BAB II ORGANISASI KEHIDUPAN Perhatikan gambar di berikut ini! Amati skema organisasi kehidupan secara global berikut!
Gambar 2.1. Skema organisasi kehidupan Makhluk hidup terdiri atas berbagai tingkatan organisasi kehidupan, mulai dari yang sederhana sampai ke yang kompleks. Tingkat organisasi kehidupan dimulai dari molekul, sel, jaringan, organ, sistem organ, individu, populasi, komunitas, dan ekosistem. Renungkanlah firman Allah dalam surat Al-Mukminun ayat 12-14 di bawah ini!
24
Dan Sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dari suatu saripati (berasal) dari tanah. Kemudian Kami jadikan saripati itu air mani (yang disimpan) dalam tempat yang kokoh (rahim). Kemudian air mani itu Kami jadikan segumpal darah, lalu segumpal darah itu Kami jadikan segumpal daging, dan segumpal daging itu Kami jadikan tulang belulang, lalu tulang belulang itu Kami bungkus dengan daging. kemudian Kami jadikan Dia makhluk yang (berbentuk) lain. Maka Maha sucilah Allah, Pencipta yang paling baik. (QS: Al-Mukminun : 12-14 ). Dari ayat di atas, Allah menyebutkan bahwa manusia berasal dari saripati tanah. Jika diperhatikan, saripati tanah terdiri dari suatu atom-atom yang mana jika bergabung akan membentuk suatu molekul. Sebagai contoh; saripati yang membentuk manusia itu terdiri dari senyawa protein, lipid (lemak), karbohidrat, dan berbagai molekul lainnya. Dan tentu saja molekul-molekul tersebut merupakan hasil dari atom-atom yang bergabung. Molekul-molekul itu nantinya akan membentuk sel, pada ayat diatas sel yang dimaksud adalah sel sperma (air mani). Dari sel sperma yang mengalami fusi dengan sel ovum maka membentuk zygot. Kemudian zygot ini akan mengalami pembelahan dari 1 sel menjadi 2 sel, 4 sel, 8 sel, 16 sel (morula), sampai 32 sel. Kemudian sel-sel yang membelah itu akan mengalami diferensiasi dan berkumpul dengan sel yang sama sehingga terbentuk jaringan. Sebagai contoh adalah jaringan otot (dalam ayat di atas disebut sebagai daging). Pada minggu ke-3 dari ovulasi (pembuahan) akan terjadi pembentukan
25
organ-organ. Jadi dari jaringan otot tersebut akan terbentuk otot itu sendiri ketika bergabung dengan tulang akan membentuk sistem muskuloskeletal yang berfungsi sebagai sistem gerak. Terakhir, setelah membentuk berbagai sistem organ (sistem saraf, sistem respirasi, kardiovaskuler, sitem muskuloskeletal, dan beberapa sistem tubuh yang lainnya) terbentuklah suatu organisme atau individu. Ayat tersebut menunjukaan adanya organisasi kehidupan. A. Sel Makhluk hidup merupakan struktur kompleks dari kehidupan. ada yang bersel satu dan juga ada bersel banyak pada tumbuhan ataupun hewan. Sel merupakan unit terkecil atau unit dasar makhluk hidup baik secara stuktural maupun fungsional. Hal ini berarti bahwa secara struktural, sel merupakan penyusun makhluk hidup, baik mahkluk bersel satu maupun bersel banyak. Selain itu, setiap sel melakukan aktivitas kehidupan. untuk menjaga kelangsungan aktivitasnya, setiap sel mempunyai struktur dan fungsi yang jelas. Sebuah sel mempunyai tiga bagian utama yaitu membran sel (selaput plasma), sitoplasma, dan organel-organel sel. Sementara itu, nucleus atau inti sel merupakan organel terbesar. Sel memiliki bentuk dan ukuran yang bervariasi.bentuk sel biasanya sesuai dengan fungsinya. Ukuran sel pada umumnya sangat kecil dan hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Struktur sel dibagi menjadi struktur sel prokariotik dan eukariotik. Setiap organisme tersusun dari salah satu tipe struktur sel tersebut, yaitu prokariotik atau eukariotik. Pada dasarnya, struktur penyusun sel pada tumbuhan dan hewan adalah sama. Namun ada beberapa organel sel yang terdapat pada tumbuhan namun tidak ditemukan pada sel hewan, dan sebaliknya. Mempelajari dan mengetahui tentang sel serta struktur bagian-bagian didalamnya dapat mendorong kita agar lebih mencintai diri kita. Sel tersusun dari bagian inti yaitu membran plasma, nukleus, dan sitoplasma. Di dalam sitoplasma terdapat organel-organel sel yang masing- masing memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda tetapi saling berhubungan. Organel- organel sel itu diantaranya: retikulum endoplasma, ribosom, kompleks golgi, mitokondria, badan mikro,
26
plastida, lisosom, sitoskeleton, mikrofilamen, mikrotubul, dan filamen antara. Selain itu ada organel yang tidak dimiliki hewan tapi tidak dimiliki oleh tumbuhan dan sebaliknya. Misalnya, dinding sel, vakuola, dan sentriol. 1. Bagian-Bagian Sel Sel terdiri dari bagian yang hidup dan bagian yang mati. Bagian hidup yaitu komponen protoplasma, terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan struktur sel seperti: mitokondria, badan golgi, dll. Sedangkan bagian mati yaitu inklusio, terdiri atas dinding sel dan isi vakuola, perhatikan pembahasan berikut! Perhatikanlah gambar berikut ini!
