Struktur dan Fungsi Sel: Penemuan, Teori, dan Organel

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari bab ini, siswa diharapkan dapat:

• Menjelaskan sejarah penemuan sel dan teori sel

• Membandingkan struktur sel prokariotik dengan sel eukariotik

• Membandingkan komponen kimiawi sel

• Membandingkan hasil penampakan sel berdasarkan pengamatan di bawah

mikroskop cahaya dengan gambar atau foto pada literatur.

• Mengenali membran sel, sitoplasma, inti sel, dan organel sel: retikulum

endoplasma, badan Golgi, mitokondria, ribosom, lisosom, kloroplas, dan

sentriol.

• Membandingkan mekanisme transpor pada membran (difusi, osmosis,

endositosis, dan eksositosis).

BAB 1

SEL

Sejarah SEL

dan Teori Sel

Kompenen Kimiawi Sel

Tipe Sel

Struktur dan Fungsi organel sel

Perhatikan gambar berikut...?

Apa yang anda ketahui tentang sel?

Sistem endomemb

ran

Transpor zat melalui membran

Ilmuwan –ilmuwan berjasa dalam penemuan teori sel:

1.

Robert Hooke

2.

Theodore Schwann dan Matthias Schleiden

3.

Felix Dujardin

4.

Johannes Purkinje

5.

Max Schultze dan Thomas Huxley

6.

Rudolf L.K Virchow

7.

Walther Flemming dan Eduard Strasburger Buatlah 5 Teori tentang sel...!

Sejarah dan Teori sel



Prokariotik

Tipe Sel

Prokariotik ( bahasa Yunani: Pro “ sebelum” Karion “ Biji”, Tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah tempat DNA

terkonsentrasi di dalam sitoplasma. Organisme prokariotik umumnya uniseluler dan organisme berukuran kecil.

Contoh : Bakteri dan Alga biru



Eukariotik

Eukariotik ( Bahasa Yunani: Eu “ Sebenarnya

“, Karion “ Biji” , sudah ada membran yang memisahkan DNA dari organel sel lainnya.

Kebanyakan sel eukariotik adalah organisme Multiseluler.

Contoh : Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

PERBEDAAN SEL PROKARIOTIK DENGAN EUKARIOTIK

Struktur Prokariotik Eukariotik

Membran nukleus - +

Membran plastida - +

Nukleus - +

Nukleoid + -

Plastida - +/-

Mitokondria - +

Badan Golgi, RE - +

Sentriol - +/-

Ribosom + ( disitoplasma) +(disitoplasma dan RE)

DNA + ( sirkuler yaitu

plasmid) + ( halus, panjang)

RNA +( disintesis

disitoplasma) + (disintesis di nukleus)

Histon - +

Peptidoglikan pada

dinding sel + -

Flagellum + -

Komponen Kimiawi Sel

Sel merupakan unit terkecil yang dibangun oleh komponen kimia yang terdiri atas senyawa anorganik dan senyawa organik

Senyawa Organik

Senyawa Anorganik

Senyawa Organik



Senyawa organik merupakan zat-zat yang tersusun atas unsur-unsur, yang memiliki ikatan karbon-hidrogen (C-H), dan ikatan inilah yang membedakan antara senyawa organik dengan

anorganik



Senyawa organik terdapat di dalam tubuh mahluk hidup,(contoh :

karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat) sementara senyawa anorganik terdapat diluar tubuh mahluk hidup

( contoh : air, gas dan garam mineral)

Komponen Kimiawi Sel

Senyawa Organik

Senyawa ORGANIK penyusun sel merupakan

Makromolekul yang tergolong Polimer ataupun Tidak POLIMER “ makromolekul yang tersusun atas beberapa monomer yang identik “

Karbohidrat : tersusun atas beberapa monomer

monosakarida, terdiri dari molekul C, H, dan O,

karbohidrat dapat berupa ALDOSA ( gula aldehida) dan KETOSA ( gula ketosa)

Berdasarkan jumlah monomer penyusun dapat digolongkan:

Monosakarida Disakarida ( dua monosakarida)

Polisakarida ( lebih dari dua, atau bahkan ribuan

monosakarida)

Monosakarida yang satu

dengan yang lain dihubungkan oleh tautan GLIKOSIDIK

Ikatan glikosodik pada Disakarida

 Tautan glikosidik terbentuk diantara atom karbon nomor 1 dari monosakarida yang pertama dengan atom karbon nomor 4 dari monosakarida berikutnya.

