sel dan fungsi organel sel

Sel adalah satu unit dasar dari tubuh manusia dimana setiap organ merupakan gregasi/penyatuan dari berbagai macam sel yang dipersatukan satu sama lain oleh sokongan struktur-struktur interselluler.

Setiap jenis sel dikhususkan untuk melakukan suatu fungsi tertentu. Misalnya sel darah merah yang jumlahnya 25 triliun berfungsi untuk mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan. Disamping sel darah merah masih terdapat sekitar 75 triliun sel lain yang menyusun tubuh manusia, sehingga jumlah sel pada manusia sekitar 100 triliun sel.
Walaupun banyak sel yang berbeda satu sama lainnya, tetapi umumnya seluruh sel mempunyai sifar-sifat dasar yang mirip satu sama lain, misalnya :
• oksigen akan terikat pada karbohidrat, lemak atau protein pada setiap sel untuk melepaskan energi
• mekanisme umum merubah makanan menjadi energi
• setiap sel melepaskan hasil akhir reaksinya ke cairan disekitarnya
• hampir semua sel mempunyai kemampuan mengadakan reproduksi dan jika sel tertentu mengalami kerusakan maka sel sejenis yang lain akan beregenerasi
Secara umum sel-sel yang menyusun tubuh manusia mempunyai struktur dasar yang terdiri dari membran sel, protoplasma dan inti sel (nukleus).
Ketiganya mempunyai komposisi kimia yang terdiri dari air, elektrolit, protein, lemak dan karbohidrat.
a. Air
Medium cairan utama dari sel adalah air, yang terdapat dalam konsentrasi 70-85%. Banyak bahan-bahan kimia sel larut dalam air, sedang yang lain terdapat dalam bentuk suspensi atau membranous
b. Elektrolit
Elektrolit terpenting dari sel adalah Kalium, Magnesium, Fosfat, Bikarbonat, Natrium, Klorida dan Kalsium. Elekrolit menyediakan bahan inorganis untuk reaksi selluler dan terlibat dalam mekanisme kontrol sel
c. Protein
Memegang peranan penting pada hampir semua proses fisiologis dan dapat diringkaskan sebagai
berikut :
1. Proses enzimatik
2. Proses transport dan penyimpanan
3. Proses pergerakan
4. Fungsi mekanik
5. Proses imunologis
6. Pencetus dan penghantar impuls pada sel saraf
7. Mengatur proses pertumbuhan dan regenerasi
d. Lemak
Asam lemak yang merupakan komponen membran sel adalah rantai hidrokarbon yang panjang, sedang asam lemak yang tersimpan dalam sel adalah triasilgliserol, merupakan molekul yang sangat hidrofobik. Karena molekul triasilgliserol ini tidak larut dalam air/larutan garam maka akan membentuk lipid droplet dalam sel lemak (sel adiposa) yang merupakan sumber energi. Molekul lemak yang menyusun membran sel mempunyai gugus hidroksil ( fosfolipid dan kolesterol) sehingga dapat berikatan dengan air, sedangkan gugus yang lainnya hidrofobik (tidak terikat air) sehingga disebut amfifatik.
e. Karbohidrat
Suatu karbohidrat tersusun atas atom C,H, dan O. Karbohidrat yang mempunyai 5 atom C disebut pentosa, 6 atom C disebut hexosa adalah karbohidrat-karbohidrat yang penting untuk fungsi sel.
Karbohidrat yang tersusun atas banyak unit disebut polisakarida. Polisakarida berperan sebagai sumber energi cadangan dan sebagai komponen yang menyusun permukaan luar membran sel. Karbohidrat yang berikatan dengan protein (glikoprotein) dan yang berikatan dengan lemak (glikolipid) merupakan struktur penting dari membran sel. Selain itu glikolipid dan glikoprotein menyusun struktur antigen golongan darah yang dapat menimbulkan reaksi imunologis.
Sitoplasma dan organel
Sel bukanlah semata-mata suatu kantong yang berisi cairan, enzim dan bahan kimia, tetapi juga mengandung struktur-struktur fisis yang tersusun dengan sangat sempurna, yang disebut sebagai organel dan sangat penting bagi fungsi sel. Misalnya tanpa adanya mitokhondria, maka lebih dari 95 % enersi yang disuplai oleh sel akan segera menghilang.
Di dalam sitoplasma inilah tersebar berbagai bahan, yaitu globulus lemak netral, granula-granula glikogen, ribosome, granula sekretoris, dan lima macam organel terpenting yaitu retikulum endoplasma, aparatus Golgi, mitokhondria, lisosom dan peroksisom.

