Sel
selaput penyusun umbi bawang bombay (Allium cepa). Tampak dinding sel
dan inti sel (berupa noktah di dalam setiap 'ruang'). Perbesaran 400 kali.
Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam
arti biologis. Semua fungsi kehidupan diatur dan
berlangsung di dalam sel. Oleh karena itu, sel dapat berfungsi secara autonom
asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi.
Semua organisme selular terbagi ke dalam dua golongan
besar berdasarkan arsitektur basal dari selnya, yaitu organisme prokariota dan organisme eukariota.
Organisme
prokariota tidak memiliki inti sel dan mempunyai organisasi
internal sel yang relatif lebih sederhana. Prokariota terbagi menjadi dua
kelompok yang besar: eubakteria
yang meliputi hampir seluruh jenis bakteri, dan archaea, kelompok prokariota yang sangat mirip
dengan bakteri dan berkembang-biak di lingkungan yang ekstrem seperti sumber
air panas yang bersifat asam atau air yang mengandung kadar garam yang sangat
tinggi. Genom prokariota terdiri dari kromosom tunggal yang melingkar, tanpa organisasi
DNA.
Organisme
eukariota memiliki organisasi intraselular yang jauh lebih kompleks, antara
lain dengan membran internal, organel yang memiliki membran
tersendiri seperti inti sel dan sitoskeleton yang sangat terstruktur. Sel
eukariota memiliki beberapa kromosom linear di dalam nuklei,
di dalamnya terdapat sederet molekul DNA
yang sangat panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh histon dan protein yang lain.
Jika
panjang DNA diberi notasi C dan jumlah kromosom dalam genom diberi notasi n,
maka notasi 2nC menunjukkan genom sel diploid, 1nC menunjukkan genom sel haploid, 3nC menunjukkan genom sel triploid, 4nC menunjukkan genom sel tetraploid.
Pada manusia, C = 3,5 × 10-12 g, dengan n =
23, sehingga genom manusia dirumuskan menjadi 2 x 23 x 3,5 × 10-12,
karena sel eukariota manusia memiliki genom diploid.
Sejenis
sel diploid yaitu sel nutfah dapat terdiferensiasi menjadi sel gamet haploid. Genom
sel gamet pada manusia memiliki 23 kromosom, 22 diantaranya merupakan otosom,
sisanya merupakan kromosom genital. Pada oosit,
kromosom genital senantiasa memiliki notasi X, sedangkan pada spermatosit,
kromosom dapat berupa X maupun Y. Setelah terjadi fertilisasi antara kedua sel gamet yang berbeda
kromosom genitalnya, terbentuklah sebuah zigot
diploid. Notasi genom yang digunakan untuk zigot adalah 46,XX atau 46,XY.
Pada
umumnya sel somatik merupakan sel diploid, namun terdapat
beberapa perkecualian, antara lain: sel darah merah dan keratinosit
memiliki genom nuliploid.
Hepatosit bergenom tetraploid
4nC, sedang megakariosit
pada sumsum tulang belakang
memiliki genom poliploid hingga 8nC, 16nC atau 32nC dan dapat melakukan
proliferasi hingga menghasilkan ribuan sel nuliploid. Banyaknya ploidi pada sel terjadi sebagai akibat dari replikasi DNA
yang tidak disertai pembelahan sel, yang lazim disebut sebagai endomitosis.
Sejarah penemuan sel
Robert Hooke
Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665
oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang
telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel
berasal dari kata bahasa Latin cellula
yang berarti rongga/ruangan.
Pada tahun 1835, sebelum teori Sel merupakan unit organisasi terkecil
yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologis. Semua fungsi kehidupan diatur
dan berlangsung di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom
asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi.
Semua organisme selular terbagi ke dalam dua golongan besar
berdasarkan arsitektur basal dari selnya, yaitu organisme prokariota dan
organisme eukariota.
