Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan didefinisikan sebagai unit dasar yang universal dari suatu struktur organik. Struktur yang membedakan sel tumbuhan dengan sel yang lain adalah keberadaandinding sel yang merupakan lapisan terluar dari sel yang berbatasan dengan membran sel. Dinding sel akan memberikan bentuk sel tumbuhan. Isi sel yang satu dengan lain dipisahkan oleh keberadaan dinding sel. Isolasi sel ini tidak sempurna karena ada noktah (dinding sel tumbuhan yang tidak tebal) pada dinding sel juga adanya plasmodesmata di dalam noktah. Pada tumbuhan tingkat tinggi terdapat berbagai macam sel dengan variasi dalam hal fungsi, struktur, susunan, dengan kompleksitas struktur dinding sel yang juga bervariasi.

Sel tumbuhan dewasa memiliki varias dalam hal bentuk sel dan ukuran sel tumbuhan. Dalam hubungannya dengan fungsi, sel tumbuhan dapat berbentuk oval, elips, silinder, tubular, prismatik, seperti serat, atau bercabang. Ukuran sel tumbuhan juga sangat berhubungan dengan fungsinya. Sel dengan ukuran sangat kecil tidak biasa dijumpai pada sel tumbuhan. Sel sel parenkim mempunyai ukuran antara 0,01-0,1 mm, serat kayu dan floem memiliki ukuran lebih panjang dibanding sel parenkim, yaitu 1-3 mm pada angiospermae, dan 2-8 mm pada gymnospermae. Pada tumbuhan monokotil tertentu, dan anggota suku Urtaceae, sel serat dapat mencapai panjang 550 mm.

Semua sel berkembang dari pembelahan sel induk atau masa protoplasma yang berinti. Pembelahan sel tumbuhan merupakan proses yang kompleks. Sel tumbuhan selama masa pembelahan, inti sel dan sitoplasma terbagi menjadi dua yang umumnya memiliki ukuran yang sama. Pada saat pembelahan sel (siklus sel tumbuhan), dinding sel tumbuhan belum terbentuk, bahkan  membran plasma dan substansi inteselular belum mampu dibedakan. Beberapa saat setelah sel tumbuhan selesai membelah, dinding sel mulai dapat nampak pada bagian luar membran sel tumbuhan.

Komponen Penyusun Sel Tumbuhan

Menurut Pandey (1980), sel tumbuhan tersusun atas dua komponen utama yaitu:

1. Komponen protoplasmik atau komponen yang hidup dari sel tumbuhan, terdiri atas inti, mitokondria, plastisida, retikulum endoplasma, ribosom, lisosom, sferosom, mikrotubul, dan badan golgi. (Baca organel sel dan membran sel)

2. Komponen lain sel tumbuhan adalah komponen non-protoplasmik. Ini merupakan bagian dari sel tumbuhan yang tidak hidup seperti vakuola, kristal, minyak atsiri, amilum, aleuron dll.

Komponen Protolasmik Sel Tumbuhan

Komponen sel tumbuhan ini tersusun atas organel-organel sel yang mampu melangsungkan atau ikut andil dalam proses metabolisme sel tumbuhan secara langsung. Organel-organel sel tumbuhan tersebut adalah inti sel, plastida, mitokondria, ribosom, retikulum endoplasma, diktiosom (badan golgi), lisosom, mikrobadan, sferosom. Sitoplasma merupakan salah satu komponen protoplasmik sel tumbuhan

Berikut penjelasan lebih lanjut tentang komponen protoplasmik sel tumbuhan diatas.

1. Sitoplasma Sel tumbuhan

Sitoplasma merupakan substansi hialin yang jernih dengan bahan dasar hialoplasma. Sitoplasma dibedakan menjadi tiga bagian.

• Plasmolema: dinding plasma luar yang bersifat semipermeable.
• Polioplasma: bagian yang tampak keruh karena adanya butir-butir mikrosoma. Pada bagian ini dapat dilihat adanya aliran sitoplasma  (rotasi dan sirkulasi).
• Tonoplas: membran dalam yang berbatasan dengan vakuola, bersifat semipermeable.

