Perkembangan Teori Sel, Struktur Umum Sel, dan Komponen Kimia Sel

A. Teori Perkembangan Sel

1. Tahun 1655, menurut Robert Hooke istilah sel digunakan untuk ruangan-ruangan kecil yang diamati pada sayatan gabus.
2. Tahun 1674, Leeuwenhoek menemukan sel-sel tunggal yang bebas.
3. Tahun 1831, Brown menemukan inti sel dan isi sel sebagai protoplasma.
4. Tahun 1839, Schwann dan Schleiden melakukan penelitian yang menyatakan bahwa semua organisme tersusun atas sel.
5. Tahun 1855, Virchow menyatakan Omnis cellulae e cellula artinya semua sel berasal dari sel yang sudah ada.
6. Tahun 1855, Hertwig menyatakan bahwa pertumbuhan embrio diawali dari peleburan inti sel telur dengan inti spermatozoa.
7. Pada akhir abad ke 19 diketahui bahwa pada pembelahan gamet terjadi pembelahan reduksi, sehingga  jumlah kromosom pada satu macam spesies selalu konstan dari saru generasi ke generasi lainnya.

Dari semua penemuan tersebut lahir teori sel yang lebih rinci, yaitu:

• Sel merupakan unit struktural dan fungsional dari organisme.
• Sifat-sifat suatu organisme ditentukan oleh sifat sel penyusunnya.
• Sel hanya berasal dari sel sebelumnya.
• Sel merupakan kehidupan terkecil.

B. Struktur Umum Sel

Berikut perbandingan sel prokariota dan eukariota:

Dokpri

C. Komponen Kimia Sel

1. Air, garam, dan ion-ion

Di dalam sel air berada dalam dua bentuk yaitu air bebas dan air terikat. Air bebas 95% dari air sel, berfungsi sebagai pelarut ion dan substansi lain, merupakan medium sitem koloid sitoplasma. Air juga berfungsi untuk reaksi enzimatik dan dapat terbentuk dari proses metabolisme. 

Air terikat 4-5%, terikat pada protein dengan ikatan hidrogen. Garam-garam yang mengalami disosiasi menjadi anion dan kation penting untuk mempertahankan tekanan osmotik dan keseimbangan asam basa di dalam sel. Beberapa ion anorganik misalnya fosfat penting untuk pernbentukan Adenosin Triphosphate (ATP). Konsentrasi berbagai ion di dalam dan di luar sel berbeda.

2. Protein

Protein tergolong dalam makromolekul. Protein adalah polimer dari asam amino yang saling berikatan dengan ikatan sulfida. Protein tersusun dari unsur karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen, kadang-kadang juga sulfur. Selain sebagai penyusun sel, protein mempunyai fungsi lain yang penting untuk proses fisiologi di dalam sel. 

Protein yang berupa enzim bertindak sebagai katalisator berbagai reaksi kimia. Protein berperanan dalam gerakan di dalam sel, misalnya protein aktin dan miosin di dalam sel otot dan sel-sel lain serta protein mikrotubula pada silia dan flagela. 

Protein juga membentuk kerangka dalam sel (sitoskelet), misalnya protein pada mikrotubula dan mikrofilamen. Protein membran berfungsi untuk membawa materi melintasi membran sel.

3. Lipida

Lipida merupakan senyawa yang bersifat hidrofobik dan tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Di dalam sel terdapat bermacam-macam lipida. Lipida yang penting adalah fosfolipida, glikolipida, lemak, dan steroid. Tiap molekul lemak terdiri dari 1 molekul gliserol dan 3 molekul asam lemak. 

Tiap molekul asam lemak mempunyai dua daerah yang berbeda, yaitu rantai hidrokarbon yang bersifat hidrofilik dan gugus asam karboksilat yang bersifat hidrofobik. Asam lemak bila dibongkar akan menghasilkan energi lebih banyak daripada glukosa, pada berat yang sama asam lemak menghasilkan energi dua kali lebih banyak. 

Asam lemak disimpan dalam sitosol dalam bentuk molekul trigliserida. Fungsi terpenting dari asam lemak adalah sebagai penyusun membran. Komponen kimia terbanyak dari membran sel maupun membran intra sel adalah fosfolipida yang tersusun dari asam lemak dan gliserol. Tiap molekul fosfolipida bersifat amfipatik, artinya terdiri dari dua bagian yaitu bagian kepala yang bersifat hidrofilik dan bagian ekor yang bersifat hidrofobik. 

Pada membran, fosfolipida membentuk dua lapis molekul dengan bagian kepala yang mengandung fosfat menghadap ke air, sedangkan bagian ekor berada pada bagian dalam membran. Lipida lain yang juga terdapat pada membran adalah kolesterol yang mempengaruhi sifat keenceran membran.

4. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber energi dan komponen penting untuk dinding sel. Karbohidrat tersusun dari karbon, hidrogen dan oksigen. Monosakarida memiliki formula umum Cn(H2O)n dengan n bervariasi antara 3 sampai 7.

 Disakarida terbentuk dari kondensasi dua monomer heksosa dengan melepaskan satu molekul air, sehingga formula umumnya menjadi C12H22O11. Disakarida yang penting ialah sukrosa yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa serta laktosa yang terbentuk dari galaktosa dan glukosa. 

Polisakanda terbentuk dari kondensasi banyak monomer heksosa dengan melepaskan sejumlah molekul air, formula umumnya yaitu (C6H2O5)n. Polisakarida yang penting ialah glikogen pada sel hewan dan tepung pada sel tumbuhan yang digunakan sebagai cadangan sumber energi dan selulosa yang merupakan komponen penting dinding sel.

5. Asam Nukleat

Semua organisme mengandung dua macam asam mukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA), kecuali virus hanya mengandung salah satu asam nukleat, yaitu DNA atau RNA saja. DNA merupakan penyimpan informasi genetik. Pada sel eukariota DNA terutama terdapat di dalam inti, bersama-sama dengan protein histon membentuk kromosom. 

Terdapat juga DNA diluar inti misalnya pada mitokondria dan kloroplas. DNA di inti berbentuk linier, sedang DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkuler. Sintesis RNA terjadi di dalam inti, kemudian dilepas ke sitosol bila akan terjadi sintesis protein.

Satu asam nukleat merupakan polimer dari nukleotida yang saling berikatan dengan ikatan fosfodiester. Satu molekul nukleotida tersusun dari sebuah basa nitrogen, gula ribosa atau deoksinbosa, dan gugus fosfat. Basa nitrogen ada dua macam yaitu purin dan pirimidin. Basa purin pada DNA dan RNA adalah adenin dan guanin. 

Basa pirimidin pada DNA adalah timin dan sitosin, sedangkan pada RNA adalah urasil dan sitosin. Selain sebagai komponen asam nukleat, nukleotida juga berfungsi untuk menyimpan energi kimia misalnya nukleotida denosin triphosphato (ATP). Adenosin monophosphate (AMP) bertindak sebagai pengendali reaksi-reaksi kimia di dalam sel.