Organela Biologi Tugas Bu Nari.docx

Struktur Sel Eukariotik – Gambar Fungsi Organel - Semua sel eukariotik memiliki membran inti. Selain itu, sel eukariotik memiliki sistem endomembran, yakni memiliki organel-organel bermembran seperti retikulum endoplasma, kompleks Golgi, mitokondria, dan lisosom. Sel eukariotik juga memiliki sentriol. Perhatikan Gambar 1 tentang struktur sel eukariotik di bawah ini. Berikut ini akan dibahas mengenai struktur sel eukariotik yang meliputi membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel sel (ribosom, kompleks Golgi, mitokondria, lisosom, badan mikro, dan mikrotubulus).

Gambar 1. Struktur sel eukariotik pada tumbuhan 1. Membran Sel (Selaput Plasma) Membran sel merupakan bagian terluar sel yang membatasi bagian dalam sel dengan lingkungan luar. Membran sel merupakan selaput selektif permeabel, artinya hanya dapat dilalui molekulmolekul tertentu seperti glukosa, asam amino, gliserol, dan berbagai ion. Membran sel mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut. 1. Sebagai reseptor (penerima) rangsang dari luar, seperti hormon dan bahan kimia lain, baik dari lingkungan luar maupun dari bagian lain dalam organisme itu sendiri. 2. Melindungi agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel. 3. Mengontrol zat-zat yang boleh masuk maupun keluar meninggalkan sel. Hal inilah yang menyebabkan 4. membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel). 5. Sebagai tempat terjadinya kegiatan biokimiawi, seperti reaksi oksidasi dan respirasi. Berdasarkan analisis kimiawi dapat diketahui bahwa hampir seluruh membran sel terdiri atas lapisan protein dan lapisan lipid (lipoprotein). Membran plasma terdiri atas dua lapisan, yaitu berupa lapisan lipid rangkap dua (lipid bilayer). Lapisan lipid disusun oleh fosfolipid. Fosfolipid adalah lipid yang mengandung gugus fosfat dan terdiri atas bagian kepala (polar head) dan

bagian ekor (nonpolar tail). Bagian kepala bersifat hidrofilik (suka air), sedangkan bagian ekor bersifat hidrofobik (tidak suka air). Lipid terdiri atas fosfolipid, glikolipid, dan sterol. 1. Fosfolipid adalah lipid yang mengandung gugusan fosfat. 2. Glikolipid adalah lipid yang mengandung karbohidrat. 3. Sterol adalah lipid alkohol terutama kolesterol. Lapisan protein membran sel terdiri atas glikoprotein. Lapisan protein membentuk dua macam lapisan, yaitu lapisan protein perifer atau ekstrinsik dan lapisan protein integral atau intrinsik. Lapisan protein perifer membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua bagian luar. Lapisan protein integral membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua bagian dalam. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.

Gambar 2. Struktur membran sel dan fosfolipid

2. Sitoplasma Sitoplasma merupakan cairan yang mengelilingi inti sel dengan membran sel sebagai batas luarnya. Dasar penyusunnya ialah sitosol yang bersifat koloid. Di dalam sitosol terdapat ion sederhana misalnya sodium, fosfat dan klorida, molekul organik seperti asam amino, ATP dan neuklotida, dan tempat penyimpanan bahan. Sitosol dapat berubah dari fase sol (cair) ke fase gel (semi-padat) atau juga sebaliknya. Cairan sitosol yang lebih pekat dan berbatasan dengan membran sel dinamakan ektoplasma. Keberadaan sitoplasma bagi sel amatlah penting. Ini ditunjukkan dengan beragamnya fungsi yang dimiliki, antara lain: tempat penyimpanan bahanbahan kimia yang berguna saat proses metabolisme sel (seperti enzim, protein, dan lemak); tempat berlangsungnya reaksi metabolisme; dan tempat organel-organel untuk bergerak dan bekerja sesuai fungsinya. 3.1. Organel Sel Bermembran Organel sel bermembran dari makhluk hidup antara lain; nukleus, retikulum endoplasma, aparatus Golgi, mitokondria, lisosom, badan mikro, vakuola, dan kloroplas. 3.1.1. Nukleus (Inti Sel)

Nukleus atau inti sel merupakan orga nel sel terbesar dibanding organel sel lainnya. Diameter nukleus berkisar antara 10 sampai 20 m. Nukle us ini berbentuk bulat oval. Bagian- bagian yang melapisi nukleus meliputi membran inti, nukleoplasma, dan nukleolus (anak inti). Perhatikan Gambar 3.

