Sejarah Penemuan Sel, Cara Mengamati Sel, Struktur dan Bagian Sel lengkap dengan penjelasannya

Sejarah Penemuan Sel


Sebelum mempelajari struktur dan fungsi sel, terlebih dahulu kita akan mempelajari sejarah penemuan sel dan cara mengamati sel.

1. Sejarah Penemuan Sel

Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang Quercus suber menggunakan mikroskop. Ia menemukan adanya ruang-ruang kosong yang dibatasi dinding tebal dalam pengamatannya. Robert Hooke menyebut ruangruang kosong tersebut dengan istilah cellulae artinya sel.

Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Sejak penemuan itu, beberapa ilmuwan berlomba untuk mengetahui lebih banyak tentang sel.

Ilmuwan Belanda bernama Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723) merancang sebuah mikroskop kecil berlensa tunggal. Mikroskop itu digunakan untuk mengamati air rendaman jerami. Ia menemukan organisme yang bergerak-gerak di dalam air, yang kemudian disebut bakteri. Antonie van Leeuwenhoek merupakan orang pertama yang menemukan sel hidup.

Perkembangan penemuan tentang sel mendorong berkembangnya persepsi tentang sel. Dari sinilah kemudian lahir teori-teori tentang sel.

a. Teori Tentang Sel

Beberapa teori tentang sel sebagai berikut.

1). Sel Merupakan Kesatuan atau Unit Struktural Makhluk Hidup
Teori ini dikemukakan oleh Jacob Schleiden (1804–1881) dan Theodor Schwan (1810–1882). Tahun 1839 Schleiden, ahli botani berkebangsaan Jerman, mengadakan pengamatan mikroskopis terhadap sel tumbuhan. Pada waktu yang bersamaan Theodor Schwan melakukan pengamatan terhadap sel hewan.

Dari hasil pengamatannya mereka menarik kesimpulan sebagai berikut.
1) Tiap makhluk hidup terdiri dari sel.
2) Sel merupakan unit struktural terkecil pada makhluk hidup.
3) Organisme bersel tunggal terdiri dari sebuah sel, organisme lain yang tersusun lebih dari satu sel disebut
organisme bersel banyak.

2). Sel Sebagai Unit Fungsional Makhluk Hidup
Max Schultze (1825–1874) menyatakan bahwa protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan. Protoplasma bukan hanya bagian struktural sel, tetapi juga merupakan bagian penting sel sebagai tempat berlangsung reaksi-reaksi kimia kehidupan. Berdasarkan hal ini muncullah teori sel yang menyatakan bahwa sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan.

3). Sel Sebagai Unit Pertumbuhan Makhluk Hidup
Rudolph Virchow (1821–1902) berpendapat bahwa omnis cellula ex cellulae (semua sel berasal dari sel sebelumnya).

4). Sel Sebagai Unit Hereditas Makhluk Hidup
Ilmu pengetahuan dan teknologi mendorong penemuan unit-unit penurunan sifat yang terdapat dalam nukleus, yaitu kromosom. Dalam kromosom terdapat gen yang merupakan unit pembawa sifat. Melalui penemuan ini muncullah teori bahwa sel merupakan unit hereditas makhluk hidup.

b. Penemuan-Penemuan yang mendukung Teori Sel

Penemuan-penemuan yang mendukung perkembangan teori sel sebagai berikut.

  • Robert Brown (1812), Biolog Skotlandia, menemukan benda kecil terapung dalam cairan sel yang ia sebut nukleus. 
  • Felix Durjadin (1835), beranggapan bahwa bagian terpenting sel adalah cairan sel yang sekarang disebut protoplasma. 
  • Johanes Purkinye (1787–1869), orang pertama yang mengajukan istilah protoplasma untuk menamai bahan embrional sel telur.


2. Cara Mengamati Sel

Sel berukuran sangat kecil atau bersifat mikroskopis. Oleh karena itu, diperlukan alat khusus untuk mengamati sel secara jelas. Alat inilah yang dikenal sebagai mikroskop. Saat ini telah dikenal beberapa jenis mikroskop dari yang sederhana hingga yang canggih. Jenis-jenis mikroskop tersebut yaitu mikroskop cahaya dan mikroskop elektron.

a. Mikroskop Cahaya

Mikroskop cahaya biasa kita gunakan di laboratorium. Adapun ciri-ciri mikroskop cahaya sebagai berikut.

