Adapun tujuan pembelajaran yang ingin dicapai dalam bab ini yaitu:
- Menjelaskan struktur sel tumbuhan;
- Menjelaskan struktur organel khusus yang terdapat pada sel tumbuhan meliputi dinding sel, plastida, vakuola, peroksisom, dan glioksisom.
Pendahuluan
Ilmu anatomi dan fisiologi tumbuhan merupakan salah satu cabang ilmu botani dalam lingkup biologi sejatinya mengkaji berbagai cakupan mulai dari struktur dan fungsi bagian-bagian tumbuhan lebih lanjut diketahui bahwa ilmu anatomi tumbuhan mempelajari mulai dari organ tumbuhan, jaringan, hingga organel sel dalam tumbuhan.
Sedangkan ilmu fisiologi tumbuhan mempelajari fungsi dari organ tumbuhan, struktur jaringan, hingga organel sel dalam tumbuhan termasuk proses kimiawi yang terjadi di dalam sel.
Memahami ilmu anatomi dan fisiologi tumbuhan dapat berperan dalam pemanfaatan tumbuhan yang lebih berkembang, seperti tumbuhan sebagai bahan pembuatan kertas, tumbuhan dalam bidang hortikultura dan pertanian,ilmu pangan, bidang arsitektur, bidang kehutanan, dan bidang farmasi.
Tumbuhan merupakan organisme multiseluler yang tersusun atas berbagai sel sebagai unit penyusun makhluk hidup secara struktural dan fungsional. Berdasarkan urutan tingkat organisasi kehidupan, maka dapat diketahui bahwa sel berada di tingkat ketiga. Di bawah ini adalah urutan tingkatan organisasi makhluk hidup dari yang terkecil:
Molekul → Organel → Sel � Jaringan → Organ → Sistem organ → Organisme atau individu → Populasi → Komunitas → Ekosistem → Bioma → Biosfer.
Sel pada tumbuhan memiliki karakteristik yang sangat berbeda jika dibandingkan dengan sel hewan maupun sel pada manusia.
Tumbuhan sebagai penghasil oksigen (O2) dalam proses fotosintesis memiliki sel yang berperan dalam proses membuat makanan.
Sel pada tumbuhan terdiri atas berbagai organel penyusun sel antara lain: dinding sel, sitoplasma, membran plasma, retikulum endoplasma, aparatus golgi, vakuola, peroksisom dan glioksisom, rangka sel (sitoskeleton), ribosom, mitokondria, plastida, dan nukleus.
Secara umum, sel tumbuhan berfungsi dalam berbagai proses kehidupan dan aktivitas tumbuhan seperti, berperan langsung dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
sel tumbuhan sebagai tempat penyimpanan dan pembawa sifat genetik yang diturunkan dari induk ke sel anak, dan menyusun serta menjaga bentuk tubuh tumbuhan.
Berbagai peran sel tumbuhan tersebut dapat terjadi akibat pembentukan jaringan yang tersusun atas kumpulan sel dengan fungsi dan bentuk yang sama sehingga terjadi interaksi dan komunikasi antarsel tumbuhan untuk menjalankan tugas dan perannya masing-masing.
Sejarah Penemu Sel
Robert Hooke (1667)
Pertama kali menciptakan istilah “sel” setelah mengamati sayatan gabus menggunakan mikroskop yang ditemukan pada zaman itu. Dari hasil pengamatannya, Hooke melihat ruangan- ruangan kecil yang kemudian ia sebut “cella” dalam bahasaIndonesia berarti kamar kecil.
Perkembangan ilmu pengetahuan seringkali mengikuti penciptaan alat-alat baru yang memungkinkan indera manusia diperluas dan mencapai batas-batas penemuan baru. Pada abad ke ketujuh belas, perkembangan mikroskop dan studi.
Awal sel berjalan beriringan. Jadi, sejarah penemuan sel dan perkembangan mikroskop tidak dapat dipisahkan. Pada abad ke-17, Galileo Galilei (abad ke-17) menggambarkan struktur tipis dari mata serangga menggunakan alat dua lensa. Galilei bukanlah ahli.
Biologi pertama yang mendokumentasikan temuan dari pengamatan di bawah mikroskop. Penamaan sel sendiri berasal dari pengamatan yang dilakukan Robert Hooke (1635–1703), ia melihat sebuah kompartemen atau ruang-ruang dari sayatan gabus tipis yang ia sebut dengan bahasa Latin “cellulae” artinya ruangan kecil.
Kemudian untuk mengamati perbedaan spermatozoa, bakteri, dan protista, Anton van Leeuwenhoek (24 Oktober 1632–26 Agustus 1723) menggunakan lensa.
Dengan tujuan dapat lebih fokus dalam mengamati sel, Robert Brown (1733-1858) menciptakan sebuah lensa pada tahun 1820. Ini menjadi awal mula penemuan nukleus berdasarkan temuan bintik buram yang selalu ditemukan pada sel serbuk sari, sel dari jaringan anggrek, dan sel telur.
