PK Biologi XI - Semester 1 - Struktur Sel - Bagian 2

PK Biologi XI - Semester 1 - Struktur Sel - Bagian 2

BIOLOGI SMA/MA

Kelas XI Semester I





BAB 1
Struktur Sel


Pendalam Materi



Mengamati Sel sebagai Penyusun Tubuh .2



V. Struktur Sel dan Fungsinya



Sel memiliki bagian-bagian dan organel-organel yang berbeda bentuk, ukuran, struktur, dan fungsinya. Untuk mengkaji komponen organel sel dan fungsinya, ahli sitologi menggunakan pendekatan biokimiawi yang disebut fraksionasi sel untuk mengisolasi komponen-komponen sel yang ukurannya berbeda.


Komponen-komponen sel atau organel-organel yang terdapat di dalam sel eukariotik, yaitu membran sel (membran plasma sel). nukleus (inti sel), sitoplasma, ribosom, retikulum endoplasma, badan Golgi, lisosom. peroksisom, glioksisom, mitokondria. plastida, vakuola, sentrosom dan sentriol, sitoskeleton, serta dinding sel.



1. Membran Sel (Membran Plasma)


Membran sel merupakan lapisan tipis dengan ketebalan sekitar 8 nm, yang membatasi isi sel dengan lingkungan di sekitarnya. Membran sel bersifat selektif permeabel atau semipermeabel karena hanya dapat dilewati oleh ion, molekul, dan senyawa senyawa tertentu. Pada sel hewan dan manusia, membran sel terletak di bagian terluar, sedangkan pada tumbuhan membran sel dikelilingi dinding sel. Membran plasma tersusun dari bahan lipid (fosfolipid), protein, dan karbohidrat.


Model struktur membran sel dikemukakan oleh J. Singer dan G. Nicolson pada tahun 1972 yang disebut model mosaik fluida. Model mosaik fluida menyatakan bahwa membran plasma bersifat dinamis karena molekul lipid dan protein penyusunnya dapat bergerak seperti zat cair (fluida). Membran plasma terdiri atas dua lapisan (bilayer) fosfolipid dan pada matriks fluida bilayer fosfolipid tersebut, tersebar banyak jenis protein (misalnya, pada membran plasma sel darah merah terdapat lebih dari 50 jenis protein). Satu unit fosfolipid terdiri atas senyawa sebagai berikut.


•Fosfat di bagian kepala pada permukaan membran yang bersifat hidrofilik atau suka air.

•Asam lemak di bagian ekor yang tersembunyi di dalam membran dan bersifat hidrofobik atau tidak suka air. 


Berdasarkan letaknya, protein membran dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.


•Protein integral (intrinsik), tertanam di antara bilayer fosfolipid. Protein integral memiliki sisi luar pada kedua membran yang bersifat hidrofilik dan bagian dalam yang bersifat hidrofobik.

•Protein periferal (ekstrinsik) terikat secara longgar pada permukaan membran atau pada protein integral.


Komposisi lipid dan protein antara sisi dalam dan sisi luar membran bersifat asimetris (tidak sama). Pada permukaan membran, terdapat karbohidrat berupa oligosakarida. Oligosakarida terikat secara kovalen dengan lipid yang kemudian disebut glikolipid. sedangkan oligiosakarida yang terikat dengan protein disebut glikoprotein Keragaman molekul dan lokasi oligosakarida pada permukaan membran sel berfungsi sebagai penanda, misalnya golongan darah A, B, AB, dan memiliki keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah (eritrosit).


Fungsi membran sel adalah sebagai berikut.


•Mengontrol masuk dan keluarnya zat dari atau ke dalam sel.

•Sebagai pelindung agar isi sel tidak keluar.

•Sebagai reseptor (menerima rangsangan) dari luar sel.



2. Nukleus (Inti Sel)


Nukleus merupakan bagian yang paling penting bagi sel. berdiameter 5 pm dan diselubungi membran ganda (membran luar dan dalam) yang dipisahkan oleh ruangan sekitar 20-40 m. Membran inti tersusun dari bahan lipid dan protein. Di sekeliling inti, terdapat pori-pori berdiameter 100 nm untuk mengatur keluar dan masuknya makromolekul dari nukleus. Pada bibir pori, membran dalam dan membran luar tampak menyatu. Di dalam nukleus, terdapat nukleoplasma (plasma inti), anak inti (nukleolus), dan materi genetik berupa benang-benang kromatin. Saat sel akan membelah, benang-benang kromatin memendek dan menebal, yang disebut kromosom. Nukleolus (anak inti) berbentuk bola, berwarna pekat, dan menempel pada kromatin. Jumlah nukleolus bervariasi, dapat berjumlah dua atau lebih, dan berfungsi untuk menyintesis komponen ribosom.


