Sitoplasma

C. Sitoplasma

Sitoplasma meliputi semua materi yang berada di antara inti dan membran sel. Sitoplasma merupakan bagian penting dari sel karena berperan sebagai tempat berlangsungnya biosintesis dan bioenergetika. Sitoplasma terdiri atas matriks, organel sitoplasma, serta inklusio sitoplasma.

1. Matriks Sitoplasma

Matriks adalah cairan transparan yang homogen dan bersifat koloid. Matriks sitoplasma dapat berubah dari fase gel menjadi fase sol atau sebaliknya, bergantung pada tekanan osmosis sebagai hasl dari aktivitas osmoregulasi. 

Matriks sitoplasma memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

• Efek Tyndall, yakni kemampuan matriks sitoplasma memantulkan cahaya yang pantulannya berupa kerucut.

• Gerak Brown, yakni gerak partikel penyusun laruta koloid yang berupa gerakan zig-zag.

• Gerak siklosis, yakni gerak matriks sitoplasma yang berupa gerakan arus.

• Memiliki tegangan permukaan.

• Adsorbsi meningkatkan konsentrasi pada tegangan permukaan.

• Bertindak sebagai larutan buffer atau larutan penyangga.

Penyusun matriks sitoplasma meliputi :

• Oksigen sebesar 62%

• Karbon sebesar 20%

• Hidrogen sebesar 10%

• Nitrogen sebesar 3 %

• Ca sebesar 2,5%, P sebesar 1,14%, Cl sebesar 0,16%, S sebesar 0,14%, K sebesar 0,11%, Na  sebesar 0,10%, Mg sebesar 0,07%, I sebesar 0,014%, Fe sebesar 0,10%, dan unsur lainnya dalam jumlah yang sangat kecil.

Sifat biologis matriks sitoplasma meliputi iritabilitas dan konduktivitas. Iritabilitas, artinya sensitif terhadap rangsangan. Sementara itu, konduktivitas berarti mampu memindahkan rangsangan atau impuls.

2. Organel Sitoplasma

Sitoplasma suatu sel mengandung berbagai jenis organel yang memiliki fungsi tertentu untuk memelihara keutuhan dan keteraturan di dalam sel. 

Organel sitoplasma adalah suatu struktur yang terdapat dalam matriks sitoplasma, seperti :

• Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma merupakan organel yang memliki membran berbentuk jala. Terdapat tiga bentuk retikulum endoplasma, yakni lamela, vesikula ddan tubula. 

Retikulum endoplasma terdiri atas dua tipe, yakni :

- Retikulum endoplasma Agranular ( RE Halus ) adalah retikulum endoplasma yang dindingnya tidak dilekati oleh ribosom yang tidak aktif dalam sintesis protein, tetapi aktif dalam sintesis lemak. Retikulum endoplasma agranular banyak ditemukan pada sel lemak dan leukosit.

- Retikulum endoplasma Granular ( RE Kasar ) adalah retikulum endoplasma yang dindingnya dilekati oleh ribosom yang terlibat dalam sintesis protein. Membran dinding retikulum endoplasma banyak mengandung enzim yang berkaitan dengan sintesis protein. Retikulum endoplasma granular juga berperan dalam transpor protein dan materi kimia lain.

• Ribosom

Ribosom merupakan organel sitoplasma yang berukuran kecil dengan bentuk bulat padat. Ribosom dapat ditemukan baik pada sel eukariotik maupun sel prokariotik. Pada sel eukariotik, ribosom ada yang bebas dan ada pula yang terikat pada membran retikulum endoplasma.

Ribosom jumlahnya cukup banyak pada sel ragi, limfosit, sel meristematis, sel embrio, dan sel kanker. Ribosom tersusun atas RNA ribosom, protein ribosom, dan enzim ribosom. Fungsi ribosom adalah sebagai tempat sintesis protein.

• Badan mikro

Badan mikro atau mikrobodi merupakan organel yang memiliki membran, berbentuk bulat, serta berisi kristal protein. 

Badan mikro terdiri atas dua tipe, yakni :

- Peroksisom, mengandung enzim katalase dan oksidase. Peroksisom ditemukan pada sel hewan dan di dalam sel tumbuhan tingkat tinggi. Peroksisom berperan dalam oksidasi suatu substrat dan menghasilkan hidrogen peroksida. Peroksida kemudian diuraikan oleh katalase menjadi air dan oksigen. Pada sel tumbuhan, peroksisom berasosiasi dengan mitokondria, kloroplas dan retikulum endoplasma.

