Sel dan Jaringan Tumbuhan

SEL DAN JARINGAN TUMBUHAN

Latar Belakang

Sel merupakan unit struktural fungsional terkecil dari kehidupan. Sel dibentuk atas berbagai kompartemen. Organ tubuh manusia terbentuk dari sel dan matriks interselular. Untuk mengamati sel dan jaringan tubuh yang berukuran kecil diperlukan mikroskop dan pengetahuan pemrosesan jaringan dan istilah-istilah dalam pengamatan mikroskopis sel. Struktur sel terdiri dari dua bagian yaitu protoplasma dan membran/dinding sel. Fungsi sel adalah tempat terjadinya fungsi kehidupan. Ukuran dan tipe sel memiliki ukuran yang sangat kecil. Umumnya, sel berdiameter 1-100 m. sel-sel memiliki volume kecil dengan tujuan untuk mempertahankan rasio yang besar dari luas permukaan terhadap volume. Sel terdiri atas dua kelompok utama yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik adalah sel eukariotik terdapat pengorganisasian atau pemisahan organel-organel sel yang lebih jelas, sedangkan organel-organel sel prokariotik tidak memiliki membran seperti sel eukariotik, seluruh proses metabolisme prokariotik terjadi dalam sitoplasma sel.

Sel tumbuhan memperlihatkan variasinya yang sangat besar dalam hal ukuran dan strukturnya. Perbedan-perbedaan itu merefleksikan fungsi yang beragam dari sel-sel tersebut dalam  fisiologi tumbuhan yang bersangkutan. Sekelompok sel yang mempunyai asal, struktur dan  fungsi yang sama membentuk jaringan. Ilmu  yang mempelajari tentang  jaringan  tumbuhan  disebut dengan  histologi. Seringkali dijumpai adanya sekelompok sel yang secara kesatuan (unit) tampak seperti jaringan, tetapi sebenarnya bukan jaringan melainkan koloni sel, misalnya pada ganggang Syrogyra dan Volvox.

Beberapa jaringan menyusun organ dan organ-organ tersebut membentuk satu kesatuan dalam sistem tubuh makhluk hidup. Jaringan diklasifikasikan menurut dasar yang berbeda, dapat berdasarkan asal usul, struktur atau fisiologi. Tubuh tumbuhan terdiri atas kumpulan sel-sel yang mempunyai asal, fungsi, serta struktur yang sama dan disebut sebagai jaringan. Berdasarkan perkembangannya, jaringan tumbuhan dapat dibedakan menjadi jaringan embrional (muda) dan jaringan dewasa. Jaringan dewasa merupakan perkembangan dari jaringan embrional yang mengalami differensiasi struktur maupun fungsi. Jaringan meristem merupakan jaringan embrional yang terdapat pada tumbuhan. Sedangkan jaringan dewasa terdiri dari jaringan-jaringan yang membentuk sistem jaringan pelindung, jaringan dasar, jaringan pengangkut dan idioblas.

Sel Tumbuhan

Beberapa teori-teori tentang sel yakni:

1.      Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop. Hasil pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang disebut sel (cellula).

2.      Hanstein (1880) menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos (tempat yang berongga), tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi).

3.      Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam, rongga sel tersebut yang penyusunnya disebut “Sarcode”.

4.      Johanes Purkinje (1787-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi Protoplasma.

5.      Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore Schwann (ahli zoologi) tahun 1838 menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada struktur jaringan tumbuhan dan hewan. Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk hidup terdiri atas sel . konsep yang diajukan tersebut menunjukkan bahwa sel merupakan satuan structural makhluk hidup.

6.      Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan benda kecil yang melayang-layang pada protoplasma yaitu inti (nucleus).

7.      Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup.

8.      Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel sebelumnya (omnis celulla ex celulla)

Jenis Sel Berdasarkan Keadaan Inti

A.    Sel Prokarion

Sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar dalam sitoplasma (sel yang memiliki satu system membrane). Yang termasuk dalam kelompok ini adalah bakteri dan alga biru

B.     Sel Eukarion

Sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu system membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini adalah semua makhluk hidup kecuali bakteri dan alga biru.

Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel eukariotik. Akan tetapi, sel prokariotik mempunyai ribosom (tempat protein dibentuk) yang sangat banyak. Sel prokariotik dan sel eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut:

Sel Prokariotik

·         Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang dinamakan nucleoid

·         Organel-organelnya tidak dibatasi membrane

·         Diameter sel antara 1-10mm

·         Mengandung 4 subunit RNA polymerase

·         Susunan kromosomnya sirkuler

Sel Eukariotik

·         Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus

·         Organel-organelnya dibatasi membrane

·         Membran selnya tersusun atas fosfolipid

·         Diameter selnya antara 10-100mm

·         Mengandungbanyak subunit RNA polymerase

·         Susunan kromosomnya linier

Jenis Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya

-          Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid

-          Sel Germinal, sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid

Bahagian-bahagian Sel

-          Bahagian hidup (komponen protoplasma), terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan struktur sel seperti : mitokondria, badan golgi, dll.

-          Bahagian mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola

1.      Dinding Sel

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel. Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu. Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin, kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.

2.      Membran Plasma

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel. Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972.

Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel. Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

Transport pasif

Transport pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transport pasif ini bersifat spontan. Contoh molekul yang berpindah dengan transport pasif ialah air dan glukosa. Transport pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transport.

Transport aktif

Transport aktif merupakan kebalikan dari transport pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transport ini melawan gradien konsentrasi. Transport aktif memerlukan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.

Yang termasuk transport aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

3.      Mitokondria

Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium.

4.      Lisosom

Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.

5.      Badan Golgi

Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.

6.      Retikulum Endoplasma

Retikulum Endoplasma (RE) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel hewan eukariotik. Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).

Ada tiga jenis retikulum endoplasma: RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.

7.      Nukleus

Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri

8.      Plastida

Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam plastida, yaitu :

-          leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)

-          kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari : klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten

-          kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten

9.      Sentriol (sentrosom)

Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.

Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas benang-benang spindel.

10.  Vakuola

Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.

Fungsi vakuola adalah :

·         memelihara tekanan osmotik sel

·         penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll

·         mengadakan sirkulasi zat dalam sel

Jaringan Tumbuhan

Beberapa jaringan menyusun organ dan organ-organ tersebut membentuk satu kesatuan dalam sistem tubuh makhluk hidup. Jaringan diklasifikasikan menurut dasar yang berbeda, dapat berasal dari asal usul, struktur atau fisiologi. Salah satu klasifikasi yang umum, berdasar aspek morfologis dan fisiologis adalah sebagai berikut.

1. Jaringan meristematik (muda)

2. Jaringan dewasa

1.      Jaringan Meristem

Berdasarkan asalnya, meristem dibedakan menjadi meristem primer dan meristem sekunder.

-          Meristem primer, sel-selnya berkembang langsung dari sel-sel embrionik (meristem apikal).

-          Meristem sekunder, sel-selnya berkembang dari jaringan dewasa yang sudah mengalami diferensiasi. Contohnya adalah kambium dan kambium gabus (felogen). Pada pertumbuhan sekunder, kambium dapat membentuk floem sekunder, xilem sekunder, dan kadang-kadang membentuk jejari empulur (parenkima sekunder). Kambium terdapat pada semua tumbuhan dikotil.

Jaringan meristem tersusun oleh sel-sel yang masih embrional yaitu sel-sel yang masih aktif membelah. Berdasarkan posisi dalam tubuh tumbuhan, meristem dibedakan menjadi :

-          Meristem apikal, terdapat di ujung pucuk utama dan pucuk lateral serta ujung akar.

-          Meristem interkalar, terdapat di antara jaringan dewasa. Contohnya, meristem pada pangkal ruas tumbuhan anggota suku atau famili rumput-rumputan.

-          Meristem lateral, terletak sejajar dengan permukaan organ tempat ditemukannya. Contohnya adalah kambium dan kambium gabus (felogen).

