Dinding Sel: Pengertian, Struktur & Fungsi (dengan Diagram)

Dinding sel adalah lapisan perlindungan tambahan di atas membran sel. Anda dapat menemukan dinding sel di keduanya prokariota dan eukariota, dan mereka paling umum pada tanaman, ganggang, jamur dan bakteri.

Namun, hewan dan protozoa tidak memiliki struktur jenis ini. Dinding sel cenderung merupakan struktur kaku yang membantu mempertahankan bentuk sel.

Dinding sel memiliki beberapa fungsi, antara lain pemeliharaan struktur dan bentuk sel. Dindingnya kaku, sehingga melindungi sel dan isinya.

Misalnya, dinding sel dapat mencegah masuknya patogen seperti virus tanaman. Selain sebagai penopang mekanis, dinding bertindak sebagai kerangka yang dapat mencegah sel berkembang atau tumbuh terlalu cepat. Protein, serat selulosa, polisakarida dan komponen struktural lainnya membantu dinding mempertahankan bentuk sel.

Dinding sel juga memainkan peran penting dalam transportasi. Karena dinding adalah membran semipermeabel, memungkinkan zat tertentu untuk melewati, seperti protein. Hal ini memungkinkan dinding untuk mengatur difusi dalam sel dan mengontrol apa yang masuk atau keluar.

Selain itu, membran semi-permeabel membantu komunikasi antar sel dengan memungkinkan molekul sinyal melewati pori-pori.

Dinding sel tumbuhan terutama terdiri dari karbohidrat, seperti pektin, selulosa dan hemiselulosa. Ini juga memiliki protein struktural dalam jumlah yang lebih kecil dan beberapa mineral seperti silikon. Semua komponen ini adalah bagian penting dari dinding sel.

Selulosa adalah karbohidrat kompleks dan terdiri dari ribuan monomer glukosa yang membentuk rantai panjang. Rantai ini bersatu dan membentuk selulosa mikrofibril, yang berdiameter beberapa nanometer. Mikrofibril membantu mengontrol pertumbuhan sel dengan membatasi atau membiarkan ekspansinya.

Salah satu alasan utama memiliki dinding dalam sel tumbuhan adalah karena ia dapat bertahan tekanan turgor, dan di sinilah selulosa memainkan peran penting. Tekanan turgor adalah gaya yang diciptakan oleh bagian dalam sel yang mendorong keluar. Mikrofibril selulosa membentuk matriks dengan protein, hemiselulosa dan pektin untuk memberikan kerangka yang kuat yang dapat menahan tekanan turgor.

Baik hemiselulosa dan pektin adalah polisakarida bercabang. Hemiselulosa memiliki ikatan hidrogen yang menghubungkannya dengan mikrofibril selulosa, sementara pektin menjebak molekul air untuk membuat gel. Hemiselulosa meningkatkan kekuatan matriks, dan pektin membantu mencegah kompresi.

Protein di dinding sel memiliki fungsi yang berbeda. Beberapa dari mereka memberikan dukungan struktural. Lainnya adalah enzim, yang merupakan jenis protein yang dapat mempercepat reaksi kimia.

Itu enzim membantu pembentukan dan modifikasi normal yang terjadi untuk mempertahankan dinding sel tumbuhan. Mereka juga berperan dalam pematangan buah dan perubahan warna daun.

Jika Anda pernah membuat selai atau jeli sendiri, Anda pasti pernah melihat jenis-jenis yang sama pektin ditemukan di dinding sel dalam aksi. Pektin adalah bahan yang ditambahkan juru masak untuk mengentalkan jus buah. Mereka sering menggunakan pektin alami yang ditemukan dalam apel atau beri untuk membuat selai atau jeli.

•••Sains

Dinding sel tumbuhan adalah struktur tiga lapis dengan lamela tengah, dinding sel primer dan dinding sel sekunder. Lamela tengah adalah lapisan terluar dan membantu sambungan sel-ke-sel sambil menyatukan sel-sel yang berdekatan (dengan kata lain, ia berada di antara dan menyatukan dinding sel dari dua sel; inilah mengapa disebut lamela tengah, meskipun itu adalah lapisan terluar).

Lamela tengah berfungsi seperti lem atau semen untuk sel tumbuhan karena mengandung pektin. Selama pembelahan sel, lamela tengah adalah yang pertama terbentuk.

Dinding sel primer berkembang ketika sel tumbuh, sehingga cenderung tipis dan fleksibel. Ini terbentuk di antara lamela tengah dan membran plasma.