a
b
Gambar 2.2. a. bagian-bagian sel hewan dan b. bagian-bagian sel tumbuhan a. Membran Sel Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua
27
molekul dapat melalui membran sel. Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol. Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel. b. Nukleus Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Nukleus merupakan organel terbesar yang berada dalam sel. Nucleus berdiameter sekitar 10 μm. Nucleus biasanya terletak di tengah sel dan berbentuk bulat atau oval. Pada umumnya sel organisme berinti tunggal, tetapi ada juga yang memiliki lebih dari satu inti. Berdasar jumlah nucleus, sel dapat dibedakan sebagai berikut: 1). Sel mononukleat (berinti tunggal), misalnya sel hewan dan tumbuhan, 2). Binukleat (inti ganda), contohnya Paramecium, 3). Multinukleat (inti banyak), misalnya Vaucheria (sejenis alga) dan beberapa jenis jamur. Di dalam nucleus terdapat matriks yang disebut nukleoplasma, nukleoulus, RNA, dan
28
kromosom. Kromosom tersusun atas protein dan DNA. Setiap nucleus tersusun atas beberapa bagian penting sebagai berikut. c. Sitoplasma (Plasma Sel) Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di dalam sitoplasma terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan kental (merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah yang menjalankan banyak fungsi kehidupan: sintesis bahan, respirasi (perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik. Sitoplasma merupakan cairan yang terdapat di dalam sel, kecuali di dalam inti dan organel sel. Khusus cairan yang terdapat di dalam inti sel dinamakan nukleoplasma. Sitoplasma bersifat koloid, yaitu tidak padat dan tidak cair. Penyusun utama dari sitoplasma adalah air yang berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kimia sel.
Disamping air di dalamnya terlarut banyak molekul-molekul kecil, ion dan protein. Ukuran partikel terlarut antara 0,001-0,1 µm dan bersifat transparan. Koloid sitoplasma dapat berubah dari sol ke gel begitu sebaliknya. Sol terjadi jika konsentrasi air tinggi, sedang gel saat konsentrasi air rendah. Sitoplasma merupakan plasma yang terdapat di dalam sel dan di luar nucleus; atau dengan perkataan lain, sitoplasma merupakan plasma yang terletak di antara membran plasma dan nucleus. Sitoplasma yang berada di dalam nucleus disebut nukleoplasma. Pada sel tumbuhan, sitoplasma dibedakan menjadi dua, yaitu yang berbatasan dengan selaput plasma disebut ektoplasma dan yang di bagian dalam disebut endoplasma. Ektoplasma lebih jernih dan kompak. Pada sel hewan ektoplasma berupa selaput plasma itu sendiri. Endoplasma sel tumbuhan banyak mengandung plastida (zat warna).
