BAB I
PENDAHULUAN
Istilah sel (bahasa Yunani: Kytos = sel; bahasa Latin: cella = ruang kosong) pertama kali digunakan oleh Robert Hooke (1635 – 1703). Sel adalah unit dasar kehidupan. Semua tumbuhan dan hewan dibangun atas sel-sel (M. Schleiden dan T. Schwann). Suatu sel harus memperoleh energi dari luar untuk digunakan dalam proses vital, seperti pertumbuhan, perbaikan, dan reproduksi. Sel merupakan suatu sistem yang sangat kompleks dan memiliki mekanisme kerja yang sangat canggih atau modern, dinamis, dan hidup.
Dalam mempelajari sel kita akan menemukan banyak hal yang menarik dan mengejutkan. Misalnya pada saat sel menanggapi stimuli dari luar sel, maka sel akan segera mengaktifkan reseptor pada membran sel untuk merespon stimuli tersebut dengan kerjasama berbagai komponen pada membran dan ion-ion tertentu. Setiap sel yang hidup tersusun dari kumpulan elemen, hampir 99% dari berat adalah elemen C, H, N, dan O. Komponen kimia di dalam sel dapat berupa komponen organik dan anorganik.
Secara struktural, terdapat dua jenis sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Prokariotik merupakan organisme bersel tunggal yang paling mudah berkembang biak sehingga jumlah populasinya sangat banyak. Prokariotik dapat hidup pada hampir semua habitat di bumi, yakni di air panas, air asin, air dingin, tanah, udara, dan habitat ekstrim lainnya. Selama bermilyar-milyar tahun prokariotik terus menerus berevolusi dan menjadi cikal bakal bagi makhluk hidup bersel satu, eukariotik sel hewan dan eukariotik sel tumbuhan.
BAB II
PEMBAHASAN
Komponen Kimia Sel Sel hidup tersusun dari kumpulan elemen, yang terbanyak hampir 99% dari berat sel adalah elemen C, H, N, dan O. Komponen kimia di dalam sel dapat berupa komponen anorganik misalnya air dan ion-ion mineral; dan komponen organik misalnya protein, karbohidrat, asam nukleat dan lipida. Sel mengandung 75-85% air, 10-20% protein, 2-3% garam anorganik. Kecuali air, hampir semua molekul dalam sel merupakan senyawa organik. Secara organik dibedakan atas molekul organik kecil dan makromolekul. Molekul organik kecil merupakan senyawa karbon yang terdiri dari ± 30 atom C dengan berat molekul 100-1000 molekul. Molekul organik kecil yang banyak terdapat di dalam sel adalah gula sederhana, asam lemak, asam amino, dan nukleotida. Makromolekul merupakan polimer dari molekul-molekul kecil; berat molekulnya antara 10000-1juta. Terdapat 3 macam polimer yang penting, yaitu:
a. Asam nukleat, merupakan polimer dari nukleotida;
b. Protein, merupakan polimer dari asam amino;
c. Polisakarida, merupakan polimer dari monosakarida, misalnya glukosa.
Air, Garam, dan Ion-ion
Pada setiap sel, kecuali sel-sel pada biji, tulang dan email, air merupakan komponen terbesar. Di dalam sel air berada dalam dua bentuk, yaitu air bebas dan air terikat. Air bebas ± 95% dari air sel. Air berfungsi untuk reaksi enzimatik, dan air juga dapat terbentuk dari proses metabolisme. Air terikat ± 4-5%, terikat pada protein dengan ikatan hidrogen.
Garam-garam CI- dan kation misalnya Na+, K+, penting untuk mempertahankan tekanan osmotik dan keseimbangan asam basa di dalam sel. Beberapa ion anorganik misalnya fosfat penting untuk pembentukan Adenosin Triphosphate (ATP). Konsentrasi berbagai ion di dalam sel dan di luar sel berbeda, misalnya dalam cairan intra sel konsentrasi ion-ion K+ dan Mg++ tinggi; sedang konsentrasi ion-ion Na+, CI- lebih tinggi di luar sel. Di dalam sel anion yang terbanyak adalah fosfat.
Protein
Protein merupakan komponen terbesar dari sel, lebih dari 50% berat kering. Protein adalah makromolekul, merupakan polimer asam amino yang saling berikatan dengan ikatan sulfida. Terdapat 20 macam asam amino penyusun protein. Protein tersusun dari unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, kadang-kadang juga sulfur.