2. Inti sel (nukleus) Sel Tumbuhan

sel tumbuhan dan berbagai macam organel yang ada didalamnya (Esau, 1972)

Inti sel merupakan pusat pengendali segala macam proses yang terjadi di dalam sel, dibungkus oleh membran ganda yang tersusun dan senyawa lipoprotein dengan pori pori dengan ukuran bervariasi dari 400 sampai 600 A°. Komunikasi antara nukleoplasma dan sitoplasma pada sel tumbuhan dapat terjadi dikarenakan adanya pori pori ini. Membran luar inti sel mengalami pertumbuhan keluar membentuk struktur tubular dan bercabang, yang kelak akan menjadi retikulum endoplasma.

Pada permukaan retikulum endoplasma kadang menempel sejumlah ribosom. Di bagian dalam dan membran dalam inti sel terdapat nukleoplasma yang mengandung kromatin yang kelak akan menjadi kromosom pada saat sel dalam fase pembelahan. Kromatin merupakan materi genetik sel.

Dalam kondisi tertentu, nukleoplasma tampak sebagai granula dengan larutan semi-cair yang homogen dan mengandung asam nukleat, nukleoprotein, dan lain sebagainya. Di dalam nukleoplasma juga dijumpai badan bulat yang jumlahnya mungkin lebih dan satu yang disebut nukleolus/anak inti (jamak: nukleoli). Nukleolus ini tersusun dan protein dan ARN.

3. Plastida Sel Tumbuhan

Plastida merupakan organel yang ada pada sel tumbuhan tetapi tidak ada pada sel hewan (pada umumnya). Plastida berbentuk seperti benda kecil-kecil dengan bentuk yang bervariasi yang tersusun atas zat putih telur yang mempunyai struktur dan fungsi spesifik. Plastida berkembang dari proplastida.

Kloroplas merupakan plastida yang paling umum yang berada pada sel tumbuhan. Kloroplas berfungsi sebagai organel fotosintesis. Berdasarkan warnanya, plastida dikelompokkan menjadi leukoplas dan kromatofora.

• Leukoplas (tak berwarna), biasanya berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan dalam sel tumbuhan. Leukoplas dibedakan menjadi leukoplas pembentuk tepung disebut leukoamiloplas, dijumpai pada empulur batang, umbi dan biji, leukoplas pembentuk minyak disebut elaioplas, dijumpai pada lumut hati/Hepaticeae, leukoplas pembentuk protein disebut proteinoplas, dijumpai di dalam stroma (kloroplas).
• Kromatofora, merupakan plastida yang mengandung pigmen.

Berdasarkan pigmen yang dikandung, kromatofora dikelompokkan menjadi:

• kromoplas, apabila pigmen yang dikandung adalah karoten
• xantofil kloroplas mengandung pigmen klorofil dan karotenoid.
• feoplas mengandung pigmen fikoxantin
• redopIas apabila pigmen yang dikandung adalah fikoeritrin.

Bentuk kromoplas pada berbagai macam sel tumbuhan (Pandey, 1980) Keterangan:  A. Licopersicon esculentum  B. Artsaema  C. Daucus carota

Keterangan:

A Kloroplas berbentuk lensa di dalam sel daun Hymenophyllum (paku-pakuan).

B. Kloroplas berbentuk pita spiral dengan pirenoid, di dalam sel ganggang Spyrogyra.

C. Kloroplas berbentuk jala dengan pirenoid (py) di dalam sel ganggang CIadophora.

D. Kloroplas berbentuk bintang di dalam sel ganggang Zygnema. E,

F. Kloroplas pada tumbuhan Asteraceae dilihat dan depan dan dan samping.

G. Kloroplas Euphorbia mauritanica dengan grana yang kecil dan amilum berbentuk lensa.

H. Bagan struktur halus kloroplas dengan grana (g). lamella (I) dan amilum (s).

I. Ultrastruktur kloroplas. GA = grana (g), lamella grana; SL = lamella stroma: S stroma; R = ribosom; 0G granulae osmiofiIik; NA = bagian yang mengandung DNA.

