Membran dan Organel-Organel Sel

Membran Sel

Membran plasma (disebut juga membran sel) adalah bagian sel yang membatasi bagian dalam sel dengan lingkungan di sekitarnya, membran ini dimiliki oleh semua jenis sel. Membran sel merupakan bagian terluar sel pada sel hewan dan protozoa, namun pada sel tumbuhan dan bakteri terletak dibawah dinding sel. Untuk mempelajari membran plasma, para peneliti menggunakan sel darah merah sebagai objek penelitiannya. Sel darah merah digunakan karena tidak memiliki organel-organel lain sehingga tidak mengganggu proses pemisahan membran sel.

Membran sel bersifat selektif permeabel, membran ini akan menyeleksi molekul-molekul apa saja yang boleh masuk ke dalam sel. Beberapa molekul dapat lewat dengan mudah, namun yang lain harus melewati molekul transport atau bahkan tidak bisa lewat sama sekali. Transportasi molekul keluar masuk sel dibedakan menjadi tanspor pasif dan transpor aktif. Transpor pasif terjadi begitu saja tanpa membutuhkan energi, sedangkan transport aktif membutuhkan energi.

Fungsi Membran Sel

Membran sel sebagai bagian sel yang melingkupi seluruh isi sel memiliki fungsi yang sangat penting dalam perlindungan sel secara mekanik. Perannya dalam perlindungan mekanis nampak jelas pada sel hewan, karena selnya hanya dibungkus oleh membran plasma saja. Berbeda dengan sel tumbuhan yang memiliki perlindungan lain berupa dinding sel yang kuat dan keras.

Fungsi lain dari membran sel adalah dalam ransportasi molekul keluar dan masuk sel. Fungsi membran sel ini sangat penting untuk memenuhi kebutuhan nutrisi sel dan membuang sampah-sampah sisa proses metabolisme. Transpor molekul di membran sel bisa terjadi secara aktif maupun pasif, berbagai molekul dapat masuk dan keluar sel dengan cara sebagai berikut.

O2 dan CO2 dapat melewati membran dengan mudah secara difusi pasif. Hal ini terjadi karena molekul tersebut kecil dan cenderung tidak bermuatan sehingga tidak terpengaruh oleh sifat polar (kepala) dan nonpolar (ekor) dari fosfolipid.

Air dapat masuk dan keluar sel secara osmosis, air akan berosmosis dari larutan dengan konsentrasi zat terlarut rendah (banyak air) menuju ke larutan dengan konsentrasi zat terlarut tinggi (sedikit air).

Molekul asam amino dan glukosa akan masuk ke dalam sel secara difusi terfasilitasi. Molekul-molekul ini memerlukan protein transpor untuk bisa masuk ke dalam sel. Protein transpor ini adalah salah satu bentuk dari protein integral. 

Molekul Na dan K akan keluar dan masuk sel dengan cara transpor aktif. Masuk dan keluarnya Na dan K akan memerlukan pompa natrium-kalium  yang membutuhkan energi dalam bentuk ATP untuk dapat bekerja.

Molekul-molekul besar dapat ditelan oleh jeis-jenis sel-sel tertentu secara endositosis. Endositosis adalah proses menelan molekul besar dengan cara melingkupi molekul tersebut dengan membran plasma. Endositosis dibedakan menjadi fagositosis (menelan molekul padat) dan pinositosis (menelan molekuk cair). Lawan dari endositosis adalah proses eksositosis, yaitu proses mengeluarkan molekul-molekul besar dari dalam sel. 

Struktur Membran Sel

Struktur membran plasma hampir sama untuk setiap jenis sel. Struktur membran dalam gambar di atas merupakan penggambaran untuk membran plasma hewan. Secara struktural, membran plasma tersusun atas fosfolipid bilayer yaitu dua lapisan lemak yang berikatan dengan fosfat. Struktur fosfolipid adalah sebagai berikut.

