Sel (biologi)
Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Sel selaput penyusun umbi bawang bombay (
Allium cepa). Tampak dinding sel dan inti sel (berupa noktah di dalam setiap 'ruang'). Perbesaran 400 kali.
Dalam
biologi,
sel adalah kumpulan
materi paling sederhana yang dapat
hidup dan merupakan unit penyusun semua
makhluk hidup.
[1][2] Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar
reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel.
[3][4] Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal,
[5] atau disebut
organisme uniselular, misalnya
bakteri dan
ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk
tumbuhan,
hewan, dan
manusia, merupakan
organisme multiselular yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing.
[1] Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10
13 sel.
[5] 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.
[1] 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.
[6]
Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri
Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001
mm,
[7] 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.
[8] Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada
abad ke-17. Teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan dua abad setelah itu oleh
Matthias Schleiden dan
Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut
biologi sel.
Struktur sel
Semua sel dibatasi oleh suatu
membran dan daerah di dalam sel disebut
sitoplasma.
[9] Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung
DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut.
[10] Selain itu, semua sel memiliki struktur disebut
ribosom yang digunakan untuk membuat
protein yang akan digunakan sel menjalankan fungsinya.
[5]
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, sedangkan prokariota tidak memiliki nukleus. Hanya
bakteri dan
arkea yang memiliki sel prokariotik, sementara
protista,
tumbuhan,
jamur, dan
hewan memiliki sel eukariotik.
[7]
[sunting] Sel prokariota
Struktur prokariota lebih sederhana daripada eukariota. Ukuran sel prokariota juga lebih kecil daripada eukariota, misalnya bakteri yang sebagian besar berdiameter 1–10 µm. Tidak ada membran yang memisahkan DNA prokariota dari bagian sel lainnya, dan daerah tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut
nukleoid.
[7]
[sunting] Sel eukariota
Secara umum setiap sel memiliki
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
Sel
tumbuhan, sel
hewan, dan sel
bakteri mempunyai beberapa perbedaan seperti berikut:
| Sel tumbuhan | Sel hewan | Sel bakteri |
| Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan. | Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan. | Sel bakteri sangat kecil. |
| Mempunyai bentuk yang tetap. | Tidak mempunyai bentuk yang tetap. | Mempunyai bentuk yang tetap. |
| Mempunyai dinding sel [cell wall] dari selulosa. | Tidak mempunyai dinding sel [cell wall]. | Mempunyai dinding sel [cell wall] dari lipoprotein. |
| Mempunyai plastida. | Tidak mempunyai plastida. | Tidak mempunyai plastida. |
| Mempunyai vakuola [vacuole] atau rongga sel yang besar. | Tidak mempunyai vakuola [vacuole], walaupun kadang-kadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle]. | Tidak mempunyai vakuola. |
| Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) pati. | Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) glikogen. | - |
| Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome]. | Mempunyai sentrosom [centrosome]. | Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome]. |
| Tidak memiliki lisosom [lysosome]. | Memiliki lisosom [lysosome]. |
| Nukleus lebih kecil daripada vakuola. | Nukleus lebih besar daripada vesikel. | Tidak memiliki nukleus dalam arti sebenarnya. |
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.
[sunting] 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 masing-masing sel yang menentukan diferensiasinya.
[sunting] Fase pada siklus sel
- Fasa S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA
- Fasa M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik pembelahan biner atau pembentukan tunas)
- Fasa G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.
- 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.
- Fasa G1, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh, antara sitokinesis dan sintesis.
- 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.
[sunting] 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.
[sunting] 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:
- Proliferasi sel
- menghasilkan banyak sel dari satu sel
- Spesialisasi sel
- menciptakan sel dengan karakteristik berbeda pada posisi yang berbeda
- Interaksi sel
- mengkoordinasi perilaku sebuah sel dengan sel tetangganya
- 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 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.
[sunting] 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 ad |