Struktur Sel Hewan dan Tumbuhan

1. Membran Sel

• Membran sel adalah organel terluar dari sel.
• Membran sel terdiri atas:

1.        Gugus fosfolipid – yaitu bagian utama membran. Sifatnya seperti lemak: ada bagian yang larut dalam air dan ada bagian yang menjauhi air. Gugus ini membentuk dua lapisan sebagai membran sel .

2.        Protein integral – yaitu protein yang terdapat di antara kedua lapisan fosfolipid, yang terkadang juga memiliki bagian yang tersembul ke luar. Protein semacam ini biasa digunakan sebagai alat transpor aktif, pompa Na - K, atau sekadar jalur membran semi permeabel. Protein integral yang menyembul ke luar bisa digunakan sebagai akseptor.

3.        Lapisan peptidoglikan – lapisan luar membran lainnya

• Fungsi membran sel:

1.        Sebagai suatu lapisan yang semi permeabel dan selektif permeabel

2.        Memisahkan isi sel dengan lingkungan

3.        Sebagai indra peraba dan perasa sel (reseptor)

4.        Melindungi isi sel

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.

2. Sitoplasma

• Sebutan umum bagi cairan sel selain nukleoplasma
• Dulu sekali, sitoplasma sering disebut protoplasma. Tetapi istilah ini kemudian tidak dipakai lagi mengingat protoplasma kemudian diketahui bahwa isinya sitoplasma dan organel-organel sel
• Sitoplasma berisi cairan-cairan berupa protein, lemak, gula, nutrisi dan lain-lain.
• Sitoplasma berfungsi sebagai tempat menyimpan, merombak, dan menyusun zat-zat kimia.

3. Filamen-Filamen: Sitoskeleton & Mikrotubula

• Sitoskeleton adalah kerangka sel yang terbuat dari mikrofilamen
• Berasal dari kata “cyto” yang artinya sel/ruang dan “skeletal” yang artinya kerangka
• Sitoskeleton adalah kerangka yang lentur; bisa dipendekkan dan diperpanjang
• Sitoskeleton memiliki fungsi:
• Membuat sel bergerak
• Memberi bentuk sel
• Menjaga organel agar tetap di tempatnya

Sitoskeleton yang paling jelas (tertata rapi) dapat diamati di sel otot

• Mikrotubula adalah filamen mirip pipa yang memiliki wujud sama seperti sitoskeleton
• Mikrotubula memiliki suatu keunikan yang membuatnya dapat mengkontraksikan dirinya sehingga organel yang dibentuknya
• Mikrotubula dan mikrofilamen banyak berperan dalam pergerakan sel, seperti:

1.        Gerakan filamen dynein pada flagela dan silia

2.        Gerakan filamen aktin pada sel otot

4. Nukleus

• Berasal dari kata “nucleus” yang artinya inti
• Nukleus merupakan inti sel terselubung membran yang mengandung sebagian besar gen yang mengontrol metabolisme sel.
• Ukuran organel ini mencapai 5 µm.
• Fungsinya adalah:
• Pengendali kegiatan sel
• Pengatur pembelahan sel
• Pembawa informasi genetik – berupa DNA dan RNA – untuk sintesis protein
• Nukleus terdiri atas: Membran nukleus (nuclear envelope) – pemisah nukleoplasma dengan sitoplasma. Di permukaanya terdapat kompleks berpori.
• Nukleoplasma - cairan yang terdapat di dalam nukleus.
• Nukleolus – inti dari inti – yaitu bagian nukleus yang hanya tampak saat fase istirahat.
• Asam Nukleat – dibedakan menjadi RNA (Ribose-Nucleic Acid) dan DNA (Deoxyribose-Nucleic Acid). Asam inti ini memilikiperan yang paling penting dalam sintesis protein. Saat sel sedang istirahat asam nukleat dapat ditemui sebagai kromatin.

Nukleus merupakan organel yang sangat istimewa yang bertindak sebagai pusat informasi dan administrasi sel. Dua fungsi utama organel ini, yaitu menyimpan bahan genetik atau DNA dan mengkoordinir aktivitas sel termasuk pertumbuhan, metabolisme, sintesis protein dan reproduksi (pembelahan sel). Hanya organisme tingkat tinggi, dikenal sebagai eukaryot, yang mempunyai nukleus. Umumnya mempunyai hanya satu nukleus per sel. Organisme bersel-satu (prokaryot), seperti bakteri, cyanobakteri, tidak berinti. Pada organisme ini, semua fungsi informasi sel dan administrasi sel tersebar pada sitoplasma.
Nukleus berbentuk bola, menempati sekitar 10% volume sel eukaryot, membuat salah satu corak sel yang paling menonjol. Membran berlapis-ganda, salut inti, memisahkan kandungan nukleus dari sitoplasma sel. Salut inti dengan pori yang disebut pori inti memungkinkan molekul dengan sifat dan ukuran tertentu melewatinya. Ia juga tergabung dengan retikulum endoplasma, dimana sintesis protein terjadi.

