Secara umum sel hewan tidak memiliki vakuola. Jika ada vakuola, ukurannya sangat kecil. Pada beberapa jenis hewan bersel satu ditemukan adanya vakuola, misalnya pada Amoeba dan Paramaecium. Terdapat dua macam vakuola, yaitu vakuola kontraktil (alat osmoregulasi) dan vakuola non kontraktil (penyimpan makanan). Bagian paling besar pada sel hewan adalah nukleus.

Dalam satu sel hewan terdapat dua sentriol. Kedua sentriol ini terdapat dalam satu tempat yang disebut sentrosom. Saat pembelahan sel, tiap sentriol memisahkan diri menuju kutub yang berlawanan dan memancarkan benang-benang gelendong pembelahan yang akan menjerat kromosom.

Dinding sel skunder dimiliki oleh sel-sel dewasa. Dinding skunder memiliki kandungan selulosa lebih banyak berkisar 41-45%, juga hemiselulosa dan lignin.

Diantara dinding dua sel yang berdekatan terdapat lamela tengah, tersusun atas magnesium dan kalium pekat berupa gel. Diantara dua sel bertetangga (saling menempel) terdapat pori. Melalui pori ini dua sel dihubungkan oleh benang-benang plasma yang dikenal plasmodesmata.

Dinding sel dibentuk oleh diktiosom. Bersama dengan vakuola, dinding sel berperan dala turgiditas sel (kekakuan sel). Ia mengakibatkan bentuk sel tetap.

Sel tumbuhan memiliki vakuola yang lebih besar (dibanding sel hewan). Vakuola sel tumbuhan bersifat menetap. Sel-sel tumbuhan yang memiliki vakuola –paling– besar adalah sel-sel parenkim dan kolenkim.

Selain itu sel tumbuhan memiliki organel yang tidak terdapat di dalam sel hewan, fungi, maupun prokariota seperti bakteri dan ganggang hijau-biru, yaitu plastida.

Peroksisom adalah kantong yang memiliki membran tunggal. Peroksisom berisi berbagai enzim dan yang paling khas ialah enzim katalase. Katalase berfungsi mengkatalisis perombakan hydrogen peroksida (H2O2). Hidrogen peroksida merupakan produk metabolism sel yang berpotensi membahayakan sel. Peroksisom juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat. Peroksisom terdapat pada sel tumbuhan dan sel hewan. Pada hewan, peroksisom banyak terdapat di hati dan ginjal, sedang 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. Glioksisom sering ditemukan di jaringan penyimpan lemak dari biji yang berkecambah. Glioksisom mengandung enzim pengubah lemak menjadi gula. Proses perubahan tersebut menghasilkan energi yang diperlukan bagi perkecambahan.

Gbr. Penampang Peroksisom (Salah satu Badan mikro)

Lihatlah letak Peroksisom pada sel!

Gbr. Penampang Sel Hewan. Peroksisom ada di dalamnya.

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.

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 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.

Nukleus ini umumnya paling mencolok pada sel eukariotik. Rata-rata diameternya 5 µm. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran atau selubung inti. Membran ini memisahkan isi nukleus dengan sitoplasma.

Membran atau selubung inti merupakan membran ganda. Kedua selubung ini masing-masing merupakan bilayer lipid dengan protein yang terkait. Membran ini dilubangi oleh beberapa pori yang berdiameter sekitar 100 nm. Pada bibir setiap pori membran dalam dan membran luar selubung nukleus menyatu. Pori-pori ini memungkinkan hubungan antara nukleoplasma (cairan inti) dengan sitoplasma (cairan sel).

Selain pori, sisi dalam selubung ini dilapisi lamina nukleus dengan susunan mirip jaring yang terdiri dari filamen protein yang mempertahankan bentuk nukleus.

Di dalam nukleus terdapat:

(1). Nukleolus (anak inti), berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom. Molekul RNA yang disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, kemudian semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus berentuk seperti bola, dan memalui mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin.

(2). Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari protein.

(3). Butiran kromatin, yang terdapat di dalam nukleoplasma. Tampak jelas pada saat sel tidak membelah. Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom. Kromosom mengandung DNA (asam dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein.

Gbr. Nukleus (Inti Sel)

Secara umum, Nukleus bertugas mengontrol kegiatan yang terjadi di sitoplasma. DNA yang terdapat di dalam kromosom merupakan cetak biru bagi pembentukan berbagai protein (terutama enzim). Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai fungsi di sitoplasma. Di dalam nukleus juga ditemui nukleolus.

