SEL EUKARIOTIK

I. SEL TUMBUHAN

Sel merupakan penyusun tubuh makhluk hidup sebagaimana telah dibuktikan melalui pengamatan mikroskopis oleh Mathias Schleiden (seorang ahli anatomi tumbuhan) dan Theodor Schwann (seorang ahli anatomi hewan) yang kemudian merumuskan bahwa : “sel merupakan kesatuan struktural kehidupan“.

Max Schultze dan Thomas Huxley menyatakan bahwa : “sel merupakan satu kesatuan fungsional kehidupan” yang menunjukkan bahwa aktivitas yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup tercermin dalam aktifitas dalam sel.

Rudolf Virchow (1858) mengemukakan bahwa sel berasal dari sel (omnis cellula e cellula) sehingga lahirlah teori : “sel merupakan kesatuan pertumbuhan“. Setelah ditemukan gen dalam kromosom yang ada di dalam nukleus maka lahirlah teori : “sel merupakan kesatuan heriditas dari makhluk hidup“. Walther Flemming (1843-1913) dan Eduard Strasburger (1875) mengamati pembelahan sel pada reproduksi sel sehingga memunculkan teori sel baru yaitu : “sel merupakan kesatuan reproduksi dari makhluk hidup“.

II. STRUKTUR SEL TUMBUHAN

Sel-sel tumbuhan dewasa berbeda satu dengan yang lain dalam ukuran, bentuk, struktur dan fungsinya. Walaupun demikian semua sel tumbuhan memiliki persamaan dalam beberapa segi sehingga dapat dibanyangkan suatu hipotesis sebuah sel yang segi-segi dasarnya ada dalam bentuk yang secara nisbi tidak termodifikasi. Sel hipotesis ini seperti disajikan pada gambar 1, terdiri atas tiga bagian : (1) Membran sel yang dibagian luarnya di selubungi oleh dinding sel, (2) selapis protoplasma yang melapisi dinding itu dan disebut protoplas, dan (3) rongga yang disebut vakuola sentral yang menempati bagian terbesar ruang di dalam sel.

Gambar 1. Struktur anatomi sel tumbuhan

Dinding sel

Sel tumbuhan terdiri atas protoplas yang terselubungi oleh dinding sel. Dinding sel tumbuhan memiliki struktur yang kompleks dengan memiliki tiga bagian fundamental yang dapat dibedakan yaitu lamela tengah, dinding sel primer dan dinding sel sekunder. Semua sel memiliki lamela tengah dan dinding sel primer, sedangkan dinding sel sekunder hanya pada sel-sel tipe tertentu.

Lamela tengah adalan suatu lapisan perekat antar sel yang menyekat dinding primer dua buah sel yang bersebelahan. Lapisan ini sebagian besar terdiri atas air dan zat-zat pectin yang bersifat koloid dan bersifat plastik (dapat mudah dibentuk) sehingga memungkinkan gerakaan antar sel dan penyesuaiannya yang diperlukan sebelum sel-sel dapat mencapai ukuran dan bentuk dewasa.

Dinding sel primer adalah dinding sel sejati pertama yang dibentuk oleh sebuah sel baru. Walaupun air, zat-zat pektin dan protein banyak dijumpai di dalamnya, dinding sel primer terutama terdiri atas selulosa dan hemiselulosa. Pada kondisi tertentu dinding sel dapat menebal sehingga memenuhi ruang dalam sel. Zat-zat pembentuk dinding sel tambahan ini disebut dinding sel sekunder yang terdiri atas dua atau lebih lapisan yang terpidah-pisah. Sel yang memiliki dinding sel sekunder volumenya tidak dapat bertambah dengan pertumbuhan permukaan atau kembali ke kondisi awal/dinding sel primer. Penyusun dinding sel sekunder sebagian besar selulosa dan zat-zat lain khususnya lignin (zat kayu).

