Komponen-Komponen Penyusun Sel Tumbuhan

Tumbuhan tingkat tinggi tubuhnya tersusun oleh sejumlah sel, baik sel hidup maupun sel-sel mati. Sel-sel hidup memiliki persamaan dan perbedaan dalam struktur maupun fungsinya. Persamaannya adalah sel itu mempunyai dinding sel, terisi plasma yang terbungkus oleh membran plasma. Sedangkan perbedaannya terutama diakibatkan oleh lingkungan dan faktor genetik, yaitu akibat proses diferensiasi yang mengikuti proses pembelahan sel.

A.       Dinding Sel

Dinding sel merupakan salah satu ciri sel tumbuhan yang membedakannya dari sel hewan. Dinding ini melindungi sel tumbuh­an, mempertahankan bentuknya, dan mencegah penghisapan air secara berlebihan. Pada tingkat keseluruhan tumbuhan, dinding yang kuat yang terbuat dari sel khusus mempertahan­kan tumbuhan agar tegak melawan gaya gravitasi.

Sel tumbuhan muda pertama-tama mensekresi dinding yang relatif tipis dan lentur yang disebut dinding sel primer. Di antara dinding-dinding primer sel-sel yang berdekatan terdapat lamela tengah, lapisan tipis yang banyak mengandung polisakarida lengket yang disebut pektin. Apabila selnya telah dewasa dan berhenti tumbuh, sel ini memperkuat dindingnya. Sebagian sel tumbuhan melakukan hal ini hanya dengan mensekresi substansi pengeras ke dalam dinding primernya. Sel lain menambahkan dinding sel sekunder di antara membran plasma dan dinding primer. Dinding sekunder ini, seringkali menumpuk menjadi beberapa lapisan berlamina, memiliki matriks kuat dan tahan lama yang sanggup memberi perlindungan dan dukungan.  (Campbell, 2002).

Gambar Dinding sel tumbuhan. Sel muda mula-mula membentuk dinding primer tipis, seringkali ada penambahan dinding sekunder yang lebih kuat di dalam dinding primer ketika pertumbuhan terhenti. Lamela tengah yang lengket melekatkan sel-sel yang berdekatan menjadi satu. Dengan demikian, partisi multilapis di antara sel-sel ini terdiri atas dinding penghubung yang masing-masing disekresikan oleh selnya sendiri (Campbell, 2002).

Dinding sel terdiri dari: lamela tengah, dinding primer dan dinding sekunder. Antara sel-sel yang berdekatan ada lamela tengah yang merekatkan antara dua dinding sei menjadi satu. Lamela tengah terutama terdiri dari Ca-pektat berupa gel. Dinding primer adalah lapisan yang terbentuk selama pembentangan, terdiri dari hemiselulosa, selulosa, pektin, lemak, dan protein. Dinding sekunder biasanya lebih tebal dari dinding primer terutama terdiri dari selulosa dan kadang-kadang lignin, merupakan lapisan yang ditambahkan setelah proses pembentangan dinding sel selesai.

Tidak  semua   bagian   dinding   sel   mengalami   penebalan   dan  terisi   plasma (plasmodesmata).  Dinding primer memilki sejumlah daerah penipisan yang disebut noktah. Daerah ini memiliki plasmodesmata dengan kerapatan tinggi. Plasmodesmata adalah jalinan  benang sitoplasma  tipis yang  menembus dinding-dinding  sel yang bersebelahan, menghubungkan protoplas sel yang berdampingan. Dengan demikian dinding    sel    menjadi    berlubang-lubang    yang    memungkinkan    senyawa    kimia melewatinya.

Dinding sel yang berbatasan langsung dengan udara luar sering dilapisi kutin dan suberin (kutikula). Lapisan ini tidak seluruhnya tertutup rapat sehingga masih memungkinkan senyawa kimia melewatinya. Dinding sel berfungsi untuk memberi kekuatan mekanik sehingga sel mempunyai bentuk tetap serta memberi perlindungan terhadap isi sel, dan karena sifat hidrofilnya dapat mengadakan imbibisi air serta meneruskan air dan senyawa yang larut di dalamnya ke protoplas (Hasnunidah, 2007).

B.        Protoplas

Protoplas merupakan bagian yang hidup dari sel tumbuhan, meskipun di dalamnya juga terdapat berbagai senyawa anorganik. Protoplas terdiri dari empat bagian utama, yaitu: sitoplasma, nukleus, vakuola dan bahan ergastik.

Gambar 2. Struktur sel tumbuhan. Protoplas terdiri dari empat bagian utama, yaitu: sitoplasma, nukleus, vakuola dan bahan ergastik (Johnson, 2000).

