Sel merupakan penyusun tubuh makhluk hidup. Bahwa makhluk hidup tersusun atas sel telah dibuktikan melalui pengamatan mikroskopis oleh Schleiden yang kemudian merumuskan pernyataan : “Sel merupakan kesatuan struktural kehidupan” (Pratiwi, 2007). Pada masa lalu sebelum ditemukannya mikroskop, para ahli biologi belum menyadari akan pentingnya sel sebagai unit struktural dan fungsional dari kehidupan. Mengapa demikian? Karena skala penglihatan mata manusia sangat terbatas dan tidak mungkin dapat mengamati suatu objek yang berukuran kurang dari 100 mikron tanpa memakai alat bantu seperti mikroskop. Ukuran sel begitu kecil, berkisar antara 5 – 15 mikron. Ukuran sel yang sedemikian kecil itu di luar jangkauan pengamatan mata telanjang manusia. Hanya setelah ditemukannya suatu alat yang dinamakan mikroskop maka mulailah para ilmuwan mencurahkan perhatiannya pada apa yang dinamakan sel.

Max Schultze dan Thomas Huxley dalam Pratiwi (2007) menyatakan bahwa sel merupakan kesatuan fungsional kehidupan, yang menunjukkan bahwa aktivitas yang berlangsung dalam tubuh makhluk hidup tercermin dalam aktivitas dalam sel.

Rudolf Virchow (1858) dalam Pratiwi (2007) mengemukakan bahwa sel berasal dai sel (Omnis cellula e cellula), sehingga lahirlah teori :”Sel merupakan kesatuan pertumbuhan”. Setelah ditemukannya gen dalam komosom yang ada di dalam nukleus, maka lahirlah teori, “Sel merupakan kesatuan hereditas dari makhluk hidup”. Walther Flemming (1843-1913) dan Eduard Strasburger (1875) mengamati pembelahan sel pada reproduksi sel sehingga memunculkan teori sel baru, yaitu “Sel meupakan kesatuan reproduksi dari makhluk hidup”. Dari pengertian sel diatas dapat disimpulkan bahwa di dalam sel terdapat aktivitas dan berbagai proses pada sel yang meliputi :

Mekanisme Transpor pada Membran

Mekanisme transfor pada membran adalah proses keluar masuknya molekul melewati membran sel. Bermacam-macam organel atau benda-benda hidup sel yang terdapat di dalam sitoplasma memiliki membran yang strukturnya sama dengan struktur membran plasma. Membran-membran tersebut selalu dilalui oleh bermacam-macam bahan molekul hasil suatu proses metabolisme sel maupun sisanya. Ada berbagai cara perpindahan molekul antara lain dengan cara difusi, osmosis, atau transpor aktif. Cara difusi dan cara osmosis tidak membutuhkan energi, sedangkan cara transpor aktif membutuhkan energi. Selain berkoordinasi dengan sel lain, di dalam tubuh sel itu sendiri juga terjadi aktivitas metabolisme yang dilakukan oleh organel (organ-organ dalam sel). Sehingga, sel dapat mengolah energi untuk dirinya sendiri.

Mekanisme transport pada membran terjadi secara :

Transpor pasif

Transport pasif adalah mekanisme transpor yang tidak memerlukan energi, antara lain difusi, difusi terbantu, dan osmosis.

Difusi adalah mekanisme transpor molekul dari konsentrasi molekul tinggi (hipertonis) ke konsentrasi molekul rendah (hipotonis).

Perhatikan Gambar 1 Di dalam sel, zat-zat yang memiliki berat molekul rendah dapat berdifusi melalui membran. Selama proses difusi ini zat yang terlarut dapat berpindah dari larutan berkonsentrasi tinggi ke larutan berkonsentrasi rendah. Perpindahan zat ini terus terjadi sehingga tercapai keadaan setimbang, pada saat keadaan setimbang konsentrasi kedua larutan sama besar.

Difusi terbantu adalah mekanisme difusi yang dibantu / terfasilitasi protein transport.

Gambar 2 Model difusi terbantu atau berfasilitas.

Faktor pembantu menyebabkan terbukanya saluran pada protein integral.

