SEJARAH
PERKEMBANGAN TEORI SEL
A. Pendahuluan
Jauh sebelum Robert Hooke
mempopulerkan istilah sel, beberapa ahli filsafat Yunani telah mengemukakan
pandangannya berkenaan dengan penyusun tubuh makhluk hidup. Aristotles dan Paracelcius telah mengemukakan bahwa tubuh semua hewan dan
tumbuhan tersusun atas elemen-elemen sederhana. Elemen-elemen sederhana
tersebut secara bersama-sama membentuk struktur makroskopis makhluk hidup (De Robertis et al., 1979). Belakangan, elemen-elemen
sederhana tersebut dikenal dengan istilah sel (dari bahasa Yunani, yaitu Cella atau Cellula yang berarti
ruang atau kamar kecil).
Sebuah sel dapat berperan sebagai suatu organisme yang dikenal sebagai
organisme uniseluler
atau organisme bersel satu, misalnya berbagai jenis protozoa. Sel dapat tersusun berkelompok dan berdiferensiasi
menjadi berbagai jenis jaringan dan membentuk organ. Selanjutnya, beberapa
organ membentuk sistem organ dan pada akhirnya beberapa sistem organ, secara
bersama-sama membentuk suatu organisme. Organisme yang dibentuk dinamakan organisme multiseluler.
Pemahaman mengenai sel baik
dari aspek ultrastruktur maupun dari aspek fungsionalnya tidak terlepas dari
hasil kerja keras sejumlah pakar ilmu pengetahuan. Penelitian-penelitian terus dikembangkan,
bahkan dari berbagai sudut pandang dan melibatkan disiplin ilmu-ilmu lain.
Penemuan mikroskop sederhana hingga mikroskop elektron telah memberikan
sumbangan yang sangat penting dalam perkembangan biologi sel. Kemajuan yang
dicapai di bidang kimia organik dan biokimia telah mengantar umat manusia pada
pemahaman sel
B. Sejarah Perkembangan Teori Sel
Sel merupakan massa protoplasma berbatas membran dengan sistem organisasi
yang sangat kompleks. Sel bukan merupakan suatu bangunan statis, melainkan
sebuah struktur yang sangat dinamis. Berbagai jenis aktivitas hidup yang
berlangsung di dalam tubuh organisme pada dasarnya berlangsung di dalam sel
dengan mekanisme sistem yang sangat harmonis. Aktivitas satu sel menunjang
aktivitas sel yang lain membentuk suatu sistem yang sangat harmonis untuk
menunjang sebuah kehidupan yang fungsional.
Anthony van Leeuwenhoek
(1632-1723), seorang yang berkebangsaan Belanda merupakan orang pertama yang
menemukan mikroskop dan meneliti organisme mikroskopis seperti berbagai
Protozoa dan Rotifera yang oleh Beliau diberi nama ”animanculus”, berbagai jenis bakteri, meliputi bakteri basil dan
bakteri spiral;. mengamati sperma pada manusia, katak, anjing, kelinci, dan
ikan. Beliau juga mengamati pergerakan sel-sel darah di dalam kapiler kaki
katak dan daun telinga pada kelinci.
Sumber :
http://www.royalsociety.org/downloaddoc.asp dan http://www.tulane.edu/~wiser/cells/
Gambar-1.1 Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723), dan
mikroskop sederhana serta jenis protozoa hasil temuannya
Marcello Malphigi
(1628-1694), seorang berkebangsaan Italia merupakan orang pertama yang
menggunakan mikroskop dalam mengamati sayatan jaringan pada organ-organ
tertentu, seperti otak, hati, ginjal, limfa, dan paru-paru. Selain itu, dia
juga mengamati perkembangan embrio ayam. Dari hasil pengamatannya, dia
menyimpulkan bahwa jaringan tersusun atas unit-unit struktural yang ia sebut utricles
(De Robertis, 1988).
Sumber
:
http://www.crimezzz.net/forensichistory/images/MALPIGHI_marcello
Gambar-1.2 Marcello
Malphigi (1628-1694)
Robert Hooke
(1663) merupakan orang pertama yang memperkenalkan istilah sel berdasarkan
hasil pengamatannya pada sayatan sumbat gabus. Ia melaporkan bahwa sumbat gabus
terdiri atas ruang-ruang kecil yang diberi nama sel (bahasa Yunani: Cellula yang bermakna ruang-ruang
kecil).