Fungsi nukleus, yaitu sebagai berikut.


• Mengontrol sintesis protein dengan cara menyintesis mRNA sesuai dengan perintah DNA.

    • Mengendalikan proses metabolisme sel.

• Menyimpan informasi genetik berupa DNA.

• Tempat penggandaan (replikasi) DNA.



3. Sitoplasma


Sitoplasma adalah cairan sel yang terletak di dalam sel, di luar inti sel, dan organel sel. Sitoplasma berbentuk cairan koloid homogen yang jernih serta mengandung nutrien, ion-ion, garam, dan molekul organik. Sitoplasma dapat mengalami perubahan dari fase sol (konsentrasi air tinggi) ke fase gel (konsentrasi air rendah) atau sebaliknya.


Fungsi sitoplasma, yaitu sebagai berikut.


•Tempat organel sel dan sitoskeleton.

•Memungkinkan terjadinya pergerakan organel sel oleh aliran sitoplasma.

•Tempat terjadinya reaksi metabolisme sel.

•Untuk menyimpan molekul-molekul organik (misalnya, karbohidrat, lemak, protein, dan enzim).



4. Ribosom


Ribosom berbentuk butiran kecil dengan diameter sekitar 20-22 nm. Sel-sel tertentu dengan laju sintesis protein yang tinggi (misalnya, sel hati) akan memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak hingga mencapai jutaan ribosom. 


Ribosom dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.


•Ribosom bebas, tersuspensi di dalam sitosol. Ribosom bebas menyintesis protein yang akan berfungsi di dalam sitosol, seperti enzim metabolisme.

•Ribosom terikat, menempel pada retikulum endoplasma (RE). Ribosom terikat menyintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran RE, sekresi protein, serta pembungkusan pada organel tertentu seperti lisosom.


Sintesis protein adalah proses pencetakan protein di dalam sel. Protein merupakan senyawa yang tersusun dari polimer-polimer yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Sifat protein sebagai pengendali dan zat pembangun makhluk hidup ditentukan oleh jumlah, jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA (deoxyribonucleic acid). Sintesis protein bertujuan untuk pembentukan sifat struktural, fungsional, serta reproduksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan sel. Di dalam tubuh, sintesis protein bermanfaat untuk menghasilkan hormon, enzim, antibodi, sumber energi, serta pembentukan dan perbaikan sel-sel atau jaringan tubuh.



5. Retikulum Endoplasma (RE)


Retikulum endoplasma (RE) merupakan membran berbentuk labirin yang berhubungan dengan selubung inti sel. Retikulum endoplasma meliputi lebih dari separuh total membran di dalam sel. Retikulum endoplasma tersusun dari jaring-jaring tubula dan gelembung membran sisterna (Latin, cisterna kotak). Retikulum endoplasma dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.


a. Retikulum endoplasma halus (tidak bergranula), jika permukaan yang tidak ditempeli oleh ribosom. RE halus berperan dalam proses sintesis lipid (fosfolipid dan sterol), metabolisme karbohidrat, dan menetralisasi racun. Di dalam sel ovarium, testis, hati, dan otot, banyak mengandung RE halus.


b. Retikulum endoplasma kasar (bergranula) memiliki permukaan yang ditempeli oleh ribosom. RE kasar berperan membentuk fosfolipid membrannya sendiri dan sintesis protein sekretori (misalnya, glikoprotein dan hormon insulin di dalam sel pankreas). Protein sekretori yang keluar dari RE dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula tersebut kemudian berpindah ke bagian sel lainnya (misalnya, badan Golgi) dan disebut vesikula transpor.



