Apa itu Sel?

Pohon di hutan, ikan di sungai, lalat kuda di pertanian, lemur di hutan, alang-alang di kolam, cacing di tanah – semua tumbuhan dan hewan ini terbuat dari bahan penyusun yang kita sebut sel . Seperti contoh-contoh ini, banyak makhluk hidup terdiri dari sejumlah besar sel yang bekerja sama satu sama lain. Namun, bentuk kehidupan lain hanya terbuat dari satu sel, seperti banyak spesies bakteri dan protozoa . Sel, baik yang hidup sendiri atau sebagai bagian dari organisme multiseluler, biasanya terlalu kecil untuk dilihat tanpa mikroskop cahaya.

Sel memiliki banyak fitur umum, namun mereka dapat terlihat sangat berbeda. Faktanya, sel telah beradaptasi selama miliaran tahun dengan beragam lingkungan dan peran fungsional. Sel saraf, misalnya, memiliki ekstensi panjang dan tipis yang dapat mencapai beberapa meter dan berfungsi untuk mengirimkan sinyal dengan cepat. Sel tumbuhan berbentuk bata yang sangat pas memiliki lapisan luar yang kaku yang membantu memberikan dukungan struktural yang dibutuhkan pohon dan tumbuhan lain. Sel otot yang panjang dan meruncing memiliki kelenturan intrinsik yang memungkinkan mereka untuk mengubah panjang dalam otot bisep yang berkontraksi dan rileks.

Meski begitu, berbeda dengan sel-sel ini, mereka semua bergantung pada strategi dasar yang sama untuk mencegah keluarnya zat-zat yang diperlukan, membiarkan zat-zat yang diperlukan masuk dan membiarkan orang lain keluar, menjaga kesehatan, dan menggandakan diri. Faktanya, ciri-ciri inilah yang membuat sel menjadi sel.

Apa yang Mendefinisikan Sel?

Sebuah ilustrasi menunjukkan penampang membran plasma dengan tiga protein transpor berbeda yang tersusun melintasi lapisan ganda fosfolipid. Setiap protein bertindak sebagai pori, seperti yang ditunjukkan oleh panah di tengahnya. Manik-manik kecil yang mewakili molekul melayang di dekat protein, menunjukkan konsentrasi yang lebih tinggi baik di luar atau di dalam membran. Oleh karena itu, protein transpor mengatur konsentrasi molekul di dalam sel, dengan mengontrol jalannya molekul melalui pori-pori. Gambar 1: Mengangkut protein dalam membran sel Membran plasma dapat ditembus oleh molekul spesifik yang dibutuhkan sel. Protein transpor dalam membran sel memungkinkan lewatnya selektif molekul tertentu dari lingkungan luar. Setiap protein transpor spesifik untuk molekul tertentu (ditunjukkan dengan warna yang cocok).

Sel dianggap sebagai unit dasar kehidupan karena mereka datang dalam paket yang terpisah dan mudah dikenali. Itu karena semua sel dikelilingi oleh struktur yang disebut membran sel – yang, seperti dinding rumah, berfungsi sebagai batas yang jelas antara lingkungan internal dan eksternal sel. Membran sel terkadang juga disebut sebagai membran plasma .

Membran sel didasarkan pada kerangka molekul berbasis lemak yang disebut fosfolipid , yang secara fisik mencegah zat-zat yang menyukai air, atau hidrofilik, memasuki atau keluar dari sel. Membran ini juga bertabur protein yang memiliki berbagai fungsi. Beberapa dari protein ini bertindak sebagai penjaga gerbang, menentukan zat apa yang bisa dan tidak bisa melintasi membran. Yang lain berfungsi sebagai penanda, mengidentifikasi sel sebagai bagian dari organisme yang sama atau sebagai benda asing. Yang lain lagi bekerja seperti pengencang, mengikat sel sehingga bisa berfungsi sebagai satu kesatuan. Namun protein membran lainnya berfungsi sebagai komunikator, mengirim dan menerima sinyal dari sel tetangga dan lingkungan – apakah ramah atau mengkhawatirkan (Gambar 1).

Di dalam membran ini, lingkungan interior sel berbasis air. Disebut sitoplasma , lingkungan cair ini dikemas penuh dengan mesin seluler dan elemen struktural. Faktanya, konsentrasi protein di dalam sel jauh lebih banyak daripada di luar – apakah di luar adalah air laut (seperti dalam kasus ganggang bersel tunggal) atau serum darah (seperti dalam kasus sel darah merah). Meskipun membran sel membentuk penghalang alami di lingkungan berair, sel harus tetap mengeluarkan cukup banyak energi untuk mempertahankan konsentrasi tinggi konstituen intraseluler yang diperlukan untuk kelangsungan hidupnya. Memang, sel dapat menggunakan sebanyak 30 persen energinya hanya untuk mempertahankan komposisi sitoplasma mereka.

Komponen Lain Apa yang Dimiliki Sel?

