Komponen subseluler
Membran
Membran
sel yang membatasi sel disebut sebagai membran plasma dan berfungsi
sebagai rintangan selektif yang memungkinkan aliran oksigen, nutrien,
dan limbah yang cukup untuk melayani seluruh volume sel. Membran sel
juga berperan dalam sintesis ATP, pensinyalan sel, dan adhesi sel.
Membran sel berupa lapisan sangat tipis yang terbentuk dari molekul lipid dan protein.
Membran sel bersifat dinamik dan kebanyakan molekulnya dapat bergerak
di sepanjang bidang membran. Molekul lipid membran tersusun dalam dua
lapis dengan tebal sekitar 5 nm yang menjadi penghalang bagi kebanyakan molekul hidrofilik.
Molekul-molekul protein yang menembus lapisan ganda lipid tersebut
berperan dalam hampir semua fungsi lain membran, misalnya mengangkut
molekul tertentu melewati membran. Ada pula protein yang menjadi pengait
struktural ke sel lain, atau menjadi reseptor
yang mendeteksi dan menyalurkan sinyal kimiawi dalam lingkungan sel.
Diperkirakan bahwa sekitar 30% protein yang dapat disintesis sel hewan
merupakan protein membran.
Nukleus
Nukleus
mengandung sebagian besar gen yang mengendalikan sel eukariota
(sebagian lain gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Dengan
diameter rata-rata 5 µm, organel ini umumnya adalah organel yang paling
mencolok dalam sel eukariota. Kebanyakan sel memiliki satu nukleus,
namun ada pula yang memiliki banyak nukleus, contohnya sel otot rangka,
dan ada pula yang tidak memiliki nukleus, contohnya sel darah merah
matang yang kehilangan nukleusnya saat berkembang.
Selubung nukleus melingkupi nukleus dan memisahkan isinya (yang disebut nukleoplasma) dari sitoplasma. Selubung ini terdiri dari dua membran
yang masing-masing merupakan lapisan ganda lipid dengan protein
terkait. Membran luar dan dalam selubung nukleus dipisahkan oleh ruangan
sekitar 20–40 nm. Selubung nukleus memiliki sejumlah pori yang
berdiameter sekitar 100 nm dan pada bibir setiap pori, kedua membran
selubung nukleus menyatu.
Di dalam nukleus, DNA terorganisasi bersama dengan protein menjadi
kromatin. Sewaktu sel siap untuk membelah, kromatin kusut yang berbentuk
benang akan menggulung, menjadi cukup tebal untuk dibedakan melalui
mikroskop sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom.
Struktur yang menonjol di dalam nukleus sel yang sedang tidak
membelah ialah nukleolus, yang merupakan tempat sejumlah komponen
ribosom
disintesis dan dirakit. Komponen-komponen ini kemudian dilewatkan
melalui pori nukleus ke sitoplasma, tempat semuanya bergabung menjadi
ribosom. Kadang-kadang terdapat lebih dari satu nukleolus, bergantung
pada spesiesnya dan tahap reproduksi sel tersebut.
Nukleus mengedalikan sintesis protein di dalam sitoplasma dengan cara
mengirim molekul pembawa pesan berupa RNA, yaitu mRNA, yang disintesis
berdasarkan "pesan" gen pada DNA. RNA ini lalu dikeluarkan ke sitoplasma
melalui pori nukleus dan melekat pada ribosom, tempat pesan genetik
tersebut diterjemahkan menjadi urutan asam amino protein yang
disintesis.
Ribosom
Ribosom
merupakan tempat sel membuat protein. Sel dengan laju sintesis protein
yang tinggi memiliki banyak sekali ribosom, contohnya sel hati manusia
yang memiliki beberapa juta ribosom. Ribosom sendiri tersusun atas
berbagai jenis protein dan sejumlah molekul RNA. Ribosom eukariota lebih
besar daripada ribosom prokariota,
namun keduanya sangat mirip dalam hal struktur dan fungsi. Keduanya
terdiri dari satu subunit besar dan satu subunit kecil yang bergabung
membentuk ribosom lengkap dengan massa beberapa juta dalton.
Pada eukariota, ribosom dapat ditemukan bebas di sitosol atau terikat pada bagian luar retikulum endoplasma.
Sebagian besar protein yang diproduksi ribosom bebas akan berfungsi di
dalam sitosol, sementara ribosom terikat umumnya membuat protein yang
ditujukan untuk dimasukkan ke dalam membran, untuk dibungkus di dalam organel tertentu seperti lisosom,
atau untuk dikirim ke luar sel. Ribosom bebas dan terikat memiliki
struktur identik dan dapat saling bertukar tempat. Sel dapat
menyesuaikan jumlah relatif masing-masing ribosom begitu metabolismenya
berubah.
