LO-1 Jenis, Fungsi, Struktur Organel Sel & Akibat Kerusakan Organel Sel

Organel-organel sel

Inti (nukleus)

Inti bertugas mengendalikan semua aktivitas sel mulai metabolisme hingga pembelahan

sel. Pada sel eukariotik, inti diselubungi oleh membran inti (karioteka) rangkap dua dan

berpori, sedangkan pada sel prokariotik inti tidak memiliki membran. Di dalam inti

didapati cairan yang disebut nukleoplasma, kromosom yang umumnya berupa benang

kromatin, dan anak inti (nukleolus) yang merupakan tempat pembentukan asam

ribonukleat (ARN).

Retikulum Endoplasma

Organel ini berupa sistem membran yang berlipat-lipat, menghubungkan antara membran

sel dengan membran inti, dan berperan dalam proses transpor zat intra sel. Ada dua

macam RE yaitu RE halus dan RE kasar yang permukaannya ditempeli banyak ribosom.

Ribosom

Ribosom berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan merupakan contoh organel yang

tidak bermembran. Organel ini terutama disusun oleh asam ribonukleat, dan terdapat

bebas dalam sitoplasma maupun melekat pada RE.

Badan Golgi

Organel ini berbentuk seperti kantong pipih, berfungsi dalam proses sekresi lendir,

glikoprotein, karbohidrat, lemak, atau enzim, serta berfungsi membentuk lisosom. Karena

fungsinya dalam hal sekresi, maka badan golgi banyak ditemui pada sel-sel penyusun

kelenjar.

Lisosom

Berbentuk kantong-kantong kecil dan umumnya berisi enzim pencernaan (hidrolisis)

yang berfungsi dalam peristiwa pencernaan intra sel. Sehubungan dengan bahan yang

dikandungnya lisosom memiliki peran dalam peristiwa: 

pencernaan intrasel:    mencerna materi yang diambil secara fagositosis

eksositosis :pembebasan sekrit keluar sel

autofagi : penghancuran organel sel yang sudah rusak

autolisis : penghancuran diri sel dengan cara melepaskan enzim pencerna dari

dalam lisosom ke     dalam sel. Contoh peristiwa ini adalah proses kematian sel

secara sistematis saat pembentukan jari tangan, atau hilangnya ekor berudu

yang mulai beranjak dewasa.

Mitokondria

Mitokondria adalah organel yang berfungsi sebagai tempat respirasi aerob untuk

pembentukan ATP sebagai sumber energi sel. Organel yang hanya dimiliki oleh sel aerob

ini memiliki dua lapis membran. Membran bagian dalam berlipat-lipat dan disebut krista,

berfungsi memperluas permukaan sehingga proses pengikatan oksigen dalam respirasi sel

berlangsung lebih efektif. Bagian yang terletak diantara membran krista berisi cairan

yang disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau sitokrom.

Mikrotubulus dan Mikrofilamen (sitoskeleton)

Mikrotubulus berbentuk seperti benang silindris, disusun oleh protein yang disebut

tubulin. Sifat mikrotubulus kaku sehingga diperkirakan berfungsi sebagai ‘kerangka’ sel

karena berfungsi melindungi dan memberi bentuk sel. Mikrotubulus juga berperan dalam

pembentukan sentriol, silia, maupun flagela.

Mikrofilamen mirip seperti mikrotubulus, tetapi diameternya lebih kecil. Bahan yang

membentuk mikrofilamen adalah aktin dan miosin seperti yang terdapat pada otot. Dari

hasil penelitian diketahui ternyata mikrofilamen berperan dalam proses pergerakan sel,

endositosis, dan eksositosis. Gerakan Amuba merupakan contoh peran dari mikrofilamen.

Sentrosom

Sentrosom merupakan organel yang disusun oleh dua sentriole. Sentriole berbentuk

seperti tabung dan disusun oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9 triplet,  terletak di dekat

salah satu kutub inti sel. Sentriole ini berperan dalam proses pembelahan sel dengan

membentuk benang spindel. Benang spindel inilah yang akan menarik kromosom menuju

ke kutub sel yang berlawanan.

Vakuola

Merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang disebut

tonoplas. Pada tumbuhan vakuola berukuran sangat besar dan umumnya termodifikasi

sehingga berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat penimbunan sisa metabolisme,

ataupun tempat penyimpanan zat makanan. Pada sel hewan vakuolanya kecil atau tidak

ada, kecuali hewan bersel satu. Pada hewan bersel satu terdapat dua jenis vakuola yaitu

vakuola makanan yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan vakuola kontraktil yang

berfungsi sebagai osmoregulator.

Plastida

Merupakan organel yang umumnya berisi pigmen. Plastida yang berisi pigmen klorofil

disebut kloroplas, berfungsi sebagai organel utama penyelenggara proses fotosintesis.

Kromoplas adalah plastida yang berisi pigmen selain klorofil, misalkan karoten, xantofil,

fikoerithrin, atau fikosantin, dan memberikan warna pada mahkota bunga atau warna

pada alga. Plastida yang tidak berwarna disebut leukoplas, termodifikasi sedemikian rupa

sehingga berisi bahan organik. Ada beberapa macam leukoplas berdasar bahan yang

dikandungnya: amiloplas berisi amilum, elaioplas (lipoplas) berisi lemak, dan proteoplas

berisi protein.

Peroksisom atau Badan Mikro

Peroksisom merupakan kantong kecil yang berisi enzim katalase, berfungsi menguraikan

peroksida (H2O2) yang merupakan sisa metabolisme yang bersifat toksik menjadi air dan

oksigen. Organel ini banyak ditemui pada sel hati. Glioksisom adalah badan mikro pada

tumbuhan, berperan dalam proses pengubahan senyawa lemak menjadi sukrosa.

Kerusakan Sel

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari tubuh manusia. Kerusakan pada sel dapat berlanjut menjadi kerusakan jaringan, kerusakan jaringan dapat berlanjut kepada kerusakan organ dan kerusakan organ dapat berakhir pada kegagalan sistem tubuh dalam menjalankan fungsinya. Akibat yang fatal adalah kematian.

Kerusakan sel dapat terjadi pada berbagai organel sel, tetapi yang paling sering mengalami kerusakan adalah :

1. Membran sel2. Mitokondria3. Nukleus4. Sitoskeleton

Penyebab Cedera Sel

Sel dapat cedera akibat berbagai stresor. Cedera terjadi apabila stresor tersebut melebihi kapasitas adaptif sel. Stresor penyebab cedera sel adalah sebagai berikut :

Mekanisme Cedera Sel Akibat Iskemia

Iskemia adalah suatu keadaan dimana terjadi penurunan suplai oksigen terhadap suatu jaringan atau organ tertentu. Iskemia dapat disebabkan oleh oklusi (bendungan) terhadap aliran darah misal karena aterosklerosis, trombus atau emboli dan spasme pembuluh darah.

Iskemia merupakan penyebab cedera sel yang paling sering terjadi. Iskemia pada suatu organ menyebabkan terjadinya hipoksia pada sel-selnya, karena sel mengalami penurunan suplai oksigen sehingga menyebabkan metababolisme di dalam sel berubah anaerob.

Akibatnya terjadi penurunan produksi ATP sebagai sumber energi terhadap berbagai aktifitas sel, termasuk didalammya adalah penurunan energi untuk aktifitas transport aktif. transport aktif menggerakan pompa natrium memompa natrium dari intrasel ke luar sel, karena adanya penurunan sumber energi untuk menggerakkan pompa natrium maka terjadi kelebihan ion natrium di dalam sel. Sebagai dampak kelebihan ion natrium intraselular ini terjadi pemindahan air dari ekstrasel ke dalam intrasel sehingga terjadilah penumpukan cairan dalam sel/udem sel (pembengkakan seluler). Pada kondisi ini sitoplasma secara mikroskopik akan tampak pucat.

Apablia kondisi berlangsung terus menerus organela-organela dapat mengalami pembengkakan, termasuk retikulum endoplasma. Bila penyebab keadaan ini segera teratasi maka sel akan berangsur kepada fungsi dan struktur semula, akan tetapi kalau faktor penyebabnya tidak hilang dan terus menerus (persisten) terjadi kondisi yang kekurangan

oksigen maka bisa terjadi penurunan fungsi mitokondria dan organela lain seperti retikulum endoplasma yang mensintesa protein dan lipid untuk regenerasi membran sel. Kerusakan membran sel juga terjadi karena tidak berfungsinya pompa kalsium juga menyebabkan kalisum bebas masuk ke intrasel dan mengaktifkan enzim phospolipase sehingga mengakibatkan kerusakan membran sel.