6. Badan Golgi (Aparatus Golgi)


Badan Golgi ditemukan pertama kali oleh Cammilio Golgi pada tahun 1898 di dalam sel-sel kelenjar. Badan Golgi terdiri atas tumpukan kantong membran pipih sisterna dan vesikula-vesikula. Badan Golgi berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman produk sel. Materi dalam vesikula transpor dari RE akan diterima oleh badan Golgi untuk dimodifikasi, disimpan, dan akhirnya dikirim ke permukaan diktiosom. Sel hewan memiliki 10-20 badan Golgi, sedangkan sel atau untuk tujuan lain. Badan Golgi pada tumbuhan disebut sel tumbuhan mengandung ratusan badan Golgi. Di dalam sel-sel sekretori, seperti pada kelenjar pencernaan dan kelenjar air mata, terdapat badan Golgi dengan jumlah lebih banyak.


Fungsi badan Golgi, yaitu sebagai berikut.


•Berperan dalam sekresi atau membentuk vesikula yang berisi enzim untuk sekresi.

    •Membuat makromolekul, seperti polisakarida dan asam hialuronat (zat lengket pada sel-sel hewan).

•Membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim pemecah selubung sel telur.

•Membentuk membran plasma dari vesikula-vesikula dilepaskan.

•Membentuk dinding sel pada tumbuhan.



7. Lisosom


Lisosom merupakan organel kecil berdiameter 0,1 pm dan berbentuk seperti kantong (vesikel) yang diselubungi oleh membran tunggal. Lisosom berisi enzim hidrolitik yang mencerna makromolekul, contohnya enzim nuklease menghidrolisis asam nukleat, enzim protease menghidrolisis protein, dan enzim lipase yang menghidrolisis lipid. Lisosom dibuat di RE kasar, kemudian ditransfer dan diproses lebih lanjut di badan Golgi.


Fungsi lisosom, yaitu sebagai berikut.


•Berperan pada pencernaan intrasel.

    •Berperan pada proses fagositosis dengan cara menelan dan mencerna partikel yang lebih kecil, seperti yang dilakukan oleh organisme uniseluler, misalnya Amoeba. Pada manusia, sel makrofag memfagositosis bakteri atau kuman penyakit lainnya.

•Autofag atau menelan dan mendaur ulang organel yang rusak.

•Autolisis atau perusakan sel sendiri dengan cara membebaskan semua isi lisosom. Autolisis terjadi pada peristiwa hilangnya ekor katak saat metamorfosis.


Penyakit yang timbul akibat kelainan lisosom, yaitu sebagai berikut.


•Pompe, yaitu ketiadaan enzim lisosom untuk memecah polisakarida sehingga terjadi akumulasi (penimbunan) glikogen yang dapat merusak sel-sel hati.

•Tay-Sachs, yaitu enzim pencerna lipid inaktif atau hilang sehingga terjadi penimbunan lipid yang dapat merusak otak.



8. Peroksisom


Peroksisom merupakan organel yang menyerupai kantong berbentuk agak bulat, mengandung butiran kristal, dan diselubungi membran tunggal. Peroksisom terbentuk dan tumbuh melalui penggabungan protein dan lipid di dalam sitosol, kemudian setelah mencapai ukuran tertentu akan membelah untuk memperbanyak diri. Peroksisom mengandung enzim oksidase dan enzim katalase. Enzim oksidase berfungsi memindahkan hidrogen dari suatu substrat agar dapat bereaksi dengan oksigen dan menghasilkan hidrogen peroksida (H,O,) sebagai produk sampingan. Hidrogen peroksida yang terbentuk bersifat racun, tetapi akan diubah oleh enzim katalase yang juga dihasilkan oleh peroksisom menjadi air dan oksigen. Pada hewan, peroksisom banyak ditemukan di dalam sel hati dan ginjal. Pada tumbuhan, peroksisom dapat ditemukan di dekat kloroplas dan mitokondria pada sel-sel daun.


Fungsi peroksisom, yaitu sebagai berikut.


•Menghasilkan enzim oksidase dan katalase.

•Memecah asam lemak menjadi molekul kecil sebagai bahan bakar untuk respirasi sel.

•Di dalam sel hari, peroksisom menetralisasi racun alkohol dan senyawa berbahaya lainnya.