4. Mitokondria Sel Tumbuhan

Mitokondria merupakan organel membran ganda pada sel tumbuhan yang memiliki ukuran  dengan diameter 1-2 μm. Jumlah Mitokondria di dalam sel tumbuhan bervariasi tergantung pada masing-masing spesies. Di antara dua membran mitokondria tersebut terisi  larutan yang banyak mengandung koenzim. Membran dalam mitokondria mengadakan perlipatan ke arah dalam yang disebut cristae (kristae) . Masing- masing mitokondria  mengandung asam deoksiribonukleat (DNA mitokondria) dan sistem enzim oksidasi. Mitokondria mempunyai fungsi yang berhubungan erat dengan respirasi sel (mengandung enzim-enzim respirasi).

5. Ribosom

Ribosom  adalah organel pada sel tumbuhan yang berupa partikel kecil bergaris tengah 17-20 μm. Ribosom terdapat pada sitoplasma dan kadang dijumpai menempel pada membran sebelah luar retikulum endoplasma yang tersusun sangar teratur (roset, spiral, ataupun melingkar). Ribosom mengandung ARN, nukleoprotein dan enzim-enzim yang diperlukan dalam sintesis protein. Masing-masing ribosom terdiri dan dua sub-unit yang satu sama lain berbeda dalam hal ukuran. Dua buah sub-unit ini berhubungan satu dengan yang lainnya dalam suatu membran yang memerlukan ion magnesium dalam menjaga stabilitasnya

6. Retikulum endoplasma

Retikulum  endoplasma merupakan organel sel tumbuhan yang berbentuk seperti tabung kempis, bercabang atau seperti buluh sempit yang kadang berawal dari membran inti dan berakhir pada membran plasma. Retikulum endoplasma ada yang mengandung ribosom (disebut retikulum endoplasma granuler atau kasar) dan ada yang tidak mengandung ribosom (disebut rerikulum endoplasma non-granuler atau halus). Retikulum endoplasma berfungsi sebagai tempat sintesis berbagai bagian sel yang penting, antara lain asam lemak dan protein.

7. Diktiosom (badan Golgi) 

Diktiosom merupakan organel sel tumbuhan yang terdiri atas tumpukan sisterna pipih yang bulat. Setiap sisterna pada diktiosom dibatasi oleh membran yang halus. Di bawah mikrokop elektron, diktiosom tampak tersusun oleh tiga macam struktur yaitu struktur seperti kantong pipih, vakuola besar, dan kantong yang membulat. Diktiosom terutama terlibat dalam sekresi gula (pada  sekresi nektar), polisakarida (bahan-bahan dinding sel), dan kompleks protein-polisakarida.

8.Mikrobadan Sel Tumbuhan

Mikrobadan atau mikrobodi rnerupakan badan renik pada sel tumbuhan dengan diameter antara  0,5-1,5 nm, terdapat dalam sitoplasma sel dan berbagai jaringan. Mikrobadan termasuk dalam organel dengan membran tunggal dan matriksnya tampak seperni gnanula atau fibril. Dalam matriks mikrobadan berisi berbagai macam enzim, sesuai dengan macam sel atau jaringannva.

Ada dua kelompok mikrobadan, yaitu peroksisom dan glioksisom.

Peroksisom : berhubungan dcngan kloroplas dan merupakan tempat fotorespirasi  asam glikolat.

Glioksisom : terlibat dalam penggunaan asetil-CoA  pada waktu pengerahan cadangan lipid, terutama sewaktu perkecambahan biji yang mengandung minyak.

9. Sferosom Sel Tumbuhan

Sferosom hanya ada pada sel tumbuhan. Sferosom merupakan tubuh lipid yang dikelilingi membran, berbentuk bulat dengan diameter 0.5— l μm. Organel sel tumbuhan ini berfungsi dalam sintesis lemak dan di dalamnya banyak ditemukan penyimpanan lemak. Selain sebagai tempat sintesis lemak sferosom juga diduga sebagai intermedia (penghubung) pada sintesis lilin, kutin dan berbagai senyawa penghasil kutin dan suberin penyusun dinding sel tumbuhan.