Gambar 3. Struktur nucleus Membran inti atau karioteka merupakan lapisan pembungkus inti sel. Pada permukaannya terdapat pori-pori yang berfungsi sebagai tempat keluar-masuknya molekul dari sitoplasma ke nukleoplasma. Membran inti ini berhubungan deng an membran sel melalui organel yang disebut retikulum endoplasma. Di dalam nukleus terdapat cairan yang dinamakan nukleoplasma. Cairan nukleoplasma tersusun dari air, asam inti, protein, dan enzim. Sifat cairannya adalah gel. Pada nukleoplasma bisa ditemui benang kromatin. Saat sel mengalami pembelahan, benang kromatin ini akan mengalami penebalan sehingga membentuk kromosom. Kromosom merupakan zat yang berisi materi genetik. Nukleoplasma menyelubungi bagian penting sel yang disebut nukleolus (anak inti). Setiap nukleolus memiliki peran dalam pembentukan protein, semisal RNA ribosom (disingkat RNAr) dan RNA. RNA ribosom merupakan salah satu bahan pembentuk ribosom. Saat pembelahan sel secara mitosis, tepatnya saat fase profase, nukleolus lenyap atau hilang. Namun, saat fase interfase, nukleolus terbentuk kembali. Di dalam sel, nukleus memiliki peran penting, antara lain: menjadi pusat kontrol sel; pembawa perintah sintesis protein dalam inti DNA; memperbaiki sel yang rusak dalam nukleolus; memengaruhi produksi ribosom dan RNA; dan berperan dalam pembelahan sel.

3.1.2. Retikulum Endoplasma

Antara organel sel satu dengan organel sel lainnya, seperti nukleus dan membran sel, dihubungkan oleh organel yang disebut retikulum endoplasma (RE). RE merupakan sebuah sistem membran kompleks yang membentuk kantong pipih dan meluas hampir menutupi sitoplasma. RE memiliki jaringan tubula dan gelembung membran yang disebut sisterne. RE terbagi atas dua macam, yakni RE kasar dan RE halus. Permukaan RE kasar tertutup oleh ribosom, sedangkan permukaan RE halus tidak tertutupi oleh ribosom. Perhatikan Gambar 4.

Gambar 4. Retikulum endoplasma (RE) kasar dan RE halus RE kasar berfungsi sebagai penampung protein skretoris yang telah disintesis oleh ribosom. Protein ini akan dimasukkan ke dalam kantong pipih yang disebut lumen RE. RE kasar juga berperan dalam produksi membran yang ditranspor ke organel lainnya. Membran yang demikian dinamakan membran RE. Berbeda dengan RE kasar, RE halus memiliki beberapa fungsi, antara lain: mensintesis berbagai zat seperti lemak, kolesterol, fosfolipid, dan steroid; metabolisme karbohidrat, misalnya proses penyimpanan karbohidrat dalam bentuk glikogen pada sel hati; dan membantu proses penetralan obat dan racun yang biasa terjadi pada RE sel hati. Namun demikian, RE kasar dan RE halus mempunyai fungsi yang sama, yakni sebagai alat transpor molekul dari satu sel ke sel lain, memproduksi antibodi, dan berperan dalam proses glikolasi yaitu penambahan gula pada molekul protein.

Gambar 5. Struktur retikulum endoplasma kasar 3.1.3. Aparatus Golgi

Protein yang dihasilkan ribosom akan ditranspor melewati aparatus Golgi. Di dalam aparatus Golgi tersebut, protein diproses dan disimpan, kemudian dikirim ke organel lainnya. Dinamakan aparatus Golgi karena ditemukan oleh ilmuwan yang ber nama Camilio Golgi. Organel ini disebut pula badan Golgi atau diktiosom. Secara struktural, aparatus Golgi tersusun atas kan tong pipih bertumpuk-tumpuk yang disebut sisterne. Perhatikan Gambar 6.