29
2. Organel Sel Organel adalah struktur dengan ukuran mikro yang tidak dapat dilihat dengan mikroskop. Oleh karena itu, organel merupakan struktur submikroskopik yang hanya dapat dilihat dengan mikroskop electron. Organel mempunyai struktur dan fungsi yang khusus. Ada beberapa organel yang dipunyai baik hewan maupun tumbuhan. Organel tersebut adalah: reticulum endoplasma (RE), ribosom, kompleks golgi, mitokondria, dan badan mikro. Organel lain yang hanya dimiliki tumbuhan, misalnyadinding sel, plastida dan vakuola, sedangkan organel yang hanya dimiliki oleh hewan adalah lisosom, sentriol (terbentuk dari beberapa mikrotubul), dan mikrofilamen. Mikrotubul dan mikrofilamen merupakan penyusun sitoskeleton. Sitoskeleton merupakan organel sel berupa jalinan benang yang menyebar dalam sitoplasma. Stuktur dan fungsi organel akan dibicarakan berikut ini satu per satu. a. Retikulum Endoplasma Retikulum endoplasma adalah suatu kumpulan kantung seperti membran berbentuk pipa, gelembung dan kantung pipih yang meluas dalam sitoplasma sel eukariot. Retikulum endoplasma dibagi dua kategori yaitu retikul endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus. Kedua macam retikulum endoplasma ini menyusun suatu sistem membran yang melingkupi suatu ruang. Bagian dalam membran disebut dengan luminal atau ruang sisterna (cisternal space) dan daerah diluar membran yang disebut ruang sitosolik (cytololic space) Perbedaan morofologi antara retikulum endplasma kasar dan halu terletak apa ada tidaknya ribosom yang terikat pada membran yang berhadapan dengan ruang sitosolik. Retikulum endoplasma kasar merupakan organel berbatas membran yang terusun dari suatu kantong pipih yang disebut dengan sisterna. Sedangkan komponen membran dari retikulum endoplasma halus berbentuk tubular. Perbedaan jumlah antara kedua jenis retikulum endoplasma ditentukan oleh jenis sel. Sebagai contoh, sel yang mensekresi protein dalam jumlah besar seperti sel pancreas, kelenjar ludah mempunyai retikulum endoplasma yang banyak.
30
Kalau dilihat secara menyeluruh, retikulum endoplasma kasar dan halus dibedakan tidak hanya berdasarkan ada tidaknya ribosom pada membrannya tetapi juga pada susunannya dalam sitoplasma. Retikulum endoplasma kasar tampak berupa saluran panjang, berjajar melengkung teratur, sedangkan retikulum endoplasma halus berupak pembuluh (tubuler) atau gelembung (vesikuler) yang tidak teratur. Retikulum endoplasma kasar dan halus berhubungan di suatu tempat, karena dalam banyak hal kedua retikulum endoplasma ini bekerja sama dalam melakukan aktivitas sel. b. Badan Golgi Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom. Struktur badan Golgi berupa berkas kantung berbentuk cakram yang bercabang menjadi serangkaian pembuluh yang sangat kecil di ujungnya. Karena hubungannya dengan fungsi pengeluaran sel amat erat, pembuluh mengumpulkan dan membungkus karbohidrat serta zat-zat lain untuk diangkut ke permukaan sel. Pembuluh itu juga menyumbang bahan bagi pembentukan dinding sel. Badan golgi dibangun oleh membran yang berbentuk tubulus dan juga vesikula. Dari tubulus dilepaskan kantung-kantung kecil yang berisi bahan-bahan yang diperlukan seperti enzim-enzim pembentuk dinding sel. Badan Golgi merupakan suatu bagian sel yang hampir serupa dengan Retikulum Endoplasma. Hanya saja, Badan Golgi terdiri dari berlapis-lapis ruangan yang juga ditutupi oleh membran. Badan Golgi mempunyai 2 bagian, yaitu bagian cis dan bagian trans. Bagian cis menerima vesikel-vesikel [vesicle] yang pada umumnya berasal dari Retikulum Endoplasma Kasar. Vesikel ini akan diserap ke ruangan-ruangan di dalam Badan Golgi dan isi dari vesikel tersebut
31
akan diproses sedemikian rupa untuk penyempurnaan dan lain sebagainya. Ruangan-ruangan tersebut akan bergerak dari bagian cis menuju bagian trans. Di bagian inilah ruangan-ruangan tersebut akan memecahkan dirinya dan membentuk vesikel, dan siap untuk disalurkan ke bagian-bagian sel yang lain atau ke luar sel. c.