5. Retikulum Endoplasma

• Biasa disingkat RE
• Berasal dari kata “reticula” yang berarti jala dan “endoplasma” yang berarti di dalam cairan plasma
• Berbentuk tidak tetap, namun pada mikroskop elektron biasanya berbentuk mirip jala terlipat dan selalu berada di dekat nukleus
• Ada 2 jenis RE
• RE kasar – disebut kasar karena permukaannya ditempeli ribosom. Tugas utamanya adalah menampung protein hasil sintesis ribosom untuk kemudian disalurkan lebih lanjut ke badan golgi
• RE halus – RE halus ini memiliki tugas berbeda-beda tergantung jenis sel dan jaringannya. Misalnya pada sel hati tugasnya menetralisir racun. Tugas utamanya mensintesis lemak dan membuat organel bantuan.

6. ribosom

• Dinamai demikian karena mensintesis protein dari gugus ribosa
• Tugasnya adalah mensintesis protein
• Cara kerja sintesis protein di ribosom seperti cara kerja mesin cetak berpelat
• Terdiri atas 2 bagian:a. Subunit besar b. Subunit kecil
• Sintesis protein terjadi di antara kedua sub unit ini
• Ribosom ada 2 macam:
• Ribosom RE atau Ribosom Terikat – mensintesis protein untuk sekresi
• Ribosom sitoplasma atau Ribosom bebas – mensintesis protein untuk sel

7. badan golgi

• Disebut juga dengan diktiosom dan apparatus Golgi
• Ditemukan oleh Carmillo Golgi
• Tugasnya adalah membungkus protein hasil sintesis ribosom dan mengirimnya ke luar sel
• Cara kerja badan golgi mirip kantor pos: protein dipak >> dilabeli >> dikirim sesuai label
• Terdiri atas tumpukan membran yang disebut cistern (yang artinya “peti pembungkus”). Tumpukan ini bisa 3 sampai 7 tumpukan.
• Untuk membedakan bagian-bagiannya, Badan Golgi bisa dipisah menjadi 2 bagian: a. Bagian cis – bagian yang dekat retikulum endoplasma, tugasnya menerima protein. b. Bagian trans – bagian yang jauh dari retikulum endoplasma, tugasnya mengeluarkan protein. 

8. mitokondria

• Mitokondria adalah organel membran ganda yang berfungsi sebagai alat respirasi sel
• Mitokondria memiliki DNAnya sendiri
• Orang yang kuat fisiknya di sel-sel tubuhnya terdapat banyak mitokondria
• Di dalam mitokondria terdapat ATP dalam jumlah besar
• Mitokondria terdiri atas 3 bagian utama:
• Membran – yang memisahkan matriks dengan sitoplasma. Karena mitokondria adalah organel membran ganda, maka terdapat membran luar dan dalam.
• Krista – lekukan-lekukan yang memperluas luas permukaan dalam krista. 
• Matriks – bagian “ruang” mitokondria

9. kloroplas

Satu karakteristik utama tumbuhan adalah kemampuannya melakukan fotosintesis. Proses ini berlangsung di dalam kloroplas. Semua bagian hijau tumbuhan, termasuk batang dan buah belum matang, mengandung kloroplas, tapi umumnya fotosintesis berlangsung pada daun.
 

Gbr. 1.3. Struktur kloroplas

Kloroplas salah satu tipe plastida, organel sel tumbuhan yang terlibat dalam penyimpanan energi dan sintesis bahan-bahan metabolik. Leukoplas (organel tak berwarna), sebagai contoh, terlibat dalam sintesis tepung, minyak dan protein. Kromoplas yang berwarna kuning – merah mensintesis karotenoid, dan kloroplas yang berwarna hijau mengandung pigmen klorofil a dan klorofil b, yang dapat menyerap energi cahaya yang diperlukan untuk fotosintesis. Semua plastida berkembang dari organel kecil yang terdapat dalam sel meristem muda (jaringan yang belum terbedakan) disebut proplastid. Perbedaan antara berbagai tipe plastid didasarkan pada kebutuhan sel yang berbeda, yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan, seperti cahaya.
Kloroplas merupakan organel double membran dan di antara kedua membran terdapat ruang antar membran. Membran luar lebih permeabel dibandingkan membran dalam, dimana sejumlah protein transport membran tertanam. Stroma merupakan ruang dalam kloroplas yang bersifat semi-cair mengandung bahan enzim terlarut, DNA kloroplas, demikian pula RNA dan ribosom.
Di dalam kloroplas terdapat sistem membran yang lain, yang di susun menjadi kantung-kantung pipih yang disebut tilakoid. Di beberapa tempat, tilakoid ditumpuk seperti tumpukan kartu poket, yang membentuk struktur yang disebut grana (tunggal, granum). Cairan di luar tilakoid disebut stroma. Dengan demikian membran tilakoid ini membagi bagian dalam kloroplas menjadi dua ruangan: ruang tilakoid dan stroma.