Gambar 2. Fosfolipid bilayer

Fosfolipid merupakan molekul yang mirip dengan kepala dan ekor. Kepala dari fosfolipid merupakan molekul fosfat sedangkan ekornya adalah lemak. Gambar 2. di atas merupakan dua lapis fosfolipid dimana kepala fosfatnya menghadap ke arah luar dan dalam, sedangkan ekor lemaknya di tengah-tengah. Kepala fosfat bersifat hidrofilik (suka air) sehingga terletak di luar, sedangkan bagian dalam bersifat hidrofobik (tidak suka air) sehingga terletak di tengah. Fosfolipid bilayer merupakan struktur utama pembentuk membran plasma, diantara fosfolipid tersebut juga terdapat bagian-bagian lain yang menyempurnakan kerja membran plasma. Bagian tersebut antara lain:

Protein membran

Protein membran merupakan protein yang terdapat pada membran sel. Walaupun penyusun membran secara struktural adalah fosfolipid, namun protein dalam fosfolipid dapat mencapai lebih 50% dari berat membran tersebut. Hal ini terjadi karena struktur protein yang lebih besar dan kompleks dibandingkan lemak.

Protein membran terdiri dari protein integral dan protein perifer. Protein integral adalah protein yang menembus dua lapis fosfolipid, sedangkan protein perifer adalah protein yang tidak menembus dua lapis fosfolipid. Protein integral ini berperan dalam transpor molekul keluar dan masuk sel. Protein integral akan berperan sebagai saluran/ channel yang memungkinkan beberapa molekul dapat melewatinya. Protein perifer biasanya merupakan hormon atau enzim yang menempel sementara di membran sel untuk mengatur kerja dari sel tersebut.

Glikolipid dan glikoprotein

Glikolipid dan adalah molekul karbohidrat yang menempel pada lemak, sedangkan glikoprotein adalah molekul karbohidrat yang menempel pada molekul protein. Glikolipid dan glikoprotein berfungsi sebagai tanda pengenal bagi sel. Antara orang yang satu dengan orang yang lain memiliki jenis glikolipid dan glikoprotein yang berbeda. Antibodi dalam tubuh kita akan menyerang sel-sel asing yang masuk ke dalam tubuh, bagaimana caranya antibodi mengetahui bahwa sel tersebut adalah sel asing? dengan mendeteksi struktur glikolipid dan glikoproteinnya tentu saja. Glikolipid hanya terdapat pada sel hewan saja.

Kolesterol

Kolesterol dalam membran plasma akan berada di antara molekul fosfolipid dengan bagian hidroxil yang bersifat polar akan berada di dekat kepala fosfolipid. Kolesterol memiliki fungsi yang penting bagi membran plasma. Saat kondisi lingkungan panas, kolesterol akan berperan dalam menghambat pergerakan fosfolipid sehingga mencegah fosfolipid menjadi terlalu cair. Namun saat suhu lingkungan dingin, kolesterol akan bekerja dengan menghambat interaksi antar lemak sehingga menjaga membran dari beku dan mempertahankan struktur membran cukup cair. Kolesterol terdapat pada membran sel hewan, sedangkan pada membran sel tumbuhan fungsinya digantikan oleh sterol.

Sitoskeleton

Sitoskeleton atau tulangnya sel berguna untuk memperthankan bentuk sel dan posisi organel sel. Sitoskeleton terdiri atas dua macam, yaitu mikrotubulus dan mikrofilamen. Sitoskeleton bukan bagian langsung dari membran sel, hanya saja  sitoskeleton akan berikatan dengan bagian dasar dari protein integral. Dengan mengikat protein integral di berbagai tempat, sitoskeleton akan mempertahankan bentuk sel sehingga tidak berubah terlalu ekstrim.