1.      Sitoplasma

Sitoplasma merupakan bagian sel yang kompleks, suatu bahan cair yang mengandung banyak molekul, diantaranya berbentuk suspensi koloid dan organel-organel yang bermembran. Sitoplasma dan nukleus secara bersama-sama disebut protoplasma. Beberapa sel tumbuhan juga memiliki juga zat-zat murni yang tidak hidup disebut bahan ergastik, seperti: kalsium oksalat, benda-benda protein, gum, minyak, resin.

Sistem endomembran dalam Sitoplasma meliputi retikulum endoplasma, badan Golgi, selimut inti, dan organel sel serta membran lain (badan mikro, sferosom dan membran vakuola) yang berasal dari retikulum endoplasma atau badan Golgi. Sedangkan membran plasma dianggap satuan yang terpisah, meskipun tumbuh melalui penambahan sejumlah kantung yang berasal dari badan Golgi.

Mitokondria dan plastida yang diselimuti oleh selapis membran yang halus dan membran dalam yang melekuk-lekuk juga tidak berhubungan dengan sistem membran. Demikian pula ribosom, mikrotubul dan mikrofilamen bukan bagian dari sistem endomembran (Hasnunidah, 2007).

• Membran Plasma atau Plasmalemma

Membran plasma berfungsi mengatur aliran zat -zat terlarut masuk dan keluar

sel, dan mengatur aliran air melalui osmosis. Membran plasma bersifat diferensial permeabel,  artinya dapat melalukan  senyawa  kimia tertentu dan tidak  melalukan senyawa lainnya.

Membran plasma merupakan  lapisan  rangkap lipid dengan bagian: hidrofilik (suka air) molekul lipidnya berada di permukaan. Bagian lipofilik (suka lemak)_, molekul tersebut menghadap ke dalam lapisan rangkap sehingga menyebabkan adanya ruang yang terang. Molekul protein yang mencakup 50% bahan membran tenggelam di lapisan rangkap itu, dengan satu atau kedua ujung menonjol ke salah satu atau kedua permukaan membran. Kedua permukaan membran berbeda secara khas (Hasnunidah, 2007).

Gambar 3. Plasma membran (Johnson, 2000).

• Retikulum Endoplasma (ER = Endoplasmic Retikulum)

Pada banyak sel, ER menyerupai kantung kempis yang berlipat-lipat (disebut sisternae). ER membentuk sistem angkutan untuk berbagai macam molekul di dalam sel dan bahkan antar sel meialui plasmodesmata. Sejumlah ribosom sering berasosiasi dengan ER dalam hal sintesis protein. ER yang ditempeli ribosom disebut ER kasar. ER halus tak ber-ribosom dan senng berbentuk pipa (Hasnunidah, 2007).

• Badan Golgi

Dengan mikroskop elektron, badan golgi (diktiosom) terlihat sebagai tumpukan piring pipih yang berongga di dalamnya (sisternae) dengan tepian yang menggelembung dan dikelilingi oleh benda bulat-bulat (vesikel). Badan Golgi berperan dalam pembentukan membran plasma dan mengangkut enzim yang harus dibuat dalam sel, yang akan menentukan reaksi kimia yang terjadi dan menentukan struktur dan fungsi sel (Hasnunidah, 2007)

• Selimut Inti

Inti (nukleus) dikelilingi oleh dua membran unit yang sejajar yang disebut selimut inti. Ketebalan membran luar sedikit lebih tebal dibanding membran dalam. Keduanya dipisahkan oleh ruang perinukleus. Selimut inti mempunyai banyak pori. Membran dalam dan luar menyatu membentuk pinggiran pori, yang dipertahankan bentuknya oleh suatu bahan sehingga terjadi struktur yang disebut anulus. ER berhubungan dengan selimut inti, sedang ruang perinukleus bersambungan dengan ruang di antara membran sejajar ER (Hasnunidah, 2007).

• Membran Vakuola atau Tonoplas

Membran vakuola menyerupai plasmalemma, namun berbeda fungsinya dan sering agak lebih tipis. Tonoplas mengangkut zat terlarut keluar-masuk vakuola, sehingga mengendalikan potensial air (Hasnunidah, 2007).

•  Badan Mikro

Badan mikro adalah organel bulat yang terbungkus oleh selapis membran, berbutir-butir di sebelah dalamnya, dan kadang disertai kristal protein. Dua jenis badan mikro yang penting adalah peroksisom dan glioksisom yang masing-masing berperan khusus dalam aktivitas kimia sel tumbuhan. Perpksisom menguraikan asam glikolat yang dihasilkan dari fostosintesis, mendaur ulang molekul lain kembali ke kloroplas. Glioksisom menguraikan lemak menjadi karbohidrat selama dan sesudah perkecambahan biji. Hidrogen peroksida hasil reaksi ini juga diuraikan di dalam glioksisom (Hasnunidah, 2007).