9. Glioksisom


Glioksisom adalah sejenis peroksisom yang ditemukan pada jaringan penyimpan lemak dari biji tumbuhan. Glioksisom berfungsi untuk menghasilkan enzim yang dapat mengubah asam lemak menjadi gula yang akan digunakan sebagai sumber energi pada saar biji sedang berkecambah,



10. Mitokondria


Mitokondria merupakan organel berbentuk silinder dengan panjang 1-10 pm dan diselubungi oleh dua membran (membran luar dan membran dalam). Membran dalam mitokondria berlekuk-lekuk, disebut krista. Krista memperluas permukaan membran sehingga dapat meningkatkan produktivitas respirasi sel. Membran dalam membentuk dua ruangan internal mitokondria, yaitu ruangan sempit intermembran serta ruangan matriks yang berisi enzim respirasi sel. ribosom, DNA, dan RNA. Mitokondria disebut organel semiotonom karena memiliki DNA yang dapat mengatur sintesis protein yang dilakukan oleh ribosom di dalam organel tersebut. Di dalam suatu sel, terdapat satu hingga ribuan mitokondria, bergantung pada tingkat aktivitas sel tersebut. Mitokondria berperan dalam respirasi sel atau metabolisme energi di dalam sel yang dapat menghasilkan ATP.



11. Plastida


Plastida adalah organel penyimpan materi yang diselubungi oleh membran ganda. Antara membran dalam dan membran luar, dipisahkan oleh ruangan sempit intermembran. Plastida hanya terdapat pada sel tumbuhan dan alga (ganggang). Plastida dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sebagai berikut.


a. Leukoplas merupakan plastida yang berwarna putih atau tidak berwarna. Leukoplas terdapat pada sel-sel akar, umbi, dan biji. Berdasarkan jenis materi yang disimpan, leukoplas dibedakan menjadi amiloplas (menyimpan amilum), elaioplas (menyimpan minyak), dan proteoplas (menyimpan protein).


b. Kromoplas merupakan plastida yang mengandung pigmen selain klorofil (hijau), contohnya fikoeritrin (merah), fikosianin (biru), fikosantin (cokelat), dan karoten (kuning). Kromoplas terdapat pada sel bunga dan buah-buahan yang masak.


c. Kloroplas merupakan plastida berbentuk seperti lensa, berukuran 2 um x 5 um, dan mengandung pigmen hijau (klorofil). Kloroplas terdapat pada sel-sel yang melakukan fotosintesis, misalnya sel daun dan ganggang hijau. Kloroplas merupakan organel semiotonom karena memiliki DNA dan ribosom. Di dalam kloroplas, terdapat kantong kantong pipih yang disebut tilakoid. Tilakoid yang bertumpuk-tumpuk disebut granum (jamak, grana). Granum tersebut dihubungkan oleh tubula tipis di antara tilakoid yang disebut lamela. Di luar tilakoid, terdapat cairan yang disebut stroma.



12. Vakuola


Vakuola adalah organel berbentuk vesikula besar yang berisi cairan dan diselubungi oleh membran tunggal. Vakuola terbentuk oleh pelipatan membran sel ke arah dalam. Vakuola yang berukuran besar dapat terbentuk karena penggabungan vakuola-vakuola kecil dari retikulum endoplasma (RE) maupun badan Golgi. Vakuola yang terdapat pada organisme bersel satu (misalnya, Amoeba dan Paramaecium) dapat dibedakan manjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.


•Vakuola makanan dibentuk saat fagositosis dan berfungsi untuk mencerna serta mengedarkan hasil pencernaan ke seluruh bagian sel.

•Vakuola kontraktil atau vakuola berdenyut berfungsi sebagai osmoregulator, yaitu pengatur tekanan osmosis sel dengan cara memompa air yang berlebihan ke luar sel.


Pada sel tumbuhan, vakuola dibatasi oleh membran tonoplas. Pada umumnya, sel tumbuhan memiliki satu vakuola sentral yang besar, menempati hingga 80% dari total ruangan sel. Vakuola sentral pada sel tumbuhan dapat berfungsi sebagai lisosom. Vakuola akan berukuran semakin besar sciring dengan bertambahnya umur sel tumbuhan tersebut.


Vakuola pada sel tumbuhan berfungsi sebagai berikut.


•Menyimpan gas, senyawa-senyawa organik (misalnya, alkaloid, protein, dan asam organik) dan ion anorganik (misalnya, kalium dan klorida).

•Tempat menyimpan pigmen daun, buah, dan bunga (antosianin), misalnya warna merah, kuning, dan ungu.

•Menyimpan senyawa beracun atau aroma tidak sedap. Hal ini dapat melindungi tumbuhan dari gangguan pemangsa.

•Menyerap air sehingga sel menjadi lebih besar.