Gambar 6. Aparatus Golgi Pada proses metabolisme sel, aparatus Golgi berfungsi sebagai penerima dan pengirim vesikula transpor yang berisi protein. Selain itu, aparatus Golgi dijadikan tempat terjadinya glikolasi. Glikolasi merupakan suatu proses modifi kasi protein seusai protein disintesis dengan mereaksikan bersama glikosilat (gula). Hasil glikolasi yang berupa glikoprotein disimpan dan selanjutnya dikirimkan ke luar sel oleh vesikula transpor. Di samping fungsi tersebut, aparatus Golgi dapat pula berperan dalam pembentukan lisosom dan berbagai enzim pencernaan yang belum aktif, misalnya enzim zymogen dan koenzim.

Gambar 7 Aparatus Golgi dan hubungannya dengan nukleus, retikulum endoplasma dan lisosom Sebagian besar badan Golgi terdapat pada sel-sel sekretori, sehingga produknya banyak disekresikan. Sebagai contoh, sel sekretori pada kelenjar pencernaan yang mengeluarkan enzim-

enzim pencernaan, misalnya laktase dan peptidase. Badan Golgi juga ada yang terdapat pada selsel pankreas yang mengeluarkan tripsin dan lipase, termasuk juga pada kelenjar air mata yang mengeluarkan antibodi. 3.1.4. Lisosom

Lisosom (lysis = pemisahan, pembelahan, soma = tubuh) adalah badan berbentuk bulat seperti kantong kecil dengan diameter 0,1 sampai 1 m. Perhatikan Gambar 8. Di dalam lisosom terdapat 50 enzim dan kebanyakan adalah enzim hidrolitik yang bersifat asam. Enzim hidrolitik digunakan lisosom untuk mencerna makromolekul saat pencernaan intraseluler. Contoh enzim hidrolitik adalah lipase, protase, nuklease, dan fosfatase. Sementara, makromolekul yang dihidrolisis misalnya protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat.

Di dalam sel, lisosom berperan saat terjadi fagositosis. Fagositosis merupakan proses pencernaan yang dilakukan makhluk hidup dalam memakan organisme atau zat makanan yang lebih kecil dari tubuhnya. Pada makhluk hidup uniselluler, proses fagositosis terjadi pada Amoeba. Sementara pada manusia, proses ini terjadi pada sel makrofaga, yakni suatu sel yang berperan dalam pertahanan tubuh dari bakteri perusak dan penyerang lainnya. Selain proses fagositosis, lisosom juga berperan dalam proses autofagi. Autofagi adalah proses daur ulang materi organik oleh enzim hidrolitik secara individual. Di dalam tubuh manusia, proses autofagi misalnya terjadi pada sel hati. Di dalam sel, lisosom juga mampu mencerna partikel-partikel yang masuk secara endositosis dan penge luaran enzim secara eksositosis. Misalnya, saat terjadi pembentukan tulang keras dari tulang rawan. Lisosom dapat pula melakukan autolisis. Autolisis juga termasuk proses yang terjadi pada lisosom. Autolisis merupakan proses penghancuran bagian tertentu suatu makhluk hidup secara mandiri. Contohnya, perusakan sel ekor katak saat masih berudu. 3.1.5. Mitokondria Mitokondria berbentuk bulat panjang atau seperti tongkat terdapat pada sel eukariotik aerob. Mitokondria dibatasi dua lapis membran yang kuat, fleksibel, dan stabil, serta tersusun atas lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolantonjolan yang disebut krista untuk memperluas permukaan agar penyerapan oksigen lebih efektif. Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA, RNA, dan protein. Perhatikan Gambar 9 berikut ini.

Gambar 9. Mitokondria dengan dua lapis membran dan krista. Mitokondria memiliki DNA sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron. Oksidasi zat makanan di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa. Secara sederhana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut. Oksidasi C6H12O6 + O2 -----------> CO2 + H2O + Energi (glukosa) Respirasi Berkaitan dengan fungsi tersebut mitokondria sering disebut the power house of cell.