Kloroplas atau Chloroplast adalah plastid yang mengandung klorofil. Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
Kloroplas matang pada beberapa ganggang , biofita dan likopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyalkuti stroma homogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen.
Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipe prokariotik.

Struktur Kloroplas Kloroplas terdiri atas dua bagian besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas mengandung DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C3, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C3 adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada tanaman C4, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman C4 adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).

Genom Kloroplas Kloroplas pada tanaman tingkat tinggi merupakan evolusi dari bakteri fotosintetik menjadi organel sel tanaman. Genom kloroplas terdiri dari 121 024 pasang nukleotida serta mempunyai inverted repeats (2 kopi) yang mengandung gen-gen rRNA (16S dan 23S rRNAs) untuk pembentukan ribosom. Genom kloroplas mempunyai subunit yang besar yaitu penyandi ribulosa biphosphate carboxylase. Protein yang terlibat di dalam kloroplas sebanyak 60 protein. 2/3nya diekspresikan oleh gen yang terdapat di inti sel sementara 1/3nya diekspresikan dari genom kloroplas.

10. dinding sel

Sel tumbuhan (kecuali sel sperma tumbuhan dan sel endosperm) diselimuti oleh dinding sel dan ini merupakan ciri sel tumbuhan. Dinding sel tumbuhan mempunyai dinding yang kaku mengelilingi membran plasma. Strukturnya sangat kompleks, dengan berbagai fungsi dari pelindung sel hingga mengatur siklus hidup. Dinding sel bertindak dengan berbagai fungsi. Selain melindungi bagian intraseluler, pada struktur dinding yang kaku terdapat lubang untuk sirkulasi dan distribusi air, mineral, dan berbagai nutrien, serta kandungan molekul khusus untuk mengatur pertumbuhan dan melindungi tumbuhan dari penyakit.
Dinding sel jauh lebih tebal dari membran plasma. Dinding sel terdiri dari dinding primer yang mengakomodasi sel untuk tumbuh, dan dinding sekunder yang berkembang ke arah dalam dinding primer setelah sel berhenti tumbuh. Dinding primer lebih tipis dan lebih kenyal dibandingkan dengan dinding sekunder



Komponen utama dinding primer meliputi selulosa (dalam bentuk mikrofibril, lihat gambar 1.1.), yang merupakan karbohidrat kompleks yang terdiri dari beberapa ribu molekul glukosa. Dinding sel mengandung dua polisakarida bercabang, pektin dan glikan. Jalinan terorganisasi antara mikrofibril selulosa dan glikan menambah daya regang selulosa, sedangkan jalinan dengan pektin memungkinkan dinding sel tahan tekanan. Dalam jalinan tersebut terdapat sejumlah kecil protein. Sebagian dari protein tersebut diperkirakan akan menambah kekuatan mekanik dan sebagian lagi terdiri dari enzim, yang dapat merubah bentuk, atau memutus jalinan dinding sel. Perubahan seperti dalam dinding sel diarahkan oleh enzim yang merupakan hal penting untuk pematangan buah dan pengguguran daun.
Dinding sekunder yang terletak sebelah dalam dinding primer, mengandung lignin. Lignin merupakan senyawa polimer dari alkohol aromatik. Lignin memberikan corak dan karakteristik kayu selain sebagai fungsi pendukung bagi kekuatan tumbuhan. Lignin juga menyulitkan perlekatan sejumlah jamur atau bakteri. Kutin dan suberin, dan bahan lilin lainnya kadang-kadang terdapat pula dalam dinding sel.
Daerah khusus yang berasosiasi dengan dinding sel tumbuhan, dan adakalanya dianggap sebagai komponen tambahan, adalah lamella tengah (lihat gambar 1.1.). Kaya dengan pektin, lamella tengah menjadi perekat bagi sel bertetangga. Dengan posisi sedemikian rupa, sel dapat berkomunikasi satu sama lain dan bertukaran bahan. Disebut dengan plasmodesmata, plasma sel dapat menjulur menembus dinding primer, dinding sekunder sehingga transportasi molekul antar sel dapat berlangsung.

