PENDAHULUAN
Anatomi
tumbuhan adalah salah satu bagian dari ilmu botani tertua yang mempelajari
struktur bagian dalam dari tubuh tumbuhan. Struktur tubuh tumbuhan disini
terdiri dari struktur vegetatif dan struktur generatif. Struktur vegetatif meliputi akar,batang dan daun. Sedangkan sedangkan struktur generatif meliputi bunga,
buah dan biji serta embrio yang terbentuk.
Sel
sebagai unit terkecil yang menyusun tubuh tumbuhan diliputi dinding sel yang
akan saling berlekatan dengan sel yang ada di sekitarnya, sehingga terbentuk
kelompok-kelompok sel yang dapat
dibedakan secara struktural maupun fungsional. Kelompok-kelompok sel tersebut
dinamakan sebagai jaringan.
Struktur
dari jaringan pun bervariasi, variasi ini didasarkan pada perbedaan komponen
sel-selnya dan tipe
perlekatannya satu sama lainnya. Dalam ilmu anatomi tumbuhan dikenal dua macam
jaringan yaitu jaringan muda dan jaringan
dewasa. Jaringan muda adalah jaringan yang selalu aktif melakukan pembelahan,
disebut juga dengan istilah meristem. Keberadaannya pada tumbuhan yaitu pada
ujung akar dan ujung batang. Meskipun kadang-kadang pada bagian tertentu dari
suatu organ dapat juga ditemukan, namun keberadaannya sangat terbatas. Pada
umumnya jaringan inilah yang akan menjadi cikal bakal organ-organ lain pada
tumbuhan selain akar dan daun (sebagai bagian dari ujung batang). Sedangkan jaringan dewasa adalah jaringan
yang sudah terdifrensiasi sempurna, artinya
jaringan yang dikatakan sebagai jaringan dewasa sudah memiliki bentuk yang
stabil, terkecuali oleh kondisi-kondisi fisiologis tertentu yang menyebabkan
jaringan tersebut bisa berubah bentuk atau bahkan bersifat muda kembali. Oleh
karena itu tidak mengherankan jika pada organ-organ tertentu masih bisa
ditemukan jaringan dewasa yang kembali
bersifat meristematis dan berperilaku srebagai jaringan meristem.
Organisasi
jaringan dalam jumlah besar dan berhubungan dengan unit dasar dari tubuh-tumbuhan
disebut sistem jaringan. Sistem jaringan pada tumbuhan dibedakan menjadi tiga
sistem itu sistem jaringan dermal, sistem
jaringan dasar, dan jaringan sistem
jaringan pembuluh.
Sistem
jaringan dermal adalah epidermis dan periderm. Epidermis adalah jaringan
proteksi yang menutupi tubuh tumbuhan sedangkan jaringan periderm adalah
jaringan proteksi yang berkembang secara sekunder.
Sistem
jaringan dasar merupakan jaringan
pengisi dari tubuh tumbuhan namun menunjukkan variasi spesialisasi. Jaringan
dasar utama adalah parenkim. Dalam variasinya bisa menjadi jaringan penguat
(kolenkim, sklerenkim), jaringan fotosintesis (palisade, spons), jaringan
penimbun dan lain-lain.
Sistem
jaringan pembuluh adalah sistem jaringan yang berhubungan dengan kebutuhan
nutrisi pada tumbuhan, baik pengadaannya ataupun pendistribusian hasil
fotosintesa. Sesuai dengan fungsinya
Jaringan pembuluh membentuk suatu sistem
yang berkesinambungan dan meluas ke tiap-tiap organ dan ke seluruh tubuh
tumbuhan.
Semua
sistem jaringan tersebut merupakan suatu satu kesatuan yang utuh yang membangun
tubuh tumbuhan. Seperti telah dikemukakan di atas tubuh tumbuhan terbagi
menjadi organ vetatif dan generatif.
Organ
vegetatif adalah organ utama pada tumbuhan, organ ini meliputi akar, batang dan
daun. Pada beberapa referensi organ vegetatif diklasifikasikan cukup hanya
terdiri dari dua bagian yaitu akar, batang dan daun diasumsikan satu karena
berasal dari meristem yang sama yaitu meristem ujung batang.
Organ
generatif merupakan perkembangan lebih lanjut dari organ vegetatif. Penulis
asumsikan sebagai modifikasi dari organ vegetatif. Semuanya akan dibahas secara
terperinci pada bab-bab selanjutnya.
Sejarah Sel
Sel merupakan
satuan dasar yang menyusun organisme. Setiap sel merupakan unit fungsional dan
struktural dari bentuk hidup. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung
di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh
kebutuhan hidupnya terpenuhi. Istilah
sel (cellula = Latin= bilik kecil.)
pertama kali dikemukakan oleh Robert Hooke, seorang ilmuan Inggris pada tahun
1665 untuk memberi nama pada ruang yang dibatasi oleh dinding yang dilihatnya
pada sayatan gabus botol (Quercus suber)
yang diamati di bawah mikroskop.Hooke melihat bahwa gabus tersebut
mempunyai struktur seperti rumah lebah. la
memberi nama "sel" pada kompertemen yang dilihatnya. Kemudian dia melihat bahwa sel-sel dari sayuran segar selain
mempunyai dinding juga berisi cairan yang terdapat di dalam selnya. Isi sel ini
ditafsirkan sebagai materi hidup yang kemudian dinamakan protoplasma. Teman
semasanya, Nehemiah Grew, melajutkan pengamatan tentang sel-sel tumbuhan dan
menguraikannya sel-sel batang dan tenunan lain secara terperinci . Penelitian
tentang sel-sel hewan dan tumbuhan terus berlangsung sampai beberapa abad
kemudian. Perkembangan mikroskop selama
hampir 200 tahun berikutnya telah memberikan kesempatan bagi para ahli untuk
meneliti susunan tubuh makhluk hidup. Serangkaian penelitian telah dilakukan
oleh 2 orang ilmuwan dari (Jerman) yaitu Matthias Schleiden (ahli tumbuhan, 1804-1881) dan Theodor Schwann (ahli hewan, 1810-1882).
