STRUKTUR DINDING SEL
Pada tumbuhan, dinding-dinding sel
sebagian besar terbentuk oleh polimer karbohidrat (pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lignin sebagai
penyusun penting). Pada bakteri, peptidoglikan (suatu glikoprotein) menyusun dinding sel. Fungi memiliki dinding sel
yang terbentuk dari kitin. Sementara itu, dinding sel alga terbentuk dari
glikoprotein, pektin, dan sakarida sederhana (gula). (Anonim, 2012)
Dinding sel tersusun oleh zat
organik dan anorganik. Zat-zat organik yang dijumpai pada dinding sel adalah :
*) pektin *) hemiselulosa *) pentosan *) protopektin
*) lignin
*) kutin *) selulose *) suberin *) sapropolenin
Adanya zat-zat tersebut dapat
diketahui dengan pembubuhan reagensia tertentu yang disebut reaksi mikrokimia.
1) Selulosa
Selulosa merupakan
polisakarida dengan rumus (C6H10O5)n. tidak larut dalam air, air mendidih, asam
dan alkali encer, serta KOH pekat. Dengan H2SO4 pekat dihidrolisa menjadi
glukosa. Oleh enzim selulase diubah menjadi glukosa dan fruktosa.
Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer
berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa. Selulosa
merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh
manusia.
2)
Hemiselulosa
Menyerupai selulosa. Dengan
asam encer dihidrolisa menjadi mannose + galaktosa. Dapat dijumpai misal pada
lendir tumbuhan.
Hemiselulosa yaitu polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam
dinding sel tumbuhan. Secara biokimiawi, hemiselulosa adalah semua polisakarida
yang dapat diekstraksi dalah larutan basa (alkalis). Namanya berasal dari
anggapan, yang ternyata diketahui tidak benar, bahwa hemiselulosa merupakan
senyawa prekursor (pembentuk) selulosa.
Monomer penyusun hemiselulosa
biasanya adalah rantai D-glukosa, ditambah dengan berbagai bentuk monosakarida
yang terikat pada rantai, baik sebagai cabang atau mata rantai, seperti
D-mannosa, D-galaktosa, D-fukosa, dan pentosa-pentosa seperti D-xilosa dan
L-arabinosa.
Komponen utama hemiselulosa
pada Dicotyledoneae didominasi oleh xiloglukan, sementara pada Monocotyledoneae
komposisi hemiselulosa lebih bervariasi. Pada gandum, ia didominasi oleh
arabinoksilan, sedangkan pada jelai dan haver didominasi oleh beta-glukan.
3) Lignin
Zat kayu yang terdapat pada
dinding sel yang telah mengkayu. Lignin atau zat kayu adalah
salah satu zat komponen penyusun tumbuhan. Komposisi bahan penyusun ini
berbeda-beda bergantung jenisnya. Lignin terutama terakumulasi pada batang
tumbuhan berbentuk pohon dan semak. Pada batang, lignin berfungsi sebagai bahan
pengikat komponen penyusun lainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak
(seperti semen pada sebuah batang beton).
Berbeda dengan selulosa yang
terbentuk dari gugus karbohidrat, struktur kimia lignin sangat kompleks dan
tidak berpola sama. Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling
dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Proses
pirolisis lignin menghasilkan senyawa kimia aromatis berupa fenol, terutama
kresol.
4) Suberin
Suberin adalah lapisan pelindung bagian tumbuhan di bawah tanah. Suberin juga
melindungi sel gabus yang terbentuk pada kulit pohon oleh kegiatan penghancuran
dari pertumbuhan sekunder, dan ini terbentuk dari banyak sel sebagai jaringan
luka setelah pelukaan (misalnya setelah gugur daun dan pada luka umbi kentang
yang akan ditanam). Suberin juga terdapat pada dinding sel akar yang tak
terluka sebagai pita Caspari di endodermis dan eksodermis serta di seludang
berkas pembuluh pada rerumputan. Tumbuhan membentuk suberin bila perubahan
secara fisiologis atau perubahan perkembangan, atau faktor cekaman, menyebabkan
tumbuhan perlu menghambat difusi. Tapi pada tingkat molekul, kejadian yang
menyebabkan terbentuknya suberin belum diketahui.