Peroksisom berfungsi : melindungi organel sel dari senyawa yang bersifat toksik berupa H2O2, Pada sel tumbuhan berfungsi dalam sintesis glisin dan serin.

- Glioksisom, mengandung enzim katalase dan oksidase. Terdapat pada sel tumbuhan, selain itu glioksisom juga dapat ditemukan pada biji yang sedang berkecambah dalam jumlah yang sanagat banyak.

Glioksisom berfungsi sebagai : tempat metabolisme asam lemak, tempat terjadinya siklus glioksilat.

• Lisosom

Lisosom adalah organel yang banyak terdapat dalam sel hewan. Pada sel yang berfungsi dalam sekresi, seperti sel pankreas, leukosit, sel hati, dan sel ginjal, jumlah lisosom relatif lebih banyak.

Fungsi dari lisosom : mencerna zat makanan hasil fagositosis dan pinositosis, mencernakan makanan cadangan jika kekurangan makanan, Autolosis yakni dalam keadaan fisiologis tertentu lisosom dapat menghancurkan organel sel yang rusak (autofagi), menghancurkan benda yang ada di luar sel, dan menetralkan zat yang bersifat karsinogen ( zat yang dapat menyebabkan kanker ).

Karakteristik lainnya, lisosom memiliki membran dan mengandung berbagai macam enzim, misalnya ribonuklease, deoksiribonuklease, fosfatase, glioksidase, sulfatase, dan kolagenase.

Jika sel mati, enzim-enzim lisosom akan melakukan autolisis. Enzim-enzim lisosom akan dilepaskan pada permukaan sel yang mengakibatkan pemusnahan material intrasel. Jika enzim lisosom tidak ada karena bawaan, lisosom akan kebanjiran zat yang biasanya dimusnahkan olehnya. Hal tersebut dapat merusak sel dan dapat menimbulkan penyakit.

• Badan Golgi ( Kompleks Golgi )

Badan golgi adalah salah satu organel terbesar yang ditemukan oleh seorang ahli dari Italia, Camillo Golgi. Badan golgi terdapat pada semua sel organisme hidup, kecuali pada sel prokariotik, seperti mikoplasma, bakteri dan cyanophyta. Selain itu, badan golgi juga tidak terdapat di jamur dan sel spermatozoa Bryophyta dan Pteridophyta.

Badan golgi tersebar pada seluruh sitoplasma. Bentuk badan golgi pada sel hewan dan sel tumbuhan relatif sama.

Badan golgi memiliki membran yang banyak mengandung enzim. Dalam badan golgi, terdapat karotenoid, asam lemak, dan vitamin C. Pada tumbuhan, badan golgi disebut diktiosom.

Fungsi badan golgi, yaitu : membentuk vesikula eksretorius yakni kantung untuk membungkus zat yang akan dikeluarkan dari sel, membentuk membran plasma, membentuk dinding sel ( pektin, hemiselulosa, dan selulosa dibentuk dalam badan golgi), dan membentuk akrosom pada sperma, kuning telur pada sel telur dan lisosom.

Kompleks Golgi merupakan organel terbesar

• Mitokondria

Mitokondria merupakan organel sel bermembran yang bersifat aerob. Mitokondria memiliki dua membran yang kuat, fleksibel, dan stabil. Membran yang membatasi mitokondria tersusun atas lipoprotein. Membran bagian dalam membentuk tonjolan-tonjolan untuk memperluas permukaan yang dinamakan krista mitokondria.

Mitokondria mengandung cairan atau matriks yang mengdung lemak, proteinm DBA sirkuler dan ribosom. DNA pada mitokondria berfungsi mengatur sintesis protein, baik dalam sitoplasma maupun dalam ribosom.

Jumlah mtokondria pada sel tumbuhan relatif sedikit karena fungsinya banyak dilakukan oleh plastida. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi zat makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilisasi oksidatif, dan rantai transfer elektron.

