Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Sel: Si Kecil yang Canggih

Masih ingatkah teman-teman bahwa sel mempunyai jenis prokariota dan eukariota? Prokariota adalah sel sederhana yang tidak memiliki membran inti sehingga tidak dapat diidentifikasi dengan jelas bagian intinya. Sementara itu, eukariota memiliki membran inti, sehingga inti sel dapat diidentifikasi secara jelas karena terbungkus di dalam membran. Dalam Bahasa Latin, eu memiliki arti sejati, sedangkan pro adalah sebelum, dan karion adalah inti. Eukariota ada yang uniseluler (satu sel) misalnya amuba, ragi, dan protozoa, dan ada juga yang multiseluler (banyak sel) misalnya tumbuhan, hewan, dan manusia. Nah, yang akan dijelaskan di sini adalah sel manusia yang tentulah termasuk dalam eukariota.

Sel adalah unit terkecil yang menyusun jaringan, jaringan membentuk organ, dan organ membentuk sistem organ. Untuk mengetahui bagaimana organ dan sistemnya di dalam tubuh kita, maka akan lebih tepat bila kita memulai dari yang terkecil dulu, yaitu sel. Sel pada binatang dan manusia memiliki diameter lebih kurang 10-20 µm. Sel-sel tubuh mempunyai bentuk dan fungsi yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi jaringan atau organ tersebut, namun semua sel mempunyai struktur internal yang sama. Sel terpisah dari sel yang lainnya oleh membran yang semipermeabel. Setiap sel memiliki fungsi sebagai penghasil energi melalui proses respirasi, fungsi reproduksi, fungsi ekskresi, dan beberapa fungsi lain. Bagaimana sel bisa melakukan semua pekerjaan tersebut?

Ed-05-biologi-1

Seperti sebuah kabinet dalam pemerintahan, sel punya aparat yang disebut sebagai organel. Nah, organel itu terbentuk dari membran. Bagaimana caranya organel terbentuk dari membran ya? Perhatikan gambar struktur sel di atas. Pada gambar tersebut, terlihat ada bagian membran yang melengkung/melipat ke dalam sitoplasma. Lama-lama lipatan ini semakin ke dalam dan terlepas hingga membentuk suatu organel. Kalau lipatan ini berbentuk bulat besar jadilah nukleus. Selain itu, bentuknya bisa juga berlipat-lipat seperti retikulum endoplasma, badan golgi dan sebagainya yang oleh karenanya disebut sebagai sistem membran.

Pada dasarnya, sel terbagi menjadi 2 kompartemen utama yaitu sitoplasma dan nukleus. Sitoplasma meliputi semua bagian yang berada di dalam sel di luar nukleus. Di dalam sitoplasma terdapat beberapa organel misalnya mitokondria, retikulum endoplasma, ribosom, badan goldi, dan lisosom. Mitokondria berperan dalam memproduksi energi melalui proses respirasi. Retikulum endoplasma dan ribosom merupakan organel yang berperan utama dalam síntesis protein. Badan (apparatus) Golgi adalah membran kompleks dan vesikel yang bertugas pada sekresi protein yang disintesis di ribosom. Sedangkan lisosom adalah vesikel yang berisi enzim-enzim pencernaan.

Sel memiliki rangka yang disebut sebagai sitoskeleton. Seperti namanya, maka fungsinya adalah menyangga sel dari dalam dan berperan dalam pergerakan substansi/zat-zat di dalam sel. Sitoskeleton juga berperan dalam pergerakan dari luar sel pada organel sel yang berbentuk seperti rambut yang disebut sebagai silia atau flagela. Sitoskeleton terdiri atas dua komponen yaitu mikrotubulus dan mikrofilamen. Mikrotubulus berperan dalam pemisahan kromosom selama proses mitosis (pembelahan sel) dan menjaga integritas struktur sel.

Nukleus/inti sel mengandung asam deoksiribonukleat atau DNA (DeoxyribonucleicAcid) yang merupakan materi genetik sel. DNA pada satu individu di bagian mana saja adalah sama, baik di sel rambut, sel darah, kulit, otak, dan sebagainya. Kalau kalian suka menonton film Amerika di televisi, ahli forensik FBI mampu menganalisis DNA. Ahli forensik FBI tetap bisa memeriksa DNA padahal yang ditemukan hanya sampel rambut. Bagian rambut yang diperiksa khususnya adalah bagian pangkal rambut yang menempel di kepala.

Masih ingat bagaimana cara sel bereproduksi? Ya, betul sekali. Sel bereproduksi dengan cara membelah diri. Pada sel eukariotik, terdapat dua macam cara pembelahan sel, yaitu mitosis dan meiosis. Pembelahan meiosis hanya terjadi pada sel-sel reproduktif, yaitu sel ovum dan sel sperma. Yuk, kita ingat-ingat lagi mitosis dan meiosis ini! Karena penulis suka sekali mempelajari gambar, berikut ini disajikan gambar proses pembelahan sel untuk mempermudah kita dalam mengingatnya kembali.

Mitosis dan tahapannya.

Mitosis dan tahapannya.