KARBOHID KARBOHID RAT

RAT

Monosakarid Monosakarid a

a

Triosa Triosa Pentos

a

Pentos Hekso a Hekso sa

sa

Disakarida Disakarida

Maltos a

Maltos

Sukrosa

a

Sukrosa

Laktos Laktos a

a

Polisakarida Polisakarida

Homopolisa- karida

Homopolisa- karida

Heteropolis a-karida Heteropolis

a-karida

Monosakarida adalah karbohidrat sederhana yang namanya ditentukan oleh jumlah atom C pada molekulnya. Contoh monosakarida adalah

triosa, pentosa, dan heksosa.

Monosakari

da

Triosa, memiliki 3 atom C, terdapat di dalam sel sebagai hasil atau metabolit pada oksidasi heksosa dan pentosa.

Contohnya adalah gliseraldehid dan dihidroksi

aseton. _{H O}

C

C OH

H

C OH

H

H

gliseraldehid

H

C H

H

C O

C OH

H

H

dihidroksi aseton

Pentosa, memiliki lima atom C, terdapat pada asam nukleat (DNA dan RNA) dan beberapa

koenzim.

Heksosa, memiliki enam atom C.

Disakarida adalah karbohidrat yang jika dihidrolisis akan menghasilkan dua molekul

monosakarida yang sama atau berbeda.

Contohnya sukrosa (gula tebu) yang terdapat pada sel batang tebu dan laktosa (gula susu)

yang terdapat pada kelenjar susu (kelenjar mamae), dan maltosa

Disakarida (C

_n

(H

₂

O)

_n-

1

)

Ada dua macam polisakarida, yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida.

Homopolisakarida:

1. Amilum (zat pati), merupakan hasil fotosintesis.

2. Glikogen, terdapat di dalam sel-sel hati dan sel-sel otot.

3. Inulin, terdapat pada sel akar tumbuhan tertentu sebagai cadangan makanan.

4. Lignin, terdapat pada sel xilem.

5. Selulosa, terdapat pada dinding sel tumbuhan tingkat tinggi dan berfungsi sebagai

pelindung sel.

Polisakarida

Heteropolisakarida:

1. Kitin, terdapat pada kulit Arthropoda, misalnya jangkrik, kumbang, dan belalang.

2. Heparin, terdapat di dalam sel hati, sel paru-paru, dan sel dinding arteri sebagai zat antikoagulasi.

Tingkat kemanisan Gula

FRUKTOSA

SUKROSA

MALTOSA

GALAKTOSA

LAKTOSA GLUKOSA

LIPID ( LEMAK)



Makromolekul non polimer



Dibentuk dari 1 gliserol dengan 3 asam lemak melalui reaksi

dehidrasi dan menghasilkan

tautan ester

LEMAK (LIPID) LEMAK (LIPID)

Lemak Sederhana Lemak Sederhana

Asam Lemak

Jenuh Asam Lemak

JenuhAsam

Lemak Tak Jenuh

Asam

Lemak Tak Jenuh

Lemak Gabungan Lemak Gabungan

Fosfolipid Fosfolipid Glikolipid Glikolipid Lipoprotei

n

Lipoprotei n

Karotenoid Karotenoid

Turunan Lemak Turunan

Lemak

Struktur Kimia lemak

Proses Pembentukan

Lemak

Lemak Sederhana

Lemak sederhana dibangun oleh satu

gliserol dan tiga asam lemak (trigliserida).