5) Pektin
Dapat ditemukan pada dinding
sel dari buah yang mengandung banyak gula. Bila buah dimasak tampak beberapa
zat gelatine.
Pektin merupakan segolongan polimer heterosakarida yang diperoleh dari dinding
sel tumbuhan darat. Pertama kali diisolasi oleh Henri Braconnot tahun 1825.
Wujud pektin yang diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat terang. Pektin
banyak dimanfaatkan pada industri pangan sebagai bahan perekat dan stabilizer
(agar tidak terbentuk endapan).
Pektin pada sel tumbuhan
merupakan penyusun lamela tengah, lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel
tertentu, seperti buah, cenderung mengumpulkan lebih banyak pektin. Pektinlah
yang biasanya bertanggung jawab atas sifat "lekat".
Penggunaan pektin yang paling
umum adalah sebagai bahan perekat/pengental (gelling agent) pada selai
dan jelly. Pemanfaatannya sekarang meluas sebagai bahan pengisi,
komponen permen, serta sebagai stabilizer untuk jus buah dan minuman
dari susu, juga sebagai sumber serat dalam makanan.
6) Khitin
Dapat
ditemukan pada dinding sel Fungi (jamur).
Kitin adalah polisakarida struktural yang digunakan untuk menyusun eksoskleton
dari artropoda (serangga, laba-laba, krustase, dan hewan-hewan lain sejenis).
Kitin tergolong homopolisakarida linear yang tersusun atas residu
N-asetilglukosamin pada rantai beta dan memiliki monomer berupa molekul glukosa
dengan cabang yang mengandung nitrogen. Kitin murni mirip dengan kulit, namun
akan mengeras ketika dilapisi dengan garam kalsium karbonat. Kitin membentuk
serat mirip selulosa yang tidak dapat dicerna oleh vertebrata.
Kitin adalah
polimer yang paling melimpah di laut. Sedangkan pada kelimpahan di muka bumi,
kitin menempati posisi kedua setelah selulosa. Hal ini karena kitin dapat
ditemukan di berbagai organisme eukariotik termasuk serangga, molusca,
krustase, fungi, alga, dan protista.
7) Mannan
& Galaktan
Mannan merupakan tanaman polisakarida yang merupakan polimer dari gula mannose .
Hal ini umumnya ditemukan dalam ragi, bakteri dan tanaman. Hal ini menunjukkan
α (1-4) linkage. Ini adalah bentuk polisakarida penyimpanan.
Zat-zat anorganik yang terdapat
pada dinding sel antara lain : kersik
(SiO2) dan zat kapur.
Sel terdiri dari :
- Komponen
Protoplasmik : sitoplasma, nucleus,
plastida, mitokondria
- Komponen Non Protoplasmik / benda-benda ergastik : vakuola, karbohidrat, protein, lemak, tanin, Ca-oxalat, dinding sel.
(anonim,2012)
Jaringan tepi dinding sel berisi
bahan yang melindungi sel di bawahnya. Dinding sel berfungsi sebagai penyokong
mekanis organ tumbuhan, khususnya pada dinding tebal. Dinding sel memengaruhi
metabolisme penting jaringan tumbuhan, seperti penyerapan, transpirasi,
translokasi, dan sekresi.
