Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik

Berdasarkan penemuan sel oleh Robert Hooke, berkembanglah teori-teori mengenai sel. Jacob Schleiden dan Theodor Schwan mengemukakan bahwa sel merupakan unit struktural terkecil pada makhluk hidup. Menurut Max Schultze, sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan. Rudolph Virchow berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel sebelumnya). Adapun teori mengenai sel sebagai unit hereditas makhluk hidup dikemukakan oleh Robert Brown, Felix Durjadin, dan Johanes Purkinye.

Berdasarkan ada-tidaknya membran inti sel, sel dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu sel prokariotikdan sel eukariotik. Sel prokariotik hanya ditemukan pada Bakteri (Eubacteria dan Archaebacteria). Sementara itu, empat kingdom lainnya (Protista, Fungi, Plantae, dan Animalia) memiliki sel eukariotik.

Apakah Anda masih ingat perbedaan prokariotik dan eukariotik? Istilah prokariotik berasal dari bahasa Yunani. Proartinya sebelum dan karyonartinya
biji atau inti, dalam hal ini mengacu pada membran inti. Sel prokariotik memiliki materi genetik (DNA) yang terkonsentrasi di daerah yang disebut
nukleoid. Namun, daerah tersebut tidak memiliki membran pemisah dengan bagian dalam sel lainnya.

Istilah eukariotik berasal dari bahasa Yunani, eu artinya nyata dan karyon artinya inti. Sel eukariotik memiliki inti sel (nukleus) nyata yang dibatasi oleh membran inti. Secara umum, sel eukariotik lebih kompleks dan lebih besar dibandingkan sel prokariotik. Berikut ini tabel perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik.

Tabel 1. Perbedaaan antara sel prokariotik dan eukariotik

Tabel 2. Perbandingan struktur dan organel sel prokariotik dengan sel eukariotik

1. Struktur Sel Prokariotik
Sel prokariotik yaitu sel yang tidak memiliki membran inti. Makhluk hidup uniseluler termasuk golongan sel prokariotik, contoh bakteri (Bacteria) dan sianobakteri (Cyanobacteria). Struktur sel prokariotik sebagai berikut.

a. Dinding sel tersusun dari peptidoglikan, lipid, dan protein. Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk tubuh.
b. Membran plasma tersusun dari molekul lipid atau protein. Membran plasma berfungsi sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan di sekitarnya.
c. Sitoplasma tersusun dari air, protein, lipid, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim untuk mencerna makanan secara intraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel.
d. Mesosom berfungsi sebagai penghasil energi. Pada membran mesosom terdapat enzim-enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi-reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.
e. Ribosom berfungsi sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein.
f. DNA tersusun dari gula deoksiribosa, fosfat, dan basabasa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik yaitu sifat-sifat yang harus diwariskan kepada keturunannya.
g. RNA merupakan persenyawaan hasil transkripsi DNA. RNA berfungsi membuat kode-kode genetik sesuai pesanan DNA, kemudian akan
diterjemahkan dalam bentuk urutan asam amino dalam proses sintesis protein.

 

2. Struktur Sel Eukariotik

Sel eukariotik yaitu sel yang memiliki membran inti dan sistem endomembran. Sistem endomembran yaitu organelorganel bermembran seperti retikulum
endoplasma, kompleks Golgi, mitokondria, dan lisosom. Sel hewan dan sel tumbuhan tergolong sel eukariotik. Struktur sel eukariotik terdiri atas tiga komponen utama yaitu membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel sel.

Gambar: Struktur umum sel eukariotik

Sel eukariotik pada sel tumbuhan dan sel hewan berbeda. Berikut ini gambar perbandingan antara sel hewan dengan sel tumbuhan.

Gambar struktur sel tumbuhan (atas) dan sel hewan (bawah).

Adapun keterangan mengenai struktur selnya sebagai berikut.

a. Membran Plasma

Membran plasma merupakan bagian terluar sel yang melindungi protoplasma. Membran plasma bersifat selektif permeabel, artinya hanya dapat dilalui molekul-molekul tertentu seperti glukosa, asam amino, gliserol, dan berbagai ion. Membran plasma berfungsi melindungi isi sel, mengatur ke luar masuknya berbagai zat, dan sebagai tempat reaksi respirasi dan oksidasi.

Membran plasma terdiri atas lapisan protein dan lapisan lipid (lipoprotein). Lapisan lipid disusun oleh fosfolipid, glikolipid, dan sterol. Lapisan protein membran sel terdiri atas glikoprotein. Lapisan protein membentuk dua macam lapisan yaitu lapisan protein perifer dan integral. Perhatikan struktur membran plasma berikut!

