Dalam
biologi,
sel adalah kumpulan
materi paling sederhana yang dapat
hidup dan merupakan unit penyusun semua
makhluk hidup.Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar
reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal, atau disebut
organisme uniseluler, misalnya
bakteri dan
ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk
tumbuhan,
hewan, dan
manusia, merupakan
organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10
13 sel. Namun demikian, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil
pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh
tikus berasal dari pembelahan
sel telur induknya yang sudah dibuahi.
Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi
jaringan, yang membangun
organ dan kemudian
sistem organ yang membentuk tubuh organisme tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan
otot jantung pada organ
jantung yang merupakan bagian dari sistem organ
peredaran darah pada tubuh manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut
organel.
Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri
Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001
mm, sedangkan salah satu sel tunggal yang bisa dilihat dengan mata telanjang ialah telur
ayam yang belum dibuahi. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100
µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan
mikroskop. Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada
abad ke-17.
Robert Hooke pertama kali mendeskripsikan dan menamai sel pada tahun 1665 ketika ia mengamati suatu irisan gabus (kulit batang pohon
ek) dengan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali. Namun demikian, teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan hampir dua abad setelah itu oleh
Matthias Schleiden dan
Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut
biologi sel.
Struktur
Semua sel dibatasi oleh suatu
membran yang disebut membran plasma, sementara daerah di dalam sel disebut
sitoplasma. Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung
DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut. Selain itu, semua sel memiliki struktur yang disebut
ribosom yang berfungsi dalam pembuatan
protein yang akan digunakan sebagai
katalis pada berbagai reaksi kimia dalam sel tersebut.
Setiap
organisme tersusun atas salah satu dari dua jenis sel yang secara struktur berbeda: sel
prokariotik atau sel
eukariotik. Kedua jenis sel ini dibedakan berdasarkan posisi
DNA di dalam sel; sebagian besar DNA pada eukariota terselubung membran organel yang disebut
nukleus atau inti sel, sedangkan prokariota tidak memiliki nukleus. Hanya
bakteri dan
arkea yang memiliki sel prokariotik, sementara
protista,
tumbuhan,
jamur, dan
hewan memiliki sel eukariotik.
Fungsi
Metabolisme
Keseluruhan
reaksi kimia yang membuat
makhluk hidup mampu melakukan aktivitasnya disebut
metabolisme, dan sebagian besar reaksi kimia tersebut terjadi di dalam sel. Metabolisme yang terjadi di dalam sel dapat berupa reaksi
katabolik, yaitu perombakan senyawa kimia untuk menghasilkan
energi maupun untuk dijadikan bahan pembentukan senyawa lain, dan reaksi
anabolik, yaitu reaksi penyusunan komponen sel. Salah satu proses katabolik yang merombak molekul makanan untuk menghasilkan energi di dalam sel ialah
respirasi seluler, yang sebagian besar berlangsung di dalam
mitokondria eukariota atau
sitosol prokariota dan menghasilkan
ATP. Sementara itu, contoh proses anabolik ialah
sintesis protein yang berlangsung pada
ribosom dan membutuhkan
ATP.
Komunikasi Sel
Komunikasi sel terdiri dari proses transfer sinyal antarsel dalam bentuk molekul (misalnya
hormon) atau aktivitas
listrik, dan transduksi sinyal di dalam sel target ke molekul yang menghasilkan respons sel. Mekanisme transfer sinyal dapat terjadi dengan kontak antarsel (misalnya melalui
sambungan pengomunikasi), penyebaran molekul sinyal ke sel yang berdekatan, penyebaran molekul sinyal ke sel yang jauh melalui saluran (misalnya
pembuluh darah), atau perambatan sinyal listrik ke sel yang jauh (misalnya pada jaringan
otot polos). Selanjutnya, molekul sinyal menembus
membran secara langsung, lewat melalui kanal protein, atau melekat pada reseptor berupa protein transmembran pada permukaan sel target dan memicu transduksi sinyal di dalam sel. Transduksi sinyal ini dapat melibatkan sejumlah zat yang disebut pembawa pesan kedua (
second messenger) yang konsentrasinya meningkat setelah pelekatan molekul sinyal pada reseptor dan yang nantinya meregulasi aktivitas protein lain di dalam sel. Selain itu, transduksi sinyal juga dapat dilakukan oleh sejumlah jenis protein yang pada akhirnya dapat memengaruhi metabolisme, fungsi, atau perkembangan sel.
