MODUL BIOSEL AZIZA.pdf

7/26/2019 MODUL BIOSEL AZIZA.pdf

1/62

1

MODUL BIOLOGI SEL

Modul ini Disusun Sebagai Rujukan Media Pembelajaran Mata Kuliah Biologi Sel

Oleh:

Aziza Nurul Amanah

Dosen Pembimbing : Puteri Amelia, M.Farm, Apt

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (UIN)

SYARIF HIDAYATULLAH

TAHUN AKADEMIK 2015/2016


2/62

2

BAB I

BIOLOGI SEL

A.

DEFINISI BIOLOGI SEL

Biologi Sel adalah cabang dari ilmu Biologi yang membahas tentang sel dan

proses-proses yang terjadi didalamnya. Dalam ilmu Biologi sel kita mengethaui

bahwa suatu organisme ada yang dapat hidup hanya dengan satu sel saja. Bahkan,

ada spesies yang tidak terhitung jumlahnya dari organisme yang hanya memiliki sel

tunggal (uni seluler) dan banyak juga organisme yang memiliki banyak sel (multi

seluler) seperti diri kita sendiri.

B.

SEJARAH PERKEMBANGAN BIOLOGI SELAhli filsafat kuno terutama Aristoteles pada zaman kuno dan Paracelsus pada

zaman pembaharuan telah sampai pada suatu kesimpulan bahwa hewan dan

tumbuh-tumbuhan walaupun nampaknya sangat rumit terdiri atas beberapa unsur

yang selalu terulang dalam tiap tubuh makhluk hidup. Jadi mereka berpendapat

bahwa hewan atau tumbuh-tumbuhan tersusun atas beberapa bagian, unsur-unsur

atau elemen-elemen yang terulang dan elemen-elemen ini bergabung membentuk

bangunan atau struktur tertentu dari makhluk hidup seperti membentuk daun, akar

pada tanaman atau membentuk segmen atau organ pada hewan. Beberapa abad

kemudian, galileo galilei (awal abad 17) dengan alat dua lensa menggambarkan

struktur tipis dari mata serangga, galilei sesungguhnya bukan seorang biologiwan,

orang pertama yang mencatat hasil pengamatan biologi melalui mikroskop.

1. Zacharias Jansen

Diawali oleh penemuan Zacharias Jansen, seorang berkewarganegaraan

Belanda sekitar tahun 1580-an, yang dibantu ayahnya ketika membuat sebuah

mikroskop sederhana dengan cara meletakkan dua buah lensa cembung pada dua

ujung tabung (gambar 1). Temuan Zacharian Jansen telah mendorong para ahli

lainnya untuk melakukan penelitian lebih lanjut.


3/62

3

Gambar 1. Zacharias Jansen dan mikroskop buatannya.,

Sumber:http://micro.magnet.fsu.edu/primer/museum/janssen.html

2.

Robert Hooke

Seorang ilmuwan dari Inggris, Robert Hooke (1635 - 1703), menemukan

ruang-ruang kecil dari sayatan gabus yang diamati di bawah mikroskop. Hooke

menemukan ruang-ruang kosong (gambar 2) pada sayatan gabus. Ruang-ruang kecil

ini oleh Hooke sebut sebagai sel. Sel-sel yang diamati oleh Hooke merupakan sel-sel

gabus yang sudah mati. Akan tetapi, Hooke tidak mengetahui dengan pasti apa

struktur dan fungsi dari ruang-ruang ini. Penemuan Hooke dipublikasikan dalamMicrographia dan observasi sel-selnya tidak memberikan indikasi ditemukannya inti

dan organel lainnya yang ada pada sel hidup.

Gambar 2. Robert Hooke dan Mikroskop yang digunakannya untuk mengamati

sayatan gabus.


4/62

4

Gambar 3. Sayatan gabus (kiri) yang diamati oleh Hooke dengan pembesaran

lemah, (kanan) sayatan gabus dengan pembesaran 1000x.

3. Antonio von Leuwenhoek

Anton van Leeuwenhoek (1632-1683) seorang berkebangsaan Belanda dan

orang yang pertama kali mengamati dan menggambarkan makhluk hidup renik

dengan mikroskop sederhana. Diyakini pertama kali Leeuwenhoek melihat bakteri

dari kotoran gigi dan protista mirip hewan dari setetes air. Beberapa temuan penting

dari Antonio van Leewenhoek diantaranya adalah:

a)

Infusoria, sejenis protista pada tahun 1674,b) Bakteri yang berasal dari mulut manusia,

c) Vakuola,

d) Spermatozoa dan

e) Serat-serat otot.

Gambar 3. Antonio von Leeuwenhoek dengan mikroskop sederhana yang

digunakannya (http://www.vanleeuwenhoek.com/)


5/62

5

4. Robert Brown (17731858)

Seorang ahli botani dan ahli palaebotan yang telah memberikan banyak

kontribusi penting terhadap perkembangan ilmu botani. Brown juga merupakan

seorang pioneer dalam menggunakan mikroskop serta telah member banyak

kontribusi pengetahuan tentang inti sel dan gerakan sitoplasma. Gerak Brown yang

terjadi pada molekul-mokeul yang terlarut dalam sitoplasma pertama kali ditemukan

oleh Robert Brown. Pada tahun 1833 Robert Brown telah melaporkan penemuan

tentang inti sel, ketika dia sedang mengamati epidermis anggrek dengan

mikroskopnya dia menemukan dalam sel-selnya titik agak buram (gelap) yang dia

namakan nukleus atau inti sel. Perbedaan-perbedaan dasar antara gymnospermae

dan angiospermae pertama kali ditemukan oleh Robert Brown. Masih banyaktemuan dia yang banyak membantu para ahli biologi diantaranya dalam taksonomi

tumbuhan yang masih diterima sampai saat ini.

Gambar 4. Robert Brown dengan mikroskop yang digunakannya ketika

menemukan inti sel dalam sayatan epidermis anggrek

5.

Dr. Matthias Jacob Schleiden (1804 - 1881)

Seorang Profesor Botani berkebangsaan Jerman dari

Universitas Jena, sebagai salah seorang pencetus teori

sel bersama-sama dengan Theodor Schwann dan Rudolf

Virchow. Schwann menyatakan bahwa bagian-bagian

yang berbeda dari tumbuhan disusun oleh sel-sel.

Schleiden dan Schwann menjadi orang pertama yang


6/62

6

memformulasikan apa yang kemudian oleh orang diyakini bahwa sel sebagai

prinsip dasar biologi yang sama pentingnya dengan teori atom bagi kimia

dan fisika. Schleiden juga mengetahui pentingnya inti sel dalam proses

pembelahan sel yang ditemukan oleh Robert Brown.

6.

Dr. Theodor Schwann (1839)

Berbeda dengan rekannya dari Jerman Schleiden

yang menggunakan tumbuhan sebagai objek

pengamatannya, Dr Theodor Schwann bekerja

sebagai ahli zoologi. Schwann berhasil

menunjukkan jaringan hewan secara mikroskopikdan menemukan partikel-partikel yang manarik

dalam jaringan syaraf dan otot. Schwann pun telah

mengobservasi sel-sel yang berhubungan dengan

selubung serabut syaraf yang disebut sel-sel Schwann. Bersama-sama dengan

Schleiden Dia menyimpulkan dari hasil observasinya tentang sel sebagai

berikut:

a) Sel merupakan kesatuan struktural, fisiologis, dan organisasi dari

makhluk hidup.

b) Sel memiliki eksistensi ganda yaitu sebagai entitas yang berbeda dan

sebagai bagian yang membangun organism.

c) Sel terbentuk secara bebas, mirip dengan pembentukan Kristal

(spontaneous generation).

7. Rudolf Ludwig Karl Virchow (18211902)

Rudolf Ludwig Karl Virchow seorang dokter Jerman,

yang menyatakan sebuah slogan Omnis cellula e

cellula artinya semua sel hanya berasal dari sel

sebelumnya. Pernyataannya ini sekaligus menentang

pendapat dari penjelasan Schwann yang ketiga bahwa

sel muncul begitu saja seperti kristal (generatio

spontanea).


7/62

7

Dari penemuan-penemuan para ahli di atas, teori sel modern saat ini

menyimpulan bahwa :

a) Semua makhluk hidup terdiri dari sel-sel.

b)

Sel adalah unit struktural dan fungsional dari semua makhluk hidup.

Semua sel berasal dari sel-sel pra-ada melalui proses pembelahan,

(Generasi spontan tidak terjadi).

c) Sel berisi informasi genetik yang diturunkan dari sel ke sel selama

pembelahan sel. (Sel pertama adalah pengecualian karena tidak mungkin

berasal dari sel sebelumnya yang sudah ada).

d) Semua sel pada dasarnya memiliki komposisi kimia yang sama.

e)

Semua aliran energi (metabolisme & biokimia) kehidupan terjadi dalamsel.

f) Sel mengandung informasi genetika yang diteruskan dari sel ke sel

melalui proses pembelahan. Semua sel pada dasarnya sama dalam

komposisi kimia di dalam organisme yang spesiesnya sama1.

C. TEORI SEL

Sejalan dengan berkembangnya teknologi dan ilmu pengetahuan telah

banyak yang diketahui mengenai sel bahkan sampai struktur yang terkecil. Tokoh-

tokoh berikut ini mengemukakan pendapatnya tentang sel sesuai dengan hasil

penelitiannya masing-masing.

1sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/PPB/Konten%20Materi/61%20Fasilitator%20IPA%207/diklat%20107/modul%2025

5/Teks/Sejarah%20Teori%20Sel_Rumah%20Belajar.docx sejarah teori sel


8/62

8

TOKOH TEMUAN

Johanes Purkinje:yang pertamakalimenggunakan istilah

protoplasma untukmenyebut bahan-bahanembrional dalam telur

Felix Durjadin:menggunakan istilahprotoplasma untukmenyebut cairan yangada dalam sel

Robert Brown: dalampenelitiannyamenemukan inti sel,dan menyatakan bahwainti sel (nukleus)merupakan bahan yang

terpenting dalam suatusel

Schleiden (atas) dan

Schwann (bawah):menyatakan bahwa selmerupakan unitstruktural makhlukhidup
http://i2.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TFMGyb0NKEI/AAAAAAAAAFw/1Ab-idXUJk4/s1600-h/Scwhann[7].gifhttp://i2.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TFMGhbSq4ZI/AAAAAAAAAFg/A1djVUi_3fY/s1600-h/brown_main[4].jpghttp://i0.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TFMGcYf-FyI/AAAAAAAAAFY/BnuwFygkY-Q/s1600-h/HSjohane[4].jpg


9/62

9

Max Schultze:menyatakan bahwa selmerupakan unitfungsional kehidupan

Rudolf Virchoff:mengatakan bahwa

setiap sel berasal darisel sebelumnya (omnecellulla ex cellullae),sehingga iamenyatakan bahwa selmerupakan unitpertumbuhan

Boveri: mengatakanbahwa sifat menurundari orangtuaditurunkan kepadaanak-anaknya melaluisel, sehingga iamenyatakan bahwa selmerupakan unitheredita2

2http://biologimediacentre.com/teori-teori-tentang-sel/
http://i2.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TFMHIZl1nWI/AAAAAAAAAGA/lZI991frcqA/s1600-h/R_Virchow[4].jpghttp://i2.wp.com/lh5.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TFMG-DR9qoI/AAAAAAAAAF4/1H2fBUpFN3Y/s1600-h/200px-Maxschultze[4].jpg


10/62

10

BAB II

PEMBAGIAN SEL

A.Dua Jenis Sel

Ada struktur dasar sel lain yang hadir di banyak organisme tetapi tidaksemua sel hidup memilikinya yaitu: Nukleus. Nukleus atau Inti sel adalah struktur

pada sitoplasma yang dikelilingi oleh membran (membran nukleus) dan

mengandung DNA. Berdasarkan apakah mereka memiliki di dalam nukleus, ada dua

tipe dasar sel yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik

a. Sel prokariotik

Sel prokariotik adalah sel tanpa nukleus. DNA dalam sel prokariotik ada

dalam dalam sitoplasma dan bukan tertutup dalam membran nukleus. Sel prokariotikditemukan dalam organisme bersel tunggal, seperti bakteri, seperti yang ditunjukkan

pada Gambar di bawah. Organisme dengan sel prokariotik disebut prokariota.

Mereka adalah jenis organisme yang pertama berkembang dan hari ini masih

menjadi yang paling umum.

Sel prokariotik. Diagram ini menunjukkan struktur sel prokariotik yang umum yaitu

bakteri. Seperti Sel prokariotik lainnya, sel bakteri ini tidak memiliki inti tetapi

memiliki bagian sel lainnya, termasuk membran plasma, sitoplasma, ribosom, dan

DNA. Coba perhatikan masing-masing bagian ini dalam gambar.


11/62

11

Bakteri pada Gambar di atas adalah sebuah prokariota. Prokariota adalah

organisme mikroskopis yang tidak memiliki inti yang terikat membran atau organel

terikat membran. Beberapa ahli biologi sel menganggap istilah organel untuk

menggambarkan struktur terikat membransaja, sedangkan ahli biologi sel lain

mendefinisikan organel sebagai struktur diskrit yang memiliki fungsi khusus.

Prokariota memiliki ribosom, yang tidak dikelilingi oleh membran tetapi memiliki

fungsi khusus, dan karena itu bisa dianggap organel. Semua fungsi metabolisme

yang dilakukan oleh prokariota yang berlangsung di membran plasma atau sitosol.

Prokariota adalah jenis terkecil dari sel, rata-rata diameter 2-5m. Meskipun

ukurannya yang kecil, di dalam setiap sel ada bahan kimia dan mesin biokimia yang

diperlukan untuk pertumbuhan, reproduksi, dan akuisisi dan pemanfaatan energi.Fitur-fitur umum sel prokariotik adalah:

dinding sel

membran plasma

ribosom

materi genetik

kapsula (sebagian besar, tapi tidak semua)

flagela (sebagian besar, tapi tidak semua)

pili (sebagian besar, tapi tidak semua)

kurangnya kompartementalisasi

plasmid (sebagian besar, tapi tidak semua)

pembelahan biner

Semua prokariota memiliki dinding sel yang menambahkan dukungan

struktural, bertindak sebagai penghalang terhadap kekuatan luar dan sebagai jangkar

flagela dengan tampilan seperti cambuk. Beberapa prokariota memiliki lapisan

tambahan di luar dinding sel mereka yang disebut kapsula, yang melindungi sel

ketika ditelan oleh organisme lain, membantu dalam mempertahankan kelembaban,

dan membantu sel menempel ke permukaan dan nutrisi. Pili adalah struktur seperti

rambut pada permukaan sel yang menempel pada sel-sel bakteri lain atau

permukaan. Dalam membran plasma, sitoplasma tidak dibagi oleh membran dalam

organel, kurangnya kompartementalisasi yang paling jelas dalam organisasi materi


12/62

12

genetik. Sel prokariotik hanya berisi sepotong DNA kromosom melingkar tunggal

disimpan di daerah yang disebut dengan nukleoid. Beberapa prokariota juga

membawa lingkaran kecil dari DNA yang disebut plasmid. Plasmid secara fisik

terpisah dari, dan dapat mereplikasi secara independen dari, DNA kromosom.

Informasi genetik pada plasmid dipindahtangankan antara sel-sel, yang

memungkinkan prokariota untuk berbagi kemampuan, seperti resistensi antibiotik.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa plasmid berfungsi sebagai alat

penting dalam genetika dan laboratorium bioteknologi, umumnya karena

kemampuan mereka untuk memperkuat (membuat banyak salinan) atau untuk

mengekspresikan gen tertentu. Sebagai contoh, plasmid pGLO adalah plasmid

rekayasa genetika yang digunakan dalam bioteknologi sebagai vektor untukmembuat organisme yang dimodifikasi secara genetik. Reproduksi dalam sel

prokariotik adalah dengan pembelahan biner; proses pertumbuhan, pembesaran dan

pembagian. Ini akan dibahas artikel lainnya. Prokariota memiliki karakteristik yang

sangat beragam, yang memungkinkan mereka untuk menahan kondisi yang berbeda,

lingkungan dan sumber daya. Beberapa hidup dalam ketiadaan oksigen, beberapa di

suhu dingin atau panas yang ekstrim, dan beberapa di dasar laut di mana hanya

sumber daya mereka adalah hidrogen sulfida panas, yang keluar dari inti bumi.

Mereka adalah organisme yang spektakuler.

b. Sel eukariotik

Sel eukariotik adalah sel yang mengandung nukleus. Sebuah sel eukariotik

khas ditunjukkan pada Gambar di bawah ini. Sel eukariotik biasanya lebih besar dari

sel-sel prokariotik, dan mereka ditemukan terutama dalam organisme multisel.

Organisme dengan sel eukariotik disebut eukariota, dan mereka berkisar dari jamur

ke manusia.


13/62

13

Sel eukariotik, diwakili di sini oleh model sel hewan yang jauh lebih

kompleks daripada sel prokariotik. Sel eukariotik mengandung banyak organel yang

melakukan pekerjaan tertentu. Tidak ada sel eukariotik tunggal memiliki semua

organel seperti yang ditampilkan disini, dan model ini menunjukkan semua organel

eukariotik. Sel eukariotik juga mengandung organel lain selain nukleus. Organel

adalah struktur dalam sitoplasma yang melakukan pekerjaan tertentu dalam sel.

Organel yang disebut mitokondria, misalnya, menyediakan energi untuk sel, dan

organel yang disebut zat vakuola tempat penyimpanan di dalam sel. Organel

memungkinkan sel-sel eukariotik untuk melaksanakan fungsi lebih banyak dari yang

dilakukan sel prokariotik. Hal ini memungkinkan sel-sel eukariotik memiliki

spesifisitas sel lebih besar dari sel prokariotik. Ribosom, organel di mana protein

dibuat, adalah satu-satunya organel dalam sel prokariotik.

Dalam beberapa hal, sel menyerupai kantong plastik penuh dengan cairan

seperti jely. Struktur dasar adalah membran plasma diisi dengan sitoplasma. Seperti

jeli yang mengandung campuran buah, sitoplasma sel juga mengandung berbagai

struktur, seperti nukleus dan organel lainnya. Selain memiliki membran plasma,sitoplasma, inti dan ribosom, Sel eukariotik juga mengandung organel terikat

membran lainnya. Setiap organel pada eukariota memiliki fungsi yang berbeda.

Karena tingkat kompleks organisasi mereka, Sel eukariotik dapat melakukan lebih

banyak fungsi daripada Sel prokariotik. Perbedaan utama antara Sel prokariotik dan

eukariotik ditunjukkan pada Gambar di bawah ini dan tercantum dalam Tabel di

bawah ini. Perlu diingat bahwa beberapa sel eukariotik mungkin memiliki


14/62

14

karakteristik atau fitur yang dimiliki sel eukariotik, tetapi yang lainnya mungkin

tidak memiliki, seperti dinding sel.

Perbedaan utama antara Sel prokariotik dan eukariotik. Sel eukariotik

memiliki organel terikat membran, yang ditampilkan di sini sebagai mitokondria,sedangkan sel prokariotik tidak. Nukleoid adalah area di dalam sitoplasma sel

prokariotik yang berisi materi genetik.

Perbandingan Sel Prokariotik dan Sel eukariotik

Sel eukariotik memiliki sekitar 10 kali dari prokariota yang umum; mereka

memiliki diameter berkisar antara 10 dan 100 m sementara prokariota dengan

diameter berkisar antara 1 dan 10m, seperti yang ditunjukkan pada Gambar di

bawah. Para ilmuwan percaya bahwa eukariota berkembang sekitar 1,6-2100000000

tahun lalu. Fosil paling awal dari organisme multisel yang telah ditemukan berusia

1,2 miliar tahun.

Perbedaan Struktur Antara Sel Prokariotik dan Sel eukariotik

keberadaan Prokariotik Eukariotik

Membran plasma Ya Tidak

Materi genetik (DNA) Ya Ya

Sitoplasma Ya Ya

Ribosom Ya Ya

Nukleus Tidak Ya

Nukleolus Tidak Ya


15/62

15

keberadaan Prokariotik Eukariotik

Mitokondria Tidak Ya

Organel terikat membran lain Tidak YaDinding sel Ya Beberapa

Kapsula Ya Tidak

Flagela Ya Ya

Pili Ya Tidak

Rata-rata diameter 0.410 m 1100 m

Ringkasan

Sel prokariotik adalah sel tanpa inti. Sel eukariotik adalah sel yang

mengandung inti.