Sistem endomembran
Berbagai
membran dalam sel eukariota
merupakan bagian dari sistem endomembran. Membran ini dihubungkan
melalui sambungan fisik langsung atau melalui transfer antarsegmen
membran dalam bentuk vesikel (gelembung yang dibungkus membran) kecil.
Sistem endomembran mencakup selubung nukleus, retikulum endoplasma,
badan Golgi, lisosom, berbagai jenis vakuola, dan membran plasma. Sistem
ini memiliki berbagai fungsi, termasuk sintesis dan modifikasi protein
serta transpor protein ke membran dan organel atau ke luar sel, sintesis
lipid, dan penetralan beberapa jenis racun.
Retikulum endoplasma
Retikulum endoplasma merupakan perluasan selubung nukleus yang terdiri dari jaringan (reticulum
= 'jaring kecil') saluran bermembran dan vesikel
yang saling terhubung. Terdapat dua bentuk retikulum endoplasma, yaitu
retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Retikulum
endoplasma kasar disebut demikian karena permukaannya ditempeli banyak
ribosom.
Ribosom yang mulai mensintesis protein dengan tempat tujuan tertentu,
seperti organel tertentu atau membran, akan menempel pada retikulum
endoplasma kasar. Protein yang terbentuk akan terdorong ke bagian dalam
retikulum endoplasma yang disebut lumen.
Di dalam
lumen, protein tersebut mengalami pelipatan dan dimodifikasi, misalnya
dengan penambahan karbohidrat untuk membentuk glikoprotein. Protein
tersebut lalu dipindahkan ke bagian lain sel di dalam vesikel
kecil yang menyembul keluar dari retikulum endoplasma, dan bergabung
dengan organel yang berperan lebih lanjut dalam modifikasi dan
distribusinya. Kebanyakan protein menuju ke badan Golgi, yang akan
mengemas dan memilahnya untuk diantarkan ke tujuan akhirnya.
Retikulum endoplasma halus tidak memiliki ribosom pada permukaannya.
Retikulum endoplasma halus berfungsi, misalnya, dalam sintesis lipid
komponen membran sel. Dalam jenis sel tertentu, misalnya sel hati,
membran retikulum endoplasma halus mengandung enzim yang mengubah
obat-obatan, racun, dan produk sampingan beracun dari metabolisme sel
menjadi senyawa-senyawa yang kurang beracun atau lebih mudah dikeluarkan
tubuh.
Badan Golgi
Badan Golgi (dinamai menurut nama penemunya, Camillo Golgi) tersusun atas setumpuk kantong pipih dari membran yang disebut sisterna.
Biasanya terdapat tiga sampai delapan sisterna, tetapi ada sejumlah
organisme yang memiliki badan Golgi dengan puluhan sisterna. Jumlah dan
ukuran badan Golgi bergantung pada jenis sel dan aktivitas
metabolismenya. Sel yang aktif melakukan sekresi protein dapat memiliki
ratusan badan Golgi. Organel ini biasanya terletak di antara retikulum
endoplasma dan membran plasma.
Sisi badan Golgi yang paling dekat dengan nukleus disebut sisi cis, sementara sisi yang menjauhi nukleus disebut sisi trans. Ketika tiba di sisi cis,
protein dimasukkan ke dalam lumen sisterna. Di dalam lumen, protein
tersebut dimodifikasi, misalnya dengan penambahan karbohidrat, ditandai
dengan penanda kimiawi, dan dipilah-pilah agar nantinya dapat dikirim ke
tujuannya masing-masing.
Badan Golgi mengatur pergerakan berbagai jenis protein; ada yang
disekresikan ke luar sel, ada yang digabungkan ke membran plasma sebagai
protein transmembran, dan ada pula yang ditempatkan di dalam lisosom.
Protein yang disekresikan dari sel diangkut ke membran plasma di dalam
vesikel sekresi, yang melepaskan isinya dengan cara bergabung dengan
membran plasma dalam proses eksositosis. Proses sebaliknya, endositosis,
dapat terjadi bila membran plasma mencekung ke dalam sel dan membentuk
vesikel endositosis yang dibawa ke badan Golgi atau tempat lain,
misalnya lisosom.