Mereka menyimpulkan
bahwa setiap mahluk hidup tersusun atas sel. Sel adalah suatu struktur yang
membedakan benda hidup dan mati, sel mengasimilasi bahan makanan dan
mengubahnya ke dalam bahan selular, sel melakukan respirasi, sel bereaksi
terhadap rangsangan yang diterima dari lingkungannya, dan Selanjutnya pada
tahun 1885 seorang ilmuwan Jerman, Rudolf
Virchow, mengamati bahwa
sel dapat melakukan proses reproduksi dengan membelah diri dan membentuk
sel-sel baru. Sel itu hidup setidaknya ketika masih muda dan merupakan satuan
fungsional di dalam tubuh organismenya.
Penelitian tentang
sel mahluk hidup terutama sel tumbuhan berkembang dengan pesat, karena pada
umumnya sel tumbuhan jauh lebih mudah diamati daripada sel hewan.
2.2.Struktur
Sel
Sel tumbuhan
mempunyai bentuk, ukuran bervariasi serta struktur yang rumit. Tetapi
sebenarnya semua sel mempunyai persamaan dalam beberapa segi dasar yang umumnya
terdiri dari tiga komponen utama yaitu dinding sel, protoplasma dan inti
sel/nukleus. Masing-masing komponen akan lebih detail pada uraian selanjutnya.
2.2.1. Dinding sel
Dinding sel
merupakan bagian sel yang letaknya paling luar pada sel tumbuhan dan merupakan
struktur sel yang paling menyolok dilihat di bawah mikroskop. Dalam kurun waktu
yang lama akan dianggap sebagai komponen sel yang bersifat mati yang tersusun
atas hasil ekskresi zat hidup dalam sel, tetapi baru-baru ini banyak ditemukan
bukti bahwa ada satuan organik diantara protoplas dan dinding khususnya pada
sel muda, keduanya bersama-sama merupakan komponen sel tumbuhan yang
membedakannya dengan sel hewan. Dinding sel relatif kaku, tidak berubah bentuknya sehingga tubuh
tumbuhan dewasa tetap konstan baik bentuk maupun posisinya. Kalau saja sel-sel
penyusun tubuh manusia memiliki dinding sel seperti sel tumbuhan maka pasti
kita tidak mampu menggerakkan otot-otot kita dengan bebas.
a) Pembentukan
Dinding Sel
Proses pembentukan dinding sel dimulai pada
fase telofase pembelahan mitosis. Kedua anak inti saling berhubungan dengan
adanya sistem fibril yang berbentuk kumparan yang disebut Fragmoplas. Pada saat
yang sama pada bidang ekuatorial terbentuk sekat sel. Pada tempat dimana sekat
sel terbentuk, mikrotubula dari fragmoplas menghilang. Kemudian mengalami
regenerasi pada permukaan sekat. Sekat terbentuk dari materi-materi yang dibawa
oleh vesikel-vesikel. Materi-materi pembentuk sekat (berupa polisakarida) ini
merupakan hasil sekresi dan badan golgi. Beberapa sumber menyebutkan proses pembentukan
sekat ini juga berasal dari vesikel-vesikel retikulum endoplasma.
Dinding baru yang terbentuk di sebut dinding
primitif yang artinya dinding pemula berupa membran yang dindingnya masih demikian tipis. Pada
sel yang muda pertumbuhan dinding akan terus terjadi sehingga terjadi penebalan-penebalan.
Lapisan yang pertama terbentuk disebut dinding primer yang merupakan penebalan
dinding primitif. Setelah terbentuknya
dinding primer, maka dapat dikatakan bahwa pertumbuhan sel telah memiliki
bentuk dan ukuran yang tetap. Penebalan selanjutnya berupa penebalan sekunder.
Yang bersifat lebih massif dari penebalan primer. Penebalan sekunder terjadi
hanya pada sel-sel tertentu saja yaitu sel-sel yang membutuhkan struktur yang
kokoh terkait fungsinya dalam organisasi tumbuhan misalnya seperti sel trakea
pada berkas pengangkut.
Adapun cara terbentuknya lapisan penebalan
ini adalah dengan beberapa cara seperti:
1) Aposisi
yaitu cara terbentuknya lapisan penebalan yang baru yang seolah-olah
melekat pada dinding sel lama yang telah dibentuk pada lapisan penebalan
pertama. Dengan cara perlekatan tersebut mkaa dinding sel akan tampak
berlapis-lapis seperti lamela lamela penebalan. Cara ini menjadikan ruang sel
(lumen) menjadi lebih menyempit;
2) Intususepsi
adalah cara pembentukan lapisan penebalan yang tidak dilekatkan pada dinding
atau membran lama, melainkan dengan cara
disisipkan di antara penebalan yang
telah ada. Cara ini tidak memperlihatkan susunan yang berlapis-lapis seperti
cara aposisi.
b) Struktur
Dinding sel
Dinding sel pada tumbuhan selain dapat
menentukan bentuk sel, juga berfungsi sebagai penguat dan melindungi komponen
sel yang lain. Dinding sel mempunyai struktur yang kompleks. Berdasar
perkembangan dasar dan strukturnya dibedakan menjadi tiga bagian pokok yang
lamela tengah, dinding primer, dan dinding sekunder.
Lamela tengah merupakan perekat yang mengikat sel-sel
secara bersama-sama untuk membentuk suatu jaringan. Karena itu ditemukan
diantara dia dinding primer yang berdekatan letaknya. Lamela tengah tersusun
air dan pektin. Zat pektin ini memungkinkan gerakan-gerakan antar sel dan
penyesuaian yang diperlukan sebelum sel-sel dapat mencapai ukuran dan bentuk
dewasa.