Sel eukariotik memiliki organel lain selain nukleus. Satu-satunya organel yang

hanya ada dalam sel prokariotik adalah ribosom3.

B.

PERBANDINGAN SEL HEWAN DAN TUMBUHAN

a. Sel Tumbuhan

Sel tumbuhan lebih besar dari sel Hewan

Tidak memiliki lisosom

Tidak memiliki sentrosom

Memiliki dinding sel dan membran sel

Umumnya memiliki plastida

Mempunyai bentuk yang tetap

Memiliki vakuola ukuran besar,

b.

Bagian-bagian Sel tumbuhan :

Dinding sel

Membran sel

Protoplasma

Nukleus

3http://fungsi.web.id/2015/05/perbedaan-sel-prokariotik-dan-sel-eukariotik-penjelasan-lengkap.html


16/62

16

Retikulum endoplasma

Ribosoma

Mitokondria

Apparatus golgi

Peroksisom

Mikrotubula/mikrofilamen

Kloroplas

Vakuola

c.

Gambar Sel Tumbuhan

d.

Sel Hewan Sel Hewan lebih kecil dari sel Tumbuhan

Tidak memiliki plastida

Tidak memiliki dinding sel

Memiliki lisosom

Memiliki sentrosom

Mempunyai bentuk tidak tetap

Tidak memiliki vakuala (walaupun ada juga yang memiliki vakuola tapi

ukuran kecil).

e. Bagian bagian Sel sel hewan

Membran sel

Protoplasma

Nukleus

Retikulum endoplasma

Ribosoma


17/62

17

Mitokondria

Apparatus golgi

Peroksisom

Mikrotubula/mikrofilamen

lisosom

vakuola

f.

Gambar Sel Hewan

Perbedaan Antara sel hewan dengan sel tumbuhan, juga dapat juga anda lihat pada

tabel dibawah ini

4

:

4http://www.pustakasekolah.com/gambar-sel-hewan-dan-tumbuhan-beserta-keterangannya.html
http://www.pustakasekolah.com/gambar-sel-hewan-dan-tumbuhan-beserta-keterangannya.html/gambar-perbedaan-sel-tumbuhan-hewanhttp://www.pustakasekolah.com/wp-content/uploads/2011/12/sel-hewan.jpg


18/62

18

BAB III

STRUKTUR DAN ORGANEL SEL

A. STRUKTUR SEL

Membran Sel Merupakan pemisah antara lingkungan luar sel dan dalam sel

atau media keluar-masuknya zat dari dalam dan ke dalam sel. Membran sel bersifat

semi permeabel dan selektif permiabel karena hanya dapat dilalui zat-zat tertentu.

Fungsi Membran SelSebagai sekat pembatas antara isi sel dan lingkungan

luar sel. Sebagai reseptor, Sebagai tempat terjadinya reaksi kimia, misalnya respirasi

sel. Sebagai pengontrol transportasi zat dari dalam keluar sel, maupun dari luar ke

dalam sel Sebagai pelindung sel, Menjaga kestabilan pH, menjaga konsentrasi ion,

dan membuang sisa metabolisme yang bersifat racun.

Struktur Membran Sel Model mosaik fluida merupakan model struktur

membran sel yang berbentuk pospolifid bilayer atau membentuk dua lapisan yaitu

lapisan atas dan bawah.

Membran Sel

Bagian tengah bilayer atau ekor asam lemak membentuk membran

Hidrofobic (tidak suka air)

Bagian kepala Fospolipid bilayer atau bagian kepala membentuk

membran Hidrofilik (suka air)
http://smansax1-edu.blogspot.com/2014/09/struktur-dan-organel-organel-sel.htmlhttp://smansax1-edu.blogspot.com/2014/09/struktur-dan-organel-organel-sel.htmlhttp://smansax1-edu.blogspot.com/2014/09/struktur-dan-organel-organel-sel.htmlhttp://smansax1-edu.blogspot.com/2014/09/struktur-dan-organel-organel-sel.html


19/62

19

Protein Integral/Intrinsik adalah protein yang menjulang atau menembus

membran sel dari lapisan atas hingga ke bawah.

Protein Peripheral/Ektrinsik adalah protein yang berada di lapisan atas

atau bawah dari membran sel

Fospolipid(lemak yang berikatan denga posfat)

Glikolipid (Lemak yang berikatan dengan karbohidrat)

Glikoprotein(Protein yang berikatan dengan karbohidrat)

Sitoplasma

atau cairan sel adalah matriks yang terdapat diantara Membran plasma dan

nukleus. Tersusun atas sitosol yang bersifat koloid dan organel-organel sel. Ukurankoloid 0,0010,1 mikron, dengan adanya koloid memungkinkan sitoplasma berada

dalam dua fase yaitu fase gel (setengah padat) dan fase sol (encer).

Fungsi SitoplasmaTempat penyimpanan jenis bahan bereaksi kimia yang

digunakan untuk metabolisme sel, seperti enzim, ion, gula, lemak dan protein.

Tempat terjadinya metabolisme sitosolik. Fasilittor bagi organel tertentu agar dapat

bergerak.

Tempat proses pembentukan energi, sintesis asam lemak, asam amino, protein dan

Nukelotida. menjamin berlangsungnya pertukaran zat, untuk menjaga

berlangsungnya metabolisme dengan baik. Sitoplasma digunakan sebagai tempat

bagi jaringan filamen protein yang disebut sitoskeleton. Sitoskeleton ini akan

membantu mempertahankan bentuk dan konsistensi sel.

B.

ORGANEL-ORGANEL SEL


20/62

20

Inti (nukleus)

Inti bertugas mengendalikan semua

aktivitas sel mulai metabolismehingga pembelahan sel. Pada sel

eukariotik, inti diselubungi oleh

membran inti (karioteka) rangkap dua

dan berpori, sedangkan pada sel

prokariotik inti tidak memiliki

membran. Di dalam inti didapati

cairan yang disebut nukleoplasma,

kromosom yang umumnya berupa

benang kromatin, dan anak inti

(nukleolus) yang merupakan tempat

pembentukan asam ribonukleat

(ARN). Fungsi : mengatur semua

aktivitas (kegiatan) sel, karena di

dalam inti sel terdapat kromosom

yang berisi ADN yang mengatur

sintesis protein. Mengendalikan

proses berlangsungnya metabolimsme

dalam sel. Menyimpan informasi

genetik Tempat terjadinya replikasi5.

Retikulum Endoplasma

Organel ini berupa sistem membran

yang berlipat-lipat, menghubungkan

antara membran sel dengan membran

inti, dan berperan dalam proses

transpor zat intra sel. Ada dua macam

RE yaitu RE halus dan RE kasar yang

permukaannya ditempeli banyak

5http://www.smansax1-edu.com/2014/09/struktur-dan-organel-organel-sel.html
http://i1.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-D-vczBI/AAAAAAAAATs/w77BYX1JJn8/s1600-h/endoplasmic_reticulum[4].jpghttp://i0.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb95Tyq1eI/AAAAAAAAATk/1Ye8tChJdcA/s1600-h/cell%20nucleus[6].jpg


21/62

21

ribosom.(REK). Fungsi : alat

transportasi zat-zat di dalam sel.

Ribosom

Ribosom berfungsi sebagai tempat

sintesis protein dan merupakan

contoh organel yang tidak

bermembran. Organel ini terutama

disusun oleh asam ribonukleat, dan

terdapat bebas dalam sitoplasma

maupun melekat pada RE.

Badan Golgi

Organel ini berbentuk seperti kantong

pipih, berfungsi dalam proses sekresi

lendir, glikoprotein, karbohidrat,

lemak, atau enzim, serta berfungsi

membentuk lisosom. Karena

fungsinya dalam hal sekresi, maka

badan golgi banyak ditemui pada sel-sel penyusun kelenjar.

Lisosom

Berbentuk kantong-kantong kecil dan

umumnya berisi enzim pencernaan

(hidrolisis) yang berfungsi dalam

peristiwa pencernaan intra sel.

Sehubungan dengan bahan yang

dikandungnya lisosom memiliki peran

dalam peristiwa:

pencernaan intrasel:

mencerna materi yang diambil

secara fagositosis

eksositosis :pembebasan sekrit
http://i1.wp.com/lh4.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-WW3EBdI/AAAAAAAAAUE/y3mx6hxPByU/s1600-h/lysosomes[4].jpghttp://i0.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-PbobO0I/AAAAAAAAAT8/ZsYtyBldOvg/s1600-h/GolgiApparatus[4].jpghttp://i1.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-KQun8kI/AAAAAAAAAT0/fiFW84PQVfY/s1600-h/ribosome[4].jpg


22/62

22

keluar sel

autofagi : penghancuran

organel sel yang sudah rusak

autolisis : penghancuran diri

sel dengan cara melepaskan

enzim pencerna dari dalam

lisosom ke dalam sel.

Contoh peristiwa ini adalah

proses kematian sel secara

sistematis saat pembentukan

jari tangan, atau hilangnyaekor berudu yang mulai

beranjak dewasa.

Mitokondria

Mitokondria adalah organel yang

berfungsi sebagai tempat respirasi

aerob untuk pembentukan ATP

sebagai sumber energi sel. Organel

yang hanya dimiliki oleh sel aerob ini

memiliki dua lapis membran.

Membran bagian dalam berlipat-lipat

dan disebut krista, berfungsi

memperluas permukaan sehingga

proses pengikatan oksigen dalam

respirasi sel berlangsung lebih efektif.