Selain hal tersebut di atas, iskemia menyebabkan metabolisme anaerob. Dampak negatif metabolisme anaerob adalah penumpukan asam laktat intrasel, selanjutnya menurunkan pH cairan intrasel dan mengganggu proses kerja dari enzim-enzim intrasel.

Jenis Cedera Sel

Apabila sebuah stimulus menyebabkan cedera sel maka perubahan yang pertama kali terjadi adalah terjadinya kerusakan biokimiawi yang mengganggu proses metabolisme. Sel bisa tetap normal atau menunjukkan kelainan fungsi yang diikuti dengan perubahan morfologis. Gangguan fungsi tersebut bisa bersifat reversibel ataupun ireversibel sel tergantung dari mekanisme adaptasi sel. Cedera reversibel disebut juga cedera subletal dan cedera ireversibel disebut juga cedera letal. 

1. Cedera Subletal

Cedera subletal terjadi bila sebuah stimulus menyebabkan sel cedera dan menunjukkan perubahan morfologis tetapi sel tidak mati. Perubahan subletal ini bersifat reversibel dimana bila stimulusnya dihentikan maka sel akan kembali pulih seperti sebelumnya. Cedera subletal ini disebut juga proses degeneratif. Perubahan degeneratif lebih sering mengenai sitoplasma, sedangkan nukleus tetap dapat mempertahankan integritasnya.

Bentuk perubahan degeneratif yang paling sering terjadi adalah akumulasi cairan di dalam sel akibat gangguan mekanisme pengaturan cairan. Biasanya disebabkan karena berkurangnya energi yang digunakan pompa natrium untuk mengeluarkan natrium dari intrasel. Sitoplasma akan terlihat keruh dan kasar (degenerasi bengkak keruh).

Dapat juga terjadi degenerasi lebih berat yaitu degenerasi lemak atau infiltrasi lemak dimana terjadi penumpukan lemak intrasel sehingga inti terdesak ke pinggir. Jaringan akan bengkak dan bertambah berat dan terlihat kekuning-kuningan. Misalnya perlemakan hati (fatty liver) pada keadaan malnutrisi dan alkoholik.

2. Cedera Letal

Bila stimulus yang menyebabkan sel cedera cukup berat dan berlangsung lama serta melebihi kemampuan sel untuk beradaptasi maka akan menyebabkan kerusakan sel yang bersifat ireversibel (cedera sel) yang berlanjut kepada kematian sel. 

Mekanisme Adaptasi Sel1. Adaptasi Terhadap Peningkatan Beban Kerja Sel

2. Adaptasi Terhadap Penurunan Beban Kerja Sel

Berdasarkan 2 bagan di atas maka dapat disimpulkan bahwa sel beradaptasi terhadap cedera ada 3 cara yaitu :

1. Menambah atau mengurangi ukuran sel (hipertrofi dan atrofi).2. Menambah atau mengurangi jumlah sel (hiperplasia dan involusi).3. Merubah ukuran sel (metaplasia).

LO-2 Sel Eukariot

Sel eukariotik adalah sel yang memiliki selaput inti. Maka, materi genetiknya tidak tersebar melainkan dibungkus selaput. Jenis-jenis sel eukariotik meliputi: sel protista, sel hewan, sel tumbuhan, dan sel fungi. Adapun bagian-bagian dari sel eukariotik adalah sebagai berikut :

1. Membran Sel (selaput Plasma) yaitu selaput selektif permeabel, artinya hanya dapat dilaui molekul-molekul tertentu, seperti glukosa, asam amino. Gliserol dan berbagai ion.

2. Sitoplasma adalah materi yang mengisi antara inti dan selaput plasma.3. Sitoskleton atau rangka sel tersusun atas tiga jenis serabut yaitu mikrofilamen, mikrotubulus dan filamen

intermediar.4. Nukleus merupakan organel terbesar di dalam sel yang berperan penting pada sel sebagai pengendali

kegiatan sel.5. Retikulum Endoplasma merupakan organl yang tersusunoleh membran yang terbentuk seperti jala dan

berfungsi sebagai saluran penghubung antara nukleus dengan bagian luar sel.6. Ribosom yaitu bagian terkecil dari sel dan berfungsi sebagai tempat sintesis potein.7. Kompleks golgi yaitu mempunyai hubungan erat dalam sekresi protei sel.8. Lisosom merupakan membran kantong kecil yang berisi enzim hidrolitik (lisozom).9. Badan Mikro yaitu berisi enzim katalase.10. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidatif dan

sistem elektron.11. Kloroplas berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

Perbedaan Sel Prokariotik Dan Sel Eukaritok

Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik terletak pada inti selnya. Sel prokariotik adalah sel yang tidak memiliki selaput inti. Sedangkan sel eukariotik adalah sel yang memiliki selaput inti.

No Organel Prokariotik Eukariotik1 Membran Plasma Ada2 Sitoplasma Ada Ada3 Ribosom Ada Ada4 Dinding Sel Ada5 Mesosom Ada6 Nukleus Ada7 Retikulum Endoplasma Ada8 Sentriol Ada9 Lisosom Ada10 Kompleks Golgi Ada11 Mitokondria Ada12 Badan Mikro Ada

http://lengkapbiologi.blogspot.com/2013/04/perbedaan-sel-prokariotik-dan-eukariotik.html

LO-3 Struktur Sel & Fungsi-Fungsinya

Secara umum suatu sel dapat dibedakan atas bagian-bagian: dinding sel, membran sel, sitosol, dan organel sel.

1. Dinding sel Dinding sel hanya ditemui pada sel tumbuhan. Bagian ini disusun oleh selulosa saat sel masih muda, dan

sejalan dengan proses penuaan sel akan mengalami penimbunan lignin (lignifikasi) sehingga dinding sel menjadi kuat dan liat. Karena alasan inilah dinding sel digunakan untuk melindungi dan memberi bentuk sel.

Antar dinding sel yang berdekatan ditembus oleh pori kecil yang disebut noktah. Di dalam noktah ini terdapat pemanjangan sitoplasma yang menembus antar sel dan disebut plasmodesmata, yang berfungsi sebagai penghantar rangsang antar sel tumbuhan. Lihat gambar berikut.

2. Membran Sel Bahan utama yang menyusun membran sel

adalah lipoprotein, yaitu suatu bahan yang dibentuk oleh lemak dan protein. Membran sel dibentuk oleh dua lapisan fosfolipid. Protein yang terdapat pada bagian luar atau bagian dalam lapisan fosfolipid disebut protein perifer atau protein ekstrinsik, sedangkan protein yang menembus kedua lapisan fosfolipid disebut protein integral atau protein intrinsik. Pada bagian fosfolipid biasa dijumpai gugus glikolipid, sedangkan pada bagian protein bisa dijumpai glikoprotein.

Lapisan fosfolipid dibedakan atas bagian ‘kepala’ dan ‘ekor’. Bagian kepala bersifat hidrofil (suka air) sedangkan bagian ekor bersifat hidrofob (benci air). Itu sebabnya bagian ekor selalu berhadapan karena di luar dan di dalam sel terdapat cairan ekstraseluler dan intraseluler.

Karena membran sel dibentuk oleh struktur lipoprotein tersebut maka membran sel bersifat selektif permeabel, sehingga dipergunakan untuk mengatur transpor zat dari dan ke dalam sel.

3. Sitosol/protoplasmaSitosol atau protoplasma ada dua bagian, yang di dalam sel disebut sitoplasma dan yang ada di dalam inti

disebut nukleoplasma. Sebagai suatu isi sel yang hidup sitosol terdiri dari air (70% – 90%), bahan organik, dan bahan anorganik. Sehubungan dengan itu sitosol memiliki sifat fisika dan sifat kimia.

Sifat fisika protoplasma Protoplasma merupakan sistem larutan. Ada tiga macam sistem larutan:

Solusi : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya < 0,0001 mm Suspensi : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya > 0,1 mm Koloid : bila dalam larutan diameter zat terlarutnya antara 0,001 mm sampai 0,1 mm

Bagian yang terbesar dari protoplasma adalah sistem koloid. Sehubungan dengan hal itu protoplasma dapat mengalami:

perubahan kekentalan koloid sol ke gel dan sebaliknya. Bila kadar air tinggi koloid bersifat sol, dan bila kadar air rendah koloid bersifat gel.

mengalami gerak Brown, suatu gerak acak molekul dalam koloid yang dipengaruhi oleh muatan listrik, berat jenis, dan suhu.

mengalami efek Tyndall, suatu proses pemendaran cahaya bila suatu koloid dikenai seberkas sinar.

Contoh efek Tyndall. Tabung kiri berwarna kuning adalah larutan, sedang sebelah kanan adalah koloid. Perhatikan bahwa seberkas cahaya akan memendar bila dilewatkan pada suatu larutan koloid.

Gambar bawah : Manakah yang koloid?