Dinding primer
merupakan dinding asli yang terbentuk pada sel baru. Dinding primer mengandung
selulosa, pektin, dan hemiselulosa. Sel yang`sedang membelah dan sel-sel
meristematis mempunyai dinding sel yang bersifat primer. Sel-sel dewasa yang
hanya memiliki dinding primer dapat kembali bersifat meristematis kembali
(Mampu membelah).
Dinding Sekunder Dinding sekunder
(penebalan dinding sekunder) hanya ditemukan sel-sel tertentu. Umumnya sel yang
mengalami penebalan dinding sekunder adalah sel-sel yang berfungsi sebagai
jaringan penguat atau jaringan berkas perngangkut pada tumbuhan.. Terbentuk di
sebelah dalam dinding primer, setelah selesai tumbuh yaitu setelah sel mencapai
ukuran dan bentuk terakhir. Umumnya sel-sel yang mengalami penebalan pada
dinding sekundernya akan memiliki struktur lebih kokoh daripada sel yang tidak
mengalami penebalan dinding sekunder.
Dinding sekunder bersifat anisotropok sangat kuat, sehingga terlihat
banyak lapisan di dalamnya. Dinding sekunder terdiri dari 3 lapisan yaitu
lapisan luar (S1), lapisan tengah (S2) dan lapisan dalam (S3). Lapisan ini
diakibatkan terutama oleh letak mikrofibril dalam ketiga lapisan itu. Berbeda
dengan dinding primer yang mikrofibril
penyusunnya tersebar dalam suatu matriks, bersifat lentur, dan memanjang
bersama-sama dengan pemanjangan protoplasma, maka pada dinding sekunder,
mikrofibrilnya tersusun sejajar, kaku dan tidak dapat memanjang . Sel-sel yang memiliki dinding sekunder ini tidak` bisa
bersifat meristematis kembali, sehingga ketika sel-sel ini dewasa dan telah
membentuk dinding sekunder, biasanya sel akan mati dan protoplasmanya tidak
terlihat. Namun karena sel tersebut memiliki dinding sekunder yang strukturnya kokoh, sehingga walaupun sel
tersebut mati tetapi struktur tersebut masih tetap difungsikan sebagai
organisasi tumbuhan. Misalnya
seperti sel-sel trakea merupakan unsur xilem
adalah sel mati, tetapi difungsikan secara maksimal oleh tumbuhan untuk
mengangkut air dan mineral dari dalam tanah.
Dinding sekunder biasanya ditandai dengan
adanya lekukan atau bagian dinding yang didalamnya bermacam-macam. Bagian yang
tidak berpenebalan disebut dengan noktah. Umumnya setiap noktah
mempunyai pasangannya yang letaknya berhadapan dengannya yaitu pada dinding sel
tetangganya, ini disebut pasangan noktah. Setiap pasangan noktah memiliki ruang
noktah dan membran noktah. Membran noktah tersusun 3 lapis yaitu lamela tengah,
dan dinding primer dari masing-masing sel yang bertetangga.
Ada
beberapa macam noktah yang biasa ditemukan pada dinding sekunder tumbuhan
misalnya : Noktah sederhana jika ada
satu lekukan pada dua daerah berpenebalan; Pasangan
noktah sederhana jika dua noktah sederhana yang terletak pada dua sel
tertentu; Noktah terlindung jika pada
`dinding sekunder melengkung seolah-olah melindungi daerah noktah; kombinasi
dua noktah terlindung disebut pasangan
noktah terlindung. Jika salah satu pasangannya itu sederhana dan yang
satunya lagi terlindung disebut pasangan
noktah setengah terlindung; Noktah teraspirasi
adalah noktah yang tidak berfungsi dalam pengangkutan. Hal ini terjadi karena
bagian tengah selaput noktah menjadi lebih tebal dan membentuk torus,sedangkan
bagian lainnya yang menjadi margo berstruktur terbuka sehingga matriks
non-selulosa pada dinding primer dan lamela tengah hilang,mengakibatkan margo
bersifat lentur dan ketika margo dalam keadaan tertekan,maka akan berpindah ke
salah satu sisi tepi noktah,sehingga menutup lubang noktah dengan
torusnya.Contohnya pada trakeid Gimnosperma terutama Pinaceae; Noktah berlapis adalah tojolan
kecil-kecil pada dinding sekunder yang membatasi ruang noktah terlindung atau
di sekeliling lubang noktah. Sedangkan
noktah buta yang tidak mempunyai
susunan komplementer; dan noktah
bercabang terjadi karena dinding
sekunder sangat tebal dan ruang noktah membentuk saluran noktah. Saluran ini
kadang bercabang karena lapisan dinding.
c) Komposisi
dinding sel
Pada sel-sel yang masih aktif dindingnya
banyak mengandung air, sehingga selnya akan tampak melembung. Dinding sel yang
telah dewasa umumnya memiliki komposisi kimiawi yang bervariasi dengan lapisan yang berbeda-beda.
Sebagian besar terdiri dari unsur organic seperti Selulosa, pektin, hemiselulosa, khitin, serta
lignin. Terkadang ada juga tannin, resin serta bahan berlilin dengan jumlah
yang beragam.
Selulosa
adalah suatu polisakarida polimer yang tersusun oleh molekul glukosa dalam
ikatan beta 1,4 dan membentuk rantai lurus yang panjangnya mencapai 4 µm.Rumus
empirisnya (C6H10O5)n.Molekul
selulosa mengandung 8.000-15.000 monomer glukosa dan mencapai panjang 0,25-5,0
µm.Sifat mekanik selulosa adalah kekuatan rentangnya. Setiap mikrofibil
mengandung 40-70 rantai selulosa yang letaknya sejajar. Enzim pensintesis
selulosa terdapat pada plasmalema dalam bentuk roset.Setiap roset dapat
beragregasi sampai 16 baris.Makin banyak roset dalam satu baris,makin banyak
mikrofibilnya dalam satu makrofibril,dan makin besar garis tengahnya. Selulosa pada kayu kurang lebih 45% dari berat
keringnya, sedangkan pada kapas kurang lebih 98%.