Bagian yang terletak diantara

membran krista berisi cairan yang

disebut matriks banyak mengandung

enzim pernafasan atau sitokrom.
http://i0.wp.com/lh4.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-i_w6HPI/AAAAAAAAAUU/X9g9nsYBnOk/s1600-h/mitochondria[4].jpghttp://i1.wp.com/lh4.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-ckB_uhI/AAAAAAAAAUM/eKWdgXJebpA/s1600-h/endositosis[8].jpg


23/62

23

Mikrotubulus dan Mikrofilamen

(sitoskeleton)

Mikrotubulus berbentuk seperti

benang silindris, disusun oleh protein

yang disebut tubulin. Sifat

mikrotubulus kaku sehingga

diperkirakan berfungsi sebagai

kerangka sel karena berfungsi

melindungi dan memberi bentuk sel.

Mikrotubulus juga berperan dalampembentukan sentriol, silia, maupun

flagela.

Mikrofilamen mirip seperti

mikrotubulus, tetapi diameternya

lebih kecil. Bahan yang membentuk

mikrofilamen adalah aktin dan miosin

seperti yang terdapat pada otot. Dari

hasil penelitian diketahui ternyata

mikrofilamen berperan dalam proses

pergerakan sel, endositosis, dan

eksositosis. Gerakan Amuba

merupakan contoh peran dari

mikrofilamen.

Sentrosom

Sentrosom merupakan organel yang

disusun oleh dua sentriole. Sentriole

berbentuk seperti tabung dan disusun

oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9

triplet, terletak di dekat salah satu

kutub inti sel. Sentriole ini berperan
http://i2.wp.com/lh4.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-_cX8huI/AAAAAAAAAUs/UwVonpnNlYU/s1600-h/structure-of-centriole[2].jpghttp://i2.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb-otwu46I/AAAAAAAAAUc/xiC4JHfgVj8/s1600-h/cytoseleton[4].jpg


24/62

24

dalam proses pembelahan sel dengan

membentuk benang spindel. Benang

spindel inilah yang akan menarik

kromosom menuju ke kutub sel yang

berlawanan.

Vakuola

Merupakan rongga yang terbentuk di

dalam sel, dan dibatasi membran yang

disebut tonoplas. Pada tumbuhan

vakuola berukuran sangat besar dan

umumnya termodifikasi sehinggaberisi alkaloid, pigmen anthosianin,

tempat penimbunan sisa metabolisme,

ataupun tempat penyimpanan zat

makanan. Pada sel hewan vakuolanya

kecil atau tidak ada, kecuali hewan

bersel satu. Pada hewan bersel satu

terdapat dua jenis vakuola yaituvakuola makanan yang berfungsi

dalam pencernaan intrasel dan

vakuola kontraktil yang berfungsi

sebagai osmoregulator.

Plastida

Merupakan organel yang umumnya

berisi pigmen. Plastida yang berisi

pigmen klorofil disebut kloroplas,

berfungsi sebagai organel utama

penyelenggara proses fotosintesis.

Kromoplas adalah plastida yang berisi

pigmen selain klorofil, misalkan

karoten, xantofil, fikoerithrin, atau

fikosantin, dan memberikan warna
http://i2.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb_I7h8DZI/AAAAAAAAAU8/jMz1WSuko-s/s1600-h/chloroplasts[4].jpghttp://i0.wp.com/lh3.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb_D1btuKI/AAAAAAAAAU0/wgNGj8aPwWI/s1600-h/vacuole[5].jpg


25/62

25

pada mahkota bunga atau warna pada

alga. Plastida yang tidak berwarna

disebut leukoplas, termodifikasi

sedemikian rupa sehingga berisi

bahan organik. Ada beberapa macam

leukoplas berdasar bahan yang

dikandungnya: amiloplas berisi

amilum, elaioplas (lipoplas) berisi

lemak, dan proteoplas berisi protein.

Peroksisom atau Badan Mikro

Peroksisom merupakan kantong kecilyang berisi enzim katalase, berfungsi

menguraikan peroksida (H2O2) yang

merupakan sisa metabolisme yang

bersifat toksik menjadi air dan

oksigen. Organel ini banyak ditemui

pada sel hati. Glioksisom adalah

badan mikro pada tumbuhan,berperan dalam proses pengubahan

senyawa lemak menjadi sukrosa.6

6 http://biologimediacentre.com/organel-organel-sel/
http://biologimediacentre.com/organel-organel-sel/http://i0.wp.com/lh6.ggpht.com/_wYv4UjyptOQ/TJb_dTD2F_I/AAAAAAAAAVE/-mM9QAPxFMs/s1600-h/peroksisom[4].jpghttp://biologimediacentre.com/organel-organel-sel/


26/62

26

BAB IV

ANABOLISME DAN KATABOLISME

A.Anabolisme

Anabolisme adalah lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa

organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks. Proses ini

membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa

energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk

mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih

kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapitersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang

terbentuk.

Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti

asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, adalah aktivasi senyawa-

senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga,

penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein,

polisakarida, lemak dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi

cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan

energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

Hasil-hasil anabolisme berguna dalam fungsi yang esensial. Hasil-hasil tersebut

misalnya glikogen dan protein sebagai bahan bakar dalam tubuh, asam nukleat untuk

pengkopian informasi genetik. Protein, lipid, dan karbohidrat menyusun struktur

tubuh makhluk hidup, baik intraselular maupun ekstraselular. Bila sintesis bahan-

bahan ini lebih cepat dari perombakannya, maka organisme akan tumbuh.
http://www.biologi-sel.com/2012/06/anabolisme-dan-katabolisme.htmlhttp://www.biologi-sel.com/search/label/metabolismehttp://www.biologi-sel.com/2013/01/struktur-protein.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2013/01/fotosintesis.htmlhttp://3.bp.blogspot.com/-nY1Kjs55CZ4/T9dp63dDvfI/AAAAAAAAARM/LXw0s2IUNgA/s1600/New+Picture+(2).pnghttp://www.biologi-sel.com/2013/01/fotosintesis.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2013/01/struktur-protein.htmlhttp://www.biologi-sel.com/search/label/metabolismehttp://www.biologi-sel.com/2012/06/anabolisme-dan-katabolisme.html


27/62

27

a. FOTOSINTESIS

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan atau

energi yaitu glukosa yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri

dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan

energi cahaya matahari. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang

dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi

kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen

yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melaluifotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis merupakan

salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2

diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Cara lain yang

ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui kemosintesis, yang

dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang.

Daun tempat berlangsungnya fotosintesis. Proses fotosintesis tidak dapat

berlangsung pada setiap sel, tetapi hanya pada sel yang mengandung pigmen

fotosintetik. Sel yang tidak mempunyai pigmen fotosintetik ini tidak mampu

melakukan proses fotosintesis. Pada percobaan Jan Ingenhousz, dapat diketahui

bahwa intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis pada tumbuhan. Hal ini

dapat terjadi karena perbedaan energi yang dihasilkan oleh setiap spektrum cahaya.

Di samping adanya perbedaan energi tersebut, faktor lain yang menjadi pembeda

adalah kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya yang berbeda
http://www.biologi-sel.com/search/label/algahttp://www.pemasang.com/click_inline/?advertise=878&key=l6WckQ%3D%3D&pey=YWFkXmdpXmFiXmFi&pid=821&ate=YmBhZV1hYF1gYQ%3D%3D&ime=YGhqYGBqYWU%3Dhttp://2.bp.blogspot.com/-zDlKLDfG76M/T9drZi-zTGI/AAAAAAAAARc/0bMAP06fdyk/s1600/New+Picture+(3).pnghttp://www.pemasang.com/click_inline/?advertise=878&key=l6WckQ%3D%3D&pey=YWFkXmdpXmFiXmFi&pid=821&ate=YmBhZV1hYF1gYQ%3D%3D&ime=YGhqYGBqYWU%3Dhttp://www.biologi-sel.com/search/label/alga


28/62

28

tersebut. Perbedaan kemampuan daun dalam menyerap berbagai spektrum cahaya

tersebut disebabkan adanya perbedaan jenis pigmen yang terkandung pada jaringan

daun. Di dalam daun terdapat mesofil yang terdiri atas jaringan bunga karang dan

jaringan pagar. Pada kedua jaringan ini, terdapat kloroplas yang mengandung

pigmen hijau klorofil. Pigmen ini merupakan salah satu dari pigmen fotosintesis

yang berperan penting dalam menyerap energi matahari. Kloroplas terdapat pada

semua bagian tumbuhan yang berwarna hijau, termasuk batang dan buah yang

belum matang. Di dalam kloroplas terdapat pigmen klorofil yang berperan dalam

proses fotosintesis. Kloroplas mempunyai bentuk seperti cakram dengan ruang yang

disebut stroma. Stroma ini dibungkus oleh dua lapisan membran.Membranstroma

ini disebut tilakoid, yang didalamnya terdapat ruang-ruang antar membran yangdisebut lokuli. Di dalam stroma juga terdapat lamela-lamela yang bertumpuk-

tumpuk membentuk grana (kumpulan granum). Granum sendiri terdiri atas membran

tilakoid yang merupakan tempat terjadinya reaksi terang dan ruang tilakoid yang

merupakan ruang di antara membran tilakoid. Bila sebuah granum disayat maka

akan dijumpai beberapa komponen seperti protein, klorofil a, klorofil b, karetonoid,

dan lipid. Secara keseluruhan, stroma berisi protein, enzim, DNA, RNA, gula fosfat,

ribosom, vitamin-vitamin, dan juga ion-ion logam seperti mangan (Mn), besi (Fe),

maupun perak (Cu). Pigmen fotosintetik terdapat pada membran tilakoid.

Sedangkan, pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam

tilakoid dengan produk akhir berupa glukosa yang dibentuk di dalam stroma.

Klorofil sendiri sebenarnya hanya merupakan sebagian dari perangkat dalam

fotosintesis yang dikenal sebagai fotosistem.

Struktur kloroplas:
http://www.biologi-sel.com/2013/06/struktur-dan-fungsi-kloroplas.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/06/membran-plasma.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/06/membran-plasma.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/06/membran-plasma.htmlhttp://4.bp.blogspot.com/-G4gXcSt57eY/T9drjcX9AWI/AAAAAAAAARk/xdo9MHUfDQ8/s1600/New+Picture+(4).pnghttp://www.biologi-sel.com/2012/06/membran-plasma.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2013/06/struktur-dan-fungsi-kloroplas.html


29/62

29

1. membran luar

2. ruang antar membrane

3. membran dalam (1+2+3: bagian amplop)

4. Stroma

5. lumen tilakoid (inside of thylakoid)

6. membran tilakoid

7. granum (kumpulan tilakoid)

8. tilakoid (lamella)

9. Pati

10. Ribosom

11.