Nukleus berperan mengatur proses pembelahan sel.

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.

Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

Retikulum endplasma

Ribosom

Mitokondria

Badan golgi

Lososom, dll yang akan kita pelajari lebih dalam setelah ini.

Selain organel, terdapat pula vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder lain. Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder yang berbentuk cair, sehingga disebut pula ‘cairan sel’. Cairan yang mengisi vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel.

Gbr. Penampang Sel. Sitoplasma ditunjukkan berwarna pink,

yang menjadi tempat organel-organel sel.

Membran sel sering juga disebut membran plasma. Membran sel merupakan bagian paling luar yang membatasi isi sel dengan sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luarnya masih terdapat dinding sel atau cell wall).

Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya. Tebalnya kira-kira 8 nm. Dibutuhkan 8000 membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita pakai untuk menulis.

Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting. Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein. Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida.

Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid. 20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat dari Overton.

Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekularnya. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun daerah hidrofobik (takut dengan air).

Berdasar struktur tersebut maka membran sel bersifat semi permeable atau selektif permeable yang berfungsi mengatur masuk dan keluarnya zat dari sel.

Gbr. Membran Sel

A. Pilihlah jawaban yang paling tepat dengan memberi tanda silang (x) pada jawaban yang Anda pilh.

1) Sel merupakan kesatuan struktural dari mahluk hidup. Teori ini ditemukan oleh:
a. Rudolf Vircow
b. Schleiden dan Schwann
c. Rene Deutrochet
d. Edmund B. Wilson
e. Robert Hooke

2) Organel yang berfungsi aktif pada pembelahan sel dan hanya terdapat pada sel hewan saja adalah:
a. kromosom
b. ribosom
c. sentrosom
d. lisosom
e. autosom

3) Organle sel yang aktif dalam sintesis karbohidrat dan hanya ditemukan dalam sel tumbuhan adalah:
a. mitokondria
b. lisosom
c. plastida
d. kloroplas
e. apparatus golgi

4) Grana dari kloroplas dan Krista dari mitokondria mempunyai persamaan fungsi, yaitu untuk:
a. pelindung terhadap kerusakan
b. memperluas bidang tempat terjadinya reaksi kimia dalam sel
c. memperbesar tekanan osmosis
d. menstimulasi reproduksi sel
e. mengontrol metabolisme sel

5) Organ tubuh yang banyak mengandung peroksisom adalah:
a. hepar
b. paru-paru
c. otak
d. jantung
e. ginjal

6) Organel berupa saluran halus dalam sitoplasma yang berbatasan dengan sistem membran dan erat kaitannya dengan sistem angkutan pada sintesis protein adalah:
a. ribosom
b. retikulum endoplasma
c. plasmodesmata
d. badan golgi
e. lisosom

7) Dalam sel kelenjar, organel yang berhubungan dengan sekresi atau penggetahan adalah:
a. lisosom
b. badan golgi
c. mitokondria
d. inti sel
e. retikulum endoplasma

8) Perhatikan gambar sel berikut ini, yang merupakan penghasil energi adalah:

a. 1
b. 2
c. 3
d. 4
e. 5

9) Hampir semua sel eukariotik memiliki mikrotubulus yang berupa tabung-tabung halus dari protein. Organel sel tersebut berkaitan erat dalam pembentukan :
a. kolkisin, tubulin, dan karbohidrat
b. karbohidrat, silia dan sentriol
c. kerangka sel, sentriol dan flagel
d. kerangka sel, silia, lemak
e. sentriol, silia, dan protein

10) Sel fagosit berperan penting dalam memangsa benda asing yang masuk ke dalam tubuh, sehingga organel yang paling banyak di dalam sel ini adalah:
a. badan golgi
b. retikulum endoplasma
c. mitokondria
d. lisosom
e. ribosom

11) Plasmodesma merupakan bagian protoplasma yang terdapat di bagian :
a. dinding sel
b. plasma sel
c. noktah
d. vakuola
e. organel sel

12) protoplasma memiliki sifat tidak cair dan tidak padat (koloid), manakah yang benar?
a. bila protoplasma hipotonis, koloid cenderung fase gel
b. bila protoplasma hipertonis, koloid cenderung fase sol
c. bila protoplasma isotonis, koloid cenderung fase sol
d. bila protoplasma isotonis, koloid cenderung fase gel
e. bila protoplasma hipertonis, koloid cenderung fase gel