10. Lisosom Sel Tumbuhan

Lisosom berbentuk seperti mitokondria. Perbedaan lisosom dan mitokondria adalah lisosom hanya mempunvai membran tunggal dan tidak mempunyai kristae. Lisosom mempunyai diameter 04-0,8 μm, dan banyak ditemukan pada sel-sel hewan. Pada sel tumbuhan kadang terdapat pada sel-sel meristem, tetapi tidak selalu dijumpai adanva  lisosom. Lisosom mengandung enzim-enzim yang berperan dalam proses hidrolisis.

Komponen Non-Protoplasmik Sel Tumbuhan

Berdasarkan sifatnva, komponen non-protoplasmik dapat dibedakan menjadi cair dan padat.

1. Komponen non-protoplasmik cair

Komponen non-protoplasmik yang bersifat cair dan terdapat di dalam vakuola sel adalah asam-asam organik, karbohidrat, protein, alkaloid (nikotin, piperin), zat penyamak, dan zat warna antosianin, lemak dan minyak lemak terdapat berbagai cadangan makanan pada biji-bijian. Contohnya adalah pada kacang tanah (Arachis hypogaea) dan kelapa (Cocos nucifera). Minyak atsiri dijumpai sebagai tetes-tetes yang membiaskan cahaya, contohnya pada akar rimpang jahe (Zingiber officinale) dan kulit buah jeruk (Citrus sp). Damar terdapat pada Coniferae (Pinus sp.)

2. Komponen non-protoplasmik padat

Komponen non-protopIasmik yang bersifat padat antara lain kristal kalsium oksalat, aleuron, dan amilum.

a. Krital kalsium oksalat 

Kristal kalsium oksalat merupakan endapan dan garam oksalat yang jika terakulamulasi terlalu  banyak akan bersifat racun pada tumbuhan. Bentuk-bentuk kristal Ca-Oksalat bermacam-macam dan dapat digunakan sebagai ciri taksonomi pada tumbuhan.  Bentuk-bentuk kristal itu antara lain:

• kristal tunggal besar, contohnya pada daun fruktus  (Citrus sp.),
• krisral pasir, contohnya pada tangkai daun bayam (Amaranthus sp.) dan daun tembakau (Nicotiana tabacum),
• kristal rafida, contohnya pada daun bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) dan batang lidah buaya (Aloe sp.). kristal drussen/roset, contohnya pada tangkai daun begonia dan batang jarak (Ricinus communis).
• kristal sferokristal (radial), contohnya pada Phylocactus.

  

  kristal kalsium oksalat pada berbagai macam sel tumbuhan (Padey, 1980)

b. Aleuron

Aleuron merupakan cadangan makanan yang tersusun atas protein. Aleuron pada sel tumbuhan disimpan dalam vakuola sel. Letak aleuron pada tumbuhan bervariasi,  pada biji jaraknya tersebar dalam keping biji dan pada biji jagung terdapat pada laisan biji serta pada bagian luar endosperm.

Butir Aleuron (A) dan kristal Globoid (B), ditemukan pada sel endosperma biji Ricinus communis (Padey, 1980)

 

c. Amilum

Amilum merupakan cadangan makanan pada sel tumbuhan yang umumnya disimpan dalam umbi, biji, buah rizoma dan batang. Amilum pada sel tumbuhan umunya dibedakan berdasarkan letak hilus/ hilum (letak awal terbentuknya amilum) dan jumlah hillus yang ada pada amilum.

Akar ganyong (A), Biji kacang tanah (B), Umbi kentang (C), Biji jagung (D), Buah pisang (E)

• Amilum kosentris, apabila hilus berada dibagian tengah amilum, contohnya pada sel ubi jara Ipomoea batatas.
• Amilum eksentris yaitu hillus terdapat pada bagian tepi amilum, dapat ditemukan pada sel umbi kentangSolanum tuberosum.
• Butir amilum tunggal (monoadelf), pada sel ubi jalar Ipomoea batatas
• Butir amilm setengah majemuk (semi-diadelf) pada sel umbi kentang Solanum tuberosum
• Butir amilum majemuk (diadelf), dapat anda lihat pada sel tumbuhan biji padi Oryza sativa

Dinding Sel tumbuhan

Dinding sel merupakan bagian paling luar dari sel tumbuhan dan merupakan bagian yang membedakan antara sel tumbuahan dan sel hewan. Setelah terjadi pertumbuhan sekunder, dinding sel tumbuhan dibagi menjadi tiga lapisan, yaitu lamela tengah, dinding primer, dan dinding sekunder.

