Biologi Sel

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, termasuktumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10¹³ 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 reaksianabolik, 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

Kemampuan sel untuk berkomunikasi, yaitu menerima dan mengirimkan 'sinyal' dari dan kepada sel lain, menentukan interaksi antarorganisme uniseluler serta mengatur fungsi danperkembangan tubuh organisme multiseluler. Misalnya, bakteri berkomunikasi satu sama lain dalam proses quorum sensing (pengindraan kuorum) untuk menentukan apakah jumlah mereka sudah cukup sebelum membentuk biofilm, sementara sel-sel dalam embrio hewan berkomunikasi untuk koordinasi proses diferensiasi menjadi berbagai jenis 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 G₁, namun memiliki fase G₂ 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 G₁ dapat berhenti dan tidak beralih ke fase S bila tidak ada faktor pertumbuhan tertentu, melainkan memasuki keadaan yang disebut fase G₀ dan tidak mengalami pertumbuhan maupun perbanyakan. Contohnya adalah selfibroblas 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.

Sumber : id.wikipedia.org http://biologimediacentre.com