13) Komponen zat yang penting untuk membentuk substansi dasar protoplasma adalah:
a. metana
b. ammonia
c. asam amino
d. karbon
e. atom hydrogen

14) Bakteri digolongkan dalam organisme prokariotik karena:
a. tidak memiliki membran plasma
b. tidak memiliki sistem endomembran dan membran nukleus
c. tidak memiliki mitokondria
d. tidak memiliki RE dan lisosom
e. tidak memilikimembran plasma dan membran nukleus

15) Berikut adalah organel sel kecuali:
a. membrann plasma
b. mesosom
c. ribosom
d. mitokondria
e. nukleus

16) Pasangan yang menunjukkan ciri khas sel tumbuhan adalah:
a. dinding sel dan kloroplas
b. membran plasma dan nukleus
c. mitokondria dan lisosom
d. vakuola dan nukleus
e. retikulum endoplasma dan kompleks golgi

17) Berikut yang bukan merupakan fungsi RE, adalah:
a. sintesis protein
b. tempat melekatnya rigbosom
c. sintesis lemak
d. transportasi materi di dalam sel
e. detoksifikasi

18) Berikut termasuk organel ekskresi adalah:
a. lisosom
b. mitokondria
c. kompleks golgi
d. retikulum endoplasma
e. mesosom

19) Peristiwa terlepasnya membran plasma dari dinding sel disebut
a. difusi
b. krenasi
c. plasmolisis
d. lisis
e. osmosis

20) Organel sel yang berperan mengarahkan kromosom ke kutub pada saat pembelahan sel adalah:
a. nukleus
b. nukleolus
c. sentriol
d. mitokondria
e. ribosom

B. Jawablah Pertanyaan berikut dengan jawaban A, B, C D, atau E, dengan ketentuan:

A. Pernyataan dan jawaban benar dan menunjukkan hubungan sebab akibat
B. Pernyataan dan jawaban benar tapi tidak menunjukkan hubungan sebab akibat
C. Pernyataan benar tetapi jawaban salah
D. Pernyataan salah tetapi jawaban benar
E. Pernyataan dan jawaban salah

21) Semua sel berasal dari pembelahan sel sebelumnya.
(Sebab)
Sel merupakan satuan struktural dan fungsional dari kehidupan.

22) Setiap organisme hidup memiliki mitokondria.
(Sebab)
Mitokondria adalah organel sel yang berperan pada respirasi.

23) Sel tumbuhan yang sudah tua memiliki vakuola yang lebih besar dibandingkan dengan yang masih muda.
(Sebab)
Vakuola sel tumbuhan berfungsi untuk menyimpan organel-organel selyang telah rusak.

24) Jika tekanan turgor suatu sel membesar, maka tekanan osmotiknya mengecil.
(Sebab)
Tekanan turgor berbanding terbalik dengan tekanan osmotik.

25) Di dalam lisosom terdapat bermacam-macam enzim hidrolisis.
(Sebab)
Lisosom berperan dalam dalam pencernaan intra sel.

C. Jodohkan pasangan berikut sehingga benar:

1. membran sel
2. nukleus
3. retikulum endoplasma
4. mitokondria
5. badan golgi

a. respirasi

b. transportasi

c. reproduksi

d. ekskresi

e. regulasi

D. Isilah Kolom Berikut Dengan Jawaban Mendatar dan Menurun!

Pertanyaan

Mendatar:

2). Berfungsi mencerna makromolekul dalam sel
5). Jenis plastida yang menyebabkan warna biru
9). Dihasilkan oleh mitokondria
10). Perlekukan pada membran dalam mitokondria

Menurun:

1). Nama belakang ilmuwan yang menemukan bahwa sel adalah ruangan kosong
3). Berukuran besar pada sel tumbuhan dan kecil atau sama sekali tidak ada pada sel hewan
4). Salah satu penyusun membran sel
6). Berkaitan dengan dengan fungsi ribosom
7). Pengatur aktivitas sel
8). Pembelahan yang terjadi pada sel eukariotik

E. Jawablah pertanyaan di bawah ini!

1) Sebutkan 4 perbedaan antara sel prokariotik dan eukariotik!
2) Sebutkan fungsi dari membran sel! (minimal 3)
3) Tulislah 4 perbedaan sel hewan dan sel tumbuhan!
4) Sebutkan 4 fungsi vakuola!
5) Jelaskan peristiva fagositosis!

