Semua organisme tersusun atas sel. Beberapa organisme terdiri dari satu sel yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata telanjang, sementara yang lain, seperti kita, terdiri dari banyak sel. Sel adalah bagian dari kehidupan seperti yang kita ketahui sehingga kita tidak dapat membayangkan organisme yang tidak bersifat seluler. Pada artikel ini, kita akan melihat dari dekat struktur internal sel. Dalam bab berikut, kita akan fokus pada sel yang sedang beraksi—bagaimana mereka berkomunikasi dengan lingkungan, tumbuh, dan bereproduksi. Tiga fitur utama semua sel adalah membran plasma, nukleoid atau nukleus, dan sitoplasma.
Sitoplasma mencakup zat di dalam dan di luar inti membran plasma. Sitoplasma adalah zat yang mengandung komponen seluler yang berbeda. Perbedaan utama antara sitoplasma eukariotik dan prokariotik adalah struktur internal yang kompleks dari sitoplasma eukariotik yang terdiri dari batang yang sangat kecil (mikrofilamen dan filamen menengah) dan silinder (mikrotubulus). Mereka membentuk sitoskeleton bersama-sama. Sitoskeleton memberikan dukungan dan bentuk dan mendukung transportasi sel zat. Aliran sitoplasma adalah pergerakan sitoplasma eukariotik dari satu bagian sel ke bagian lain, yang membantu mendistribusikan nutrisi dan memindahkan sel melintasi permukaan.Perbedaan lain antara sitoplasma prokariotik dan eukariotik adalah bahwa banyak enzim penting yang ditemukan dalam sitoplasma prokariota diasingkan dalam organel eukariota.
Organel sitoplasma
Organel sitoplasma adalah struktur sitoplasma kecil yang menjalankan fungsi tertentu. Organel sitoplasma diklasifikasikan sebagai organel membran atau non-membran, berdasarkan apakah membran mengelilinginya. Organel membran sitoplasma adalah retikulum endoplasma, kompleks Gogli, mitokondria, plastida (pada sel hewan) dan lisosom (pada sel tumbuhan) sedangkan organel sitoplasma non-membran termasuk ribosom, sitoskeleton dan sentriol. Mari kita pelajari struktur dan fungsi masing-masing organel sitoplasma ini secara rinci.
Retikulum endoplasma
Retikulum endoplasma (ER) adalah sistem ekstensif dari membran terlipat yang membagi menjadi kompartemen dan saluran bagian dalam sel eukariotik. RE adalah yang terbesar dari membran dalam. Istilah endoplasma berarti “dalam sitoplasma,” dan untuk “jaring kecil” istilah retikulum adalah bahasa Latin. Retikulum menjalin melalui bagian dalam sel dalam lembaran, membuat serangkaian saluran di antara lipatannya. Dua kompartemen terbesar dari banyak kompartemen dalam sel eukariotik adalah wilayah dalam RE, yang disebut ruang cisternal, dan wilayah luar, sitosol.
Area permukaan RE yang didedikasikan untuk sintesis protein banyak dipelajari dengan ribosom, protein molekul besar dan agregat asam ribonukleat (RNA) yang menerjemahkan salinan RNA gen menjadi protein. Daerah RE yang kaya ribosom tampak berkerikil melalui mikroskop elektron, seperti permukaan amplas, dan oleh karena itu disebut RE kasar. Daerah RE disebut sebagai daerah RE halus dengan relatif sedikit ribosom terikat. Membran RE halus mengandung banyak enzim tertanam, yang sebagian besar hanya aktif ketika terhubung ke membran. RE kasar mensintesis protein, sedangkan RE halus mengatur sintesis lipid dan aktivitas biosintesis lainnya.
Kompleks Gogli
Pada akhirnya, sebagian besar protein yang dihasilkan oleh ribosom yang melekat pada RE kasar diangkut ke daerah sel lain. Langkah jalur transportasi adalah melalui organel yang disebut kompleks Golgi. Ini terdiri dari 3 hingga 20 tangki yang terlihat seperti tumpukan roti pita. Tangki sering melengkung; memberikan kompleks Golgi bentuk seperti cangkir Protein yang disintesis oleh ribosom pada RE kasar dikelilingi oleh sebagian membran RE yang akhirnya bertunas dari permukaan membran untuk membentuk vesikel transpor. Vesikel pengangkut menyatu ke dalam tangki dengan tangki kompleks Golgi. Protein diubah dan bergerak melalui vesikel yang bertunas dari tepi sisterna dari satu tangki ke tangki lainnya. Enzim cisternal mengubah protein menjadi glikoprotein, glikolipid dan lipoprotein.Beberapa protein yang diproses meninggalkan sisterna dalam vesikel sekretorik yang menghasilkan protein ke membran plasma yang terlepas dari sisterna, tempat protein tersebut dilepaskan melalui eksositosis. Protein olahan lainnya meninggalkan tangki di vesikel yang benar-benar mengirimkan isinya ke membran plasma. Akhirnya, dalam vesikel yang disebut vesikel penyimpanan, beberapa protein yang diproses meninggalkan sisterna.
Lisosom
Lisosom terbentuk dari kompleks di Golgi dan benar-benar terlihat seperti bola terbatas pada membran. Lisosom hanya memiliki satu membran dan tidak memiliki struktur internal, tidak seperti mitokondria. Tetapi mereka mengandung sebanyak 40 enzim pencernaan yang kuat yang dapat memecah molekul yang berbeda. Selain itu, enzim ini juga dapat mencerna bakteri yang masuk ke dalam sel. Sel darah putih manusia mengandung sejumlah besar lisosom, yang menggunakan fagositosis untuk menelan bakteri.