2.      Jaringan Dewasa

Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah mengalami diferensisasi. Jaringan dewasa berdasarkan fungsi terdiri atas :

-         Jaringan Epidermis

Merupakan jaringan penyusun tubuh primer tumbuhan yang paling luar. Sel-sel epidermis biasanya terdiri atas satu lapis sel dan berfungsi untuk melindungi bagian dalam organ tumbuhan. Fungsi jaringan epidermis yaitu untuk melindungi kerusakan mekanis pada jaringan lunak yang berada di sebelah dalam jaringan epidermis, mencegah penguapan air yang berlebihan dari jaringan dalam, dapat sebagai tempat menyimpan air pada beberapa tumbuhan xerofit, beberapa sel epidermis  dapat berkembang menjadi jaringan sekretorik dan jaringan nektar, stomata pada batang dan daun, dan bulu penyerap pada akar.

-          Jaringan Dasar (Parenkima)

Merupakan bagian utama sistem jaringan dasar dan terdapat pula pada berbagai organ sebagai jaringan yang bersinambunganseperti pada korteks dan empulur batang, korteks akar, jaringan dasar pada tangkai daun, mesofil daun, bagian buah yang berdaging, serta juga terdapat pada floem dan xilem. Disebut jaringan dasar karena dijumpai hampir di setiap bagian tumbuhan. Jaringan parenkim merupakan suatu jaringan yang terbentuk dari sel-sel hidup, dengan struktur morfologi serta fisiologi yang bervariasi dan masih melakukan proses fisiologis.

3.      Jaringan Penguat/Penyokong

Merupakan jaringan yang menguatkan tumbuhan. Berdasarkan betuk dan sifatnya dibedakan menjadi :

-          Jaringan Kolenkima

Terdiri dari sel-sel hidup yang bagian sudut dindingnya mengalami penebalan selulosa. Jaringan kolenkima terutama terdapat pada organ-organ tumbuhan yang masih aktif mengadakan pertumbuhan dan perkembangan. Jaringan ini berfungsi sebagai penguat pada organ muda dan tua (terutama pada tumbuhan lunak). Jaringan kolenkima umumnya terdapat di daerah perifer, misalnya langsung berada di sebelah dalam epidermis oleh beberapa lapis parenkima.

-          Jaringan Sklerenkima

Jaringan sklerenkima tersusun oleh sel-sel mati yang seluruh bagian dindingnya mengalami penebalan sehingga memiliki sifat kuat. Jaringan sklerenkima terdiri atas serabut (serat-serat sklerenkim) dan sklereid (sel-sel batu).

4.      Jaringan Pengangkut (Vaskuler)

Jaringan pengangkut pada tumbuhan tingkat tinggi terdiri dari xilem dan floem. Xilem terdiri atas trakea, trakeid, serta unsur-unsur lain seperti serabut xilem dan parenkim xilem.

-          XileM

Fungsi utama dari xilem adalah untuk sirkulasi air dan mineral dari akar. Terdiri atas beberapa tipe sel yang berbeda dan masing-masing juga disebut elemen xilem atau unsur xilem. Pada umumnya, sel-sel penyusun xilem merupakan sel mati dengan dinding yang sangat tebal tersusun dari zat lignin, sehingga xilem berfungsi juga sebagai jaringan penguat. Unsur-unsur xilem terdiri dari unsur trakeal, serabut xilem dan parenkima xilem.

-          Floem

Floem bertugas mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Terdiri atas beberapa tipe sel yang berbeda dan masing-masing juga disebut sebagai elemen floem. Floem terdiri atas buluh tapis, unsur-unsur tapis, sel pengiring, parenkima floem dan serabut floem.

DAFTAR PUSTAKA

Aryulina, Dia; C. Muslim; S. Manaf. dan E.W. Winarni. 2007. Biologi 2 SMA dan MA untuk kelas XI. Jakarta : esis.

Campbell, Neil A. and Reece, Jane B. 2005. Biology 7^th Edition. San Fransisco: Pearson Education.