• Lamela tengah merupakan lapisan dinding sel yang berfungsi sebagai perekat sel satu dengan sel yang lain dalam jaringan. Lapisan dinding sel ini tersusun dari zat kitin. Pada tumbuhan yang berkayu, telah terjadi lignifikasi pada lamela tengahnya.
• Dinding primer, adalah bagian dinding sel yang pertama kali terbentuk dan selama sel tumbuhan dalam fase perkembangan. Lapisan dinding sel ini disusun oleh selulosa, hemiselulosa, dan pektin. Pada dinding primer ini terkadang ditemukan lignin.
• Dinding sekunder merupakan lapisan dinding sel yang terbentuk dari sebelah dalam dari dinding primer sel tumbuhan setelah terjadi pertumbuhan. Lapisan dinding sel ini tersusun dari zat selulosa, lignin dan hemiselulosa. Pada lapisan dinding sel tumbuhan ini tidak ditemukan adanya pektin.

Lapisan pada dinding sel tumbuhan

plasmodesma pada dinding sel tumbuhan

struktur dinding sel tumbuhan

Secara umum, senyawa penting penyusun dinding sel adalah selulosa, hemiselulosa, pektin, dan protein. Selulosa merupakan rantai glukosa yang panjang dan tidak bercabang akan menyatu membentuk mikrofibril dan menyusun kerangka dinding sel. Proses penebalan dinding sel dapat terjadi secara aposisi, apabila mikrofibril. mikrofibril tumbuh sejajar dengan mikrofibril mikrofibril sebelumnya  dan dapat juga terjadi secara intususepsi, apabila mikrofibril tumbuh membentuk jalinan dan menyusup di antara mikrofibril mikrofibril  yang lama.

Pada dinding sel tumbuhan terdapat noktah dan plasmodesmata. Noktah adalah bagian dinding sel yang tidak mengalami penebalan. Sementara plasmodesmata umumnya ditemukan pada seluruh dinding sel.

1. Noktah

Noktah adalah bagian dinding sel tumbuhan yang tidak mengalami penebalan sehingga memungkinkan adanya hubungan antara suatu sel dengan sel sel  yang ada di sekitarnva. Berdasarkan bentuknya ada dua macam tipe utama noktah, yaitu 1) noktah sederhana (biasa), dan 2) noktah terlindung (berhalaman), apabila dijumpai adanya perkembangan dinding sekunder di atas rongga noktah sehingga terbentuk suatu  atap yang melengkung dengan lubang sempit di tengahnva.

Apabila dua noktah sederhana berpasangan pada dinding sel tumbuhan disebut pasangan noktah sederhana. Jika kedua noktah terlindung berpasangan pada dinding sel disebut pasangan noktah terlindung (berhalaman). Jika salah satu pasangan noktah adalah noktah sederhana dan noktah yang lain adalah noktah terlindung maka disebut pasangan noktah setengah terlindung. Jika noktah ridak mempunyai pasangan pelengkap pada sel terdekatnya atau berhadapan dengan ruang interselular maka disebut noktah buntu (noktah buta).

noktah pada dindingsel tumbuhan

2. Plasmodesmata

Pada sel tumbuhan ditemukan hubungan antara protoplas sel tumbuhan satu dengan lainnya. Hal ini memungkinkan saling terakomodasinya seluruh bagian dari tumbuhan terhadap kebutuhan hidup. Hal yang memungkingkan terjadinya hubungan ini karena terdapatnya untaian protoplasma yang sering disebut plasmodesma (jamak: plasmodesmata).

Plasmodesmata dapat bergerombol atau tersebar pada seluruh dinding sel melalui noktah. Kehadiran plasmodesmata ini merupakan karakteristik bagi sel-sel hidup dan dijumpai pada seluruh dinding sel hidup untuk menjamin berlangsungan protoplasma. Plasmodesmata pada sel tumbuhan memiliki peranan penting dalam transportasi material dan meneruskan rangsang dan sel satu ke sel yang lain.