Sitoskeleton atau kerangka sel adalah jaring berkas-berkas protein yang menyusun sitoplasma eukariota. Jaring-jaring ini terdiri dari tiga tipe dasar, yaitu mikrofilamen, mikrotubulus (jamak: mikrotubuli), dan filamen perantara (intermediate). Ketiga filamen ini terhubung satu sama lain dan saling berkoordinasi. Dengan adanya sitoskeleton, sel dapat memiliki bentuk yang kokoh, berubah bentuk, mampu mengatur posisi organel, berenang, serta merayap di permukaan.^[1]

Mikrofilamen (aktin)

Bersifat fleksibel, aktin biasanya berbentuk jaring atau gel. Aktin berfungsi membentuk permukaan sel. Beberapa jenis bakteri juga mampu bergerak dengan aktin seperti Listriea monocytogenes yang menyebar dari sel ke sel dengan menginduksi penyusunan aktin pada sitosol sel inang.^[1]

[sunting] Mikrotubulus

Mikrotubulus adalah tabung yang disusun dari mikrotubulin. bersifat lebih kokoh dari aktin, mikrotubulus mengatur posisi organel di dalam sel. Mikrotubulus memiliki dua ujung: ujung negatif yang terhubung dengan pusat pengatur mikrotubulus, dan ujung positif yang berada di dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubulus untuk mencapai posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel.^[1]

Polimerisasi tubulin

Tubulin dapat berpolimerisasi membentuk mikrotubulus. Percobaan polimerisasi dapat dibuat dengan campuran tubulin, larutan penyangga, dan GTP pada suhu 37 °C. Dalam tahapannya, jumlah polimer mikrotubulus mengikuti kurva sigmoid. Pada fase lag, tiap molekul tubulin berasosiasi untuk membentuk agregat yang agak stabil. Beberapa di antaranya berlanjut membentuk mikrotubulus. Saat elongasi, tiap subunit berikatan dengan ujung ujung mikrotubulus. Saat fase plato, (mirip fase log pada pembelahan sel), polimerisasi dan depolimerisasi berlangsung secara seimbang karena jumlah tubulin bebas yang ada pas-pasan.

Filamen intermediat

Berbentuk serat mirip tali, filamen intermediat memberi kekuatan mekanis pada sel sehingga sel tahan terhadap tekanan dan peregangan yang terjadi pada dinding sel. Filamen ini juga memberi kekuatan pada dinding sel.^[1]

Pembentukan filamen intermediat

Pembentukan filamen intermediat juga didasarkan pada polimerisasi filamen. Dua monomer filamen bergabung membentuk struktur coil. Dimer ini akan bergabung dengan dimer lainnya membentuk tetramer, tetapi posisinya saling tidak paralel. Ketidakparalelan ini membuat tetramer dapat berasosiasi dengan tetramer lain (mirip struktur penyusunan batu bata). Pada akhirnya, tetramer-tetramer bergabung membentuk sebuah array heliks.^[1]

Struktur bentukan sitoskeleton

Hanya dengan tiga tipe filamen, struktur sel dapat bervariasi antara satu sel dengan sel lainnya. Efektivitas kerja ketiga filamen protein ini bergantung pada jumlah protein asesori yang menghubungkan filamen ke komponen sel lain. Protein asesori penting untuk mengontrol perakitan filamen sitoskeleton pada posisi tertentu, termasuk di dalamnya protein motorik yang mengerakkan organel pada filamen atau filamen itu sendiri. Susunan struktur filamen ini mirip barisan semut. Tersusun rapih dan jika ada yang meninggalkan rombongan, barisan dapat menyusun kembali dalam kecepatan tinggi.^[1]

Silia dan sentriol

Silia adalah benang tipis setebal 0,25 μm dengan bundel mikrotubulus di bagian intinya. Dinding dari silia adalah 9 pasang mikrotubulus dan bagian tengah dari benang ini adalah 2 mikrotubulus yang tidak berpasangan. Struktur ini sering disebut sebagai "Struktur 9+2". Silia berfungsi menggerakkan fluida di permukaan sel dan menggerakkan sel di dalam fluida.^[1]