Bahan utama dinding sel adalah
selulosa. Molekul ini merupakan rantai glukosa yang panjangnya mencapai 4 mm.
di dalam dinding sel, selulosa bergabung dengan polisakarida yang lain yaitu
hemiselulosa dan pectin (campuran poliuronida). Lignin suatu polimer dari
unit fenilpropanoida dapat mengeraskan dinding sel. Lignin merupakan
suatu senyawa yang kompleks dan homogeny. Senyawa lain, bahkan, organic dan
anorganik, misalnya air, terdapat dalam dinding sel dalam jumlah yang beragam.
Bahan organic seperti kutin, suberin, dan lilin adalah senyawa yang mengandung
lemak yang sangat umum ditemukan pada permukaan jaringan pelindung tumbuhan.
Kutin terdapat pada epidermis, sedangkan suberin pada jaringan pelindung
sekunder, yaitu gabus. Lilin terdapat dalam paduan dengan kutin dan suberin,
dan juga pada permukaan kutikula, yaitu lapisan kutin yang menutup dinding luar
epidermis.
Berdasarkan perkembangan dan
struktur jaringan tumbuhan, dapat dibedakan tiga lapisan dinding sel.
a. Lamella tengah atau lapisan antar
sel. Lamella tengah terdapat diantara dua dinding primer dari dua sel yang
merupakan senyawa yang tanpa bentuk (amorf). Lamella tengah terutama terdiri
atas pectin. Enzim pektinase dengan reagen kimia yang dapat melarutkan pektin
menyebabkan jaringan terurai (disintegrasi) menjadi sel individual. Prosedur
ini disebut meserasi (maceration).
b. Dinding primer. Dinding primer
adalah dinding sel pertama yang berkembang pada sel baru. Kebanyakan sel mempunyai
dinding primer, sedangkan lamella tengah hanya merupakan senyawa antar sel yang
tidak bersifat dinding. Dinding primer merupakan bagian
Dindig sel yang berkembang dalam sel selama sel masih mengadakan pertumbuhan.
Dindig sel yang berkembang dalam sel selama sel masih mengadakan pertumbuhan.
c. Dinding sekunder. Dinding sekunder
dibentuk di sebelah dalam dinding primer. Sebagian besar sel trakeida dan
serabut mempunyai tiga lapisan dinding sekunder, yaitu lapisan luar, lapisan
tengah, dan lapisan dalam.
Di antara ketiga lapisan ini
biasanya lapisan tengah paling tebal. Ada juga sel yang mempunyai dinding
sekunder lebih dari tiga lapisan. Ada yang menggunakan istilah dinding tersier
untuk lapisan dalam dinding sekunder. Menurut Frey Wyssling (1976), lapisan
yang paling dalam (lamella tersier) mempunyai sifat yang berbeda dengan dinding
sekunder yang ada. Lamella ini dapat berdiferensiasi menjadi dua lapisan yaitu
lapisan membranogenoat dan lapisan yang penuh dengan bintil. ( Ardiyanto, 2011)
Struktur halus dinding sel, terutama
dinding sekunder, pada akhir abad ini sangat intensif dipelajari. Banyak
penelitian dilakukan karena pentingnya serabut dalam industri. Penelitian
dilakukan secara morfologis dan dengan pendekatan fisikokimia.
1.
Hasil Penelitian secara Morfologi
Apabila
serabut trakeida diperiksa di bawah mikroskop cahaya tanpa perlakuan khusus,
tampak lapisan pada penampang melintangnya, yang dengan perlakuan khusus dan
perbesaran kuat dari mikroskop cahaya dapat dilihat lamela yang lebih halus.
Lamela ini ada yang terpusat (konsentris), menjari, atau mempunyai susunan
rumit. Dengan metode Bailey, dkk, dapat ditemukan bahwa dinding sel dibentuk
dari suatu sistem benang mikroskopis yaitu serabut. Dinding sel terdiri atas
dua sistem yang mengadakan interpenetrasi secara terus menerus, yaitu sistem
serabut selulosa dan sistem rongga mikrokapiler. Rongga ini berisi lignin,
kutin, suberin, hemiselulosa, dan bahan organik lain, bahkan kristal mineral.
