B. Bagian Sel
Mamalia menghirup gas oksigen, namun pengangkutan seluruh zat terjadi dalam larutan. Oksigen dwiatom masuk ke aliran darah melalui lapisan air tipis berukuran mikron yang mengelilingi sel-sel alveoli. Semua sel hidup bermandikan lapisan cairan ini.
Membran sel adalah dua lapis fosfolipid setipis 7 nm, yang mengelilingi organel sel dan sitoplasma serta mengendalikan zat apa yang masuk dan keluar sel dan pada tingkat mana mereka melakukannya. Fungsinya adalah untuk menahan isi sel sekaligus mempertahankan struktur dan sifat kimia sel.
Fosfolipid membentuk bagian dari membran sel; membran juga mengandung enzim, antigen, reseptor, karbohidrat dan steroid. Fosfolipid hanya bisa dilihat dengan mikroskop elektron yang disetel sekurangnya 100,000 kali pembesaran. Kita tidak memahami semua itu, tapi kita telah mengamati sifat-sifat uniknya.
Bila kau meneteskan cairan fosfolipid ke air maka akan didapatkan lapisan mengilap yang sangat tipis di permukaan air. Mengapa demikian? Fosfolipid adalah bagian dari hidrofobik, atau tak polar (dislike water), dan sebagian hidrofilik, atau polar (suka air).
Kepala hidrofobik mengarah menjauh dari inti sel dan ekor hidrofilik mengarah ke nukleus. Molekul fosfolipid yang kedua ekornya mengarah menjauh dari nukleus, dengan kepala yang membentuk bagian dalam membran, mengarah ke nukleus. Zat lain yang dikandung membran ada di komponen hidrofilik ini.
Komponen hidrofilik berada di antara batas atas dan bawah hidrofobik dan pola mosaik yang diamati dengan mikroskop elektron dikenal sebagai model mosaik zalir dan ditemukan di tahun 1970an.
Tiga mekanisme utama yang digunakan membran untuk mempermudah perjalanan zat yang terlarut atau terbawa adalah difusi pembawa dan sederhana, transpor aktif dan osmosis.
Difusi terjadi karena semua molekul punya energi kinetik yang membuat mereka bergerak secara acak dengan kecenderungan menuju ekuilibrium. Gas yang terlibat dalam pernapasan (dioksigen dan karbon dioksida) bermuatan netral, non-polar dan, karenanya, melewati dua lapis fosfolipid. Molekul-molekul air, meskipun polaritasnya tinggi, namun cukup kecil untuk melewati lapisan tersebut dengan osmosis.
Pada sel tumbuhan dan hewan, membran-membrannya memungkinkan air untuk mengalir masuk atau keluar dari sel tergantung dari potensial air pada kedua sisi membran. Serapan air berlebihan atau kekurangan air akan merusak sel. Hal ini dimonitor oleh otak dan diatur oleh ginjal.
Difusi sederhana ini tidak membutuhkan energi dari pernapasan. Hal yang sama juga berlaku untuk difusi terkendali dimana reaksi enzim terkendali memungkinkan zat-zat memasuki sel lewat pori-pori spesial yang tercipta dari adanya transpor protein di membran. Protein memungkinkan molekul polar, seperti glukosa atau asam amino, ion-ion bermuatan, seperti natrium atau klorin, untuk masuk dan keluar sel.
Bila difusi adalah satu-satunya cara untuk menyerap zat, sel tidak akan memiliki kendali akan apa yang masuk atau keluar. Ekuilibrium akan dipertahankan tidak peduli zat yang bersangkutan. Hal ini tidak selalu diinginkan, jadi fungsi inti membran adalah memasukkan atau mengeluarkan zat-zat dari sel melawan gradien konsentrasi.
Ini adalah transpor aktif dan membutuhkan energi dari pernapasan. Contoh adalah adanya ion natrium dan potasium. Pada sel saraf, mereka lebih terkonsentrasi di dalam sel daripada di luar. Kita menduga aliran ion keluar dari sel; karena hal ini tidak terjadi, mereka terakumulasi melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif penting untuk fungsi kesehatan impuls saraf, reabsorpsi zat-zat oleh ginjal, penyerapan glukosa oleh mikrovilus dan penyerapan mineral oleh akar tumbuhan.
