Biologi XI - Semester 3 - Struktur Sel - Bioproses yang Terjadi di Dalam Sel

Biologi XI - Semester 3 - Struktur Sel - Bioproses yang Terjadi di Dalam Sel

BIOLOGI SMA/MA

Kelas XI Semester I




BAB 1
Struktur Sel


Pendalam Materi

    Stem cell sering disebut-sebut sebagai harapan baru bagi sebagian besar problem medis manusia. Stem cell adalah sel-sel yang bertanggung jawab untuk menciptakan sel-sel baru. Apapun selnya, entah sel mata, sel kulit sel rambut, sel ginjal dan lain sebagainya, semua berasal dari stem cell. Stem cell akan aktif ketika ada sel-sel yang mati. Ingatlah bahwa sel-sel dalam tubuh kita memiliki rentang hidup tertentu. Setiap sel tubuh kita memiliki siklus hidup dan mati. Stem cell adalah sel-sel yang menjamin selalu ada penggantian atas sel-sel tubuh yang mati. Kita dapat mengambil contoh sel-sel permukaan kulit kita sebagai sel-sel yang memiliki rentang hidup pendek. Terkadang kita mengalami luka yang mempercepat kematian sel-sel kulit di sekitar luka tersebut. Nah, stem cell memungkinkan kulit kita untuk membentuk lapisan-lapisan kulit baru yang nantinya akan menutup luka. Jadi, sel-sel memiliki kemampuan regenerasi sehingga sel-sel yang telah tua akan diganti dengan sel-sel baru. Dalam bab ini Anda akan mempelajari tentang sel penyusun tubuh makhluk hidup dan proses kehidupan yang berlangsung di dalam sel.


C. Bioproses yang Terjadi di Dalam Sel


    Sel merupakan unit struktural dan fungsional makhluk hidup. Sebagai unit struktural dan fungsional, di dalam sel terjadi beberapa bioproses. Salah satu bioproses yang berlangsung dalam sel adalah transpor melalui membran. Transpor melalui membran bertujuan untuk melewatkan zat tertentu baik ke luar ataupun masuk ke dalam sel Suatu zat bergerak keluar atau masuk ke dalam sel karena perbedaan konsentrasi antara cairan dalam sel dengan larutan di luar sel Transpor melalui membran dapat dibedakan menjadi beberapa macam berdasarkan cara suatu zat keluar atau masuk sel. Agar Anda memiliki gambaran mengenai transpor melalui membran, lakukan terlebih dahulu kegiatan berikut.


1. Transpor Melalui Membran

    Salah satu sifat membran plasma yaitu semipermeabel Sifat semipermeabel tersebut memungkinkan membran plasma dapat dilalui oleh molekul atau ion tertentu. Transpor melalui membran ada dua yaitu transpor pasif dan transpor aktif.

a. Transpor Pasif

    Transpor pasif merupakan perpindahan molekul atau ion mengikuti gradien konsentrasi dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Perpindahan molekul mengikuti gradien konsentrasi tidak membutuhkan energi. Transpor pasif meliputi difusi dan osmosis.

1) Difusi

    Difusi adalah perpindahan molekul zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Perpindahan molekul secara difusi dapat terjadi melalui membran plasma ataupun tidak. Difusi dapat dibedakan menjadi dua yaitu difusi sederhana dan difusi terbantu.

a) Difusi Sederhana
    Difusi sederhana terjadi secara spontan dan tidak membutuhkan molekul perantara. Molekul akan menyebar ke seluruh ruangan sampai tercapai kesetimbangan (perhatikan Gambar 1.11). Sekarang, coba Anda teteskan tinta ke dalam segelas air. Apa yang akan terjadi? Dapatkah Anda menjelaskannya? Peristiwa tersebut menunjukkan proses difusi zat cair. Selanjutnya, bagaimana saat Anda melarutkan satu sendok gula ke dalam air panas? Apakah itu juga termasuk difusi zat cair? Proses difusi dapat terjadi pada zat cair, zat padat, dan zat gas.
Contoh peristiwa difusi sederhana sebagai berikut.