  • Mikroskop cahaya biasanya digunakan untuk mengamati morfologi objek yang dilihat. 
  • Mikroskop cahaya menggunakan cahaya sebagai sumber penerangan. Oleh karena itu, diperlukan lensa untuk memperbesar bayangan benda. 
  • Preparat (sediaan) harus tembus cahaya supaya dapat diamati dengan jelas. Oleh karena itu, preparat harus diiris setipis mungkin dengan ketebalan tidak lebih dari 50 mikron. Biasanya menggunakan medium air yang diteteskan ke atas gelas benda. 
  • Objek dapat diamati dalam keadaan hidup atau mati.  
  • Pengamat dapat mengamati langsung melalui lensa okuler sehingga pengamat dapat mengetahui bentuk,warna, dan gerakan objek. 
  • Bayangan dapat diperbesar hingga mencapai 100×, 400×, dan 1.000×.

b. Mikroskop Elektron

Mikroskop elektron merupakan hasil perkembangan yang lebih maju dari mikroskop cahaya. Adapun ciri-ciri mikroskop elektron sebagai berikut.

  • Mikroskop elektron menggunakan elektron sebagai pengganti cahaya dan medan magnet sebagai pengganti lensa. Bayangan ditampilkan di layar monitor. 
  • Biasanya digunakan untuk mengamati bagian-bagian sel, misalnya organel, membran, atau molekul besar seperti DNA. 
  • Tidak dapat digunakan untuk mengamati objek yang masih hidup. 
  • Objek yang akan diamati harus sangat tipis dan berada di ruang hampa udara agar dapat ditembus elektron. 
  • Bayangan yang diperoleh dapat diperbesar hingga mencapai sejuta kali. 

Mikroskop elektron ada dua macam, yaitu mikroskop elektron skaning (SEM : Scanning Electron Microscope) dan mikroskop elektron transmisi (TEM : Transmission Electron Microscope). Mikroskop elektron skaning digunakan untuk mengamati secara detail permukaan sel, sedangkan mikroskop elektron transmisi digunakan untuk mengamati struktur internal sel. Perhatikan hasil pengamatan suatu objek menggunakan tiga jenis mikroskop yang berbeda.


Di depan, Anda telah melakukan kegiatan mengamati sel gabus dengan mikroskop cahaya. Bagaimana bentuk sebuah sel jika diamati dengan mikroskop elektron? Telah disebutkan di depan bahwa mikroskop elektron mempunyai daya perbesaran yang lebih besar daripada mikroskop cahaya, yaitu dengan perbesaran maksimum 1.000.000 kali.

Sekarang, lakukanlah kegiatan berikut untuk membandingkan hasil pengamatan sel-sel daun menggunakan mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Tahukah Anda, bahwa sel yang telah Anda amati terlihat lebih besar dari ukuran sebenarnya. Ukuran sel yang sesungguhnya jauh lebih kecil daripada yang tampak di mikroskop. Oleh karena itu, diperlukan pengetahuan tentang mikrometri untuk mengetahui ukuran sel yang sebenarnya.

Mikrometri merupakan pengukuran preparat di bawah mikroskop untuk mengetahui ukuran (tebal atau panjang) sel atau bagian sel yang diamati. Apakah Anda sudah mengetahui bagian-bagian sel itu? Nah, pada subbab berikutnya Anda akan mempelajari struktur dan fungsi bagian-bagian sel.

Berdasarkan teori-teori sel yang telah dikemukakan di depan, penelitian mengenai sel pun semakin berkembang. Akhirnya, dapat diketahui struktur sel dan fungsi bagian-bagian sel. Bagaimana struktur sel itu? Apa fungsi bagian-bagian sel itu?

3. Struktur dan Fungsi Bagian-Bagian Sel

Di depan telah dibahas mengenai teori sel. Menurut Schleiden dan Schwan serta didukung Max Schultze, sel merupakan unit struktural terkecil dan merupakan kesatuan fungsional kehidupan. Setiap sel mempunyai struktur dan fungsi yang jelas untuk menjaga kelangsungan aktivitas kehidupan. Uraian berikut akan menjelaskan tentang struktur sel dan fungsi bagian-bagian sel tersebut.

Para ahli menggunakan mikroskop elektron yang dapat memperbesar objek pengamatan sampai 1.000.000×. Dengan perbesaran ini, isi sel dalam sitoplasma yang menjalankan berbagai fungsi dapat dilihat. Sebuah sel mempunyai tiga bagian utama yaitu membran sel (selaput plasma), sitoplasma, dan organel-organel sel. Nukleus atau inti sel merupakan organel terbesar.

Struktur sel dibagi menjadi struktur sel prokariotik dan eukariotik. Setiap organisme tersusun dari salah satu tipe struktur sel tersebut, yaitu prokariotik atau eukariotik. Sel prokariotik hanya terdapat pada kingdom atau dunia Monera, dunia Archaebacteria (Archae), dan dunia Eubacteria (Bacteria).

Adapun dunia Animalia, Plantae, Fungi,dan dunia Protista mempunyai struktur sel eukariotik. Apa perbedaan struktur sel prokariotik dengan eukariotik?