Sumber : http://www.tulane.edu/~wiser/cells/ dan
http://www.nndb.com/people
Gambar-1.3 Ruang-ruang kecil pada
sayatan sumbat gabus, R. Hooke (1663) dan mikroskop sederhana
Rene Dutrochet (1776-1847), seorang
yang berkebangsaan Perancis, melaporkan bahwa semua hewan dan tumbuhan terdiri
atas kumpulan sel-sel globular. Pada tahun 1831, Robert Brown (1773-1858), seorang yang berkebangsaan Inggris,
melaporkan bahwa sel-sel epidermis tumbuhan, serbuk sari, dan kepala putik
mengandung suatu struktur yang konstan yang disebut inti. Pada tahun 1840, Johannes E. Purkinye (1787-1869),
seorang yang berkebangsaan Cekoslovakia, memperkenalkan istilah protoplasma.
Pada tahun 1861, W. Schultze
menyatakan bahwa protoplasma merupakan
dasar fisik dari kehidupan. Protoplasma
adalah substansi hidup yang berbatas membran dimana di dalamnya terdapat inti
atau nukleus (Karp, 1984).
Sumber : http://clendening.kumc.edu/dc/pc/hitzig.jpg
Gambar-1.4 Johannes E.
Purkinye (1787-1869)
Sumber : http:// home.tiscalinet.ch/biografien/images/schleiden dan
http://home.tiscalinet.ch/biografien/images/
Gambar-1.5 Mathias J. Schleiden(1804-1882), T(1810-1882). Schwann dan R. Virchow(1821-1902)
Pada
tahun 1938, Mathias J. Schleiden
(1804-1882), seorang ahli pengetahuan berkebangsaan Jerman, melaporkan bahwa
tubuh tumbuhan tersusun atas sel. Secara terpisah, pada tahun 1839 Theodore Schwann (1810-1882) yang juga
seorang ahli pengetahuan berkebangsaan Jerman, melaporkan bahwa tubuh hewan
tersusun atas sel. Schwann kemudian mengusulkan dua azas yang dikenal dengan
teori sel, yaitu: Semua organisme terdiri atas sel, dan sel merupakan unit
dasar organisasi kehidupan. Sepuluh tahun kemudian R. Virchow (1821-1902)
mengusulakn azas ketiga teori sel yang berbunyi: Semua sel berasal dari sel
yang telah ada sebelumnya (Omnis cellula
e cellulaI) (Sheeler & Bianchi, 1983). Kemudian Louis Pasteur
(1908-1895) mengemu-kakan teori biogenesis yang menyatakan bahwa setiap makhluk
hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya (Omne vivum e vivo). (Thorpe, 1984; Sheeler and Bianchii, 1983; dan
Albert et al., 1984)
Sumber : http://art-random.main.jp/samescale/
Gambar-1.6 L. Pasteur (1808-1895)
Berdasarkan
penelitian-penelitian yang dilakukan para ilmuwan tersebut diambil suatu
kesimpulan, yaitu: sel merupakan kesatuan struktural dari makhluk hidup, sel
merupakan kesatuan fungsional dari makhluk hidup, dan sel merupakan kesatuan hereditas
dari makhluk hidup. Namun, dalam lingkup yang lebih kompleks, teori sel
mengandung makna (Villee et al., 1985), yaitu:
1.
Semua
makhluk hidup terdiri atas sel;
2.
Sel
yang baru dibentuk, berasal dari pembelahan sel sebelumnya;
3.
Semua
sel memiliki kemiripan yang mendasar dalam hal komposisi kimia dan aktivitas
metabo-lismenya;
4.
Aktivitas
dari suatu organisme dapat dimengerti sebagai aktivitas kolektif, dan
interaksi-interaksi dari unit-unit seluler bergantung satu dengan yang lainnya.
Sumber : http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/stomTS.gif
Gambar-1.7 Oragnisasi kehidupan tingkat individu
Menurut De Robertis et al., (1975), sebuah sel
harus memenuhi beberapa kriteria yaitu :
1.
Memiliki membran plasma;
2.
Mengandung materi genetic yang penting untuk mengkode
berbagai jenis RNA, termasuk untuk sintesis protein;
3.
Mengandung “mesin biosintesis” tempat di mana sintesis
berlangsung.