      (1) Setetes parfum akan menyebar ke seluruh ruangan (difusi gas).
      (2) Setetes tinta akan menyebar ke seluruh air di dalam gelas (difusi zat cair).
      (3) Molekul dari sesendok gula akan menyebar ke seluruh air di dalam gelas (difusi zat padat).

    Difusi sederhana dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti tampak pada tabel berikut.

b) Difusi Terbantu
    Difusi terbantu yaitu proses difusi yang berlangsung dengan bantuan protein pembawa.Proses difusi ini melibatkan protein yang membentuk suatu saluran dan mengikat substansi yang ditranspor. Protein pembawa biasanya mengangkut molekul polar, misalnya asam amino dan glukosa.

    Contoh peristiwa difusi terbantu yaitu proses molekul glukosa melewati membran sel usus halus ke dalam pembuluh darah usus halus (perhatikan Gambar 1.12). Membran sel memiliki struktur protein (protein perifer dan integral) pada lapisan fosfolipidnya. Protein tersebut berfungsi dalam pengangkutan molekul glukosa yang tidak dapat berdifusi secara spontan melewati membran sel Caranya, glukosa akan diikat oleh protein pembawa yang telah mengalami perubahan bentuk sehingga dapat mendorong glukosa ke dalam sel. Setelah itu, protein pembawa akan kembali ke bentuk semula. Selain glukosa, pengangkutan ion-ion Na*, Cl,dan Ca2+ juga membutuhkan bantuan protein pembawa.

2) Osmosis

    Osmosis yaitu perpindahan molekul pelarut (misalnya air) dari larutan berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke larutan berkonsentrasi tinggi (hipertonik) melalui membran semipermeabel Perhatikan mekanisme osmosis pada Gambar.

    Osmosis dapat mengakibatkan kerusakan sel Kerusakan sel dapat terjadi karena peristiwa en osmosis maupun eksositosis. Endositosis terjadi pada saat konsentrasi larutan dalam sel tinggi sehingga air masuk ke dalam sel Akibatnya, sel mengalami lisis (robeknya membran plasma).

    Sementara itu, eksosmosis terjadi pada saat konsentrasi larutan di luar sel tinggi sehingga air di dalam sel akan keluar sel Eksosmosis pada hewan akan mengakibatkan pengerutan sel (krenasi). Eksosmosis pada tumbuhan mengakibatkan terlepasnya membran dari dinding sel yang disebut plasmolisis. Perhatikan Gambar 1.14 berikut.

b. Transpor Aktif

    Transpor aktif yaitu transpor molekul atau ion melawan gradien konsentrasi. Pergerakan molekul melawan gradien konsentrasi memerlukan sejumlah energi. Peristiwa yang termasuk transpor aktif yaitu eksositosis, endositosis, dan pompa natrium-kalium. Bagaimana mekanisme transpor aktif tersebut? Untuk mengetahuinya, pindailah QR Code Berikut.


2. Sintesis Protein

    Bobot kering sel mengandung 50% protein. Protein merupakan molekul dengan struktur paling rumit. Struktur protein sangat beragam sesuai dengan fungsinya yang beragam. Meskipun struktur protein beragam, semua pro tein tersusun atas 20 jenis asam amino. Protein dibuat melalui sintesis protein. Sintesis protein merupakan salah satu bioproses yang terjadi di dalam sel Sintesis protein adalah penerjemahan gen menjadi asam amino hingga Gamba terbentuk protein. Sintesis protein melewati dua tahap meliputi transkripsi yang berlangsung dalam nukleus dan translasi yang berlangsung dalam ribosom.

a. Transkripsi

    Transkripsi merupakan sintesis mRNA dari rantai DNA. Komponen yang dibutuhkan dalam proses transkripsi yaitu rantai DNA sense dan RNA polĂ­merase.Transkripsi meliputi tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