1. Struktur Sel Prokariotik

Semua sel prokariotik mempunyai membran plasma,nukleoid berupa DNA dan RNA, serta sitoplasma yang mengandung ribosom. Sel prokariotik tidak memiliki membran inti sehingga bahan inti yang berada dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma. Sel prokariotik juga tidak memiliki sistem endomembran (membran dalam), seperti retikulum endoplasma dan kompleks Golgi.

Selain itu, sel prokariotik juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas, tetapi mempunyai struktur yang berfungsi sama dengan keduanya, yaitu mesosom dan kromatofor. Contoh sel prokariotik adalah bakteri (Bacteria) dan Sianobakteri (Cyanobacteria).

Adapun bagian-bagian sel bakteri sebagai berikut.
a. Dinding Sel
Dinding sel bakteri dan Archae tersusun atas peptidoglikan,lipid, dan protein. Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk yang tetap. Pada dinding sel terdapat pori-pori sebagai jalan keluar masuknya molekul-molekul.

b. Membran Plasma
Membran sel atau membran plasma tersusun atas molekul lipid dan protein. Membran plasma berfungsi sebagai pelindung molekular sel terhadap lingkungan di sekitarnya, dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dalam.

c. Sitoplasma
Sitoplasma tersusun atas air, protein, lipid, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim digunakan untuk mencerna makanan secara ekstraselular dan untuk melakukan proses metabolisme sel. Metabolisme sel meliputi proses penyusunan (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) zat-zat.

d. Mesosom
Kadang-kadang pada tempat tertentu, membran plasma melekuk ke dalam membentuk bangunan yang disebut mesosom. Mesosom berfungsi sebagai penghasil energi. Biasanya mesosom terletak dekat dinding sel yang baru terbentuk pada saat pembelahan biner sel bakteri. Pada membran mesosom terdapat enzim-enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi-reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.

e. Ribosom
Ribosom merupakan organel tempat berlangsungnya sintesis protein. Ukurannya sangat kecil, berdiameter antara 15–20 nm (1 nanometer = 10 –9 meter). Di dalam sel E. coli terkandung 15.000 butir ribosom atau sekitar 25% massa total sel bakteri.

f. DNA
DNA atau asam deoksiribonukleat merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik, yaitu sifat-sifat yang harus diwariskan kepada keturunannya. Oleh sebab itu, DNA disebut pula sebagai materi genetik.

g. RNA
RNA atau asam ribonukleat merupakan persenyawaan hasil transkripsi DNA. Jadi, bagian tertentu DNA melakukan transkripsi membentuk RNA. RNA membawa kode-kode genetik sesuai pesanan DNA.

Selanjutnya, kode-kode genetik itu akan diterjemahkan dalam bentuk urutan asam amino dalam proses sintesis protein. Demikianlah struktur sel prokariotik pada bakteri E. coli. Ternyata, bakteri mempunyai bagian-bagian sel yang rumit. Setiap bagian sel ini mempunyai peranan yang penting bagi kelangsungan hidup sebuah sel.

Namun, bagian-bagian sel itu tidak dapat berdiri sendiri dalam menjalankan fungsi sebuah sel, melainkan harus bekerja sama dengan bagian sel lain membentuk satu kesatuan. Bagaimana dengan sel eukariotik?

2. Struktur Sel Eukariotik

Semua sel eukariotik memiliki membran inti. Selain itu, sel eukariotik memiliki sistem endomembran, yakni memiliki organelorganel bermembran seperti retikulum endoplasma, kompleks Golgi, mitokondria, dan lisosom. Sel eukariotik juga memiliki sentriol. Perhatikan gambar berikut tentang struktur sel eukariotik di bawah ini.



Berikut ini akan dibahas mengenai struktur sel eukariotik yang meliputi membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel sel (ribosom, kompleks Golgi, mitokondria, lisosom, badan mikro, dan mikrotubulus).

a. Membran Sel (Selaput Plasma)
Membran sel merupakan bagian terluar sel yang membatasi bagian dalam sel dengan lingkungan luar. Membran sel merupakan selaput selektif permeabel, artinya hanya dapat dilalui molekul-molekul tertentu seperti glukosa, asam amino, gliserol, dan berbagai ion.

Membran sel mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.

  • Sebagai reseptor (penerima) rangsang dari luar, seperti hormon dan bahan kimia lain, baik dari lingkungan luar maupun dari bagian lain dalam organisme itu sendiri. 
  • Melindungi agar isi sel tidak keluar meninggalkan sel. 
  • Mengontrol zat-zat yang boleh masuk maupun keluar meninggalkan sel. Hal inilah yang menyebabkan membran plasma bersifat semipermeabel (selektifpermeabel). 
  • Sebagai tempat terjadinya kegiatan biokimiawi, seperti reaksi oksidasi dan respirasi.

Berdasarkan analisis kimiawi dapat diketahui bahwa hampir seluruh membran sel terdiri atas lapisan protein dan lapisan lipid (lipoprotein). Membran plasma terdiri atas dua lapisan, yaitu berupa lapisan lipid rangkap dua (lipid bilayer). Lapisan lipid disusun oleh fosfolipid.

