STRUKTUR DAN FUNGSI DINDING SEL

Oleh Trisna Amelia, S.Pd., M.Pd

STRUKTUR DAN FUNGSI DINDING SEL

 

Berdasarkan gambar diatas, analisis apa perbedaan yang terlihat antara sel hewan dan sel tumbuhan?

Perbedaan morfologi sel pada disebabkan oleh perbedaan dinding selnya, sebagaimana terlihat pada gambar di atas.

Pada sel-sel tumbuhan, jamur, dan bakteri, membrane plasma bukanlah pembatas sel terluar, namun terdapat suatu struktur diluar membrane plasma yaitu dinding sel. Umumnya, dinding sel tumbuhan nampak lebih tebal dan kuat karena mempunyai fungsi utama sebagai pelindung sel dan rangka sel. Namun demikian, dinding sel tetap memiliki sifat permeabilitas yang tinggi sehingga bahan yang diperlukan sel ataupun yang akan dikeluarkan tetap dapat melewatinya.

Pada sel tumbuhan yang masih muda, dinding sel hanya selapis dan dinamakan lapisan primer (dinding sel primer). Apabila sel ini makin dewasa, maka akan terbentuk lapisan di luarnya yaitu lapisan sekunder (dinding sel sekunder). Antara kedua lapisan ini terdapat selapis tipis bahan mengandung pectin yang berfungsi sebagai perekat kedua lapisan dinding sel.

Pada sel hewan, sebenarnya terdapat suatu struktur yang kemudian dianggap sebagai dinding sel semu dan lebih dikenal dengan selubung sel karena sangat tipis. Pada sel hewan, selubung sel ini tersusun dari molekul-molekul karbohidrat yang kompleks. Pada sel-sel epitel, selubung sel terdiri atas molekul-molekul glikoprotein dan polisakarida, sedangkan pada sel-sel selaput lendir usus, selubung ini umumnya terdiri dari molekul mucin. Selubung-selubung inilah yang kemudian dinamakan glikokaliks, yang dihasilkan oleh sel itu sendiri.

Berdasarkan hasil penelitian, diketahui fungsi glikokaliks sebagai berikut.

  1. Ikut serta dalam proses filtrasi bahan yang masuk
  2. Memelihara membrane plasma dan lingkungan sekitar sel
  3. Mengandung enzim-enzim tertentu sesuai dengan fungsi sel
  4. Ikut berperan dalam menentukan sifat antigenitas

 

Dinding sel tumbuhan tingkat tinggi

Dinding sel tumbuhan dapat bersifat relative tipis dan lentur ataupun tebal dan kaku, hal ini bergantung kematangan selnya. Dalam lingkungan berair dinding sel berperan melindungi protoplas agar tidak lisis, tumbuhan yang tumbuh menggantung di udara memerlukan dinding sel untuk mencegah hindrasi sel, selain juga tetap berperan menyokong sel tumbuhan.

  1. Komposisi kimia dinding sel tumbuhan tingkat tinggi

Komposisi utama dinding sel adalah polisakarida yang terdapat dalam tiga bentuk, yaitu selulosa, hemiselulosa, dan pectin. Selain itu terdapat protein structural dan protein biologis.

  1. Selulosa

Selulosa adalah polimer lurus yang erdiri dari unit-unit D-glukosa yang berikatan dengan ikaan glikosida ß-1,4 D-Glukan. Satu molekul glukosa disusun oleh 8.000-15.000 unit glukosa. Pada sel tumbuhan selulosa dibangun oleh 40-70 rantai glukan.

  1. Hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan heteropolimer yang terdiri atas bermacam-macam polisakarida dan merupakan rantai bercabang. Beberapa hemiselulosa yang umum adalah xilan, arabinoxilan, glukomanan, galaktoglukomanan, dan xiloglukan. Hemiselulosa berfungsi sebagai zat perekat mikrofibril selulosa.

  1. Pectin

Pectin dicirikan dengan adanya gugus asam yang berasal dari residu asam glukuronat dan galakturonat.

  1. Protein structural dan plastic

Protein strultural pada dinding sel banyak mengandung hidriksiprolin. Plastic biologis terdiri atas lignin dan kutin. Lignin mengisi dinding sekunder sehingga menyebabkan kaku dan tahan terhadap dehindrasi di lingkungan.kutin terdapat sebagai bahan yang meliputi dinding sel dari sel-sel permukaan. Kutin mengandung asam lemak dengan aton C berikatan secara kovalen (ikatan ester).

Susunan keempat komponen dinding sel dapat dilihat pada gambar berikut.

Mikrofibril

Dinding primer tersusun atas selulosa, yaitu suatu polimer β-glukosa dengan ikatan Β 1-4. Kurang lebih 8.000-15.000 gugus β -glukosa secara bersama-sama membentuksatu rantai selulosa. Kurang lebih 40-70 tantai molekul selulosaterdapat dalam kelompok-kelompok yang sejajar membentukmikrofibril. Mikrofibril-mikrofibril saling berkelompok membentukmikrofibril dengan diameter ± 0,5 µ dan tampak denganmikroskop cahaya (Thorpe, 1984). Di dalam dinding sel,mikrofibril dilapisi oleh hemiselulosa yang selanjutnyadihubungkan ke hemiselulosa lain oleh pektin dan polisakaridalain (Albert et al., 1983).

