Sel: Organel Organel Terikat Membran Beserta Fungsinya

Topik:

Tubuh manusia mengandung sekitar 37 triliun sel. Sel-sel ini membuat jaringan membentuk organ. Setiap sel memiliki tujuan, sel berkomunikasi dan melakukan reaksi yang memungkinkan kehidupan. Menariknya, bakteri melebihi jumlah sel eukariotik dalam tubuh kita sekitar sepuluh banding satu. Tetapi jumlah sel yang sangat banyak dari tubuh manusia diciptakan hampir tidak mengesankan seperti banyak fungsi yang dapat dilakukan sel-sel ini, dari konduksi impuls melalui sistem saraf, memungkinkan untuk memori dan pembelajaran, hingga kontraksi simultan dari miosit jantung untuk memompa darah mengitari seluruh tubuh manusia. Untuk memahami organisme manusia secara keseluruhan, dan bagaimana tubuh manusia bereaksi terhadap berbagai patogen, diperlukan pemahaman menyeluruh tentang biologi sel. Tidak cukup hanya menghafal setiap bagian sel; tetapi membutuhkan pemahaman tentang bagaimana setiap struktur sel menjalankan fungsinya dan memengaruhi seluruh organisme.

Teori Sel

Sebelum tahun 1600-an, organisme dianggap lengkap dan tidak dapat dipisahkan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Ini sebagian disebabkan oleh ketidakmampuan untuk melihat struktur yang lebih kecil melalui instrumen optik seperti mikroskop. Pada tahun 1665, Robert Hooke mengumpulkan mikroskop senyawa kasar dan menguji propertinya pada sepotong gabus. Dia memperhatikan struktur seperti sarang lebah dan membandingkan ruang-ruang di dalam gabus dengan kamar-kamar kecil, yang dikenal sebagai sel. Karena gabus terdiri dari sel-sel mati yang kering, Hooke tidak dapat melihat inti, organel, atau membran sel. Pada 1674, Anton van Leeuwenhoek adalah orang pertama yang melihat sel hidup di bawah mikroskop. Kemudian para peneliti mencatat sel dapat dipisahkan, dan bahwa setiap sel adalah struktur yang berbeda. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa jaringan terbuat dari sel, dan fungsi jaringan bergantung pada fungsi sel tempat pembentukannya. Dua abad kemudian, pada tahun 1850, Rudolph Virchow menunjukkan bahwa sel yang sakit dapat muncul dari sel normal di jaringan normal.

Apa empat prinsip dasar teori sel?

Bentuk asli teori sel terdiri dari tiga prinsip dasar:

Semua makhluk hidup tersusun dari sel.
Sel adalah unit fungsional dasar kehidupan.
Sel muncul hanya dari sel yang sudah ada sebelumnya.

Melalui kemajuan biologi molekuler, prinsip keempat telah ditambahkan ke teori:

Sel membawa informasi genetik dalam bentuk asam deoksiribonukleat (DNA). Genetik materi ini diteruskan dari induk ke sel anak.

Teori sel telah menciptakan dilema yang menarik sehubungan dengan virus. Virus adalah struktur kecil yang mengandung bahan genetik, tetapi tidak dapat bereproduksi sendiri. Ini melanggar prinsip ketiga dan keempat dari teori sel karena virion hanya dapat mereplikasi dengan menyerang organisme lain dan karena mereka mungkin mengandung asam ribonukleat (RNA) sebagai informasi genetik mereka.

Sel eukariotik

Perbedaan utama pertama yang dapat kita buat antara organisme hidup adalah apakah mereka terdiri dari sel prokariotik atau eukariotik. Organisme eukariotik dapat berupa uniseluler atau multiseluler. Sementara sel eukariotik mengandung nukleus sejati yang tertutup dalam membran, sel prokariotik tidak mengandung nukleus. Organel utama diidentifikasi dalam sel eukariotik pada Gambar 1.

Gambar 1. Sel Eukariotik, Sejumlah organel yang terikat membran ditemukan dalam sitoplasma sel eukariotik.