Fosfolipid adalah lipid yang mengandung gugus fosfat dan terdiri atas bagian kepala (polar head) dan bagian ekor (nonpolar tail). Bagian kepala bersifat hidrofilik (suka air), sedangkan bagian ekor bersifat hidrofobik (tidak suka air). Lipid terdiri atas fosfolipid, glikolipid, dan sterol.
1) Fosfolipid, yaitu lipid yang mengandung gugusan fosfat.
2) Glikolipid, yaitu lipid yang mengandung karbohidrat.
3) Sterol, yaitu lipid alkohol terutama kolesterol.

Lapisan protein membran sel terdiri atas glikoprotein. Lapisan protein membentuk dua macam lapisan, yaitu lapisan protein perifer atau ekstrinsik dan lapisan protein integral atau intrinsik. Lapisan protein perifer membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua bagian luar.

Lapisan protein integral membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua bagian dalam. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.


Di depan telah dijelaskan bahwa membran plasma bersifat selektif permeabel (semipermeabel) yang artinya membran plasma dapat dilalui oleh molekul atau ion tertentu.

Perpindahan molekul atau ion melewati membran ada dua macam, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.

  • Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul tersebut terjadi secara spontan dari konsentrasi tinggi ke rendah. Contoh transpor pasif adalah difusi dan osmosis. 
  • Transpor aktif adalah perpindahan molekul atau ion menggunakan energi dari sel itu. Contoh transpor aktif adalah pompa ion natrium (Na+)/kalium (K+), endositosis,dan eksositosis.


Apa perbedaan antara difusi dengan osmosis? Uraian berikut akan membahas proses terjadinya transpor pasif dan transpor aktif dengan lebih rinci.
1) Difusi
Difusi adalah perpindahan molekul-molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah baik melalui membran plasma ataupun tidak. Molekul dan ion yang terlarut dalam air bergerak secara acak dengan konstan. Gerakan acak ini mendorong terjadinya difusi. Difusi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu difusi sederhana dan difusi terbantu (facilitated diffusion).

a) Difusi Sederhana
Molekul zat dapat berdifusi secara spontan hingga dicapai kerapatan yang sama dalam suatu ruangan. Sebagai contoh, setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium udara).

Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air dalam gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air) sehingga kerapatan zat tersebut merata.

b) Difusi Terbantu
Difusi terbantu merupakan proses difusi dengan perantara protein pembawa (carrier protein). Arah perpindahan molekul seperti halnya pada difusi biasa yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, hanya saja protein pembawa membantu proses perpindahan molekul ini.

Difusi terbantu merupakan transpor melalui media pembawa. Pada proses ini, molekul diikat oleh reseptor pada sisi luar sel dan dilewatkan melalui membran plasma oleh protein transmembran yang telah mengalami perubahan susunan. Setelah itu, protein pembawa kembali pada susunan semula. Protein pembawa juga dapat membuat celah yang dapat dilalui oleh ion-ion seperti Cl– dan Na+ .

2) Osmosis
Osmosis adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi ke larutan yang konsentrasi airnya rendah. Dengan kata lain, osmosis juga berarti perpindahan molekul dari larutan berkepekatan rendah (hipotonis) ke larutan berkepekatan tinggi (hipertonis) melalui selaput (membran) semipermeabel.

Perhatikan skema osmosis
a) Lubang bawah tabung gelas yang berisi larutan garam ditutup dengan membran selektif permeabel, yang dapat dilewati molekul air tetapi tidak dapat dilewati garam.
b) Ketika tabung dimasukkan dalam gelas beker berisi akuades,molekul air berosmosis ke dalam tabung sehingga volume larutan dalam tabung bertambah.
c) Larutan berhenti naik ketika tekanan berat akuades mampu mengimbangi tekanan osmotik.

Anda telah mengetahui proses terjadinya transpor pasif, yaitu difusi dan osmosis. Proses terjadinya transpor pasif berbeda dengan transpor aktif. Transpor aktif meliputi pompa ion natrium-kalium, endositosis, dan eksositosis.

3) Pompa Natrium-Kalium
Berbeda dengan difusi terbantu yang termasuk transpor pasif karena mengikuti gradien konsentrasi, maka transpor aktif ini bersifat melawan gradien konsentrasi. Pada transpor aktif terjadi pemompaan molekul melewati membran dan melawan gradien konsentrasi.

Pada transpor aktif diperlukan energi untuk melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif ini berfungsi memelihara konsentrasi molekul kecil dalam sel yang berbeda dengan konsentrasi molekul lingkungannya. Sebagai contoh ion K+ penting untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan memacu transpor aktif zat-zat lain.