Mitokondria
Dalam sitoplasma sebagian besar sel eukariotik, organel berbentuk bola atau batang disebut mitokondria. Jumlah mitokondria per sel sangat bervariasi antara jenis sel yang berbeda. Mitokondria adalah membran ganda yang mirip dengan struktur membran plasma. Membran luar mitokondria halus, tetapi dalam serangkaian lipatan yang disebut krista, membran mitokondria bagian dalam tersusun. Pusat mitokondria adalah zat setengah cair yang disebut matriks. Membran bagian dalam menyediakan area permukaan yang sangat besar di mana reaksi kimia dapat terjadi karena sifat dan susunan krista. Beberapa protein yang berfungsi dalam respirasi seluler terletak di krista membran mitokondria bagian dalam, termasuk enzim yang membuat ATP, dan banyak langkah metabolisme yang terlibat dalam respirasi seluler terkonsentrasi di matriks.Karena peran sentralnya dalam produksi ATP, mitokondria sering disebut “pembangkit tenaga sel”.
Mitokondria mengandung ribosom 70S-nya sendiri dan beberapa DNA, serta mesin yang diperlukan untuk mereplikasi, menyalin, dan menerjemahkan informasi yang disandikan DNA. Selanjutnya, dengan tumbuh dan membelah menjadi dua, mitokondria dapat mereproduksi lebih atau kurang dengan sendirinya. Kloroplas mengandung ribosom 70S, DNA, dan enzim sintesis protein. Mereka dapat berkembang biak di dalam sel sendiri. Cara kloroplas dan mitokondria berkembang biak — tumbuh dalam ukuran dan kemudian membelah menjadi dua — sangat mengingat multiplikasi bakteri.
Ribosom
Ribosom yang juga ditemukan bebas di sitoplasma melekat pada permukaan luar retikulum endoplasma kasar. Ribosom adalah situs sel sintesis protein. Retikulum endoplasma eukariotik dan ribosom sitoplasma agak lebih besar dan lebih padat daripada sel prokariotik. Ribosom eukariotik ini adalah ribosom 80S, masing-masing terdiri dari subunit besar 60S yang terdiri dari tiga molekul rRNA dan subunit 40S yang lebih kecil yang terdiri dari satu molekul rRNA. Subunit diproduksi secara terpisah di dalam nukleus dan keluar dari nukleus setelah diproduksi dan bergabung dalam sitosol bersama-sama.
Kloroplas dan mitokondria mencakup ribosom 70S yang dapat mengindikasikan evolusi prokariota. Beberapa ribosom tidak terikat pada struktur apapun dalam sitoplasma, yang disebut ribosom bebas. Ribosom bebas terutama mensintesis protein yang digunakan di dalam sel. Ribosom lain, yang disebut ribosom membran, melekat pada membran nukleus dan retikulum endoplasma. Ribosom ini mensintesis protein untuk penyisipan membran plasma atau ekspor sel. Di dalam ribosom mitokondria, protein mitokondria disintesis. 10 sampai 20 ribosom kadang-kadang datang bersama-sama dalam susunan yang ketat yang disebut poliribosom.
Matriks sitoplasma, mikrofilamen, filamen intermediet, dan mikrotubulus
Matriks sitoplasma mengandung banyak organ sel eukariotik. Salah satu bagian sel yang paling penting dan kompleks adalah matriks. Ini adalah “lingkungan” organel dan lokasi dari banyak proses penting biokimia.
Sitoskeleton terdiri dari tiga jenis filamen: mikrofilamen, mikrotubulus dan filamen menengah. Mikrofilamen adalah filamen protein kecil dengan diameter 4 hingga 7 nm, yang dapat tersebar di dalam matriks sitoplasma atau diorganisasikan ke dalam jaringan dan susunan paralel. Mikrofilamen terdiri dari protein aktin yang mirip dengan aktin – protein kontraktil jaringan otot. Mikrofilamen terlibat dalam gerakan sel dan perubahan bentuk seperti gerakan butiran pigmen, gerakan amoeboid, dan aliran protoplasma pada jamur lendir.
Mikrotubulus berbentuk seperti silinder tipis dengan diameter sekitar 25 nm. Kedua protein tersebut memiliki berat molekul yang sama, dan urutan asam amino serta struktur tersiernya hanya sedikit berbeda. Setiap tubulin memiliki diameter sekitar 4 sampai 5 nm. Subunit ini dirakit dalam susunan heliks dalam satu putaran atau keliling membentuk silinder dengan rata-rata 13 subunit.
Mikrotubulus Melayani Setidaknya Tiga Tujuan:
(1) Membantu menjaga bentuk sel,
(2) Terlibat dalam mikrofilamen dalam pergerakan sel, dan
(3) Berpartisipasi dalam proses transportasi intraseluler.
Mikrotubulus ditemukan dalam struktur sel panjang dan tipis yang membutuhkan dukungan seperti aksopodia protista. Dalam struktur yang berpartisipasi dalam gerakan sel atau organel, mikrotubulus juga ada—spindel mitosis, silia, dan flagela. Filamen intermediet adalah elemen heterogen sitoskeleton. Mereka berdiameter sekitar 10 nm dan dapat dibagi menjadi beberapa kelas dari sekelompok protein. Dalam satu atau lebih dari kelas protein ini, filamen antara dengan fungsi yang berbeda dirakit.