Lignifikasi tidak terlalu mengganggu permeabilitas dinding sel terhadap air dan bahan-bahan terlarut, akan tetapi mengubah sifat fisik dan kimiawi dinding sel. Dinding sel yang terlignifikasi menjadi lebih keras dan lebih tahan terhadap tekanan dari pada dinding sel yang berselulosa.
Plasmodesmata

Plasmodesamata adalah benang-benang protoplasmik halus yang terletak pada tempat-tempat tertentu pada dinding sel primer (yaitu pada noktah yang berupa bagian dinding sel yang tidak mengalami penebalan). Plasmodesamata dapat menembus pori-pori kecil pada dinding sel primer dan lamella tengah diantara sel-sel yang bedekatan sehingga protoplasma kedua sel dapat berhubungan. Plasmodesmata memudahkan proses transportasi bahan-bahan dari sebuah sel ke sel berikutnya tanpa harus melalui selaput-selaput hidup. Adanya plasmodesmata menunjukkan bahwa tumbuhan berperilaku lebih sebagai suatu organisme tunggal dari pada sebagai sekumpulan unit sel bebas.
Membran sel

Membran sel atau membran plasma merupakan bagian sel yang paling luar yang membatasi isi sel dan sekitarnya. Membran ini tersusun dari dua lapisan yang terdiri dari fosfolipid (50%) dan protein/lipoprotein (50%). Membran plasma bersifat semipermeabel atau selektif permeabel yang berfungsi mengatur gerakan materi atau transportasi zat-zat terlarut masuk dan keluar dari sel.

Gambar 2. Membran plasma
Nukleus

Nukleus adalah inti sel yang memiliki membran inti dengan susunan molekul sama dengan membran sel yaitu berupa lipoprotein. Pori-pori pada membran inti memungkinkan hubungan antara nukleoplasma dan sitoplasma. Fungsi utama nukleus adalah sebagai pusat yang mengontrol kegiatan sel dan mengandung bahan-bahan yang menentukan sifat-sifat turun-temurun suatu organisma. Didalam inti sel tersusun atas tiga komponen yaitu :
- Nukleoulus (anak inti) yang berfungsi untuk menyintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom.
Nukleoplasma (cairan inti) merupakan cairan yang tersusun dari protein
- Butiran kromatin yang terdapat pada nukleoplasma, yang dapat menebal menjadi struktur seperti benang yaitu kromosom yang mengandung DNA (asam deoksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesa protein.
Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan yang terdapat di dalam sel, kecuali di dalam inti sel dan organel sel. Sitoplasma bersifat koloid yaitu tidak padat dan tidak cair. Sitoplasma terdiri atas air yang di dalamnya terlarut banyak molekul kecil, ion dan protein. Bahan-bahan lain yang lazim terdapaat dalama sitoplasma adalah butir minyak dan berbagai macam kristal yang dalam banyak hal tersusun dari kalsium oksalat. Ukuran partikel terlarut adalah 0,001 – 0,1 mikron dan bersifat transparan.

Sitoplasma terikat pada permukaan luarnya oleh sebuah selaput yang disebut plasmolema (selaput plasma) dan pada permukaan dalamnya, yang berbatasan dengan vaakuola sentral, oleh selaput lain yang disebut tonoplas (selaput vakuola). Plasmolema dan tonoplas sangat penting dalam fisiologi sel-sel karena sebagian besar mengontrol pertukaran bahan antara sitoplasma dan ruang diluar sitoplasma dan di dalam vakuola

Koloid sitoplasma dapat mengalami perubahan dari fase sol ke fase gel atau sebaliknya. Fase sol jika konsentrasi air tinggi dan gel jika konsentrasi air rendah. Di dalam sitoplasma terkandung organel-organel sel atau daerah pada sitoplasma hidup yang teralokasi khusus untuk fungsi tertentu. Organel-organel tersebut adalah :
- Retikulum endoplasma
  
  Retikulum endoplasma merupakan perluasan membran yang saling berhubungan yang membentuk saluran pipih atau lubang seperti tabung di dalam sitoplasma. Dalam pengamatan mikroskop, retikulum endoplasma nampak seperti saluran berkelok-kelok dan jala yang berongga-rongga. Saluran-saluran tersebut berfungsi membantu gerakan subsatansi-subsatansi dari satu bagainsel ke bagian sel lainnya. Dalam sel terdapat dua tipe retikulum endoplasma (RE) yaitu retikulum endoplasma kasar (REK) dan retikulum endoplasma halus (REH).
  