Meskipun ion Na+ dan K+ dapat melewati membran, karena kebutuhan akan ion K+ lebih tinggi maka diperlukan lagi pemasukan ion K+ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na+ keluar sel.

Konsentrasi ion K+ di luar sel rendah, sedangkan di dalam sel tinggi. Sebaliknya, konsentrasi ion Na+ di dalam sel rendah dan di luar sel tinggi. Bila terjadi proses difusi, maka akan terjadi difusi ion K+ dari dalam sel ke luar, sedangkan difusi ion Na+ dari luar ke dalam sel. Akan tetapi, yang terjadi sebenarnya bukanlah difusi karena pergerakan ion-ion itu melawan gradien kadar maka terjadi pemasukan ion K+ dan pengeluaran ion Na+.

Energi ATP diperlukan untuk melawan gradien kadar itu dengan pertolongan protein yang ada dalam membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na+ dari dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+ dari luar sel. Oleh sebab itu, proses ini disebut pompa natrium-kalium.



4) Endositosis dan Eksositosis
Endositosis dan eksositosis merupakan transpor yang memerlukan energi. Endositosis merupakan proses masuknya senyawa melalui membran dengan cara pembungkusan senyawa dan cairan ekstraselular dengan pelekukan ke dalam sebagian membran. Hal ini terjadi pada organisme uniselular dan sel darah putih.

Jika yang dimasukkan berupa senyawa padat disebut fagositosis, sedangkan jika berupa larutan disebut pinositosis. Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam sel keluar sel. Sekret terbungkus kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau sel sekresi.

Dalam bidang pertanian, pemahaman tentang transpor pasif (difusi dan osmosis) sangatlah penting. Misalnya untuk menentukan dosis pupuk dan obat-obatan yang aman bagi tanaman. Jika dosis terlalu pekat, tanaman bisa mati karena terjadi plasmolisis. Selain itu, dengan memahami transpor pasif, kita dapat mengetahui bahwa macam zat yang diberikan pada tanaman sebagai nutrien hendaknya berupa ion-ion yang mudah masuk ke dalam sel-sel tanaman.

Zat-zat organik seperti gula dan protein tidak akan masuk ke dalam sel tanaman karena membran sel impermeabel terhadap zat-zat tersebut. Zat-zat tersebut justru akan memicu plasmolisis dan akhirnya mematikan tanaman. Sifat semipermeabel membran plasma menyebabkan tanaman mampu memilih zat-zat yang dapat masuk ke dalam sel dan yang tidak.

b. Sitoplasma
Sitoplasma merupakan materi yang mengisi antara inti dan selaput plasma. Sitoplasma yang berada dalam nukleus disebut nukleoplasma. Pada sel tumbuhan, sitoplasma dibedakan menjadi dua, yaitu yang berbatasan dengan selaput plasma disebut ektoplasma dan yang di bagian dalam disebut endoplasma.

Ektoplasma lebih jernih dan kompak. Ektoplasma pada sel hewan berupa selaput plasma itu sendiri. Endoplasma sel tumbuhan mengandung banyak plastida (zat warna).

Komponen utama penyusun sitoplasma sebagai berikut.

  1. Cairan seperti gel (agar-agar atau jeli) yang disebut sitosol. 
  2. Substansi simpanan dalam sitoplasma. Substansi ini bervariasi tergantung tipe selnya. Sebagai contoh, sitoplasma sel hati mengandung simpanan molekul glikogen, sedangkan sitoplasma sel lemak mengandung tetesan lemak besar. 
  3. Jaringan yang strukturnya seperti filamen (benang) dan serabut yang saling berhubungan. Jaringan benang dan serabut disebut sitoskeleton yang berfungsi sebagai kerangka sel. 
  4. Organel-organel sel.

Matriks sitoplasma atau bahan dasar sitoplasma disebut sitosol. Sitoplasma dapat berubah dari fase sol ke gel dan sebaliknya. Matriks sitoplasma tersusun atas oksigen 62%, karbon 20%, hidrogen 10%, dan nitrogen 3% yang tersusun dalam senyawa organik dan anorganik. Unsur-unsur lain adalah: Ca 2,5%; P 1,14%; Cl 0,16%; S 0,14%; K 0,11%; Na 0,10%; Mg 0,07%; I 0,014%; Fe 0,10%; dan unsur-unsur lain dalam jumlah yang sangat kecil.

Sifat-sifat fisikawi matriks sitoplasma sebagai berikut.
1) Efek Tyndal yaitu kemampuan matriks sitoplasma memantulkan cahaya.
2) Gerak Brown yaitu gerak acak (zig-zag) partikel penyusun koloid.
3) Gerak siklosis yaitu gerak matriks sitoplasma berupa arus melingkar.
4) Memiliki tegangan permukaan.
5) Elektrolit yaitu kemampuan molekul menghantarkan arus listrik.