Mitokondria Mitokondria adalah badan energi sel yang berisi protein dan benar-benar
merupakan "gardu tenaga". "Gardu tenaga" ini mengoksidasi makanan dan mengubah energi menjadi adenosin trifosfat atau ATP. ATP menjadi agen dalam berbagai reaksi termasuk sistesis enzim. Mitokondria penuh selaput dalam yang tersusun seperti akordion dan meluaskan permukaan tempat terjadinya reaksi. (Sumber: Time Life, 1984) Wikipedia Indonesia, (ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia; diakses pada 22 Agustus 2007) memberi pengertian mitokondria sebagai tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel. Oleh karena itu mito kondria sering disebut sebagai “The Power House”. Mitokondria merupakan penghasil (ATP) karena berfungsi sebagai tempat di mana respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Bentuk mitokondria beraneka ragam, ada yang bulat, oval, silindris, seperti gada, seperti raket dan ada pula yang tidak beraturan. Namun secara umum dapat dikatakan bahwa mitokondria berbentuk butiran atau benang. Mitokondria mempunyai sifat plastis, artinya bentuknya mudah berubah. Ukuran seperti bakteri dengan diameter 0,5 – 1 µm. Mitokondria baru terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada sebelumnya (seperti pembelahan bakteri). Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap sel tidak sama dari hanya satu hingga beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak berderet-deret pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak.
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki
32
aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran. Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gramnegatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA. Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.
Ruang
antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium Untuk kehidupan sel, mitokondria berperan menghasilkan energi yang digunakan untuk melakukan berbagai fungsi sel. Semua jaringan dan sel yang hidup dengan berbagai derajat yang berbeda menurut fungsi masing-masing memerlukan energi dalam bentuk ATP yang dihasilkan mitokondria melalui
33
proses fosforilasi oksidatif. Disfungsi mitokondria dapat terjadi pada semua sistem organ, maka manifestasi klinik kelainan mitokondria dapat bervariasi menurut organ yang terlibat. Gangguan ini bisa berupa gangguan fungsi sampai kerusakan sistem organ. Hal itu disampaikan oleh David Handojo Muljono dari Lembaga Biologi Molekuler Eijkman Jakarta dalam suatu seminar tentang Mitokondria. Dengan berkembangnya imunologi, diketahui bahwa kerusakan hati pada primary biliary cirrhosis (PBC) terjadi karena kerusakan mitokondria akibat antibodi terhadap protein mitokondria. Selanjutnya terungkap bahwa penyakit hati yang disebabkan oleh penimbunan lemak, terjadi melalui kerusakan mitokondria sel hati. Kelainan mitokondria ini terjadi sebagai akibat peningkatan sintesis asam lemak yang diikuti mekanisme kompensasi sel berupa fat disposal melalui esterifikasi lemak menjadi trigliserida dan oksidasi di tiga organel sel yakni mitokondria, peroksisom dan mikrosom. Kelainan pada mitokondria itu juga terjadi karena pembentukan bahan-bahan yang bersifat toksik terhadap berbagai protein respirasi, fosfolipid dan DNA mitokondria. Selain akibat penimbunan lemak, kelainan mitokondria pada penyakit hati juga diakibatkan pengaruh obat. Obat merupakan bahan kimia yang bekerja dengan berbagai cara yakni langsung pada reseptor, memodulasi enzim atau berikatan dengan protein sel untuk menimbulkan efek baru. Di lain pihak, hati merupakan organ yang bertugas menetrasisasi bahan-bahan toksik yang memasuki tubuh. Kegagalan suatu sistem akan menyebabkan akumulasi bahan tertentu yang akan merupakan bahan toksis untuk enzim pada organel tertentu atau pada organel berikutnya. d. Lisosom Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 34
jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi. Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom. Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.
Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut). sebagai
penyakit
mempengaruhi
penyimpangan
metabolism
Berbagai kelainan turunan yang disebut lisosom
lisosom.