Seperti disebutkan sebelumnya, sitoplasma sel adalah rumah bagi banyak elemen fungsional dan struktural. Unsur-unsur ini ada dalam bentuk molekul dan organel – gambarkan mereka sebagai perkakas, perkakas, dan ruang dalam sel. Kelas utama molekul organik intraseluler termasuk asam nukleat, protein, karbohidrat, dan lipid, yang semuanya penting untuk fungsi sel.

Asam nukleat adalah molekul yang mengandung dan membantu mengekspresikan kode genetik sel. Ada dua kelas utama asam nukleat: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) . DNA adalah molekul yang berisi semua informasi yang dibutuhkan untuk membangun dan memelihara sel; RNA memiliki beberapa peran yang terkait dengan ekspresi informasi yang disimpan dalam DNA. Tentu saja, asam nukleat saja tidak bertanggung jawab atas pelestarian dan ekspresi materi genetik: Sel juga menggunakan protein untuk membantu mereplikasi genom dan menyelesaikan perubahan struktural mendalam yang mendasari pembelahan sel .

Protein adalah jenis kedua dari molekul organik intraseluler. Zat ini dibuat dari rantai molekul yang lebih kecil yang disebut asam amino , dan memiliki berbagai fungsi di dalam sel, baik katalitik maupun struktural. Misalnya, protein yang disebut enzim mengubah molekul seluler (baik protein, karbohidrat, lipid, atau asam nukleat) menjadi bentuk lain yang dapat membantu sel memenuhi kebutuhan energinya, membangun struktur pendukung, atau memompa limbah.

Karbohidrat , pati dan gula dalam sel, adalah jenis molekul organik penting lainnya. Karbohidrat sederhana digunakan untuk kebutuhan energi sel segera, sedangkan karbohidrat kompleks berfungsi sebagai penyimpan energi intraseluler. Karbohidrat kompleks juga ditemukan di permukaan sel, di mana mereka memainkan peran penting dalam pengenalan sel.

Akhirnya, lipid atau molekul lemak adalah komponen membran sel – baik membran plasma maupun berbagai membran intraseluler. Mereka juga terlibat dalam penyimpanan energi, serta menyampaikan sinyal di dalam sel dan dari aliran darah ke interior sel (Gambar 2).

Beberapa sel juga memiliki susunan molekul yang teratur yang disebut organel . Mirip dengan ruangan di rumah, struktur ini dipisahkan dari bagian dalam sel lainnya oleh membran intraselulernya sendiri. Organel mengandung peralatan yang sangat teknis yang diperlukan untuk pekerjaan tertentu di dalam sel. Salah satu contohnya adalah mitokondria – umumnya dikenal sebagai “pembangkit listrik” sel – yang merupakan organel yang memegang dan memelihara mesin yang terlibat dalam reaksi kimia penghasil energi (Gambar 3).

Diagram irisan pai menunjukkan proporsi air dengan komponen kimia khas dalam sel bakteri. Setiap komponen kimia diberi kode warna dan diberi label dengan nama dan persen.

Gambar 2: Komposisi sel bakteri Sebagian besar sel adalah air (70%). 30% sisanya mengandung proporsi yang bervariasi dari molekul struktural dan fungsional.

Diagram skala menunjukkan bagaimana fitur biologis yang berbeda berada di sepanjang gradien ukuran. Atom direpresentasikan di sisi paling kiri skala, sementara pembuluh darah yang jauh lebih besar digambarkan di paling kanan; molekul, organel, dan sel disusun di tengah dengan urutan bertambahnya ukuran, di antara dua ekstrem ini.

Gambar 3: Skala relatif dari molekul dan struktur biologis Sel dapat bervariasi antara diameter 1 mikrometer (μm) dan ratusan mikrometer. Di dalam sel, heliks ganda DNA memiliki lebar sekitar 10 nanometer (nm), sedangkan organel seluler yang disebut nukleus yang membungkus DNA ini dapat berukuran sekitar 1000 kali lebih besar (sekitar 10 μm). Lihat bagaimana sel dibandingkan sepanjang sumbu skala relatif dengan molekul, jaringan, dan struktur biologis lainnya (panah biru di bawah). Perhatikan bahwa mikrometer (μm) juga dikenal sebagai mikron.

Apa Saja Kategori Sel yang Berbeda?

Alih-alih mengelompokkan sel berdasarkan ukuran atau bentuknya, para ilmuwan biasanya mengkategorikannya berdasarkan bagaimana materi genetiknya dikemas. Jika DNA di dalam sel tidak dipisahkan dari sitoplasma, maka sel itu adalah prokariota . Semua prokariota yang dikenal, seperti bakteri dan archaea , adalah sel tunggal. Sebaliknya, jika DNA dipartisi di ruang membrannya sendiri yang disebut nukleus , maka sel itu adalah eukariota . Beberapa eukariota, seperti amuba, adalah entitas bersel tunggal yang hidup bebas. Sel eukariotik lainnya adalah bagian dari organisme multisel. Misalnya, semua tumbuhan dan hewan terbuat dari sel eukariotik – terkadang bahkan triliunan sel (Gambar 4).