Adakalanya suatu partikel tidak dapat berdifusi karena terhalang oleh membran yang impermeabel (tidak dapat ditembus). Namun, jika pada membran itu terdapat faktor pembantu, misalnya enzim yang menyebabkan terbukanya saluran pada protein integral, partikel tersebut dapat berdifusi tanpa melibatkan energi, peristiwa ini disebut difusi terbantu atau berfasilitas seperti yang tampak pada Gambar 2 di atas.

Sebagian partikel diangkut melintasi membran dengan cara transpor aktif, yaitu dengan melibatkan sejumlah energi untuk pemindahan partikel dari larutan yang konsentrasinya lebih rendah (hipotonis). Transpor aktif juga dilakukan jika membran memiliki tingkat permeabilitas yang sangat rendah terhadap partikel tertentu.

Osmosis adalah mekanisme transport mekanisme transport dari konsentrasirendah (hipotinis) ketinggi (hipertonis) melalui membrane semi permiabel.

Membran sel membatasi isi sel dengan lingkungan sekitarnya, namun demikian berbagai zat terlarut harus dapat keluar masuk sel untuk melangsungkan metabolisme sel. Proses osmosis adalah perpindahan pelarut suatu zat melalui membran selektif permeabel. Selektif permeabel artinya tidak semua molekul dapat melalui membran tersebut. Hanya molekul-molekul tertentu yang leluasa keluar masuk membran tersebut.

Gambar 3:  Osmosis

2. Transpor Aktif

Transpor Aktif adalah mekanisme transpor yang memerlukan energy (ATP) untukmelawan gradient konsentrasi meliputi transport aktif primer dan sekunder. Transport aktif primer memerlukan energy dalam bentuk ATP, sedangkan transport aktifsekunder memerlukan energy untuk menciptakan potensial membrane. Potensial membrane dapat terjadi apabila sudah terjadi transport aktif primer sehingga transport aktif primer dan transport aktif sekunder saling berhubungan.

Adakalanya suatu partikel tidak dapat berdifusi karena terhalang oleh membran yang impermeabel (tidak dapat ditembus). Namun, jika pada membran itu terdapat faktor pembantu, misalnya enzim yang menyebabkan terbukanya saluran pada protein integral, partikel tersebut dapat berdifusi tanpa melibatkan energi. Peristiwa ini disebut difusi terbantu/berfasilitas.

Sebagian partikel diangkut melintasi membran dengan cara transpor aktif, yaitu dengan melibatkan sejumlah energi untuk pemindahan partikel dari larutan yang konsentrasinya lebih rendah (hipotonis). Transpor aktif juga dilakukan jika membran memiliki tingkat permeabilitas yang sangat rendah terhadap partikel tertentu.

3. Endositosis dan Eksositosis

Endositosis dan Eksositosis merupakan mekanisme transport melalui jenis membrane lain.

1. Endositosis adalah proses pemasukan zat dari luar sel ke dalam sel. Zat – zat dariluar sel menempel pada membrane dan mendesak membrane sehingga makin lama membentuk lekukan seperti kantung yang akhirnya terlepas dari membrane.
2. Endositosis memiliki dua macam bentuk yaitu pinositosis dan fagositosis. Pinositosis berasal dari kata pinos, artinya minum karena seolah-olah menunjukkan sel sedang minum. Adapun pinositosis merupakan proses pemasukan zat cair ke dalam sel, sedangkan fagositosis berasal dari kata fago, artinya makan karena menunjukkan seolah-olah sel sedang makan sehingga fagositosis adalah pemasukan zat padat kedalam sel. Adapun eksositosis adalah pengeluaran zat dari dalam sel. Fagositosis dan pinositosis merupakan cara lain agar suatu zat dapat keluar masuk sel tanpa menembus membran plasma.

Bermacam endositosis

Pada proses fagositosis terjadi tonjolan sitoplasma yang disebut pseudopodia menyelubungi suatu zat padat di luar sel. Pada suatu zat tersebut akan terbentuk membran yang terlepas dari membran plasma membentuk suatu kantong, disebut fagositik vakuola. Berbeda dengan fagositosis, pada proses pinositosis tidak terbentuk tonjolan protoplasma, tetapi cairan seolah-olah tertarik oleh membran, kemudian membran melakukan invaginasi (melekuk ke bawah). Selanjutnya terlepas dari membran sel sehingga terbentuk satu vakuola. Zat yang terlibat dalam proses pinositosis biasanya berupa zat cair.