11. vakuola/ rongga sel

Vakuola adalah kantung bermembran dalam sitoplasma sel dengan bebagai fungsi. Pada sel dewasa tumbuhan, vakuola cenderung lebih besar, dengan fungsi penyimpanan, buangan metabolisme, perlindungan, dan pertumbuhan. Banyak sel sel tumbuhan mempunyai vakuola besar, tunggal disebut vakuola sentral yang menempati ruang sel sekitar 80% atau lebih. Vakuola dalam sel hewan, cenderung lebih kecil, dan lebih digunakan secara temporer digunakan untuk menyimpan bahan-bahan atau untuk mengangkut bahan.



Vakuola sentral dalam sel tumbuhan (lihat gambar 1.7) dilingkupi oleh membran, disebut tonoplas, bagian yang sangat penting dan terintegrasi dengan jaringan sistem membran (endomembran).
Vakuola sel tumbuhan merupakan ruangan serbaguna. Vakuola ini merupakan tempat menyimpan senyawa organik seperti protein yang ditumpuk dalam vakuola sel dalam benih. Vakuola juga merupakan tempat penimbunan ion anorganik yang utama dari sel tumbuhan, seperti kalium dan klorida. Banyak sel tumbuhan menggunakan vakuolanya sebagai tempat pembuangan produk-samping metabolisme yang dapat membahayakan sel itu sendiri, jika terakumulasi dalam sitosol. Sebagian vakuola mengandung banyak pigmen yang mewarnai sel tersebut, seperti pigmen merah dan biru dari mahkota bunga yang membantu memikat serangga penyerbuk untuk datang ke bunga tersebut. Vakuola dapat juga membantu melindungi tumbuhan melawan pemangsanya karena mengandung senyawa yang beracun atau beraroma tak sedap bagi hewan. Vakuola memegang peran utama dalam pertumbuhan sel tumbuhan, yang memanjang begitu vakuolanya menyerap air, membuat sel dapat menjadi lebih besar dengan hanya membuat sitoplasma baru yang minimal. Vakuola besar sel tumbuhan berkembang dari penggabungan vakuola-vakuola yang lebih kecil, yang diambil dari retikulum endoplasma dan badan golgi.

Pada Hewan

• Berasal dari kata “vacuum” yang artinya “tempat kosong”
• Pada sel hewan vakuola selalu ada, walau terkadang tampak sangat kecil
• Jenis-jenis vakuola sel hewan dan fungsinya:

1.        Vakuola kontraktil – menjaga tekanan osmotik cairan sitoplasma dengan cara mengisi atau mengeluarkan air dari vakuola. Vakuola jenis ini juga mengatur pH.

2.        Vakuola makanan atau Vakuola Endositosis – menelan makanan (biasanya pada sel phaga/pemakan) dan mencernanya dengan enzim. Terbentuk melalui pelengkungan membran sel ke arah dalam.

3.        Vakuola sekresi atau Vakuola Eksositosis – membuang substrat. Kebalikan dari vakuola makanan. Pergerakan dan penempelan vakuola ini ke membran sel akan membuat membran sel terbuka sehingga terbentuk lengkungan pembuang. Vakuola ini biasa terbentuk dari vesikel golgi atau vakuola penyimpan zat buangan.

4.        Vakuola bunuh diri atau Vakuola Litik – vakuola yang diisi enzim penghancur seperti misalnya lisosom agar sel yang tua atau rusak dapat dihancurkan secara otomatis.

5.        Vakuola penyimpan – vakuola yang fungsinya menyimpan suatu substrat, baik yang merupakan zat berbahaya maupun cadangan makanan. 

12. Organel – Organel Turunan
Disebut organel turunan karena organel ini disintesis bukan berasal dari sintesis protein ribosom, namun disintesis oleh organel-organel tertentu.
A. Peroksisom

• Peroksisom adalah turunan dari retikulum endoplasma yang fungsinya terspesifikasi
• Disebut demikian karena fungsinya merombak peroksida (senyawa yang kelebihan oksigen) yang beracun bagi tubuh
• Wujudnya adalah organel bermembran dengan isi menyerupai persegi

B. Lisosom

• Lisosom adalah turunan dari badan golgi. Merupakan bagian bebas yang lepas dari badan golgi itu sendiri
• Lisosom berisi enzim hidrolitik yang fungsinya menghancurkan organel yang rusak atau sel itu sendiri. Dari sinilah nama lisosom didapat

C. Sentriol

• Sentriol adalah turunan mikrotubula
• Dapat ditemui di dekat nukleus dengan formasi 2+9 (9 buah mikrotubula disusun siku-siku 2 bagian). Sentriol dengan formasi seperti ini tersusun dalam bagian yang disebut sentrosom
• Fungsinya untuk mengatur pembagian kromosom saat pembelahan.