  REK dikatakan kasar karena permukaannya diselubungi oleh ribosom sehingga tampak seperti helaian panjang kertas pasir. Ribosom adalah tempat sintesa protein yang hasilnya akan melekat pada retikulum endoplasma dan biasanya ditujukan untuk luar sel. REH tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya nampak halus. REH memiliki enzim-enzim pada permukaannya yang berfungsi untuk sintesis lipid, glikogen dan persenyawaan steroid seperti kolesterol, gliserida dan hormon.
  
  Gambar 3. Organel sel tumbuhan : (1) Nukleus, (2) Pori-pori nuklear, (3). RE kasar, (4) RE halus, (5) Ribosom pada RE kasar, (6) Protein yang ditranspor, (7) Vesikel transpor, (8) Badan golgi, (9) Bagian cis dari badan golgi, (10) Bagian trans dari badan golgi dan (11) Cisternae badan golgi
- Badan golgi.
  
  Badan golgi adalah sekelompok kantong (vesikula) pipih yang dikelilingi membran. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik. Badan golgi pada sel tumbuhan biasa disebut diktiosom. Badan golgi dibangun oleh membran yang berbentuk sisterna, tubulus dan vesikula. Sisterna mebentuk pembuluh halus (tubulus). Dari tubulus diepaskan kantong-kantong kecil yang berisi bahan-bahanyang diperlukan seperti enzim-enzim atau pembentuk dinding sel. Fungsi badan golgi dalam sel yaitu :
  - Membentuk kantong-kantong (vesikula) yang bersisi enzim-enzim dan bahan lain untuk sekresi, terutama pada sel-sel kelenjar.
  - Membentuk membran plasma
  - Membentuk dinding sel
  - Membentuk akrosom pada sel spermatozoa yang berisis enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
- Ribosom
  
  Ribosom adalah organel kecil bergaris tengah 17 – 20 mikron yang tersusun oleh RNA ribosom dan protein. Ribosom terdapat pada semua sel hidup dan terdapat bebas dalam sitoplasma atau melekat pada REK. Tiap ribosom terdiri atas dua sub unit yang saling behubungan dalam suatu ikatan yang distabilkan oleh ion magnesium. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein, dimana pada waktu sintesis protein, ribosom mengelompok membentuk poliribosom (polisom).
- Peroksisom dan glioksisom
  
  Peroksisom adalah kantong-kantong yang memiliki membran tunggal. Peroksisom berisi berbagai enzim dan yang paling khas adalah enzim katalase. Fungsi enzim tersebut adalah mengkatalisis perombakan hydrogen peroksida (H₂O₂). Senyawa tersebut merupakan produk metabolisme sel yang berpotensi membahayakan sel. Peroksisom juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat.
  
  Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan mislnya pada lapisan aleuron biji padi-padian . aleuron merupakan bentuk dari protein atau kristal yang terdapat dlam vakuola. Glioksisom sering ditemukan pada jaringan penyimpan lemak dari biji yang berkecambah. Gioksisom berisi enzim pengubah lemak menjadi gula. Proses perubahan tersebut menghasilkan energi yang diperlukan dalam perkecambahan.
- Mitokondria
  
  Mitokondria adalah organel sel penghasil energi sel. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu membran dalam dan membran luar. Membran luar memiliki permukaan halus, sedangkan membran dalam berlekuk-lekuk yang disebut kista. Mitokondria adalah struktur yang mampu bereproduksi sendiri. Pada pembelahan sel, semua kitokondria membelah diri, setenganhnya menuju ke sel anak yang satu dan setengahnya ke sela anak yang lain. Mitokondria mengandung enzim-enzim untuk fosforilasi oksidatif dan sistem transpor electron. Pada bagian membran dalam dihasilkan enzim pembuatn ATP dan protein yang diperlukan untuk pernafasan antar sel.
  