Gambar 3. sitoskeleton pada sel

Organel-Organel Sel

1.      Retikulum Endoplasma (RE)
Merupakan kantung-kantung pipih dan tabung dua lapis membran yang meluas dan menutupi sebagian besar sitoplasma dan berhubungan dengan membran inti. Terbagi atas Retikulum Endoplasma Halus (REH) dan Retikulum Endoplasma Kasar (REK).
Fungsi : alat transportasi zat-zat di dalam sel

2. Ribosom
Merupakan butiran kecil nukleoprotein yang tersebar di dalam sitoplasma.
Fungsi : untuk melangsungkan sintetis protein.
3. Badan Golgi
Merupakan kantung pipih bertumpuk yang tersusun dari ukuran besar hingga ukuran kecil dan terikat pada membran.
Fungsi : untuk memproses protein dan molekul lain yang akan dibawa keluar sel atau ke membran sel dan membentuk lisosom
4. Mitokondria
Merupakan organel bermembran rangkap, tersusun atas membran luar, membran dalam yang berlekuk-lekuk (krista) dan matriks mitokondria.
Fungsi : tempat respirasi aerob untuk pembentukan ATP sebagai sumber energi sel.
5. Lisosom
Berbentuk kantong-kantong kecil dan umumnya berisi enzim pencernaan (hidrolisis) yang berfungsi dalam peristiwa pencernaan intra sel. Sehubungan dengan bahan yang dikandungnya lisosom memiliki peran dalam peristiwa:
• pencernaan intrasel          :   mencerna materi yang diambil secara fagositosis.
• eksositosis                        :   pembebasan sekrit keluar sel.
• autofagi                            :   penghancuran organel sel yang sudah rusak
• autolisis                            :   penghancuran diri sel dengan cara melepaskan enzim pencerna dari dalam lisosom ke dalam sel.
Fungsi : sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler.
6. Sentrosom (Sentriol)
Berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom merupakan organel yang disusun oleh dua sentriole. Sentriole berbentuk seperti tabung dan disusun oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9 triplet,  terletak di dekat salah satu kutub inti sel.
Fungsi : berperan dalam proses pembelahan sel dengan membentuk benang spindel. Benang spindel inilah yang akan menarik kromosom menuju ke kutub sel yang berlawanan.
7. Plastida
Merupakan organel yang umumnya berisi pigmen.
Lekoplas (Plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan), terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum)
• Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak)
• Proteoplas (untuk menyimpan protein).
Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan  klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
1. Karotin (kuning)
2. Fikodanin (biru)
3. Fikosantin (kuning)
4. Fikoeritrin (merah)

8. Vakuola
Merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang disebut tonoplas. Pada beberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil. Pada tumbuhan vakuola berukuran sangat besar dan umumnya termodifikasi.
Fungsi : berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat penimbunan sisa metabolisme, ataupun tempat penyimpanan zat makanan. 
Pada sel hewan vakuolanya kecil atau tidak ada, kecuali hewan bersel satu.
Pada hewan bersel satu terdapat dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan vakuola kontraktil yang berfungsi sebagai osmoregulator.
9. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, dan kaku.
Fungsi :  melindungi dan memberi bentuk sel dan berperan dalam pembentukan sentriol, silia, maupun flagela.
10. Mikrofilamen
Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus, tetapi diameternya lebih kecil. Bahan yang membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang terdapat pada otot.
Fungsi : berperan dalam proses pergerakan sel, endositosis, dan eksositosis.
11. Peroksisom (Badan Mikro)
Merupakan kantong kecil yang berisi enzim katalase, organel ini banyak ditemui pada sel hati.
Fungsi : menguraikan peroksida (H2O2) yang merupakan sisa metabolisme yang bersifat toksik menjadi air dan oksigen.
Glioksisom adalah badan mikro pada tumbuhan, berperan dalam proses pengubahan senyawa lemak menjadi sukrosa.

12. Inti Sel (Nukleus)

Organel yang mengatur semua kegiatan dalam sel.

Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :
• Membran Inti (Karioteka)
• Nukleoplasma (Kariolimfa)
• Kromatin / Kromosom
• Nukleolus(anak inti).
Fungsi : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.
• Mengendalikan proses berlangsungnya metabolimsme dalam sel.
• Menyimpan informasi genetik
• Tempat terjadinya replikasi