Fisiologi Sel: Gambaran Umum Struktur, Fungsi & Perilaku

Sebagai unit dasar kehidupan, sel menjalankan fungsi penting dalam prokariota dan eukariota. Fisiologi sel berfokus pada struktur dan proses internal di dalam organisme hidup.

Dari divisi ke komunikasi, bidang ini mempelajari bagaimana sel hidup, bekerja dan mati.

Salah satu bagian dari fisiologi sel adalah studi tentang bagaimana sel berperilaku. Ada hubungan penting antara struktur sel, fungsi dan perilaku. Contohnya, organel pada eukariota memiliki peran khusus yang membantu fungsi sel dan berperilaku dengan baik.

Ketika Anda memahami fisiologi dan biologi sel, cara sel berperilaku masuk akal. Perilaku terkoordinasi penting bagi organisme multiseluler karena ada banyak sel yang harus bekerja sama. Perilaku sel yang tepat menciptakan jaringan fungsional dan organisme yang sehat.

Namun, ketika perilaku sel salah, itu dapat menyebabkan penyakit, seperti kanker. Misalnya, jika pembelahan sel tidak terkendali, sel dapat berkembang biak dan membentuk tumor.

Meskipun sel dapat berbeda, ada perilaku dasar yang dimiliki oleh banyak dari mereka. Mereka termasuk:

• Pembelahan dan pertumbuhan sel. Sel perlu tumbuh dan membelah dari waktu ke waktu. Mitosis dan meiosis adalah dua jenis pembelahan sel yang paling umum. Mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik, sedangkan meiosis membuat empat sel anak yang berbeda dengan setengah DNA.
• Metabolisme seluler. Semua makhluk hidup membutuhkan energi atau bahan bakar untuk hidup, dan metabolisme membantu mereka mencapai hal ini. Sebagian besar sel menggunakan keduanya respirasi seluler atau fotosintesis, yang merupakan serangkaian proses kimia.
• Komunikasi seluler. Sel hidup sering kali perlu berkomunikasi dan menyebarkan informasi ke seluruh organisme. Mereka dapat menggunakan reseptor atau ligan, gap junction atau plasmodesmata untuk berkomunikasi.
• Transportasi seluler. Transportasi sel memindahkan material melintasi a membran sel. Ini bisa menjadi transpor aktif atau pasif.
• Motilitas seluler. Motilitas memungkinkan sel untuk berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Mereka mungkin berenang, merangkak, meluncur atau menggunakan metode lain.
  

Penting untuk memahami fisiologi sel dan transportasi membran. Organisme perlu membawa zat masuk dan keluar dari sel mereka dan melintasi lapisan ganda lipid dari membran plasma.

Transpor pasif dan aktif adalah dua jenis transportasi seluler yang umum. Ada beberapa perbedaan penting antara transpor aktif dan pasif.

Transpor pasif tidak menggunakan energi untuk memindahkan zat. Salah satu metode yang digunakan sel adalah difusi, dan Anda dapat membaginya menjadi sederhana atau difasilitasi difusi. Zat dapat berpindah dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah. Osmosis adalah contoh difusi sederhana yang melibatkan air.

Difusi sederhana melibatkan molekul yang bergerak menuruni gradien konsentrasi melalui membran plasma. Molekul-molekul ini kecil dan nonpolar. Difusi yang terfasilitasi serupa tetapi melibatkan saluran transpor membran. Molekul besar dan polar bergantung pada difusi terfasilitasi.

Transportasi aktif membutuhkan energi untuk memindahkan zat. Molekul dapat bergerak melawan gradien konsentrasi dari area konsentrasi rendah ke area konsentrasi tinggi berkat sumber energi seperti ATP. Protein pembawa membantu sel selama proses ini, dan sel dapat menggunakan pompa proton atau saluran ion.

Endositosis dan eksositosis adalah contoh transpor aktif dalam sel. Mereka membantu memindahkan molekul besar di dalam vesikel. Selama endositosis, sel menangkap molekul dan memindahkannya ke dalam. Selama eksositosis, sel memindahkan molekul ke luar membrannya.

Sel dapat menerima, menafsirkan, dan merespons sinyal. Jenis komunikasi ini membantu mereka menanggapi lingkungan mereka dan menyebarkan informasi dalam organisme multiseluler. Signaling memandu perilaku sel dengan memungkinkan sel untuk merespon sinyal tertentu dari lingkungan mereka atau sel lain.