Organisme prokariota tidak memiliki inti sel dan mempunyai organisasi
internal sel yang relatif lebih sederhana. Prokariota terbagi menjadi dua
kelompok yang besar: eubakteria yang meliputi hampir seluruh jenis bakteri, dan
archaea, kelompok prokariota yang sangat mirip dengan bakteri dan
berkembang-biak di lingkungan yang ekstrem seperti sumber air panas yang
bersifat asam atau air yang mengandung kadar garam yang sangat tinggi. Genom
prokariota terdiri dari kromosom tunggal yang melingkar, tanpa organisasi DNA.
Organisme
eukariota memiliki organisasi intraselular yang jauh lebih kompleks, antara
lain dengan membran internal, organel yang memiliki membran tersendiri seperti
inti sel dan sitoskeleton yang sangat terstruktur. Sel eukariota memiliki
beberapa kromosom linear di dalam nuklei, di dalamnya terdapat sederet molekul
DNA yang sangat panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh
histon dan protein yang lain.
Jika
panjang DNA diberi notasi C dan jumlah kromosom dalam genom diberi notasi n,
maka notasi 2nC menunjukkan genom sel diploid, 1nC menunjukkan genom sel
haploid, 3nC menunjukkan genom sel triploid, 4nC menunjukkan genom sel
tetraploid. Pada manusia, C = 3,5 × 10-12 g, dengan n = 23, sehingga genom
manusia dirumuskan menjadi 2 x 23 x 3,5 × 10-12, karena sel eukariota manusia
memiliki genom diploid.
Sejenis
sel diploid yaitu sel nutfah dapat terdiferensiasi menjadi sel gamet haploid.
Genom sel gamet pada manusia memiliki 23 kromosom, 22 diantaranya merupakan
otosom, sisanya merupakan kromosom genital. Pada oosit, kromosom genital
senantiasa memiliki notasi X, sedangkan pada spermatosit, kromosom dapat berupa
X maupun Y. Setelah terjadi fertilisasi antara kedua sel gamet yang berbeda
kromosom genitalnya, terbentuklah sebuah zigot diploid. Notasi genom yang
digunakan untuk zigot adalah 46,XX atau 46,XY.
Pada
umumnya sel somatik merupakan sel diploid, namun terdapat beberapa
perkecualian, antara lain: sel darah merah dan keratinosit memiliki genom
nuliploid. Hepatosit bergenom tetraploid 4nC, sedang megakariosit pada sumsum
tulang belakang memiliki genom poliploid hingga 8nC, 16nC atau 32nC dan dapat
melakukan proliferasi hingga menghasilkan ribuan sel nuliploid. Banyaknya
ploidi pada sel terjadi sebagai akibat dari replikasi DNA yang tidak disertai
pembelahan sel, yang lazim disebut sebagai endomitosis. sel menjadi lengkap, Jan Evangelista
PurkynÄ› melakukan pengamatan terhadap granula
pada tanaman melalui mikroskop. Teori sel kemudian dikembangkan pada tahun 1839
oleh Matthias Jakob Schleiden dan Theodor
Schwann yang mengatakan bahwa semua makhluk hidup atau organisme tersusun dari satu sel tunggal, yang
disebut uniselular, atau lebih, yang disebut multiselular. Semua sel berasal
dari sel yang telah ada sebelumnya, di dalam sel terjadi fungsi-fungsi vital
demi kelangsungan hidup organisme dan terdapat informasi mengenai regulasi
fungsi tersebut yang dapat diteruskan pada generasi sel berikutnya.
Struktur
sel dan fungsi-fungsinya secara menakjubkan hampir serupa untuk semua
organisme, namun jalur evolusi yang ditempuh oleh
masing-masing golongan besar organisme (Regnum) juga memiliki kekhususan sendiri-sendiri. Sel-sel prokariota beradaptasi dengan kehidupan
uniselular sedangkan sel-sel eukariota beradaptasi untuk
hidup saling bekerja sama dalam organisasi yang sangat rapi.
Perkembangan sel
Di dalam tubuh manusia, telah dikenali sekitar 210 jenis sel.
