metabolisme pada sel (biologi XII)

Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme.

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Anabolisme/AsimilasI/Sintesis,
yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.
Contoh : fotosintesis (asimilasi C)

energi cahaya
6 CO2 + 6 H2O ———————————> C6H1206 + 6 02
klorofil glukosa
(energi kimia)

Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.
2. Katabolisme (Dissimilasi),
yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik tersebut.
Contoh:
enzim
C6H12O6 + 6 O2 ———————————> 6 CO2 + 6 H2O + 686 KKal.
energi kimia

Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.

• Katabolisme disebut juga respirasi, merupakan proses pemecahan bahan organik menjadi bahan anorganik dan melepaskan sejumlah energi (reaksi eksergonik).
• Energi yang lepas tersebut digunakan untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan sumber energi untuk seluruh aktivitas kehidupan.

• Pada prinsipnya katabolisme merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), karena itu dalam reaksi tersebut diperlukan akseptor elektron untuk menerima elektron dari reaksi oksidasi bahan organik.

Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:

1. NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
2. FAD (flavin adenin dinukleotida)
3. Ubikuinon
4. Sitokrom
5. Oksigen

Ada empat langkah dalam proses respirasi, yaitu:

1. glikolisis
2. dekarboksilasi oksidatif
3. daur Krebs
4. dan rantai transpor elektron.

1. Glikolisis

• Glikolisis berlangsung di sitosol, merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang memiliki 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang memiliki 3 atom C.
• Reaksi yang berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP, 2 Asam Piruvat 
  

2. Dekarboksilasi Oksidatif

• Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria, sebenarnya merupakan langkah awal untuk memulai langkah ketiga, yaitu daur Krebs.
• Pada langkah ini 2 molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA (asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH dan 2 CO2
  

3. Daur Krebs

• Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria.
• Asetil-KoA yang terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif, memasuki daur ini.
• Pada akhir siklus dihasilkan 6 NADH, 4 CO2 2 FADH, dan 2 ATP. (lihat skema di bawah)

4. Rantai Transpor Elektron

• Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria.
• Prinsip dari reaksi ini adalah: setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP.

• Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP.
• Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD, energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP.
• Jadi, satu mol glukosa yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP.

Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah pada proses respirasi.

Proses	ATP	NADH	FADH
Glikolisis Dekarboksilasi oksidatif Daur Krebs Rantai transpor elektron	2 - 2 34	2 2 6 -	- - 2 -
Total	38	10	2

(http://zhuldyn.wordpress.com)
Respirasi Anaerob

• Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan membentuk H2O.
• Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan berlangsungnya respirasi anaerob.
• Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat pada otot, dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi).

Fermentasi asam laktat

• Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir.
• Akibatnya asam piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot.
• Peristiwa ini hanya menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.

CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E

(asam piruvat) (asam laktat)

2. Fermentasi alkohol

• Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima H dari NADH sehingga terbentuk etanol.
• Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.

evolusi (biologi XII)

Evolusi ialah proses perubahan yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memakan waktu yang lama.

Dikenal 2 macam evolusi:

1. Evolusi progresif :
evolusi meonju pada kemungkinan dapat bertahan hidup (survive).

2. Evolusi regresif (retrogreslf) :
evolusi menuju pada kemungkinan menjadi punah.

Teori evolusi merupakan perpaduan antara ide (gagasan) den fakta (kenyataan). Yang dianggap sebagai pencetus ide evolusi ialah Charles Darwin (1809-1892) yang menerbitkan buku mengenai asal mula spesies pada tahun 1859, dengan judul "On the ofiginof species by means of natural selection" atau "The preservation of favored races in the struggle for life".

Alfred Wallace (1823-1913) secara terpisah mengembangkan pemikirannya dan menghasilkan konsepsi yang sama dengan pendapat Charles Darwin.

Joseph Hooker, teman Charles Darwin menggabungkan tulisan Alfred Wallace den Charles Darwin. Judul kedua tulisan tersebut menjadi "On the tendency of species to from vafieties and on the perpetuation of vafieties and species by natural means of selection".