Lisosom
Lisosom pada sel hewan merupakan vesikel yang memuat lebih dari 30 jenis enzim
hidrolitik untuk menguraikan berbagai molekul kompleks. Sel menggunakan
kembali subunit molekul yang sudah diuraikan lisosom itu. Bergantung
pada zat yang diuraikannya, lisosom dapat memiliki berbagai ukuran dan
bentuk. Organel ini dibentuk sebagai vesikel yang melepaskan diri dari badan Golgi.
Lisosom menguraikan molekul makanan yang masuk ke dalam sel melalui
endositosis ketika suatu vesikel endositosis bergabung dengan lisosom.
Dalam proses yang disebut autofagi, lisosom mencerna organel yang tidak
berfungsi dengan benar. Lisosom juga berperan dalam fagositosis, proses
yang dilakukan sejumlah jenis sel untuk menelan bakteri atau fragmen sel
lain untuk diuraikan. Contoh sel yang melakukan fagositosis ialah
sejenis sel darah putih yang disebut fagosit, yang berperan penting
dalam sistem kekebalan tubuh.
Vakuola
Kebanyakan
fungsi lisosom sel hewan dilakukan oleh vakuola pada sel tumbuhan.
Membran vakuola, yang merupakan bagian dari sistem endomembran, disebut tonoplas. Vakuola berasal dari kata bahasa Latin vacuolum
yang berarti 'kosong' dan dinamai demikian karena organel ini tidak
memiliki struktur internal. Umumnya vakuola lebih besar daripada
vesikel, dan kadang kala terbentuk dari gabungan banyak vesikel.
Sel tumbuhan muda berukuran kecil dan mengandung banyak vakuola kecil
yang kemudian bergabung membentuk suatu vakuola sentral seiring dengan
penambahan air
ke dalamnya. Ukuran sel tumbuhan diperbesar dengan menambahkan air ke
dalam vakuola sentral tersebut. Vakuola sentral juga mengandung cadangan
makanan, garam-garam, pigmen, dan limbah metabolisme. Zat yang beracun
bagi herbivora dapat pula disimpan dalam vakuola sebagai mekanisme
pertahanan. Vakuola juga berperan penting dalam mempertahankan tekanan
turgor tumbuhan.
Vakuola memiliki banyak fungsi lain dan juga dapat ditemukan pada sel hewan dan protista uniseluler. Kebanyakan protozoa
memiliki vakuola makanan, yang bergabung dengan lisosom agar makanan di
dalamnya dapat dicerna. Beberapa jenis protozoa juga memiliki vakuola
kontraktil, yang mengeluarkan kelebihan air dari sel.
Mitokondria
Sebagian
besar sel eukariota mengandung banyak mitokondria, yang menempati
sampai 25 persen volume sitoplasma. Organel ini termasuk organel yang
besar, secara umum hanya lebih kecil dari nukleus, vakuola, dan
kloroplas. Nama mitokondria berasal dari penampakannya yang seperti
benang (bahasa Yunani mitos, 'benang') di bawah mikroskop cahaya.
Organel ini memiliki dua macam membran,
yaitu membran luar dan membran dalam, yang dipisahkan oleh ruang
antarmembran. Luas permukaan membran dalam lebih besar daripada membran
luar karena memiliki lipatan-lipatan, atau krista, yang menyembul ke dalam matriks, atau ruang dalam mitokondria.
Mitokondria adalah tempat berlangsungnya respirasi seluler, yaitu
suatu proses kimiawi yang memberi energi pada sel. Karbohidrat dan lemak
merupakan contoh molekul makanan berenergi tinggi yang dipecah menjadi
air dan karbon dioksida
oleh reaksi-reaksi di dalam mitokondria, dengan pelepasan energi.
Kebanyakan energi yang dilepas dalam proses itu ditangkap oleh molekul
yang disebut ATP. Mitokondria-lah yang menghasilkan sebagian besar ATP
sel. Energi kimiawi ATP nantinya dapat digunakan untuk menjalankan
berbagai reaksi kimia dalam sel. Sebagian besar tahap pemecahan molekul
makanan dan pembuatan ATP tersebut dilakukan oleh enzim-enzim yang
terdapat di dalam krista dan matriks mitokondria.
Mitokondria memperbanyak diri secara independen dari keseluruhan
bagian sel lain. Organel ini memiliki DNA sendiri yang menyandikan
sejumlah protein mitokondria, yang dibuat pada ribosomnya sendiri yang
serupa dengan ribosom prokariota.