Macam dan fungsi protein sangat bervariasi selain sebagai penyusun sel, protein mempunyai fungsi lain yang penting untuk proses fisiologi di dalam sel. Protein yang berupa enzim bertindak sebagai katalisator berbagai reaksi kimia. Protein berperan dalam pergerakan di dalam sel, misalnya protein aktin dan miosin di dalam sel otot dan sel-sel lain; mikrotubula pada silia dan flagella. Protein juga membentuk kerangka dalam sel (sitoskelet), misalnya protein pada mikrotubula dan mikrofilamen. Protein membran berfungsi untuk membawa materi melintasi membrane sel.
Lipida
Lipida merupakan senyawa yang bersifat hidrofobik, tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Di dalam sel terdapat berbagai macam lipida, yang penting adalah fosfolipida, glikolipida, lemak, dan steroid. Tiap molekul lemak terdiri dari satu molekul gliserol dan 3 molekul asam lemak. Tiap molekul asam lemak mempunyai 3 daerah yang berbeda, yaitu rantai hidrokarbon yang bersifat hidrofilik, dan gugus asam karboksilat yang bersifat hidrofobik. Asam lemak jika dibongkar menghasilkan energi lebih banyak daripada glukosa; pada berat yang sama asam lemak menghasilkan energi dua kali lebih banyak. Asam lemak disimpan dalam sitosol dalam bentuk molekul trigliserida. Fungsi terpenting dari asam lemak adalah sebagai penyusun membran, komponen kimia terbanyak dari membran sel maupun membran intra sel adalah fosfolipida yang tersusun dari asam lemak dan gliserol. Tiap molekul fosfo-lipida bersifat amfipatik, artinya terdiri dari dua bagian, yaitu bagian kepala yang bersifat hidrofilik dan bagian ekor yang bersifat hidrofobik. Pada membran, fosfolipida terbentuk dua lapis molekul dengan bagian kepala yang mengandung fosfat menghadap ke air, sedang bagian ekor berada pada bagian dalam membran. Lipida lain yang juga terdapat pada membran adalah kolesterol yang mempengaruhi sifat keenceran membran.
Karbohidrat
Karbohidrat tersusun dari karbon, hidrogen, dan oksigen; merupakan sumber energi dan komponen penting untuk dinding sel. Monosakarida (gula sederhana) formula umumnya Cn(H2O)n (n bervariasi 3-7). Berdasar pada jumlah atom C. Karbohidrat dikelompokkan menjadi triosa, pentosa, heksosa. Pentosa ribosa dan deoksiribosa merupakan komponen asam nukleat. Glukosa merupakan sumber energi, lewat reaksi oksidatif glukosa dibongkar menjadi CO2 dan H2O dan menghasilkan energi dengan reaksi:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energi
Disakarida terbentuk dari kondensasi dua monomer heksosa dengan melepaskan satu molekul air, sehingga formula umumnya menjadi C12H22O11. Yang penting ialah sukrosa yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa; dan laktosa yang terbentuk dari galaktosa dan glukosa.
Polisakarida terbentuk dari kondensasi banyak monomer heksosa dengan melepaskan sejumlah molekul air, formula umumnya (C6H2O5)n. Polisakarida yang penting ialah glikogen pada sel hewan dan tepung pada sel tumbuhan yang digunakan sebagai cadangan sumber energi; dan selulosa yang merupakan komponen penting dinding sel. Glikoprotein adalah protein yang membentuk ikatan kovalen dengan gula. Glikoprotein ada dua macam, yaitu yang terdapat pada membran sel, dan yang dikeluarkan sebagai sekret. Misalnya, tiroglobulin yang dihasilkan oleh sel-sel kelenjar tiroid, immunoglobulin yang dihasilkan oleh sel plasma.
Asam Nukleat
Asam nukleat adalah makromolekul yang sangat penting untuk kelangsungan hidup sel. Semua organism mengandung dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA), kecuali virus hanya mengandung salah satu asam nukleat, DNA atau RNA saja.
DNA merupakan penyimpan informasi genetis. Pada sel eukariota DNA terutama terdapat di dalam inti, bersama-sama dengan protein histon membentuk kromosom. Terdapat juga DNA di luar inti misalnya pada mitokondria dan kloroplas. DNA inti berbentuk linear, sedang DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkuler. Sintesis RNA terjadi di dalam inti, kemudian dilepas ke dalam sintosol bila akan terjadi sintesis protein.