D. Teori Evolusi Biologi
1) Evolusi Dari Kelompok Awal
Dari sederetan peristiwa yang disebut di muka, pada akhirnya terbentuklah sel awal yang selanjutnya merupakan bentuk permulaan dari makhluk bersel satu. Dalam kenyataan menunjukkan bahwa perbedaan antara hewan tingkat rendah dan tumbuhan tingkat rendah tidak jelas. Sehingga
menuntun orang untuk berpendapat bahwa hewan maupun tumbuhan bersel satu berasal dari satu bentuk asal yang juga merupakan bentuk asal dari flagelata yang kini dijumpai. Contoh flaqelata yang dijumpai yang menunjukkan sifat seperti tumbuhan maupun hewan adalah Euglena dan Voluox.
2) Bentuk Pertama Tumbuhan
Ciri bentuk pertama dari tumbuhan adaIah menghilangnya flagela dan berkembangnya klorofil. Dari bentuk awal ini kemudian berkembang alga, yaitu alga hijau, (yang diperkirakan berasal dari alga hijau - biru), alga perang, alga merah dan sebagainya.
Semua alga mengandung klorofil di samping adanya pigmen lain. perubahan selanjutnya adalah perkembangan alga bersel satu menjadi alga bersel banyak. Alga hijau dianggap sebagai asal – asul dari lumut, yaitu suatu perubahan bentuk kehidupan dari air ke bentuk kehidupan di
darat. Bentuk kehidupan simbiosis terlihat pada lumut kerak, yaitu bentuk kehidupan simbiosis antara alga hijau dan alga biru dengan jamur.
3) Bentuk Awal dari Hewan
Dari bentuk awal yang rrrenyerupai flagelata kemudian timbul flagelata yang menyerupai flagelata yang ada sekarang.
Organisme inilah yang kemudian mewakili kelompok protozoa, yang kemudian dari radiasi yang bersifat adaptatif timbullah protozoa-protozoa yang lain, yaitu kelompok ameboid, kelompok yang bersilia, dan protozoa
yang bersifat parasit.
Hewan ciliata cenderung untuk mempertahankan bentuknya dari masa ke masa, sedangkan hewan protozoa mempunyai bentuk adaptasi antara lain yang hidup di air tawar dan yang hidup di daratan.
Dari hewan bersel satu, terjadi perubahan yang berupa hewan bersel banyak.
Diduga bahwa hewan bersel banyak mula – mula berbentuk bola yang berongga, terdiri dari sel-sel yang hanya satu lapis saja.
Berdasarkan hipotesis, hewan tersebut disebut blastea. Nama ini diambil dari satu bentuk esensial yang selalu dilalui oleh setiap makhluk hidup bersel banyak dalam perkembangan embriologinya.
Alga dan protozoa sekarang ini merupakan hasil radiasi yang pertama, sedangkan blastea tidak lagi dijumpai, kecuali dalam bentuk blastula dalam perkembangan embrio makhluk hidup bersel banyak.
Bentuk blastea merupakan bentuk yang memungkinkan untuk berkembang lebih jauh yaitu pada radiasi kedua dan ketiga.
a. Radiasi yang kedua
Secara hipotesis perkembangan hewan dari bentuk blastea adalah sebagai berikut.
1. Dari tingkat blastula, embrio hewan berkembang ke arah tingkat gastrula, sehingga terjadi 2 lapisan, yaitu lapisan dalam (endoderma) dan lapisan luar (ektoderma). Dalam tingkat gastrula hewan tersebut berkembang menjadi dewasa. Lihat Gambar 8.10. Contoh hewan diploblastik yang kita jumpai sekarang adalah Porifera dan Coelenterata.
2. Kemungkinan lain adalah bahwa setelah melalui tingkat blastula dan gastrula, maka embrionya tidak berkembang menjadi hewan dewasa, tetapi antara lapisan endoderma dan lapisan ektoderma, terbentuklah lapisan mesoderma. Setelah terbentuk lapisan mesoderma
baru-lah berkembang menjadi hewan dewasa.
Hewan ini tidak lagi dijumpai, namun keturunannya yang terbentuk sebagai hasil evolutif (radiasi ketiga), dijumpai dalam berbagai bentuk. Lihat Gambar 8.11.
b. Radiasi Aang ketiga
Tipe-tipe triploblas dapat digolongkan dalam 4 kelompok besar hewan hewan berikut ini karena meskipun mempunyai mesoderma tetapi berbeda asalnya (dari bagian mana) dan perkembangannya menjadi embrio. Radiasi ketiga ini terbagi menjadi 4 kelompok berikut ini. Lihat Gambar 8.12 di halaman 146