Membran sel sangat tipis dan hanya terdiri atas dua lapis fosfolipid. Bagian kepala (fosfat) yang bersifat hidrofilik(senang air) berada di bagian luar membran sel. Adapun bagian ekor (lipid) berada di bagian dalam membran sel dan bersifat hidrofobik(tidak senang air). Jadi, satu sisi menghadap ke bagian luar sel, sedangkan sisi lainnya menghadap ke bagian dalam sel. Hal tersebut mencegah sitoplasma larut dengan lingkungan sekitarnya dan mencegah zat-zat asing di sekitar sel masuk ke dalam sel.

Gambar Fosfolipid membran sel.  Sumber: biomoocnews.blogspot.com

 

b. Sitoplasma

Sitoplasma adalah cairan sel yang berada di luar membran inti. Komponen utama penyusun sitoplasma sebagai berikut.
1) Cairan seperti gel yang disebut sitosol.
2) Substansi genetik simpanan dalam sitoplasma.
3) Sitoskeleton yang berfungsi sebagai kerangka sel.
4) Organel-organel sel.

 

Gambar : Sitoplasma

Sifat-sifat fisikawi matriks sitoplasma meliputi efek Tyndal, gerak Brown, gerak siklosis, memiliki tegangan permukaan, dan bersifat elektrolit. Sifat biologis matriks sitoplasma meliputi mampu mengenali rangsang (iritabilita) dan mengantar rangsang (konduktivitas). Adapun fungsi sitoplasma yaitu sebagai sumber bahan kimia penting bagi sel dan tempat terjadinya reaksi metabolisme.

 

c. Organel-Organel Sel

Sebagian besar organel sel diselubungi oleh lapisan membran dengan struktur yang sama dengan lapisan membran sel. Di dalam sel terdapat banyak
struktur kecil yang disebut organel.  Organel-organel sel terdapat dalam sitoplasma. Macam-macam organel penyusun sel sebagai berikut.

1) Inti Sel (Nukleus)
Nukleus merupakan organel terbesar yang berada dalam sel dengan diameter sekitar 10 µm. Nukleus berfungsi sebagai pengatur pembelahan sel, pengendali seluruh kegiatan sel, dan pembawa informasi genetik.

Gambar Inti sel (nukleus).

Inti sel terdiri atas beberapa bagian, yaitu membran, kromatin, anak inti (nukleolus), dan cairan inti (nuclear sap). Cairan inti merupakan cairan yang di dalamnya terdapat nukleolus dan kromatin. Kromatin mengandung materi genetik berupa DNA serta protein. Ketika sel membelah, kromosom dapat terlihat sebagai bentuk tebal dan memanjang. Kromosom adalah cetak-biru (blue print) sel. Kromosom mengatur kapan dan bagaimana sel membelah diri, menghasilkan protein-protein tertentu, serta berdiferensiasi.

Nukleus merupakan struktur yang jelas terlihat pada saat sel belum membelah diri. Nukleus terlibat dalam pembentukan ribosom–suatu organel sel yang berperan dalam pembentukan protein. Nukleus mengatur sintesis protein dalam sitoplasma dengan mengirimkan pesan genetik dalam bentuk ribonucleic acid(RNA). RNA ini disebut messengerRNA (mRNA). Pembentukan mRNA terjadi di nukleus berdasarkan instruksi yang diberikan DNA. Setelah itu, mRNA membawa pesan genetik ke sitoplasma melalui pori membran inti untuk diterjemahkan di ribosom menjadi protein.

Protein ini akan digunakan untuk menggantikan protein yang hilang, membentuk enzim, atau mengirimkan sinyal pada bagian sel yang lain. Membran inti memiliki struktur yang sama dengan struktur membran sel. Di membran inti, terdapat pori atau lubang-lubang yang memungkinkan keluar-masuknya benda atau zat tertentu. Dengan kata lain, melalui lubang-lubang tersebut, inti sel ‘berkomunikasi’ dengan bagian-bagian sel serta sel yang lain.

 

2). Retikulum Endoplasma (RE)
Retikulum endoplasma merupakan jaringan yang tersusun oleh membran yang berbentuk seperti jala. Terdapat dua tipe retikulum endoplasma yaitu RE kasar dan RE halus. RE kasar adalah RE yang ditempeli ribosom dan tampak berbintil-bintil. RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom. RE memiliki beberapa fungsi berikut.
a) Mensintesis lemak dan kolesterol (RE kasar dan RE halus).
b) Menampung protein yang disintesis oleh ribosom (RE kasar).
c) Transportasi molekul-molekul (RE kasar dan RE halus).
d) Menetralkan racun (detoksifikasi).