Organel terikat membran

Setiap sel memiliki membran sel yang melampirkan sitosol semifluid di mana organel ditangguhkan. Dalam sel eukariotik, sebagian besar organel terikat membran, memungkinkan untuk kompartementalisasi fungsi. Membran sel eukariotik terdiri dari bilayer fosfolipid. Membran ini unik karena permukaannya hidrofilik, berinteraksi secara elektrostatis dengan lingkungan berair di dalam dan di luar sel, sementara bagian dalamnya hidrofobik, yang membantu menyediakan penghalang yang sangat selektif antara bagian dalam sel dan lingkungan eksternal. Sitosol memungkinkan difusi molekul ke seluruh sel. Di dalam nukleus, materi genetik dikodekan dalam asam deoksiribonukleat (DNA), yang diatur dalam kromosom. Sel eukariotik berkembang biak dengan mitosis, memungkinkan pembentukan dua sel anak yang identik.

Inti

Sebagai pusat kendali sel, nukleus adalah organel yang berisi semua materi genetik yang diperlukan untuk replikasi sel. Nukleus dikelilingi oleh membran atau amplop nuklir, membran ganda yang mempertahankan lingkungan nuklir terpisah dan berbeda dari sitoplasma. Pori-pori nuklir dalam membran nuklir memungkinkan pertukaran materi dua arah secara selektif antara sitoplasma dan nukleus.

Amplop nuklir menciptakan dua lingkungan yang berbeda di dalam sel karena memisahkan inti dari sitoplasma. Hal ini memungkinkan untuk kompartementalisasi transkripsi (pembentukan hnRNA dari DNA, yang kemudian diproses untuk membentuk mRNA) dan terjemahan (pembentukan peptida dari mRNA).

Materi genetik (DNA) berisi daerah kode yang disebut gen. DNA linier dililitkan di sekitar pengorganisasian protein yang dikenal sebagai histones, dan selanjutnya digulung menjadi untaian linier yang disebut kromosom. Lokasi DNA dalam nukleus memungkinkan untuk kompartementalisasi DNA transkripsi terpisah dari terjemahan RNA. Akhirnya, ada subbagian dari nukleus yang dikenal sebagai nukleolus, di mana RNA ribosom (rRNA) disintesis. Nukleolus sebenarnya membutuhkan sekitar 25 persen dari volume seluruh nukleus dan sering dapat diidentifikasi sebagai tempat yang lebih gelap di dalam nukleus.

Mitokondria

Mitokondria, ditunjukkan pada Gambar 2, sering disebut pembangkit listrik sel, mengacu pada fungsi metabolisme penting mereka. Mitokondria berisi dua lapisan: bagian luar dan bagian dalam membran. Membran luar berfungsi sebagai penghalang antara sitosol dan lingkungan dalam mitokondria. Membran bagian dalam, yang dilemparkan ke dalam banyak lipatan yang disebut krista, mengandung molekul dan enzim yang diperlukan untuk rantai transpor elektron. Krista adalah struktur yang sangat berbelit-belit yang meningkatkan luas permukaan yang tersedia untuk enzim rantai transpor elektron. Ruang antara membran dalam dan luar disebut ruang intermembran; ruang di dalam membran bagian dalam disebut matriks mitokondria. Pemompaan proton dari matriks mitokondria ke ruang membentuk gaya gerak proton; akhirnya, proton ini mengalir melalui ATP synthase untuk menghasilkan ATP selama fosforilasi oksidatif.

Teori serial endosimbiosis mencoba menjelaskan pembentukan beberapa organel yang terikat membran; teori ini berpendapat bahwa organel-organel dibentuk oleh menelan satu prokariota oleh yang lain dan pembentukan hubungan simbiotik antara keduanya. Selain mitokondria, kloroplas dalam sel tanaman dan organel motilitas (seperti flagela) diyakini telah berevolusi melalui proses ini.