Sifat kimia protoplasma Protoplasma memiliki sifat dan aspek kimia sebagai berikut:

berdasar analisis abu yang dilakukan oleh Sachs protoplasma disusun oleh unsur-unsur: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe, Na, Cl, dan I

senyawa anorganik yang menyusun protoplasma antara lain air, asam, misalnya: HNO3, HCl; basa, misalnya: NaOH, KOH; garam, misalnya: NaCl, MgCl, NaHCO3

senyawa organik yang menyusun protoplasma adalah karbohidrat, lemak, dan protein.

- See more at: http://biologimediacentre.com/struktur-sel/#sthash.J3xWfoaK.dpuf

LO-4 Komposisi Kimia Sel dan Fungsinya

Senyawa penyusun bagian – bagian sel, misalnya dinding sel, membran, organel, dan inti sel, umumnya merupakan senyawa organik berukuran besar. Senyawa organik penyusun sel secara garis besar dapat dikelompokan atas 4 kelompok utama, yakni : Karbohidrat, Lipid, Protein, dan Asam Nukleat.

a.   KarbohidratIstilah karbohidrat meliputi gula dan polimernya. Karbohidrat merupakan senyawa organik yang

disintesiskan dari senyawa anorganik yang mengandung unsur – unsur C, H, dan O. Karbohidrat yang paling sederhana adalah monosakarida (gula tunggal). Disakarida adalah gula ganda yang terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan melalui kondensasi. Karbohidrat yang merupakan makromolekul adalah polisakarida, polimer yang terdiri dari banyak gula.

Monosakarida (dari bahasa Yunani monos, berarti “tunggal” dansacchar, berarti gula) umumnya memiliki rumus molekul yang merupakan beberapa kelipatan CH2O. Glukosa (C6H12O6), monosakarida yang paling umum, memiliki peran penting dalam kehidupan. Gugus hidroksil terikat pada setiap karbon kecuali satu, yang berikatan ganda dengan oksigen untuk membentuk gugus karbonil. Tergantung pada lokasi gugus karbonil itu, gula bisa sabagai aldosa (gula aldehida) atau sebagai ketosa (gula keton). Glukosa misalnya, aldosa, fruktosa, dan isomer struktural glukosa merupakan bagian ketosa.

        Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosidik, ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi, misalnya maltosa merupakan suatu disakarida yang dibentuk melalui penyatuan dua molekul glukosa. Juga dikenal sebagai gula malto. Maltosa merupakan bahan untuk pembuatan bir. Laktosa, gula yang ditemukan dalam susu, merupakan disakarida lain, yang terdiri atas sebuah molekul glukosa yang berikatan dengan sebuah molekul galaktosa. Disakarida yang paling banyak di alam adalah sukrosa, yaitu gula yang sehari – hari kita konsumsi. Kedua monomernya adalah glukosa dan fruktosa. Tumbuhan organ nonfotosintetik lainnya dalam bentuk sukrosa.

      Polisakarida adalah makromolekul, polimernya dihubungkan dengan ikatan glikosidik. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan yang nantinya diperlukan sebagai dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel. Polisakarida lain berfungsi sebagai materi pembangun (penyusun) untuk struktur yang melindungi sel atau keseluruhan organisme.

Dalam setiap gram karbohidrat yang terpakai oleh jaringan akan menghasilkan 4,1 kalori. Karbohidrat dapat disimpan dalam tubuh, yaitu dalam hati, otot, dan sebagian kecil dalam darah. Apabila

dalam makanan kita kekurangan karbohidrat maka darah akan bersifat asam atau acidosis. Contoh makanan

yang mengandung karbohidrat paling tinggi adalah nasi, roti, dan kentang

sumber karbohidrat tertinggi

b.   LemakLemak (lipid) terdiri atas unsur karbon dan hidrogen. Lemak adalah molekul besar yang tersusun dari dua jenis molekul yang lebih kecil, yaitu gliserol dan asam lemak. Asam lemak dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu sebagai berikut :a. Lemak JenuhAsam lemak ini berbentuk padat pada suhu ruangan. Sebagian besar lemak hewan, seperti lemak babi dan mentega adalah jenuh.

b. Lemak tak JenuhLemak tumbuhan dan ikan umumnya tidak jenuh karena berada dalam bentuk cair pada suhu

ruangan. Lemak tumbuhan dan ikan disebut sebagai minyak. Misalnya minyak jagung dan minyak hati ikan cod. Kekakuan pada asam lemak tidak jenuh itu mencegah terjadinya penggumpalan molekul lemak yang cukup dekat yang bisa mengubahnya menjadi padat. Menu makanan yang banyak mengandung lemak jenuh merupakan salah satu dari beberapa faktor yang dapat menyebabkan penyakit kardiovaskuler pada manusia. Pada kondisi ini simpanan yang disebut kerak (plak) berkembang dilapisan internal pembuluh darah yang menghambat aliran darah dan mengurangi kelenturan pembuluh tersebut.

Lemak tidak memiliki afinitas terhadap air. Contoh umum fenomena ini adalah pemisahan minyak goreng (suatu asam lemak cair) dari larutan asam cuka dan botol bumbu salad. Selain lemak, golongan lipid yang penting lainnya adalah fosfolipid dan steroid.Fosfolipid (fosfor dan lipida) merupakan komponen utama membran sel.Steroid adalah lipid yang ditandai dengan kerangka karbon yang terdiri atas empat cincin yang menyatu. Salah satu steroid yakni kolesterol.

minyak goreng merupakan lemak tak jenuh

kacang kedelai merupakan lemak tak jenuh

Didalam tubuh, lemak memiliki beberapa fungsi sebagai berikut:1Sebagai cadangan energi2Lapisan lemak dibawah kulit sebagai insulator tubuh3Dapat melindungi berbagai organ yang penting, seperti ginjal, hati, dan sebagainya4Dapat melarutkan berbagai vitamin yaitu, vitamin A, D, E, dan K.

c.   ProteinStruktur Protein

      Protein merupakan senyawa makromolekul yang terbentuk dari hasil polimerisasi kondensasi berbagai asam amino. Protein termasuk kopolimer. Setiap molekul protein mengandung sekitar 20 jenis asam amino yang berikatan, dengan jumlah asam amino yang dapat mencapai ribuan. Antarmolekul asam amino tersebut berikatan kovalen yang disebut ikatan peptida. Ikatan peptida ini terjadi antara atom C (dari gugus -COOH) dan atom N dari (gugus -NH2).

Gambar: ikatan peptida

           Protein yang terbentuk dari dua molekul asam amino disebut dipeptida, dari tiga molekul asam amino disebut tripeptida, dan dari banyak molekul asam amino disebut polipeptida. 

           Rangkaian asam amino yang membentuk protein sering dikelompokkan ke dalam empat tingkatan struktur, yaitu primer, sekunder, tersier, dan kuarterner. Struktur primer merupakan rantai pendek dari asam amino dan dianggap lurus. Struktur sekunder merupakan rangkaian lurus (struktur primer) dari rantai asam amino. Namun, setiap gugus mengadakan ikatan hidrogen sehingga rantai asam amino membentuk struktur heliks, seperti pegas atau per. Struktur tersier terbentuk jika rangkaian heliks (struktur sekunder) menggulung karena adanya tarik-menarik antarbagian polipeptida sehingga membentuk satu subunit protein yang disebut struktur tersier. Struktur kuarterner terbentuk jika antarsubunit protein (dari struktur tersier) berinteraksi membentuk struktur kuarterner.

Penggolongan ProteinJenis protein yang sangat beragam dapat digolongkan berdasarkan komposisi kimia, bentuk, dan fungsi

biologis.

skema penggolongan protein

e.    Garam – garam mineralDidalam sistem pencernaan makanan, garam mineral tidak mengalami proses pencernaan. Hal ini disebabkan sifatnya yang mudah larut dalam air sehingga mudah diserap oleh darah di kapiler jonjot – jonjot usus halus. Jika tubuh mengalami kekurangan garam mineral tertentu akan menyebabkan penyakit defisiensi.Berdasarkan jumlah yang dibutuhkan oleh tubuh, garam - garam mineral dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu: makroelemen dan mikroelemen

Makroelemen

Makroelemen adalah unsur – unsur yang diperlukan oleh tubuh dalam jumlah yang banyak. Misalnya Natrium (Na), Kalsium (Ca), Kalium (K), Fosforus (P),  Magnesium (Mg), Klorin (Cl), Belerang (S), Fluorin (F), dan Iodin (I).

MikroelemenMikroelemen adalah unsur – unsur  yang diperlukan tubuh dalam jumlah sedikit misalnya mangan (Mn), Kromium (Cr), Kobalt (Co), Molibdenum (Mo), Zink (Zn), dan Tembaga (Cu).