Senyawa pektin
terdiri dari zat-zat koloidal yang amorf, plastis serta hidrofil yang tinggi.
Zat pektin ini merupakan suatu derivat dari dari asam-asam poligalakturan dan terjadi
dari 3 macam yaitu : pektin, prospektin, dan asam pektat.
1.
Pektin ini dapat larut dalam berbagai
pelarut, sebagai contoh ketika buah masak, buah-buah tersebut sering
memperlihatkan struktur seperti gelatin
2.
Protopektin ini tidak larut dalam air,
merupakan makromolekul, memiliki gugus metoksil, molekul-molekulnya dapat bersambungan
dengan atom-atom Ca dan Mg.
3.
Asam pektat merupakan hasil perubahan pektin
oleh enzim pektinase, dan selanjutnya oleh enzim tersebut dengan ion Ca akan membentuk Ca-pektat dan
merupakan penyusun lamela tengah.
Hemiselulosa
adalah semacam zat selulosa yaitu campuran dari polimer yang berbeda susunannya
dan bercabang banyak. Hemiselulosa mempunyai punggung dasar berikatan beta 1,4
yang bercabang-cabang ke arah lateral.Karena cabang lateral dapat berinteraksi
dengan selulosa, maka hemiselulosa mengkristal bersama selulosa, melapisinya, dan
melekatkan semua mikrofibil menjadi satu. Terdapatnya zat hemiselulosa ini di
dalam sel tumbuhan merupakaan lender, yang ternyata banyak bermanfaat bagi
penguaat dinding sel , selain itu juga bisa sebagaai bahan cadangan makanan
dalam sel tumbuh-tumbuhan.
Khitin
adalah suatu polisakarida yanag molekul-molekulnya mengandung N, merupakan
hasil polimerasi makromolekul yang tersusun seperti selulosa dari
asetil-glukosamin dengan rumus molekulnya C8H14O6N4O6N.
Zat ini pada tumbuh-tumbuhan hanya terdapat pada kelompok fungi.
Lignin
merupakan zat yang sangat berkaitan dengan penebalan sekunder pada tumbuhan
berkayu. Lignin merupakan senyawa organic kompleks yang menyusun 25-30 persen
kayu. Berbeda dengan selulosa yang terbentuk dari gugus karbohidrat, struktur kimia lignin sangat kompleks dan
tidak berpola sama. Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling dihubungkan dengan
rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Proses pirolisis lignin menghasilkan senyawa kimia aromatis berupa fenol, terutama kresol. Kegunaan lignin dalam sel
kemungkinan untuk memperkokoh dan memperkuat struktur dinding sel.
Lilin
merupakan senyawa yang terbentuk dari suatu ester antara asam lemak dan alkohol
atau dari suatu ester antara asam lemak dan suatu sterol. Biasanya lilin
terdapat pada bagian luar kutikula, oleh
karena itu tumbuhan yang mempunyai lapisan lilin biasanya tidak tembus air dan
gas. Lilin tidak larut dalam air, dengan warna putih yang keabu-abuan dapat
dilihat dengan mata telanjang misalnya pada permukaan bawah daun pisang.
Senyawa-senyawa tersebut terdistribusi dalam struktur
dinding sel sebagai berikut: Lapisan
lamela tengah terdiri dari pektin, terutama dalam bentuk kalsium
pektat.sedangkan dinding primer dalam jaringan lunak atau jaringan tidak
berkayu disusun oleh pektin dan selulosa. Sedangkan dinding sekunder yang
berkembang dipermukaan bagian dalaam dinding primer disusun terutama oleh mikrofibril selulosa dan hemiselulosa.Selain
itu bahan tambahan lainnya berupa endapan lignin, suberin, kutin, tannin dan
garam organik seperti kalsium karbonat, kalsium oksalat, dan silika. Untuk
tumbuhan berkayu lignin menjadi unsur
utama yaitu sekitar 25-30%. Umumnya
lignin adalah unsur pertama yang muncul
pada lamela tengah dan dinding primer, dan dari situ lignin tersebut masuk ke
dalam dinding sekunder sejalan dengan perkembangannya.
2.2.2.
Protoplas
Protoplas merupakan bagian sel yang terletak
di sebelah dalam dinding sel. Protoplas meliputi sistem membran, sitoplasma,
komponen protoplasma dan komponen non protoplasma yang masing-masing akan
diuraikan sebagai berikut.
a) Sistem
Membran
Satu sifat sel yang universal adalah adanya
membran yang berfungsi sebagai pembatas isi sel dengan lingkungan luar. Ukuran
membran sangat tipis sehingga hanya dapat divisualisasikan dengan pembesaran
tinggi yaitu dengan menggunakan mikroskop elektron. Setiap membran tebalnya
sekitar 5- 10nm. Meski agak sulit
untuk melihat membran dengan pembesaran lemah, tetapi keberadaannya dapat
dibuktikan pada waktu sel mengalami plasmolisis S. Singer dan E.Nicolson
(1972) menyampaikan teori tentang membran sel. Teori ini disebut teori
membran mozaik cair, yang menjelaskan bahwa membran sel terdiri atas protein
yang tersusun seperti mozaik (tersebar) dan masing-masing tersisip di antara
dua lapis fosfolipid. Membran sel merupakan bagian terluar sel dan
tersusun secara berlapislapis. Bahan penyusun membran sel yaitu lipoprotein
yang merupakan gabungan antara lemak dan protein. Membran sel mengandung
kira-kira 50% lipid dan 50% protein. Lipid yang menyusun membran sel terdiri
atas fosfolipid dan sterol. Fosfolipid memiliki bentuk tidak simetris dan
berukuran panjang. Salah satu ujung fosfolipid bersifat mudah larut dalam air
(hidrofilik), yang disebut dengan ujung polar. Bagian sterol bersifat tidak
larut dalam air (hidrofobik) yang disebut dengan ujung nonpolar. Fosfolipid
tersusun atas dua lapis. Dalam hal ini protein dibedakan menjadi 2 sebagai
berikut.