•Tempat pembuangan akumulasi produk sampingan hasil metabolisme yang berbahaya.



13. Sentrosom dan Sentriol


Sentrosom merupakan organel tempat tumbuhnya mikrotubula yang terletak di dekat nukleus. Di dalam sentrosom, terdapat satu pasang sentriol, tetapi sentrosom pada tumbuhan tidak memiliki sentriol. Sentriol berbentuk silinder dan tersusun dari 9 pasang triplet mikrotubula. Sentriol dapat bereplikasi dan membentuk benang-benang spindel yang akan mengikat dan menarik kromatid ke arah kutub yang berlawanan pada tahap anafase saat pembelahan sel secara mitosis maupun meiosis.


Pembelahan mciosis berfungsi dalam proses pembentukan sel gamet. Sementara itu, pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan makhluk hidup, mengganti sel-sel yang rusak, sel mati, atau sel yang sudah tua. Pembelahan mitosis banyak terjadi pada sel-sel embrional atau jaringan yang masih muda, seperti pada ujung akar dan ujung batang.



14. Sitoskeleton


Sitoskeleton merupakan kerangka sel yang kuat dan lentur, berupa jalinan serabut yang tersebar di seluruh sitoplasma. Sitoskeleton berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel serta berperan sebagai tempat tertambatnya beberapa organel sel. Sitoskeleton dapat dibongkar di suatu bagian sel, kemudian dapat dirakit kembali di bagian sel lainnya sehingga menyebabkan perubahan bentuk sel. Berdasarkan ukurannya, sitoskeleton dibedakan menjadi mikrotubula, filamen intermediet (filamen antara), dan mikrofilamen (filamen aktin).


a. Mikrotubula


Mikrotubula berbentuk seperti batang lurus yang berongga dengan diameter 25 nm dan panjang 200 nm sampai 25 pm. Mikrotubula terbentuk dari protein globular tubulin.


Fungsi mikrotubula, antara lain sebagai berikut.


•Memberi bentuk sel.

•Sebagai jalur pergerakan organel yang memiliki molekul motor, misalnya vesikula sekretori dari badan Golgi bergerak ke membran plasma.

•Berperan terhadap pemisahan kromosom ke arah kutub yang berlawanan saat pembelahan sel.


b. Mikrofilamen (filamen aktin)


Mikrofilamen atau filamen aktin berbentuk padat dengan diameter 7 nm yang terdiri atas rantai ganda dari subunit aktin yang terlilit. Aktin merupakan suatu protein globular. Fungsi mikrofilamen, yaitu sebagai berikut.


•Bergabung dengan protein lain membentuk jalinan tiga dimensi yang menyokong bentuk sel.

•Menyebabkan lapisan sitoplasma luar memiliki kekentalan semipadar (gel).

•Membentuk susunan sejajar berselang seling dengan filamen miosin yang lebih tebal untuk kontraksi sel-sel otot. Kontraksi otot terjadi akibat aktin dan miosin yang saling meluncur melewati satu sama lain schingga sel menjadi lebih pendek.

•Pada sel tumbuhan, interaksi aktin dan miosin serta transformasi sol ke gel menyebabkan aliran sitoplasma di dalam sel.

•Mengatur motilitas sel atau pergerakan ameboid pada pseudopodia.

•Membentuk inti mikrovili, yaitu penonjolan halus yang memperluas permukaan sel.

•Membentuk alur pembelahan sel.


c. Filamen intermediet (filamen antara)


Filamen intermediet adalah serabut protein dengan diameter 8-12 nm yang menggulung seperti kabel dan lebih tebal dari mikrofilamen. Filamen intermediet tersusun dari subunit protein yang disebut keratin dan bersifat lebih permanen.


Fungsi filamen intermediet, yaitu sebagai berikut.


•Memperkuat bentuk sel.

•Menjaga kestabilan posisi organel sel tertentu.

•Tempat bertautnya nukleus.

•Membentuk lamina nukleus yang melapisi bagian dalam selubung nukleus.