Transduksi sinyal adalah istilah lain untuk pensinyalan sel dan mengacu pada transmisi informasi. Kaskade transduksi sinyal adalah jalur atau serangkaian reaksi kimia yang terjadi di dalam sel setelah stimulus memulainya. Pemberian sinyal dapat mengontrol pertumbuhan sel, pergerakan, metabolisme, dan lainnya. Namun, ketika komunikasi sel salah, dapat menyebabkan penyakit seperti kanker.

Penting untuk memahami dasar-dasar komunikasi seluler. Proses umum dimulai ketika sel mendeteksi sinyal kimia. Ini memicu reaksi kimia yang pada akhirnya membantu sel meresponsnya. Ada respon akhir yang mengarah pada hasil yang diinginkan.

Misalnya, sel menerima sinyal dari tubuh yang mengatakan bahwa ia membutuhkan lebih banyak pembelahan sel. Ini melewati kaskade pensinyalan yang berakhir dengan ekspresi gen yang akan mendorong pembelahan sel, dan sel mulai membelah.

Sebagian besar sinyal dalam sel bersifat kimiawi. Sel memiliki protein yang disebut reseptor dan molekul yang disebut ligan yang membantu mereka selama signaling.

Misalnya, sebuah sel dapat melepaskan protein ke dalam ruang ekstraseluler untuk memperingatkan sel-sel lain. Protein dapat mengapung ke sel kedua, yang mengambilnya karena sel memiliki reseptor yang tepat untuk itu. Kemudian, sel kedua menerima sinyal dan dapat meresponsnya.

Anda dapat menemukan gap junction di sel hewan dan plasmodesmata di sel tumbuhan, yang merupakan saluran yang membantu sel berkomunikasi. Saluran ini menghubungkan sel-sel di dekatnya. Mereka memungkinkan molekul kecil melewatinya, sehingga sinyal dapat bergerak.

Setelah sel menerima sinyal, mereka dapat menafsirkannya. Ini terjadi melalui perubahan konformasi atau reaksi biokimia. Kaskade transduksi sinyal dapat memindahkan informasi melalui sel. Fosforilasi dapat mengaktifkan atau menonaktifkan protein dengan menambahkan gugus fosfat.

Beberapa kaskade transduksi sinyal termasuk utusan intraseluler atau utusan kedua, seperti Ca²⁺, cAMP, NO dan cGMP. Ini cenderung menjadi molekul non-protein, seperti ion kalsium, yang mungkin berlimpah di dalam sel.

Misalnya, beberapa sel memiliki protein yang dapat mengikat ion kalsium, yang dapat mengubah bentuk dan aktivitas protein.

Sel dapat merespon sinyal dengan berbagai cara. Misalnya, mereka mungkin membuat perubahan dalam ekspresi gen yang dapat mengubah cara sel berperilaku.

Mereka juga dapat mengirim sinyal umpan balik untuk mengonfirmasi bahwa mereka menerima sinyal asli dan merespons. Pada akhirnya, pensinyalan dapat memengaruhi fungsi sel.

Motilitas sel penting karena membantu organisme berpindah dari satu lokasi ke lokasi lain. Ini mungkin diperlukan untuk mendapatkan makanan atau menghindari bahaya. Seringkali, sel perlu bergerak sebagai respons terhadap perubahan lingkungan. Sel dapat merangkak, berenang, meluncur atau menggunakan metode lain.

Itu flagela dan bulu mata dapat membantu pergerakan sel. Peran flagela atau struktur mirip cambuk adalah untuk mendorong sel. Peran silia atau struktur mirip rambut adalah untuk bergerak maju mundur dalam pola berirama. Sel sperma memiliki flagela, sedangkan sel yang melapisi saluran pernapasan memiliki silia.

Pensinyalan sel dapat menyebabkan pergerakan sel pada organisme. Gerakan ini mungkin menuju atau menjauh dari sinyal, dan dapat berperan dalam penyakit. Kemotaksis adalah pergerakan sel menuju atau menjauh dari konsentrasi kimia yang lebih tinggi, dan merupakan bagian penting dari respons seluler.

Misalnya, kemotaksis memungkinkan sel kanker bergerak menuju area tubuh yang mendorong lebih banyak pertumbuhan.

Sel dapat berkontraksi, dan jenis gerakan ini terjadi di sel otot. Prosesnya dimulai dengan sinyal dari sistem saraf.

Kemudian, sel-sel merespons dengan memulai reaksi kimia. Reaksi mempengaruhi serat otot dan menyebabkan kontraksi.