1. Protein
Ekstrinsik (Perifer)
Protein ini letaknya tersembul di antara dua lapis
fosfolipid. Protein ekstrinsik bergabung dengan permukaan luar membran dan
bersifat hidrofilik yaitu mudah larut dalam air.
2. Protein
Intrinsik (Integral)
Protein ini letaknya tenggelam di antara dua lapis fosfolipid.
Protein intrinsik bergabung dengan membran dalam dan bersifat hidrofobik
yaitu tidak mudah larut dalam air. Penyusun membran sel yang berupa
karbohidrat berikatan dengan molekul protein yang bersifat hidrofilik sehingga
disebut dengan glikoprotein. Adapun karbohidrat yang berikatan dengan lipid
yang bersifat hirofilik disebut dengan glikopolid. Sifat dari membran sel
ini adalah selektif permiabel artinya adalah dapat dilalui oleh air dan zat-zat
tertentu yang terlarut di dalamnya.
Membran sel memiliki fungsi antara lain: sebagai
pelindung sel, mengendalikan pertukaran zat, dan tempat terjadinya reaksi
kimia. Untuk menunjang fungsinya ini, membran sel memiliki kemampuan untuk
mengenali zat. Zat yang dibutuhkan akan diizinkan masuk, sedangkan zat yang
sudah tidak digunakan berupa sampah akan dibuang. Ada juga zat tertentu yang
dikeluarkan untuk diekspor ke sel lain. Masuknya zat dari luar melalui membran
sel yaitu melalui peristiwa transpor pasif dan transpor aktif.
Selain sebagai
pembatas, memberikan membran juga memiliki fungsi :
a.
Mengatur
permeabilitas terhadap senyawa atau ion. Permeabilitas ini terutama diatur oleh
protein integral.
b.
Protein
membran berfungsi sebagai protein mengenal atau sebagai reseptor molekul khusus
(hormon, antigen, metabolit).
c.
Protein
membran berfungsi sebagai enzim khusus misalnya pada mitokondria, kloroplas,
retikulum endoplasma, apratus golgi, membran sel dan lain-lain.
d.
Membran
sebagai kelompok molekul juga dapat berfungsi sebagai reseptor terhadap
berubahan lingkungan seperti perubahan suhu serta cahaya.
b) Sitoplasma
Sitoplasma
merupakan bagian protoplas yang bersifat cair. Secara kimia struktur sitoplasma
sangat kompleks dan mempunyai bahan dasar seperti air sekitar 85-90% dan
hialoplas. Meskipun demikian sitoplasma merupakan substansi yang cukup kental,
tembus cahaya. Seringkali aliran sitoplasma dari sel hidup yang dapat diamati
di bawah mikroskop cahaya. Sitoplasma dipisahkan dari bahian-bagian sel yang
lain oleh sistem membran yang meliputi :
1.
Palsmalema/membran sel/ ektoplas merupakan sistem membran yang membatasi
antara sitoplasma dengan dinding sel
2.
Tonoplas yaitu sistem membran yang membatasi sitoplasma dengan
vakuola
3.
Polyplasma yaitu sistem membran yang terletak antara plasmalema
dengan tonoplas.
Komponen
Protoplasma
Komponen protoplasma terdiri atas organel-organel yang
terdapat bebas dalam sitoplasma antara lain :
a.
Retikulum Endoplasma (RE) merupakan sistem membran yang terdapat bebas
dalam sitoplasma, terdiri aias dua unit selaput yang membatasi ruang yang
sempit. Bentuknya seperti lembaran-lembaran. RE berhubungan dengan membran inti
juga dengan plasmodesmata yang terdapat pada saluran noktah. Membran
ini lebih tipis dari membran plasma. Komposisi kimia tersusun atas
lipoprotein. Retikulum endoplasma ada dua macam, yaitu retikulum endoplasma
kasar dan retikulum endoplasma halus.
A) Retikulum Endoplasma Kasar (REK) Retikulum endoplasma kasar
ditempeli dengan ribosom yang tersebar merata pada permukaannya. Ribosom
merupakan tempat sintesis protein. Protein yang sudah terbentuk kemudian
akan diangkut ke bagian dalam retikulum endoplasma, dan kemudian disimpan di
dalam membran yang berkantong yang disebut vesikula. B) Retikulum
Endoplasma Halus (REH) Retikulum endoplasma halus tidak ditempeli oleh
ribosom. Permukaan REH ini menghasilkan enzim yang dapat mensintesis
fosfolipid, glikolipid, dan steroid. Jadi, secara umum fungsi retikulum
endoplasma antara lain:
1)
Penghubung selaput luar inti dengan
sitoplasma, sehingga menjadi penghubung materi genetik antara inti sel dengan
sitoplasma;
2)
Transpor protein yang disintesis dalam
ribosom; dan
3)
Biosintesis fosfolipid, glikolipid, dan
sterol.
b. Ribosom merupakan struktur
terkecil yang bergaris tengah 17-20 mikron, letaknya di dalam sitoplasma
sehingga hanya bisa dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein,
yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan, perkembangbiakan atau
perbaikan sel yang rusak. Pada sel-sel yang aktif dalam sintesis protein,
ribosom dapat berjumlah 25% dari bobot kering sel. Keberadaan ribosom
secara acak tersebar di dalam sitoplasma, tetapi ada beberapa yang terikat
pada membran retikulum endoplasma kasar (REK).
c. Sferosom yaitu butir- butir yang mempunyai ukuran
diameter 0,25 sampai 1 mikron. Mengandung lipid dan protein serta bersifat
sangat mobil pada sel hidup. Beberapa peneliti berpendapat bahwa sferosom
dibatasi oleh membran, sedangkan peneliti lain menyebutkan organel ini dibatasi
oleh selapis molekul lipid yang dibentuk sebagai tanggapan terhadap sitoplasma
sekelilingnya yang mengandung air.