3.1.6. Badan Mikro Badan mikro hampir menyerupai lisosom, berbentuk agak bulat, diselubungi membran tunggal, dan di dalamnya berisi enzim katalase dan oksidase. Organela ini disebut badan mikro karena ukurannya kecil, hanya bergaris tengah 0,3–1,5 μm. Terdapat dua tipe badan mikro, yaitu peroksisom dan glioksisom. Peroksisom terdapat pada sel hewan, fungi, dan daun tanaman tingkat tinggi. Perhatikan Gambar 10. untuk mengetahui letak peroksisom di dalam sel. Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat menghasilkan H2O2 (bersifat racun bagi sel) yang selanjutnya dipecah menjadi H2O + O2. Peroksisom penting dalam penyerapan cahaya dan respirasi sehingga berhubungan erat dengan kloroplas dan mitokondria. Peran lain peroksisom selain melindungi sel dari H2O2 juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat dan perubahan purin dalam sel. Glioksisom terdapat pada sel tanaman. Glioksisom berperan dalam metabolisme asam lemak dan tempat terjadinya siklus glioksilat.

Gambar 10. Struktur peroksisom. 3.1.7. Kloroplas Kloroplas hanya terdapat pada sel tumbuhan dan Algae tertentu. Pada tumbuhan biasanya berbentuk cakram dengan diameter 5–8 μm dan tebal 2–4 μm. Kloroplas dibatasi membran ganda. Di dalam kloroplas terdapat klorofil (pigmen fotosintetik) dan pigmen lain yang terletak pada membran atau pada bahan dasar di dalam kloroplas. Bahan dasar kloroplas berupa cairan disebut stroma. Perhatikan Gambar 11. berikut.

Gambar 11. Struktur kloroplas. Kloroplas berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Peran pigmen untuk menangkap cahaya matahari yang akan diubah menjadi energi kimia. 3.1.8. Vakuola

3.2. Organela Sel Tak Bermembran 3.2.1. Sitoskeleton Sitoskeleton atau rangka sel tersusun atas tiga jenis serabut yang berbeda yaitu, mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen intermediar. a. Mikrofilamen Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang bertaut dan tipis. Mikrofilamen tersusun atas dua macam protein, yaitu aktin dan miosin. Mikrofilamen banyak terdapat pada sel-sel otot. Mikrofilamen mempunyai diameter 7 nm sehingga pengamatannya harus menggunakan mikroskop elektron. b. Mikrotubulus Mikrotubulus adalah rantai-rantai protein yang membentuk spiral. Spiral ini membentuk tabung berlubang yang panjangnya mencapai 2,5 mm dengan diameter 25 nm. Mikrotubulus tersusun atas protein yang dikenal sebagai tubulin. Mikrotubulus merupakan penyusun sitoskeleton yang terbesar. Mikrotubulus terdapat pada gelendong sel, yaitu berupa benang-

benang spindel yang menghubungkan dua kutub sel pada waktu sel membelah. Gerakan kromosom dari daerah ekuator ke kutub masing-masing pada anafase dikendalikan oleh mikrotubulus. Dengan demikian, mikrotubulus mempunyai fungsi mengarahkan gerakan komponen-komponen sel, mempertahankan bentuk sel, serta membantu dalam pembelahan mitosis. c. Filamen Intermediar Filamen intermediar adalah rantai molekul protein yang membentuk untaian yang saling melilit. Filamen ini berdiameter 8 – 10 nm. Disebut serabut intermediar karena ukurannya di antara ukuran mikrofilamen dan mikrotubulus. Serabut ini tersusun atas protein yang disebut fimentin, tetapi tidak semua sel filamen intermediarnya tersusun atas fimentin. Misalnya sel kulit filamennya tersusun atas protein keratin. Perhatikan Gambar 12 untuk mengetahui susunan sitoskeleton.

Gambar 12. Bagian-bagian sitoskeleton 3.2.2. Ribosom Ribosom merupakan struktur paling kecil yang tersuspensi dalam sitoplasma dan terdapat di sel eukariotik maupun prokariotik. Pada sel eukariotik, ribosom terdapat bebas dalam sitoplasma atau terikat RE. Ribosom tersusun atas protein dan RNA. Ribosom terdiri dari dua subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Perhatikan Gambar 13 untuk mengetahui struktur ribosom. Tiap-tiap subunit disintesis dalam nukleolus dan dikeluarkan melalui porus nukleus ke sitoplasma tempat kedua subunit bergabung. Ribosom berperan dalam sintesis protein.

Gambar 13. Struktur ribosom 3.2.4. Dinding Sel