Gambar 1: Posisi Retikulum endoplasma

 

Dilihat secara tiga dimensi, sistem membran pada retikulum endoplasma bersatu dengan membran sel dan membran inti. Retikulum endoplasma ada yang tampak kasar (RE kasar) dan ada pula yang tampak halus (RE halus). Pada permukaan membran RE kasar terdapat ribosom yang menempel. Ribosom yang menempel membuat RE terlihat  kasar (Gambar bawah kiri). RE kasar berperan dalam pembentukan membran dan protein. Adapun RE halus berperan dalam pembentukan lemak, menetralisir racun, dan penyimpanan kalsium yang berguna pada kontraksi sel otot.

Gambar: RE kasar (kiri) dan RE halus (kanan)

 

3).Ribosom

Pada permukaan dalam membran retikulum endoplasma sel eukariotik tersebar organel-organel. Salah satu organel tersebut adalah ribosom. Ribosom berperan penting dalam proses pembentukan protein. Pada sel yang aktif, terdapat ribosom dalam yang banyak. Selain di RE, ribosom banyak terdapat juga di anak inti (nukleolus).

Gambar: Wujud Ribosom di bawah mikroskop elektron

 

Gambar: Ribosom ada yang menempel pada  RE ada yang bebas melayang di sitoplasma

 

Gambar: Struktur sub unit ribosom yang terdiri atas sub unit kecil dan besar

 

Gambar: Ribosom sedang melaksanakan tugasnya untuk menyintesis protein.

 

4).Kompleks Golgi/ Badan Golgi
Kompleks Golgi tersebar dalam sitoplasma dan merupakan salah satu komponen terbesar dalam sel. Kompleks Golgi mempunyai hubungan yang erat dengan RE dalam sintesis protein. Selain itu, kompleks Golgi juga mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.
a) Tempat sintesis polisakarida seperti mukus, selulosa, hemiselulosa, dan pektin.
b) Membentuk membran plasma.
c) Membentuk kantong sekresi untuk membungkus zat yang akan dikeluarkan sel.
d) Membentuk akrosom pada sperma, kuning telur pada sel telur, dan lisosom.

Gambar: Badan Golgi

Badan Golgi berbentuk seperti kantung yang pipih, dibatasi oleh membran. Beberapa badan Golgi sering terlihat berdekatan dan membentuk kantung-kantung yang bertumpuk. Badan Golgi diduga sebagai salah satu bentuk dari sistem membran pada RE. Badan Golgi kadang terlihat berada berdekatan dengan RE.

Fungsi badan Golgi terutama dalam pengolahan protein yang baru disintesis. Badan Golgi memotong protein berukuran besar yang dihasilkan ribosom menjadi protein-protein berukuran kecil seperti hormon dan neurotransmiter(bahan penerus informasi pada sistem saraf). Badan Golgi juga berfungsi menambahkan molekul glukosa ketika proses sintesis glikoprotein. Pada sel-sel kelenjar, jumlah badan Golgi lebih melimpah dibandingkan sel-sel lain. Hal ini berhubungan dengan pembentukan sekresi mukus berupa mukopolisakarida yang melibatkan badan Golgi.

Sumber gambar: medcell.med.yale.edu

 

5). Mitokondria
Mitokondria memiliki dua jenis membran yaitu membran luar dan membran dalam. Kedua membran ini bersifat kuat, fleksibel, stabil, dan tersusun dari lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolan-tonjolan yang disebut krista. Tonjolan-tonjolan tersebut berfungsi untuk memperluas permukaan agar penyerapan oksigen lebih efektif.

Gambar: Mitokondria dengan dua lapis membran dan krista

Ruangan dalam mitokondria berisi cairan yang disebut matriks mitokondria. Di dalam matriks mitokondria terdapat enzim pernapasan, DNA, RNA, dan protein. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidatif, dan sistem transfer elektron. Secara sederhana, reaksi oksidasi makanan dapat ditulis sebagai berikut.

Banyaknya jumlah mitokondria dalam sel, bergantung pada seberapa aktif sel-sel tersebut. Misalnya, pada sel otot, memiliki mitokondria lebih banyak dibandingkan sel yang pasif. Semakin banyak mitokondria, semakin tinggi frekuensi proses respirasi.

 

Organel-organel yang telah diuraikan sebelumnya adalah organel-organel yang dimiliki oleh sel hewan dan sel tumbuhan. Beberapa organel berikutnya, hanya ditemukan pada sel hewan atau sel tumbuhan saja.