15. Dinding Sel


Dinding sel memiliki ketebalan 0,1 m hingga beberapa mikrometer. Dinding sel terdapat pada sel tumbuhan, jamur, dan alga (ganggang). Sel tumbuhan muda mula-mula membentuk dinding sel primer yang lentur dan relatif tipis. Kemudian, di antara dinding-dinding primer antarsel yang berdekatan membentuk lamela tengah dari pektin atau polisakarida yang bersifat lengket. Setelah sel tumbuhan dewasa, sel tersebut akan membentuk dinding sel sekunder dari bahan selulosa yang kaku di antara membran plasma dan dinding primer. Pada dinding sel, terdapat noktah atau bagian dinding yang tidak menebal sehingga mer memungkinkan terjadinya hubungan antarplasma sel yang berbentuk juluran disebut plasmodesmata.


Fungsi dinding sel, yaitu sebagai berikut.


•Melindungi sel.

•Mempertahankan bentuk sel.

•Mencegah penyerapan air yang berlebihan.




VI. Sistem Endomembran


Sistem endomembran, yaitu berbagai jenis membran dari organel-organel yang dihubungkan melalui sambungan fisik secara langsung atau melalui transfer segmen-segmen membran berupa vesikula-vesikula. Sistem endomembran meliputi selubung nukleus, retikulum endoplasma (RE), badan Golgi, lisosom, dan vakuola.


Mekanisme sistem endomembran, yaitu sebagai berikut.


1. Selubung nukleus bersinggungan dengan RE kasar dan RE halus.


2. Retikulum endoplasma menghasilkan membran berbentuk vesikula transpor, yang akan bergerak menuju ke badan Golgi.


3. Di badan Golgi atau di organel lainnya, terjadi modifikasi struktur molekuler vesikula. Selanjutnya, badan Golgi melepas vesikula-vesikula yang menghasilkan lisosom dan vakuola.


4. Vesikula-vesikula yang dihasilkan RE dapat bergabung untuk memperluas membran plasma dan menghasilkan protein sekretori atau produk lain ke luar sel.




VII. Perbedaan Sel Hewan dengan Sel Tumbuhan


Sel hewan dan sel tumbuhan merupakan sel eukariotik, tetapi keduanya memiliki perbedaan struktur maupun fungsinya. Umumnya, sel tumbuhan berukuran lebih besar (10–100 pm) dibandingkan dengan sel hewan (10-30 um). Dalam ilmu ekologi, tumbuhan berperan sebagai produsen yang mampu membuat makanannya sendiri, sedangkan hewan berperan sebagai konsumen atau pemakan. Perbedaan peranan tersebut terjadi karena sel tumbuhan memiliki organel-organel sel yang tidak dimiliki oleh hewan, begitupun sebaliknya. Perbedaan struktur sel tumbuhan dengan sel hewan tercantum dalam tabel berikut.




VIII. Mekanisme Transpor melalui Membran Plasma


Interaksi sel, baik dengan sel lainnya maupun dengan lingkungannya, sangat dibutuhkan untuk mempertahankan kelangsungan hidup sel tersebut. Interaksi sel dilakukan dengan cara transpor melalui membran plasma. Transpor zat melalui membran bertujuan, antara lain sebagai berikut.


1. Memasukkan gula, asam amino, dan nutrien lain yang diperlukan sel.

2. Memasukkan oksigen (O2) dan mengeluarkan karbon dioksida (CO2) pada proses respirasi sel.

3. Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, contohnya ion Na, K, Ca, dan Cl.

4. Membuang sisa-sisa metabolisme yang bersifat racun.

5. Menjaga kestabilan pH.

6. Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim.


Transpor zat melalui membran dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu sebagai berikut.



A. Transpor Pasif


Transpor pasif merupakan transportasi sel yang dilakukan melalui membran tanpa membutuhkan energi. Transpor pasif terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi antara zat yang berada di dalam sel dengan zat yang berada di luar sel. Transpor pasif meliputi difusi, difusi dipermudah (facilitated diffusion) dan osmosis.


1. Difusi


Jika Anda membuka botol minyak wangi atau parfum, molekul gas parfum akan segera menyebar dalam ruangan dan masuk ke dalam sel-sel sensor pada hidung sehingga Anda akan mencium aromanya. Peristiwa tersebut merupakan peristiwa difusi. Difusi adalah proses pergerakan partikel, molekul, ion, gas, atau cairan dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah hingga tercapai suatu keseimbangan. Molekul hidrofobik dan molekul polar tak bermuatan yang berukuran kecil dapat berdifusi menuruni gradien konsentrasinya secara spontan melalui membran ganda fosfolipid pada sel. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mendukung dan mengarahkan pergerakan molekul. Difusi yang dilakukan oleh sel hidup contohnya adalah peristiwa masuknya oksigen (O2) dan keluarnya karbon dioksida (CO) pada respirasi sel.