Lemak trbentuk melalui proses esterifikasi dan reaksi dehidrasi

 Asam lemak jenuh, rantai hidrokarbonnya

mempunyai atom H maksimal. Contohnya asam stearat dan asam palmitat, asam laurat

 Asam lemak tak jenuh, jumlah atom H pada rantai hidrokarbon belum maksimal. Contohnya asam oleat dan linoleat, asam linolenat

Struktur asam lemak jenuh dan

tidak jenuh

Lemak Gabungan

Lemak gabungan merupakan ester asam lemak yang jika dihidrolisis menghasilkan

asam lemak, alkohol, dan zat-zat lain.

Contoh:

 Fosfolipid, yaitu lipid yang mengandung gugus ester fosfat.

 Glikolipid, mengandung molekul karbohidrat dan lipid.

 Lipoprotein, merupakan lipid yang mengandung protein.

 Karotenoid, merupakan lipid gabungan

berpigmen yang terdapat pada sel tumbuhan dan sel hewan.

Turunan Lemak

Steroid merupakan senyawa turunan lemak dengan rantai hidrokarbon berbentuk cincin

(siklik). Steroid terdapat pada protoplasma sel hewan. Kolesterol maerupakan contoh

steroid

Protein merupakan senyawa kimia yang sangat kompleks. Protein mempunyai dua peran utama, yaitu peran katalitik dan mekanik.

COOH = gugus karboksil NH₂ = gugus amino

R = bermacam variasi pada berbagai asam amino

Protein

Rumus Senyawa asam amino

Pembentukan ikatan peptida pada sintesis

protein

Protein Sederhana

Contohnya: protein albumin dan globulin.

Protein Gabungan

Contohnya:

1. Glikoprotein, mengandung protein dan karbohidrat.

2. Nukleoprotein, mengandung protein dan asam nukleat.

3. Lipoprotein, mengandung protein dan lipid.

4. Kromoprotein, mengandung protein dan bahan zat warna (hemoglobin dan hemosianin).

Dua macam asam nukleat, yaitu asam

ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA).

Asam Nukleat

Basa Purin

Basa Primidin

Struktur Asam Nukleat Pada DNA

Perbedaan struktur RNA dan

DNA

Perbandingan molekul DNA dan RNA Perbandingan molekul DNA dan RNA

N

o. DNA RNA

1. Terdiri dari dua rantai nukleotida

(double helix) panjang

Terdiri dari satu rantai (single strain)

nukleotida pendek

2.

Mengandung asam fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula yang lainnya

Mengandung asam fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula yang lainnya

3. Mengandung gula

deoksiribosa Mengandung gula ribosa

4.

Basa nitrogen:

Purin: adenin (A) dan guanin (G)

Pirimidin: timin (T) dan sitosin (C)

Basa nitrogen:

Purin: adenin (A) dan guanin (G) Pirimidin: urasil (U) dan sitosin (C)

5. Merupakan materi genetik,

membawa informasi genetik Berperan dalam sintesis protein

6. Terdapat pada kromosom, nukleoplasma, mitokondria, dan kloroplas

Terdapat pada nukleolus, nukleoplasma,

dan sitoplasma

Struktur Sel

Hewan

Struktur Sel

Tumbuhan

Membran

 Membran sel tersusun dari bahan

Sel

lipid, protein, dan karbohidrat

 Membran sel terdiri dari 2 lapisan bilayer lipid(fosfolipid)

 Model membran sel adalah mosaik fluida ( lipid dan protein penyusunnya dapat

bergerak seperti zat cair ( fluida)

 Membran sel bersifat semipermeabel atau selektif permeabel

Bagian Sel dan

Organel Sel

Inti sel eukariotik memiliki membran inti.

Di dalam inti terdapat:

1. Nukleolus (anak inti), berfungsi menyintesis berbagai macam molekul RNA (asam

ribonukleat)

2. Nukleoplasma (cairan inti).

3. Butiran kromatin

Nukleus (inti

sel)

Sitoplasm a

 Sitoplasma merupakan cairan sel.

 Sitoplasma bersifat koloid.

 Sitoplasma terdiri atas air yang di dalamnya terlarut banyak molekul kecil, ion, dan

protein.