Tabel macam – macam mineralNama mineral Fungsi Jumlah kebutuhan

per hariSumber Akibat (defisiensi dan kelebihan)

Kalsium (Ca) Bersama fosfor membentuk matriks tulang dan gigi.Membantu proses pembekuan darah.Proses kontraksi otot, transmisi impuls saraf.

Tergantung umur, jenis kelamnin, dan kondisi tubuh

Dewasa: 0,8 gAnak – anak: 1,4 gIbu hamil: 1,5 gIbu menyusui: 2,0 g

Susu, keju, kuning telur, mentega, udang.Sayuran kol, bit wortel, kacang – kacangan, bawang, dan buah – buahan.

Penggunaannya diatur oleh parathormon yang dihasilkan oleh kelenjar anak gondok.

Defisiensi: karies pada gigi, ratikisa (pertumbuhan tulang yang tidak sempurna), mudah terjadi kejang pada otot, darah sulit membeku, osteoporosisKelebihan:hiperkalsemia

Fosforus (P) Pembentukan  matriks tulang, kontraksi otot, metabolisme, bahan baku fosfatid, pembelahan sel.

1,14 % berat tubuh (0,8 g)

Ikan,jagung, dan kacang – kacangan

Defisiensi: pada hakikatnya sama dengan defisiensi Ca, demineralisasi tulangKelebihan:pengikisan rahang

Besi (Fe) Komponen enzim sitokrom yang berperan dalam respirasi sel, komponen inti logam dari hemoglobin

15 – 30 mg Sayuran hijau: bayam dan kangkung

Defisiensi:anemiaKelebihan:sirosis pada hati

Natrium (Na) Membentuk natrium bikarbonat yang berperan dalam keseimbangan asam – basa cairan tubuh, membantu mempertahankan iritabilitas (kepekaan terhadap rangsang) sel – sel otot dan saraf, keseimbangan osmotik cairan ekstraseluler.

0,1 – 0,2 % berat tubuh

Garam dapur Defisiensi: nilai osmotik cairan ekstraseluler turun sehingga mengakibatkan terganggunya pengaturan suhu tubuh, kejang, otot dan kelelahan.Kelebihan:tekanan darah tinggi

Kalium (K) Sebagai katalisator pembentukan karbohidrat dan protein, kontraksi otot, tranmisi impuls saraf. Memelihara denyut jantung, pengaturan pelepasaninsulin dari pankreas

0,1 – 0,2 % berat tubuh

Daging unggas, buah – buahan, dan sayur – sayuran.

Defisiensi:hambatan pertumbuhan, kelemahan otot, denyut jantung tidak normalKelebihan:kejang otot bahkan kematian.

Iodin (I) Berperan penting dalam 0,14 % berat tubuh Ikan laut, minyak Defisiensi:kurangnya pendengaran

penyusunan hormon tiroksin

ikan, sayuran hijau, kulit kentang, dan garam beriodin.

pada janin yang dikandung, pembengkakan kelenjar gondok, kecerdasan menurun, kerdilKelebihan:aktivitas tiroid menurun

Belerang (S) Komponen penyususn beberapa vitamin: tiamin, biotin, asam panthotenat, aktivator enzim, membantu peyimpanan dan pembebasan energi

Tergantung kebutuhan. asam amino sulfur

Telur, daging, keju, sayuran hijau

Defisiensi:berhubungan dengan asam amino sulfurKelebihan:pertumbuhan terhambat

Magnesium (Mg) Respirasi intrasel, katalisator beberapa reaksi biokimia tubuh, unsur penting dalam otot, tulang, dan eritrosit.

0,07 % berat tubuh Padi – padian, daging, dan susu

Defisiensi:kontrol emosi dan mental turun, perubahan yang mengarah padakerusakan ginjal dan kardiovaskulerKelebihan: diare

Fluorin (F) Menguatkan dan meningkatkan daya tahan gigi

Telur, susu, garam, ikan laut, dan teh hijau

Defisiensi: caries dentisKelebihan:kepadatan gigi meningkat, menggangu impuls saraf

Klorin (Cl) Komponen penyusun asam lambung serta keseimbangan

2 g Garam dapur Defisiensi:kontraksi otot abnormal

f.     VitaminKata vitamin berasal dari kata vital yang artinya hidup dan amin yang berarti senyawa yang mengandung gugus N. Vitamin adalah zat organik  untuk memperlancar metabolisme tubuh. Kerja vitamin mirip dengan enzim yaitu sebagai katalisator reaksi. Kondisi kekurangan vitamin disebut dengan avitaminosis.Pada umumnya vitamin tidak dapat dibuat oleh tubuh. Akan tetapi, ada beberapa vitamin yang dapat dibuat dari zat – zat tertentu (disebut provitamin) di dalam tubuh. Contoh vitamin yang mempunyai provitamin adalah vitamin D. Provitamin D banyak terdapat di jaringan bawah kulit. Vitamin lain yang disintesis di dalam tubuh adalah vitamin K dan vitamin B-12. Kedua macam vitamin tersebut disintesis didalam usus.Berdasarkan kelarutannya, vitamin dibagi menjadi dua kelompok, yaitu: vitamin yang larut dalam air (vitamin B dan C) dan yang larut dalam lemak (vitamin A, D, E, dan K). Oleh karena sifat kelarutannya tersebut vitamin yang larut dalam air tidak dapat disimpan dalam tubuh, sedangkan vitamin yang larut dalam lemak dapat disimpan dalam tubuh. Daftar nama-nama yang hadir :Nama vitamin Fungsi Jumlah

kebutuhanSumber Akibat

(defisiensi dan kelebihan)Larut dalam airB kompleks:B1: aneurin (thiamin)AneuritikAnti beri – beri

Koenzim dalam pelepasan CO2selama respirasi sel, absorpsi lemak, keseimbangan air dalam tubuh, serta  menjaga nafsu makan.

1,5 mg Kulit ari beras/ gandum, hati, jantung, ginjal, otak, susu, kuning telur, wortel, dan ragi.

Defisienai:menghambat proses glikolisis, sel keracunan asam piruvat, kontraksi otot jantung dan tranmisi impuls pada sistem saraf pusat melemah, nafsu makan turun, penumpukan cairan pada jaringan sehingga menderita beri – beri

Kelebihan:belum diketahuiB2:RiboflavinLaktoflavin

Enzim pembawa hidrogen berenergi tinggi pada proses transpor elektron, tranmisi

1,8 mg Ragi, telur, hati, otak, dan jantung

Defisiensi: luka kulit terutama di sudut mulut dan bibir (keilosis), terdapat pembuluh

rangsang cahaya ke saraf mata, menjaga nafsu makan, mmelihara jaringan sekitar mulut

darah pada kornea mata sehingga penglihatan kabur, katarak (lensa mata menjadi buram), dapat mengakibatkan kebutaanKelebihan:belum diketahui

B3:NiasinAsam nikotinAntipelagra

Pembelahan dan pertumbuhan sel, mencegah pelagra, dengan fosfat membentuk koenzim yang berperan pada respirasi sel

20 mg Ragi, hati, ikan tuna, telur, susu, beberapa macam sayuran.

Defisiensi:penyakit peagra dengan gejala 3D (Dermatitis, diare, dimensia)Kelebihan: kulit disekitar leher, muka, dan telapak tangan terkelupas, terbakar dan gataal – gatal.

B5:Asam pantotenat

Komponen struktur koenzim A yang berperan dalam proses oksidasi sel

5 – 10 mg Ragi, hati, kuning telur, dan daging

Defisiensi:penyakit kulit, nafsu makan menurun, insomnia (sulit tidur pada malam hari), dermatitisKelebihan:belum diketahui

B6:Piridoksin

Pertumbuhan, pembentukan sel – sel darah merah, sel kulit, metabolisme lemak, bagian gugus prostetik dari enzim dekarboksilase dan trensaminase yang berperan dalam mengubah kelebihan asam amino

2 mg Ragi, gandum, jagung, hati, dan ikan

Difesiensi:pelagra, anemia, obstipasi, pertumbuhan anak terhambat, kejang ototKelebihan:belum diketahui

B11:Asam folat

Penting untuk pembentukan sel darah merah dan asam nukleat (RNA dan DNA)

0,4 mg Pisang, lemon, polong – polongan, kecabah, gandum, ragi, dan daging sapi

Defisiensi:anemia, pernisiosa, radang pada lidah, diare, pertumbuhan pada usia remaj terhambatKelebihan:belum diketahui

B12:SianokobalaminAnti anemiaPernisiosa

Koenzim dalam metabolisme asam merangsang pembentukan sel darah merah

0,003 mg Telur, susu, hati, ikan, udang, kerang, dan daging

Defisiensi:anemia pernisiosa, mempengaruhi sarafKelebihan:belum diketahui

BiotinVitamin H

Koenzim didalam sibtesis lemak, metabolisme asam amino, pembentukan glikogen

0,15 – 0,3 mg Kacang – kacangan, sayuran, dan ragi

Defisiensi: letih, depresi, mual (nausea), dermatitis, nyeri ototKelebihan:belum diketahui