Mari kita baca cerita yang ada pada gambar di atas. Pada saat interfase, kondisi sel seperti biasa dan membesar. Sebenarnya fase ini belum masuk mitosis karena sel tidak dalam keadaan membelah. Fase ini terdiri atas fase G1 (Growth) di mana sel bertumbuh ukurannya, fase S (Synthesis) pada saat terjadi replikasi kromosom, dan fase G2. Di dalam nukleus, terlihat kromatin yang berstruktur halus seperti jala yang nantinya akan menjadi kromosom. Di sini, terlihat 1 atau lebih bulatan kecil nukleolus. Di dalam sitoplasma, terlihat bulatan sentrosom. Di dalamnya terdapat 2 titik sentriol.

Pada saat profase, membran inti dan nucleolus mulai hilang. Sentriol pada sitoplasma membelah menjadi dua dan bergerak ke kutub berlawanan membentuk benang-benang spindle (mikrotubul). Kromosom terlihat sebagai benang panjang (kromatid) yang kemudian menjadi pendek dan tebal karena mengalami spiralisasi. Selain itu,  kromosom terlihat ganda kecuali pada kinetokor/sentromer.

Pada saat metafase, pasangan kromatid bergerak ke ekuator (tengah) dan sister chromatid menyatu di sentromer/kinetokor.

Pada saat anafase, sentromer/kinetokor membelah menjadi dua, dan beserta masing-masing kromatid tunggal bergerak ke kutub berlawanan akibat tarikan benang-benang spindle yang disebut sebagai daughter’s chromosome.

Pada saat telofase, membran inti pada masing-masing kutub mulai terbentuk kembali. Proses ini terjadi di dalam nukleus dan berakhir dengan terbentuknya dua nukleus pada akhir telofase, kemudian dilanjutkan dengan pembelahan sitoplasma yang disebut sitokinesis. Dengan demikian, sempurnalah proses mitosis atau pembelahan sel dengan membawa sifat (kromosom) yang sama persis dengan sel asal.

Apa bedanya dengan meiosis? Dan mengapa sel telur/ovum serta sel sperma membelahdiri dengan proses meiosis? Seperti yang kita tahu, jumlah kromosom manusia adalah 46 kromosom atau 23 pasang. Pada pembelahan mitosis yang terjadi pada sel tubuh, jumlah kromosom yang dihasilkan juga sama, yaitu 46 kromosom. Pembelahan ini akan menyebabkan pertumbuhan (badan bertambah besar atau tinggi).

Pada sel telur atau sperma, proses reproduksi (pembuahan) akan melebur untuk membentuk individu baru. Apabila masing-masing membawa 46 (2n/diploid) kromosom dan tidak terjadi pengurangan menjadi setengahnya, individu baru akan memiliki 2 x 46 kromosom. Kalau ini yang terjadi, individu tersebut kemungkinan besar akan gugur. Peleburan ovum dan sperma dan meiosis adalah awal mula perkembangan janin. Jika pembelahan awal tidak berjalan sebagaimana mestinya, pembelahan berikutnya tidak akan terjadi atau dengan kata lain individu baru akan gugur. Tetapi, dalam jumlah sangat kecil (jarang), ada beberapa kasus di mana walaupun pembelahan meiosis gagal, janin tetap dapat tumbuh. Dalam kasus seperti ini, individu yang dilahirkan biasanya akan memiliki kelainan, misalnya gigantisme (tubuh raksasa).

Ed-05-biologi-3

Perbedaan mitosis dan meiosis
(diunduh dari materi General Biology oleh Prof. Teresa Fischer, http://faculty.irsc.edu/FACULTY/TFischer/Default.htm).

Kita wajib bersyukur, Sang Pencipta membuat mekanisme meiosis pada sel gamet (sel telur dan sperma) untuk mencegah terjadinya keguguran atau kelainan. Oosit primer mempunyai 46 kromosom dan mengalami meiosis menjadi separuhnya yaitu 23 (n/haploid) kromosom yang disebut oosit sekunder (ovum) ketika akan dibuahi oleh sperma. Sel sperma yang membuahi mengalami hal serupa, berasal dari spermatosit primer yang bermeiosis menjadi spermatosit sekunder yang mempunyai 23 kromosom, maka hasil fusi/penyatuan keduanya akan menghasilkan zygot (calon individu baru) yang mempunyai 46 kromosom, konsisten setiap generasi.

Sungguh mengagumkan bahwa dalam unit terkecil dari tubuh kita terdapat sistem yang sangat canggih, padahal yang dituliskan di sini hanyalah sebagian kecil saja. Selain itu, pada proses ini pun masih banyak hal yang belum diketahui oleh para ilmuwan, misalnya mengapa dan bagaimana pada profase membran inti menghilang, mengapa dan bagaimana sentriol bergerak ke arah berlawanan, dan lain-lain. Masih banyak misteri yang belum kita temukan jawabannya. Semoga tulisan yang sedikit ini membawa manfaat dan menggelitik kita untuk selalu ingin tahu. Keingintahuan adalah awal dari penemuan.

Bahan bacaan:

  • Elizabeth J. Corwin, Handbook of Pathophysiology 3th Edition, Lippincott Williams and Wilkins (2003).
  • N. Campbell and J.B. Reece, Biology 8th Edition. Pearson-Benjamin Cummings, New York (2008).
  • Jablonski, Primate homeland: forests and the evolution of primates during the Tertiary

Penulis:
Dyah Ayu Woro Setyaningrum, dosen di Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. Kontak: dyah.setyaningrum(at)yahoo(dot)com.