•  Sferosom

Sferosom berbentuk bulat dan diselimuti oleh membran unit yang berasal dari ER, berisi bahan berlemak, dan menjadi pusat sintesis dan penyimpanan lemak (Hasnunidah, 2007).

•  Rangka Sel

Berkat perkembangan mikroskop elektron, diketahui bahwa mikrotubul dan mikrofilamen berprotein terdapat di hampir semua sel tumbuhan eukariotik. Bersama-sama dengan benang-benang penghubung membentuk tiga sistem rangka sel yang berlainan tapi terintegrasi dengan baik. Mikrotubul adalah silinder panjang yang berongga terdiri dari molekul protein bundar yang disebut tubulin. Fungsi mikrotubul diduga berkenaan dengan gerak yang mengarah , khususnya di kromosom saat sel membelah atau di organel sel. Gerak itu meliputi pengendalian arah mikrofibril selulosa pada dinding sel atau gerak sel itu sendiri.

Mikrofilamen merupakan stuktur padat yang lebih kecil, yang bertindak sendiri atau bersama-sama dengan mikrotubul untuk menggerakkan sel. Mikrofilamen terdiri dari protein aktin yang juga menjadi kandungan utama jaringan otot hewan. Fungsi lain mikrofilamen adalah mengatur arah aliran sitoplasma, kalau arah mikrofilamen berubah maka berubah juga arah aliran sitoplasma (Hasnunidah, 2007).

•  Ribosom

Sintesis protein merupakan fungsi sel yang vital yang berlangsung di ribuan ribosom. Ribosom tersebar di sitoplasma atau bergabung dengan ER kasar di dalam sel, dan selalu di membran rangkap ER di sisi sitosol. Ribosom juga menempel di membran luar selimut inti di sisi sitosol. Ribosom nampak sebagai bintik hitam pada mikrograf elektron. Sering juga membentuk rantai seperti untaian, khususnya dalam pola spiral (terpilin). Struktur ini dinamakan poliribosom atau polisom. Dalam ribosom, informasi genetik dari mRNA diterjemahkan menjadi protein (Hasnunidah, 2007).

Gambar Ribosom. Ribosom terdiri dari subunit besar dan kecil yaitu rRNA dan protein. Setiap subunit disintesis di dalam nukleolus dan dikeluarkan melalui pori nukleus ke dalam sitoplasma (Johnson, 2000).

Ribosom merupakan tempat sel membuat protein. Sel yang memiliki laju sintesis protein yang tinggi secara khusus memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak. Ribosom bebas tersuspensi dalam sitosol, sementara ribosom terikat dilekatkan pada bagian luar jalinan membran yang disebut retikulum endoplasmik. Sebagian besar protein yang dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi di dalam sitosol; contohnya ialah enzim-enzim yang mengkatalisis proses metabolisme yang bertempat di dalam sitosol (Campbell, 2002).

• Mitokondria

Pada mikroskop cahaya, mitokondria terlihat seperti bulatan, batang atau kawat kecil yang beragam bentuk dan ukurannya. Terbungkus membran rangkap, permukaan luarnya berlubang-lubang sedang permukaan dalamnya membentuk tonjolan-tonjolan (kristae) yang masuk ke dalam stroma. Membran dalam membungkus matriks, dan banyak enzim yang mengendalikan berbagai tahap dalam respirasi sel khususnya dan metabolisme umumnya ditemukan di sana atau di dalam matriks. Mitokondria memiliki DNA dan ribosom kecil di dalam matriksnya, sehingga mampu mensintesis porteinnya sendiri (Hasnunidah, 2007).

Gambar Mitokondria. Bagian dalam membran mitokondria berbentuk lipatan-lipatan yang disebut cristae, menambah lias permukaan untuk metabolisme oksidatif (Johnson, 2000).

•  Plastida

Plastida merupakan organel berbentuk lensa yang terdapat pada semua sel tumbuhan, diselimuti oleh sistem membran rangkap. Plastida mengandung DNA dan ribosom yang terbenam dalam matriks cair yang disebut stroma. Plastida terbentuk dari hasil pembelahan plastida terdahulu atau sebagai hasil diferensiasi proplastida. Plastida tak berwarna disebut leukoplas, contohnya: amiloplas yang mengandung butir-butir padi atau proteinoplas yang mengandung protein cadangan. Ada dua macam plastida berwarna, yaitu kloroplas yang mengandung klorofil dan berbagai pigmen yang menyertainya, dan kromoplas yang mengandung pigmen lain (karotenoid). Plastida terpenting adalah kloroplas, karena menjadi tempat berlangsungnya fotosintesis.

