Struktur dan Fungsi Sel

Terdapat berbagai macam sel pada tubuh manusia yang memiliki struktur (bentuk) dan fungsi (kemampuan) yang berbeda. Secara umum, sel juga memiliki ‘organ’ layaknya manusia dalam bentuk besarnya, yang juga berfungsi seperti layaknya ‘organ tubuh manusia’. Agar tidak membingungkan, organ sel tersebut disebut sebagai organel. Ada 2 bagian utama sel: 1) nukleus; dan 2) sitoplasma. Nukleus diselimuti membran nukleus yang memisahkannya dari ‘kolam’ sitoplasma. Sedangkan sitoplasma diselimuti membran plasma yang memisahkannya dari ‘kolam’ cairan di luar sel (ekstrasel). Ingat bahwa sel sendiri merupakan kumpulan senyawa kimia yang membentuk satu kesatuan fungsi tertentu. Ada 5 senyawa kimia dasar yang membentuk sel yang harus dibayangkan:

  1. Air, sekitar 70-85% bagian sel mengandung zat ini yang menjadi pelarut bagi senyawa kimia lainnya;
  2. Ion, senyawa kimia anorganik yang diperlukan reaksi-reaksi kimia sel;
  3. Protein, sekitar 10-20% bagian sel yang terdiri atas protein struktural dan fungsional;
  4. Lemak (lipid), sekitar 2% bagian sel yang bersifat tidak larut air sehingga berfungsi memisah-misahkan  sel dari sel lainnya dan organel sel dari organel lainnya; dan
  5. Karbohidrat, umumnya sekitar 1% tetapi pergantian/pemakaian (turn over) zat ini sangat sering dan cepat.

Maksud akhir dijelaskannya senyawa kimia di atas bertujuan agar kita membayangkan tubuh manusia yang terdiri atas 100 triliun sel tersebut sebagai ‘kolam senyawa kimia yang sangat pekat’ sehingga kita melihatnya tampak ‘padat’. Air yang sangat pekat dapat kita temukan sehari-hari dalam bentuk gel atau agar-agar (jelly). Jika sebagian besar tubuh terdiri atas air, mengapa kita ‘meleber’atau lunak seperti agar-agar? Penjelasan tentang hal tersebut akan dirincikan pada Bab 3.

Meskipun disebutkan sel diibaratkan sebagai ‘kolam senyawa kimia yang pekat’, secara fisik, juga terdapat beberapa organel yang ‘padat’ yang dimiliki sel layaknya manusia memiliki organ. Untuk memudahkan dalam mengingat organel tersebut, kita akan bicarakan berdasarkan fungsi yang dilakukannya:

1)      Fungsi kulit oleh membran sel. Ibarat seperti kulit, sel memiliki fungsi pertahanan dan penginderaan. Sel memiliki lapisan terluar untuk melakukan seleksi terhadap zat yang masuk, yaitu membran sel. Membran sel terdiri atas lipid dua lapis (lipid bilayer) dimana permukaan lapis luar maupun dalam bersifat hidrofilik (larut air) sedangkan diantara kedua lapisan bersifat hidrofobik (tidak larut air tetapi larut lemak) sehingga zat-zat larut air, termasuk air, tidak mudah keluar masuk, kecuali atas mekanisme tertentu, ditentukan oleh molekul kolesterol. Namun, sebaliknya, zat-zat larut lemak, seperti oksigen, karbondioksida, dan alkohol, akan mudah keluar masuk. Pada membran sel, terdapat protein yang menembus membran, disebut protein integral, dan yang hanya melekat di salah satu permukaan membran, disebut protein perifer. Protein integral diibaratkan ‘pori-pori’ kulit dimana zat-zat larut air keluar masuk, terutama ion. Protein integral juga sebagai protein karier (pembawa) zat-zat tertentu keluar masuk. Selain itu, juga berfungsi sebagai ‘antena’, atau disebut reseptor, terhadap zat-zat larut air, seperti hormon. Sedangkan protein perifer sering melekat pada protein integral sebagai pengontrol zat yang keluar masuk. Karbohidrat juga terkandung sebagai glycocalyx, yaitu ‘selimut’ karbohidrat yang melekat longgar dengan membran sel untuk melekatkan sel-sel satu sama lain dan beberapa fungsi lainnya.

2)      Fungsi darah oleh sitosol. Fungsi darah sebagai media sirkulasi juga dimiliki oleh sel. Jika tubuh memiliki kulit dan rongga di dalam tubuh, maka rongga yang dilingkupi membran sel adalah sitoplasma. Di dalam sitoplasma terdapat beberapa organel dimana cairan yang mengelilingi organel-organel tersebut disebut sebagai sitosol. Fungsi sitosol adalah sirkulasi zat-zat hasil beberapa organel atau dari luar, seperti protein, elektrolit dan glukosa.

3)      Fungsi hati oleh retikulum endoplasma. Retikulum endoplasma (RE) dapat diibaratkan seperti hati (liver) yang memiliki fungsi metabolisme untuk membuat (sintesis) molekul protein dan lipid baru untuk sel. RE berbentuk tubular (melipat-lipat dengan rongga di dalamnya) dan vesikular (gelembung-gelembung). Ada 2 jenis RE, yaitu tipe granular dan agranular. Tipe granular ditempeli oleh ribosom pada permukaan luar sehingga tampak (‘bertotol-totol’ disebut granula). Ribosom terdiri atas ribonucleic acid (RNA) dan protein lain untuk sintesis molekul protein baru. Sedangkan RE agranular tidak ditempeli ribosom dan fungsinya untuk sintesis lipid. Membran kedua tipe RE tersebut mirip membran sel.