Sebuah sel eukariotik hidup pada dasarnya merupakan interkoneksi organel, seperti nukleus, ribosom, mitokondria dan autotrof kloroplas hijau. Bahan kimia yang ditemukan dalam sitosol adalah zat yang digunakan dan diproduksi dalam reaksi biokimia atau metabolik.
Semua elemen ini terkandung sebagai keseluruhan dalam membran sel secara mandiri. Dalam kasus sel tumbuhan, yang juga memiliki dinding selulosa. Semua metabolit (produk reaksi biokimia) yang bergerak antara sitosol dan organisme melakukannya dengan melintasi membran plasma. Kita akan melihat bagaimana proses ini terjadi.
Retikulum endoplasma adalah struktur matriks membran dilipat yang saling berhubungan. Struktur berasal dari dan melekat ke membran nuklir. Sitoplasma (sitosol) eukariota dikemas dengan matriks ini dan terdiri dari dua jenis.
Komponen yang lebih besar disebut retikulum endoplasma kasar. Ini memiliki ribosom yang melekat, sehingga di sini bahwa sintesis protein, termasuk enzim dan antigen terjadi. Ribosom kecil bahkan oleh standar organel, yang hanya 22 nm diameter.
Ketika instruksi untuk membangun protein yang diberikan telah selesai, organel kecil terikat oleh kantung selaput tunggal yang disebut vesikula diproduksi. Vesikel A digunakan untuk mengangkut protein sekitar dan keluar dari sel, tergantung pada jenis protein yang dikodekan dalam sintesis.
Vesikel terbentuk dari pembengkakan pada margin dari retikulum kasar yang cuwil. Mereka kemudian diangkut ke aparatus Golgi. Kebanyakan enzim ekstra selular, misalnya mereka yang terlibat dalam pencernaan, disintesis di sini dan dikeluarkan dari sel.
Retikulum endoplasma halus adalah organel kecil dan tidak memiliki ribosom terpasang. Ini adalah situs di mana zat-zat yang dibutuhkan oleh sel disintesis, misalnya lipid untuk membran sel, steroid seperti kolesterol dan hormon reproduksi. Ion kalsium yang diperlukan untuk kontraksi otot di pasang antagonis disimpan di sini.
Aparatus Golgi dalam keadaan terus-menerus berubah. Satu sisi dibentuk oleh fusi membran vesikel dari retikulum endoplasma. Sisi lain menghasilkan vesikel yang terbentuk ketika protein spesialis tertentu perlu modifikasi lebih lanjut. Ini adalah cuilan dan disebut vesikel Golgi.
Pada sel hewan, aparatus Golgi dapat menghasilkan lisosom, vesikel yang berisi campuran terkonsentrasi enzim pencernaan. Mereka terlibat dalam pemecahan vakuola makanan impor. Di dalam sel tanaman, peralatan menghasilkan polisakarida makromolekul pati dan selulosa, yang dibutuhkan untuk pembentukan dinding sel.
Aparatus Golgi umumnya terdapat dalam sel aktif yang bermetabolisme, terutama yang mengeluarkan zat ke dalam organisme, misalnya, sekresi enzim pencernaan oleh pankreas.
Aparatus Golgi adalah organel berkaitan dengan pengumpulan, pemilahan dan molekul pengolahan. Setelah diproses vesikel transportasi Golgi, molekul-molekul dalam sel disekresikan ke dalam organisme.
Mitokondria adalah organel khusus yang terdapat di sel-sel Eukariotik. Peran Mitokondria adalah menghasilkan energi kimia dari gula, oleh karena itu Mitokondria kadang di sebut sebagai “pembangkit tenaga” sel. Seperti Kloroplas, mitokondria dulu diyakini sebagai sel-sel bakteri yang independen, ditelan oleh sel-sel eukariotik sederhana melalui endoksitosis, sebuah proses dimana sel mengambil sebuah objek dengan "membungkusnya" ke dalam membran plasma. Fakta yang mendukung teori ini adalah adanya ribosom pada mitokondria dan kloroplas yang mampu menghasilkan protein. Kedua organel tersebut juga mengandung sejenis lingkar DNA yang terdapat di sel-sel bakteri dan mempunyai membran ganda. Membran bagian dalam dipercaya sebagai membran asli dan membran bagian luar dipercaya sebagai membran yang dihasilkan selama endoksitosis.