Bahan di antara serabut adalah matriks yang tidak mengandung selulosa. Pada
elemen pembuluh dan sel sklerenkim, lapisan ini dapat dilihat dengan mikroskop
cahaya. Dan ternyata lignin, pektin, hemiselulosa, maupun bahan organik lain
yang terdapat dalam ruang interserabut berbeda, atau orientasi mikroserabut
dalam berbagai lapisan dinding berbeda.
Tampaknya
lapisan pada dinding sekunder sering kali terjadi karena perbedaan kepadatan
serabut. Bagian yang jumlah serabut per unit areanya lebih banyak dan lebih
tebal akan berwarna gelap. Daerah yang jumlah serabutnya tidak begitu banyak
merupakan daerah terang, serabutnya longgar, dan ruang kapiler di antara
serabut besar.
Dinding
sebagian serabut berlignin. Dengan menggunakan mikroskop elektron tampak bahwa
setiap serabut tersusun dari lamela yang terdiri atas dua bagian, yaitu selulosa
dan lignin. Setiap lamela dihasilkan dalam waktu 24 jam. Bobak dan Necessany
(1967) berkesimpulan bahwa kedua komponen utama dinding sekunder disimpan pada
periode yang berbeda. Selulosa disimpan pada siang hari, sedangkan lignin
setelah tengah malam. Lignin menembus bagian selulosa.
Dinding yang
lapisan ligninnya tebal memungkinkan selulosanya terlarut dan tinggal ligninnya
saja atau ligninnya yang larut dan tinggal selulosannya saja. Fenomena ini
membuktikan bahwa pada lignin terdapat rongga interserabut, dan rongga kapiler
ini bersinambungan.
Pembagian struktur halus dinding sel didasarkan pada penggunaan mikroskop elektron. Foto yang dibuat dengan mikroskop elektron dapat menunjukkan adanya mikroserabut halus yang tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Pembagian struktur halus dinding sel didasarkan pada penggunaan mikroskop elektron. Foto yang dibuat dengan mikroskop elektron dapat menunjukkan adanya mikroserabut halus yang tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Struktur
morfologi selulosa dinding sel sekarang telah diketahui. Pada dinding sel
terdapat lamela yang terdiri atas serabut. Dengan teknik tertentu, dimungkinkan
untuk membedakan makroserabut dengan mikroskop cahaya. Bentuknya seperti jejaring
tiga dimensi. Jejaring ini saling menjalin dengan jari-jari paralel dari ruang
mikrokapiler yang berisi senyawa non selulosa. Ketebalan makroserabut
antara 0,4-0,5 mm, sedangkan mikroserabut antara 20-30 nm. Mikroserabut
membungkus serabut elementer yang tebalnya antara 3-5 nm. (Ardiyanto,2011)
PEMBENTUKAN
DINDING SEL
Selama mitosis, pada telofase,
fragmoplas meluas dan membentuk barisan atau deretan. Pada waktu yang sama, di
daerah ekuator dibentuk cawan sel, yang dihasilkan oleh protoplas baru yang
mulai membentuk fragmoplas di bagian dalam. Di daerah tempat dibentuknya cawan
sel, mikrotubula fragmoplas tidak tampak. Semakin meluas cawan sel, mikrotubula
fragmoplas semakin mendekati dinding sel yang membelah. Pada waktu cawan seel
belum mencapai dinding sel yang membelah, inti sel muda akan mencapai tahap
tertentu dalam pembentukan dinding inti dan anak inti. Apabila cawan sel sudah
mencapai semua bagian dinding sel yang membelah, fragmoplas akan lenyap. Pada
tahap ini kekentalan cawan sel meningkat dan secara bertahap cawan sel akan
berubah bentuk menjadi senyawa antar sel atau lamela tengah.