3. Inklusio Sitoplasma

Inklusio sitoplasma merupakan struktur sel yang tidak hidup, misalnya butiran minyak atau lemak, granula berpigmen kuning telur, granula sekretorius, dan granula glikogen. Inklusio memiliki nama lain, yakni paraplasma atau dentoplasma.

Read More

Membran Sel

B. Membran Sel

    Membran sel atau membran plasma adalah bagian terluar dari sel. Membran sel disebut juga plasmalema. Membran sel memiliki ketebalan berkisar 70 Å – 100 Å . Membran sel terdiri atas dua lapis lipid sehingga struktur membran disebut juga lipid bilayer.

    Selain itu, membran sel juga mengandung molekul protein. Membran sel memliki protein ekstrinsik (protein perifer) dan protein intrinsik (protein integral). Protein integral mencapai jumlah sekitar 70%. Protein integral yang berkaitan dengan karbohidrat membentuk glikoprotein. Protein perifer berikatan dengan fosfolipid membentuk lipoprotein.

       Membran sel memiliki sifat, yaitu :

- Semipermeabel

  Semipermeabel artinya mudah dilewati oleh molekul air.

- Selektif permeabel

  Selektif prmebel artinya bahwa membran hanya dapat dilewati oleh ion dan molekul polar tertentu.

     Sebagai komponen membran sel, molekul fosfolipid terdiri atas molekul fosfat dan molekul lemak. Molekul fosfat bersifat hidrofilik ( dapat megikat air ), sedangkan molekul lemak bersifat hidrofobik ( tidak mengikat air ). 

Membran sel memiliki fungsi dalam pergerakan ion atau molekul dari dalam ataupun dari luar sel. Menurut campbell ( 1998: 147 ), bagian tengah membran yang bersifat hidrofobik merintangi pengangkutan ion dan molekul polar yang keduanya bersifat hidrofilik. Molekul hidrofobik, sperti senyawa hidrokarbon dan oksigen, dapat larut dalam membran dan melaluinya dengan mudah. Molekul yang sangat kecil, bersifat polar, tetapi tidak bermuatan dapat menembus membran  dengan cepat.  Selain itu, membran sel juga impermeabel terhadap semua jenis ion, termasuk ion ukuran kecil, seperti H+  dan Na+   . Struktur lipid bilayer merupakan penyebab adanya sifat selektif permeabel pada membran. Protein integral pada membran berperan penting dalam mengatur transportasi ion dan molekul.

    Gerakan molekul atau ion yang terjadi pada membran sel dan organel-organel lainnya adalah difusi, osmosis, endositosis, eksositosis dan transpor aktif.  Difusi dan osmosis disebut gerkan pasif karena tidak membutuhkan energi. Transpor aktif, seperti endositosis dan eksositosis disebut gerakan aktif karena gerakan ini membutuhkan energi.

1. Difusi

Difusi adalah peristiwa perpindahan molekul-molekul suatu zat dari larutan yang berkonsentrasi tinggi ke larutan yang berkonsentrasi rendah melalui membran semipermeabel. Peristiwa difusi pada sel terjadi jika zat tersebut mampu melewati membran sel. 

Pada difusi, pergerakan molekul melintasi membran dipengaruhi oleh gradien konsentrasi (membran bersifat permeabel terhadap molekul tersebut). Jika suatu molekul terkonsentrasi lebih banyak pada satu sisi suatu membran daripada sisi lainnya, selalu ada kecendungan molekul tersebut akan berdifusi menembus membran untuk menurunkan gradien konsentrasi.

Salah satu peristiwa biologis yang melibatkan difusi adalah pengambilan oksigen oleh sel melalui respirasi selular. Oksigen yang terlarut berdifusi menembus membran. Selama proses respirasi selular yang membutuhkan oksigen terus berlangsung, difusi oksigen ke dalam sel juga akan terus berlangsung. Hal ini dikarenakan gradien konsentrasi mendukung terjadinya pergerakan dengan arah tersebut.

Perlu diingat bahwa membran bersifat selektif permeabel sehingga berpengaruh terhadap laju difusi beberapa jenis molekul. Satu jenis molekul yang berdifusi bebas menembus banyak jenis membran adalah air. Hal inilah yang mendukung kehidupan bagi banyak sel.