Strukturnya yang berbentuk seperti kacang mendukung fungsi Mitokondria. Bagian luar membran melindungi dan mengandung organel, bagian dalam membran, yang merupakan serangkaian lipatan yang disebut krista, membagi organel menjadi ruang antar membran yang sempit dan matriks dalam yang lebih lebar. Respirasi Selular berlangsung di dalam matriks dan sepanjang membran-membran krista, di mana terdapat enzim-enzim berkonsentrasi tinggi untuk memudahkan berlangsungnya proses.
"Respirasi Selular" adalah proses mengubah ATP (Adenosina trifosfat) menjadi glukosa. ATP adalah senyawa penyimpan energi yang mirip dengan DNA karena mengandung nukleotida adenina yang terikat ke gula ribosa, yang terikat pada tiga kelompok fosfat. Ketika ikatan kovalen antara kelompok-kelompok fosfat ini putus, dilepaskan energi yang dapat sel gunakan sebagai tenaga untuk proses-proses biologi seperti sintesis protein.
Respirasi Selular terjadi dalam tiga tahap. Tahap pertama disebut glikolisis, glukosa, gula dengan enam karbon, dibagi menjadi dua. Selain menghasilkan sepasang molekul gula tiga karbon, reaksi Eksotermis ini juga menghasilkan dua molekul ATP, dua molekul asam piruvat (hasil sisa), dan dua molekul NADH (Enzim-enzim ini membawa elektron-elektron).
Tahap kedua respirasi selular dikenal sebagai siklus asam sitrat, atau siklus krebs . Pada tahap ini, pasangan molekul gula tiga karbon diubah menjadi sebuah senyawa yang disebut asetil KoA, yang menghasilkan dua molekul ATP lainnya. Karbondioksida adalah hasil sisa (waste product) pada tahap ini.
Tahap ketiga respirasi selular yang disebut, transport elektron, terjadi ketika serangkaian reaksi reduksi-oksidasi berlangsung di sepanjang membran krista. Ketika molekul-molekul pembawa menghantarkan elektron-elektron berenergi tinggi ke akseptor berenergi rendah, energi dilepaskan (oksigen menyerap elektron-elektron berenergi rendah ini sehingga menjadi bermuatan negatif lalu menarik proton-proton hidrogen dan mengubahnya menjadi air). Energi dari elektron digunakan untuk menarik ion-ion hidrogen sepanjang membran berlawanan dengan arah gradien pH. Alaminya, ion-ion tersebut ingin kembali masuk ke dalam matriks mitokondria, yang hanya dapat dilakukan melalui protein terikat membran yang disebut sintase ATP. Ketika ion-ion bergerak melalui enzim, di bawah gradien pH ion-ion tersebut, energi yang lebih besar dilepaskan. Energi ini dimanfaatkan enzim untuk menghasilkan ATP. Reaksi kimia lengkap untuk pembentukan ATP adalah:
C6H12O6 + 6O2 ---> 6CO2 + 6H2O + 34 ATP.
Mitokondria berukuran cukup kecil, rata-rata sel hewan mengandung 1,000 to 2,000 mitokondria; Meskipun demikian, Sel-sel dengan jenis yang berbeda memiliki jumlah yang berbeda bergantung pada fungsinya. Sebagai contoh, sel-sel lemak memiliki banyak mitokondria karena sel-sel lemak berfungsi untuk menyimpan energi, sedangkan pada sel-sel saraf jumlahnya lebih sedikit sesuai dengan fungsinya untuk menyampaikan impuls. Jika dibutuhkan, sebuah sel dapat membuat lebih banyak mitokondria melalui Pembelahan Biner (binary fission). Fakta mitokondria dapat melakukan replikasi.