Mitokondria berbeda dari bagian sel lainnya karena bersifat semi-otonom. Mereka mengandung beberapa gen mereka sendiri dan mereplikasi secara independen dari inti melalui pembelahan biner. Mitokondria dianggap telah berevolusi dari prokariota anaerob yang menelan prokariota aerobik dan membangun hubungan simbiotik.

Gambar 2. Struktur Mitokondria

Selain menjaga sel hidup dengan menyediakan energi, mitokondria juga mampu membunuh sel dengan melepaskan enzim dari rantai transpor elektron. Rilis ini memulai proses yang dikenal sebagai apoptosis, atau kematian sel terprogram.

Lisosom

Lisosom adalah struktur terikat membran yang mengandung enzim hidrolitik yang mampu memecah banyak substrat yang berbeda, termasuk zat yang dicerna oleh endositosis dan produk limbah seluler. Membran lisosomal mengasingkan enzim-enzim ini untuk mencegah kerusakan sel. Namun, pelepasan enzim ini dapat terjadi dalam proses yang dikenal sebagai autolisis. Seperti mitokondria, ketika lisosom melepaskan enzim hidrolitiknya, itu menghasilkan apoptosis. Dalam hal ini, enzim yang dilepaskan secara langsung menyebabkan degradasi komponen seluler.

Retikulum endoplasma

Retikulum endoplasma (ER) adalah serangkaian membran yang saling berhubungan yang sebenarnya berdekatan dengan amplop nuklir. Membran tunggal retikulum endoplasma dilipat menjadi banyak invaginasi, menciptakan struktur kompleks dengan lumen sentral. Ada dua jenis ER: halus dan kasar. ER kasar (RER) dipenuhi dengan ribosom, yang memungkinkan terjemahan protein yang ditujukan untuk sekresi langsung ke lumennya. Di sisi lain, ER halus (SER) tidak memiliki ribosom dan digunakan terutama untuk sintesis lipid dan detoksifikasi obat dan racun tertentu. SER juga mengangkut protein dari RER ke peralatan Golgi.

Aparatus Golgi

Aparatus Golgi terdiri dari kantung terikat membran bertumpuk. Bahan-bahan dari ER ditransfer ke peralatan Golgi dalam vesikel. Begitu masuk dalam perangkat Golgi, produk seluler ini dapat dimodifikasi dengan penambahan berbagai kelompok, termasuk karbohidrat, fosfat, dan sulfat. Peralatan Golgi juga dapat memodifikasi produk seluler melalui pengenalan urutan sinyal, yang mengarahkan pengiriman produk ke lokasi seluler tertentu. Setelah modifikasi dan penyortiran pada peralatan Golgi, produk seluler dikemas kembali dalam vesikel, yang kemudian dipindahkan ke lokasi seluler yang benar. Jika produk ditakdirkan untuk sekresi, maka vesikel sekretori menyatu dengan membran sel dan isinya dilepaskan melalui eksositosis. Hubungan antara lisosom, ER, dan aparatus Golgi ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Lisosom, Retikulum Endoplasma, dan Aparatus Golgi

Tidak semua sel memiliki distribusi relatif organel yang sama. Formulir akan mengikuti fungsi. Sel yang membutuhkan banyak energi untuk penggerak (seperti sel sperma) memiliki konsentrasi mitokondria yang tinggi. Sel yang terlibat dalam sekresi (seperti sel pulau pankreas dan jaringan endokrin lainnya) memiliki konsentrasi RER dan Golgi yang tinggi. Sel-sel lain, seperti sel darah merah, yang terutama melayani fungsi transportasi, tidak memiliki organel sama sekali.

Peroksisom

Peroksisom mengandung hidrogen peroksida. Salah satu fungsi utama peroksisom adalah pemecahan asam lemak rantai yang sangat panjang melalui oksidasi β. Peroksisom berpartisipasi dalam sintesis fosfolipid dan mengandung beberapa enzim yang terlibat dalam jalur pentosa fosfat.