d. Diktiosom (Aparatus
Golgi) merupakan kumpulan sisterna
berbentuk sirkuler dan masing-masing elemen terebut dikelilingi oleh membran
yang halus. Dekat dengan ujung sisterna terdapat sejumlah vesikel yang
diperkirakan berasal dari ujung sisterna. Organela ini ditemukan
pertama kali oleh Camilio Golgi,
seorang ilmuwan dari Italia. Aparatus
golgi biasa dijumpai pada sel tumbuhan maupun hewan. Pada tumbuhan
bisa memiliki ratusan apparatus golgi pada setiap sel, sangat berbeda dengan
sel hewan yang hanya memiliki 10-20 aparatus golgi.di sini bisa terjadi pembuatan polisakarida dalam bentuk
selulosa yang digunakan sebagai bahan penyusun dinding sel. Secara umum
fungsi dari apparatus golgi antara lain:
1)
secara aktif terlibat dalam proses sekresi,
terutama pada sel-sel kelenjar
2)
membentuk dinding sel pada tumbuhan;
e. Mitokondria
merupakan organela penghasil energy dalam sel. Mitokondria
memiliki bentuk lonjong, memanjang dan kadang berbentuk cuping. Berdiameter
0,5nm dengan panjang sampai 6nm dan dibatasi sampul yang terdiri dari dua membran
unit. Membran sebelah dalam membentuk Krista ke dalam matriks. Matriks terutama
terbuat dari protein. Mitokondria berisi
ribosom yang ukurannya lebih kecil daripada yang terdapat dalam sitoplasma dan
dalam fibril DNA, tetapi kemampuan genetiknya terbatas. Fungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang
menghasilkan banyak ATP karena itu
mitokondria diberi julukan “The Power
House”.
f. Mikrobodi adalah badan renik berdiameter 0,5-1,5 nm,
yang terdapat pada terdapat pada klorenkim tumbuhan dikotil dan monokotil dan
berhubungan dengan kloroplas. Mikrobodi diselubungi oleh membran tunggal dan
matriksnya tampak seperti granul atau fibril. Peranannya membantu proses-proses
biokimia dalam sel dan foto respirasi. Ada dua kelompok mikrofibril yaitu : a)
glioksisom adalah kelompok yang terlibat dalam pemecahan asam lemak menjaadi
asetil CoA dan sintesis suksinat dari asetil CoA; dan b) perioksisom yaitu kelompok yang
berhubungan dengan kloroplas dan merupakan tempat fotorespirasi asam glikolat.
Gambar 12. Keberadaan
perioksisom pada sel-sel daun (A) Beta vulgaris dan (B) Nicotiana tabacum Dekat dengan
membran ganda kloroplas. Pada B, perioksisomnya berisi Kristal (Disadur
dari Esau, 1977.)
g.
Mikrotubula
adalah tabung berdiameter 240A
dari subunit protein globular. mikrotubula mengatur posisi organel di
dalam sel. Mikrotubula dibagi menjadi dua, yaitu mikrotubula singlet dan
mikrotubula doublet. Mikrotubula memiliki dua ujung, yaitu ujung negatif yang
terhubung dengan pusat pengatur mikrotubula, dan ujung positif yang berada di
dekat membran plasma. Organel dapat meluncur di sepanjang mikrotubula untuk mencapai
posisi yang berbeda di dalam sel, terutama saat pembelahan sel.
Gambar
13. Sitokenesis pada sel mesofil daun Nicotiana tabacum. Setelah plat sel
terbentuk pragmoplas mikrotubular mengambil posisi di sekitar plat sel (disadur
dari Esau, 1977)
h.
Plastida merupakan organel yang khas pada sel tumbuhan. Bentuk
warna dan ukurannya bermacam-macam. Tipe utama plastida adalah kloroplas,
kromoplas, dan leokoplas. Kloroplas membawa pigmen klorofil yang menyebabkan
warna hijau pada daun. Kromoplas membawa pigmen karotinoid yang menyebabkan
warna kuning jingga atau merah sedangkan leukoplas membawa plastida tanpa
pigmen biasanya terdapat pada jaringan yang tidak terkena cahaya.
i.
Kloroplas pada sel tumbuhan ada
bagian paling spesifik yang tidak terdapat pada sel hewan, yaitu bagian yang
berperan dalam proses fotosintesis. Pada sel-sel tumbuhan, kloroplas berbentuk
cakram dengan diameter 5-8 um dengan tebal 2-4 um. Kloroplas dapat dilihat
pada Gambar di bawah
Gambar
14. Kloroplas dengan grana pada sel daun Nicotiana tabacum (disadur dari Esau,
1977)
Kloroplas dibungkus oleh membran ganda, yaitu membran
internal (dalam) dan membran eksternal (luar).
1) Membran
Internal (Dalam)
Pada
membran ini tidak terdapat lipatan (halus), dan terdapat banyak pigmen fotosintesis
yang terletak pada thilakoid. Pigmen ini akan menangkap cahaya matahari
dan mengubah energi cahaya ini menjadi energi kimia dalam bentuk ATP (Adenosin
Trifosfat), melalui proses fotosintesis. Tumpukan dari beberapa thilakoid
akan membentuk granum. Thilakoid yang memanjang menghubungkan granum satu
dengan lainnya disebut stroma. Pigmen fotosintesis tersebut antara lain
klorofil dan karotenoid.
a) Klorofil
Klorofil
meliputi klorofil a dan b. Klorofil merupakan pigmen hijau untuk menangkap energi
cahaya matahari, misalnya sinar merah, biru, ungu, dan memantulkan sinar hijau.
b) Karotenoid
Karotenoid
merupakan pigmen kuning sampai jingga. Karotenoid menyerap sinar gelombang
antara hijau-biru.