Ini terdiri dari mikrofibril selulosa dengan hemiselulosa dan pektin. Lapisan ini memungkinkan sel untuk tumbuh dari waktu ke waktu tetapi tidak terlalu membatasi pertumbuhan sel.

Dinding sel sekunder lebih tebal dan kaku, sehingga memberikan perlindungan lebih bagi tanaman. Itu ada di antara dinding sel primer dan membran plasma. Seringkali, dinding sel primer benar-benar membantu menciptakan dinding sekunder ini setelah sel selesai tumbuh.

Dinding sel sekunder terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan lignin. Lignin adalah polimer alkohol aromatik yang memberikan dukungan tambahan untuk tanaman. Ini membantu melindungi tanaman dari serangan serangga atau patogen. Lignin juga membantu transportasi air di dalam sel.

Ketika Anda membandingkan komposisi dan ketebalan dinding sel primer dan sekunder pada tumbuhan, mudah untuk melihat perbedaannya.

Pertama, dinding primer memiliki jumlah selulosa, pektin, dan hemiselulosa yang sama. Namun, dinding sel sekunder tidak memiliki pektin dan memiliki lebih banyak selulosa. Kedua, mikrofibril selulosa pada dinding sel primer terlihat acak, tetapi tersusun dalam dinding sekunder.

Meskipun para ilmuwan telah menemukan banyak aspek tentang bagaimana dinding sel berfungsi pada tumbuhan, beberapa area masih membutuhkan penelitian lebih lanjut.

Misalnya, mereka masih belajar lebih banyak tentang yang sebenarnya gen terlibat dalam biosintesis dinding sel. Para peneliti memperkirakan bahwa sekitar 2.000 gen mengambil bagian dalam proses tersebut. Bidang studi penting lainnya adalah bagaimana regulasi gen bekerja di sel tumbuhan dan bagaimana pengaruhnya terhadap dinding.

Mirip dengan tumbuhan, dinding sel jamur terdiri dari karbohidrat. Namun, sementara jamur memiliki sel dengan kitin dan karbohidrat lainnya, mereka tidak memiliki selulosa seperti yang dimiliki tanaman.

Dinding sel mereka juga memiliki:

• Enzim
• Glukan
• Pigmen
• Lilin 
• zat lainnya 

Penting untuk dicatat bahwa tidak semua jamur memiliki dinding sel, tetapi banyak dari mereka memilikinya. Pada jamur, dinding sel berada di luar membran plasma. Kitin membentuk sebagian besar dinding sel, dan itu adalah bahan yang sama yang membuat serangga kuat kerangka luar.

Secara umum, jamur dengan dinding sel memiliki: tiga lapisan: kitin, glukan dan protein.

Sebagai lapisan terdalam, kitin berserat dan terdiri dari polisakarida. Ini membantu membuat dinding sel jamur kaku dan kuat. Selanjutnya terdapat lapisan glukan, yaitu polimer glukosa yang berikatan silang dengan kitin. Glukan juga membantu jamur mempertahankan kekakuan dinding selnya.

Akhirnya, ada lapisan protein yang disebut mannoprotein atau mannan, yang memiliki tingkat yang tinggi gula manosa. Dinding sel juga memiliki enzim dan protein struktural.

Komponen yang berbeda dari dinding sel jamur dapat melayani tujuan yang berbeda. Misalnya, enzim dapat membantu pencernaan bahan organik, sementara protein lain dapat membantu adhesi di lingkungan.

Dinding sel di ganggang terdiri dari polisakarida, seperti selulosa, atau glikoprotein. Beberapa alga memiliki polisakarida dan glikoprotein di dinding selnya. Selain itu, dinding sel alga memiliki mannan, xilan, asam alginat, dan polisakarida tersulfonasi. Dinding sel di antara berbagai jenis alga dapat sangat bervariasi.

Mannan adalah protein yang membuat mikrofibril di beberapa ganggang hijau dan merah. Xilan adalah polisakarida kompleks dan terkadang menggantikan selulosa dalam alga. Asam alginat adalah jenis polisakarida lain yang sering ditemukan pada ganggang coklat. Namun, kebanyakan alga memiliki polisakarida tersulfonasi.

Diatom adalah sejenis alga yang hidup di air dan tanah. Mereka unik karena dinding selnya terbuat dari silika. Para peneliti masih menyelidiki bagaimana diatom membentuk dinding sel mereka dan protein yang membuat proses.

Namun demikian, mereka telah menentukan bahwa diatom membentuk dinding yang kaya mineral secara internal dan memindahkannya ke luar sel. Proses ini disebut eksositosis, kompleks dan melibatkan banyak protein.