Satu asam nukleat merupakan polimer dari nukleotida yang saling berikatan dengan ikatan fosfodieter. Satu molekul nukleotida tersusun dari sebuah basa nitrogen, gula ribose atau deoksiribosa, dan gugus fosfat, basa nitrogen ada dua macam yaitu purin dan pirimidin. Basa purin pada DNA dan RNA adalah adenine dan guanine. Basa pirimidin pada DNA adalah timin dan sitosin, sedang pada RNA adalah urasil dan sitosin.
Selain sebagai komponen asam nukleat, nukleotida juga berfungsi untuk menyimpan energi kimia, misalnya nukleotida denosin triphosphate (ATP). Adenosin monophosphate (AMP) bertindak sebagai pengendali reaksi-reaksi dalam sel.
 |
| Gambar ragam tipe sel yakni : sel hewan, sel tumbuhan dan sel bakteri |
Pada masa sekarang ini dapat dikatakan hampir semua ahli biologi dapat menerima teori evolusi biologis atau disingkat teori evolusi, walaupun teori tersebut disusun berdasarkan bukti-bukti tak langsung. Pokok dari teori evolusi itu adalah bahwa hewan, tumbuhan, dan juga manusia dalam berbagai abad yang lalu telah berkembang dari makhluk yang berbentuk lebih sederhana. Pernyataan pertama mengandung arti bahwa sebuah sel dapat melakukan aktivitas hidup karena dilengkapi dengan “mesin” atau organel-organel untuk melakukan aktivitas tersebut, misalnya mitokondria, kloroplas, dsb. Sebagai unit hereditas berarti sel mengandung materi genetik (ADN) yang mengendalikan berbagai aktivitas sel.
Dalam kenyataannya memang terdapat jenis-jenis organisme yang tubuhnya hanya tersusun dari satu sel (uniseluler), misalnya Paramaecium, Euglena dan masih banyak yang lain. Alberts (1989) menyatakan bahwa setiap organisme dan semua sel yang membentuknya dipastikan berasal dari atau diturunkan oleh sejenis sel purba melalui evolusi.
Perkembangan dari prokariot sampai eukariot
Di dalam sel bakteri, salah satu prokariot, telah berlangsung reaksi-reaksi yang cukup rumit, bahkan tiga reaksi penting untuk memperoleh energi yaitu glikolisis, respirasi dan fotosintesis yang berlangsung pada eukariot juga dapat dilakukan sejumlah bakteri. Ketika sel purba baru terbentuk, reaksi metabolik yang rumit itu belum dapat dilakukan sel, atau lebih tepatnya sel belum memerlukan, karena sel dapat mengambil molekul-molekul yang diperlukan langsung dari lingkungan yang pada masa itu memang kaya bahan organik. Akan tetapi lama-kelamaan bahan organik di lingkungan semakin berkurang. Sebagian sel mulai membentuk enzim-enzim agar dapat membentuk sendiri molekul-molekul organik. Sejalan dengan bertambahnya waktu enzim-enzim di dalam sel semakin beragam jenisnya sehingga reaksi-reaksi metabolik di dalam sel juga semakin kompleks.
Sel yang terbentuk pertama kali yang diperkirakan telah berlangsung sekitar 4 milyar tahun lalu adalah sel Heterotrof dengan ciri-ciri sebagai berikut.
a. Tidak memiliki membran inti (prokariotik).
b.Tidak memiliki organel-organel.
c. Melakukan respirasi anaerobik.
d.Mampu bereproduksi melalui pembelahan sel. Sel mengalami proses evolusi dari bentuk yang paling sederhana ke bentuk yang semakin kompleks.
Asal usul sel prokariotik
Sel prokariotik merupakan sel yang memiliki struktur lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Oleh karena itu, para ahli menduga bahwa makhluk hidup yang pertama kali muncul merupakan prokariot. Seperti kita ketahui, kehidupan tidak muncul secara spontan dari materi yang tidak hidup dan tidak berwujud seperti yang ada sekarang ini. Namun, kondisi bumi sekarang sangat berbeda dengan kondisi bumi saat baru berusia satu juta tahun. Kondisi atmosfernya berbeda (misalnya kondisi oksigen yang minimal), banyak petir, aktivitas gunung berapi, hantaman-hantaman meteor, serta raidasi UV sangat tinggi dibandingkan dengan keadaan bumi saat ini. Oleh karenanya, lingkungan pada kondisi dulu memungkinkan bermulanya kehidupan ini. Namun, masih banyak perdebatan mengenai asal-usul kehidupan di bumi.