DNA plastid12. Plastoglobula

Fotosintesis Tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari

senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula

dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal

dari fotosintesis. Perhatikanpersamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

6H2O + 6CO

2+ cahaya C

6H

12O

6(glukosa) + 6O

2

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula

digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik

pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler

berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan

bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia. Tumbuhan

menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi

warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofilmenyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh

tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan

di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta

kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan

yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.
http://ngaosbio.blogspot.com/2012/11/perbedaan-sel-hewan-dan-sel-tumbuhan.htmlhttp://ngaosbio.blogspot.com/2012/11/perbedaan-sel-hewan-dan-sel-tumbuhan.html


30/62

30

Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah

terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.
http://2.bp.blogspot.com/-9Phn0GFeiZM/T9dr2yzAsHI/AAAAAAAAARs/3Ofn3WKueyA/s1600/New+Picture+(5).png


31/62

31

Proses Fotosintesis

Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu

pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri. Pada

tumbuhan, organ utama tempa berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun

secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk

melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis,

tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya

dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagianutama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak

memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

b. Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi

gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya

menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Reaksi terang adalah

proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukanmolekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh

pigmen sebagai antena.

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu

fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti

bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm,

sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap

cahaya pada panjang gelombang 680 nm.
http://www.biologi-sel.com/http://www.biologi-sel.com/http://www.biologi-sel.com/http://ngaosbio.blogspot.com/2012/12/pengertian-sel.htmlhttp://3.bp.blogspot.com/-6kllCkPPIG8/T9dsCfAlLGI/AAAAAAAAAR0/qQ8g0zCne0E/s1600/New+Picture+(6).pnghttp://ngaosbio.blogspot.com/2012/12/pengertian-sel.htmlhttp://www.biologi-sel.com/


32/62

32

Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II

menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan

menyebabkan muatan menjadi tidak stabil. Untuk menstabilkan kembali, PS II

akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air

akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim. Hal ini

akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan

elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk

PQH2. Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran

lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke

suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks. Reaksi keseluruhan yang

terjadi di PS II adalah: 2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- 4H+ + O2 + 2PQH2

Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I

dengan mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah

bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC). Kejadian

ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.

Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah: 2PQH2+ 4PC(Cu2+)

2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen).

Reaksi Terang dari fotosintesis dalam membran Tilakoid

Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.

Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung

kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui

kompleks inti PS II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya,

PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke

protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah:

Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+) Selanjutnya

elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron

untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam

stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah: 4Fd (Fe2+) +

2NADP+ + 2H+ 4Fd (Fe3+) + 2NADPH Ion H+ yang telah dipompa ke dalam

membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase. ATP sintase akan

menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+

melintasi membran tilakoid.


33/62

33

Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja

mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang

terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut: Sinar + ADP + Pi + NADP+ +

2H2O ATP + NADPH + 3H+ + O2. Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri

reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan

NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi

terang. Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap

bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi

molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang

gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu

panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm).

Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning

(510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm). Masing-masing jenis

cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat

pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat

pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang

tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang

berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil aterutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. Klorofil b menyerap cahaya

biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan

langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan

dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya

elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan

ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian

panjang reaksi fotosintesis.c. Reaksi Gelap (Siklus Calvin) dan fiksasi karbon

Reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas yang dapat (bukan harus)

berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma

kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang

menghasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi

melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus

Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi

senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh


34/62

34

karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini

dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada

tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.

Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut

tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah

oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah

phosphoenolpyruvate carboxilase. Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai

dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-

fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis

perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim

ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+

ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma

yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran

tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun

sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh

NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.

Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh

pencahayaan kloroplas. Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, danregenerasi. Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP

membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA). Kemudian pada fase reduksi,

gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-

fosforgliseradehida (3-Pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi

gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida

asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus

fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yangdilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi

ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya

adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.

Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah

ADP menjadi ATP. Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang

diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan

ke dalam dan melalui stomata. Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang

diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah


35/62

35

ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi. Tiga putaran daur

akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.

Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa

keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas,

tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosa fosfat digunakan

sitosol untuk membentuk sukrosa7

B. Katabolisme

Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi

senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian senyawa ini

menghasilkan atau melepaskan energi berupa ATP yang biasa digunak4an

organisme untuk beraktivitas. Katabolisme mempunyai dua fungsi, yaitu

menyediakan bahan baku untuk sintesis molekul lain, dan menyediakan energi

kimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel. Reaksi yang umum terjadi

adalah reaksi oksidasi. Energi yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpan

dalam bentuk fosfat, terutama dalam bentuk ATP (Adenosin trifosfat) dan

berenergi elektron tinggi NADH2 (Nikotilamid adenin dinukleotida H2) serta

FADH2 (Flavin adenin dinukleotida H2).

Tabel macam-macam reaksi katabolisme:

Tahapan Tempat Substrat hasil

Glikolisis Sitoplasma C6H12O6 2ATP,

2Asam

piruvat,

2NADH

Dekarboksilasi

oksidatif

mitokondria Asam piruvat Asetil CO-A

Siklus asam sitrat Matriks

mitokondria

Asetil CO-A NADH2 +

ATP

Transpor elektron Membran dalam

mitokondria

NADH2 dan

FADH2

30ATP +

4ATP +

H2O+ CO2

Siklus krebs Matriks Glukosa

7 http://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part1.html
http://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part2.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2013/03/tahapan-glikolisis.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part1.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part1.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2013/03/tahapan-glikolisis.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part2.html


36/62

36

mitokondria

a. Respirasi sel

Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentukATP dan NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan

protein). Jalur-jalur metabolisme respirasi sel juga terlibat dalam pencernaan

makanan.

Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan

jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan

dalam menjalankan fungsi hidup. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-

hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan. Namun demikian, istilahrespirasi mencakup proses-proses yang juga tidak tercakup pada istilah

pernapasan. Respirasi terjadi pada semua tingkatan organisme hidup, mulai dari

individu hingga satuan terkecil, sel. Apabila pernapasan biasanya diasosiasikan

dengan penggunaan oksigen sebagai senyawa pemecah, respirasi tidak melulu

melibatkan oksigen.

Pada dasarnya, respirasi adalah proses oksidasi yang dialami SET sebagai

unit penyimpan energi kimia pada organisme hidup. SET, seperti molekul gula

atau asam-asam lemak, dapat dipecah dengan bantuan enzim dan beberapa

molekul sederhana. Karena proses ini adalah reaksi eksoterm (melepaskan energi),

energi yang dilepas ditangkap oleh ADP atau NADP membentuk ATP atau

NADPH. Pada gilirannya, berbagai reaksi biokimia endotermik (memerlukan

energi) dipasok kebutuhan energinya dari kedua kelompok senyawa terakhir ini.
http://www.pemasang.com/click_inline/?advertise=878&key=l6WckQ%3D%3D&pey=YWFkXmdpXmFiXmFi&pid=821&ate=YmBhZV1hYF1gYQ%3D%3D&ime=YGhqYGVqZGk%3Dhttp://www.pemasang.com/click_inline/?advertise=878&key=l6WckQ%3D%3D&pey=YWFkXmdpXmFiXmFi&pid=821&ate=YmBhZV1hYF1gYQ%3D%3D&ime=YGhqYGVqZGk%3Dhttp://1.bp.blogspot.com/-yt92OomXoW0/T9dsWYhRdvI/AAAAAAAAAR8/4WLVZAKPbO4/s1600/New+Picture+(7).pnghttp://www.pemasang.com/click_inline/?advertise=878&key=l6WckQ%3D%3D&pey=YWFkXmdpXmFiXmFi&pid=821&ate=YmBhZV1hYF1gYQ%3D%3D&ime=YGhqYGVqZGk%3D


37/62

37

Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan manusia memerlukan oksigen

sebagai oksidatornya. Reaksi yang demikian ini disebut sebagai respirasi aerob.

Namun demikian, banyak proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang

disebut respirasi anaerob. Yang paling biasa dikenal orang adalah dalam proses

pembuatan alkohol oleh khamir Saccharomyces cerevisiae. Berbagai bakteri

anaerob menggunakan belerang (atau senyawanya) atau beberapa logam sebagai

oksidator. Respirasi dilakukan pada satuan sel. Proses respirasi pada organisme

eukariotik terjadi di dalam mitokondria.

b. Glikolisis

Glikogenolisis, pengubahan glikogen menjadi glukosa. Glikogenolisis

adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis,

untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk

menghindari simtoma hipoglisemia. Pada glikogenolisis, glikogen digradasi

berturut-turut dengan 3 enzim, glikogen fosforilase, glukosidase,

fosfoglukomutase, menjadi glukosa. Hormon yang berperan pada lintasan ini

adalah glukagon dan adrenalin.

Glikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa

membutuhkan . oksigen. Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di managlukosa dioksidasi menjadi molekul asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu

proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan

berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme.

Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa

dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan

disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih

umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH.


38/62

38

Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-

Parnas (bahasa Inggris: EMP pathway), yang pertama kali ditemukan oleh Gustav

Embden, Otto Meyerhof dan Jakub Karol Parnas. Selain itu juga terdapat lintasan

EntnerDoudoroff yang ditemukan oleh Michael Doudoroff dan Nathan Entner

terjadi hanya pada selprokariota, dan berbagai lintasan heterofermentatif dan

homofermentatif. Ringkasan reaksi glikolisis pada lintasan EMP adalah sebagai

berikut

Sedangkan ringkasan reaksi dari glikolisis, siklus asam sitrat dan

fosforilasi oksidatif adalah: Jalur pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari

glukosa. Jalur pentose fosfat adalah adalah jalur alternative metabolism glukosa.