2) Membran
Eksternal (Luar)
Pada membran ekternal ini tidak mengandung klorofil
maupun karotenoid, melainkan mengandung pigmen xanthofil yang disebut
violaxanthin.
j.
Vakuola menempati lebih dari 90% volume sel-sel dewasa. Pada
sel tumbuhan, vakuola selalu ada. Semakin tua suatu tumbuhan, maka vakuola
yang terbentuk semakin besar. Vakuola
adalah bagian ruangan dalam sel berisi yang dibatasi membran tonoplas. Cairan
itu berisi berbagai macam organik dan anorganik misalnya gula protein asam
oganik phospatida tanin kalsium oksalat juga berbagai kalsium oksalat juga
berbagai macam kristal. Selain sebagai “Gudang” vakuola juga berperan pada
beberapa hal misalnya dalam mengatur air
untuk mempertahankan turgor sel, berperan dalam gerak pada tumbuhan karena
tonoplas mempunyai kemampuan menyerap dan melepaskan air dengan cepat, misalnya
gerak membuka dan menutupnya stomata, gerakan putrid malu dan mekarnya bunga.
Gambar
15. Vakuola, memperlihatkan keberadaan
vakuola pada sel parenkim Nicotiana
tabacum, terlihat inti berda di tengah dan vakuola terpragmentasi di daerah
sekitarnya. (disadur dari Evert,2007)
Komponen
Nonprotoplasma
Komponen
Nonprotoplasma merupakan komponen protoplas yang terdapat dalam vacuola tetapi
kadang-kadang ada di sitoplasma yang merupakan penyusun bahan makanan atau
produk metabolisme yang lain. Bahan ini umumnya dikenal sebagai bahan ergastik
yang meliputi :
1.
Karbohidrat umumnya berupa pati dan selulosa. Selulosa sangat
penting dalam proses pembentukan dinding sedangkan pati sebgai bahan cacangan
makanan. Pati terdapat sebagai butiran-buritan dalam sitoplasma dengan bentuk
dan ukuran yang bermacam-macam misalnya pada kentang berukuran antara 70 sampai
100 mikron sedangkan pada jagung antara 12 sampai 16 mikron. Butir pati itu
memiliki lapisan-lapisan yang akhirnya akan berhenti pada titik yang dinamakan
hilum. Berdasarkan jumlah hilumnya maka butir pati dibagi menjadi beberapa tipe
yaitu : (a). Tipe tunggal bila hanya
terdapat satu hilum pada satu butir pati. (b). Tipe majemuk bila terdapat lebih dari satu hilum dalam satu butir
pati. (c). Tipe setengah majemuk merupakan
kombinasi antara tipetunggal dan tipe majemuk. Selain tiga tipe diatas butir
pati juga dapat dibedakan berdasarkan letak hilumnya terdapat dua tipe yaitu
(a). Konsentris bila letak hilum
terdapat di tengah-tengah butir pati. (b). Eksentris
bila letak hilum terletak dipinggir
2.
Protein merupakan bahan utama dari protoplasma yang hidup.
Berfungsi dalam berbagai metabolisme sel. protein di dalam sel ditemukan dalam
berbagai bentuk, terutama pada biji. Misalnya protein amorf ditemukan pada
lapisan endosperm paling luar yang disebut aleuron, pada kariopsis serealia.
Pada sel parenkim perifer umbi kentang ditemukan protein dalam bentuk
kristaloid kuboidal.
3.
Kristal merupakan endapan anorganik pada sel tumbuhan yang
hampir semuanya terdiri dari kristal kalsium oksalat dan silika. Kristal ini
dapat dijmpai dalam berbagai bentuk dan ukuran misalnya prisma, jarum (rapida),
bintang, tetrahedral, rhombohedral, Drussen, serta butir-butiran pasir.
4. Sistolit dianggap sebagai Kristal yang terdapat
melekat pada dinding sel. sel yang bersangkutan disebut litosist. Kristal
terdapat dalam vakuola atau dalam lumen, jika protoplas sel yangt bersangkutan
telah hilang. Kadang-kadang terdapat sebagian atau seluruhnya tertanam dalam
dinding sel.
Gambar
18. Kristal kalsium karbonat. Penampang
lintang daun Ficus elastica
memperlihatkan sistolit yang terbentuk di bagian epidermis (disadur dari Evert,
2007)
5.
Minyak merupakan bahan ergastik yang terdapat pada semua bagian sel. Bisa
ditemukan pada vakuola atau sekitar dinding sel.
6.
Tannin merupakan senyawa kompleks yang tidak mengandung nitrogen, umumnya
ditemukan larut dalam getah sel. tannin merupakan derivate dari phenol dan
berhubungan dengan glikosida. Tannin berfungsi sebagai pelindung protoplasma
dari luka, kerusakan, pelapukan yang disebabkan oleh rayap dan hama. Tannin
terdapat pada dinding sel, daun, dan buah yang belum matang.
7.
Lateks merupakan cairan seperti susu yang ditemukan pada buluh panjang
bercabang, dikenal sebagai laticifer. Kalau buluh tersebut dipotong atau
dilukai lateks akan keluar. Karet dan opium berasal dari lateks.
8.
Gum (getah) merupakan eksudat yang keluar dari batang pada banyak tumbuhan.
Gum larut dalam air dan tidak larut dalam alcohol. Contoh tumbuhan yang
menghasilkan gum adalah tanaman akasia.
9.
Resin (damar) ditemukan pada saluran resin berbagai tumbuhan conifers
misalnya turpentine dihasilkan pada pohon pinus; Canada balsam dihasilkan pada
Abies balsamea; Varnish dihasilkan dari Conifers.
10. Lemak dan zat-zat yang berhubungan dengan lemak
dapat ditemukan dalam jumlah kecil dalam sitoplasma atau plastida. Lemak sering
terdapat sebagai bahan cadangan dalam
biji, spora, embrio, dan sel meristematik.
