CELLULA (SEL)
A. Batasan: Sel merupakan kesatuan struktural dan fungsional kehidupan (beserta proses penyakit) di dalam semua jaringan, organ dan sistem organ. B. Jenis sel: Ada dua jenis sel ialah sel prokaryotik dan sel eukaryotik. Di dalam buku ini khusus diuraikan sel eukaryotik, yang merupakan komponen utama organisme multiseluler. C. Komponen sel: Sel eukaryotik memiliki 3 komponen utama ialah: 1.
membran
sel
yang
memisahkan
sel
dan
lingkungan
dan
membentuk
kompartementalisasi fungsional yang jelas di dalam sel misalnya nukleus, organela. Membran sel bagian luarnya disebut membran plasma atau plasmalema. 2.
Sitoplasma, mengitari nukleus dan dibungkus oleh membran plasma.
3.
Nukleus yang mengandung DNA sel.
C.1. MEMBRAN SEL a. Komponen Biokimiawi: 1.
Lipid yang terdapat di dalam membran sel ialah fosfolipid, sfingolipid dan kolesterol. Jenis fosfolipid yang paling banyak terdapat ialah lesitin. Membran fosfolipid tersusun di dalam dua-lapis. Pada jaringan yang tercat dengan osmium dan diamati dengan mikroskop elektron, membran fosfolipid tampak merupakan membran tunggal atau disebut unit mernbran, memiliki dua garis gelap di sebelah luar yang mengapit lapisan terang.
2.
Protein, yang dikenal sebagai: a. protein membran integral dan b. protein membran periferal.
3.
Karbohidrat: hanya sebagai oligosakarida, ialah glikoprotein dan glikolipid. Membran oligosakarida yang melapisi sel sebelah luar dikenal sebagai glikokaliks.
b. Organisasi memixcan. Teori membran yang paling dapat diterima oleh para ilmuwan ialah model fluidmosaic yang diibaratkan sebagai “gunung-es protein di dalam samudra lipid’1. c. Fungsi membran: 1. Permeabilitas selektif, berkaitan dengan homeostatis. Dikenal sebagai: a. Difusi pasif, b. Difusi fasilitas, Universitas Gadjah Mada
1
c. Transport aktif. 2. Transduksi signal. Hal ini berkaitan dengan adanya reseptor, ada yang terletak di permukaan membran untuk signal eksogenous (untukhormon), dan signal molekul, dimana reseptor terikat dengan ligand. 3. Endositosis: sel memakan substansi ekstraseluler dan diangkutnya ke dalam sitoplasma. Ada: a. fagositosis b. pinositosis dan c. endositosis diperantarai reseptor. 4. Eksositosis 5. Kompartinentalisasi 6. Organisasi spatiotemporale proses metabolism 7. penyimpanan, transportasi dan sekresi. d. Aliran membran: Gerakan membran dari satu organela ke organela lainnya disebut aliran membran.
C.2.
SITOPLASMA. Tersusun oleh 3 kelompok struktural. 1. Organela, terbungkus membran, dan merupakan bagian subseluler yang mengandung enzirn. 2. Inklusion sitoplaprnik, ada yang terbungkus membran tetapi ada yang tidak terbungkus membran. 3. Sitoskeleton.
C.2.1. Organela: a.
Mitokondria, sebesar ukuran bakteri, panjang 2-6 µm dan diameternya 0,2 µm, dan memiliki berbagai macam bentuk, sferis, ovoid, filamentosa. Setiap mitokondria dibungkus 2 unit membran, ialah membran mitokondria sebelah luar dan sebelah dalam. Membran sebelah luar halus namum relatif berpori. Membran sebelah dalam kurang berpori namun sifatnya semipermeabel, serta melipatlipat ke arah dalam disebut krista. Krista mitokondria ini pada sebagian besar sel berbentuk rak-buku, namum pada sel yang mensekresi hormon steroid khas berbentuk tubuler. Membran mitokondrial membentuk dua ruang berbatas membran, ialah: 1. ruang intermembran yang terdapat di antara membran luar dan membran dalam dan berlanjut sebagai ruang intrakristal yang meluas ke dalam krista.
Universitas Gadjah Mada
2
2. ruang interkrista atau ruang niatriks dibungkus oleh membran sebelah dalam dan berisi matriks mitokondrial. Matriks ini berisi air, larutan dan granula matriks, berkaitan dengan konsentrasi ion Ca mitokondrial. Matriks ini juga mengandung DNA sirkuler dan ribosoma mitokondrial. Matriks ini juga mengandung sejumlah besar enzim yang larut dalam air dan yang berkaitan dengan sikius krebs dan boksidasi lipid dan sintesis DNA mitokondrial. Fungsi mitokondria ialah menyediakan energi untuk kerja kimiawi dan mekanik dengan cara menimbun energi yang diperoleh dan metabolit seluler pada ikatan ATP energi-tinggi. Lokasi, mitokondria terdapat pada hampir semua sel eukaryotik, dan di dalam sel terletak tersebar di seluruh daerah sitoplasma. b.