I ) Kelompok I
Pada kelompok I ini bagian di kanan dan kiri dari mesoderma membentuk
benjolan yang kemudian meluas sehingga mengisi ruangan di antara ektoderma dan endoderma. Ruang yang terbentuk disebut coelom.
karena coelom bentuk asalnya dari endoderma maka disebut enterocoelmata. Contohnya: Echinodermata dan
Chordata.
2) Kelompok ll
Pada kelompok II mesoderma berasal derri ektoderma. Ektoderma melepaskan keiompok-kelompok sel dalam ruangan di antara endoderma dan ektoderma, sehingga mesodermanya kompak dan tidak dijumpai coelom. Hewan yang tidak memiliki coelom termasuk dalam acoelomata. Contohnva: cacing pipih dan cacing pita.
3) Kelompok III
Pada kelompok III ini mesoderma terbentuk dari endoderma maupun ektoderma, hanya saja setelah mesoderma terbentuk maka terjadi celah yang kemudian berkembang menjadi coelom. Coelom tersebut
dinamakan schizocoel, hewan yang memiliki schizocoel disebut schizocoelomata. Contohnya, Annelida, Mollusca, dan Arthropoda
(Crustacea, Insekta, labah-labah).
4) Kelompok IV
Pada kelompok IV, mesoderma dibentuk oleh ektoderma, hanya saja mesoderma tak memenuhi ruangan seluruhnya, sehingga dengan demikian ruangan tidak dibatasi oleh mesoderma tetapi oleh ektoderma. Oleh karena itu, coelom tersebut dinamakan pseudocoel. Hewan yang memiliki pseudocoel termasuk dalam pseudocoelomata.
Contohnya: Rotifera dan cacing gilik atau nematoda.
Pada masa embrio, Annelida yang hidup di laut dan Mollusca sangat serupa, sehingga sulit sekali untuk dibedakan. Demikian juga antara insekta dan cacing tanah bentuk embrionya sulit sekali dibedakan meskipun bentuk dewasa mereka berbeda sama sekali.
Hewan-hewan triploblastik pada dasarnya adalah simetri bilateral. Ada anggapan bahwa pada waktu terjadi perubahan bentuk dari diploblastik ke triploblastik terjadi juga perubahan bentuk simetrinya, yaitu dari
Simetri radial ke simetri bilateral.

E. Teori Evolusi pada Kelompok Modern
Evolusi invertebrata yang terdiri dari 30 filum dimulai dari nenek moyang berupa protista yang hidup di laut. Protista bercabang tiga, dimulai dari filum Porifera, filum Cnidaria, dan filum Plathyhelminthes. Filum Plathyhelminthes bercabang menjadi tiga.
Cabang pertama bercabang lagi menjadi tiga dimulai dari filum Mollusca, filum Annelida, dan filum Arthropoda. Cabang kedua menjadi filum Nematoda. Sedang cabang ketiga menjadi dua, yaitu filum Echinodermata
dan filum Chordata.
Perhatikan skema berikut ini!


Dari evolusi invertebrata dapat kita ketahui bahwa evolusi vertebrata berasal dari nenek moyang berupa Echinodermata. Echinodermata
akan berkembang menjadi Echinodermata modern contohnya bintang laut,
dan bulu babi, Hemichordata, Chordata primitif yang terdiri dari Tunicata dan Lancelets, vertebrata modern yang terdiri dari tujuh kelas yaitu: Agnata, Chondrichtyes, Osteichthyes, Ampibia, Reptilia, Aves, dan
Mammalia.
Untuk melihat lebih jelas evolusi vertebrata yang dihubungkan dengan waktu, kita perhatikan Gambar 8.13.

reproduksi pada sel (biologi XII)

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

MITOSIS adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:

1. Profase :
pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin
menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi
kromatid.

2. Metafase:
pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang
pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom
/kromatid mudah diamati dan dipelajari.

3. Anafase:
pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju
    ke kutub-kutub pembelahan sel.

4. Telofase:
pada tahap ini terjadi peristiwa KARIOKINESIS (pembagian inti
menjadi dua bagian) dan SITOKINESIS (pembagian sitoplasma
menjadi dua bagian).

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.

Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II Baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interface.


PERBEDAAN ANTARA MITOSIS DENGAN MEIOSIS

Aspek yang dibedakan	Mitosis	Meiosis
Tujuan	Untuk pertumbuhan	Sifat mempertahan-kan diploid
Hasil pembelahan	2 sel anak	4 sel anak
Sifat sel anak	diploid (2n)	haploid (n)
Tempat terjadinya	sel somatis	sel gonad

Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporogenesis (Megasporogenesis) dan Mikrosporogenesis. 
Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).

Gbr. a. Ultrastruktur Sel Hewan, b. Ultrastruktur Sel Tumbuhan

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. Granuler (Rough E.R)
• RE. Agranuler (Smooth E.R)

Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur R.E. hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

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 Krista

Fungsi 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.

J. 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 Tonoplas

Vakuola 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 pati

Pada 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. Mikrofilamen
Seperti 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 :
• Selapue 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 dijumpai
pada 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.