C:Asam askorbat

Menjaga elastisitas kapiler darah, pembentukan serabut kolagen, menjaga perlekatan akar gigi pada gusi, koenzim dari beberapa reaksi katabolisme karbohidrat dan lemak, pertumbuhan tulang

45 mg Hati, ginjal, sayuran hijau, buah terutama yang rasa asam, misalnya jeruk dan tomat

Defisiensi:degenerasi kulit, gigi, pembuluh darah, penyakit skorbut, kerusakan sendiKelebihan:pembentukan batu ginjal

Larut dalam lemakA: retinolAntixeroftalmia

Penyusun rodopsin, memelihara jaringan epitelium

1 mg Sayuran hijau dan kuning, wortel, susu, margarin, minyak ikan, keju, dan mentega

Defisiensi: Xeroftalmia (pengerasan jaringan okuler), buta senja (hemeralopi), bintik bitot, buta permanen, frinodermaKelebihan: sakit kepala, muntah, tulang retak, kulit mengelupas

D: Ergosterolkalsititis Mengatur kadar kalsium di salam darah, memperbesar

0,01 mg Minyak ikan, mentega, susu,

Defisiensi:proses osifikasi (penulangan) terganggu

penyerapan ion Ca dan P berperan dalam osifikasi

kuning telur, dan ragi

sehingga menimbulkan rakitis, tulang mudah patahKelebihan: tidak berakibat

E: TokoterolAnti sterilitas

Kofaktor untuk transpor elektron dalam rantai sitokrom (respirasi sel), antioksidan untuk mencegah kerusakan membran sel, mencegah pendarahan yang banyak pada ibu melahirkan, mencegah keguguran

15 mg Kecambah, kacang hijau, susu, kuning, telur, dan hati

Defisiensi:gangguan pada pematangan dan diferensiasi sel, kematian sel, kemandulan, keguguran layuh otot karena tranmisi impuls saraf tergangguKelebihan: tidak berakibat

K:FilokuinonAnti pendarahan

Penting dalam pembekuan darah termasuk dalam pembentukan protombin didalam sel hati

0.03 mg Sayuran hijau, buah, daging, dibentuk sendiri di dalam usus besar

Defisiensi:terganggunya pembekuan darahKelebihan:menyebabkan penyakit jantung

g.   AirAir tergolong sebagai zat makanan karena air selalu diperlukan sebagai bahan pelarut dalam metabolisme tubuh. Air tidak menghasilkan energi. Kandungan air dalam tubuh manusia sekitar 60 – 65 % berat tubuh. Didalam jaringan tubuh, air digunakan untuk:

1.   Melarutkan senyawa – senyawa lainnya2.   Mengangkut zat dari sel ke sel atau  dari jaringan ke jaringan lainnya3.   Menjaga stabilitas suhu tubuh

Air yang diperlukan tubuh diperoleh langsung dari air minum dan secara tidak langsung diperoleh dari bahan makanan seperti buah – buahan dan sayur – sayuran.

Referensi: Campbell, Nell, A, JB. Reece and L. G. Michell.2000. Biologi. Jakarta:  Erlangga.

LO-5 Pembentukan energi dalam sel & gunanya

Melalui serangkaian reaksi yang cukup komplek Energi yang berasal dari Nutrien digunakan untuk membentuk ADP menjadi ATP yang padat energi. Mol. ATP bersipat sangat labil à mudah dipecah kembali menjadi ADP + P

1 mol ATP mengandung ± 8000 kal.

±90% pembentukan ATP ini terjadi dalam Mitokondria dan bersifat oksidatif.

10 % terjadi diluar mitokondria. 5 % bersifat oksidatif, 5 % lagi bersifat anaerobic.

Glikolisis aerobic è energi (dari Nutrient)

ADP + P è ATP

ADP + P + Energi

Gambaran sederhana pembentukan energi dalam sel

Energi dari Mitokondria dibentuk dengan 4 tahap, yaitu:1. Glikolisis

Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan. Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic metabolism. Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar mitokondria.

Dalam proses glikolisis, glukosa mengalami beberapa tahap yang panjang. Penjelasannya sebagai berikut:Pertama-tama, glukosa mendapat tambahan satu gugus fosfat dari satu molekul ATP, yang kemudian berubah

menjadi ADP, membentuk glukosa 6-fosfat. Setelah itu, glukosa 6-fosfat diubah oleh enzim menjadi isomernya, yaitu fruktosa 6-fosfat. Satu molekul ATP yang lain memberikan satu gugus fosfatnya kepada fruktosa 6-fosfat, yang membuat ATP tersebut menjadi ADP dan fruktosa 6-fosfat menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Kemudian, fruktosa 1,6-difosfat dipecah menjadi dua senyawa yang saling isomer satu sama lain, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan PGAL (fosfogliseraldehid atau gliseraldehid 3-fosfat).

Selanjutnya, dihidroksi aseton fosfat dan PGAL masing-masing mengalami oksidasi dan mereduksi NAD+, sehingga terbentuk NADH, dan mengalami penambahan molekul fosfat anorganik (Pi) sehingga terbentuk 1,3-difosfogliserat. Kemudian masing-masing 1,3-difosfogliserat melepaskan satu gugus fosfatnya dan berubah menjadi 3-fosfogliserat, dimana gugus fosfat yang dilepas oleh masing-masing 1,3-difosfogliserat dipindahkan ke dua molekul ADP dan membentuk dua molekul ATP. Setelah itu, 3-fosfogliserat mengalami isomerisasi menjadi 2-fosfogliserat. Setelah menjadi 2-fosfogliserat, sebuah molekul air dari masing-masing 2-fosfogliserat dipisahkan, menghasilkan fosfoenolpiruvat. Terakhir, masing-masing fosfoenolpiruvat melepaskan gugus fosfat terakhirnya, yang kemudian diterima oleh dua molekul ADP untuk membentuk ATP, dan berubah menjadi asam piruvat.

2. Dekarboksilasi OksidatifSetelah melalui reaksi glikolisis, jika terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani

tahapan reaksi selanjutnya, yaitu siklus Krebs yang bertempat di matriks mitokondria. Jika tidak terdapat molekul oksigen yang cukup maka asam piruvat akan menjalani reaksi fermentasi. Akan tetapi, asam piruvat yang mandapat molekul oksigen yang cukup dan akan meneruskan tahapan reaksi tidak dapat begitu saja masuk ke dalam siklus Krebs, karena asam piruvat memiliki atom C terlalu banyak, yaitu 3 buah. Persyaratan molekul yang

dapat menjalani siklus Krebs adalah molekul tersebut harus mempunyai dua atom C (2 C). Karena itu, asam piruvat akan menjalani reaksi dekarboksilasi oksidatif.

3. Siklus KrebsPiruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul

dengan 2 karbon oleh enzim khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Kreb’s dengan cara bergabung dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini bergabung , menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4 karbon = 6 karbon). Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD. Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate.

4. Transpor ElektronRantai transport elektron adalah proses terakhir untuk mengahsilkan ATP, H2O yang terjadi di membran

dalam/krista mitokondria. Pada tahap ini, elektron yang dibawa oleh NADH ditransfer ke berbagai pembawa elektron supaya energinya bisa digunakan untuk memompa proton. Gradien proton yang dibuat oleh transpor elektron digunakan oleh enzim ATP sintase untuk menghasilkan ATP. Proses pemompaan proton untuk menghasilkan ATP juga disebut kemiosmosis.

Hasil akhir respirasi seluler:a. Glikolisis, hasil 2 ATP, 2 piruvat, 2 NADH, 2 H2Ob. Dekarboksilasi oksidatif, hasil 2 NADH, 2 CO2c. Siklus Krebs, hasil 6 HADH, 2 FADH, 4 CO2, 2 ATPd. Transpor elektron, hasil 34 ATP, H2O.

Penggunaan energi pada sel :1) Sintesa senyawa kimia: terutama protein

Pada Masa pertumbuhan ± 75 %2) Proses transportasi membran ± 50 %3) Melakukan kerja mekanik pada sel-sel tertentu terutama pada otot rangka, otot polos, otot jantung, dan

cilia.

http://www.morphostlab.com/artikel/empat-tahap-pembentukan-energi-di-mitokondria.html

LO-7 Perpindahan zat melalui membran

Perpindahan molekul atau ion melewati membran ada dua macam, yaitu transpor pasif dan transpor aktif.1.Transpor pasif adalah perpindahan molekul atau ion tanpa menggunakan energi sel. Perpindahan molekul

tersebut terjadi secara spontan dari konsentrasi tinggi ke rendah. Contoh transpor pasif adalah difusi dan osmosis.