                                                                                                     

Ikatan Antara Mikrofibril pada Dinding Sel (Albert et al., 1983)

Pada dinding primer, mikrofibril-mikrofibril tersusun erat dan letaknya tersebar. Ruang-ruang di antaramikrofibril diisi oleh air, protein dan bahan dinding sel lain, yaitu hemiselulosa dan pektin. Mikrofibril-mikrofibril tersebut bersifat lentur dan dapat memanjang. Kandungan hemiselulosa tinggi dan selulosa rendah. Dinding primer adalah struktur yang pertama dibentuk dan diletakkan pada lamella tengah. Dinding sekunder terutama terdiri atas selulosa. Pada beberapa sel terdapat pektin. Lapisan terluar dinding selsekunder terdapat lignin, kutin, dan suberin. Lignin terdiri atastiga macam yaitu koniferin alkohol, senafil alkohol, dan kumorilalkohol. Kutin merupakan rentai karbohidrat dengan jumlahatom C antara 21-35. Lilin adalah ester asam lemak denganalkohol.

 

  1. Struktur Dinding Sel

Dinding sel terdiri atas 3 lapisan: lamella tengah, dinding sel primer, dan dinding sel sekunder.

  1. Lamella Tengah

Lapisan terluar dan pertama yg  terbentuk selama pembelahan sel, lapisan ini kaya Pektin

  1. Dinding Sel Primer
  • Fleksibel-Tipis, dapat diperluas Pektin, Hemiselulosa dan Glikoprotein,  Kerangka selulosa mikro-fibril, Matriks gel
  • Mikrofibril pada dinding primer tersebar acak dalam satu matriks yang amorf, sesuai dengan fungsinya yang mampu melentur dan memanjang bersama-sama dengan protoplas.
  • Kadar hemiselulosa lebih tinggi, kadar selulosa lebih rendah
  • Terdapat pektin pada dinding primer
  • Mikrofibril selulosa dilapisi oleh hemiselulosa, hemiselulosa saling silang satu sama lainn pektin membentuk matrik gel yang berinteraksi dengan protein, seperti terlihat pada gambar
  1. Dinding Sel Sekunder
  • Tebal, terbentuk di dalam dinding sel primer, Sangat kaku, kuat Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin
  • Mikrofibril tersusun sejajar dan sesuai fungsinya, mikrofibril kaku dan tidak dapat memanjang
  • Kadar hemiselulosa rendah dan kadar selulosa tinggi
  • Juga terdapat pektin
  • Dinding sekunder terbentuk setelah sel mencapai ukuran maksimum

 

Karakteristik

Dinding Primer

Dinding Sekunder

Fleksibilitas dan ekstensibilitas

Tinggi

Rendah

Ketebalan

Dinamis

Statis

Susunan Mikrofibril

Tidak teratur

Lapisan sejajar

Pertumbuhan

Multinet

Aposisi

Kadar selulosa

Rendah (30%)

Tinggi (50-80%)

Kadar hemiselulosa

Sekitar 50%

Sekitar 5-30%

Kadar lipid

5-10%

Sedikit/tidak ada

Kadar protein

Sekitar 5-10%

Rendah sampai tidak ada

Lignin

-

15-35

 

 

 

  1. Fungsi Dinding Sel
  1. Menyokong struktur dan bentuk sel
  2. Perlindungan terhadap infeksi dan stres mekanik (serangga atau patogen)
  3. Pemisah bagian dalam sel dari lingkungan luar
  4. Transportasi zat dan informasi dari bagian dalam sel ke luar
  5. Membantu dalam regulasi osmotik
  6. Mencegah kehilangan air
  7. Komunikasi antar sel
  8. Pencegah pecahnya sel karena tekanan tugor
  9. Membantu difusi gas masuk - keluar dari sel

 

  1. Pembentukan Dinding Sel

            Matriks polisakarida sebagai bahan dasar dinding sel disintesis dengan bantuan enzim di badan golgi, kemudian disekresikan ke dinding sel melalui fusi membran vesikula ke membran plasma.

  1. Pertumbuhan Dinding Sel

 

Pada pertumbuhan dinding sel, ada dua proses yang terlibat, yaitu pembelahan sel dan pemanjangan sel. Pembelahan sel berlangsung pada jaringan meristematis. Sel-sel anak yang dihasilkan pada jaringan meristematis mempunyai ukuran yang lebih kecil dari pada sel-sel dewasa. Setelah sel anak terbentuk, maka selanjutnya terjadi pemanjangan sel. Ada dua teori yang berkenaan dengan pemanjangan dinding sel, yaitu teori multinet, dan teori orientasi aktif. Menurut teori multinet, mikrofibril diletakkan pada permukaan bagian dalam dinding sel menurut arah melintang terhadap panjang sel. Pada waktu dinding sel memanjang, mikrofibril-mikrofibril mengalami reorientasi ulang ke arah sumbu longitudinal sel hingga mikrofibril sejajar dengan sumbu. Dengan demikian orientasi mikrofibril menurut teori multinet berlangsung secara pasif mengikuti perentangan dinding sel selama berlangsungnya pertumbuhan.

Selama pemanjangan dinding sel, mikrofibril bergerak satu terhadap yang lain. Pada gambar ditunjukkan mekanisme pemanjangan dinding sel. Dalam hal ini terdapat enzim-enzim yang memutuskan ikatan antara dua polisakarida dinding sel (a) dan tetap melekat pada salah satu titik pemotongan, kemudian polisakarida dapat bergeser dengan bebas (b) dan bererak hingga enzim membentuk ikatan yang baru.

Mekanisme Pemnajangan Dinding Sel (Thorpe, 1984)

Menurut teori orientasi aktif, mengemukakan bahwa terbentuknya lapisan mikrofibril yang sejajar pada dinding sel tumbuhan yang tidak tumbuh lagi berlangsung secara siklosis, (mengalirnya bahan-bahan sitoplasma di dalam sel tumbuhan)pada bagian dalam sel. Aliran siklosis ini orientasi mikrofibril pada bagian luar sel.