Jalur ini berlangsung di sitosol. Enzim yang terlibat antara lain G6P,

transketolase, dan transaldolase.

c. Siklus Krebs
http://www.biologi-sel.com/2012/11/perbedaan-sel-prokariotik-dan-sel.htmlhttp://4.bp.blogspot.com/-cM64MJ1BSIc/T9dtM6WFKYI/AAAAAAAAASM/xeESxRjmFOU/s1600/New+Picture+(9).pnghttp://2.bp.blogspot.com/--XgXh9kNL60/T9ds0UbuTDI/AAAAAAAAASE/IEJ9M2PkfJI/s1600/New+Picture+(8).pnghttp://www.biologi-sel.com/2012/11/perbedaan-sel-prokariotik-dan-sel.html


39/62

39

Siklus krebs merupakan tahap kedua respirasi aerob. Nama siklus ini

berasal dari nama orang yang menemukan reaksi tahap kedua respirasi aerob ini,

yaitu Hans Krebs. Siklus ini disebut juga siklus asam sitrat. Siklus krebs diawali

dengan adanya 2 molekul asam piruvat yang dibentuk pada glikolisis yang

meninggalkan sitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadi di

dalam mitokondria.

Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut:

a) Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke siklus krebs

setelah bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamida adenine dinukleotida) dan ko-

enzim A atau Ko-A, membentuk asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini, CO2 dan

NADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asam piruvat) menjadi 2C

(asetil ko-A).

b) Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat (4C) dan

terbentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini, Ko-A dibebaskan kembali.

c) Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfa ketoglutarat (5C)

dengan membebaskan CO2.

d) Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asam suksinat (4C)setelah bereaksi dengan NAD+ dengan membebaskan NADH, CO2 dan

menghasilkan ATP setelah bereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik.

e) Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi dengan FAD (Flarine

Adenine Dinucleotida) dan membentuk asam malat (4C) dengan membebaskan

FADH2.

f) Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD+ dan membentuk asam

oksaloasetat (4C) dengan membebaskan NADH, karena asam oksalo asetat akankembali dengan asetil ko-A seperti langkah ke 2 di atas.

Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahap kedua dalam

respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitu menghasilkan NADH, FADH2,

ATP serta membentuk kembali oksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk

siklus krebs selanjutnya. Dalam siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, dan

2 ATP.


40/62

40

d. Transpor electron

Transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria, dan berakhir

setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptorterakhir, membentuk H2O. ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP.

Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan penting adalah NADH, FAD, dan

molekul-molekul khusus, seperti Flavo protein, ko-enzim Q, serta beberapa

sitokrom. Dikenal ada beberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3.

Elektron berenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian ditransfer ke

FMN (Flavine Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q, sitokrom C1, C, A, B, dan

A3, lalu berikatan dengan H yang diambil dari lingkungan sekitarnya. Sampaiterjadi reaksi terakhir yang membentuk H2O. Jadi hasil akhir proses ini

terbentuknya 32 ATP dan H2O sebagai hasil sampingan respirasi. Produk

sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh, pada tumbuhan

melalui stomata dan melalui paru-paru pada pernapasan hewan tingkat tinggi.

Ketiga proses respirasi dapat diringkas sebagai berikut.

g. Fosforilasi oksidatif
http://4.bp.blogspot.com/-8UU_A67ckN0/T9dtpSZURoI/AAAAAAAAASc/uGgBSrqbEnI/s1600/New+Picture+(11).pnghttp://1.bp.blogspot.com/-raIh5dEWEwY/T9dtbrvZnkI/AAAAAAAAASU/TSKdLeQPRok/s1600/New+Picture+(10).png


41/62

41

Fosforilasi oksidatif adalah suatu lintasan metabolisme yang menggunakan

energi yang dilepaskan oleh oksidasi nutrien untuk menghasilkan ATP, dan

mereduksi gas oksigen menjadi air. Walaupun banyak bentuk kehidupan di bumi

menggunakan berbagai jenis nutrien, hampir semuanya menjalankan fosforilasi

oksidatif untuk menghasilkan ATP. Lintasan ini sangat umum digunakan karena

sangat efisien untuk mendapatkan energi, dibandingkan dengan proses fermentasi

alternatif lainnya seperti glikolisis anaerobik. Dalam proses fosforilasi oksidatif,

elektron yang dihasilkan oleh siklus asam sitrat akan ditransfer ke senyawa NAD+

yang berada di dalam matriks mitokondria. Setelah menerima elektron, NAD+

akan bereaksi menjadi NADH dan ion H+, kemudian mendonorkan elektronnya

ke rantai transpor elektron kompleks I dan FAD yang berada di dalam rantai

transpor elektron kompleks II. FAD akan menerima dua elektron, kemudian

bereaksi menjadi FADH2melalui reaksi redoks.

Reaksi redoks ini melepaskan energi yang digunakan untuk membentuk

ATP. Pada eukariota, reaksi redoks ini dijalankan oleh serangkaian kompleks

protein di dalam mitokondria, manakala pada prokariota, protein-protein ini

berada di membran dalam sel. Enzim yang saling berhubungan ini disebut sebagai

rantai transpor elektron. Pada eukariota, lima kompleks protein utama terlibatdalam proses ini, manakala pada prokariota, terdapat banyak enzim-enzim

berbeda yang terlibat.

Elektron yang melekat pada molekul rantai transpor elektron di sisi dalam

membran mitokondria akan menarik ion H+ menuju membran mitokondria sisi

luar, disebut kopling kemiosmotik,[4] yang menyebabkan kemiosmosis, yaitu

difusi ion H+ melalui ATP sintase ke dalam mitokondria yang berlawanan dengan

arah gradien pH, dari area dengan energi potensial elektrokimiawi lebih rendahmenuju matriks dengan energi potensial lebih tinggi. Proses kopling kemiosmotik

menghasilkan kombinasi gradien pH dan potensial listrik di sepanjang membran

ini yang disebut gaya gerak proton. Energi gaya gerak proton digunakan untuk

menghasilkan ATP melalui reaksi fosforilasi ADP.

Walaupun fosforilasi oksidatif adalah bagian vital metabolisme, ia

menghasilkan spesi oksigen reaktif seperti superoksida dan hidrogen peroksida

pada kompleks I. Hal ini dapat mengakibatkan pembentukan radikal bebas,

merusak sel tubuh, dan kemungkinan juga menyebabkan penuaan. Enzim-enzim


42/62

42

yang terlibat dalam lintasan metabolisme ini juga merupakan target dari banyak

obat dan racun yang dapat menghambat aktivitas enzim.

h.

Dekarboksilasi Oksidatif

Dekarboksilasi Oksidatif atau disingkat dengan DO adalah proses

Perubahan Piruvat menjadi AsetilkoezimA. Proses ini berlangsung karboksilasi

Oksidatif ini di membran luar mitocondria sebagai fase antara sebelum Siklus

Krebs ( Pra Siklus Krebs ) sehingga DO sering dimasukkan langsung dalam

Siklus krebs. Reaksi oksidasi piruvat hasil glikolisis menjadi asetil koenzim-A,

merupakan tahap reaksi penghubung yang penting antara glikolisis dengan jalur

metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur Krebs). Reaksi yang diaktalisisoleh kompleks piruvat dehidrogenase dalam matriks mitokondria melibatkan tiga

macam enzim (piruvat dehidrogenase, dihidrolipoil transasetilase, dan

dihidrolipoil dehidrogenase), lima macam koenzim (tiaminpirofosfat, asam lipoat,

koenzim-A, flavin adenin dinukleotida, dan nikotinamid adenine dinukleotida)

dan berlangsung dalam lima tahap reaksi.

Keseluruhan reaksi dekarboksilasi ini irreversibel, dengan G 0 = - 80

kkal per mol. Reaksi ini merupakan jalan masuk utama karbohidrat kedalam daur

Krebs. Tahap reaksi pertama dikatalis oleh piruvat dehidrogenase yang

menggunakan tiamin pirofosfat sebagai koenzimnya. Dekarboksilasi piruvat

menghasilkan senyawa -hidroksietil yang terkait pada gugus cincin tiazol dari

tiamin pirofosfat. Pada tahap reaksi kedua -hidroksietil didehidrogenase menjadi

asetil yang kemudian dipindahkan dari tiamin pirofosfat ke atom S dari koenzim

yang berikutnya, yaitu asam lipoat, yang terikat pada enzim dihidrolipoil

transasetilase.

Dalam hal ini gugus disulfida dari asam lipoat diubah menjadi bentuk

reduksinya, gugus sulfhidril. Pada tahap reaksi ketiga, gugus asetil dipindahkan

dengan perantara enzim dari gugus lipoil pada asam dihidrolipoat, kegugus tiol

(sulfhidril pada koenzim-A). Kemudian asetil ko-A dibebaskan dari sistem enzim

kompleks piruvat dehidrogenase. Pada tahap reaksi keempat gugus tiol pada

gugus lipoil yang terikat pada dihidrolipoil transasetilase dioksidasi kembali

menjadi bentuk disulfidanya dengan enzim dihidrolipoil dehidrogenase yang

berikatan dengan FAD (flavin adenin dinukleotida).


43/62

43

Akhirnya (tahap reaksi kelima) FADH + (bentuk reduksi dari FAD) yang tetap

terikat pada enzim, dioksidasi kembali oleh NAD + (nikotinamid adenin

dinukleotida) manjadi FAD, sedangkan NAD + berubah menjadi NADH (bentukreduksi dari NAD +).

i. Fermentasi

Fermentasi adalahproses pembebasan energy tanpa oksigen. Ciri-ciri dari

fermentasi adalah:

1. Terjadi pada organisme yang tidak membutuhkan oksigen bebas.

2. terjadi proses glikolisis.

3.

tidak terjadi penyaluran elektron ke Siklus Krebs dan Transpor

Elektron.

4. energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan

dengan Respirasi aerob.

Fermentasi terdiri atas 3 macam, yaitu:

Fermentasi Asam Laktat.

Fermentasi Alkohol.

Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi Asam Laktat merupakan proses fermentasi yang menghasilkan

Asam Laktat (asam susu = asam lelah). Ciri-ciri dari fermentasi asam laktat

adalah:

1.