Matriks sitoplasma dapat bertindak sebagai larutan penyangga (buffer). Sifat biologis matriks sitoplasma adalah mampu mengenali rangsang (iritabilitas) dan mengantar rangsang (konduktivitas). Adapun fungsi sitosol sebagai berikut.

  1. Sumber bahan kimia penting bagi sel karena di dalamnya terdapat senyawa-senyawa organik terlarut, ion-ion, gas, molekul kecil seperti garam, asam lemak, asam amino,nukleotida, molekul besar seperti protein, dan RNA yang membentuk koloid. 
  2. Tempat terjadinya reaksi metabolisme, seperti glikolisis, sintesis protein, dan sintesis asam lemak.

c. Sitoskeleton
Sitoskeleton atau rangka sel tersusun atas tiga jenis serabut yang berbeda yaitu, mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen intermediar.

1) Mikrofilamen
Mikrofilamen adalah rantai ganda protein yang bertaut dan tipis. Mikrofilamen tersusun atas dua macam protein, yaitu aktin dan miosin. Mikrofilamen banyak terdapat pada sel-sel otot. Mikrofilamen mempunyai diameter 7 nm sehingga pengamatannya harus menggunakan mikroskop elektron.

2) Mikrotubulus
Mikrotubulus adalah rantai-rantai protein yang membentuk spiral. Spiral ini membentuk tabung berlubang yang panjangnya mencapai 2,5 mm dengan diameter 25 nm. Mikrotubulus tersusun atas protein yang dikenal sebagai tubulin. Mikrotubulus merupakan penyusun sitoskeleton yang terbesar.

Mikrotubulus terdapat pada gelendong sel, yaitu berupa benang-benang spindel yang menghubungkan dua kutub sel pada waktu sel membelah. Gerakan kromosom dari daerah ekuator ke kutub masing-masing pada anafase dikendalikan oleh mikrotubulus. Dengan demikian, mikrotubulus mempunyai fungsi mengarahkan gerakan komponen-komponen sel, mempertahankan bentuk sel, serta membantu dalam pembelahan mitosis.

3) Filamen Intermediar
Filamen intermediar adalah rantai molekul protein yang membentuk untaian yang saling melilit. Filamen ini berdiameter 8 – 10 nm. Disebut serabut intermediar karena ukurannya di antara ukuran mikrofilamen dan mikrotubulus. Serabut ini tersusun atas protein yang disebut fimentin, tetapi tidak semua sel filamen intermediarnya tersusun atas fimentin. Misalnya sel kulit filamennya tersusun atas protein keratin. Perhatikan gambar untuk mengetahui susunan sitoskeleton.


d. Nukleus
Nukleus atau inti sel merupakan bagian penting sel yang berperan sebagai pengendali kegiatan sel. Nukleus merupakan organel terbesar yang berada dalam sel. Nukleus berdiameter sekitar 10 􀁐m. Nukleus biasanya terletak di tengah sel dan berbentuk bulat atau oval. Pada umumnya sel organisme berinti tunggal, tetapi ada juga yang memiliki lebih dari satu inti.

Berdasar jumlah nukleus, sel dapat dibedakan sebagai berikut.
1) Sel mononukleat (berinti tunggal), misalnya sel hewan dan tumbuhan.
2) Binukleat (inti ganda), contohnya Paramaecium.
3) Multinukleat (inti banyak), misalnya Vaucheria (sejenis alga) dan beberapa jenis jamur.



Di dalam nukleus terdapat matriks yang disebut nukleoplasma,nukleolus, RNA, dan kromosom. Kromosom tersusun atas protein dan DNA. Setiap nukleus tersusun atas beberapa bagian penting sebagai berikut.

1) Membran Nukleus (Selaput Inti)
Selaput inti merupakan bagian terluar inti yang memisahkan nukleoplasma dengan sitoplasma. Selaput inti terdiri atas dua lapis membran (bilaminair), setiap lapis merupakan lapisan bilayer. Ruang antara membran disebut perinuklear atau sisterna.

Pada membran ini terdapat porus yang berfungsi untuk pertukaran molekul dengan sitoplasma. Berdasarkan ada tidaknya selaput inti, dibedakan dua tipe sel yaitu sel prokariotik (tidak memiliki selaput inti) dan sel eukariotik (memiliki selaput inti).

2) Nukleoplasma
Nukleoplasma adalah cairan inti (karyotin) yang bersifat transparan dan semisolid (kental). Nukleoplasma mengandung kromatin, granula, nukleoprotein, dan senyawa kimia kompleks. Pada saat pembelahan sel, benang kromatin menebal dan memendek serta mudah menyerap zat warna disebut kromosom. Benang kromatin tersusun atas protein dan DNA.
Di dalam benang DNA inilah tersimpan informasi kehidupan. DNA akan mentranskripsi diri (mengopi diri) menjadi RNA yang selanjutnya akan dikeluarkan ke sitoplasma.