Sehingga disimpulkan bahwa bintik buram tersebut adalah nukleus. Pada tahun 1838, ahli botani Matthias Schleiden dan ahli biologi Theodor Schwan memiliki ketertarikan yang sama yaitu mengenai persamaan antara struktur jaringan tumbuhan dan hewan.
Mereka mengemukakan bahwa semua organisme terbentuk dari sel dan sel merupakan unit struktural makhluk hidup.
Semua tumbuhan dan hewan, menurut H.J. Dutrochet (1824), terdiri dari sel- sel kecil berbentuk gelembung. Felix Dujardin (1835) menyatakan bahwa protoplasma yang disebut Hugo Van Mohl (1846) dan Johannes Purkinje (1840) sebagai isi sel adalah cairan.
Hugovon Mohl dan Karl Nugeli melakukan penelitian tentang pembelahan sel pada tahun 1835.
Pada kesimpulan bahwa terjadi pembelahan pada inti sel dan plasma sel untuk menghasilkan dua (2) sel anak. Dengan menggunakan istilah omnis cellula, R. Virchow (1859).
Pada kesimpulan bahwa sel pertama kali berkembang dari sel yang sudah ada. Materi genetik (keturunan) diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui pembelahan sel. Menurut E. Straburger dan W. Flemming (1870), inti sel memastikan kelangsungan hidup suatu spesies dari satu generasi ke generasi berikutnya. Flemming menyadari bahwa pembelahan sel disebut mitosis.
O. Hertwig (1875) menunjukkan bahwa embrio atau generasi baru muncul ketika nukleus spermatozoa pertama kali melebur dengan nukleus ovum. Protoplasma adalah landasan material dari semua kehidupan.
Didalam sel, protoplasma dipisahkan atas dua area berbeda dalam unit sel yaitu:
- Sitoplasma (plasma sel);
- Nukleoplasma atau karioplasma.
Struktur Sel Tumbuhan
Sel tumbuhan merupakan kelompok sel eukariotik sama seperti sel pada hewan. Perbedaan yang paling mencolok antara sel tumbuhan dan sel hewan adalah ukuran sel tumbuhan lebih besar dari sel hewan, sel tumbuhan berbentuk tetap dan kaku, dinding sel tumbuhan tersusun atas selulosa, pada sel tumbuhan terdapat organel vakuola berukuran besar sebagai tempat menyimpan makanan dalam bentuk butiran (granula) atau pati, dan pada sel tumbuhan terdapat plastida yang tidak dimiliki sel pada tubuh hewan.
Fungsi utama dari sel tumbuhan ialah sebagai sel fotosintetik dan sel absortif. Unsur karbon sebagai hasil dari fotosintesis bersumber dari kloroplas yang banyak terdapat pada sel fotosintetik.
Sedangkan kebutuhan hara dan mineral yang dibutuhkan tumbuhan dipenuhi oleh sel absortif. Berikut ini adalah organel- organel yang menyusun struktur sel tumbuhan.
Struktur Sel Tumbuhan
Dinding Sel
Dinding sel merupakan organel yang hanya terdapat pada sel tumbuhan, oleh karena itu sel tumbuhan dikatakan berbentuk tetap dan bersifat kaku.
Selain berperan dalam bentuk sel, dinding sel berfungsi sebagai pelindung karena merupakan organel terluar sel, dan sebagai penguat sel.
Ketebalan dinding sel yang dimiliki sel tumbuhan secara umum berbeda antara satu dengan yang lainnya, namun ketebalan dinding sel dapat dipengaruhi usia sel itu sendiri. Biasanya lapisan dinding sel tipis terdapat pada sel yang masih muda, sedangkan sel yang dewasa memiliki dinding sel yang relatif lebih tebal.
Namun ada juga dinding sel yang tidak mengalami penebalan. Berdasarkan perkembangan dan strukturnya, dinding sel dapat dibedakan menjadi dinding sel primer, lamela tengah, dan dinding sel sekunder.
Secara umum sel tumbuhan memiliki dinding sel primer dan lamela tengah, sedangkan dinding sel sekunder hanya dimiliki sel yang mengalami penebalan dinding sel.
Fungsi dari dinding sel adalah untuk memberikan kekuatan mekanik sel sehingga dapat mempertahankan bentuknya, menyerap air, dan mentransfer air maupun zat lain yang terlarut di dalamnya ke protoplas.
Kekuatan mekanik sel sehingga dapat mempertahankan bentuknya, menyerap air, dan mentransfer air maupun zat lain yang terlarut di dalamnya ke protoplas.
Struktur Dinding Sel Tumbuhan
- Dinding Sel Primer Adalah lapisan dinding sel awal yang terbentuk saat pembelahan sel atau selama pembentangan sel.
- Lapisan dinding sel primer tipis dengan tebal berukuran sekitar 1–3 μm, terdiri dari 9–25% selulosa, 25–50% hemiselulosa 1-3 m, lapisan dinding sel utama terdiri dari 9–25% selulosa dan 25–50% hemiselulosa. Dinding sel primer umumnya terdapat dalam sel meristematik.