Terjadi pada hewan tingkat tinggi dan manusia.
http://1.bp.blogspot.com/-zVctxqvv5eU/T9dt2vElAWI/AAAAAAAAASk/ruu7VXoSsDs/s1600/New+Picture+(12).png


44/62

44

2. menghasilkan Asam Laktat sebagai produk sampingan yang

mengakibatkan:.

a. napas tersengal-sengal

b.

pegal-pegal di sekujur tubuh

3. dihasilkan energi sebesar 2 ATP reaksi sederhananya:

2CH3CCOCOOH 2CH3CHOHCOOH + 47 kkal

Fermentasi Alkohol

Fermentasi Alkohol merupakan proses fermentasi yang menghasilkan

alkohol sebagai produk sampingan. Ciri-ciri fermentasi alkohol:

1. terjadi pada sel Ragi (Saccharomyces cerreviceae).

2. menghasilkan alkohol sebagai produk sampingan.

3. Alkohol mengakibatkan racun bagi organisme tersebut.

4. dihasilkan energi sebesar 2 ATP + 2 NADH2 reaksi sederhananya:

2CH3COCOOH 2CH3CH2OH + 2CO2+ 28 kkal
http://3.bp.blogspot.com/-nIxyCa9x0OA/T9dunmnbjiI/AAAAAAAAAS0/mH3S8RReSTE/s1600/New+Picture+(14).pnghttp://2.bp.blogspot.com/-DxYHH2Yoz0I/T9duaIMqYKI/AAAAAAAAASs/j-kLtieSIPk/s1600/New+Picture+(13).png


45/62

45

Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan proses fermentasi yang berlangsung

dalam keadaan aerob dan menghasilkan asam cuka8. Ciri-ciri fermentasi asam

cuka:

1. terjadi pada bakteri asam cuka.

2. substratnya adalah Etanol (Alkohol).

3. dihasilkan energi 5 kali lebih besar dari fermentasi alkohol, yaitu 10 ATP

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Katabolisme dan Anabolisme

a. Cahaya

b.

Suhuc. CO2

d. O2

e. H2O

f. Unsur/senyawa kimia

8 http://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part2.html
http://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part2.htmlhttp://www.biologi-sel.com/2012/11/anabolisme-dan-katabolisme-part2.html


46/62

46

BAB V

PROTEIN

A. STRUKTUR DAN FUNGSI PROTEIN

Protein adalah makromolekul yang paling banyak ditemukan di dalam sel

makhluk hidup dan merupakan 50 persen atau lebih dari berat kering sel. Protein

memiliki jumlah yang sangat bervariasi yang mulai dari struktur maupun

fungsinya. Peranan protein diantaranya sebagai katalisator, pendukung, cadangan,

sistem imun, alat gerak, sistem transpor, dan respon kimiawi. Protein-protein

tersebut merupakan hasil ekspresi dari informasi genetik masing-masing suatu

organisme tak terkecuali pada bakteri (Campbell et al., 2009; Lehninger et al.,2004). Protein dan gen memiliki hubungan yang sangat dekat dimana kode

genetik berupa DNA dienkripsi dalam bentuk kromosom yang selanjutnya kode

genetik tersebut ditranslasikan menjadi protein melalui serangkain mekanisme

yang melibatkan RNA dan ribosom (Vo-Dinh, 2005).

B. PENYUSUN PROTEIN

Protein tersusun dari peptida-peptida sehingga membentuk suatu polimer

yang disebut polipeptida. Setiap monomernya tersusun atas suatu asam amino.

Asam amino adalah molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan gugus

amino yang mana pada bagian pusat asam amino terdapat suatu atom karbon

asimetrik (Gambar 1). Pada keempat pasangannya yang berbeda itu adalah gugus

amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan berbagai gugus yang disimbolkan

dengan huruf R. Gugus R disebut juga sebagai Rantai samping yang berbeda

dengan gugus amino. (Campbell et al., 2009).

Gambar 1. Struktur umum asam amino (Lehninger et al., 2004).
http://3.bp.blogspot.com/-tE8HLKm-Yb0/UGbwgRLHfoI/AAAAAAAACsA/3qBVZDMc4dU/s1600/1.jpg


47/62

47

Gambar 2. Level dari struktur protein (Berg et al., 2006).

Asam amino dalam suatu protein memiliki bentuk L, terionisir dalamlarutan, dan memiliki bentuk C asimetris kecuali asam amino jenis glisin. Asamamino standar memiliki jumlah sebanyak 20 macam. Dari 20 macam asam aminotersebut terbentuklah suatu rantai polipeptida. Rantai asam amino akan dilipatmenjadi bentuk 3 dimensi dan menjadi bentuk protein spesifik yang diperlukan

oleh berbagai aktivitas metabolisme atau menjadi komponen suatu sel (Lehningeret al., 2004; Vo-Dinh, 2005). Di dalam protein tersusun 20 macam asam aminoyang memiliki karakteristik yang bebeda-beda sehingga dapat dikelompokkan

berdasarkan sifat dan ciri rantai sampingnya (gugus R). Pengelompokan tersebutantara lain asam amino bersifat polar (serin, treonin, sistein, asparagin, danglutamin); non-polar (glisin, alanin, prolin, valin, leusin, isoleusin, dan metionin);gugus aromatik (fenilalanin, tirosin, triptofan); bermuatan positif (lisin, histidin,arginin); dan bermuatan negatif (aspartat dan glutamat). Pengelompokan tersebutdidasarkan pada polaritas, ukuran, dan bentuk dari suatu asam amino (Lehningeret al., 2004; Murray et al., 2009).

C.

STRUKTUR PROTEINProtein yang tersusun dari rantai asam amino akan memiliki berbagai

macam struktur yang khas pada masing-masing protein. Karena protein disusun

oleh asam amino yang berbeda secara kimiawinya, maka suatu protein akan

terangkai melalui ikatan peptida dan bahkan terkadang dihubungkan oleh ikatan

sulfida. Selanjutnya protein bisa mengalami pelipatan-pelipatan membentuk

struktur yang bermacam-macam. Adapun struktur protein meliputi struktur

primer, struktur sekunder, struktur tersier, dan struktur kuartener (Gambar 2).

Gambar 3. Reaksi pembentukan peptida melalui reaksi dehidrasi (Voet & Judith, 2009).
http://2.bp.blogspot.com/-xAQFiHsPesQ/UGbw_Bs81AI/AAAAAAAACsQ/q9zj0fjWWm4/s1600/3.+pembentukan+peptida.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-7ooXoq8inCE/UGbwjGoCjTI/AAAAAAAACsI/Z5Syiguv_IQ/s1600/2.jpg


48/62

48

Gambar 4. Struktur primer dari protein (Campbell et al., 2009).

a. Struktur primer merupakan struktur yang sederhana dengan urutan-

urutan asam amino yang tersusun secara linear yang mirip seperti tatanan huruf

dalam sebuah kata dan tidak terjadi percabangan rantai (Gambar 4). Struktur

primer terbentuk melalui ikatan antara gugus amino dengan gugus

karboksil (Gambar 3). Ikatan tersebut dinamakan ikatan peptida atau ikatan

amida (Berg et al., 2006; Lodish et al., 2003). Struktur ini dapat menentukanurutan suatu asam amino dari suatu polipeptida (Voet & Judith, 2009).

b. Struktur sekunder merupakan kombinasi antara struktur primer yang

linear distabilkan oleh ikatan hidrogen antara gugus =CO dan =NH di sepanjang

tulang belakang polipeptida. Salah satu contoh struktur sekunder adalah -heliks

dan -pleated (Gambar 5 dan 6). Struktur ini memiliki segmen-segmen dalam

polipeptida yang terlilit atau terlipat secara berulang. (Campbell et al., 2009;

Conn, 2008).
http://3.bp.blogspot.com/-g-G5fVGA3fc/UGbxAvnMCmI/AAAAAAAACsY/3v4y1mZklSg/s1600/4.+struktur+primer.jpg


49/62

49

Gambar 5. Struktur sekunder -heliks (Murray et al, 2009).

Gambar 6. Struktur sekunder -pleated (Campbell et al., 2009).

Struktur -heliks terbentuk antara masing-masing atom oksigen karbonil padasuatu ikatan peptida dengan hidrogen yang melekat ke gugus amida pada suatu

ikatan peptida empat residu asam amino di sepanjang rantai polipeptida (Murray

et al, 2009).

Pada struktur sekunder -pleated terbentuk melalui ikatan hidrogen antara

daerah linear rantai polipeptida. -pleated ditemukan dua macam bentuk, yakni

antipararel dan pararel (Gambar 7 dan 8). Keduanya berbeda dalam hal pola

ikatan hidrogennya. Pada bentuk konformasi antipararel memiliki konformasiikatan sebesar 7 , sementara konformasi pada bentuk pararel lebih pendek yaitu

6,5 (Lehninger et al, 2004). Jika ikatan hidrogen ini dapat terbentuk antara dua

rantai polipeptida yang terpisah atau antara dua daerah pada sebuah rantai tunggal

yang melipat sendiri yang melibatkan empat struktur asam amino, maka dikenal

dengan istilah turn yang ditunjukkan dalam Gambar 9 (Murray et al, 2009).
http://3.bp.blogspot.com/-WjqaEq9ZEGw/UGbxf3oq8AI/AAAAAAAACso/rqZNxkyZclQ/s1600/6.+struktur+sekunder.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-o0xLs6FXA6c/UGbxB4OEXrI/AAAAAAAACsg/Md_31_tx-6s/s1600/5.+struktur+alfa.jpg


50/62

50

Gambar 7. Bentuk konformasi antipararel (Berg, 2006).

Gambar 8. Bentuk konformasi pararel (Berg, 2006).

Gambar 9. Bentuk konformasi turn yang melibatkan empat residu asam amino (Lehninger etal., 2004).

c. Struktur tersier dari suatu protein adalah lapisan yang tumpang tindih di

atas pola struktur sekunder yang terdiri atas pemutarbalikan tak beraturan dari

ikatan antara rantai samping (gugus R) berbagai asam amino (Gambar 10).Struktur ini merupakan konformasi tiga dimensi yang mengacu pada hubungan

spasial antar struktur sekunder. Struktur ini distabilkan oleh empat macam ikatan,

yakni ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan kovalen, dan ikatan hidrofobik. Dalam

struktur ini, ikatan hidrofobik sangat penting bagi protein. Asam amino yang

memiliki sifat hidrofobik akan berikatan di bagian dalam protein globuler yang

tidak berikatan dengan air, sementara asam amino yang bersifat hodrofilik secara
http://2.bp.blogspot.com/-oJrJJsMXL2k/UGbx3OrbebI/AAAAAAAACtA/V71R5G9wevo/s1600/9.+beta+turn.jpghttp://3.bp.blogspot.com/-bN4rpE70S9k/UGbxiu817SI/AAAAAAAACs4/efZSK9fYGF4/s1600/8.+pararel.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-EbBovC-4nFE/UGbxhHyAiBI/AAAAAAAACsw/1efF_f1JLNU/s1600/7.+struktur+antipararel.jpg


51/62

51

umum akan berada di sisi permukaan luar yang berikatan dengan air di

sekelilingnya (Murray et al, 2009; Lehninger et al, 2004)9.