Pada
pengamatan menggunakan mikroskop elektron akan tampak bahwa pembentukan cawan
sel dimulai dengan pemusatan dan penggabungan sejumlah besar kantong kecil
turunan badan Golgi dan kemungkinan juga kantong kecil dari RE (retikulum
endoplasma). Mikrotubula dan fragmoplas mengarahkan kantong kecil ini menuju
daerah ekuator.
Di kedua sisi lamela tengah terdapat lamela tipis yang dihasilkan oleh protoplas sel anak. Pembentukan lamela ini merupakan tahap permulaan dalam perkembangan dinding baru sel anak. Dinding ini terdiri atas mikro-serabut yang mengandung selulosa dan matriks tidak mengandung selulosa. Matriks dinding terutama terdiri atas senyawa pektin dan hemiselulosa. Matriks dinding juga disekresi oleh kantong kecil Golgi, dan menurut beberapa peneliti, selain Golgi, RE juga berperan dalam produksi matriks.
Di kedua sisi lamela tengah terdapat lamela tipis yang dihasilkan oleh protoplas sel anak. Pembentukan lamela ini merupakan tahap permulaan dalam perkembangan dinding baru sel anak. Dinding ini terdiri atas mikro-serabut yang mengandung selulosa dan matriks tidak mengandung selulosa. Matriks dinding terutama terdiri atas senyawa pektin dan hemiselulosa. Matriks dinding juga disekresi oleh kantong kecil Golgi, dan menurut beberapa peneliti, selain Golgi, RE juga berperan dalam produksi matriks.
Mikrotubula
sitoplasma tepi biasanya berorientasi paralel dengan serbut selulosa dalam
berhubungan dengan plasmalema. Menurut Preston (1974) butiran yang terdapat
pada permukaan luar plasmalema terlibat dalam biosintesis dan orientasi
mikro-serabut selulosa dalam dinding sel. Akhir-akhir ini dipelajari tentang
pembentukan mikro-serabut selulosa selama regenerasi dinding sel dengan
protoplas yang diisolasi.
Pada
perhubungan dinding baru dengan dinding sel induk, lamela tengah lama dan baru
terpisah oleh dinding primer sel induk. Pada dinding primer sel induk, pada
tempat perhubungan dinding lama dan baru terdapat suatu rongga yang seperti
segitiga pada penampang melintangnya. Rongga ini terus membesar sampai mencapai
lamela tengah sel induk dan terjadilah hubungan antara lamela tengah sel
induk dengan lamela tengah baru. Apabila rongga ini terus tumbuh dan senyawa
antar sel tidak mengisinya, akan terbentuk rongga antar sel.
Dinding
sekunder berkembang pada permukaan dalam dinding prmer. Dinding sekunder juga
terdiri atas mikro-serabut selulosa, yaitu suatu matriks yang terdiri atas
polisakarida, termasuk hemiselulosa. Selain itu, terdapat juga lignin, suberin,
kutin, lilin, tanin, garam anorganik, misalnya Ca karbonat, Ca oksalat, silika,
dan senyawa lain.
Umumnya lignin pertama kali tampak sebagai senyawa antar sel dan dinding primer, kemudian menyebar ke arah sentripental ke dalam dinding sekunder. Di dalam serabut floem primer Phoradendron flavescens, dinding primer tidak mengandung lignin, sedangkan dinding sekunder berlignin.
Umumnya lignin pertama kali tampak sebagai senyawa antar sel dan dinding primer, kemudian menyebar ke arah sentripental ke dalam dinding sekunder. Di dalam serabut floem primer Phoradendron flavescens, dinding primer tidak mengandung lignin, sedangkan dinding sekunder berlignin.
FUNGSI
DINDING SEL
Keberadaan dinding sel, membedakan sel tumbuhan dari
sel hewan. Keberadaannya adalah dasar utama selain berbagai karakteristik
tumbuhan sebagai organisme. Dinding sel bersifat kaku dan oleh karena itu
berfungsi membatasi ukuran protoplas, mencegah protoplasma keluar dari membran
plasma ketika ukuran sel membesar saat penyerapan air. Dinding sel sangat
menentukan ukuran dan bentuk sel, tekstur jaringan, dan bentuk organ tumbuhan.