3) Nukleolus
Nukleolus atau anak inti tersusun atas fosfoprotein, orthosfat, DNA, dan enzim. Nukleolus terbentuk pada saat terjadi proses transkripsi (sintesis RNA) di dalam nukleus. Jika transkripsi berhenti, nukleolus menghilang atau mengecil. Jadi, nukleolus bukan merupakan organel yang tetap.

Jadi, nukleus memiliki arti penting bagi sel karena mempunyai beberapa fungsi berikut.
1) Pengatur pembelahan sel.
2) Pengendali seluruh kegiatan sel, misalnya dengan memasukkan RNA dan unit ribosom ke dalam sitoplasma.
3) Pembawa informasi genetik.

e. Retikulum Endoplasma
Retikulum endoplasma merupakan organel yang tersusun oleh membran yang terbentuk seperti jala. Retikulum sendiri berasal dari kata reticular yang berarti anyaman benang atau jala. Letaknya memusat pada bagian dalam sitoplasma (endoplasma), sehingga disebut sebagai retikulum endoplasma (RE). Membran RE merupakan kelanjutan dari membran nukleus hingga ke membran plasma. Jadi, RE merupakan saluran penghubung antara nukleus dengan bagian luar sel. Perhatikan gambar berikut.


Dalam sel terdapat dua tipe retikulum endoplasma sebagai berikut.
1) Retikulum Endoplasma Kasar
Permukaan retikulum endoplasmanya diselubungi oleh ribosom yang tampak berbintil-bintil sehingga disebut RE kasar. Ribosom adalah tempat sintesis protein. Protein ini akan ditampung oleh RE kasar yaitu dalam rongga RE.
2) Retikulum Endoplasma Halus
RE halus adalah RE yang tidak ditempeli ribosom sehingga permukaannya halus.

Retikulum endoplasma mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.
1) Mensintesis lemak dan kolesterol (RE kasar dan RE halus).
2) Menampung protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks Golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel (RE kasar).
3) Transportasi molekul-molekul dari bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus).
4) Menetralkan racun (detoksifikasi), misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.

f. Ribosom
Ribosom merupakan struktur paling kecil yang tersuspensi dalam sitoplasma dan terdapat di sel eukariotik maupun prokariotik. Pada sel eukariotik, ribosom terdapat bebas dalam sitoplasma atau terikat RE. Ribosom tersusun atas protein dan RNA. Ribosom terdiri dari dua subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Tiap-tiap subunit disintesis dalam nukleolus dan dikeluarkan melalui porus nukleus ke sitoplasma tempat kedua subunit bergabung. Ribosom berperan dalam sintesis protein.

g. Kompleks Golgi
Kompleks Golgi dijumpai pada hampir semua sel tumbuhan dan hewan. Pada sel tumbuhan, kompleks Golgi disebut diktiosom. Badan Golgi (ditemukan tahun 1898 oleh Camillio Golgi) tersebar dalam sitoplasma dan merupakan salah satu komponen terbesar dalam sel. Antara badan Golgi satu dengan yang lain berhubungan dan membentuk struktur kompleks seperti jala. Badan Golgi sangat penting pada sel sekresi. Perhatikan gambar berikut.


Kompleks Golgi dan RE mempunyai hubungan erat dalam sekresi protein sel. Di depan telah dikatakan bahwa RE menampung dan menyalurkan protein ke Golgi. Golgi mereaksikan protein itu dengan glioksilat sehingga terbentuk glikoprotein untuk dibawa ke luar sel. Oleh karena hasilnya disekresikan itulah maka Golgi disebut pula sebagai organel sekretori.

Selain itu, kompleks Golgi juga mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.
1) Tempat sintesis polisakarida seperti mukus, selulosa, hemiselulosa, dan pektin (penyusun dinding sel tumbuhan).
2) Membentuk membran plasma.
3) Membentuk kantong sekresi untuk membungkus zat yang akan dikeluarkan sel, seperti protein, glikoprotein, karbohidrat, dan lemak.
4) Membentuk akrosom pada sperma, kuning telur pada sel telur, dan lisosom.

h. Lisosom
Lisosom berasal dari kata lyso = pencernaan dan soma = tubuh, merupakan membran kantong kecil yang berisi enzim hidrolitik yang disebut lisozim. Lisosom adalah organel berbentuk agak bulat dan dibatasi membran tunggal.

Umumnya berdiameter 1,5 􀁐m, walaupun kadang-kadang ditemukan lisosom berdiameter 0,05 􀁐m. Lisosom terdapat hampir pada semua sel eukariotik, terutama sel-sel yang bersifat fagositik seperti leukosit. Lisosom berisi enzim-enzim hidrolitik seperti protease, lipase, nuklease, fosfatase, dan enzim pencerna yang lain.