Sentriol adalah struktur berbentuk tabung yang terbentuk dari mikrotubulus dengan lebar 0,2 μm dan panjangnya 0,4 μm. Sentriol berfungsi membentuk benang spindel untuk memisahkan kromosom. Mikrotubulus berkelompok membentuk 3 mikrotubulus yang tersusun secara paralel. Sembilan kelompok semacam ini membentuk dinding sentriol. Tiap kelompok tidak tegak lurus dengan inti tabung, tetapi agak miring.^[1]

Dinding sel tanaman

Dinding sel tanaman adalah matriks ekstraseluler yang kokoh. Dinding sel ini terdiri atas mikrofibrilis dalam banyak matriks polisakarida (sebagian besar pektin dan hemiselusosa) dan glikoprotein yang saling silang. Pada bagian korteks dari dinding sel, ada array mikrotubulus yang menentukan posisi mikrofibrilis. Penyusunan mikrofibrilis ini menentukan arah perkembangan dinding sel, bentuk akhir sel, serta pola pembelahan sel. Dalam susunannya pada dinding sel, mikrofibrilis selulosa saling silang dalam jaringan yang diikat oleh hemiselusosa. Jaringan ini saling ekstensif dengan jaringan polisakarida pektin. Jaringan selulosa-hemiselulosa memberi kekuatan tegangan sementara jaringan pektin melawan kompresi. Pada dinding sel utama, jumlah ketiganya secara kasar sama, tetapi lamela tengah memiliki lebih banyak pektin untuk merekatkan sel yang berdekatan.^[1]

Bagian-bagian Chloroplast.

Kloroplas atau Chloroplast adalah plastid yang mengandung klorofil. Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
Kloroplas matang pada beberapa ganggang , biofita dan likopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyalkuti stroma homogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen.
Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula. Kloroplas mengandung DNA lingkar dan mesin sistesis protein, termasuk ribosom dari tipe prokariotik.

Struktur Kloroplas Kloroplas terdiri atas dua bagian besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas mengandung DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C₃, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C₃ adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada tanaman C₄, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman C₄ adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).

Genom Kloroplas Kloroplas pada tanaman tingkat tinggi merupakan evolusi dari bakteri fotosintetik menjadi organel sel tanaman. Genom kloroplas terdiri dari 121 024 pasang nukleotida serta mempunyai inverted repeats (2 kopi) yang mengandung gen-gen rRNA (16S dan 23S rRNAs) untuk pembentukan ribosom. Genom kloroplas mempunyai subunit yang besar yaitu penyandi ribulosa biphosphate carboxylase. Protein yang terlibat di dalam kloroplas sebanyak 60 protein. 2/3nya diekspresikan oleh gen yang terdapat di inti sel sementara 1/3nya diekspresikan dari genom kloroplas.

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.

Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi.

Mikrograf badan Golgi, terlihat sebagai tumpukan cincin setengah lingkaran berwarna hitam di bagian bawah gambar. Sejumlah vesikel bulat terlihat di sekitar organel ini.

Struktur

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 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.

Fungsi

Skema transpor di dalam badan Golgi. 1. Vesikel retikulum endoplasma, 2. Vesikel eksositosis, 3. Sisterna, 4. Membran sel, 5. Vesikel sekresi.

Fungsi badan golgi:

1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.

2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.

3. Membentuk dinding sel tumbuhan

4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.

5. Tempat untuk memodifikasi protein

6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel

7. Untuk membentuk lisosom

Dalam badan golgi terdapat variasi coated vesicle, antara lain

Clathrin-coated adalah yang pertama ditemukan dan diteliti. tersusun dari clathrin dan adaptin. interaksi lateral antara adaptin dengan clatrin membentuk formasi tunas. jika tunas clathrin sudah tumbuh, protein yang larut dalam sitoplasma termasuk dynamin akan membentuk cincin di setiap leher tunas dan memutusnya.

COPI-coated memaket tunas dari bagian pre-golgi dan antar cisternae. beberapa protein COPI-coat memperlihatkan sekuens yang bermiripan dengan adaptin, dapat diduga berasal dari evolusi yang bermiripan.

COPII-coated memaket tunas dari retikulum endoplasma.

terdapat 2 protein dalam badan golgi. Protein Snare V-snare menuju T-snare dan akan bergabung. T-snare adalah protein yang ada di target sedangkan V-snare adalah vesikel snare. V-snare akan mencari T-snare dan kemudian akan berfusi menjadi satu. Protein Rab termasuk ke dalam golongan GTP-ase. protein Rab memudahkan dan mengatur kecepatan pelayaran vesikel dan pemasangan v-snare dan t-snare yang diperlukan pada penggabungan membran.

Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani kytos, "wadah") adalah ilmu yang mempelajari sel. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia.

Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi perkembangan.

Proses-proses dalam biologi sel

Pergerakan protein

Protein disintesis oleh ribosom di sitoplasma. Proses tersebut juga dikenal sebagai translasi protein atau biosintesis protein. Beberapa jenis protein, misalnya protein yang akan digabungkan kepada membran sel (protein membran), ditranspor ke retikulum endoplasma (RE) selama proses sintesisnya dan kemudian diproses lebih lanjut di badan Golgi. Dari badan Golgi, protein membran dapat bergerak ke membran plasma (membran sel), ke kompartemen subselular lainnya, atau dapat pula disekresikan ke luar sel. Retikulum endoplasma dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat sintesis protein membran", sedangkan badan Golgi dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat pemrosesan protein membran". Terdapat aliran protein semi-konstan melalui kompartemen-kompartemen tersebut. Protein-protein yang terdapat pada RE dan badan Golgi berasosiasi dengan protein-protein lain namun tetap terdapat pada kompartemennya masing-masing. Protein-protein lain "mengalir" melalui RE dan badan Golgi ke membran plasma. Dari membran plasma, protein kemudian pada akhirnya diuraikan kembali di dalam kompartemen intraselular lisosom menjadi asam amino-asam amino penyusunnya.

Teknik yang digunakan untuk mempelajari sel

Isolasi sel

Yang dimaksud dengan isolasi sel adalah proses pengambilan suatu partikel sel dari tempat asalnya untuk diteliti lebih lanjut. Sel dapat diisolasi dari suspensi jaringan.

Isolasi sel dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:

1. Fluorescence-Activated Cell Sorter

Prinsip metode ini ialah menggunakan antibodi yang berikatan dengan zat fluoresen untuk melabel sel spesifik. Suspensi sel dilewatkan pada sinar laser dan dibaca oleh detektor. Suspensi yang mengandung sel diberi sinyal positif atau negatif bergantung pada selnya mengandung zat fluoresen atau tidak. Suspensi kemudian melewati aliran listrik dan dipisahkan ke tempat masing-masing sesuai muatannya.

2. Laser Capture Microdissection

Prinsip metode ini menggunakan laser untuk memotong bagian tertentu dan memindahkannya ke tempat lain, contohnya memisahkan sel tumor dari jaringannya.

Pembiakan sel

Setelah diisolasi, sel ditumbuhkan (diperbanyak) dengan cara in vitro (menggunakan media) atau in vivo (melibatkan sel hidup).

Ada 2 macam biakan atau kultur, yaitu biakan primer dan biakan sekunder. Biakan primer ialah biakan yang diambil langsung dari jaringan organisme tanpa proliferasi sel secara in vitro. Sementara itu, biakan sekunder ialah biakan yang dikembangbiakkan dari biakan primer, biasanya di-refresh dalam jangka waktu tertentu.

Hibridisasi sel

Sel hibrid adalah gabungan dua sel berbeda yang dengan hasil akhir satu inti sel. Tujuan dibuatnya sel hibrid adalah untuk membentuk antibodi monoklonal.

Fraksinasi sel

Fraksinasi sel ialah pemisahan sel menjadi organel dan molekul, biasa dilakukan dengan sentrifugasi. Sentifugasi merupakan tahap pertama dalam fraksinasi, memisahkan organel berdasarkan ukuran dan densitasnya. Prinsip sentrifugasi ialah bahwa untuk memperoleh organel yang besar, diperlukan kecepatan sentrifugasi yang rendah, dan sebaliknya.

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. Fotosintesis
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).

H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. Kemosintesis

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

1. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.

4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut
melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

A. Fermentasi Asam Laktat
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim

Prosesnya :

1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).
enzim
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
piruvat
dehidrogenasa

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

B. Fermentasi Alkohol
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat ————————————————————> asetaldehid + CO2.
piruvat dekarboksilase (CH3CHO)
3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.
alkohol dehidrogenase
enzim
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

C. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.
Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.
Reaksi:
aerob
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH ———————————————> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal
(glukosa) bakteri asam cuka asam cuka