Sebagaimana organisme multiselular lainnya, kehidupan manusia juga dimulai dari
sebuah sel embrio diploid hasil dari fusi haploid oosit
dan spermatosit
yang kemudian mengalami serangkaian mitosis. Pada tahap awal, sel-sel embrio
bersifat totipoten,
setiap sel memiliki kapasitas untuk terdiferensiasi menjadi salah satu dari
seluruh jenis sel tubuh. Selang berjalannya tahap perkembangan, kapasitas
diferensiasi menjadi menurun menjadi pluripoten,
hingga menjadi sel progenitor yang
hanya memiliki kapasitas untuk terdiferensiasi menjadi satu jenis sel saja,
dengan kapasitas unipoten.
Pada
level molekular, perkembangan sel dikendalikan melalui suatu proses pembelahan
sel, diferensiasi sel, morfogenesis
dan apoptosis. Tiap proses, pada awalnya, diaktivasi
secara genetik, sebelum sel tersebut dapat menerima sinyal mitogenik dari lingkungan di luar sel.
Proses pembelahan sel
Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat
untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung
segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses
ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik)
Pertumbuhan
dan perkembangan sel tidak lepas dari siklus kehidupan yang dialami sel untuk
tetap bertahan hidup. Siklus ini mengatur pertumbuhan sel dengan meregulasi
waktu pembelahan dan mengatur perkembangan sel dengan mengatur jumlah ekspresi
atau translasi gen pada
Fase pada siklus sel
1. Fasa S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA
2. Fasa M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik
pembelahan biner atau pembentukan tunas)
3. Fasa G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.
1. Fasa G0, sel yang baru saja mengalami pembelahan berada
dalam keadaan diam atau sel tidak melakukan pertumbuhan maupun perkembangan.
Kondisi ini sangat bergantung pada sinyal atau rangsangan baik dari luar atau
dalam sel. Umum terjadi dan beberapa tidak melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan
mati.
2. Fasa G1, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh,
antara sitokinesis dan sintesis.
3. Fasa G2, pertumbuhan sel eukariot antara sintesis dan
mitosis.
Fasa tersebut berlangsung dengan urutan S > G2 > M
> G0 > G1 > kembali ke S. Dalam konteks Mitosis,
fase G dan S disebut sebagai Interfase.
Diferensiasi sel
Regenerasi
sel adalah proses pertumbuhan dan perkembangan sel yang bertujuan
untuk mengisi ruang tertentu pada jaringan atau memperbaiki bagian yang rusak.
Diferensiasi
sel adalah proses pematangan suatu sel menjadi sel yang spesifik dan
fungsional, terletak pada posisi tertentu di dalam jaringan, dan mendukung
fisiologis hewan. Misalnya, sebuah stem cell mampu berdiferensiasi
menjadi sel kulit.
Saat
sebuah sel tunggal, yaitu sel yang telah dibuahi, mengalami pembelahan berulang
kali dan menghasilkan pola akhir dengan keakuratan dan kompleksitas yang
spektakuler, sel itu telah mengalami regenerasi dan diferensiasi.
Regenerasi dan diferensiasi sel hewan ditentukan
oleh genom. Genom yang identik terdapat pada setiap sel, namun mengekspresikan
set gen yang berbeda, bergantung pada jumlah gen yang diekspresikan. Misalnya,
pada sel retina mata, tentu gen penyandi karakteristik penangkap cahaya terdapat
dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada ekspresi gen indera lainnya.
Morfogenesis
Pengekspresian
gen itu sendiri memengaruhi jumlah sel, jenis sel, interaksi sel, bahkan lokasi
sel. Oleh karena itu, sel hewan memiliki 4 proses esensial pengkonstruksian
embrio yang diatur oleh ekspresi gen, sebagai berikut:
1. Proliferasi sel ; menghasilkan banyak sel dari satu sel
2. Spesialisasi sel ; menciptakan sel dengan karakteristik berbeda pada
posisi yang berbeda
3. Interaksi sel ; mengkoordinasi perilaku sebuah sel dengan sel
tetangganya.
4. Pergerakan sel ; menyusun sel untuk membentuk struktur jaringan dan
organ
Pada embrio yang berkembang, keempat proses ini berlangsung bersamaan.
Tidak ada badan pengatur khusus untuk proses ini. Setiap sel dari jutaan sel
embrio harus membuat keputusannya masing-masing, menurut jumlah kopi instruksi
genetik dan kondisi khusus masing-masing sel.