C. Sifat
dan Keistimewaan Sel
Seperti
telah diuraikan oleh Schleiden dan Schwann, sel-sel dapat dianggap sebagai
“unit-unit kehidupan“. Dapat diduga bahwa semua bentuk kehi-dupan, terlepas
dari sifatnya, mempunyai dasar seluler. Sel-sel bersifat semiotonom, hal
ini dapat ditunjukkan de-ngan cara
mengisolasi sel-sel dari organisme multiseluler dan dan menumbuhkannya di luar organisme tersebut. Sejumlah
percobaan menunjukkan bahwa sel-sel dari organisme manapun, termasuk manusia,
dapat dibudi-dayakan di luar tubuh (in vitro) dengan kondisi tertentu
yang memungkinkannya tetap hidup, sampai lama setelah organisme asalnya mati.
Misalnya, sel-sel manusia telah dibudidayakan untuk kurun waktu puluhan tahun,
dan dapat disiapkan bagi peneliti dengan hanya mengambil-nya dari freezer.
Aktivitas organisme multiseluler ternyata merupa-kan refleksi sifat-sifat
sel-sel yang menyusunnya. Organis-me mengambil makanan, mencerna,
mengasimilasi, dan melepaskan bahan yang tidak diperlukan. Organisme mengambil
oksigen dan melepaskan karbondioksida. Di dalam tubuh organisme, kadar garam
diatur sedemikian rupa agar tetap dalam keadaan homeostasis; organisme tumbuh,
berkembang biak, bergerak, dan juga bereaksi terhadap rangsangan dari luar,
menggunakan energi un-tuk mengadakan aktivitas,
mewariskan sifat-sifat genetik kepada keturunannya, dan akhirnya mati.
Suatu organisme merupakan jumlah atau kumpulan bagian-bagiannya, dan
aktivitasnya merupakan jumlah aktivitas sel-sel yang menyusunnya. Namun, dapat
pula dikatakan bahwa organisme adalah jauh lebih dari sekedar kumpulan
sel-selnya.
C. Bentuk
Sel
Sel
mempunyai bentuk yang sangat bervariasi, baik di antara sel-sel yang menyusun
tubuh makhluk hidup yang sama maupun yang menyusun makhluk hidup yang berbeda.
Beberapa sel tidak memiliki bentuk yang tetap, tetapi berubah-ubah sesuai
dengan aktivitasnya. Sel amoeba
dan sel darah putih termasuk contoh tipe sel yang bentuknya dapat berubah-ubah.
Sel-sel yang lain memiliki bentuk yang khas atau tetap, atau bentuk-bentuk
peralihan yang spesifik untuk setiap jenis makhluk hidup. Spermatozoa pada
manusia memiliki bentuk yang tetap, namun demikian, sperma pada manusia
memiliki bentuk yang berbeda dengan sperma pada
hewan lain seperti mencit.
Bentuk-bentuk sel terutama bergantung pada (i) adaptasi fungsionalnya, (ii)
tekanan permukaan, (iii) viskositas protoplasma, (iv) tekanan mekanik oleh
sel-sel yang ada di sekitarnya, dan (v) rigiditas membran plasma. Selain itu,
mikrotubuli memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan bentuk dari
suatu tipe sel (De Robertis et al., 1975).
Umumnya sel-sel jaringan hewan dan tumbuhan berbentuk polihedral. Bila sel
diisolasi dalam lingkungan cair, maka ia dapat berubah bentuk menjadi bulat.
Bentuk bulat merupakan bentuk dasar sel. Macam-macam bentuk sel antara lain
berbentuk gepeng, bentuk kubus, dan bentuk selindris. Umumnya bentuk-bentuk
tersebut dijumpai pada sel-sel epitel. Sel darah merah pada manusia memiliki
bentuk bikonkaf; sel-sel otot berbentuk memanjang; sel-sel bakteri memiliki
bentuk yang bulat, spiral atau bentuk batang; sel-sel xylem dan floem pada
tumbuhan mengalami modifikasi sedemikian rupa sehing-ga memungkinkan
melaksanakan fungsinya sebagai jalur angkutan untuk berbagai jenis substansi.
Sel-sel saraf memiliki bentuk yang sesuai untuk melaksanakan fungsi-nya dalam
menghantarkan impuls-impuls saraf (Sheeler & Bianchi, 1983).
Sumber :
http://homepages.ius.edu/dpartin/Lecture3cells.ppt#257,1,Lecture
Gambar-1.8 Sel Saraf (Partin D,
2007)
Sumber :
http://homepages.ius.edu/dpartin/Lecture3cells.ppt#257,1,Lecture
Gambar-1.9 Sel Darah Merah
(Partin D, 2007)
Gambar-1.10. Berbagai
bentuk sel bakteri. (a) Bakteri bentuk kokus, (b) Bakteri bentuk spiral, dan
(c) Bakteri bentuk batang (Sheeler & Bianchi, 1983).