2. Difusi Dipermudah


Difusi dapat dipermudah oleh protein spesifik yang membentuk saluran protein dan protein transpor pada membran sel. Mekanisme difusi terfasilitasi adalah sebagai berikut.


a. Difusi yang dipermudah oleh saluran protein


Banyak molekul polar yang berukuran besar (misalnya, asam amino dan glukosa) dan ion (misalnya, K, Na', dan CI") tertahan oleh membran ganda fosfolipid, tetapi dapat berdifusi melalui saluran yang dibentuk oleh protein. Protein yang biasanya membentuk saluran adalah protein integral. Saluran protein dapat membuka dan menutup karena adanya rangsangan listrik atau kimiawi, contohnya saat molekul neurotransmiter dapat membuka saluran protein pada membran sel saraf sehingga ion Na dapat masuk ke dalam sel.


b. Difusi yang dipermudah oleh protein transpor


Protein transpor memiliki sifat seperti enzim, yaitu bersifat spesifik terhadap zat dan tempat pengikatan molekul yang diangkutnya. Protein transpor dapat berubah bentuk saat mengikat dan melepas molekul yang dibawanya. Protein transpor pada membran memudahkan difusi molekul asam amino dan glukosa. Pada penyakit turunan sistinuria, sel ginjal tidak memiliki protein yang mentranspor sistein dan asam amino lain sehingga di dalam sel ginjal terjadi akumulasi asam amino yang kemudian akan mengkristal menjadi batu ginjal.


3. Osmosis


Osmosis adalah proses bergeraknya molekul pelarut (air) dari larutan dengan konsentrasi rendah (hipotonik) ke larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi (hipertonik) melalui selaput selektif permeabel. Larutan hipotonik memiliki konsentrasi zat terlarut lebih rendah, sedangkan larutan hipertonik memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi. Larutan isotonik memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama. Osmosis merupakan difusi air melewati membran selektif permeabel yang arahnya ditentukan hanya oleh perbedaan konsentrasi zat terlarut total, bukan banyaknya jenis zat terlarut. Contoh peristiwa osmosis adalah air laut yang meskipun memiliki beragam jenis zat terlarut, molekul airnya tetap akan bergerak ke larutan gula yang konsentrasinya sangat tinggi.


Suatu larutan memiliki potensial osmosis, yaitu tekanan osmosis dalam larutan. Tekanan osmosis adalah tekanan yang diperlukan untuk menahan pergerakan pelarut (air) melalui membran selektif permeabel. Alat untuk mengukur tekanan osmosis disebut osmometer. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam sel dengan konsentrasi larutan di luar sel suatu organisme.


a. Osmosis pada sel berdinding


Sel tumbuhan, alga, dan jamur memiliki dinding sel. Jika berada pada larutan yang hipertonik, air di dalam sel keluar sehingga sel mengerut dan membran plasma akan tertarik menjauhi dinding sel, disebut plasmolisis. Jika sel tumbuhan berada pada larutan yang isotonik, maka akan menjadi lembek (flaksid/ flaccid). Namun, jika sel berada pada larutan yang hipotonik, kecenderungan air masuk ke dalam sel akan diimbangi oleh dinding sel (setelah mencapai ukuran tertentu dinding sel akan memberikan tekanan balik pada sel) sehingga sel akan membesar pada batas normal, disebut turgid.


b. Osmosis pada sel tidak berdinding


Sel hewan tidak memiliki dinding sel. Jika berada pada larutan yang isotonik, volume sel hewan akan stabil (normal), misalnya sel eritrosit akan memiliki bentuk yang tetap jika dimasukkan ke dalam larutan garam 1%. Jika sel hewan berada pada larutan hipertonik (larutan pekat), air di dalam sel akan keluar dari dalam sel sehingga sel mengerut (krenasi). Namun, jika sel hewan berada pada larutan hipotonik, air dari luar sel akan masuk ke dalam sel yang mengakibatkan sel membengkak bahkan pecah (lisis), contohnya eritrosit akan mengalami hemolisis jika dimasukkan ke dalam air (akuades).