Ribosoma: merupakan organela yang mensintesis protein. Dikenal dua jenis ribosoma ialah ribasonia mitokondria dengan ukuran lebih kecil (20 nm) dan ribosoma sitoplasmik (25 nm). Struktur. Setiap jenis ribosoma terdiri atas dua subunit nibosornal yang tidak sama ukurannya (kadang-kadang hanya disebut “besar dan kecil”), dan disesuaikan dengan kecepatan sedimentasi selama ultrasentnifugasi. Ribosoma mitokondrial memiliki 70S (memiliki subunit 50S dan 30S) sedangkan ribosoma sitoplasmik 80S (memiliki subunit 60S dan 40S) . Ribosoma sitoplasmik tersusun oleh RNA ribosomal (rRNA) disintesis di dalam nukleolus dan tergabung dengan sintesis protein di dalam sitoplasma. Sifatnya sangat basofil, dan disebut ergastoplasma pada sel glandula dan Nissi bodies pada sel saraf (neuron). Lokasi dan fungsi. Ribosoma sitoplasmik terdapat dalam 2 bentuk ialah: a. ribosoma bebas (free ribosome), merupakan ribosoma individual yang terdapat tersebar di dalam sitoplasma. b. poliribosoma atau polisoma merupakan kelompok-ribosoma yang terdapat di sepanjanq beang mRNA (messenger RNA). Poliribosoma ada yang tersebar befas di dalam sitoplasma dan yang menempel pada mebran luar retikulum endoplasmik. Polisoma bebas mensintesis protein dan enzim untuk penggunaan intraseluler. Sedangkan polisoma yang melèkat pada retikulum endoplasmik mensintesis protein untuk disekresikan. c. Endoplasmik retikulum. Merupakan kompleks organela yang terlibat di dalam sintesis, pengemasam dan pemrosesan berbagai substansi sel. Terdapat dalam 2 jenis ialah a. retikulum endoplasmik bergranula/kasar dan b. retikulum endoplasmik halus/tanpa granula.
Universitas Gadjah Mada
3
Retikulum endoplasmik bergranula tersusun paralel, pipih dan memanjang terutama pada sel yang mensintesis protein (misalnya sel asinus pankreas dan sel plasma). Fungsi mensintesis protein yang disekresi. Retikulum endoplasmik halus, bentuk dan susunannya sama dengan retikulum endoplasmik bergranula, namun tanpa ribosoma. Fungsi penting untuk metabolisme lemak, sintesis hormon steroid, pemecahan glikogen (glukose 6-fosfatase) dan detoksikasi. d. Kompleks Golgi/aparat golgi/apparatus reticulatus internus, terlibat dalam banyak
kegiatan,
terutama
yang
berkaitan
dengan
proses
sekresi.
Strukturnya merupakan organela bermembran dan tersusun oleh 3 komponen utama: 1. sisterna pipih, sedikit melengkung yang terdiri atas 3-10 sisterna, 2. vesikel perifer kecil-kecil dalam jumlah banyak, 3. beberapa kondensasi vakuole besar. Fungsi: a. sintesis polisakarida, b. memodifikasi produk sekretorik, c. mengkemas produk sekretorik, d. mengentalkan dan menyimpan produk sekretorik. e. Fagosoma: Merupakan vesikel bermembran dengan berbagai ukuran, mengandung material untuk digesti lisosomal. Ada dua jenis: a. heterofagosoma, berisi produk heterofagi yang berasal ekstraseluler. b. Autofagosoma, mengandung produk autofagi dan material intraseluler. f.
Lisosoma, merupakan vesikel bermembran yang berisi lebih dari 50 enzim yang bersifat asam. Enzim yang paling banyak digunakan untuk identifikasi ialah fosfatase asam. Enzim lain yang juga terdapat dalam jumlah banyak ialah ribonulease, deoksinibonuklease, katepsin, suif atase, B-glukuronidase, fosfolipase dan protease, glukosidase dan lipase. Jenis lisosoma ialah: 1. lisosoma primer, 2. lisosoma sekunder, dan 3. residual bodies”.