4)      Fungsi pankreas oleh apparatus Golgi. Ibarat pankreas, apparatus Golgi berfungsi menghasilkan enzim pencernaan dan zat lainnya. Fungsi apparatus Golgi berkaitan dengan RE dimana vesikel RE/secretory vesicle (gelembung berisi zat hasil sintesis) menyatu dengan apparatus Golgi yang berikutnya akan diproses menjadi lisosom dan zat lainnya di dalam sitoplasma. Membran apparatus Golgi mirip dengan RE agranular.

5)      Fungsi enzim pencernaan oleh lisosom. Kita sudah belajar di sekolah menengah bahwa makanan akan dicerna oleh enzim pencernaan menjadi zat-zat sederhana yang mudah digunakan tubuh. Kuman di dalam makanan juga akan dihancurkan oleh enzim pencernaan. Begitu pula lisosom yang berfungsi mencerna partikel makanan, organel sel yang rusak, dan menghancurkan bakteri. Lisosom merupakan vesikel dengan membran  seperti apparatus Golgi (secretory vesicle) yang berisi enzim hidrolase yang memecah protein menjadi asam amino, glikogen menjadi glukosa, dan lipid menjadi asam lemak dan gliserol, dengan mereaksikannya dengan air (H2O).

6)      Fungsi sel darah putih oleh peroksisom. Sel darah putih dikenal sebagai sel yang akan memakan kuman sebagai fungsi pertahanan tubuh. Peroksisom juga demikian dimana mengandung enzim oksidase yang akan menghasil hidrogen peroksida (H2O2) yang bekerjasama dengan enzim katalase untuk mengoksidasi zat-zat yang dapat meracuni sel, misalkan alkohol, sehingga dapat dinetralkan. Peroksisom diduga diproduksi dengan replikasi (membelah) sendiri atau pelepasan dari RE agranular.

7)      Fungsi paru dan jantung oleh mitokondria. Maksud mitokondria sebagai ‘paru’ adalah karena mitokondria mengonsumsi O2 untuk proses oksidasi zat makanan menjadi energi, karbondioksida, dan air, dimana energi bebas tersebut digunakan untuk sintesis zat ‘berenergi tinggi’, yaitu adenosine triphospat (ATP). ATP ini kemudian menyebar sebagai sumber energi organel lainnya. Karena menghasilkan energi ibarat generator listrik, yang ‘menyalakan’ seluruh sel, maka dapat pula diibaratkan sebagai jantung yang menyuplai zat makanan untuk ‘menyalakan’ sel. Mitokondria memiliki membran luar dan dalam yang masing-masing merupakan lipid bilayer dan protein. Membran dalam melipat-lipat dan beberapa enzim oksidase melekat padanya. Di dalam rongga yang dikelilingi membran dalam, terdapat matriks yang berisi enzim terlarut yang akan bekerja sama dengan enzim oksidase. Mitokondria memiliki deoxyribonucleic acid (DNA) sendiri sehingga dapat bereplikasi sendiri sesuai kebutuhan produksi energi yang diperlukan sel.

8)      Fungsi otot dan tulang oleh filamen aktin dan mikrotubul. Ribosom di sitoplasma akan menghasilkan protein fibril yang akan menyusun filamen aktin (mikrofilamen) pada zona luar sitoplasma (dekat dengan membran sel). Filamen aktin tersebut menjadi rangka elastis untuk menyokong bentuk membran sel. Pada sel otot, filamen aktin dan miosin akan membentuk ‘mesin’ untuk membuat otot berkontraksi (memendek/menarik). Jenis filamen khusus yang kaku dari molekul tubulin disebut sebagai mikrotubul. Mikrotubul berfungsi sebagai sitoskeleton atau ‘rangka tulang’ beberapa bagian sel, seperti centriole dan mitotic spindle pada nukleus sel yang sedang bermitosis (membelah diri). Juga terdapat pada ekor sperma atau silia sel-sel tertentu. Sitoskeleton inilah yang membuat sel yang tergambar sebagai ‘kantong cairan’ menjadi bentuk-bentuk tertentu.

9)      Fungsi otak dan alat reproduksi oleh nukleus. Nukleus memiliki fungsi kontrol seperti otak karena mengandung sekumpulan DNA, disebut juga gen (terbentuk dalam bentuk untaian yang disebut kromosom), yang menentukan karakteristik protein yang disintesis oleh beberapa bagian sel. Nukleus juga memiliki fungsi reproduksi dimana gen akan membelah menjadi 2 set (disebut kromatin) yang identik dan diikuti proses mitosis sel yang berisi masing-masing set tersebut yang sudah membentuk kromosom. Membran nukleus atau nuclear envelope terdiri dari dua lipid bilayer  yang terpisah. Membran luar menyambung dengan RE dan rongga di antara membran luar dan dalam pun berhubungan dengan rongga di dalam RE. Membran ini memiliki pori-pori yang dilekati protein pada pinggir pori tersebut. Meskipun pori ini kecil, tetapi cukup untuk keluar masuk berbagai molekul dengan mudah. Di dalam nukleus, terdapat nukleolus yang tidak memiliki membran, yaitu hanya berupa akumulasi RNA dan protein seperti di dalam ribosom. Nuklelolus dibentuk dari gen tertentu di dalam kromosom yang menyebabkan RNA disintesis. Sebagian di dalam nuklelus sebagai nukleus, sedangkan sebagian lainnya keluar melalui pori nukleus untuk bergabung dengan protein lain menjadi ribosom.

Dari penjelasan di atas, kita dapat melihat bahwa memahami sel dapat menggunakan cara yang sama dengan memahami organ tubuh manusia dalam pelajaran biologi.

  • Twitter
  • del.icio.us
  • Digg
  • Facebook
  • Technorati
  • Reddit
  • Yahoo Buzz
  • StumbleUpon

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You might also likeclose