D. Ukuran
Sel
Sel memiliki ukuran yang sangat bervariasi, ter-gantung
pada tipe sel. Pada umumnya, sel hanya dapat dilihat dengan menggunakan
mikroskop dengan sedikit pengecualian seperti sel telur pada burung unta yang
memiliki diameter hingga beberapa cm. Pada umumnya, mata manusia tidak mampu
memisahkan dua titik yang dipisahkan kurang dari 0,1 mm atau 100 mm. Sementara itu, umumnya sel memiliki ukuran yang lebih
kecil dari 0,1 mm. Kisaran ukuran sel
ditunjukkan pada Gambar-1.11.
Bentuk dan
ukuran sel berhubungan dengan fung-sinya. Ukuran minimal sebuah sel harus cukup
mengan-dung DNA, protein dan
struktur-struktur internal agar ia mampu survive dan bereproduksi. Ukuran maksimal se-buah sel dibatasi oleh
kebutuhan area permukaan yang cukup untuk memperoleh nutrien dari lingkungan
dan membuang sisa metabolisme. Walaupun sel -sel yang besar
mempunyai suatu area permukaan lebih besar dibandingkan sel kecil, mereka
relatif mempunyai area permukaan yang sama bila dibandingkan dengan sel-sel
yang sederhana pada volume yang sama. Sebab sel yang besar mempunyai suatu area
permukaan jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan volumenya, sehingga waktu
yang dibutuhkan untuk memberikan pelayanan terhadap semua bagian sitoplasma
lebih banyak dibandingkan dengan sel-sel ukurannya lebih kecil (Anonim, 2007a).
Gambar-1.11 Kisaran Ukuran Sel (Partin, 2007)
Komponen-komponen sel tertentu tidak
dapat di-amati dengan menggunakan mikroskop cahaya. Oleh sebab itu, untuk
mengamati komponen-komponen seluler, diperlukan alat bantu berupa mikroskop
elektron.
STRUKTUR SEL DAN FUNGSINYA
Terdapat 2 tipe sel yaitu :
a. Sel
Prokariotik
1.
Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak
memiliki membran inti sel yang dinamakan nucleoid.
2.
Organel-organelnya tidak dibatasi membran.
3.
Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan.
4.
Diameter sel antara 1-10µm.
5.
Mengandung 4 subunit RNA polymerase.
6.
Susunan
kromosomnya sirkuler.
b. Sel Eukariotik
1.
Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran
inti dan dinamakan nucleus.
2.
Organel-organelnya dibatasi membran.
3.
Membran selnya tersusun atas fosfolipid.
4.
Diameter selnya antara 10-100µm.
5.
Mengandung banyak subunit RNA polymerase.
6.
Susunan
kromosomnya linier.
Secara
anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Selaput
Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma).
2. Sitoplasma
dan Organel Sel.
3. Inti Sel
(Nukleus).
1. Selaput Plasma
(Plasmalemma)
Yaitu
selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa
kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam
urutannya adalah:Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer
Lemak
bersifat Hidrofobik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat
Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif
Permeabel atau Semi Permeabel (teori dari Overton).
Selektif
permeabel berarti hanya dapat memasukkan di lewati molekul tertentu saja.
Fungsi
dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang
satu ke sel yang lain.
Khusus
pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi
yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).
Dinding
sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa
tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi
oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain.
Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut
Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut
Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
2. Sitoplasma dan Organel
Sel.
Bagian
yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam
inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu
digunakan Organel Sel.
Penyusun
utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia
serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.Organel sel adalah benda-benda
solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan
fungsi-fungsi kehidupan).
Organel Sel tersebut
antara lain :
a.
Retikulum Endoplasma (RE.)Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara
di inti sel. Dikenal dua jenis RE yaitu :• RE halus dan RE kasar
Fungsi R.E. adalah : RE kasar berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan RE
halus berfungsi sebagai tempat sintesis lipid, metabolism karbohidrat dan
detoksifikasi obat-obatan.
b.
Ribosom (Ergastoplasma), Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel
besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter.
Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel.
Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.Struktur ini hanya dapat
dilihat dengan mikroskop elektron.
c.