2. Osmosis

Osmosis adalah peristiwa perpindahan molekul air (pelarut) melalui membran semipermeabel dari larutan yang berkonsentrasi rendah ke larutan yang berkonsentrasi tinggi. Dengan kata lain, osmosis adalah peristiwa perpindahan molekul pelarut dari larutan yang memiliki kepekatan rendah ke larutan yang memiliki kepekatan tinggi. 

Jika konsentrasi larutan dalam sel lebih tinggi daripada larutan di luar sel ( hipotonik ), air akan masuk ke dalam sel. Pergerakan air ke dalam sel ini dinamakan endosmosis. Apabila kepekatan larutan di luar sel lebih tinggi daripada di dalam sel ( hipertonik ), air akan meninggalkan sel. Pergerakan air keluar sel tersebut dinamakan eksosmosis. Jika kepekatan di dalam dan di luar sel sama ( isotonik ), jumlah air yang masuk dana keluar akan sama.

Pada osmosis, membran semipearmeabel menjadi pemisah kedua larutan. 

Molekul air akan bergerak dari kiri ke kanan.

3. Transpor Aktif

Transpor aktif adalah transpor yang menggunakan energi untuk mengeluarkan dan memasukan ion-ion dan molekul melalui membran sel yang bersifat selektif permeabel. Transpor aktif dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam sel dan di luar sel. Muatan listrik ini ditentukan oleh ion natrium  (Na+ ), ion kalium (K+   ), dan ion klor ( Cl- ). Keluar masuknya ion (Na+ ) dan (K+   ) diatur oleh pompa natrium-kalium.

Pada sebagian besar jaringan, pompa natrium-kalium bertanggung jawab terhadap transpor aktif ganda (Na+ ) dan (K+   ) dari dalam ke luar sel. ATP menyediakan energi untuk transpor. Pompa mengeluarkan tiga ion (Na+ ) dari dalam sel untuk setiap dua ion (K+   ) yang dimasukkan ke dalam sel.

Transpor aktif memerlukan molekul pengangkut berupa protein integral pada membran (molekul carrier). Pada protein pengangkut, terdapat tempat untuk (Na+ ) dan (K+   ) yang dinamakan binding sites.

a. Tiga ion natrium (Na+ ) diambil dari dalam sel dan menempati binding sites (tempat terjadinya ikatan ion atau molekul pada membran).

b. Energi diperlukan untuk mengubah bentuk protein integral pada membran agar membuka ke bagian luar sel.

c. Protein integral pada membran membuka ke arah luar sel, kemudian melepaskan ion natrium keluar dari sel.

d. Dua ion kalium (K+   ) dari luar sel menempati binding sites pada protein integral.

e. Protein integral pada membran kembal pada bentuk semula, yakni membuka ke arah dalam sel.

f. Ion kalium dilepaskan ke dalam sel.

Pompa mengeluarkan tiga ion  Na+ dari dalam sel 

untuk setiap dua ion K+ yang masuk ke dalam sel.

4. Endositosis dan Eksositosis

Air dan zat terlarut berukuran kecil dapat masuk dan keluar dari sel dengan menembus sel melalui membran lipid bilayer, atau dipompa melalui protein transpor pada membran. Molekul besar, seperti protein dan polisakarida, umumnya melewati membran melalui mekanisme berbeda. Mekanisme tersebut adalah endositosis dan eksositosis. 

a) Endositosis merupakan mekanisme sel berupa pembungkusan bahan dan cairan ekstraselular dengan membentuk pelekukan (vesikula) ke dalam pada sebagian bagian dari membran sel. Endositosis termasuk gerak aktif karena gerak ini membutuhkan energi. Hal ini terjadi pada organisme bersel tunggal dan sel darah putih.

Mekanisme endositosis meliputi :

- Fagositosis

 Membran plasma ikut berperan dalam memakan benda asing. Endositosis terhadap benda padat      dinamakan fagositosis,

 Pada fagositosis, sel “menelan” sebuah partikel dengan membelitkan kaki semu (pseudopodia) ke  sekeliling partikel dan memasukannya ke dalam suatu kantung besar yang dibentuk oleh membran.  Partikel tersebut dihancurkan setelah kantung tersebut bergabung dengan lisosom yang memiliki    enzim hidrolitik.