Kloroplas
Kloroplas
merupakan salah satu jenis organel yang disebut plastid pada tumbuhan
dan alga. Kloroplas mengandung klorofil, pigmen hijau yang menangkap
energi cahaya untuk fotosintesis, yaitu serangkaian reaksi yang mengubah
energi cahaya menjadi energi kimiawi yang disimpan dalam molekul
karbohidrat dan senyawa organik lain.
Satu sel alga uniseluler dapat memiliki satu kloroplas saja,
sementara satu sel daun dapat memiliki 20 sampai 100 kloroplas. Organel
ini cenderung lebih besar daripada mitokondria,
dengan panjang 5–10 µm atau lebih. Kloroplas biasanya berbentuk seperti
cakram dan, seperti mitokondria, memiliki membran luar dan membran
dalam yang dipisahkan oleh ruang antarmembran. Membran dalam kloroplas
menyelimuti stroma, yang memuat berbagai enzim yang bertanggung
jawab membentuk karbohidrat dari karbon dioksida dan air dalam
fotosintesis. Suatu sistem membran dalam yang kedua di dalam stroma
terdiri dari kantong-kantong pipih disebut tilakoid yang saling berhubungan.
Tilakoid-tilakoid membentuk suatu tumpukan yang disebut granum (jamak, grana).
Klorofil terdapat pada membran tilakoid, yang berperan serupa dengan
membran dalam mitokondria, yaitu terlibat dalam pembentukan ATP.
Sebagian ATP yang terbentuk ini digunakan oleh enzim di stroma untuk
mengubah karbon dioksida menjadi senyawa antara berkarbon tiga yang
kemudian dikeluarkan ke sitoplasma dan diubah menjadi karbohidrat. Sama
seperti mitokondria, kloroplas juga memiliki DNA dan ribosomnya sendiri
serta tumbuh dan memperbanyak dirinya sendiri. Kedua organel ini juga
dapat berpindah-pindah tempat di dalam sel.
Peroksisom
Peroksisom
berukuran mirip dengan lisosom dan dapat ditemukan dalam semua sel
eukariota. Organel ini dinamai demikian karena biasanya mengandung satu
atau lebih enzim yang terlibat dalam reaksi oksidasi menghasilkan
hidrogen peroksida (H2O2).
Hidrogen peroksida merupakan bahan kimia beracun, namun di dalam
peroksisom senyawa ini digunakan untuk reaksi oksidasi lain atau
diuraikan menjadi air dan oksigen. Salah satu tugas peroksisom adalah
mengoksidasi asam lemak panjang menjadi lebih pendek yang kemudian
dibawa ke mitokondria untuk oksidasi sempurna. Peroksisom pada sel hati
dan ginjal juga mendetoksifikasi berbagai molekul beracun yang memasuki
darah, misalnya alkohol. Sementara itu, peroksisom pada biji tumbuhan
berperan penting mengubah cadangan lemak biji menjadi karbohidrat yang
digunakan dalam tahap perkecambahan.
Sitoskeleton
Sitoskeleton
eukariota terdiri dari tiga jenis serat protein, yaitu mikrotubulus,
filamen intermediat, dan mikrofilamen. Protein sitoskeleton yang serupa
dan berfungsi sama dengan sitoskeleton eukariota ditemukan pula pada
prokariota. Mikrotubulus berupa silinder berongga yang memberi bentuk
sel, menuntun gerakan organel, dan membantu pergerakan kromosom pada
saat pembelahan sel. Silia dan flagela
eukariota, yang merupakan alat bantu pergerakan, juga berisi
mikrotubulus. Filamen intermediat mendukung bentuk sel dan membuat
organel tetap berada di tempatnya. Sementara itu, mikrofilamen, yang
berupa batang tipis dari protein aktin, berfungsi antara lain dalam
kontraksi otot pada hewan, pembentukan pseudopodia untuk pergerakan sel
ameba, dan aliran bahan di dalam sitoplasma sel tumbuhan.
Sejumlah protein motor menggerakkan berbagai organel di
sepanjang sitoskeleton eukariota. Secara umum, protein motor dapat
digolongkan dalam tiga jenis, yaitu kinesin, dinein, dan miosin. Kinesin
dan dinein bergerak pada mikrotubulus, sementara miosin bergerak pada
mikrofilamen.
Lihat Juga Artikel Lengkap: Sel (Biologi)
Terima kasih atas kunjungan anda di LingkaranDunia Serta membaca artikel mengenai Sel dalam ilmu Biologi, dan semoga ilmu yang kami bagikan ini bermanfaat buat anda.
0 Comments