2.Transpor aktif adalah perpindahan molekul atau ion menggunakan energi dari sel itu. Contoh transpor aktif adalah pompa ion natrium (Na+)/kalium (K+), endositosis, dan eksositosis.

1) Difusi

Difusi adalah perpindahan molekul-molekul dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah baik melalui membran plasma ataupun tidak. Molekul dan ion yang terlarut dalam air bergerak secara acak dengan konstan. Gerakan acak ini mendorong terjadinya difusi. Difusi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu difusi sederhana dan difusi terbantu (facilitated diffusion).

a) Difusi Sederhana

Molekul zat dapat berdifusi secara spontan hingga dicapai kerapatan yang sama dalam suatu ruangan. Sebagai contoh, setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas di dalam medium udara).Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh volume air dalam gelas meskipun tanpa diaduk (difusi zat padat di dalam medium air) sehingga kerapatan zat tersebut merata. Perhatikan gambar proses terjadinya difusi pada Gambar berikut:

Menyebarnya molekul gula padaproses difusi

Peristiwa difusi sederhana dapat diamati ketika kita memasukkan segumpal gula ke dalam air (a), molekul-molekulnya terlarut (b), dan tersebar (berdifusi) (c). Pada akhirnya proses difusi menyebabkan gula tersebar merata ke dalam air (d).

b) Difusi Terbantu

Difusi terbantu merupakan proses difusi dengan perantara protein pembawa (carrier protein). Arah perpindahan molekul seperti halnya pada difusi biasa yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah, hanya saja protein pembawa membantu proses perpindahan molekul ini.

Difusi terbantu merupakan transpor melalui media pembawa. Pada proses ini, molekul diikat oleh reseptor pada sisi luar sel dan dilewatkan melalui membran plasma oleh protein transmembran yang telah mengalami perubahan susunan. Setelah itu, protein pembawa kembali pada susunan semula. Protein pembawa juga dapat membuat celah yang dapat dilalui oleh ion-ion seperti Cl– dan Na+. Perhatikan skema difusi terbantu pada Gambar berikut:

Skema difusi terbantu

 2) Osmosis

Osmosis adalah perpindahan molekul air melalui membran semipermeabel dari larutan yang konsentrasi airnya tinggi ke larutan yang konsentrasi airnya rendah. Dengan kata lain, osmosis juga berarti perpindahan molekul dari larutan berkepekatan rendah (hipotonis) ke larutan berkepekatan tinggi (hipertonis) melalui selaput (membran) semipermeabel. Perhatikan skema osmosis pada Gambar berikut agar Anda lebih paham tentang proses terjadinya osmosis.

Proses osmosis

a) Lubang bawah tabung gelas yang berisi larutan garam ditutup dengan membran selektif permeabel, yang dapat dilewati molekul air tetapi tidak dapat dilewati garam.

b) Ketika tabung dimasukkan dalam gelas beker berisi akuades, molekul air berosmosis ke dalam tabung sehingga volume larutan dalam tabung bertambah.

c) Larutan berhenti naik ketika tekanan berat akuades mampu mengimbangi tekanan osmotik.

Peristiwa osmosis terjadi dalam sel. Bila konsentrasi larutan dalam sel tinggi, air akan masuk sel dan terjadi endosmosis. Hal ini menyebabkan tekanan osmosis sel menjadi tinggi. Keadaan yang demikian dapat memecahkan sel (lisis). Jadi, lisis adalah hancurnya sel karena rusaknya atau robeknya membran plasma. Sebaliknya, apabila konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi, air dalam sel akan keluar dan terjadi eksosmosis.

Eksosmosis pada hewan akan menyebabkan pengerutan sel yang disebut krenasi dan pada tumbuhan akan menyebabkan terlepasnya membran dari dinding sel yang disebut plasmolisis. Perhatikan Gambar berikut. 

Osmosis pada sel hewan dan sel tumbuhan

Dari Gambar diatas dapat diketahui bahwa sel hewan dapat mengalami lisis (pecah) apabila larutan di luar sel bersifat hipotonik. Sebaliknya, sel hewan akan mengalami krenasi apabila larutan diluar sel bersifat hipertonik. Perhatikan contoh berikut agar Anda mengetahui lebih jelas mengenai terjadinya krenasi dan lisis pada sel darah merah.

Cermati tiga bentuk sel darah merah pada Gambar berikut. Apakah Anda menemukan perbedaannya? Jika sel darah merah ditempatkan dalam air laut, maka cairan sel akan keluar dengan cara osmosis dan sel mengerut (krenasi). Hal ini karena air laut mengandung jumlah molekul air yang lebih kecil daripada sitoplasma sel darah merah. Air laut hipertonik terhadap sitoplasma sel. Perhatikan Gambar(a).

Kondisi sel darah merah dalam berbagai larutan.(a) larutan hipertonik(b) larutan isotonik

(c) larutan hipotonik

Jika sel darah merah itu ditempatkan dalam media larutan yang konsentrasinya sama dengan sitoplasma (plasma darah atau larutan garam 0,9%), sel darah itu tidak akan mendapat tambahan atau kehilangan air dengan cara osmosis. Oleh karena itu, bentuk sel darah merah itu tetap. Larutan demikian disebut isotonik. Perhatikan Gambar (b).

Jika sel darah merah dimasukkan dalam air murni maka molekul air akan berosmosis ke dalamnya. Osmosis ini terjadi karena di luar sel (100%) terdapat konsentrasi air yang lebih tinggi daripada di dalam sel. Air di sekitar sel itu disebut hipotonik terhadap sitoplasma sel. Membran sel dari sel darah merah sangat rapuh dan tidak tahan akan peningkatan tekanan di dalam sel. Akibatnya sel itu semakin mengembang dan akhirnya mengalami hemolisis (pecah). Perhatikan Gambar (c).

Anda telah mengetahui proses terjadinya transpor pasif, yaitu difusi dan osmosis. Proses terjadinya transpor pasif berbeda dengan transpor aktif. Transpor aktif meliputi pompa ion natrium-kalium, endositosis, dan eksositosis.

3) Pompa Natrium-Kalium

Berbeda dengan difusi terbantu yang termasuk transpor pasif karena mengikuti gradien konsentrasi, maka transpor aktif ini bersifat melawan gradien konsentrasi.

Pada transpor aktif terjadi pemompaan molekul melewati membran dan melawan gradien konsentrasi. Pada transpor aktif diperlukan energi untuk melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif ini berfungsi memelihara konsentrasi molekul kecil dalam sel yang berbeda dengan konsentrasi molekul lingkungannya.

Sebagai contoh ion K+ penting untuk mempertahankan kegiatan listrik di dalam sel saraf dan memacu transpor aktif zat-zat lain. Meskipun ion Na+ dan K+ dapat melewati membran, karena kebutuhan akan ion K+ lebih tinggi maka diperlukan lagi pemasukan ion K+ ke dalam sel dan pengeluaran ion Na+ keluar sel. Konsentrasi ion K+ di luar sel rendah, sedangkan di dalam sel tinggi. Sebaliknya, konsentrasi ion Na+di dalam sel rendah dan di luar sel tinggi. Bila terjadi proses difusi, maka akan terjadi difusi ion K+ dari dalam sel keluar, sedangkan difusi ion Na+ dari luar ke dalam sel. Akan tetapi, yang terjadi sebenarnya bukanlah difusi karena pergerakan ion-ion itu melawan

gradien kadar maka terjadi pemasukan ion K+dan pengeluaran ion Na+. Energi ATP diperlukan untuk melawan gradien kadar itu dengan pertolongan protein yang ada dalam membran. Setiap pengeluaran 3 ion Na+ dari dalam sel diimbangi dengan pemasukan 2 ion K+ dari luar sel. Oleh sebab itu, proses ini disebut pompa natrium-kalium. Perhatikan Gambar di bawah ini.

Mekanisme pompa natrium-kalium

4) Endositosis dan Eksositosis

Endositosis dan eksositosis merupakan transpor yang memerlukan energi. Endositosis merupakan proses masuknya senyawa melalui membran dengan cara pembungkusan senyawa dan cairan ekstraselular dengan pelekukan ke dalam sebagian membran. Hal ini terjadi pada organisme uniselular dan sel darah putih. Jika yang dimasukkan berupa senyawa padat disebut fagositosis, sedangkan jika berupa larutan disebut pinositosis.

Eksositosis merupakan proses pengeluaran zat dari dalam sel keluar sel. Sekret terbungkus kantong membran yang selanjutnya melebar dan pecah. Eksositosis terjadi pada beberapa sel kelenjar atau selsekresi. Perhatikan skema endositosis dan eksositosis pada Gambar berikut. 