  Membran dalam mitokondria terbagi menjadi dua ruang yaitu :
  - Ruang intermembran yaitu ruangan diantara membran luar dan membran dalam. Membran luar dapat dilalui oleh semua molekul kecil tetapi tidak dapat dilalui protein dan molekul besar.
  - Matriks mitokondria : merupakan ruangan yang diselubungi oleh membran dalam. Didalam matriks tersebut tahapan metabolisme terjadi, mengandung enzim untuk siklus Krebs dan oksidasi asam lemak, mengandung banyak butiran protein dan DNA, ribosom dan beberapa jenis RNA. Mitokondria dapat menyintesis protein sendiri karena memiliki DNA, RNA dan ribosom.
- Plastida
  
  Plastida adalah organel sitoplasma yang tersebar pada sel tumbuhan dan terlihat jelas di bawah mikroskop sederhana. Plastida sangat bervariasi ukuran dan bentuknya, pada sel-sel tumbuhan berbunga biasanya berbentuk piringan kecil bikonveks. Meskipun macam-macam plastida dihubungkan dengan fungsi-fungsi fisiologis yang tetap, namun macam tersebut diklasifikan berdasarkan warnanya yaitu :
  
  Gambar 4. Kloroplast dan klorofil
  - Leukoplast (tidak berwarna) : biasanya lazim terdapat dalam sel-sel yang tidak terkena cahaya matahari, misalnya pada jaringan yang terletak sangat dalam pada bagian tumbuhan baik di atas maupun di dalam tanah. Fungsinya adalah sebagai pusat sintesis dan penyimpanan makanan cadangan seperti pati.
  - Kloroplast yang mengandung klorofil yaitu suatu campuran pigmen yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Fungsinya adalah menangkap energi cahaya yang diperlukan untuk proses potosintesis.
  - Kromoplast yang mengandung pigmen-pigmen lain yang menentukan timbulnya warna merah, jingga dan kuning pada bagian-bagian tumbuhan. Fungsinya masih belum jelas, tetapi berhubungan dengan kemasakan buah dari mulai hijau sampai dengan berwarna merah berhubungan dengan penurunan dan peningkatan jumlah kromoplast.
- Vakuola sentral
  
  Vakuola adalah rongga besar di bagian dalam sel yang berisi cairan vakuola yang merupakan suatu larutan cair berbagai bahan organik dan anorganik yang kebanyakan adalah cadangan makanan atau hasil sampingan metabolisme. Vakuola diselubungi oleh selaput vakuola yang disebut tonoplas. Umumnya vakuola tidak berwarna, namun dapat berwarna kebiru-biruan atau kemerah-merahan karena adanya pigmen terlarut yang termasuk bahan kimia kelompok antosianin. Pada tumbuhan muda berisi banyak vakuola berukuran kecil, akan tetapi dengan semakin matangnya usia sel maka terbentuk vakuola yang semakin membesar. Vakuola berisi bahan-bahan antara lain : asam organik, asam amino, glukosa, gas, garam-garam kristal, alkaloid (nikotin, kafein, kinin, tein, teobromin, solanin dan lain-lain)
  
  Vakuola dijuluki sebagai “tangki” bahan simpanan atau eksresi. Kehadiran vakuola menjadikan sitoplasma terdorong ke pinggiran sel sehingga protoplas dekat dengan permukaan. Dengan demikian pertukaran bahan antara sebuah sel dengan sekelilingnya menjadi lebih efifisien. Vakuola sentral mempunyai fungsi rangka yang penting karena biasanya volume cairan yang dikandungnya cukup besar untuk menyebabkan dinding sel bagian luar akan meregang. Tekanan ke arah dalam pada cairan vakuola yang disebabkan oleh dinding sel yang meregang tadi menimbulkan ketegaran pada dinding sel, dan karena itu juga pada sel secara keseluruhan. Jika terjadi penghilangan cairan dalam vakuola lebih cepat dari pada penggantinya, tumbuhan akan mengalami kelayuan, daunnya berguguran dan batangnya merunduk. Kondisi ini akan pulih apabila vakuola segera kembali “mengembung” sebagai akibat penyerapan air oleh akar lebih cepat dari pada hilangnya air dari bagian-bagian lain tumbuhan itu.