(lysosomal
Seseorang
yang
storage
disease)
ditimpa
penyakit
penyimpangan ini kekurangan salah satu enzim hidrilitik aktif yang secara normal ada dalam lisosom. Lisosom melahap substat yang tidak tercerna yang mulai mengganggu fungsi seluler lainnya. Pada penyakit Pompe misalnya, hati dirusak oleh akumulasi glikogenakibat ketiadaan enzil lisosomyang dibutuhkan untuk memecah polisakarida. Pada penyakit Tay-Sachs, enzim pencerna lipid hilang atau inaktif, dan otak dirusak oleh akumulasi lipid dalam sel. Untunglah penyakit
35
penyimpangan ini jarang ada pada populasi umum. Pada masa mendatang mungkin kita dapat mengobati penyakit penyimpangan ini dengan menyuntikkan enzim yang hilang bersama dengan molekul adaptor yang menargetkan enzimenzim untuk penelanan oleh sel dan penggabungan dengan lisosom. 3. Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
Sel hewan tidak memiliki dinding sel, tidak memiliki butir plastid, bentuk tidak tetap karena hanya memiliki membran sel yang keadaannya tidak kaku, jumlah mitokondria relatif banyak, vakuolanya banyak dengan ukuran yang relatif kecil, sentrosom dan sentriol tampak jelas. Sedangkan sel tumbuhan memiliki dinding sel, memiliki butir plastid, bentuk tetap karena memiliki dinding sel yang terbuat dari cellulose, jumlah mitokondria relatif sedikit karena fungsinya dibantu oleh butir plastid, vakuola sedikit tapi ukurannya besar, sentrosom dan sentriolnya tidak jelas. Secara rinci sel pada tumbuhan dibahas berikut: a. Dinding sel
Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel. Dinding sel itu tipis, berlapislapis, dan pada tahap awalnya lentur. Lapisan dasar yang terbentuk pada saat pembelahan sel terutama adalah pektin, zat yang membuat agar-agar mengental. Lapisan inilah yang merekatkan sel-sel yang berdekatan. Setelah pembelahan sel, tiap belahan baru membentuk dinding dalam dari serat selulosa. Dinding ini terentang selama sel tumbuh serta menjadi tebal dan kaku setelah tumbuhan dewasa. Pada dinding sel ada bagian yang tidak menebal, yaitu bagian yang disebut noktah. Melalui noktah ini terjadi hubungan antara antara sitoplasma satu dengan yang lain yang disebut plasmodesmata. Plasmodesmata berupa juluran plasma, 36
yang berfungsi menjadi pintu keluar masuknya zat. Sebagian besar isi dari sel berupa air. Tekanan air atau isi sel terhadap dinding sel disebut tekanan turgor. Dinding sel dan vakuola berperan dalam turgiditas sel. Dinding sel adalah struktur di luar membran plasma yang membatasi ruang bagi sel untuk membesar. Dinding sel merupakan ciri khas yang dimiliki tumbuhan, bakteri, fungi (jamur), dan alga, meskipun struktur penyusun dan kelengkapannya berbeda. Dinding sel menyebabkan sel tidak dapat bergerak dan berkembang bebas, layaknya sel hewan. Namun demikian, hal ini berakibat positif karena dinding-dinding sel dapat memberikan dukungan, perlindungan dan penyaring (filter) bagi struktur dan fungsi sel sen Dinding sel terbuat dari berbagai macam komponen, tergantung golongan organisme. Pada tumbuhan, dindingdinding sel sebagian besar terbentuk oleh polimer karbohidrat (pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lignin sebagai penyusun penting) dan garam karbonat, silikat dari Ca dan Mg. Pada bakteri, peptidoglikan (suatu glikoprotein) menyusun dinding sel. Fungi memiliki dinding sel yang terbentuk dari kitin. Sementara itu, dinding sel alga terbentuk dari glikoprotein, pektin, dan sakarida sederhana (gula).diri. Dinding sel mencegah kelebihan air yang masuk ke dalam sel. Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu. b. Vakuola
Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah. .Vakuola ini diselimuti oleh membran tonoplas. Vakuola besar sel tumbuhan berkembang dengan adanya penggabungan dari vakuola-vakuola yang lebih kecil, yang diambil dari retikulum endoplasma dan aparatus golgi. Melalui hubungan ini, vakuola merupakan bagian terpadu dari sistem endomembran. Pada beberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vakuola non
37
kontraktil. Protista mirip hewan (protozoa), memiliki vakuola kontraktil atau vakuola berdenyut yang menetap. Vakuola kontraktil berfungsi sebagai osmoregulator, yaitu pengatur nilai osmotik sel atau ekskresi. Vakuola non kontraktil atau vakuola makanan berfungsi mencerna makanan dan mengedarkan hasil pencernaan. Vakuola berisi gas, asam amino, garam-garam organik, glikosida, tanin (zat penyamak), minyak eteris (misalnya jasmine pada melati, roseine pada mawar zingiberine pada jahe), alkaloid (misalnya kafein pada biji kopi, kinin pada kulit kina, nikotin pada daun tembakau, tein pada daun teh, teobromin pada buah atau biji coklat, solanin pada umbi kentang, likopersin dan lain-lain), enzim, butir-butir pati. Adapun fungsi vakuola adalah : memelihara tekanan osmotik sel, penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll, dan mengadakan sirkulasi zat dalam sel c. Sentriol (sentrosom)
Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.
