat pewarna yang sesuai akan tampak kromosom-kromosom dalam sel-sel yang membelah diri.

Pada banyak sel termasuk bawang, satu atau lebih kromosom itu mempunyai nukleolus. Ini dapat diamati dengan mikrosop biasa. Keadaan yang amat lembut ini pada kromosom selama masa antara pembelahan sel tidak seharusnya menggambarkan mereka itu kembam pada saat itu. 

Mitosis adalah proses di mana sebuah sel tunggal membelah mengakibatkan umumnya dua sel yang identik, masing-masing berisi jumlah kromosom dan isi genetik yang sama seperti yang dari sel asli. Berbagai kejadian yang terdapat selama mitosis dibagi ke dalam empat fase yang berurutan : profase, metafase, anafase dan telofase. Masa di antara pembelahan – pembelahan disebut interfase.

 

1. Profase, permulaan mitosis ditandai dengan beberapa perubahan. Nuckeolus mulai menghilang sedangkan kromosomnya mulai timbul.

2.   Metafase, ditandai dengan munculnya gelendong. Struktur ini terjadi dari sebaris mikrotubula yang meluas di antara ujung-ujung atau kutub sel tersebut.

3.    Anafase, mulai ketika kromosom yang terduplikasi dari setiap dublet saling berpisahan. Kini bergerak memisah, masih pada gelendong, dan bergerak ke kutub berlawanan sambil menghela ujung – ujungnya yang lepas di belakangnya.

4.   Telofase, merupakan kebalikan dari profase. Begitu sampai ke kutub maka kromosom mulai membuka gulungannya. Nukleus kembali timbul. Membran nuklir mulai membentuk sekitar kromosom. Akhirnya, struktur yang disebut lempengan sel muncul di ekuator.

3.        Sifat Reproduksi Seksual

Pada reproduksi seksual, individu-individu baru berasal dari penyatuan dua perangkat informasi kebakaan (DNA). Biasanya, setiap perangkat ini tersimpan di dalam sel khusus yaitu gamet. Agar dapat menggabungkan informasi kebakaannya, kedua gamet itu pertama-tama harus melebur, prosesnya disebut ferlitisasi (pembuahan).

Pada kebanyakan organisme terbentuk dua macam gamet yang benar-benar berlainan. Sperma adalah gamet amat kecil yang terdiri atas nukleus dan flagelum yang membuatnya dapat bergerak. Telur adalah gamet wanita yang kebih besar dan nonmotil. Isinya ialah makanan dalam jumlah besar selain ada nukleus. Hasil pembuatan ialah zigot. 

4.        Reproduksi Seksual Pada Bakteri

Dengan demikian intinya reproduksi seksual ialah kebaharuan, perubahan, variabilitas. Hal ini dapat di gambarkan secara baik dengan proses yang terjadi pada bakteri tertentu. Selama bertahun-tahun, bakteri diperkirakan berkembang biak hanya dengan berbelah. Tidak ada bukti mengenai reproduksi seksual padanya sampai tahun 1947. Pada tahun tersebut, J. Lederberg dan E. L. Tatum menemukan bahwa bakteri usus yang lazim itu, Escherichia coli, dapat berproduksi secara seksual.

Reproduksi seksual pada bakteri melibatkan transfer sepotong kromosom dari suatu sel kepada yang lain. Hal itu tidak berbalas-balasan, artinya tidak melibatkan pertukaran. Jadi satu sel memperoleh suatu denah pewarisan total yang lebih besar. 

 

5.        Meiosis

Meiosis adalah salah satu cara sel untuk mengalami pembelahan. Ciri pembelahan secara meiosis adalah:

1.    Terjadi di sel kelamin

       2.    Jumlah sel anaknya 
       3.    Jumlah kromosen 1/2 induknya
       4.  Pembelahannya terjadi 2 kali 

Meiosis hanya terjadi pada fase reproduksi seksual atau pada jaringan nuftah. Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosom homolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak.

Di samping itu, pada meiosis terjadi dua kali periode pembelahan sel, yaitu:

            1.   Pembelahan I (meiosis I).

2.   Pembelahan II (meiosis II).

Pada proses Meiosis I pada tahap Pofase I DNA dikemas dalam kromosom. Pada akhir Profase I terbentuk kromosom homolog yang berpasangan membentuk tetrad.

Tahap Profase I dibagi menjadi 5 subfase, yaitu:

1. Leptoten : Benang-benang kromatin memendek dan menebal ,serta mudah menyerap zat warna dan membentuk kromosom mengalami Kondensasi.
2. Zigoten : Sentromer membelah menjadi dua dan bergerak kearah kutub yang berlawanan,sementara itu kromosom homolog saling berpasangan ( Sinapsis).
3. Pakiten : Terjadi duplikasi kromosom.
4. Diploten : Kromosom homolog saling menjauhi, terjadi pelekatan berbentuk X yang disebut Kiasma dan merupakan tempat terjadinya 'Crossing Over'.
5. Diakenesis : Terbentuk benang-benang spindel, dua sentriol sampai pada kutub yang berlawanan, membran inti dan nukleus menghilang.

Tahap Metafase I : Pasangan kromosom homolog berderet di daerah ekuator. Sentromer menuju  kutub dan mengeluarkan benang-benang spindel.

Tahap Anafase I : Kromosom homolog berpisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Benang spindel dan seluruh isi sel memanjang ke arah kutub.

Pada manusia dan hewan, meiosis terjadi di dalam gonad dan menghasilkan sel gamet seperti spermatosit atau sel telur.

Pada tumbuhan, meiosis terjadi pada anthers dan ovaries dan menghasiklan meiospor yang perlahan terdiferensiasi menjadi sel gamet juga.



Sumber :
W. Kimbal, John. 1990. Biologi Jilid 1 Edisi 5. Jakarta. Erlangga.