Bagian-bagian sel prokariotik terdiri dari protobion yang dianggap sebagai bahan dasar pembentuk sel purba (progenot) yang merupakan cikal bakal universal semua jenis sel yang ada sekarang. Progenot ini berkembang menjadi kelompok sel prokariotik purba seperti Archaebacteria dan Eubacteria. Archaebacteria merupakan bakteri yang beradaptasi terhadap suhu sekitar 100oC, kadar garam tinggi, atau kadar asam tinggi. Bersifat anaerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari berbagai jenis protein, memiliki pigmen fotosintetik berupa bakteriorodopsin, dan mampu menghasilkan ATP sendiri. Eubacteria merupakan bakteri yanghidup pada kondisi lingkungan yang tidak seekstrim kondisi tempat hidupArchaebacteria. Ada yang bersifat anaerob dan aerob, memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, memiliki pigmen fotosintetik berupa bekterioklorofil, DNA mampu menghasilkan ATP secara lebih efisien karena sistem transport elektronnya lebih berkembang.
Asal usul sel autotrof
Sel heterotrof primitif terus berkembangbiak sehingga bahan makanan berupa bahan organik terus menipis. Kondisi demikian memaksa sel membuat makanannya sendiri melalui adaptasi terhadap lingkungannya dengan cara membran plasmanya melekuk ke dalam, membentuk lembaran-lembaran fotosintetik untuk menangkap energi sinar guna membuat zat organik dari zat anorganik. Munculah sel autotrof sebagai akal bakal sel tumbuhan yang memungkinkan terjadinya fotosintesis. Proses fotosintesis menghasilkan oksigen. Makin banyak bakteri fotosintetik sel autotrof, makin banyak karbondioksida yang diperlukan dan makin banyak pula oksigen yang dikeluarkan. Proses fotosintesis menyebabkan kadar gas karbondioksida di atmosfer makin berkurang. Sementara itu kadar oksigen semakin bertambah. Terbentuknya sel autotrof ini diperkirakan berlangsung selama 2 milyar tahun yang lalu.
Asal usul sel eukariotik
Sel prokariotik lebih dulu ada daripada sel eukariotik. Organisme eukariotik diduga muncul sekitar 1,5 milyar tahun yang lalu. Membran sel mengalami pelekukan ke dalam sehingga mengelilingi DNA. Membran bagian dalam bersatu membentuk membran nukleus dalam. Sedangkan, bagian luar menjadi membran nukleus luar. Jadi membran yang mengelilingi DNA merupakan membran rangkap. Hipotesis ini berdasarkan kenyataan saat ini bahwa membran nukleus merupakan membran rangkap, dan membran luar nukleus memiliki hubungan secara langsung dengan membran sel melalui Retikulum Endoplasma (RE). Hubungan ini merupakan sisa-sisa membran plasma yang melekuk ke dalam. Dengan terbentuknya membran nukleus, terbentuklah sel eukariotik. Dulu dipercaya bahwa sel eukariotik merupakan hasil perubahan secara gradual dari sel prokariot membentuk sel yang kompleks karena dalam sel prokariotik terdapat DNA. namun Lynn Margulis merubah teori ini dengan membuktikan bahwa organel-organel tertentu pada sel eukariotik seperti mitokondria dan kloroplas berasal dari sel prokariotik yang berukuran kecil, dengan kata lain sel eukariotik disusun oleh sel prokariot.
Perkembangan sel prokariotik ke sel eukariotik
Teori endosimbiotik menjadi sel prokariotik: Eubacteria, archaebacteria/ bakteri heterotrof, anaerob yang relatif besar menelan sel prokariotik, aerob/ bakteri fotosintetik ungu yang kecil-kecil. Karena tidak dapat dicerna oleh sitoplasma prokariotik yang lebih besar, maka sel prokaritik yang kecil tinggal menetap dan membentuk endosimbion di dalam tubuh sel inangnya. Dalam jangka waktu lama sel endosimbion membentuk invaginasi menjadi organel mitokondrian dan diduga juga ada endosimbion lain atau Cyanobacteria sehingga berubah menjadi sel autotrof aerob.