Endositosis

Eksositosis

Mekanisme Transpor Pasif dan Transpor Aktif

Dalam bidang pertanian, pemahaman tentang transpor pasif (difusi dan osmosis) sangatlah penting. Misalnya untuk menentukan dosis pupuk dan obat-obatan yang aman bagi tanaman. Jika dosis terlalu pekat, tanaman bisa mati karena terjadi plasmolisis. Selain itu, dengan memahami transpor pasif, kita dapat mengetahui bahwa macam zat yang diberikan pada tanaman sebagai nutrien hendaknya berupa ion-ion yang mudah masuk ke dalam sel-sel tanaman. Zat-zat organik seperti gula dan protein tidak akan masuk ke dalam sel tanaman karena membran sel impermeabel terhadap zat-zat tersebut. Zat-zat tersebut justru akan memicu plasmolisis dan akhirnya mematikan tanaman. Sifat semipermeabel membran plasma menyebabkan tanaman mampu memilih zat-zat yang dapat masuk ke dalam sel dan yang tidak.http://www.plengdut.com/2013/01/struktur-sel-eukariotik.html

LO-8 Proses pembentukan dan perubahan potensial listrik pada membran sel

Mekanisme Potensial Aksi Pada Sel Saraf (Proses Terjadinya)  - Sel-sel saraf mempunyai sifat seperti sel-sel yang lain, memiliki pemisahan muatan listrik melintasimembran. Potensial membran terbentuk dari keseimbangan antara gradien konsentrasi dan gradien listrik yang melintasi membran sel dan mendorong pergerakan ion-ion.

Potensial aksi merupakan perubahan yang cepat pada potensial membran suatu sel otot atau sel saraf. Di mana terjadinya potensial aksi ditandai dengan perubahanmendadak dari potensial membran istirahat normal menjadi potensial membranpositif (depolarisasi) lalu kemudian berakhir dengan kecepatan yang hampir samakembali ke potensial membran negatif (repolarisasi).

Perubahan potensial elektrik tersebut disebabkan perubahan konsentrasi elektrolit di dalam maupun di luar sel. Elektrolit utama yang berperan terhadap perbedaan potensial antara dalam dengan luar sel membran eksitabel adalah Natrium (Na+), Kalium (K+), dan Klorida (Cl-). Untuk menghantarkan sinyal saraf, potensial aksi bergerak sepanjang serat saraf sampai tiba di ujung saraf.

Urutan tahap potensial aksi adalah sebagai berikut:

a.   Tahap Istirahat (Resting Membrane Potential)

Pada tahap ini adalah tahap potensial membran istirahat, sebelum terjadinya potensial aksi. Membran dikatakan menjadi terpolarisasi selama tahap ini karena adanya potensial memban negatif yang besar.

b.   Tahap Depolarisasi

Membran tiba-tiba menjadi permeable terhadap ion NA sehingga banyak sekali ion NA mengalir ke dalam akson. Keadaan polarisasi normal sebesar -90mV akan hilang dan potensial meningkat dengan arah positif. Keadaan ini disebut depolarisasi. Pada saraf besar, potensial membran mempengaruhi nilai nol dan menjadi lebih sedikitpositif namun pada serat yang lebih kecil juga banyak neuron sistem saraf pusat, potensial hanya mendekati nilai nol dan tidak melampaui sampai keadaan positif.

c.   Tahap Repolarisasi

Pada tahap ini, dalam waktu yang sangat singkat sekali (sekitar satu per beberapa puluh ribu detik) sesudah membran menjadi permeable terhadap ion NA, saluran NA mulai tertutup dan saluran K terbuka lebih daripada normal. Kemudian difusi ion K yang berlangsung cepat ke bagian luar akan membentuk kembali potensialmembran istirahat negatif yang normal. Peristiwa ini disebut repolarisasi membran.

LO-9 Komunikasi antar sel

PENDAHULUAN KOMUNIKASI ANTAR SEL

Pada tumbuhan dan hewan dikenal kumunikasi antar sel menggunakan molekul signal ekstraseluler (ligan). Ini merupakan cara organisme untuk mengontrol metabolisme sel, pertumbuhan, diferensiasi jaringan, sintesis dan sekresi protein serta mengatur komposisi cairan ekstraseluler. Molekul sinyal ini disintesis dan di sekresikan oleh adanya sel sinyal dan hanya menghasilkan respon spesifik pada sel target yang memiliki reseptor untuk molekul sinyal yang spesifik. Pada organisme multiseluler, molekul sinyal dapat berupa molekul hidrofilik atau hidrofobik. Kedua kelompok molekul ini memiliki mekanisme yang berbeda dalam aktivasi proses-proses dalam sel.

Beberapa molekul signal hidrofibik,misalnya steroid,retinoid dan tiroksin dapat berfungsi ke dalam sel dan berikatan dengan reseptor intraseluler. Reseptor intraseluler (RC) ada 2 macam, yaitu reseptor yang terdapat di sitoplasma (Cytoplasmic Receptor) dan di dalam inti sel (Nuclear Receptor). Perbedaan mekanisme aktivasi transkripsi keduanya dapat dilihat pada gambar 2. Berbagai molekul kecil hidrofilik seperti (asam amino, lipid, dan asetilkolin), peptide dan protein digunakan untuk komunikasi antar sel.

Molekul signal berupa hormon steroid (estradiol, progesteron, testosteron), vitamin D3 dan asam retinoic dapat menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor spesific intraseluler dan membentuk kompleks hormon-reseptor, kemudian translokasi ke dalam inti sel dan berikatan dengan elemen DNA yang responsif terhadap kompleks hormon-reseptor. Ini menyebabkan diaktifkannya gen target untuk mensintesis protein tertentu.

Cara komunikasi antar sel lainnya adalah melalui reseptor yang terdapat dipermukaan membran sel (reseptor membran). Dalam hal ini molekul ligan bekerja sebagai ligan yang berikatan dengan molekul komplemen pada permukaan luar membran sel. Ikatan ini menyebabkan perubahan komponen reseptor di dalam sel atau menginduksi respons seluler yang spesifik. proses-proses tersebut dikenal dengan signal transduksi.salah satu kelompok reseptor pada permukaan membran mengaktivasi protein G yang dikenal dengan G protein-coupled receptors (GPCRs),yang di temukan pada semua sel eukariotik,mulai dari yeast hingga manusia.Genum manusia misalnya mengkode beberapa ribu GCPR. Termasuk di sini reseptor pada mata,peraba,perasa,beberapa reseptor neurotrasmiter dan reseptor hormon yang mengontrol metabolisme karbohidrat,asam amino pada umumnya.

MOLEKUL SIGNAL DAN RESEPTOR MEMBRAN (LIGAN)Kumunikasi menggunakan signal ektraseluler biasanya melibatkan beberapa langkah berikut :

1. Sintesis2. Pelepasan molekul signal oleh sel signal3. Transpor signal menuju sel target4. Molekul signal berikatan ke protein reseptor untuk mengaktivasinya5. Inisiasi satu atau lebih jalur signal transduksi yang telah diaktivasi oleh reseptor6. Terjadi perubahan spesifik pada fungsi seluler, metabolisme atau perkembangan dan7. Pelepasan signal sehingga seringkali menyebabkan terhentinya respon seluler.

Sebagian besar reseptor diaktivasi oleh ikatan molekul dengan membran ( misalnya hormon, faktor pertumbuhan, neutransmiter dan feromon ). Terdapat beberapa cara kumunikasi sel yang menggunakan reseptor membran yaitu juktakrin, otokrin,parakin, dan endokrin.Signalling juktakrinSignalling juktakrin merupakan komunikasi dua sel yang berdekatan dengan membentuk pori yang menghubungkan kedua sel tersebut sehingga ion dan molekul terkecil dapt melalui pori yang terbentuk.

Signalling otokrinSignalling otokrin sel atau sel-sel merespons molekul yang di sekresikannya sendiri. Signal ini juga dijumpai pada sel-sel tumor yang mensekresi faktor pertumbuhan secara berlebihan hingga menginduksi proliferasi sel yang tidak terkendali. Ini menyebabkan terbentuknya massa tumor yang dapat menekan jaringan atau organ yang ada disekitarnya.

Signalling parakrinSignalling parakrin, merupakan komunikasi antar sel jarak pendek. Sel signal mensekresi molekul signal targetnya pada sel-sel yang berdekatan dengan sel signal. Misalnya epinefrin merupakan neutotransmiter yang dilepaskan oleh satu sel saraf ke sel saraf lainnya atau sel saraf ke efektor pada otot rangka ( merangsang atau menghambat konstraksi). Yang kemudian dapat berikatan dengan reseptor membran pada sel-sel target yang ada di sekitarnya dan menginduksi perubahan di dalam sel target.