Sitoskeleton

Sitoskeleton, ditunjukkan pada Gambar 4, memberikan struktur pada sel dan membantunya mempertahankan bentuknya. Selain itu, sitoskeleton menyediakan saluran untuk pengangkutan bahan di sekitar sel. Ada tiga komponen sitoskeleton: mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen menengah.

Gambar 4. Elemen Sitoskeletal, Bentuk bulat di dekat pusat di masing-masing foto ini adalah nukleus.

Mikrofilamen

Mikrofilamen terbuat dari batang aktin terpolimerisasi padat. Filamen aktin terorganisir ke dalam bundel dan jaringan dan tahan terhadap kompresi dan fraktur, memberikan perlindungan bagi sel. Filamen aktin juga dapat menggunakan ATP untuk menghasilkan kekuatan untuk bergerak dengan berinteraksi dengan myosin, seperti dalam kontraksi otot.

Mikrofilamen juga berperan dalam sitokinesis, atau pembagian bahan di antara sel anak. Selama mitosis, alur pembelahan terbentuk dari mikrofilamen, yang mengatur sebagai cincin di lokasi pembelahan antara dua sel anak baru. Sebagai filamen aktin dalam kontrak cincin ini, cincin menjadi lebih kecil, akhirnya memutuskan hubungan antara dua sel anak.

Mikrotubulus

Tidak seperti mikrofilamen, mikrotubulus adalah polimer berlubang dari protein tubulin. Mikrotubulus memancar ke seluruh sel, menyediakan jalur utama di mana protein motorik seperti kinesin dan dynein membawa vesikel.

Protein motorik seperti kinesin dan dynein adalah contoh klasik dari protein nonenzimatik, bersama dengan protein pengikat, molekul adhesi sel, imunoglobulin, dan saluran ion. Protein motorik sering berjalan di sepanjang struktur sitoskeletal untuk mencapai fungsinya.

Cilia dan flagella adalah struktur motil yang terdiri dari mikrotubulus. Silia adalah proyeksi dari sel yang terutama terlibat dalam pergerakan bahan di sepanjang permukaan sel; misalnya, silia melapisi saluran pernapasan dan terlibat dalam pergerakan lendir. Flagella adalah struktur yang terlibat dalam pergerakan sel itu sendiri, seperti pergerakan sel sperma melalui saluran reproduksi. Cilia dan flagella berbagi struktur yang sama, terdiri dari sembilan pasang mikrotubulus membentuk cincin luar, dengan dua mikrotubulus di tengah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Ini dikenal sebagai struktur 9 + 2 dan hanya terlihat pada organel motilitas eukariotik. Flagella bakteri memiliki struktur yang berbeda dengan komposisi kimia yang berbeda.

Gambar 5. Struktur Cilium dan Flagel, Mikrotubulus disusun dalam cincin 9 doublet dengan 2 mikrotubulus pusat.

Centriol ditemukan di daerah sel yang disebut centrosome. Mereka adalah pusat pengorganisasian untuk mikrotubulus dan disusun sebagai sembilan triplet mikrotubulus dengan pusat berlubang. Selama mitosis, sentriol bermigrasi ke kutub yang berlawanan dari sel pembagi dan mengatur gelendong mitosis. Mikrotubulus yang berasal dari sentriol menempel pada kromosom melalui kompleks yang disebut kinetokor dan dapat mengerahkan kekuatan pada kromatid saudara perempuan, menariknya terpisah.

Filamen Menengah

Filamen menengah adalah kelompok beragam protein filamen, termasuk keratin dan desmin. Banyak filamen perantara yang terlibat dalam adhesi sel-sel atau pemeliharaan keseluruhan integritas sitoskeleton. Filamen menengah mampu menahan sejumlah besar ketegangan, membuat struktur sel lebih kaku. Selain itu, filamen menengah membantu jangkar organel lain, termasuk nukleus. Identitas protein filamen menengah dalam sel khusus untuk jenis sel dan jaringan.

Plengdut: Learning Articles and Book Reading Online

Search This Blog