Miitokondria (The Power House), Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai
dua lapis membran.Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan KristaFungsi
mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP
(energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan “The Power House”.
d.
Lisosom, Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim
pencernaan seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.
e.
Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom) Organel ini dihubungkan dengan fungsi
ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop
cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan
fungsi ekskresi, misalnya ginjal.
f.
Sentrosom (Sentriol) Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan
sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam
mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan
mikroskop elektron.
g.
Plastida Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Dikenal tiga jenis plastida yaitu :
1. Lekoplas
(plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,• Elaioplas (Lipidoplas)
(untukmenyimpan lemak/minyak).• Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan
klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
3. Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :• Karotin
(kuning)• Fikodanin (biru)• Fikosantin (kuning)• Fikoeritrin (merah)
h.
Vakuola (RonggaSel) Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel.
Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara
vakuola dengan sitoplasma disebut TonoplasVakuola berisi :• garam-garam
organik• glikosida• tanin (zat penyamak)• minyak eteris (misalnya Jasmine pada
melati, Roseine pada mawar Zingiberine pada jahe)• alkaloid (misalnya Kafein,
Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)• enzim• butir-butir patiPada boberapa
spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.
i.
Mikrotubulus Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan
bentuk sel dan sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara lain
benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam
pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j.
MikrofilamenSeperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen
utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen
berperan dalam pergerakan sel.k. Peroksisom (Badan Mikro) Ukurannya sama
seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan
banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel
hati).
3. Inti Sel (Nukleus)
Inti
sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :• Selaput Inti (Karioteka)• Nukleoplasma
(Kariolimfa)• Kromatin / Kromosom • Nukleolus(anak inti).Berdasarkan ada
tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :• Sel Prokariotik
(sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpaipada bakteri, ganggang
biru.• Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).
Fungsi
dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam
inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.
Sel Tumbuhan dan Sel Hewan
 |
| Sel Hewan |
 |
| Sel Tumbuhan |
Sel
Tumbuhan dan Sel Hewan mempunyai persamaan dan perbedaan. Persamaan kedua sel
tersebut ada pada bagian atau organel-organel penyusun kedua sel tersebut,
yaitu membrane plasma, inti sel, sitoplasma, sitoskeleton, ribosom, reticulum
endoplasma (RE), badan golgi, lisosom, peroksisom dan mitokondria. Sementara
perbedaannya yaitu :
Sel Tumbuhan
|
Sel Hewan
|
·
Memiliki dinding sel
·
Memiliki vakuola berukuran besar
·
Memiliki plastida (kloroplas, kromoplas,
dan leukoplas
·
Tidak memiliki sentriol
|
·
Tidak memiliki dinding sel
·
Memiliki vakuola berukuran kecil
·
Tidak memiliki plastida
·
Memiliki sentriol
|
KOMPONEN
KIMIAWI SEL
Adapun
organisasi sistem kehidupan diatas disangga oleh sistem organisasi kimia
molekul. Perhatikan Gambar 4.2. Sebuah
organel mengelola sejumlah molekol
polimer. Senyawa makromolekul polimer tersusun oleh senyawa polimer yang lebih
sederhana, yang selalu merupakan susunan beberapa unit monomer dari molekul
itu. Pada level molekul kita menjumpai senyawa adalah organisasi kovalcn dari
beberapa atom yang berbeda, sedangkan suatu atom apapun macamnya tersusun oleh
elektron bermuatan negatif, proton bermuatan
positif, dan netron bermuatan netral.
Meski
susunan organisme begitu rumitnya,
unsur- unsur penyusun kimia sel sangatlah terbatas. Dari 20 unsur yang menyusun
sel. Dari jumlah itu C, H, O, N, S, P, dan Ca adalah unsur makro pada badan
manusia yang kuantitasnya mencapai 99,3 %. Selebihnya adalah unsur- unsur mikro
yang terdapat dalam jumlah kecil, yaitu K, Na, Cl, Mg, dsb. (lihat tabel 4.1. )
Tabel
4.1. Nama-nama unsur penting yang menyusun sel badan manusia. Perhatikan bahwa
Unsur HCNOP menyusun 97.1 % berat badan kita
Unsur
|
Simbol
|
No Atom
|
No
Massa
|
%
|
hidrogen
|
H
|
1
|
1
|
10
|
Karbon
|
C
|
6
|
12
|
18
|
Nitrogen
|
N
|
7
|
14
|
3
|
Oksigen
|
O
|
8
|
16
|
65
|
Fosfor
|
P
|
15
|
31
|
1,1
|
Sodium
|
Na
|
11
|
23
|
0,15
|
Magnesium
|
Mg
|
12
|
24
|
0,05
|
Sulfur
|
S
|
16
|
32
|
0,25
|
Klor
|
C
|
17
|
35
|
0,15
|
Potasium
|
K
|
19
|
39
|
0,35
|
Kalsium
|
Ca
|
20
|
40
|
2,0
|
Besi
|
Fc
|
26
|
56
|
0,004
|
Lodin
|
l
|
53
|
127
|
0,0004
|
Diantara
unsur-unsur utama CHONSP, unsur karbon menduduki proporsi tersebar, ialah 65%.