Molekul kehidupan:
Sel adalah unit terkecil dari mahkluk hidup. Namun, sel terbentuk dari komponen yang bahkan lebih kecil yaitu organel, yang terbentuk dari beberapa makromolekul. Empat jenis molekul senyawa karbon pokok berukuran besar ini dapat ditemukan di dalam sel: polisakarida, asam nukleat, protein dan Lipid. Masing-masing polimer ini disusun oleh rantai molekul yang lebih kecil, yang dikenal sebagai monomer.
Polisakarida mencakup semua jenis karbohidrat. Apabila hanya berupa gula sederhana, maka disebut monosakarida. Apabila terdiri dari dua jenis gula, maka disebut disakarida. Monosakarida, glukosa adalah senyawa yang paling umum, mempunyai rumus kimia umum, CH2O (glukosa adalah C6H12O6). Di dalam molekul, gugus hidroksil (-OH) berikatan dengan semua molekul karbon kecuali satu yang berikatan ganda dengan sebuah molekul oksigen untuk membentuk gugus karbonil. Saat dua monosakarida bergabung maka terbentuk disakarida, sukrosa adalah yang paling umum (terbentuk dari glukosa dan fruktosa). Fungsi utama molekul ini adalah untuk menyimpan energi. Polisakarida murni terbuat dari ratusan bahkan ribuan monosakarida. Contoh umum makro molekul ini yaitu pati, selulosa dan glikogen. Fungsi utamanya di dalam sebuah sel yaitu untuk mendukung struktur sel dan tempat penyimpanan.
Lipid mencakup lemak, posfolipid dan steroid. Lipid juga bisa menyimpan energi, membantu melindungi organ tubuh, membantu insulasi dan membentuk membran sel. Karena fungsinya yang luas, maka tidak mengejutkan kalau lipid memiliki struktur yang sangat beragam. Namun, semua lipid tidak larut dalam air. Lemak tersusun atas tiga asam lemak dan satu monomer gliserol. Asam lemak adalah rantai karbon yang panjang dengan sebuah gugus karboksil pada ujungnya. Fosfolipid memiliki dua asam lemak, satu unit gliserol, satu gugus posfat dan sebuah molekul polar. Karena sifat bipolar yang dimilikinya (satu sisi molekul, bagian kepala, adalah hidrofilik dan sisi yang lain, bagian ekor, adalah hidrofobik), fosfolipid adalah komponen utama pembentuk membran sel. Saat ditempatkan dalam air, kepalanya menghadap ke depan dan ekornya mengarah ke dalam membentuk dua lapisan yang mengatur lalu lintas zat keluar masuk sel. Steroid tidak memiliki asam lemak, melainkan memiliki sebuah karbon "tulang belakang" yang terdiri dari empat cincin yang tergabung. Kolesterol dan hormon seperti estrogen dan kortison adalah contoh dari steroid.
Proteins Terbentuk dari monomer asam amino. Protein memiliki beberapa manfaat berbeda termasuk pendukung kinerja dan pergerakan sel. Protein juga tersimpan di membran, dimana protein berfungsi sebagai “penjaga gerbang”, mengatur mana yang masuk dan keluar. Asam amino mengandung sebuah karbon yang terikat ke sebuah atom hidrogen, gugus karboksil, gugus amina, dan gugus "variabel" yang berbeda pada setiap jenis. Asam amino dihubungkan satu sama lain oleh ikatan peptida untuk membentuk rantai polipeptida. Saat membelit ke dalam bentuk 3-D, rantai ini membentuk protein. Bentuk dari protein hampir selalu mencerminkan fungsinya. Sebagai contoh, protein struktural seperti kolagen berbentuk serat, sementara hemoglobin berbentuk bundar dan memiliki banyak lipatan, sehingga memiliki luas area yang lebih besar untuk melekatnya oksigen.
Asam nukleat Menyediakan “cetakan” untuk sintesis protein. Dua jenis asam nukleat yang ada adalah Asam Deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Kedua makromolekul ini menyimpan informasi genetis yang bisa diwariskan kepada sel generasi berikutnya. Nukleotida adalah monomer dari asam nukleat. Nukleotida terdiri dari Nitrogen, gula dengan lima karbon, dan satu gugus fosfat dan semuanya terhubung dalam satu rantai. Akan tetapi, beberapa nukleotida seperti ATP, molekul penyimpan energi, hidup dalam bentuk molekul mandiri.
