Sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel.
Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001 mm, sedangkan salah satu sel tunggal yang bisa dilihat dengan mata telanjang ialah telur ayam yang belum dibuahi. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop.
Sejarah Penemuan Sel
Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada abad ke-17. Robert Hooke pertama kali mendeskripsikan dan menamai sel pada tahun 1665 ketika ia mengamati suatu irisan gabus (kulit batang pohon ek) dengan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali. Namun, teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan hampir dua abad setelah itu oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut biologi sel.
Beberapa tokoh penting dalam sejarah penemuan sel adalah:
- Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723), ahli asah lensa dari Belanda yang membuat mikroskop sederhana dan mengamati cairan kolam, darah, air liur, sperma, dan bakteri.
- Robert Brown (1773-1858), ilmuwan Skotlandia yang pertama kali menemukan inti sel pada sayatan sel anggrek dan menyebutnya sebagai nukleus.
- Felix Dujardin (1801-1860), ilmuwan Perancis yang pertama kali menemukan cairan sel yang hidup (sarkode) dan menyatakan bahwa bagian terpenting dari sel adalah isi sel yang berupa cairan hidup.
- Johannes Purkinje (1787-1869), ilmuwan Ceko yang menyatakan bahwa isi sel adalah protoplasma.
- Matthias Schleiden (1804-1881), ahli botani Jerman yang menyatakan bahwa semua tumbuhan tersusun atas sel-sel.
- Theodor Schwann (1810-1882), ahli zoologi Jerman yang menyatakan bahwa semua hewan tersusun atas sel-sel.
- Rudolf Virchow (1821-1902), ahli patologi Jerman yang menyatakan bahwa semua sel berasal dari sel lain.
Struktur dan Fungsi Sel
Sel dapat dibedakan menjadi dua jenis utama berdasarkan struktur dan organisasinya, yaitu:
- Sel prokariotik, yaitu sel yang tidak memiliki membran inti dan organel-organel tertentu. Sel prokariotik biasanya berukuran lebih kecil dan lebih sederhana daripada sel eukariotik. Contoh makhluk hidup yang memiliki sel prokariotik adalah bakteri dan arkea.
- Sel eukariotik, yaitu sel yang memiliki membran inti dan organel-organel tertentu. Sel eukariotik biasanya berukuran lebih besar dan lebih kompleks daripada sel prokariotik. Contoh makhluk hidup yang memiliki sel eukariotik adalah protista, jamur, tumbuhan, dan hewan.
Struktur umum dari sel prokariotik dan eukariotik meliputi:
- Membran plasma, yaitu lapisan tipis yang mengelilingi sel dan mengatur masuk-keluarnya zat-zat ke dalam atau dari dalam sel. Membran plasma tersusun atas lapisan ganda fosfolipid dengan protein-protein tertanam di dalamnya.
- Sitoplasma, yaitu cairan kental di dalam sel yang mengandung air, garam-garam mineral, enzim-enzim, molekul-molekul organik, dan organel-organel sel. Sitoplasma merupakan tempat berlangsungnya sebagian besar reaksi kimia dalam sel.
- Inti sel, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai pusat pengendali aktivitas sel dan penyimpan materi genetik. Inti sel hanya terdapat pada sel eukariotik dan dibatasi oleh membran inti. Di dalam inti sel terdapat kromatin, yaitu materi genetik yang tersusun atas DNA dan protein. Kromatin dapat mengalami kondensasi menjadi kromosom pada saat pembelahan sel. Di dalam inti sel juga terdapat nukleolus, yaitu struktur yang berfungsi sebagai tempat sintesis ribosom.
Selain struktur umum tersebut, sel eukariotik juga memiliki organel-organel lain yang memiliki fungsi-fungsi tertentu, antara lain:
- Ribosom, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Ribosom tersusun atas RNA dan protein dan dapat ditemukan di sitoplasma atau melekat pada retikulum endoplasma.
- Retikulum endoplasma (RE), yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat sintesis, modifikasi, dan transportasi molekul-molekul di dalam sel. RE tersusun atas jaringan saluran-saluran pipih yang berasal dari membran inti. RE dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu RE kasar yang memiliki ribosom melekat pada permukaannya dan RE halus yang tidak memiliki ribosom.
- Aparatus Golgi, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat penyortiran, pengepakan, dan pengiriman molekul-molekul ke tempat tujuan di dalam atau di luar sel. Aparatus Golgi tersusun atas tumpukan-tumpukan vesikel pipih yang berasal dari RE.
- Lisosom, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat pencernaan intraseluler. Lisosom tersusun atas vesikel-vesikel yang mengandung enzim-enzim hidrolitik yang dapat mencerna molekul-molekul organik, bakteri, virus, atau organel-organel sel yang rusak.