Tidaklah salah jika dikatakan bahwa unsur karbon menjadi tulang punggung
susunan unsur lain. Karbon menduduki tempat istimewa, dan terpilih sebagai
unsur utama dalam sel, karena sifatnya yang menguntungkan. Karbon bernomor atom
6 dan bervalensi 4. Itu berarti unsur karbon akan stabil jika terisi dengan 4
elektron. Yang diperoleh dengan memnentuk ikatan kovalen yang stabil dan tak
bersisa (tak bermuatan parsial). Karena itu karbon dapat membentuk ikatan
kovalen dengan unsur hidrogen, sesama karbon, oksigen, dan nitrogen. Dengan 4
hidrogen, karbon membentuk metana (gas). Dengan 2 oksigen karbon membentuk asam
arang. Dengan sesama karbon-karbon terbentuk rantai linear senyawa karbon
C-C-C-C-...... yang relatif tak terbatas, membentuk percabangan karbon, membentuk
rantai siklik karbon. Dengan unsur nitrogen, karbon membentuk berbagai asam
(salah satu yang sederhana adalah asam sianida yang amat beracun bagi
pernapasan kita), membentuk alkaloida, nukleotida, dll.
Senyawa
karbon itu didalam sel dan di bongkar bersama penggunaan dan pelepasan
energiyang di perlukan. Semua arus penyusunan dan pembongkaran di arahkan
olehinformasi genetik (yang materialnya juga senyawa karbon dalam bentuk
polinukleotida sebagaimana nanti akan di bahas. Bab ini scara khusus akan mempelajari
perilaku kimia dalam sel, mencakup unsur, molekul, dan ikatan kimia yang
terbentuk.
Ikatan kimia
Yang
dimaksud ikatan kimia sebenarnya adalah hubungan energi berbagai atom yang
berinteraksi. Dalam interaksi itu terjadi beberapa bentuk hubungan energi,
misalnya berbentuk hubungan elektron yang berbagai antara dua atau lebih
unsur, hubungan asosiasi ion yang bermuatan berbeda, atau hubungan energi
partial, dll. Oleh karena itu berdasarkan bentuk hubungan energinya, ada
beberapa ikatan kimia di alam ini, yaitu kikatan ion, ikatan kovalen, ikatan
hidrogen , dan gaya van der walls.
1.
Ikatan
ion
Suatu ion terbentuk jika suatu atom
kehilangan atau mendapatkan suatu elektron. Dua
atom
yang menjadi donatur dan penerima elektron itu mengadakan ikatan ion.
Ikatan ion adalah ikatan kimia
antara dua atom yang terbentuk karena gaya saling tarik menarik antara dua atom
itu. Misalnya unsur sodium merupakan donatur elektron (bermuatan positif ) dan
disebut ino positif, sedangkan unsur khorida merupakan penerima elektron
(bermuatan negatif ) dan disebutbermuatan ion negatif. Atom –atom dalam keadaan
ion akan tidak stabil dan mencari kesetimbangan dengan cara berinteraksi dengan
atom lain. Ion –ion yang bermuatan berbeda saling mengadakaninteraksi antraktif
mendekati sattu sama lain, dengan gaya tarik menarik itulah yang dinamakan
ikatan ion.
2.
Ikatan
kovalen
Ikatan
kovalen ialah kimia yang terbetuk karena bergabunganya dua macam unsur yang
berbagai elektron pada masing –masing orbitainya.
Doa
atom H akan berbagi satu elektron pada orbit terluarnya membentuk suatu ikatan
kovalen molekul H-H atau 
yang stabil. Dua Atom Oksigen akan berbagi dua
elektron pada orbit luarnya membentuk molekul dengan ikatan kovalen O=O atau 
.