2.2.3. Inti Sel
(Nukleus)
Nukleus merupakan organ terbesar sel, dengan ukuran
diameter antara 10-20 nm. Nukleus memiliki bentuk bulat atau lonjong. bahkan pada sel mikrospora (sel kelamin
jantan) pada fase uninukleat akhir bentuknya sangat-sangat lonjong.Hampir
semua sel memiliki nukleus, karena nukleus ini berperan penting dalam aktivitas
sel, terutama dalam melakukan sintesis protein. Biasanya sebuah sel hanya
memiliki satu nukleus saja, Komposisi nukleus terdiri atas membran nukleus,
matriks, dan anak inti.
Gambar 19 :
(A) Diagram struktur Inti Sel, (B)
struktur inti sel dengan bagian anak inti terlihat sangat jelas.
a) Membran Nukleus (Karioteka)
Susunan molekul membran ini sama dengan susunan molekul membran sel,
yaitu berupa lipoprotein. Membran inti juga dilengkapi dengan poripori yang
dapat memungkinkan hubungan antara nukleoplasma dan sitoplasma. Adanya membran yang membatasi
inti pertama kali ditunjukkan oleh O. Hertwig dalam tahun 1893. Tetapi, pada
waktu itu minat untuk mempelajari membran tersebut sangat kecil. hingga saat
mikroskop elektron dapat membuktikan bahwa membran inti adalah bersifat bilayer
lipid. Kedua membran berfusi pada tempat pori inti, sedang di bagian-bagian
lain dipisahkan oleh ruang perinukleus yang bervariasi dalam ketebalannya
antara 10-50 nm. Kenampakan yang melipat pada pori-pori inti dan tipisnya ruang
perinukleus memantapkan istilah "nuclear
envelope". Pori-pori
ini berperan dalam memindahkan materi antara inti sel dan sitoplasmanya.
Membran inti hanya bisa dilihat dengan jelas dengan menggunakan mikroskop
elektron. Dengan alat ini akan terlihat bahwa
selubung inti merupakan suatu kantong pipih yang tersusun dari membran inti yang
dibatasi oleh suatu ruang yang sangat kecil. Kedua membran selubung inti
berfusi pada suatu jarak tertentu untuk membentuk pori inti yaitu saluran
dimana bagian dalam nukleus berhubungan dengan sitoplasma. Pori-pori ini tidak
membiarkan tertutupnya difusi antara kompartemen inti dan sitoplasma. Setiap
pori nampak tertutup oleh membran yang halus lebih tipis dari membran sel
lainnya. Inti berfungsi mengatur lewatnya bahan melalui pori . bagian terluar
dari dua membran inti nampak bersambung dengan membran RE dan kompleks Golgi.
Gambar 20 Model untuk susunan porus inti.
Membran luar selubung inti merupakan struktur yang
dinamis, dimana pada tempat-tempat tertentu berfusi dengan retikulum
endoplasma. Pada membran luar selubung
inti juga dapat dijumpai partikel-partikel ribosom. Membran luar dan membran dalam mempunyai
perlekatan dengan bagian dalam sel. Pada sel-sel tertentu terdapat filamen-filamen dengan tebal 10nm
yang memanjang dari permukaan sebelah luar selubung inti ke dalam sitosol, kadang-kadang
ujungnya berhubungan dengan organel-organel lain atau membran plasma. Permukaan dalam selubung inti juga dilapisi
dengan filamen-filamen dan struktur serabut.
Beberapa filamen dan serabut dapat memanjang hingga ke bagian dalam
inti, dan yang lain dapat melekat ke bahan kromatin. Dengan demikian nukleus bukan merupakan
elemen yang mengapung bebas di dalam sel, melainkan posisinya ditahan oleh
filamen-filamen yang memanjang dari permukaannya ke seluruh bagian dalam sel.
Struktur selinder bukan membran yang mengelilingi bagian dalam pori disebut annulus. Di dalamnya terdapat satu granula pusat. Pada beberapa preparat terlihat adanya serabut-serabut keluar dari granula pusat dan bahan annulus tegak
lurus dengan bidang selubung inti. Selain struktur tersebut, terdapat pula bahan
amorf yang membentuk suatu diafragma.
Gambar
21. Struktur Ultra Selubung Inti (Adnan, 2005)
b) Matriks (Nukleoplasma)
Nukleoplasma terdiri atas
cairan inti yang tersusun dari zat protein inti yang disebut dengan
nukleoprotein. Tergantung pada tipe sel atau jaringan
asal matriks, protein mungkin lebih dari 90 % dari bahan, dengan jumlah kecil
RNA, DNA, dan fosfolipida. Fungsi matriks inti adalah replikasi, transkripsi,
dan proses transpor posttranskripsional.
c)
Anak
Inti (Nukleolus)
Nukleolus adalah bagian dalam inti
sel yang paling dominan dan adalah di antara struktur subseluler yang diuraikan
dengan mikroskopi. Nukleolus tidak dipisahkan dari bagian nukleoplasma oleh
membran, tetapi pada banyak sel, tepinya mempunyai hubungan dengan kromatin
(kromatin perinukleus). Tergantung pada keadaan fisiologi sel, nukleoli
bervariasi dalam jumlah, dan ukuran. Nukleolus terutama mengandung RNA dan
protein.
Fungsi
nukleolus mempunyai hubungan dengan sintesis protein. Adalah jelas bahwa fungsi
primer nukleolus adalah sintesis sebagian besar tRNA yang terdapat pada subunit
kecil dan besar pada ribosom dan penumpukan rRNA dengan protein ribosom untuk
membentuk partikel-partikel preribosom. Di dalam nukleuplasma terdapat satu atau lebih nukleolus. Pada proses pewarnaan nukleolus akan menyerap
warna paling kuat daripada komponen sel lain. Nukleolus bersifat sangat padat
berbutir dan berserabut serta tidak dilapisi dengan membran.
0 komentar:
Posting Komentar