- Vakuola, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan air, garam-garam mineral, zat-zat warna, zat-zat racun, atau zat-zat lainnya. Vakuola tersusun atas vesikel-vesikel yang dibatasi oleh membran tonoplas. Vakuola biasanya berukuran besar pada sel tumbuhan dan berperan dalam menjaga tekanan turgor dan bentuk sel.
- Mitokondria, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat respirasi seluler atau pembentukan energi ATP dari oksidasi molekul-molekul organik. Mitokondria tersusun atas dua lapis membran, yaitu membran luar yang halus dan membran dalam yang berlipat-lipat membentuk krista. Di antara kedua membran terdapat ruang intermembran, sedangkan di dalam membran dalam terdapat matriks. Di dalam mitokondria juga terdapat DNA dan ribosom sendiri.
- Kloroplas, yaitu organel sel yang berfungsi sebagai tempat fotosintesis atau pembentukan molekul organik dari energi cahaya matahari. Kloroplas hanya terdapat pada sel tumbuhan dan beberapa protista. Kloroplas tersusun atas dua lapis membran, yaitu membran luar yang halus dan membran dalam yang membentuk sistem tilakoid. Di antara kedua membran terdapat ruang intermembran, sedangkan di dalam sistem tilakoid terdapat ruang stroma. Di dalam kloroplas juga terdapat DNA dan ribosom sendiri.
- Sitoskeleton, yaitu jaringan serabut protein di dalam sitoplasma yang berfungsi sebagai penyangga struktur sel, alat gerak sel, alat transportasi molekul-molekul di dalam sel, dan alat pembentukan bentuk-bentuk khusus pada sel. Sitoskeleton tersusun atas tiga jenis serabut protein utama, yaitu mikrotubulus, filamen intermediat, dan mikrofilamen.
Pembelahan Sel
Pembelahan sel adalah proses di mana sel induk membagi diri menjadi dua atau lebih sel anak yang identik atau mirip dengan sel induk. Pembelahan sel dapat dibedakan menjadi dua jenis utama, yaitu:
- Pembelahan sel mitosis, yaitu pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak yang identik dengan sel induk dan memiliki jumlah kromosom yang sama. Pembelahan sel mitosis terjadi pada sel-sel somatik atau tubuh dan berperan dalam pertumbuhan, perkembangan, regenerasi, dan perbaikan jaringan.
- Pembelahan sel meiosis, yaitu pembelahan sel yang menghasilkan empat sel anak yang berbeda dari sel induk dan memiliki jumlah kromosom yang setengah. Pembelahan sel meiosis terjadi pada sel-sel gamet atau kelamin dan berperan dalam reproduksi seksual.
Pembelahan sel mitosis dapat dibagi menjadi empat tahap utama, yaitu:
- Profase, yaitu tahap di mana kromatin mengalami kondensasi menjadi kromosom, membran inti dan nukleolus menghilang, sentriol bergerak ke kutub-kutub sel dan membentuk serabut-serabut mikrotubulus yang disebut spindel.
- Metafase, yaitu tahap di mana kromosom-kromosom berjajar di bidang ekuator sel dan melekat pada serabut-serabut spindel melalui kinetokor yang terdapat pada sentromer kromosom.
- Anafase, yaitu tahap di mana kromosom-kromosom terpisah menjadi dua kromatid-kromatid yang kemudian ditarik oleh serabut-serabut spindel ke arah kutub-kutub sel yang berlawanan.
- Telofase, yaitu tahap di mana kromatid-kromatid mencapai kutub-kutub sel dan mengalami dekondensasi menjadi kromatin, membran inti dan nukleolus muncul kembali, serabut-serabut spindel menghilang, dan sitoplasma mulai terbagi melalui proses sitokinesis.
Pembelahan sel meiosis dapat dibagi menjadi dua tahap utama, yaitu:
- Meiosis I, yaitu tahap di mana terjadi pemisahan pasangan-pasangan kromosom homolog atau sejenis. Meiosis I terdiri dari empat sub-tahap, yaitu profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Pada profase I terjadi penukaran materi genetik antara kromosom homolog yang disebut crossing over. Pada metafase I pasangan-pasangan kromosom homolog berjajar di bidang ekuator sel secara acak. Pada anafase I pasangan-pasangan kromosom homolog terpisah dan bergerak ke kutub-kutub sel. Pada telofase I terbentuk dua sel anak yang haploid (n) dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom pada sel induk.
- Meiosis II, yaitu tahap di mana terjadi pemisahan kromatid-kromatid dari setiap kromosom. Meiosis II terdiri dari empat sub-tahap, yaitu profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Pada profase II tidak terjadi crossing over. Pada metafase II kromosom-kromosom berjajar di bidang ekuator sel secara acak. Pada anafase II kromatid-kromatid terpisah dan bergerak ke kutub-kutub sel. Pada telofase II terbentuk empat sel anak yang haploid (n) dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom pada sel induk.