Retikulum Endoplasma (RE) seperti saluran berkelok-kelok dan jala yang berongga-rongga.

Saluran tersebut berfungsi membantu gerakan

substansi-substansi dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya.

a. Retikulum Endoplasma Kasar (REK) b. Retikulum Endoplasma Halus (REH)

Badan Golgi adalah sekelompok kantong (vesikula) pipih yang dikelilingi membran.

Fungsi badan Golgi antara lain:

a. Membentuk kantong-kantong (vesikula) untuk sekresi)

b. Membentuk membran plasma.

c. Membentuk dinding sel tumbuhan.

d. Membentuk akrosom pada spermatozoa

Ribosom terdapat bebas di sitoplasma atau melekat pada REK.

Ribosom berfungsi untuk sintesis protein.

Pada waktu sintesis protein, ribosom

mengelompok membentuk poliribosom (polisom).

Lisosom

 Lisosom merupakan kantong yang dikelilingi membran tunggal sel untuk mencerna

makromolekul.

 Lisosom berisi berbagai jenis enzim yang dapat memecahkan (mencerna) polisakarida, lipid,

fosfolipid, asam nukleat, dan protein.

 Lisosom berperan dalam pencernaan intrasel.

Lisosom juga berperan dalam autofagus.

Peroksisom dan glioksisom

 Peroksisom adalah kantong yang memiliki membran tunggal. Peroksisom berisi berbagai enzim dan yang paling khas ialah enzim katalase.

 Katalase mengkatalisis perombakan hidrogen peroksida (H₂O₂).

 Pada hewan, peroksisom banyak terdapat di hati dan ginjal, pada tumbuhan, peroksisom terdapat dalam berbagai tipe sel.

 Glioksisom hanya terdapat pada sel tumbuhan, misalnya pada lapisan aleuron biji padi-padian.

 Aleuron merupakan bentuk dari protein atau kristal yang terdapat dalam vakuola.

Mitokondria

 Mitokondria adalah organel penghasil energi sel.

 Membran dalam membagi mitokondria menjadi

dua ruang, yaitu ruang intermembran dan matriks mitokondria.

 Ruang intermembran merupakan ruangan di antara membran luar dan membran dalam.

 Matriks mitokondria merupakan ruang yang diselubungi oleh membran dalam.

Matriks mengandung enzim untuk siklus Krebs dan oksidasi asam lemak.

Matriks juga banyak mengandung protein dan DNA, ribosom dan beberapa jenis RNA.

Struktur mitokondria

Plastida

Plastida adalah organel yang hanya terdapat pada sel tumbuhan.

Ada tiga macam plastida:

a. Kromoplas, yaitu plastida berwarna.

b. Leukoplas, yaitu plastida yang berwarna putih dan berfungsi untuk menyimpan amilum (amiloplas), minyak (elaioplas), dan protein (aleuroplas).

c. Kloroplas, yaitu plastida yang mengandung klorofil.

Struktur kloroplas

7. Vakuola (rongga sel)

Vakuola adalah organel sitoplasma yang berisi cairan yang dibatasi oleh suatu membran atau selaput yang disebut tonoplas.

Vakuola berisi:

a. asam organik b. asam amino c. glukosa

d. gas

e. garam-garam kristal f. alkaloid, antara lain

Protista mirip hewan (Protozoa) memiliki vakuola kontraktil atau vakuola berdenyut yang menetap.

8. Sentriol

Sentriol merupakan hasil perkembangan sentrosom, yaitu pusat sel, daerah dari sitoplasma yang dekat dengan nukleus.

Sentriol berupa kumpulan mikrotubulus yang

berperan sebagai kutub-kutub pembelahan sel

secara mitosis atau meiosis.

9. Sitoskeleton

a. Mikrofilamen atau filamen aktin Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang saling bertaut dan tipis, terdiri dari protein yang disebut aktin b. Mikrotubul Mikrotubul adalah rantai protein

yang berbentuk spiral dan spiral ini membentuk tabung berlubang.