- Pinositosis

 Membran plasma ikut berperan dalam memakan benda asing. Endositosis terhadap larutan    dinamakan pinositosis.  Pada pinositosis, sel “menelan” tetesan-tetesan cairan ekstraselular ke dalam  kantung (vesikula) berukuran kecil. 

b) Sama halnya dengan endositosis, eksositosis pun termasuk gerak aktif karena membutuhkan energi. Eksositosis adalah pengeluaran zat dari dalam sel ke luar sel. Sekret biasanya terbungkus dalm kantung membran yang selanjutnya melebar pada membran plasma. 

Read More

Kehidupan Sel

Kehidupan Sel 

Makhluk hidup tersusun atas berbagai jenis sel yang berbeda, tetapi semuanya memiliki karakter dasar yang sama. Ada beberapa organisme yang tubuhnya hanya terdiri atas satu sel. Segala fungsi hidup hanya dijalankan oleh satu sel saja. Hal tersebut sungguh berbeda dengan organisme multiselular.

Ilmu yang mempelajari mengenai sel dinamakan Sitologi. Tersusun atas apakah sel itu? Apakah fungsi dari setiap penyusun sel tersebut? Apakah sel hewan dan tumbuhan memiliki kesamaan? Apakah antara hewan dan tumbuhan memiliki bentuk sel yang sama?

Sel merupakan satuan struktural dan fungsional makhluk hidup. Untuk mempelajari struktur sel, diperlukan mikroskop elektron. 

A. Sejarah Sel

    Pada tahun 1665, seorang ilmuwan Inggris, Robert Hooke mengamati sayatan gabus di bawah mikroskop sederhana. Ia menemukan ruang-ruang kecil yang dipisahkan oleh suatu dinding. Selanjutnya, ia menemukan ruang-ruang tersebut sebagai “sel”.

    Dua ratus tahun kemudian, yakni sekitar tahun 1835, seorang ilmuwan Prancis yang bernama Felix Dujardin meneliti bahwa sel-sel tersebut tersusun atas subtansi berupa cairan. Cairan tersebut dikenal dengan istilah protoplasma. Istilah protoplasma kali pertama dikemukan oleh Johannes Purkinje.

     Tiga tahun kemudian, Matthias Schleiden, seorang ahli botani dari Jerman melakukan pengamatan secara mikroskopis terhadap tumbuhan dan ditemukanlah sel. Pada waktu yang bersamaan, Theodor Schwann, seorang ahli zoologi Jerman menenmukan bahwa hewan pun tersusun atas sel. Kesimpulan dari hasil penemuan Schleiden dan Schwann (1810-1882) adalah sel merupakan komponen dasar semua makhluk hidup.

    Rudolf Virchow berpendapat bahwa setiap sel berasal dari sel sebelumnya. Berdasarkan tinjauan tentang sel, dapat diketahui dua batasn sebagai berikut :

 A.G. Hoewy dan Siekevitz (1963) menyatakan bahwa sela adalah unit aktivitas biologis yang dibatasi oleh membran semipermeabel dan mampu bereproduksi sendiri pada suatu media yang bebas dari sistem kehidupan lain.

 Menurut definisi umum, sel adalah unit terkecil penyusun makhluk hidup, baik struktural maupun fungsional.

Berdasarkan kedua definisi tersebut, virus tidak tercakup di dalamnya karena virus merupakan mahkluk hidup yang tidak berupa sel.

Berdasarkan jumlah sel, makhluk hidup digolongkan menjadi makhluk hidup uniselular (bersel tunggal) dan makhluk hidup muliselular (bersel banyak). Berdasarkan inti sel, sel dibedakan menjadi sel prokariotik (inti sel tidak mempunyai membran ) dan sel eukariotik (inti sel dibatasi oleh membran ).

Pada sel eukariotik, bagian sel dapat dibedakan menjadi :

1. Dinding sel ( pada tumbuhan ) ;

2. Membran sel ( tumbuhan dan hewan );

3. Nukleus, yang terdiri atas membran inti, nukleoplasma, nukleolus, dan benang kromatin;

4. Sitoplasma yang terdiri atas matriks sitoplasma, organel siroplasma, dan inklusio sitoplasma.

Ukuran sel pada setiap organisme hidup memiliki ukuran relatif sama. Perbedaan ukuran tubuh organisme bukan disebabkan oleh perbedaan ukuran sel, melainkan oleh jumlah sel yang dimiliki oleh individu yang bersangkutan.

Read More