Terdapat
sejumlah
fase
tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas benang benang spindel. B. Jaringan Tumbuhan tersusun atas berbagai jaringan. Banyaknya pengetahuan tentang struktur jaringan menyebabkan kesulitan dalam memberi definisi yang
38
tepat satu jaringan. Definisi jaringan adalah sekelompok sel dengan asal-usul, struktur, dan fungsi yang sama. Definisi ini tidak tepat untuk semua kasus. Diperlukan definisi yang lebihlentur untuk jaringan tumbuhan tingkat tinggi. Bentuk-bentuk tumbuhan menimbulkan kesulitan dalam pengelompokkan jaringan.percobaan dengan suatu perlakuan dapat menyebabkan suatu tipe sel berubah menjadi tipe sel yang lain. Sebagai contoh sel parenkim dapat dirangsang untuk berduferensiasi menjadi unsure pembuluh. Jaringan mungkin juga terdiri atas sel yang berbeda bentuk, bahkan fungsinya,tetapi susunannya selalu sama. Definisi jaringan yang dapat diambil adalah sekumpulan sel dengan asalusul, struktur dan fungsi yang sama. Jaringan pada tumbuhan dibedakan menurut posisi pada tumbuhan, tipe sel penyusun, fungsi dan tingkat perkembangan. Jaringan juga bisa dibedakan menjadi jaringan sederhana dan jaringan kompleks. Sedangkan pada jaringan hewan, jaringan dibedakan menjadi
jaringan
ephitelium, jaringan syaraf, jaringan otot, dan jaringan tulang rawan (Fohn, 1992) Setiap mahluk hidup berasal dari perkembangbiakan secara kawin (generatif) dan secara tak kawin (vegetatif). Secara kawin terjadi percampuran antara ovum dan sperma membentuk zigot. Zigot membelah berkali-kali membentuk sel. Sel-sel ini belum memiliki fungsi khusus. Pada saat perkembangan embrio, sel-sel tersebut berkembang menjadi berbagai jenis sel yang bentuknya sesuai dengan fungsinya. Sel tadi juga mengalami diferensiasi dan spesialisas. Jadi dari sel yang seragam berubah menjadi berb 1. Jaringan Pada Hewan a. Jaringan epithel Jaringan epithel tersusun atas sel-sel yang dikemas dengan rapat dan melapisi permukaan-permukaan tubuh. Jaringan ini berfungsi sebagai sawar (barrier), pengatur penyerapan zat-zat ataupun pelindung dari dehidrasi, dingin, serangan mikroba, dan lain-lain. Contohnya yakni kulit. Perhatikan gambar berikut!
39
Gambar 2.3. Jaringan ephitel b. Jaringan Syaraf Jaringan yang berfungsi sebagai penghantar rangsangan atau memberi rangsangan dari alat penerima rangsang ke otak, kemudian diteruskan ke otot. Jaringan syarat terdiri dari neuron (sel-sel syaraf) yang panjangnya mencapai 1 meter yaitu neuron motorik dan neuron sensorik. Perhatikan gambar berikut!
Gambar 2.4. Jaringan syaraf c. Jaringan Otot Merupakan jaringan yang berfungsi sebagai penggerak. Jaringan otot adalah jaringan kontraktil yang tersusun atas tiga jenis otot yang berbeda yaitu otot lurik, yang menghasilkan gerakan sadar, otot polos, yang mempengaruhi hamper semua gerakan tak sadar, dan otot jantung, yang membentuk otot pada jantung.
40
Gambar 2.5. Jaringan otot d. Jaringan Ikat Merupakan jaringan yang menghubungkan antara jaringan satu dengan yang lainnya. Jaringan ikat terdapat dalam berbagai bentuk, tetapi dialirkan oleh matriks ekstraselular tempat sel-selnya berbeda. Misalnya tulang terdiri atas sebuah matriks ekstraselular. 2. Jaringan Tumbuhan a. Jaringan Meristem Jaringan meristem yaitu jaringan yang sel-selnya selalu mengalami pembelahan. Pertumbuhan dan perkembangan sel lebih lanjut menunjukkan adanya diferensiasi menjadi bagian khusus tumbuhan dan juga masih ada sel yang tetap bersifat embrio, yaitu mampu mengadakan pembelahan terus-menerus. Perhatikan gambar berikut!