Signalling endokrinSignalling endokrin merupakan contoh komunikasi antar sel jarak jauh karena sel signal terletak dilokasi yang relatif jauh dari sel target. Dalam signal ini molekul signalnya adalah hormon. Molekul signal dapat sampai ke sel target karena ditransfor melalui darah atau cairan ektraseluler lainnya. Signalling endokrin misalnya terjadi pada siklus reproduksi wanita. Hormon yang terlibat dapat berupa peptida atau steroid. Hormonpeptida misalnya FSH, LH,follicle stimulating hormon, Lutenizing Hormon, Chorionic Gonadotropin. Sedangkan hormon teroid misalnya estrogen dan progesteron. Mekanisme signalling endokrin pada siklus reproduksi wanita pada gambar 6

SIGNAL RANSDUKSI INTRASELULERSignal tranduksi merupakan proses pengubahan ikatan molekul signal pada reseptor sel target untuk

menghasilkan respon biologis. Dalam hal ini terdapat second messenger yang bekerja sebagai agen signal tranduksi. Second messenger ini dapat membawa signal dari beberapa reseptor.

Dalam signal tranduksi ikatan dengan ligand (first messenger) pada beberapa reseptor membran dalam waktu singkat dapat meningkatkan atau menurunkan konsentrasi molekul kecil yang merupakan second messenger. Beberapa molekul berikut misalnya cAMP ( siklik AMP), cGMP, DAG (1,2- diasilgliserol) dan inositol trifosfat (IP3) berperan sebagai Second messenger.

IKATAN RESEPTOR-PROTEIN G (GPCR) YANG MENGAKTIVASI ATAU MENGHAMBAT ADENIL SIKLASEBanyak sekiali reseptor membran yang berhubungan dengan signal transduksi protein G. Semua GPCR terdiri

atas tujuh segmen dimana terminal N terdapat diluar membran dan terminal C terdapat didalam sitosol. Sejumlah GPCR merupakan reseptor hormon, neurotransmiter, rodopsin dan ribuan reseptor pembau pada hidung. merupakan protein switch GTPase dengan kemungkinan ON ketika berikatan dengan GTP dan OFF ketika berikatan dengan GDP a. Sub unit Ggb tetap berikatan sehingga di kenal dengan sub unit Gg dan Gb. Selama signaling, Gg dan Gb, GaSignal transduksi protein G terdiri atas tiga subunit G

-CTP.a dari pada Ggb-GTP justru menghambat tergantung pada sel dan ligand, subunit Ga-GTP, pada beberapa kasus GaIkatan reseptor menyebabkan protein G teraktivasi, sehingga mengantarai aktivitas protein efektor. Walaupun kebanyakan protein efektor diaktivasi oleh G

LO-12 Bentuk abnormalitas sel

1. Atrofi

Terjadi pada suatu alat tubuh menyebabkan alat tubuh tersebut mengecil. Mengecilnya alt tubuh

tesebut terjadi karena sel-sel spesifik,yaitu sel-sel parenchyma yang menjalankan funfsi alat tubuh

tersebut mengecil. Kadang-kadang dapat terjadi atrofi akibat jumlah sel parenchym berkurang,yaitu

atrofi numerik.Meskipun atrofi biasanya merupakan proses patologik juga dikenal atrofi fisiologik.

Beberapa alat tubuh dapat mengecil atau menghilang sama sekali selama masa

perkembangan/kehidupan dan jika alat tubuh tersebut sesudah masa usia tertentu tidak

menghilang,malah dianggap patologik. Contoh: Kelenjar thymus,ductus omphalomesentericus,ductus

thyroglossus.

Atrofi senilis

Alat tubuh pada orang yang sudah berumur lanjut umumnya mengecil. SEbab-sebab proses atrofi pada

masa tua bermacam-macam, diantaranya: Pengaruh endokrin,involus akibat menghilangnya rangsang-

rangsang tubuh(growth stimuli),mengurangnya perbekalan darah (vascular supply). Dapat dilihat

misalnya payudara.Yang mengecil pada wanita dalam menopause,Juga ovarium dan uterus. Kulit

menjadi tipis dan keriput.Tulang-tulang baik tulang panjang maupun tulang tengkorak menipis dan

ringan akibat resorpsi,sehingga tulang ini menjadi berlubang-lubang,enteng dan mudah patah oleh

trauma yang ringan.

2. Agenesis dan Aplasia

Dalam perjalanan perkembangan,organ embrional rudimenter dapat tidak terbentuk,misalnya :

Beberapa individu dapat dilahirkan hanya dengan 1 ginjal suatu keadaan lain yang berkaitan dengan

keadaan di atas adalah aplasia yaitu gagal berkembangnya organ rudiment embrional yang sudah

terbentuk.

3. Hipoplasia

Kadang-kadang rudiment embrional terbentuk tetapi tidak pernah mencapai ukuran definitive atau

ukuran dewasa,akibatnya organ tersebut menjadi kerdil. Fenomenaini disebut hipoplasia. Seperti

agenesis dan apaplasia,hipoplasia dapat juga mengenai semua bagian tubuh,dapat mengenai salah satu

dari sepasang organ atau bahkan dapat mengenai kedua organ yang berpasangan.Hipoplasia ringan yang

terjadi pada beberapa organ dapat ditoleransi untuk waktu yang lama. Pengaruhnya berupa gangguan

terhadap tingkat cadangan organ tersebut.

4. Hipertrofi

Pembesaran jaringan atau organ karena pembesaran setiap sel. Hipertrofi dapat terlihat pada

berbagai jaringan tetapi khususnya terlihat mencolok pada berbagai jenis otot.Peningkatan bebabn

pekerjaan pada otot merupakan rangsang yang sangat kuat bagi otot untuk mengalami hipertrofi.

Contoh : Penonjolan otot pada atlet angka besi merupakan contoh hipertrofi otot yang nyata. Hal

yang sama terjadi akibat respons adaptasi yang penting pada miokardium. Jika seseorang mempunyai

katup jantung abnormal yang menyebabkan beban mekanik pada ventrikel kiri,atau jika ventrikel

memompa dan melawan tekanan darah sistemik yang meninggi,akibatnya hipertrofi miokardium disertai

penebalan dinding ventrikel.

Pada masing-masing,pembesaran sel yang hipertrofi sebenarnya disertai penambahan unsure

kontraktil jaringan ,sehingga merupkan respons sifat adaptasi. Hipertrofi terjadi akibat

rangsangan,sehingga cenderung mengalami regresi.Paling sedikit sampai taraf tertentu hingga beban

kerja yang abnormal hilang.

5. Hiperplasia

Kenaikan jumlah sel yang nyata dalam jaringan yang mengakibatkan pembesaran jaringan atau

organ tersebut.Hiperplasia hanya dapat terjadi pada jaringan yang mampu melakukan pembelahan

sel.Dalam jaringan semacam ini hyperplasia dapat juga disertai hipertrofi.

Contoh : Rangsangan hormone pada kehamilan dan laktasi menimbulkan proliferasinya luas pad

aunsur-unsur epitel kelenjar mamae disertai pembesaran jaringan kelenjar mamae yang disebabkan oleh

hyperplasia.

LO-13 Hub. Organel satu dengan organel lainnya

Badan Golgi dan RE mempunyai hubungan erat  dalam sekresi protein sel. Di depan telah dikatakan bahwa  RE menampung dan menyalurkan protein ke Golgi. Golgi  mereaksikan protein itu dengan glioksilat sehingga terbentuk  glikoprotein untuk dibawa ke luar sel. Oleh karena hasilnya  disekresikan itulah maka Golgi disebut pula sebagai organel sekretori.

Retikulum endoplasma memiliki peranan penting dalam biosintesis protein dan lipida.1. Reticulum endoplasma kasar (RE granuler) adalah reticulum endoplasma yang dilekati ribosom. REK

adalah anyaman lembaran kantung pipih yang disebut lamella dengan lebar lumen 20-30 nm. Fungsi REK diantaranya : Sintesis protein yang disekresi, sintesis glikogen atau polisakarida, glikolisasi protein tertentu yang sudah disintesa yaitu penambahan oligosakarida terhadap protein dan sintesis lemak.

2. Retikulum endoplasma halus (RE Agranuler) reticulum endoplasma ini tidak dilekati ribosom. Fungsinya yaitu : menyintesis protein yang tidak disekresi, sintesis steroid (pada kelenjar buntu), metabolism dan transport lemak  dan zat yang larut dalam lemak, metabolism glikogen ,detoksitosi obat.

REK dan REH mempunyai mempunyai hubungan fungsional. Bukti-bukti menunjukan bahwa REK dan REH mempunyai banyak protein membrane yang sama.

Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).

Autofagi Proses autofagi untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, organel yang tidak berfungsi lagi. Bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom.  Lalu autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.