Sel
tubuh, seperti otot, saraf, dsb. tetap
mempertahankan karakteristik karena masih mengingat sinyal yang diberikan oleh
nenek moyangnya saat awal perkembangan embrio.
Apoptosis
Apoptosis
merupakan bagian dari perkembangan sel, sel tidak dapat mati begitu saja tanpa
suatu mekanisme yang tertanam di dalam sel, yang dapat diaktivasi oleh sinyal
internal maupun eksternal.
Struktur sel
Sel eukariota
Secara
umum setiap sel memiliki
- membran sel,
- sitoplasma, dan
- inti sel atau nukleus.
Sitoplasma dan inti sel bersama-sama disebut sebagai protoplasma.
Sitoplasma berwujud cairan kental (sitosol) yang di dalamnya terdapat berbagai organel yang memiliki fungsi yang terorganisasi
untuk mendukung kehidupan sel. Organel memiliki struktur terpisah dari sitosol
dan merupakan "kompartementasi" di dalam sel, sehingga memungkinkan
terjadinya reaksi yang tidak mungkin berlangsung di sitosol. Sitoplasma juga
didukung oleh jaringan kerangka yang mendukung bentuk sitoplasma sehingga tidak
mudah berubah bentuk.
Organel-organel yang ditemukan pada sitoplasma adalah
- mitokondria (kondriosom)
- badan Golgi (diktiosom)
- retikulum endoplasma
- plastida (khusus tumbuhan, mencakup leukoplas, kloroplas, dan kromoplas)
- vakuola (khusus tumbuhan)
Sel prokariota
Sel
tumbuhan dan sel bakteri memiliki lapisan di luar membran yang dikenal sebagai dinding sel. Dinding sel bersifat tidak elastis
dan membatasi perubahan ukuran sel. Keberadaan dinding sel juga menyebabkan
terbentuknya ruang
antarsel, yang pada tumbuhan menjadi bagian penting dari
transportasi hara dan mineral di dalam tubuh tumbuhan.
Sel tumbuhan, sel hewan,
dan sel bakteri mempunyai beberapa perbedaan seperti
berikut:
Perbedaan
pertumbuhan dan perkembangan sel hewan dan tanaman
Secara
umum, perbedaan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:
Hewan
|
Tumbuhan
|
Terdapat sentriol
|
Tidak ada sentriol
|
Tidak ada pembentukan dinding
sel
|
Terdapat sitokinesis dan pembentukan dinding
sel
|
Ada kutub animal dan vegetal
|
Tidak ada perbedaan kutub embriogenik, yang ada
semacam epigeal dan hipogeal
|
Jaringan sel hewan bergerak
menjadi bentuk yang berbeda
|
Jaringan sel tumbuhan tumbuh menjadi bentuk
yang berbeda
|
Terdapat proses gastrulasi
|
Terdapat proses histodiferensiasi
|
Tidak terdapat jaringan
embrionik seumur hidup
|
Meristem sebagai jaringan embrionik seumur
hidup
|
Terdapat batasan pertumbuhan (ukuran
tubuh)
|
Tidak ada batasan pertumbuhan, kecuali
kemampuan akar dalam hal menopang berat tubuh bagian atas
|
Apoptosis untuk perkembangan
jaringan, melibatkan mitokondria dan caspase
|
Tidak ada "Apoptosis", yang ada lebih
ke arah proteksi diri, tidak melibatkan mitokondria
|
Sel-sel khusus
- Sel Tidak Berinti, contohnya trombosit dan eritrosit (Sel darah merah). Di dalam sel
darah merah, terdapat hemoglobin sebagai
pengganti nukleus (inti sel).
- Sel Berinti Banyak, contohnya Paramecium
sp dan sel otot
- Sel hewan berklorofil, contohnya euglena sp.
Euglena sp adalah hewan uniseluler berklorofil.
- Sel pendukung, contohnya adalah sel
xilem. Sel xilem akan mati dan meninggalkan dinding sel sebagai
"tulang" dan saluran air. Kedua ini sangatlah membantu dalam
proses transpirasi pada tumbuhan.
No comments:
Post a Comment