g. Peroksisoma, merupakan vesikel bermembran yang memiliki ukuran lebih besar daripada lisosoma primer, dan juga memiliki banyak enzim. Untuk membedakannya dengan lisosoma primer ialah adanya granular nucleoid dan urat oksidase. C.2.2. Inklusion, merupakan hasil produk metabolisme intraseluler yang ditimbun di dalam sel, antara lain tetes-tetes lemak, granula glikogen dan melanin. Universitas Gadjah Mada
4
C.2.3. Sitoskeleton, merupakan kerangka sel yang tE.rsusun oleh anyaman elemen filamentosa yang terdiri atas: a. mikrotubulus, b. mikrofilamen, dan c. filamen intermedia. a. Mikrotubulus, tersusun oleh subunit tubulin heterodimer. Tubulin heterdimer mi, masing-masing tersusun oleh a-tubulin. Fungsi memelihara bentuk sel. Lokasi terdapat di selurüh sitoplasma, dan tersusun berkelompok dengan baik dalam sentriola, cilia, flagela, basal bodies dan benang mitotik. b. Mikrofilamen, merupakan komponen sitoskeleton paling tipis, tersusun oleh salah satu jenis protein aktin. Fungsi: bersifat kontraktil, namun untuk berkontraksi harus berinteraksi dengan myosin. Lokasi di dalam sel bukan otot tersebar secara tidak teratur di dalam sitoplasma. c. Filamen intermedia, berukuran di antara mikrofilamen dan mikrotubulus. Strukturnya tersusun oleh protein yang secara struktural berkaitan dengan lamins pada nukleus dan berbeda tergantung pada jenis sel, misalnya pada sel epitelial disebut sitokeratin, vinientiri pada sel yang berasal dan mesenkima, desmin di dalarn sel otot, dan glialfibrillary acidic protein dalam sel glia, dan neurofilarnent pada neuron. Fungsi baru dalam taraf penyelidikan. Lokasi tersebar di seluruh sitoplasma.
C.3.
NUKLEUS. Berbeda penampilannya dan jaringan ke jaringan lain dan dan sel ke sel lain, namun umumnya memiliki: a. selubung nukleus, b. kromatinr c. nukleoplasma, d. satu atau lebih nukleolus. Nukleus memperagakan berbagai variasi di dalam: a. ukuran, b. jumlah per sel, c. pola kromacin, dan d. lokasi di dalam sel. a. Selubung nukleus, merupakan membran ganda yang memisahkan nukleus dan sitoplasma, kadang-kadang nukleus diperkirakan sebagai perluasan retikulum endoplasmikum bergranula. Bagian sebelah dalam dan membran bagian dalam dilapisi dengan. lamina fibrosa suatu protein yang disebut lamins. Selubungnya Universitas Gadjah Mada
5
berlubang-lubang oleh adanya porus nuklear, dan pori ini terikat oleh 8-globuler subunit yang disebut protein anular, dan .setiap porus ditutupi oleh diafragma. b. Kromatin, berisi DNA dan sangat basofil. Dalam keadaan terisolasi, setiap butir kromatin yang diobservasi dengan mikroskop elektron disebut nukleosoma. Kromatin dijumpai ada 2 jenis ialah: a. heterokromatin dan b. eukromatin. c. Kromosom, merupakan kondensasi kromatin, dan tampak dengan jelas selamá mitosis. Pada sel manusia terdapat 46 kromosom, 44 kromosom somatic dan terdapat dalam 22 pasangan dan sepasang seks kromosom, kromosom XY pada laki-laki dan kromosom xx pada wanita. d. Nukleolus, setiap nukleus paling tidak memiliki sebuah nukleolus, yang sangat bersifat basofil. Sejumlah kecil heterokromatin menempel pada nukeolus. Pada struktur ultra nukleolus dapat dilihat: 1. pars amorfa dan 2. nukleonema. Nukleonema mengandung 2 rRNA, yang terbagi menjadi pars fibrosa dan pars granulosa. e. Nukleoplasma:
nukleoplasma
merupakan
matriks
nukleus,
di
dalamnya
komponen intranukelar lainnya terbenam di sini. Nukleoplasrna tersusun oleh protein enzimatik dan nonerizimatik, metabolit, ion dan air. Nukleoplasma mencakup rnatriks nuklear merupakan strukcur fibriler nukleoskeletal yang tampak mengikat reseptor hormon tertentu dan memperbaharui sintesis DNA.
D. FUNGSI SEL a. Reproduksi seluler, Siklus reproduksi sel disebut siklus sel. Setiap sikius penuh selalu berakhir dengan pembelahan (mitosis), dan menghasilkan 2 sel anak. Setiap anak kira-kira berukuran separo dan orang tuanya. Tahap mitosis adalah:
a. profase, b. metafase, c. anafase, dan d. telofase.
b. Siklus sel terdapat 4 fase yang difokuskan pada aktunya sintesis DNA dan membagibagi interfase jadi 3 fase, ialah: 1. Fase G1, merupakan interfase mengikuti telofase mitosis. 2. Fase S (sintesis), terjadi sintesis dan replikasi DNA. 3. Fase G2 terjadi preparasi akhir untuk mitosis sel.
Universitas Gadjah Mada
6
c. Komunikasi interseluler, terdapat 2 jenis ialah: a. komunikasi langsung, misalnya pada epitel, b. komunikasi tidak langsung, misalnya melalui signal hormonal.
Universitas Gadjah Mada
7