Enzim lisosom adalah suatu protein yang diproduksi oleh ribosom dan kemudian masuk ke RE. Dari RE, enzim dimasukkan ke dalam membran kemudian dikeluarkan oleh sitoplasma menjadi lisosom. Selain itu, ada pula enzim yang dimasukkan terlebih dahulu ke Golgi. Enzim itu dibungkus membran kemudian dilepaskan dalam sitoplasma oleh Golgi.

Jadi, proses pembentukan lisosom dapat dilakukan secara langsung oleh RE atau oleh Golgi.
Proses pencernaan oleh lisosom berlangsung misalnya saat sel menelan bakteri secara fagositosis. Bakteri itu dimasukkan ke dalam vakuola.

Vakuola yang berisi bakteri segera dihampiri lisosom. Membran lisosom dan membran vakuola bersinggungan dan bersatu. Enzim lisosom masuk ke dalam vakuola dan mencerna
bakteri. Substansi hasil pencernaan lisosom disimpan dalam vesikel kemudian ditranspor ke membran plasma dan dikeluarkan dari sel.

Secara rinci lisosom mempunyai fungsi sebagai berikut.
1) Melakukan pencernaan intrasel.
2) Autofagi yaitu menghancurkan struktur yang tidak dikehendaki, misalnya organel lain yang sudah tidak berfungsi.
3) Eksositosis yaitu pembebasan enzim keluar sel,misalnya pada pergantian tulang rawan pada perkembangan tulang keras.
4) Autolisis yaitu penghancuran diri sel dengan membebaskan isi lisosom ke dalam sel, misalnya terjadi pada saat berudu menginjak dewasa dengan menyerap kembali ekornya.
5) Menghancurkan senyawa karsinogenik.

Dari uraian di atas dapat diketahui bahwa lisosom mempunyai peranan penting dalam sel. Bagaimana jika lisosom mengalami kegagalan fungsi? Kegagalan dalam proses pencernaan oleh lisosom dapat menyebabkan penyakit silikosis dan rematik.

i. Badan Mikro
Badan mikro hampir menyerupai lisosom, berbentuk agak bulat, diselubungi membran tunggal, dan di dalamnya berisi enzim katalase dan oksidase. Organela ini disebut badan mikro karena ukurannya kecil, hanya bergaris tengah 0,3–1,5 􀁐m.

Terdapat dua tipe badan mikro, yaitu peroksisom dan glioksisom. Peroksisom terdapat pada sel hewan, fungi, dan daun tanaman tingkat tinggi. Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat menghasilkan H2O2 (bersifat racun bagi sel) yang selanjutnya dipecah menjadi
H2O + O2 . Peroksisom penting dalam penyerapan cahaya dan respirasi sehingga berhubungan erat dengan kloroplas dan mitokondria.

Peran lain peroksisom selain melindungi sel dari H2O2 , juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat dan perubahan purin dalam sel. Glioksisom terdapat pada sel tanaman. Glioksisom berperan dalam metabolisme asam lemak dan tempat terjadinya siklus glioksilat.

j. Mitokondria
Mitokondria berbentuk bulat panjang atau seperti tongkat terdapat pada sel eukariotik aerob. Mitokondria dibatasi dua lapis membran yang kuat, fleksibel, dan stabil, serta tersusun atas lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolantonjolan yang disebut krista untuk memperluas permukaan agar penyerapan oksigen lebih efektif.

Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA, RNA, dan protein. Perhatikan Gambar 1.25 berikut ini.



Mitokondria memiliki DNA sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron. Oksidasi zat makanan di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa. Secara sederhana reaksinya dapat ditulis sebagai berikut.


Berkaitan dengan fungsi tersebut mitokondria sering disebut the power house of cell.

k. Kloroplas
Kloroplas hanya terdapat pada sel tumbuhan dan Algae tertentu. Pada tumbuhan biasanya berbentuk cakram dengan diameter 5–8 􀁐m dan tebal 2–4 􀁐m. Kloroplas dibatasi membran ganda. Di dalam kloroplas terdapat klorofil (pigmen fotosintetik) dan pigmen lain yang terletak pada membran atau pada bahan dasar di dalam kloroplas. Bahan dasar kloroplas berupa cairan disebut stroma. Perhatikan gambar berikut

Kloroplas berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Peran pigmen untuk menangkap cahaya matahari yang akan diubah menjadi energi kimia.

l. Sentriol
Sel hewan dan beberapa mikroorganisme serta tumbuhan tingkat rendah mengandung dua sentriol dalam sitoplasma. Sentriol terletak di dekat permukaan luar nukleus. Setiap sentriol terdiri atas sebaris silinder sebanyak sembilan mikrotubul. Perhatikan gambar berikut. Sentriol berperan dalam proses pembelahan sel. Secara ringkas fungsi beberapa organel sel dijelaskan seperti dalam Tabel  berikut.