Peristiwa fagositosis, misalnya terjadi pada sel darah putih terhadap bakteri atau penghancuran eritrosit tua dalam hati, limpa, dan sumsum merah oleh sel-sel retikuloendotelial. Pinositosis umumnya terjadi pada sel leukosit, sel ginjal, epitelium usus, makrofag hati, dan sel akar tumbuhan.

Pada eksositosis mirip dengan endositosis tetapi berlawanan arahnya. Eksositosis terjadi apabila vakuola di dalam sitoplasma berfusi dengan membran plasma, kemudian isinya dikeluarkan ke cairan ekstraseluler. Beberapa hasil metabolisme seperti asam amino atau glukosa akan melintasi membran, masuk ke dalam sitosol. Apabila terdapat sisa-sisa lain yang tidak dapat dicerna maka akan dikeluarkan dari sel melalui proses eksositosis (Kusumawati, 2012).

Proses – proses lain pada Sel

1. Pembelahan Sel

Pembelahan Sel adalah proses yang membagi satu sel induk menjadi dua atau lebih sel anak. Pembelahan sel terjadi melalui tahap – tahap tertentu. Tahap – tahap itu bertujuan untuk mengatur informasi genetik induk yang akan diturunkan kepada sel anakan . berdasarkan ada atau tidaknya tahap – tahap tertentu dalam pembelahan sel, pembelahan sel dibagi menjadi tiga yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis.

1. Amitosis

Pada organisme prokariot (tidak memiliki inti) seperti bakteri, pembelahan sel melalui  tahapan yang sederhana disebut amitosis (a = tanpa, mitosis = pembelahan inti). Informasi genetik berupa DNA sirkuler yang menempel dimembran plasma sel induk kemudian menggandakan diri. Sesaat kemudian mulai menggandakan diri. Sesaat kemudian, ujung DNA baru yang terbentuk menempel dimembran plasma. Sel kemudian membesar hingga mencapai dua kali sel normal, kemudian terjadi pembelahan sel menjadi dua bagian yang sama atau hampir sama yang diikti pembagian DNA baru.

1. Mitosis

Pembelahan secara mitosis menghasilkan sel anakan dengan materi genetik yang identik dari sel induk. Siklus sel adalah urutan-urutan tertentu dalam mekanisme pembelahan sel hingga pembelahan sel lagi untuk membentuk sel anakan. Dan siklus ini terbagi menjadi dua fase yaitu interfase dan fase mitosis.

1)   Interfase

Interfase merupakan fase istirahat dalam pembelahan sel. dimana pada fase ini, sel melakukan berbagai persiapan untuk melakukan pembelahan selanjutnya dan membutuhkan waktu yang lama dibandingkana dengan fase mitotik (fase pembelahan). Interfase terbagi atas tiga fase yaitu : fase G1 (Fase Growth 1/ Fase Pertumbuhan), fase S (Fase Sintesis) dan Fase G2 (Fase Gwroth 2/ Fase Pertumbuhan 2).

2)      Mitosis

Prosesnya berlangsung pada sel somatik, menghasilkan dua sel anakan yang sifatnya identik dengan sel induknya. Terjadi satu kali pembelahan dengan 4 fase yaitu : Profase, Metafase, Anaphase dan Telofase.

1. a) Profase

Hilangnya nukleus (inti) dan nukleolus (anak inti), Benang-benang kromatin berubah menjadi kromosom dan selanjutnya, setiap keromosom membelah menjadi kromatid dengan 1 sentromer. Pasangan sentriol yang berada dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kekutub yang berlawanan. Benang-benang spindel atau disebut juga dengan serat-serat gelendong, terbentuk diantara 2 kutub pembelahan.

1. b) Metafase

Setiap kromosom yang terdiri atas satu pasang kromatid menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang ekuator (bidang pembelahan), dan kemudian menggantung pada benang spindle melalui sentromer atau kinetokor.

1. c) Anaphase

Sentromer dari setiap kromosom, membelah sehingga menjadi dua bagian dengan masing-masing 1 kromatida. Selanjutnya setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan bergerak menuju kekutub yang berlawanan. Dan pada akhir anaphase, semua kromatida sampai pada kutub masing-masing.