Gambar 10. Bentuk struktur tersier dari protein denitrificans cytochrome C550 pada bakteri

Paracoccus denitrificans(Timkovich and Dickerson, 1976).

d. Struktur kuarterner adalah gambaran dari pengaturan sub-unit atau

promoter protein dalam ruang. Struktur ini memiliki dua atau lebih dari sub-unit

protein dengan struktur tersier yang akan membentuk protein kompleks yang

fungsional. ikatan yang berperan dalam struktur ini adalah ikatan nonkovalen,

yakni interaksi elektrostatis, hidrogen, dan hidrofobik. Protein dengan struktur

kuarterner sering disebut juga dengan protein multimerik. Jika protein yang

tersusun dari dua sub-unit disebut dengan protein dimerik dan jika tersusun dariempat sub-unit disebut dengan protein tetramerik (Gambar 11) (Lodish et al.,

2003; Murray et al, 2009).

Gambar 11. Beberapa contoh bentuk struktur kuartener

9 http://www.generasibiologi.com/2012/09/struktur-dan-fungsi-protein.html
http://2.bp.blogspot.com/-evsuUy-X7YI/UGbyAKV-QOI/AAAAAAAACtQ/YazcFy3q5Cs/s1600/11.+protein+kuartener.jpghttp://1.bp.blogspot.com/-2C-XEoVOAP0/UGbx400bhMI/AAAAAAAACtI/M8LT2wDv_LA/s1600/10.+protein+tersier.jpg


52/62

52

BAB VI

SINTESIS PROTEIN

A. SINTESIS PROTEIN

Protein adalah senyawa organik yang penting hadir dalam organisme hidup.

Mereka sangat penting di hampir semua fungsi sel, meskipun protein spesifik

yang terlibat dalam fungsi tertentu. Protein terdiri dari rantai panjang asam amino,

baik yang diatur dalam pola linear atau dilipat untuk membentuk struktur yang

kompleks. Berdasarkan kompleksitas struktural, struktur protein diklasifikasikan

menjadi empat jenis primer, sekunder, tersier dan kuaterner. Juga, jenis asam

amino memainkan peran penting dalam menentukan ekspresi gen.

Sintesis protein adalah prosedur biologis yang dilakukan oleh sel-sel hidup

untuk membuat protein dalam cara langkah-demi-langkah. Seringkali, digunakan

untuk menunjukkan terjemahan, yang sebaliknya merupakan bagian utama dalam

proses sintesis protein. Ketika dipelajari secara rinci, sintesis protein sangat

kompleks. Proses itu sendiri dimulai dengan produksi asam amino yang berbeda,

dari yang beberapa berasal dari sumber makanan. Mari kita lihat sekilas proses

sintesis protein.

B. Proses Sintesis Protein

Sintesis protein terdiri dari dua bagian utama transkripsi dan translasi.

Proses ini melibatkan asam ribonukleat (RNA), asam deoksiribonukleat (DNA)

dan satu set enzim. Semua jenis asam ribonukleat, yaitu asam ribonukleat

messenger (mRNA), asam ribonukleat ribosom (rRNA) dan transfer asam

ribonukleat (tRNA) yang diperlukan untuk sintesis protein. Lihat informasi

berikut untuk memahami dua bagian dalam proses sintesis protein.

a. Transkripsi

Transkripsi adalah bagian pertama dalam proses sintesis protein. Ini terjadi

dalam inti sel, di mana asam deoksiribonukleat (DNA) bertempat di kromosom.

Seperti kita semua tahu, DNA adalah struktur heliks ganda. Dari dua untai paralel,


53/62

53

satu bertindak sebagai template untuk menghasilkan mRNA. Sebagai langkah

inisiasi transkripsi, RNA polimerase mengikat dirinya ke situs tertentu (daerah

promoter) di salah satu untai DNA yang akan bertindak sebagai template.

Setelah keterikatannya dengan untai cetakan DNA, enzim polimerase mensintesis

polimer mRNA di bawah arahan template DNA. MRNA untai terus memanjang

sampai polimerase mencapai wilayah terminator dalam template DNA. Dengan

demikian, transkripsi DNA mencakup tiga langkah inisiasi, elongasi dan

terminasi. mRNA Yang baru ditranskripsi dilepaskan oleh enzim polimerase,

yang kemudian bermigrasi ke sitoplasma untuk menyelesaikan proses sintesis

protein. Mengenal lebih lanjut tentang transkripsi DNA.

b. Translasi

Bagian utama kedua dari proses ini adalah terjemahan. Bertentangan

dengan transkripsi yang terjadi dalam inti, terjemahan berlangsung dalam

sitoplasma sel. Bagian ini dimulai segera setelah mRNA ditranskripsi memasuki

sitoplasma. Ribosom hadir dalam sitoplasma segera melekat pada mRNA pada

situs tertentu, yang disebut kodon start. Asil tRNA amino juga mengikat pada

untai mRNA. Fase ini disebut inisiasi.

Ketika ribosom bergerak sepanjang untai mRNA, amino asil tRNA

membawa asam amino satu per satu. Tahap ini tertentu disebut elongasi. Pada

tahap terminasi, ribosom membaca kodon terakhir dari untai mRNA. Dengan ini,

berakhir bagian terjemahan dan rantai polipeptida dilepaskan. Tepatnya bicara,

dalam terjemahan, ribosom dan tRNA menempel pada mRNA, yang membaca

informasi ini kode dalam rantai tersebut. Dengan demikian sintesis protein dari

urutan asam amino tertentu terjadi. Secara keseluruhan, proses sintesis protein

melibatkan transkripsi DNA untuk mRNA, yang kemudian diterjemahkan

menjadi protein. Dengan demikian, kita telah melihat proses sintesis protein

memerlukan koordinasi yang tepat dari RNA, DNA, enzim dan ribosom. Dan

prosedur bijaksana langkah sintesis protein juga dikenal sebagai dogma sentral

dalam biologi molekuler.


54/62

54

C. KODE GENETIK

Kelompok nukleotida yang mengkode asam amino disebut dengan

Kodon.

Kodon terdiri dari 3 nukleotida berdekatan (triple kodon),

menghasilkan 64

kodon spesifik.

KODE GENETIK (Pemakaian Kodon dlm mRNA)


55/62

55

D.MEKANISME BIOSINTESIS PROTEIN

Semua RNA (tRNA, mRNA dan rRNA) yang berbeda terlibat dalam

sintesis protein. Proses biosintesis protein disebut Penerjemahan, karena

informasi harus dipindahkan dari bahasa empat huruf asam nukleat (U,C,A,G)

menjadi bahasa 20-huruf unsur-unsur pokok asam amino protein. Proses sintesis

protein di uraikan dalam beberapa fase :

Fase pembtk aminoasil-tRNA

Fase inisiasi

Fase elongasi

Fase terminasi

Pembentukan protein fungsional

FASE PBTK AMINOASILtRNA

Pembentukan aminoasil-tRNA dikatalisis oleh enzim

aminoasil-tRNA sintetase

Langkah 1

Asam amino + ATP aminoasil-AMP + PPi

Langkah 2

aminoasil-AMP + tRNA aminoasil-tRNA + AMP


56/62

56

FASE INISIASI

Pembentukan Ribosom 80S

1. Pengikatan subunit ribosom 40S ke mRNA (IF3)

2. Melekatkan antikodon tRNA pd kodon pertama mRNA (GTP, IF-1 danIF- 2)

3. Pegikatan ribosom 60S ke mRNA

ribosom 80S

Tempat P (peptidil-tRNA)

Tempat A (aminoasil-tRNA)

4. Kodon pertama yg ditranslasi adalah AUG (met)


57/62

57


58/62

58

FASE TERMINASI

Terjadi ketika kodon tanpa makna dikenali

1. Setelah elongasi dlm proses polimerisasiprotein, kodon terminasi

(tanpa makna) muncul di tempat A

2. Faktor pelepasan dan GTP akan menghidrolisis ikatan antara peptida

dan t-RNA (tempat A ) Proses hidrolisisprotein + tRNA

3. Ribosom 80S berdisosiasi mjd 40S dan 60S dan kmd didaur ulang .


59/62

59

PEMBENTUKAN PROTEIN FUNGSIONAL

Polipeptida yang terbentuk dari proses sintesis

Membentuk protein fungsional

Sekunder

Tersier

Kuartener


60/62

60

PENGATURAN BIOSINTESIS PROTEIN

Sistem lac operon (operon laktosa)

Pertama kalibakteri E Coli Francois Jacob dan Jacques Monod

Operon kelompok (bbrp) gen struktural yg diekspresikan secara

bersama- sama dengan menggunakan promoter yang sama.

Sistem lac operon sistem pengendalian ekspresi gen-gen yang

bertanggung jawab di dalam metabolisme laktosa.

Pengaturan negatif , Glukosa ada Tanpa induksirepresor + operator

Pengaturan positif, Tanpa glukosa Induksi adarepresor + penginduksi


61/62

61

Antibiotika yang menghambat sintesis protein

Antibotik Langkah yang dihambat

Kloramfenikol Peptidil tranferase ribosom

Sreptomisin Inisiasi kodon mRNA salah baca

Tetrasiklin Mencegah pencantelan aminoasil-

tRNA

Puromisin Mengikat tempat Aterminasi dini

Sikloheksimid Peptidil tranferase ribosom


62/62

MODUL BIOSEL AZIZA.pdf

Documents

Transcript of MODUL BIOSEL AZIZA.pdf