INTI SEL (NUCLEUS)
Inti sel merupakan pusat pengatur berbagai aktifitas sel. Nukleus mengandung DNA dalam jumlah besar yang disebut gen. Gen yang terdapat pada kromosom berfungsi untuk sintesa RNA yang mengatur karakteristik dari protein yang diperlukan untuk berbagai aktifitas enzimatik, serta mengatur reproduksi sel. Inti sel terdiri atas nukleolus, nukleoplasma dan membran inti sel.
Membran dari inti sel terdiri 2 lapis, dimana lapisan luar berhubungan dengan membran retikulum endoplasma. Pada membran inti sel terdapat porus yang mempunyai diameter yang cukup besar sehingga dapat dilalui oleh molekul protein yang disintesa dalam inti sel.
DNA yang terdapat pada kromosom merupakan struktur double stranded (double helix) yang terdiri dari : 1) gugus posfat 2) gugus pentose (gula) yaitu deoksiribosa dan 3) basa nitrogen yaitu purine : adenine dan guanine; pirimidine : sitosine dan thymine. Gugus posfat dan pentose membentuk struktur fisik DNA, sedangkan 4 basa yang berbeda ini membawa informasi genetik. Pada DNA, adenin selalu berikatan dengan thymine dan guanin selalu terikat dengan sitosine.
Karena DNA berlokasi pada inti sel sedang hampir semua aktifitas sel terjadi pada sitoplasma, maka dibentuklah RNA yang dapat berdifusi menuju sitoplasma untuk mengatur sintesa protein yang spesifik. Proses pembentukan RNA diatur oleh DNA melalui proses transkripsi.
Terdapat 3 jenis RNA yang dibentuk oleh DNA, dimana tiap jenis RNA mempunyai fungsi yang berbeda, yaitu :
1.Messenger RNA (mRNA), berfungsi membawa kode genetik ke sitoplasma untuk mengatur sintesa protein.
2.Transfer RNA (tRNA) untuk transport asam amino menuju ribosom untuk digunakan menyusun molekul protein
3.Ribosomal RNA (rRNA) untuk membentuk ribosom bersama dengan 75 protein lainnya.
Bila molekul mRNA kontak dengan ribosom, maka akan dibentuklah molekul protein disepanjang ribosom. Proses pembentukan protein ini disebut translasi. Jadi pada ribosom terjadi proses kimia penyusunan asam amino untuk membentuk protein.
Berikut ini adalah gambar sel tumbuhan:

Image: www.biology.uc.edu/…/ PicOfPlantCell.jpeg
Dan ini adalah gambar sel hewan:

Image: Http://www.microscopy.fsu.edu/ cells/animalcell.html
RETIKULUM ENDOPLASMA (RE)
Merupakan organel yang mempunyai permukaan membran yang sangat luas . Retikulum endoplasma terdiri dari vesikel dan tubulus dan berfungsi sebagai tempat sintesa protein dan lemak. Permukaan membran RE ada yang mengandung granula-granula ribosom dan disebut RE granuler / Rough RE dan ada yang tidak mengandung granula disebut RE agranuler / smooth RE. Ribosom yang terdapat pada granuler RE berfungsi sebagai tempat sintesa protein, sedang agranuler RE berfungsi untuk sintesa dan metabolisme asam lemak dan fosfolipid.
APPARATUS GOLGI
Apparatus Golgi (AG) disebut juga golgi kompleks yang mempunyai hubungan yang erat dengan RE granuler. Beberapa menit setelah protein disintesa oleh RE, akan ditransport ke golgi vesikel yang lokasinya dekat inti sel. AG mempunyai fungsi memodifikasi unit glikoprotein dari karbohidrat dan sebagai polisi yang menyortir dan mengarahkan protein sesuai dengan tempatnya yang tepat.
LISOSOM
Merupakan organel vesikuler yang dibentuk pada Apparatus golgi yang akan disebarkan ke seluruh sitoplasma. Lisosom berfungsi sebagai sistim pencernaan intrasel yang akan mencerna dan membuang bahan-bahan yang tidak dibutuhkan atau benda asing seperti bagian sel yang mati, atau bakteri. Lisosom mempunyai pH yang lebih rendah dari sitoplasma . Fungsi pencernaan dari lisosom dilakukan melalui enzim acid hydrolase, yang dapat mencerna berbagai bahan organik menjadi bahan yang lebih sederhana seperti protein menjadi asam amino atau glikogen menjadi glukosa.