Dua atom N akan berbagi tiga pasangelektronnya membentuk tiga ikatan kovalen
N=N. Valensi adalah kemampuan ikatan berbagi sepasang elektron yang dimiliki
pada tiap atom.
yang stabil. Dua Atom Oksigen akan berbagi dua
elektron pada orbit luarnya membentuk molekul dengan ikatan kovalen O=O atau .
Dua atom N akan berbagi tiga pasangelektronnya membentuk tiga ikatan kovalen
N=N. Valensi adalah kemampuan ikatan berbagi sepasang elektron yang dimiliki
pada tiap atom.
a)
Senyawa
Senyawa
adalah molekul yang terbentuk dari atom-atom yang berbeda. Contoh: senyawa atau
molekul air, tersusun atas dua H dan satu O O.
b)
Bentuk
molekul
Tiap
molekul memiliki bentuk yang berbeda-beda tergantung susunan atomnya.
Contoh molekul air seperti segitiga sama
kaki dan metena seperti tetrahedron.
c)
Ikatan
kovalen dengan muatan nonpolar
Gaya tarik menarik antara suatu atom
dengan lainnya dalam ikatan kovalen karena elektron orbital yang terlibat
dinamakan elektronegatifas. Semakin kuat elktronegatifitas suatu atom, semakin
kuat daya tarik elektron berbagi baginya. Bila ikatan kovalen terbentuk dari
dua atom yang sama, pada dasarnya elektronegatifitas kedua atom itu sama
besarnya sehingga tidak ada sisa muatan pada ikatan tersebut.
Ikatan kovalen non polar adalah ikatan
dua atom yang tidak menyisakan muatan. Sehingga kedua elektronegatifitas
atom-atom itu sama besar dan menjadi bersih/netral.
Contoh:
molekul hidrogen ()
dan metana (C
).
)
dan metana (C).
d)
Ikatan
kovalen bermuatan polar
Ikatan
kovalen polar adalah ikatan kovalen dua atom yang masih menyisakan muatan
parsial. Ikatan kovalen antara H dengan O pada molekul air misalnya, tidaklah
sepenuhnya berbagi elektron sama besar.(lihat gambar 4.5). Akibatnya molekul
air masih menyisakan miuatan parsial. Muatan parsial air menyebabkan air
menjadi amat penting bagi sistem biologis.
3.
Ikatan
Hidrogen
Ikatan hidrogen adalah
ikatan antara dua molekul yang masing-masing menyisakan muatan parsialnya.
Molekul air, misalnya menyisakan muatan parsial negatif pada kutub oksigen, dan
menyisakan muatan positif pada kutub hidrogen. Lemmahnya ikatan hidrogen pada
air pada suhu uadara menyebabkan sifat cair air menguntungkan bagi sistem
biologi. (lihat gambar 4.6).
Ikatan hidrogen lainnya
terdapat pada interaksi muatan parsial yang berlawanan antara kutub hidrogen
dengan kutub oksigen, kutub hidrogen dengan kutub nitrogen. Interaksi muatan
parsial tersebut terdapat pada struktur sekunder protein dan struktur sekunder
asam nukleat.
Ikatan hidrofobik
Ikatan
hidrofobik adalah ikatan yang terbentuk dari interaksi antara molekul-molekul
non polar. Bila air dicampur dengan minyak kemudian di diamkan sejenak, maka
kedua zat ini akan terpisahkan pada selapis batas pemisah. Hal ini disebabkan
karena antara molekul air terdapat ikatan polar parsial (yang hidrofilik) yaitu
ikatan hidrogen, sedangkan antara molekul-molekul minyak terdapat ikatan
hidrofobik.
Ikatan Van der Waals
Ikatan
Van der Waals adalah ikatan yang terbentuk dari awan elektron yang mengelilingi
atom-atom bersama ikatan kovalennya. Dua molekul netral tak bermuatan yang
berdekatan tetapi tidak bersentuhan akan mengadakan gaya tarik menarik van der
waals yang lemah. Pada jarak yang bersentuhan kedua molekul itu akan tolak
menolak secara kuat. Jadi, ikatan van der waals ini dapat berbentuk saling
tolak atau saling menarik antara dua atom, tergantung pada jaraknya.
Soal & Jawaban
1.
Sebutkan
perbedaan dari 2 tipe sel yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik!
c.
Sel
Prokariotik
7.
Tidak
memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang
dinamakan nucleoid.
8.