Mikrotubul dapat membentuk organel sitoplasma berupa sentriol, silia, dan flagela.

c. Filamen antara (serabut antara)

Filamen antara adalah rantai molekul protein yang berbentuk untaian yang saling melilit.

Fungsi sitoskeleton adalah sebagai berikut:

1. memberikan kekuatan mekanik pada sel 2. menjadi kerangka sel

3. membantu gerakan substansi dari satu

bagian sel ke bagian lain.

Serabut-serabut penyusun sitoskeleton

d. Dinding sel

 Pada sel muda, dinding sel tersusun dari zat pektin.

 Pada sel dewasa, dinding sel terbentuk dari bahan selulosa yang bersifat kaku

 Pada dinding sel terdapat bagian yang tidak menebal, yaitu bagian yang disebut noktah.

 Plasmodesmata berupa juluran plasma, yang berfungsi menjadi pintu keluar masuknya zat.

 Tekanan air atau isi sel terhadap dinding sel disebut tekanan turgor.

Transpor melalui Membran Sel

Model membran sel

S. Singer dan E. Nicolson (1972) mengemukakan teori tentang membran sel yang dikenal dengan teori membran mozaik cair.

Teori ini menyatakan bahwa membran sel tersusun oleh lapisan protein.

a. Transpor Pasif

Transpor pasif adalah transpor yang tidak memerlukan energi.

Transpor pasif terdiri dari difusi, osmosis, dan difusi terbantu.

Molekul tinta membran

seimba ng

(a)

seimba ng

(b)

Difusi larutan: (a) substansi akan berdifusi dari daerah yang

konsentrasinya lebih tinggi ke daerah yang konsentrasinya rendah;

(b) larutan yang konsentrasinya berbeda akan menjadi seimbang karena perpindahan tersebut.

Perbedaan osmosis pada sel

berdinding dan tidak berdinding

 Osmosis pada sel berdinding (sel tumbuhan)

1. jika sel tumbuhan ditempatkan pada larutan

hipertonik, air didalam sel akan keluar, sehingga sel mengerut dan membran plasma akan menjauh tertarik dari dinding sel dan disebut plasmolisis

2. Sebaliknya jika sel tumbuhan ditempatkan pada larutan hipotonik maka air akan masuk kedalam sel dan akan ditahan oleh dinding sel ( sampai mencapai ukuran tertentu) dinding sel akan

memberikan tekanan balik pada sel dan disebut sel dalam keadaan turgid ( kondisi paling stabil pada sel tumbuhan)

Osmosis pada sel tidak berdinding ( sel hewan)



Volume sel hewan akan normal pada larutan isotonik



Jika sel hewan berada pada larutan

hipertonik , maka air didalam sel akan keluar dari dalam sel, sehingga sel mengerut

( krenasi )



Jika sel hewan berada pada larutan hipotonik , maka air dari luar sel akan masuk kedalam sel hewan dan mengakibatkan sel

membengkak dan pecah ( lisis )

b. Transpor aktif

Transpor aktif adalah transpor yang memerlukan energi.

Transpor aktif melalui membran sel dapat berupa endositosis dan

eksositosis.

Pompa ion Na dan ion K

Kotranspor

1.Endositosis

Endositosis adalah peristiwa pembentukan

kantong membran sel saat larutan atau partikel ditransfer ke dalam sel.

Endositosis antara lain.

a. pinositosis

b. fagositosis

a. Pinositosis

Merupakan gejala yang umum terjadi pada sel darah putih, sel ginjal, epitelium usus, makrofag hati, dan akar tumbuhan.

Langkah-langkah proses pinositosis 1 - 2: molekul melekat pada plasma 3 - 5: invaginasi

6 - 8: lepas dari membran plasma dan fragmentasi

b. Fagositosis

Fagositosis terjadi misalnya saat rotifera, Ciliata, atau organisme mikroskopik lain ditelan oleh Amoeba.

Dengan cara menangkapnya dengan kaki semu

(pseudopodium), kemudian mengurungnya dalam vakuola (fagosom).

Proses fagositosis

Sistem endomembran