Gambar 2.6. Jaringan meristem 41
b. Jaringan Epidermis Jaringan epidermis yaitu jaringan yang fungsinya sebagai pelindung jaringan yang lainnya, dan letaknya paling luar. c. Jaringan Parenkim Jaringan Parenkin yaitu jaringan yang memperkuat kedudukan jaringan lainnya. Jaringan ini terdapat diseluruh tubuh tumbuhan yang kekhususannya relative kecil dan mempunyai fungsi fisiologi yang sangat beragam dalam tumbuhan. d. Jaringan Penguat Jaringan Penguat yaitu jaringan yang menunjang agar tanaman dapat berdiri kokoh. Jaringan penguat terdiri dari dua bagian yaitu jaringan kolenchym dan jaringan sklerenchym. e. Jaringan Pengangkut Jaringan Pengangkut yaitu jaringan yang terdiri atas xylem dan phloem. Dimana xylem berfungsi untuk mengatur unsure hara dari akar ke daun untuk proses fotosintesis dan phloem berfungsi mengedarkan hasil fotosintesis dari daun keseluruh bagian tubuhnya.
C. Sistem Organ Sistem organ merupakan bentuk kerja sama antarorgan untuk melakukan fungsi-fungsi yang lebih kompleks. Sistem organ disebut juga kumpulan beberapa organ yang melakukan fungsi tertentu. Dalam melaksanakan kerja sama ini, setiap organ tidak bekerja sendiri-sendiri, melainkan organ-organ saling bergantung dan saling mempengaruhi satu sama lainnya. Contoh sistem organ pada hewan dan manusia, antara lain sistem pernapasan, sistem pencernaan, sistem gerak, sistem reproduksi, sistem peredaran darah, sistem saraf, dan sistem ekskresi. 1. Sistem Organ Pada Manusia a. Sistem Pencernaan Makanan
42
Sistem ini berfungsi mengolah dan mengubah makanan, berupa molekul organik kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana (sari pati makanan) agar dapat diserap tubuh. Organ yang terkait dengan fungsi sistem ini, antara lain mulut (kelenjar ludah, gigi, dan lidah), esofagus, lambung, usus halus, dan usus besar. b. Sistem Pernapasan Sistem ini berfungsi menyediakan oksigen dan mengeluarkan sisa metabolisme yang berbentuk CO2. Sistem pernapasan tersusun oleh beberapa organ, di antaranya saluran-saluran pernapasan yang meliputi hidung, faring, laring, dan trakea serta paru-paru yang meliputi sistem bronkus dan alveolus. c. Sistem Sirkulasi Sistem ini berfungsi mengangkut dan mendistribusikan oksigen, air, dan sari makanan berupa molekul-molekul organik seperti glukosa ke seluruh tubuh. Selain itu, berfungsi juga mengangkut hasil sisa metabolisme yang tidak berguna ke ginjal dan paru-paru untuk dikeluarkan dari tubuh dan melindungi tubuh dari bibit penyakit. Sistem ini terdiri atas organ-organ, seperti jantung, arteri dan vena, pembuluh kapiler, pembuluh getah bening, pembuluh limfa, dan kelenjar limfa.
d. Sistem Ekskresi Sistem ini berfungsi mengeluarkan sisa-sisa metabolisme yang tidak diperlukan lagi oleh tubuh, selain CO2 atau cairan. Hal tersebut dilakukan untuk menjaga titik keseimbangan cairan sel dengan lingkungannya. Sistem ekskresi tersusun atas beberapa organ, seperti ginjal, kantung urine, ureter, kelenjar keringat, hati, paru dan uretra. e. Sistem Endokrin Sistem ini mengatur aktivitas tubuh, seperti pertumbuhan dan homeostasis. Selain itu, sistem ini memproduksi hormon yang diperlukan untuk menjaga laju
43
metabolisme tubuh. Sistem ini tersusun oleh berbagai macam kelenjar, seperti kelenjar tiroid, paratiroid, hipofisis, adrenalin, epifisis, kelenjar anak ginjal, kelenjar gondok dan kelenjar kelamin (testis dan ovarium). f. Sistem Saraf Sistem saraf berperan dalam menyampaikan rangsang yang diperoleh dari lingkungan, mempersepsikan rangsang, untuk kemudian merespons rangsang tersebut. Organ yang terlibat dalam sistem saraf yaitu otak, sumsum tulang belakang, 12 pasang saraf otak dan 31 pasang saraf sumsum tulang belakang. g. Sistem Rangka Sistem ini berfungsi menopang dan memberi bentuk pada tubuh. Sistem rangka berfungsi juga tempat menyimpan cadangan mineral, tempat pembentukan sel-sel darah, sebagai alat gerak pasif dan melindungi bagian-bagian tubuh yang lunak atau rentan, seperti tengkorak yang berfungsi melindungi otak. Selain itu, sistem ini juga berfungsi sebagai tempat melekatnya otot rangka. Jaringan darah juga dibentuk di dalam sumsum tulang. Sistem ini disusun oleh organ tengkorak, tulang dada, tulang rusuk, tulang belakang, tulang bahu, tulang pinggul, dan tulang anggota badan bagian atas dan bawah.