Jenis sel sering diidentifikasi berdasarkan struktur dinding selnya,
menunjukkan hubungan erat antara struktur dinding sel dan fungsi sel.
Dinding sel merupakan kompartemen metabolik yang
dinamis dan memiliki fungsi khusus yang penting. Dinding sel mengandung
berbagai enzim dan memainkan peran penting dalam penyerapan, transportasi, dan
sekresi zat dalam tumbuhan. Bukti eksperimental menunjukkan bahwa molekul yang
dilepaskan oleh sel dinding terlibat dalam pengiriman sinyal sel ke sel, mempengaruhi
diferensiasi selular.
Selain itu dinding sel memainkan peran dalam
pertahanan terhadap bakteri dan jamur patogen dengan menerima dan pengolahan
informasi dari permukaan patogen dan mengirimkan informasi ini untuk membran
plasma sel inang. Melalui proses pada gen-gen yang diaktifkan, sel inang dapat
menjadi resisten terhadap serangan melalui produksi antibiotik phytoalexins
yang bersifat racun untuk patogen—atau melalui pengendapan zat-zat seperti
lignin, suberin, atau kalosa, yang dapat bertindak sebagai penghalang pasif
terhadap serangan patogen.
Secara ringkas, fungsi dinding sel adalah sebagai
berikut:
- Mempertahankan
dan menentukan bentuk sel (analog dengan sebuah kerangka eksternal untuk
setiap sel).
- Dukungan
dan kekuatan mekanik (memungkinkan tanaman untuk dapat tumbuh tinggi,
membuat helaian daun yang tipis dapat diposisikan secara baik untuk
mendapatkan cahaya).
- Mencegah
membran sel meledak saat berada di dalam medium hipotonik (yaitu, tahan
tekanan air).
- Mengendalikan
laju dan arah pertumbuhan sel dan mengatur volume sel.
- Bertanggung
jawab dalam desain dan mengendalikan morfogenesis tanaman sejak dinding
tanaman berkembang hingga penambahan sel.
- Memiliki
peran metabolisme (yaitu, beberapa protein di dinding sel adalah
enzim-enzim untuk transportasi, sekresi).
- Penghalang
fisik untuk: (a) patogen, dan (b) air dalam sel bergabus. Namun, harus
diingat pula bahwa dinding sel sebenarnya sangat berpori dan memungkinkan
molekul kecil, termasuk protein hingga 60.000 MW dapat bebas. Pori-pori
pada dinding sel berukuran sekitar 4 nano meter.
- Penyimpanan
karbohidrat - komponen dinding ini dapat digunakan kembali dalam proses
metabolisme lainnya (terutama dalam biji). Dengan demikian, di satu sisi
dinding sel dapat berfungsi sebagai repositori penyimpanan untuk
karbohidrat.
Sinyal -
fragmen dinding, disebut oligosakarin, bertindak sebagai hormon. Oligosakarin,
yang didapat dari hasil perkembangan normal atau karena serangan patogen,
melakukan berbagai fungsi termasuk: (a) merangsang sintesis etilen, (b)
mendorong sintesis fitoaleksin (pertahanan kimia yang diproduksi sebagai respon
terhadap infeksi jamur / bakteri), (c) merangsang enzim kitinase dan (d)
meningkatkan kadar kalsium sitoplasma dan (d) menyebabkan "ledakan
oksidatif". Ledakan ini menghasilkan hidrogen peroksida, superoksida dan
oksigen aktif lain yang dapat menyerang patogen secara langsung atau
menyebabkan peningkatan lintas-hubungan di dinding sel, membuat dinding lebih
keras untuk ditembus.