1. d) Telofase

Kromatida yang berada pada kutub berubah kembali menjadi benang-benang kromatin. Dinding inti terbentuk kembali dan nukleolus membentuk dua inti baru. Benang-benang spindle menghilang. Terjadi sitokinesi (pembelahan sitoplasma) menjadi dua bagian, dan terbetuk membran plasma(membran sel) pemisah ditengah bidang ekuator (bidang pembelahan). Hasilnya terbentuklah 2 sel anak yang memilik kromosom yang sama dengan kromosom indunya.

1. Meiosis

Meiosis adalah pembelahan inti sel untuk mengurangi jumlah kromosom dalam sel anakan menjadi setengahnya dari pembelahan meiosis akan bergabung dalam fertilisasi menjadi sel yang memiliki kromosom diploid. Reproduksi seksual adalah reproduksi yang melibatkan proses meiosis dan fertilisasi. Meiosis mengalami pembelahan inti dua kali sehingga satu sel diploid (2n) akan menghasilkan empat sel diplaoi (n). Tahapan meiosis pertama disebut meiosis I dan tahapan dari pembelahan sel kedua disebut meiosis II.

2. Sintesis Protein

Sintesis Protein adalah proses penerjemah gen menjadi urutan asam amino yang akan disintesis menjadi polipeptida. Proses penerjemah gen menjadi urutan asam amino terjadi melalui ekspresi gen. Ada dua tahap dalam sintesis protein. tahap pertama adalah transkripsi dan translasi.

1. Transkripsi adalah pencetakan mRNA (kode) oleh DNA (DNA template) dengan menggunakan enzim RNA polimerase. Adanya enzim RNA polimerase ini akan menyebabkan rangkaian double helix sebagian akan membuka, akibatnya basa-basa pasangannya menyusun Adenin (A) pada mRNA dan seterusnya.
2. Proses transkripsi merupakan pembacaan mRNA oleh ribosom dengan dibantu oleh tRNA yang terdapat di dalam sitoplasma Di akhir transkripsi terbentuk molekul protein yang kemudian dikemas oleh badan Golgi menjadi senyawa yang digunakan oleh sel itu sendiri atau dikirim ke sel lainnya.

Ada banyak manfaat protein yang dihasilkan dalam proses sintesis protein tersebut bagi tubuh kita. Manfaat tersebut misalnya saja adalah penghasil hormon, enzim dan antibodi yang dapat menjaga daya tahan tubuh kita. Selain itu, protein juga memiliki fungsi sebagai sumber energi dan merupakan kunci utama dalam pembentukan dan perbaikan jaringan dan sel di dalam tubuh kita. Protein juga merupakan pengatur yang akan menjaga keseimbangan kadar asam basa di dalam sel-sel yang terdapat di dalam tubuh kita serta tubuh makhluk hidup lainnya.

Karena besarnya peranan protein di dalam tubuh kita, maka kita harus membantu proses sintesis protein yang ada di dalam tubuh dengan cara memberikan asupan makanan yang bergizi pada tubuh kita. Makanan yang banyak mengandung protein adalah makanan yang berupa daging, susu, ikan, telur, berbagai tumbuhan seperti biji-bijian, kentang dan polong-polongan.

Sintesis protein di dalam tubuh yang tidak berjalan dengan baik akan menyebabkan tubuh kekurangan protein. Kekurangan protein tersebut memberikan dampak yang cukup merugikan bagi tubuh kita. Akibat dari kekurangan protein di dalam tubuh kita seperti gangguan pertumbuhan, hati berlemak, penyakit lemah otot, dan kerontokan rambut.

Pada anak-anak yang kekurangan protein dapat terjadi penyakit busung lapar di mana penyakit tersebut disebabkan oleh filtrasi air yang masuk ke dalam pembuluh darah sehingga menimbulkanodem. Jika kekurangan protein di dalam tubuh kita dibiarkan dan tidak segera ditanggulangi, maka kekurangan protein tersebut dapat mengakibatkan penyakit marasmus dan juga dapat menyebabkan kematian.

Memang di dalam kehidupan kita, sintesis protein ini hanya sebagai pengetahuan saja. Namun, dengan pengetahuan inilah kita dapat menjaga kesehatan tubuh kita dan dapat membantu pula agar proses sintesis protein di dalam tubuh kita berlangsung dengan baik. Hal ini akan membantu kita terhindar dari berbagai penyakit yang disebabkan oleh kekurangan protein.