Kloroplas mengandung suatu sistem mebran yang bernama tilakoid, yang sering sambung-menyambung membentuk tumpukan membran yang disebut grana. Grana terbenam dalam stroma. Enzim yang mengendalikan fotosintesis terdapat di membran tilakoid dan di stroma (Hasnunidah, 2007).

2.      Nukleus

Nukleus merupakan pusat kendali pada sel tumbuhan eukariotik. Nukleus mengendalikan seluruh fungsi sel dengan menentukan berbagai reaksi kimia dan juga struktur dan fungsi sel. Nukleus merupakan organel berbentuk bulat atau memanjang yang terbungkus selimut inti. Plasma nukleus (nukleoplasma) berbutir-butir merupakan sistem koloid, mengandung kromatin yang pada pembelahan sel berubah menjadi kromosom. Fungsi kromosom adalah membentuk m-RNA yang mengatur sintesis protein. Di dalam plasma nukleus juga terdapat nukleolus yang jumlahnya tiap sel khas untuk tiap jenis. Nukleolus itu padat, bentuknya tak beraturan, merupakan massa serat dan butiran, dan berwarna gelap. Fungsi nukleolus adalah untuk sintesis r-RNA dan ribosom (Hasnunidah, 2007).

Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengontrol sel eukariotik (sebagian gen terletak di dalam mitokondria dan kloroplas). Nukleus ini umumnya merupakan organel yang paling mencolok dalam sel eukariotik, rata-rata berdiameter 5 µm. Di dalam nukleus, DNA diorganisasikan bersama dengan protein menjadi materi yang disebut kromatin. Kromatin yang diberi warna tampak melalui mikroskop cahaya maupun mikros-kop elektron sebagai massa kabur. Sewaktu sel bersiap untuk membelah (bereproduksi), kromatin kusut yang berbentuk benang akan menggulung (memadat), menjadi cukup tebal untuk bisa dibedakan sebagai struktur terpisah yang disebut kromosom. Nukleus ini mengontrol sintesis protein dalam sitoplasma dengan cara mengirim mesenjer molekuler yang berbentuk RNA.  (Campbell, 2002).

3.      Vakuola

Badan khas di sel tumbuhan selain dinding sel dan plastida adalah vakuola. Vakuola mengerjakan beberapa fungsi. Bentuk dan ketegangan jaringan yang hanya memiliki dinding primer adalah akibat adanya air dan bahan terlarut yang menekan dari dalam vakuola. Tekanan tersebut timbul karena osmosis. Konsentrasi bahan terlarut di dalam vakuola cukup tinggi, termasuk garam-garam, molekul-molekul organik kecil, beberapa protein (enzim) dan molekul-molekul lainnya. Beberapa vakuola mengandung pigmen yang menimbulkan warna pada banyak bunga atau dauh. Pada beberapa bagian tumbuhan, vakuola dapat mengandung bahan-bahan yang mungkin berbahaya bagi sitoplasma.

Sel muda yang aktif membelah di titik tumbuh batang dan akar mempunyai vakuola sangat kecil. Sebagian besar terbentuk dari ER, lalu tumbuh bersama sel, mengambil air secara osmosis dan bergabung satu sama lain. Sel dewasa sering memiliki vakuola yang mengisi 80-90% atau lebih volume sel, dan protoplasmanya tersisiih hingga hanya berupa lapisan tipis di antara tonoplas dan plasmalemma. Beberapa sel yang aktif membelah juga dapat bervakuola besar (Hasnunidah, 2007).

Sumber referensi pendukung:

• Agustriana, Rochmah dan Tunjung Tripeni. 2006. Buku Ajar. Fisiolog Tumbuhan I. Universitas Lampung : Bandar Lampung.
• Campbell, Reece – Mitchell. 2002. Biologi. Erlangga : Jakarta.
• Hasnunidah, Neni. 2010. Buku Ajar. Fisiologi Tumbuhan. Universitas Lampung : Bandar Lampung.
• Lakitan, Benyamin. 2001. Dasar-Dasar Fisiologi Tumbuhan. PT. Raja Grafindo Persada : Jakarta.
• Salisbury, F.B dan C.W. Ross. Fisiologi Tumbuhan. ITB Bandung : Bandung.
• Sutrian, Yayan. 1992. Pengantar Anatomi Tumbuh-Tumbuhan. Tentang Sel & Jaringan. Rineka Cipta : Jakarta.