Organisme bersel satu memiliki adaptasi khusus untuk dapat hidup pada lingkungan yang hipertonik maupun hipotonik dengan osmoregulator (kontrol keseimbangan air). Contohnya Paramecium sp. memiliki membran sel yang kurang permeabel terhadap air dan vakuola kontraktil untuk memompa air sebagai osmoregulator.



B. Transpor Aktif


Transpor aktif adalah transpor zat melalui membran yang melawan gradien konsentrasi (dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi) sehingga memerlukan energi. Energi yang diperlukan berupa ATP (adenosin trifosfat). Transpor aktif meliputi pompa ion, kotranspor, dan endositosis-eksositosis.


1. Pompa Ion


Pompa ion adalah transpor ion melalui membran dengan cara melakukan pertukaran ion dari dalam sel dengan ion di luar sel. Transpor dilakukan oleh protein transpor yang tertanam pada membran plasma menggunakan sumber energi berupa ATP. Adenosin trifosfat dapat mentransfer gugus fosfat terminalnya ke protein transpor sehingga terjadi perubahan konformasi pada protein transpor. Perubahan konformasi tersebut membuat ion dapat diikat atau dilepaskan.


Setiap membran plasma memiliki potensial membran, yaitu energi potensial listrik yang timbul akibat distribusi anion dan kation yang tidak sama pada sisi membran yang berlawanan. Sitoplasma bermuatan negatif, sedangkan fluida ekstraseluler bermuatan positif. Potensial membran berkisar antara 50-200 milivolt, bertindak sebagai baterai atau sumber energi yang memengaruhi transpor substansi bermuatan. Contoh pompa ion, yaitu pompa ion natrium-kalium pada sel hewan. Sel hewan memiliki konsentrasi ion K lebih tinggi dan ion Na+ jauh lebih rendah dibandingkan dengan lingkungannya. Membran sel hewan mempertahankan konsentrasi ion melawan gradien konsentrasi dengan memompa ion Nake luar dan ion K masuk ke dalam sel.


2. Kotranspor


Kotranspor adalah transpor aktif dari zat tertentu yang dapat menginisiasi transpor zat terlarut lainnya. Kotranspor dilakukan oleh dua protein transpor dengan energi berupa ATP. Contoh kotranspor, yaitu pompa proton yang menggerakkan transpor sukrosa pada sel tumbuhan. Proton (H") keluar dari sel melalui suatu protein transpor pada membran, kemudian ion H' yang keluar tersebut membawa sukrosa untuk memasuki sel melalui protein transpor lainnya. Mekanisme kotranspor sukrosa-H berguna untuk memindahkan sukrosa hasil fotosintesis ke sel berkas pembuluh daun dan selanjutnya didistribusikan ke organ nonfotosintetik (misalnya, akar) melalui jaringan vaskuler tumbuhan.


3. Eksositosis-Endositosis


Eksositosis-endositosis adalah transpor partikel dan molekul besar melalui pelipatan membran plasma atau pembentukan vesikula.


a. Eksositosis


Pada eksositosis, vesikula yang berisi makromolekul dari badan Golgi dipindahkan oleh sitoskeleton untuk bergabung dengan membran plasma, kemudian vesikula menumpahkan isinya ke luar sel. Eksositosis dilakukan oleh sel-sel sekretori, misalnya sel pankreas yang menyekresikan hormon insulin ke dalam darah dan vesikula yang mengeluarkan karbohidrat untuk proses pembentukan dinding sel tumbuhan.


b. Endositosis


Pada endositosis, makromolekul dikelilingi oleh membran plasma yang melipat membentuk vesikula, kemudian vesikula tersebut masuk ke dalam sel. Endositosis pada sel hewan adalah sebagai berikut.


•Fagositosis terjadi saat sel menelan partikel padat (makanan) dengan pseudopodia, selanjutnya partikel dibungkus di dalam kantong membran yang besar (vakuola).

•Pinositosis terjadi saat fluida ekstraseluler masuk ke dalam lipatan membran plasma yang membentuk vesikula kecil.

•Endositosis yang diperantarai reseptor terjadi saat fluida ekstraseluler terikat pada reseptor spesifik yang berkumpul pada lubang yang dilapisi protein pada membran plasma, kemudian membentuk vesikula. Transpor ini bertujuan untuk memperoleh substansi spesifik dalam jumlah besar, misalnya penyerapan kolesterol untuk sintesis membran dan prekusor sintesis steroid lainnya.













Post a Comment

0 Comments