Sebuah ilustrasi menunjukkan sel eukariotik di samping sel prokariotik, dan perbedaan struktural utama ditampilkan. Sel eukariotik yang jauh lebih besar mengandung jaringan membran yang rumit dan organel berbentuk kacang. DNA-nya ada di dalam membran inti. Sel prokariotik memiliki interior yang relatif kosong yang mengandung bahan DNA lepas yang dilambangkan dengan benang kusut, di samping hanya ribosom dan tidak ada organel yang terikat membran.

Gambar 4: Membandingkan perbedaan eukariotik dasar dan prokariotik

Sel eukariotik (kiri) memiliki DNA yang tertutup membran, yang membentuk struktur yang disebut nukleus (terletak di tengah sel eukariotik; perhatikan DNA ungu yang tertutup dalam nukleus merah muda). Sel eukariotik khas juga memiliki organel terikat membran tambahan dengan berbagai bentuk dan ukuran. Sebaliknya, sel prokariotik (kanan) tidak memiliki DNA yang terikat membran dan juga tidak memiliki organel yang terikat membran. © 2010 Nature Education Semua hak dilindungi undang-undang. Lihat Ketentuan Penggunaan

Bagaimana Sel Berasal? Para peneliti berhipotesis bahwa semua organisme di Bumi saat ini berasal dari satu sel yang ada sekitar 3,5 hingga 3,8 miliar tahun yang lalu. Sel asli ini sepertinya tidak lebih dari kantung molekul organik kecil dan bahan mirip RNA yang memiliki fungsi informasional dan katalitik. Seiring waktu, molekul DNA yang lebih stabil berevolusi untuk mengambil alih fungsi penyimpanan informasi, sedangkan protein , dengan variasi struktur yang lebih besar daripada asam nukleat, mengambil alih fungsi katalitik.

Seperti yang dijelaskan di bagian sebelumnya, tidak adanya atau keberadaan inti – dan memang, dari semua organel yang terikat membran – cukup penting untuk menjadi ciri yang menentukan di mana sel dikategorikan sebagai prokariota atau eukariota. Para ilmuwan percaya bahwa kemunculan inti mandiri dan organel lain merupakan kemajuan besar dalam evolusi sel. Tapi dari mana asalnya bangunan-bangunan ini? Lebih dari satu miliar tahun yang lalu, beberapa sel “makan” dengan menelan benda-benda yang mengapung di lingkungan cair tempat mereka berada. Kemudian, menurut beberapa teori evolusi sel , salah satu sel eukariotik awal menelan prokariota, dan bersama-sama kedua sel tersebut membentuk simbiosis.hubungan. Secara khusus, sel yang tertelan mulai berfungsi sebagai organel di dalam sel eukariotik yang lebih besar yang mengkonsumsinya. Baik kloroplas maupun mitokondria, yang ada dalam sel eukariotik modern dan masih mempertahankan genomnya sendiri, diperkirakan muncul dengan cara ini (Gambar 5).

Skema merepresentasikan asimilasi bertahap organisme prokariotik independen oleh sel eukariotik, menjadi organel yang berfungsi, dalam lima tahap evolusi yang disederhanakan.

Gambar 5: Asal mula mitokondria dan kloroplas Mitokondria dan kloroplas kemungkinan besar berevolusi dari prokariota yang tertelan yang pernah hidup sebagai organisme independen. Pada titik tertentu, sel eukariota menelan prokariota aerobik, yang kemudian membentuk hubungan endosimbiotik dengan eukariota inang, secara bertahap berkembang menjadi mitokondria. Sel eukariotik yang mengandung mitokondria kemudian menelan prokariota fotosintetik, yang berevolusi menjadi organel kloroplas khusus. © 2010 Nature Education Semua hak dilindungi undang-undang. Lihat Ketentuan Penggunaan Detail Gambar

Tentu saja, sel prokariotik juga terus berkembang. Berbagai spesies bakteri dan archaea telah beradaptasi dengan lingkungan tertentu, dan prokariota ini tidak hanya bertahan tetapi juga berkembang tanpa materi genetik di kompartemennya sendiri. Misalnya, spesies bakteri tertentu yang hidup di ventilasi termal di sepanjang dasar laut dapat menahan suhu yang lebih tinggi daripada organisme lain di Bumi.

Kesimpulan

Sel adalah penyebut terkecil dari kehidupan. Beberapa sel adalah organisme tersendiri; lainnya adalah bagian dari organisme multisel. Semua sel dibuat dari kelas utama molekul organik yang sama: asam nukleat, protein, karbohidrat, dan lipid. Selain itu, sel dapat ditempatkan dalam dua kategori utama sebagai hasil dari peristiwa evolusi kuno: prokariota, dengan genom sitoplasma, dan eukariota, dengan genom terbungkus inti dan organel terikat membran lainnya. Meskipun kecil, sel telah berevolusi menjadi berbagai bentuk dan ukuran. Bersama-sama mereka membentuk jaringan yang dengan sendirinya membentuk organ, dan akhirnya seluruh organisme.

Lokasi:

Berbagi :