h. Sistem Otot Sistem ini adalah alat gerak utama serta membentuk postur tubuh. Dalam otot, disimpan glikogen yang berfungsi sebagai cadangan energi yang akan digunakan oleh otot untuk berkontraksi. Organ yang berada dalam sistem otot ini adalah otot rangka (otot lurik), otot polos, dan otot jantung. i. Sistem Reproduksi Sistem ini berkaitan dengan perbanyakan diri (perkembangbiakan). Organorgan penyusun sistem reproduksi pria dan wanita berbeda. Organ reproduksi pria
44
yaitu testis, vas deferens, epididymis, dan uretra. Sedangkan organ reproduksi wanita yaitu ovarium, uterus, oviduk, dan vagina. j. Sistem Kekebalan dan Limfatik Sistem ini berfungsi sebagai pertahanan tubuh melawan penyakit. Sistem ini terdiri atas sumsum tulang, kelenjar timus, kelenjar limfa, dan pembuluh limfa. 2. Sistem Organ Pada Tumbuhan Bagian-bagian organ pada tumbuhan terdiri dari: a. Akar 1) Epidermis (kulit luar) Terdiri atas selapis sel yang letaknya rapat dan tidak terdapat ruang-ruang antarsel. Sel-sel epidermis yang letaknya satu garis dengan berkas xilem mengalami modifikasi membentuk bulu akar. Bulu-bulu akar berfungsi menyerap air dan unsur hara dari dalam tanah. 2) Korteks Terdiri atas beberapa lapis sel yang berdinding tipis serta susunannya tidak rapat. Banyak terdapat ruang antarsel yang berfungsi untuk pertukaran gas. 3) Endodermis Jaringan endodermis merupakan batas terdalam lapisan korteks, terdiri selsel endodermis mengalami penebalan dari lignin atau suberin, yang bersifat impermiabel. Penebalan dinding sel tersebut tampak seperti pita yang mengililingi dinding sel dan disebut pita kapsari. 4) Silinder Pusat/Stele Merupakan bagian yang terdapat di sebelah dalam endodermis. Batas terluar dari silinder pusat terdiri atas jaringan periskel yang mudah dibedakan dari jaringan lainnya. Sel-sel periskel yang berhadapan dengan berkas xilem bersifat
45
meristematis & mampu membentuk akar cabang. Bedasarkan sifat tersebut periskel disebut juga perikambium. b. Batang 1) Epidermis Terdiri atas selapis sel yang tersusun rapat tanpa ruang-ruang antarsel. Dinding sel-sel epidermis yang berbatasan dengan udara mengalami penebalan gabus & dilapisi kutikula. 2) Korteks Terdapat di sebelah dalam epidermis. Bagian korteks yang berbatasan dengan epidermis terdiri atas sel-sel kolenkim yang berfungsi sebagai penyokong. Sedangkan bagian ke arah dalam diisi dengan sel-sel parenkim. 3) Endodermis Merupakan lapisan yang menjadi batas antara korteks & silinder pusat/stele. Pada tumbuhan berbiji tertutup sel-sel endodermis mengandung zat tepung sehingga disebut sarung tepung/floeterma. 4) Silinder Pusat/Stele Silinder pusat/stele merupakan bagian batang yang terletak paling dalam. Lapisan terluar dari silinder pusat disebut periskel/perikambium. Di sebelah dalamnya terdapat jaringan parenkim dengan berkas pembuluh pengangkut yang terdiri atas xilem & floem. Ikatan xilem terletak berdampingan dengan ikatan floem, xilem di sebelah dalam, sedangkan floem menghadap ke arah luar (tipe kolateral). c. Daun Merupakan bagian tumbuhan yang biasanya berbentuk lembaran pipih, hijau, & berfungsi sebagai tempat pembuatan makanan bagi tumbuhan melalui proses fotosintesis. Struktur anatomi daun: epidermis, parenkim palisade dan spons, dan jaringan pengangkut.
46
d. Bunga Merupakan alat reproduksi pada angiospermae. Struktur dasar bunga: calyx, corolla, stamen, pistilum.
47
48