Organel-organelnya
tidak dibatasi membran.
9.
Membran
sel tersusun atas senyawa peptidoglikan.
10. Diameter sel antara 1-10µm.
11. Mengandung 4 subunit RNA polymerase.
12. Susunan kromosomnya sirkuler.
d.
Sel Eukariotik
7.
Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran
inti dan dinamakan nucleus.
8.
Organel-organelnya
dibatasi membran.
9.
Membran
selnya tersusun atas fosfolipid.
10. Diameter selnya antara 10-100µm.
11. Mengandung banyak subunit RNA polymerase.
12. Susunan kromosomnya linier.
2.
Sebutkan
macam-macam organel sel eukariotik beserta fungsinya!
a. Retikulum
Endoplasma (RE.)Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti
sel.
Dikenal dua jenis RE yaitu :• RE halus dan RE kasar
Fungsi R.E. adalah : RE kasar berfungsi sebagai tempat sintesis protein dan RE
halus berfungsi sebagai tempat sintesis lipid, metabolism karbohidrat dan
detoksifikasi obat-obatan.
b. Ribosom (Ergastoplasma), Struktur ini
berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat
sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel
terkecil yang tersuspensi di dalam sel.
Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.Struktur ini hanya dapat
dilihat dengan mikroskop elektron.
c. Mitokondria
(The Power House), Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.Lapisan
dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan KristaFungsi mitokondria adalah sebagai
pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu
mitokondria diberi julukan “The Power House”.
d. Lisosom,
Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan
seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.
e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat
dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai
pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.
f. Sentrosom
(Sentriol) Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel
(Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis
dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop
elektron.
g. Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Dikenal tiga jenis plastida yaitu :
1. Lekoplas (plastida berwarna putih
berfungsi sebagai penyimpan makanan),terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,• Elaioplas (Lipidoplas)
(untukmenyimpan lemak/minyak).• Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan
klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
3. Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :• Karotin
(kuning)• Fikodanin (biru)• Fikosantin (kuning)• Fikoeritrin (merah)
h. Vakuola
(RonggaSel) Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda
ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara
vakuola dengan sitoplasma disebut TonoplasVakuola berisi :• garam-garam
organik• glikosida• tanin (zat penyamak)• minyak eteris (misalnya Jasmine pada
melati, Roseine pada mawar Zingiberine pada jahe)• alkaloid (misalnya Kafein,
Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)• enzim• butir-butir patiPada boberapa
spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.
i. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan
sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung
pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela
dan Silia.
j. MikrofilamenSeperti
Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu
protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam
pergerakan sel.k. Peroksisom (Badan Mikro) Ukurannya sama seperti Lisosom.
Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung
enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
3. Sebutkan
Perbedaan antara sel tumbuhan dan sel hewan!
Sel Tumbuhan
|
Sel Hewan
|
·
Memiliki dinding sel
·
Memiliki vakuola berukuran besar
·
Memiliki plastida (kloroplas, kromoplas,
dan leukoplas
·
Tidak memiliki sentriol
|
·
Tidak memiliki dinding sel
·
Memiliki vakuola berukuran kecil
·
Tidak memiliki plastida
·
Memiliki sentriol
|
4.
Unsur
apa sajakah yang terdapat pada badan manusia?
Hidrogen,
karbon, nitrogen, oksigen, fosfor, sodium, magnesium, sulfur, klor, potasium,
kalsium, besi dan lodin.
5.
Apakah
berbedaan antara ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen non polar? Serta
berikanlah contohnya!
Ikatan
kovalen polar adalah ikatan kovalen dua atom yang masih menyisakan muatan parsial.
Ikatan
kovalen non polar adalah ikatan dua atom yang tidak menyisakan muatan. Sehingga
kedua elektronegatifitas atom-atom itu sama besar dan menjadi bersih/netral.
Contoh
Ikatan kovalen polar: molekul air .
Ikatan kovalen non polar: molekul hidrogen dan metana (C).
6.
Bagaimanakah
terjadinya ikatan hidrogen?
Ikatan
hidrogen lainnya terdapat pada interaksi muatan parsial yang berlawanan antara
kutub hidrogen dengan kutub oksigen, kutub hidrogen dengan kutub nitrogen.
Interaksi muatan parsial tersebut terdapat pada struktur sekunder protein dan
struktur sekunder asam nukleat.
1 comments:
Terimakasih, tulisan ini sangat bagus dan sangat bermanfaat.
Post a Comment