1) Inisiasi
    Permulaan transkripsi ditandai dengan melekatnya RNA polimerase pada promoter. Promoter adalah nukleotida pada rantai DNA sense yang berperan sebagai titik awal (start point) sintesis mRNA. Ada perbedaan inisiasi antara organisme prokariotik dengan organisme eukariotik. Pada organisme prokariotik, RNA polimerase dapat melekat secara langsung pada promoter. Sebaliknya, pada organisme eukariotik, RNA polimerase tidak dapat melekat secara langsung ke promoter. RNA polimerase melekat setelah suatu faktor transkripsi melekat pada promoter tersebut. Susunan yang terdiri atas faktor transkripsi dan RNA polimerase yang melekat pada promoter disebut kompleks inisiasi transkripsi.

2) Elongasi
    RNA polimerase bergerak dari promoter untuk mengulur DNA dan memanjangkan mRNA. mRNA polimerase menambahkan nukleotida dari molekul RNA yang sedang tumbuh. Setelah rantai mRNA terbentuk, rantai DNA membentuk kembali heliks ganda.

3) Terminasi
    RNA polimerase mentranskripsi terminator. Terminator merupakan urutan nukleotida yang memberi kode proses transkripsi berakhir. Selanjutnya, rantai mRNA dan RNA polimerase terlepas dari rantai DNA sense.

b. Translasi

    Translasi adalah proses penerjemahan pesan genetik berupa kodon di sepanjang molekul mRNA menjadi asam amino yang sesuai. Selama proses translasi berlangsung diperlukan komponen-komponen sebagai berikut.

      1) tRNA yang membawa asam amino-asam amino sesuai dengan kodon mRNA.
      2) Enzim aminoasil-tRNA sintetase yang menggabungkan antara tRNA dengan asam amino.
      3) Ribosom untuk memudahkan pemasangan antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama proses sintesis protein.

    Translasi terdiri atas tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

1) Inisiasi
    Ribosom kecil berikatan dengan mRNA. Selanjutnya, tRNA inisiator yang memiliki antikodon UAC berpasangan dengan kodon AUG pada rantai mRNA. Kodon tersebut mengkode asam amino metionin. Kodon AUG berperan sebagai start kodon yang memberi sinyal dimulainya translasi. Ribosom besar berikatan dengan mRNA sehingga terbentuk kompleks inisiasi yang lengkap.

2) Elongasi
    Kodon mRNA berikatan dengan antikodon tRNA baru yang membawa asam amino yang sesuai. rRNA dari ribosom besar mengkatalisis pembentukan ikatan peptida untuk menggabungkan polipeptida dengan asam amino yang baru. Setelah asam amino berikatan dengan polipeptida, mRNA keluar dari ribosom. Perisiwa ini berlangsung sampai terbentuk polipeptida sesuai dengan kode pada kodon mRNA.

3) Terminasi
    Elongasi berakhir ketika ribosom mencapai kodon UAA, UAG atau UGA. Ketiga kodon tersebut berfungsi memberi sinyal untuk menghentikan translasi (stop kodon). Polipeptida yang terbentuk melepaskan diri dari ribosom dan menuju sitoplasma.


3. Reproduksi Sel

    Reproduksi sel berlangsung melalui proses pembelahan. Reproduksi sel tidak serta merta terjadi, tetapi melibatkan proses distribusi materi genetik yang identik (DNA) pada sel anak. Selain berfungsi dalam reproduksi sel, pembelahan sel juga berfungsi dalam pertumbuhan dan perbaikan sel Pembelahan sel memungkinkan suatu organisme untuk tumbuh dan berkembang. Pembelahan sel dibedakan menjadi tiga yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis.

a. Amitosis

    Amitosis terjadi pada sel prokariotik. Amitosis lebih dikenal dengan pembelahan biner. Organisme prokariotik memiliki gen yang terdapat pada kromosom tunggal Kromosom tunggal ini terdiri atas molekul DNA sirkuler dan beberapa protein. Pembelahan biner dimulai ketika kromosom melekat pada membran plasma dan mulai mereplikasi kromosom tersebut. Pada saat sel siap membelah, kromosom dan kromosom hasil salinannya tetap melekat pada membran plasma. Selanjutnya, terbentuk membran plasma yang melekuk ke dalam memisahkan kedua kromosom tersebut dan terbentuklah dua sel anak.