Dinding sel bakteri memiliki peptidoglikan. Peptidoglikan atau murein adalah molekul unik yang terdiri dari gula dan asam amino dalam lapisan mesh, dan membantu sel mempertahankan bentuk dan strukturnya.

Dinding sel pada bakteri ada di luar membran plasma. Dinding tidak hanya membantu mengonfigurasi bentuk sel, tetapi juga membantu mencegah sel meledak dan menumpahkan semua isinya.

Secara umum, Anda dapat membagi bakteri ke dalam kategori gram positif atau gram negatif, dan setiap jenis memiliki dinding sel yang sedikit berbeda. Bakteri gram positif dapat mewarnai biru atau ungu selama tes pewarnaan Gram, yang menggunakan pewarna untuk bereaksi dengan peptidoglikan di dinding sel.

Di sisi lain, bakteri gram negatif tidak dapat diwarnai biru atau ungu dengan jenis tes ini. Saat ini, ahli mikrobiologi masih menggunakan pewarnaan Gram untuk mengidentifikasi jenis bakteri. Penting untuk dicatat bahwa bakteri gram positif dan gram negatif memiliki peptidoglikan, tetapi membran luar ekstra mencegah pewarnaan bakteri gram negatif.

Bakteri gram positif memiliki dinding sel tebal yang terbuat dari lapisan peptidoglikan. Bakteri gram positif memiliki satu membran plasma yang dikelilingi oleh dinding sel ini. Namun, bakteri gram negatif memiliki dinding sel tipis peptidoglikan yang tidak cukup untuk melindunginya.

Inilah sebabnya mengapa bakteri gram negatif memiliki lapisan tambahan: lipopolisakarida (LPS) yang berfungsi sebagai endotoksin. Bakteri gram negatif memiliki membran plasma bagian dalam dan luar, dan dinding sel tipis berada di antara membran.

Perbedaan antara sel manusia dan sel bakteri memungkinkan untuk digunakan antibiotik dalam tubuh Anda tanpa membunuh semua sel Anda. Karena orang tidak memiliki dinding sel, obat-obatan seperti antibiotik dapat menargetkan dinding sel pada bakteri. Komposisi dinding sel berperan dalam cara kerja beberapa antibiotik.

Misalnya, penisilin, antibiotik beta-laktam yang umum, dapat mempengaruhi enzim yang membentuk hubungan antara untaian peptidoglikan pada bakteri. Ini membantu menghancurkan dinding sel pelindung dan menghentikan pertumbuhan bakteri. Sayangnya, antibiotik dapat membunuh bakteri baik dan berbahaya dalam tubuh.

Kelompok antibiotik lain yang disebut glikopeptida menargetkan sintesis dinding sel dengan menghentikan pembentukan peptidoglikan. Contoh antibiotik glikopeptida termasuk vankomisin dan teicoplanin.

Resistensi antibiotik terjadi ketika bakteri berubah, yang membuat obat menjadi kurang efektif. Karena bakteri resisten bertahan, mereka dapat bereproduksi dan berkembang biak. Bakteri menjadi resisten terhadap antibiotik dengan cara yang berbeda.

Misalnya, mereka dapat mengubah dinding sel mereka. Mereka dapat memindahkan antibiotik keluar dari sel mereka, atau mereka dapat berbagi informasi genetik yang mencakup resistensi terhadap obat.

Salah satu cara beberapa bakteri melawan antibiotik beta-laktam seperti penisilin adalah dengan membuat enzim yang disebut beta-laktamase. Enzim menyerang cincin beta-laktam, yang merupakan komponen inti obat, dan terdiri dari karbon, hidrogen, nitrogen, dan oksigen. Namun, produsen obat mencoba mencegah resistensi ini dengan menambahkan penghambat beta-laktamase.

Dinding sel menawarkan perlindungan, dukungan, dan bantuan struktural untuk tanaman, ganggang, jamur, dan bakteri. Meskipun ada perbedaan besar antara dinding sel prokariota dan eukariota, sebagian besar organisme memiliki dinding selnya di luar membran plasma.

Kesamaan lainnya adalah bahwa sebagian besar dinding sel memberikan kekakuan dan kekuatan yang membantu sel mempertahankan bentuknya. Perlindungan dari patogen atau pemangsa juga merupakan sesuatu yang dimiliki oleh banyak dinding sel di antara organisme yang berbeda. Banyak organisme memiliki dinding sel yang terbuat dari protein dan gula.

Memahami dinding sel prokariota dan eukariota dapat membantu manusia dalam berbagai cara. Dari obat-obatan yang lebih baik hingga tanaman yang lebih kuat, belajar lebih banyak tentang dinding sel menawarkan banyak manfaat potensial.