STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

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

Gambar sel hewan

Gambar 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.

a) Senyawa

Senyawa adalah molekul yang terbentuk dari atom-atom yang berbeda. Contoh: senyawa atau molekul air, tersusun atas dua H dan satu 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

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.

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.

g. Plastida Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Dikenal tiga jenis plastida yaitu :

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 (