- Lamela Tengah
Adalah lapisan antara dua sel yang saling berdekatan. Untuk memfasilitasi pergerakan antara sel dan modifikasi yang diperlukan sebelum sel dapat memperoleh ukuran dan bentuknya yang matang, lapisan ini terutama terdiri dari air dan senyawa pektin yang bersifat koloid dan plastis (mudah dibentuk).
- Dinding Sel Sekunder
Adalah lapisan yang ditambahkan setelah proses pembentangan dinding sel selesai. Komponen utama yang menyusun dinding sel 7 sekunder yaitu selulosa (41–45%), 30% hemiselulosa, dan 22- 28% lignin. Karena lignin lebih kaku daripada selulosa, lapisan ini tidak mudah dihancurkan dan dapat mempertahankan bentuknya.
- Protoplas
Organel selanjutnya yang terdapat pada sel tumbuhan adalah protoplas dengan berbagai kandungan senyawa anorganik di dalamnya.
Di dalam protoplas, terdapat koloid tidak berwarna yang mengandung butiran (granula) dan tetesan kecil. Butiran-butiran tersebut yang terkandung di dalam protoplas menjadi indikator suatu sel dikatakan hidup atau mati yang disebut dengan gerak Brown.
Bagian protoplas diselimuti oleh membran sel secara menyeluruh yang berbatasan langsung dengan dinding sel.
Adapun komposisi protoplas tersusun atas air sebanyak 10-90% serta unsur organik meliputi (karbohidrat, lemak, protein, asam nukleat, fosfatida, dan berbagai unsur kimia termasuk berbagai ionanorganik atau dalam berbagai ikatan.
Membran berbasis lipoprotein yang menutupi protoplas terdiri dari dua lapisan protein monomolekul dan dua lapisan fosfolipid bimolekul. Sererosid, kolesterol, dan fosfolipid juga terdapat dalam lapisan membran yang membatasi protoplas. Karena bersifat permeabilitas variabel, membran ini dapat melarutkan beberapa senyawa kimia di dalamnya sementara yang lain tidak dapat melewatinya.
- Retikulum Endoplasma
Retikulum endoplasma adalah istilah yang diberikan untuk komponen utama dari struktur yang dapat diamati dan terdiri dari tabung anyaman pipa bermembran.
Retikulum endoplasma berstruktur mirip kantung-kantung berlapis yang disebut cisternae. Berdasarkan ada tidaknya butir-butirribosom yang terletak di permukaannya, retikulum endoplasma dibedakan menjadi dua (2): kasar dan halus. Retikulum endoplasma memiliki ribosom atau poliribosom yang membuatnya kasar. Lepasnya ribosom dari permukaan RE dapat mengubah RE kasar menjadi RE halus.
Retikulum endoplasma bertanggung jawab untuk mengangkut atau mengeluarkan lipid atau gula, menghasilkan protein, sintesis lemak, dan senyawa organik lainnya. Selain itu, dapat mengangkut protein dan enzim tertentu melalui membran plasma dan keluar dari sitoplasma selama sekresi adalah fungsi lain dari retikulumendoplasma.
- Retikulum Endoplasma Kasar
Pada permukaan RE kasar dapat ditemukan butir-butir ribosom yang menempel. Ribosom yang menempel pada RE kasar seperti juga ribosom bebas, yakni tersusun berkelompok dan melingkar- lingkar. RE kasar mudah dijumpai pada sel-sel kelenjar, terkhusus banyak dijumpai pada sel kelenjar yang aktif mensintesis sekretnya. Karena banyaknya RE kasar menyebabkan warnanya tampak basofil.
- Retikulum Endoplasma Halus
Jenis sel yang berbeda mempengaruhi variasi jumlah RE halus pada sel. Di beberapa jenis sel, RE halus akan tampak sangat menonjol dibanding RE kasar. RE halus tidak dapat diamati dengan mikroskop cahaya namun akan mudah dilihat menggunakan mikroskop elektron.
- Plastida
Sitoplasma pada sel eukariotik mengandung plastida yang di dalamnya terdapat membran ganda dan berpigmen hijau.
Proplastida adalah sumber dari semua jenis plastida, termasuk kloroplas. Proplastida yang mengandung organel tidak berwarna. Sel tumbuhan yang tumbuh di lingkungan gelap atau terang dan memiliki sedikit atau tidak ada membran dalam dikenal sebagai proplastida. Kandungan DNA dan ribosom yang membrannya terendam dalam cairan matriks pada plastid disebut stroma. Selain itu, plastida dibedakan menjadi tiga jenis antara lain leukoplas, kloroplas, dan kromoplas
Penulis: Rino Pangestu
Mahasiswa Teknologi Laboratorium Medik Universitas Binawan
Editor: Ika Ayuni Lestari
Bahasa: Rahmat Al Kafi
Ikuti berita terbaru di Google News