Siklus Sel
Setiap sel berasal dari
pembelahan sel sebelumnya, dan tahap-tahap kehidupan sel antara pembelahan sel ke pembelahan sel berikutnya disebut sebagai
siklus sel.Pada kebanyakan sel, siklus ini terdiri dari empat proses terkoordinasi, yaitu pertumbuhan sel,
replikasi DNA, pemisahan DNA yang sudah digandakan ke dua calon sel anakan, serta pembelahan sel.Pada
bakteri, proses pemisahan DNA ke calon sel anakan dapat terjadi bersamaan dengan replikasi DNA, dan siklus sel yang berurutan dapat bertumpang tindih. Hal ini tidak terjadi pada
eukariota yang siklus selnya terjadi dalam empat fase terpisah sehingga laju pembelahan sel bakteri dapat lebih cepat daripada laju pembelahan sel eukariota. Pada eukariota, tahap pertumbuhan sel umumnya terjadi dua kali, yaitu sebelum replikasi DNA (disebut
fase G1,
gap 1) dan sebelum pembelahan sel (
fase G2). Siklus sel bakteri tidak wajib memiliki fase G
1, namun memiliki fase G
2 yang disebut periode D. Tahap replikasi DNA pada eukariota disebut
fase S (sintesis), atau pada bakteri ekuivalen dengan periode C. Selanjutnya, eukariota memiliki tahap pembelahan
nukleus yang disebut
fase M (
mitosis).
Peralihan antartahap siklus sel dikendalikan oleh suatu perlengkapan pengaturan yang tidak hanya mengoordinasi berbagai kejadian dalam siklus sel, tetapi juga menghubungkan siklus sel dengan
sinyal ekstrasel yang mengendalikan perbanyakan sel. Misalnya, sel
hewan pada fase G
1 dapat berhenti dan tidak beralih ke fase S bila tidak ada faktor pertumbuhan tertentu, melainkan memasuki keadaan yang disebut fase G
0 dan tidak mengalami pertumbuhan maupun perbanyakan. Contohnya adalah sel
fibroblas yang hanya membelah diri untuk memperbaiki kerusakan tubuh akibat
luka.
[66] Jika pengaturan siklus sel terganggu, misalnya karena
mutasi, risiko pembentukan
tumor yaitu perbanyakan sel yang tidak normal meningkat dan dapat berpengaruh pada pembentukan
kanker.
Struktur Sel
1. Dinding sel
Dinding sel hanya ditemui pada sel tumbuhan. Bagian ini disusun oleh selulosa saat sel masih muda, dan sejalan dengan proses penuaan sel akan mengalami penimbunan lignin (lignifikasi) sehingga dinding sel menjadi kuat dan liat. Karena alasan inilah dinding sel digunakan untuk melindungi dan memberi bentuk sel.
Antar dinding sel yang berdekatan ditembus oleh pori kecil yang disebut noktah. Di dalam noktah ini terdapat pemanjangan sitoplasma yang menembus antar sel dan disebut plasmodesmata, yang berfungsi sebagai penghantar rangsang antar sel tumbuhan. Lihat gambar berikut.
2. Membran Sel
Bahan utama yang menyusun membran sel adalah lipoprotein, yaitu suatu bahan yang dibentuk oleh lemak dan protein. Membran sel dibentuk oleh dua lapisan fosfolipid. Protein yang terdapat pada bagian luar atau bagian dalam lapisan fosfolipid disebut protein perifer atau protein ekstrinsik, sedangkan protein yang menembus kedua lapisan fosfolipid disebut protein integral atau protein intrinsik. Pada bagian fosfolipid biasa dijumpai gugus glikolipid, sedangkan pada bagian protein bisa dijumpai glikoprotein.
Lapisan fosfolipid dibedakan atas bagian ‘kepala’ dan ‘ekor’. Bagian kepala bersifat hidrofil (suka air) sedangkan bagian ekor bersifat hidrofob (benci air). Itu sebabnya bagian ekor selalu berhadapan karena di luar dan di dalam sel terdapat cairan ekstraseluler dan intraseluler.
Karena membran sel dibentuk oleh struktur lipoprotein tersebut maka membran sel bersifat selektif permeabel, sehingga dipergunakan untuk mengatur transpor zat dari dan ke dalam sel. Lihat gambar berikut.
3. Sitosol/protoplasma
Sitosol atau protoplasma ada dua bagian, yang di dalam sel disebut sitoplasma dan yang ada di dalam inti disebut nukleoplasma. Sebagai suatu isi sel yang hidup sitosol terdiri dari air (70% – 90%), bahan organik, dan bahan anorganik. Sehubungan dengan itu sitosol memiliki sifat fisika dan sifat kimia.
Sifat fisika protoplasma
Protoplasma merupakan sistem larutan. Ada tiga macam sistem larutan:
- Solusi : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya < 0,0001 mm
- Suspensi : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya > 0,1 mm
- Koloid : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya antara 0,001 mm sampai 0,1 mm
Bagian yang terbesar dari protoplasma adalah sistem koloid. Sehubungan dengan hal itu protoplasma dapat mengalami:
- perubahan kekentalan koloid sol ke gel dan sebaliknya. Bila kadar air tinggi koloid bersifat sol, dan bila kadar air rendah koloid bersifat gel.
- mengalami gerak Brown, suatu gerak acak molekul dalam koloid yang dipengaruhi oleh muatan listrik, berat jenis, dan suhu.
- mengalami efek Tyndall, suatu proses pemendaran cahaya bila suatu koloid dikenai seberkas sinar.