PEROKSISOM
Merupakan organel kecil yang terdapat pada sitoplasma dengan diameter 0,5 m dan mempunyai membran. Mengadung enzim oksidase yang akan bereaksi dengan hidrogen membentuk hidrogen peroksidase
(H202), juga mengandung enzim katalase yang akan mengubah H202 menjadi air dan oksigen. Mekanisme oksidase-katalase-H202 sangat penting untuk mensintesis asam lemak menjadi acetyl -coenzym A yang selanjutnya masuk dalam siklus Krebs untuk pembentukan energi. Organel peroksisom ini juga banyak terdapat dalam hati dan ginjal yang berperan pada proses glukoneogenesis (pembentukan glukosa dari lemak/protein).
MITOKONDRIA
Merupakan sumber energi (powerhouse) dari sel berfungsi mengekstrak energi dari makanan. Mitokondria merupakan organel yang besar dalam sel dan menempati sekitar 25% volume sitoplasma.
Mitokondria mempunyai 2 lapisan membran, membran luar dan membran dalam. Membran ini mengandung krista yang mengandung banyak enzim-enzim oksidatif fosforilase. Enzim ini berperan pada proses oksidasi glukosa dan lemak serta sintesa ATP dari ADP. Pada bagian dalam mitokondria (matriks) juga terdapat banyak enzim yang diperlukan untuk ekstrsksi energi dari bahab-bahan makanan. Energi yang dilepaskan digunakan untuk sintesa ATP.
MEMBRAN SEL
Sel dan organel yang terdapat dalam sel, dilapisi oleh membran yang terutama tersusun oleh lemak dan protein. Lemak yan terdapat pada membran memungkinkan membran berfungsi sebagai barrier yang membatasi pergerakan molekul yang dapat larut dalam air melewati membran. Molekul protein yang dapat menembus membran sel, berfungsi sebagai tempat lewatnya bahan-bahan tertentu. Selain itu protein yang terdapat pada permukaan membran seperti reseptor, enzim dan pump (pompa) masing-masing berfungsi sebagai katalisator dan pompa yang melakukan transport aktif ion-ion tertentu kedalam maupun keluar sel.
Lemak pada membran sel
Membran sel komposisnya terutama terdiri dari protein 55%, lemak 42% dan karbohidrat 3%, tetapi persentase ini bervariasi pada berbagai sel. Terdapat 3 jenis lemak yang terdapat pada membran sel yaitu fosfolipid, kolesterol dan glikolipid. Pada membran sel fosfolipid membentuk dua lapisan (lipid bilayer) dimana lapisan hidrofilik terletak pada bagian luar (berhadapan dengan cairan ekstrasel) dan bagian dalam sel (berhadapan dengan sitoplasma), sementara bagian hidrofobik terletak antara kedua lapisan hidrofilik ini.
Protein dan karbohidrat pada membran sel
Protein pada membran sel terbagi atas protein integral dan protein perifer. Sebagian besar protein integral membentuk channel pada membran atau membentuk pompa sebagai tempat lewatnya ion-ion. Sementara protein perifer biasanya hanya terikat dengan protein integral atau dengan bagian hidrofilik membran, dan umumnya protein perifer ini membentuk enzim.
Karbohidrat pada membran umumnya dalam bentuk glikolipid dan glikoprotein. Karbohidrat ini berfungsi meningkatkan hidrofilisitas lemak dan protein, mempertahankan stabilitas membran oleh adanya struktur yang disebut glikokaliks. Glikokaliks akan berinteraksi dengan glikokaliks sel lain sehingga berfungsi melekatkan satu sel dengan sel yang lainnya. Glikolipid yang terdapat pada membran sel juga berperanan dalam reaksi imunologis, dengan membentuk antigen golongan darah.
TRANSPORT LINTAS MEMBRAN
Proses transport melalui membran terjadi melalui 2 mekanisme, yaitu transport aktif dan transport pasif. Transport pasif terjadi tanpa memerlukan energi sedangkan transport aktif memerlukan energi.
Yang termasuk transport pasif adalah :
a. difusi sederhana,
b. transport dengan fasilitas,
c. transport lewat ion channel.
Difusi fasilitas
Transport dengan cara difusi fasilitas mempunyai perbedaan dengan difusi sederhana yaitu difusi fasilitas terjadi melalui carrier spesifik dan difusi ini mempunyai kecepatan transport maksimum (Vmax). Suatu bahan yang akan ditransport lewat cara ini akan terikat lebih dahulu dengan carrier protein yang spesifik, dan ikatan ini akan membuka channel tertentu untuk membawa ikatan ini ke dalam sel. Jika konsentrasi bahan ini terus ditingkatkan, maka jumlah carrier akan habis berikatan dengan bahan tersebut sehingga pada saat itu kecepatan difusi menjadi maksimal (Vmax). Pada difusi sederhana hal ini tidak terjadi, makin banyak bahan kecepatan transport bahan maakin meningkat tanpa batas.