BAB III
PENUTUP
Sel adalah sesuatu yang memiliki fungsi untuk melaksanakan - misalnya sel otot memungkinkan otot kita berkontraksi. Apa yang dilakukan oleh sel-sel selalu membutuhkan energi yang diperoleh dari reaksi pembakaran yang disebut respirasi. Dalam sel, sebagian besar pekerjaan respirasi dilakukan dalam organel kecil yang disebut mitokondria. Mitokondria seperti pembangkit listrik sel, mengaduk-aduk bahan kimia yang disebut ATP, yang dapat digunakan oleh sel ketika membutuhkan energi. Sel dikelilingi oleh membran yang mengendalikan apa yang masuk atau keluar meninggalkan sel.
Sel perlu menahan isi di dalamnya dan menyeleksi apa yang masuk ke dalam. Zat seperti glukosa terus menerus masuk ke dalam sel melalui aksi transportasi protein yang memegangi glukosa dan transportasi ke seberang membran. Air juga bergerak masuk dan keluar dari sel sepanjang waktu melalui pori-pori di membran. Air merupakan bagian yang sangat penting dari kimia sel karena dapat melarutkan molekul-molekul biologis dan karena itu bertindak sebagai pelarut untuk larutan kimia sel - sitoplasma sel adalah minimal 70% air - pada kenyataannya 70% dari massa keseluruhan tubuh kita adalah air. Air juga mengambil bagian dalam reaksi penting yang membangun dan memecah molekul biologis seperti pati dan protein.
Inti dapat digambarkan sebagai setara sel otak dan memegang instruksi yang memberitahu kepada sel bagaimana untuk melakukan fungsi dan bagaimana membangun strukturnya. Instruksi-instruksi ini adalah gen yang terbuat dari DNA - yang melingkar ke dalam kromosom dan ditemukan dalam nukleus. Sel manusia mengandung 46 kromosom - 23 dari ayah dan 23 dari ibu.
Semua sel pada tumbuhan, hewan dan jamur, berbagi peran ciri-ciri umum dari inti, sitoplasma dan membran sel. Tanaman dan jamur juga memiliki dinding sel untuk membentuk kekakuan. Sel tumbuhan memiliki kloroplas yang memungkinkan untuk berfotosintesis dan vakuola besar untuk membantu membawa air ke dalam sel. Sel dibedakan atas beberapa bentuk, diantaranya berdasarkan keadaan inti sel (sel eukariotik dan prokariotik), berdasarkan keadaan kromosom dan fungsinya (sel somatik dan reproduktif), berdasarkan sifatnya (bagian hidup dan bagian yang mati). Sel tumbuhan terdiri atas: dinding sel, membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel (retikulum endoplasma kasar dan halus, ribosom, mitokondria, apartus golgi, plastida, vakuola sentral dan nukleus). Sedangkan sel hewan terdiri atas membran sel, sitoplasma dan organel-organel (retikulum endoplasma kasar dan halus, ribosom, mitokondria, lisosom, aparatus golgi, vakuola, dan nukleus).
Perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah sel tumbuhan bentuknya tetap, terdiri dari dinding sel yang mengandung selulosa, terdapat butir plastida, dan vakuola sentral yang besar, tidak ada lisosom dan sentriol. Sedangkan sel hewan bentuknya bervariasi, tidak ada butir plastida, vakuola kecil, terdapat lisosom dan sentriol. Makhluk hidup memiliki ciri-ciri utama sebagai berikut: dapat melakukan nutrisi, transportasi, respirasi, ekskresi, sintesis, pertumbuhan dan perkembangan, regulasi, iritabilitas, reproduksi, adaptasi, interaksi, memiliki bentuk dan ukuran tertentu, serta terdiri dari sel.
Daftar Pustaka
Istamar Syamsuri, dkk. 2000. Biologi 2000. Jakarta : Erlangga.
http://id.shvoong.com/exact-sciences/biology/2070422-pengantar-biologi-sel/#ixzz2dbcKgm34
http://uguner.trakya.edu.tr/GenelBiyo/images/cell_structure.jpg
http://moodle.esu13.org/file.php/1195/cell_organelles.jpg
http://classes.midlandstech.edu/carterp/Courses/bio225/chap04/04-06_Prokaryotic_1.jpg
http://www.nature.com/scitable/content/ne0000/ne0000/ne0000/ne0000/14705043/U1CP1-3_CellComposition_v2_ksm.jpg