Bentuk dan pergerakan sel-sel eukariotik
Sebagai suatu jaringan serat dalam sitoplasma, sitoskeleton mengatur bentuk, wujud, dan pergerakan sel-sel eukariotik. Baik otot maupun rangka, Sitoskeleton terdiri atas tiga jenis serat utama: Mikrotubulus, mikrofilamen, dan Filamen intermediet. Kemampuan bongkar pasang yang cepat dari serat-serat ini dan kapasitasnya untuk menyalip satu sama lain memungkinkan sel-sel dan organel-organelnya untuk bergerak.
Mikrotubulus adalah tabung protein berongga berdiameter sekitar 20-25 nanometer. Fungsi utamanya adalah sebagai penopang sel dan transpor intraselular sehingga organel dapat bergerak. Selain itu, selama mitosis, Mikrotubulus membentuk gelondongan serat yang memisahkan kromosom dan pada akhirnya memudahkan sitokinesis, atau pembelahan sel.
Mikrofilamen disebut juga filamen aktin karena tersusun atas Protein kontraktil aktin (contractile protein actin). Tipis tetapi kokoh, serat serupa benang berukuran sekitar 3-6 nanometer, Mikrofilamen memegang peranan penting dalam kontraksi otot, tidak heran keberadaannya sangat melimpah di sel-sel otot. Namun, seperti mikrotubulus, mikrofilamen juga banyak ditemukan di berbagai jenis sel eukariotik lainnya karena mikrofilamen memudahkan pergerakan sel seperti meluncur, kontraksi, dan sitokinesis.
Filamen intermediat adalah serat protein berdiameter sekitar 10 nanometer. Filamen intermediat membuat sel memiliki daya rentang (regangan) dan menahan mikrotubulus dan mikrofilamen tetap di tempatnya.
Selain menopang sel dan memungkinkan pergerakan internal organel-organel, sitoskeleton memudahkan pergerakan eksternal sel. Silia dan Flagela adalah sel anggota badan yang bertanggung jawab atas pergerakan eksternal. Silia berstruktur seperti rambut, sedangkan flagela berstruktur sepeti cambuk. Ketika Silia bergerak secara serentak, Silia memberi tenaga pada pergerakan organisme uniseluler seperti paramesium. Meskipun demikian, silia juga ditemukan di lapisan eukariotik tertentu seperti rongga hidung mamalia, di mana silia mendorong cairan melewati sel-sel yang tak bergerak. Flagela lebih panjang daripada silia dan bergelombang untuk menghasilkan pergerakkan sel. Baik flagela maupun silia mempunyai 9 + 2 susunan mikrotubulus, Artinya keduanya memiliki sembilan pasang gabungan mikrotubulus di bagian luar, tersusun di sekitar dua mikrotubulus tunggal yang terpisah.
Selain sitoskeleton, tumbuhan juga memiliki dinding sel untuk membentuk dan menopang, tersusun atas gula khusus bernama Selulosa. Meskipun kaku, dinding ini memungkinkan sel untuk tumbuh. Selain itu, karena dinding sel membentuk "wajah" sel, dinding sel memegang peranan penting dalam komunikasi interselular. Meskipun sel dikelilingi dan dilingkupi oleh dinding sel, terdapat lubang-lubang kecil bernama plasmodesmata, yang memungkinkan keluar masuknya nutrisi, zat sisa, dan ion-ion.
Dinding sel tumbuhan kebanyakan tersusun atas selulosa, makromolekul paling banyak di bumi. Serat selulosa, tersusun atas molekul-molekul glukosa, diikat menjadi satu gugus 40 yang disebut mikrofibril. Namun hanya tumbuhan yang mengandung selulosa. Organisme-organisme lain yang memiliki dinding sel seperti bakteri, jamur, dan beberapa protozoa, tersusun atas protein atau kitin, yang merupakan polisakarida. Selain dinding sel, kitin menyusun rangka serangga, lobster, dan invertebrata lainnya.
No comments:
Post a Comment