b. Mitosis

    Mitosis merupakan pembelahan yang terjadi pada sel somatis. Poses pembelahan ini menghasilkan dua sel anak yang memiliki sifat genotipe sama dengan sel induknya. Pembelahan ini berfungsi dalam pertumbuhan dan regenerasi sel Sebenarnya, mitosis merupakan satu bagian dari siklus sel Adapun siklus sel terdiri atas fase interfase dan fase mitosis. Fase interfase dibagi menjadi tiga subfase meliputi fase G,, fase S, dan fase G,. Sementara itu, dalam fase mitosis dibagi menjadi lima tahap meliputi profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase.

1) Fase Interfase
    Interfase berlangsung lebih lama daripada mitosis. Interfase mencakup 90% dari siklus sel Interfase terbagi menjadi fase G, fase S, dan fase G. Selama fase G berlangsung, sel mengalami pertumbuhan serta pembentukan protein dan organel sel Selanjutnya, sel akan menyalin kromosom. Penyalinan kromosom hanya terjadi pada fase S. Ketika fase G, berlangsung, sel kembali tumbuh hingga menyelesaikan persiapannya untuk melakukan pembelahan.

2) Fase Mitosis
a) Profase
    Pada tahap profase, benang-benang kromatin mulai memendek dan memadat untuk membentuk kromatid Kromatid akan berpasangan membentuk kromosom. Membran nukleus dan nukleolus mulai menghilang. Pada sel hewan, setiap sentrosom memiliki sentriol yang bergerak saling menjauh menuju ke kutub berlawanan. Selanjutnya, terbentuk mikrotubulus sebagai perpanjangan sentrosom. Mikrotubula menyebar secara radial menyerupai bentuk pancaran (aster).

b) Prometafase
    Selama metafase berlangsung, membran nukleus terfragmentasi sehingga mikrotubula dapat masuk ke nukleus. Kromatid dari setiap kromosom memiliki kinetokor yang terletak pada sentromer. Sentromer merupakan daerah pelekukan di sekitar pertengahan kromosom. Selanjutnya, mikrotubula akan melekat pada bagian kinetokor kromosom.

c) Metafase
    Mikrotubula terlihat lebih jelas pada tahap metafase. Kromosom terletak pada daerah ekuator sel (pelat metafase). Kromosom masih terdiri atas dua kromatid yang terkait pada sentromer. Pada setiap sentromer terdapat dua kinetokor yang masing-masing dikaitkan dengan mikrotubula.

d) Anafase
    Anafase dimulai ketika mikrotubula memendek sehingga menarik kromatid ke kutub berlawanan. Pada akhir anafase, kedua kutub sel memiliki jumlah kromatid sama.

e) Telofase
    Pada tahap ini, berlangsung sitokinesis yang memisahkan sel menjadi dua sel anak. Kromatid menipis dan memanjang membentuk kromatin. Nukleolus dan membran nukleus mulai terbentuk kembali. Pada tahap akhir telofase, nukleus sudah terbentuk sempurna, sitokinesis selesai, dan terbentuk dua sel anak identik.

c. Meiosis

    Pembelahan meiosis terjadi pada sel germinal (gamet). Pembelahan ini menghasilkan empat sel anak. Setiap sel anak hanya mempunyai setengah jumlah kromosom sel induk. Pembelahan ini berfungsi dalam pembentukan sel gamet. Seperti halnya pembelahan mitosis, pembelahan meiosis didahului dengan replikasi kromosom pada fase interfase. Namun, replikasi kromosom ini diikuti oleh dua pembelahan sel yang terjadi secara berurutan yang disebut meiosis I dan meiosis II. Tahap-tahap pembelahan pada meiosis I dan meiosis II sama seperti tahap-tahap pembelahan mitosis meliputi profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase.






Post a Comment

0 Comments