Transport Ion Channel
Transport lewat ion channel khusus bagi ion-ion yang sulit ditransport secara difusi akibat muatan listriknya. Ion channel ini mempunyai sifat yang sangat selektif dan terbukanya channel tersebut akibat potensial listrik sepanjang membran sel dan melalui ikatan channel dengan hormon atau neurotransmitter.
Transport Aktif
Transport aktif terbagi atas transport aktif primer dan sekunder. Transport aktif sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange).
Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa kedalam sel. Pada Ca pump, ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah.
Transport sekunder co-transport
Pada transport sekunder co-transport , glukosa atau asam amino akan ditransport masuk dalam sel mengikuti masuknya Natrium. Natrium yang masuk akibat perbedaan konsentrasi mengikutkan glukosa atau asam amino ke dalam sel, meskipun asam amino atau glukosa di dalam sel konsentrasinya lebih tinggi dari luar sel, tetapi asam amino atau glukosa ini memakai energi dari Na (akibat perbedaan konsentrasi Na). Sehingga glukosa atau asam amino ditransport secara transport aktif sekunder co-transport.
Transport sekunder counter-transport
Pada proses counter transport/exchange, masuknya ion Na ke dalam sel akan menyebabkan bahan lain ditransport keluar. Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-H exchange. Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel, khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung. Na-H exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus proksimal ginjal, sehingga turut mengatur pH dalam sel.
Fagositosis dan Pinositosis
Untuk partikel-partikel besar, misalnya bakteri tidak dapat ditransport seperti yang dikemukakan di atas. Transport molekul besar lewat mekanisme fagositosis (eksositosis, endositosis) dan pinositosis.
Pinositosis disebut juga drinking sel, sebab yang ditransport adalah molekul yang mengandung cairan ekstrasel. Molekul tadi ditelan seluruhnya dan terbentuk dalam vesikel pinositik. Mekanisme ini sama dengan proses fagositosis, hanya saja molekul pada fagositosis lebih padat misalnya bakteri atau bagian sel yang rusak.
Proliferasi Sel
Regenerasi
Reproduksi Sel
• Semua sel berproduksi selama perkembangan embrionik –> pertumbuhan embrio dan diferensiasi sel yang membentuk jaringan dan organ
• Sel-sel yg berproduksi seumur hidup –> sum-sum tulang, kulit dan saluran cerna
• Sel-sel yang berproduksi bila diperlukan –> sel hati dan ginjal
• Sel-sel yang tidak berproduksi –> sel saraf, otot dan jantung
• Sel yg berproduksi akan menggandakan informasi yg terkandung dalam DNAnya dan kemudian membelah diri untuk menjadi dua sel baru
Siklus Sel
Interfase (tidak aktif membelah atau stadium istirahat)
Periode interfase yaitu:
• Periode saat sel istirahat setelah menjalani mitosis
• Periode pada saat sel secara aktif membentuk protein, lemak, dan potongan-potongan RNA
• Periode pada waktu penyalinan DNA
• Fase ini memakan waktu 10 s.d 20 jam
Mitosis (pembelahan sel)
• Stadium mitosis
• Profase –> struktur protein yg tdp pd Sitoplasma sel bergerak kearah kutub yg berlawanan à pecah membran inti sel à kromosom diluar inti (sitoplama)
• Metafase –> Kromosom 2 set pasangan yg berdampingan dibagian tengah sel
• Anafase –> mikrotubulus mulai menarik pasangan kromosom agar terpisah
• Telofase –> sel terbelah ditengahnya dan terbentuk membran inti yang baru
• Fase ini memakan waktu 1 jam
MEIOSIS
• Proses dimana sel-sel seks ovarium (oosit primer) atau testis (spermatosit primer)à sel telur atau sperma yang matang
• Replikasi DNA dalam sel seks yg diikuti oleh pembelahan 2 sel –> terbtk 4 sel anak yg masing-masing hanya memilki 1 pasang kromosom yaitu 23 kromosom.
• Selama fertilisasi informasi genetik yang terkandung dalam 23 kromosom telur akan manyatu dalam 23 kromosom sperma –> Embrio dg kromosom total 46
Kontrol atas proliferasi sel
• Diatur oleh gen-gen regulator seperti :
• Gen P53 dan Gen Myc –> destruksi atau inaktivasi gen-gen ini menyebabkan profliferasi sel yg tidak terkontrol –> sel-sel kanker