tugas bikomia

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Setiap benda, baik yang hidup maupun yang mati memiliki ciri sendiri yang membedakannya dengan benda lain. Salah satu pembeda yang memiliki kelompok yang paling besar adalah perbedaan antara benda yang hidup dan benda yang mati. Materi hidup memiliki banyak hal yang tidak dimiliki benda mati. Ada pebedaan yang bisa langsung kita lihat, ada yang harus dipelajari lebih mendalam dahulu sebelum menentukannya.

Setiap makhluk hidup memiliki sel. Dari makhluk hidup yang paling sederhana (uniselluler) hingga makhluk tingkat tinggi yang kompleks (multiselluler). Setiap sel, memiliki bagian-bagian di dalamnya, seperti manusia yang memilki organ-organ dalam tubuhnya. Organ atau organel inilah yang membantunya menjalankan aktivitas hidup dari sel itu. Baik pada makhluk bersel satu, maupun pada makhluk bersel banyak.

B.  Tujuan

Kita telah mengenal ciri-ciri dari makhluk hidup, yang membedakannya dengan benda mati sejak kita berada di bangku SD. Namun, perbedaan yang kita kenal itu hanyalah hal yang tampak dari luar dan merupakan hal yang sangat dasar. Makalah ini menjelaskan perbedaan yang lebih mendalam antara materi hidup dari benda mati.

Masing-masing organel dalam sel memiliki fungsi dan kegunaannya masing-masing dan berbeda antara yang satu dengan yang lain. Makalah ini juga menjelaskan beberapa oraganel yang terdapat pada sel, terutama organel-organel sel yang terdapat  pada sel tumbuhan.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Ciri Materi Hidup

Secara umum ciri-ciri benda, materi, atau makhluk hidup yang biasa dikenal adalah bahwa materi hidup memiliki protoplasma, memiliki bentuk dan ukuran, serta melakukan aktivitas kehidupan yang membedakannya dengan benda mati. Padahal pada dasarnya, materi hidup tersusun atas molekul-molekul yang tidak bernyawa. Bila komponen benda hidup diisolasi dan diteliti satu persatu, molekul-molekul ini tidak bertentangan dengan semua hokum fisis dan kimia yang berlaku bagi benda-benda mati. Namun bila lebih jauh dipelajari, masih banyak ciri atau sifat khusus dari materi hidup yang tidak diperlihatkan oleh benda mati.

1.    Materi Hidup Bersifat Kompleks dan Terorganisasi secara Baik

Materi hidup diperlengkapi oleh struktur internal yang ruwet dan mengandung banyak molekul kompleks. Lebaih jauh lagi, terdapat sekian juta spesies yang berbeda pada materi hidup. Sebaliknya, pada benda mati seperti tanah liat, pasir, batuan, dan air laut biasanya terdiri dari campuran acak dari senyawa kimia yang relatif sederhana.

Salah satu hal yang berkaitan erat dengan ciri ini adalah proses reaksi kimia yang terjadi pada enzim dan metabolisme sel. Enzim melangsungkan urutan reaksi-reaksi kimia secara terorganisasi. Sedangkan metabolisme sel selalu diatur.

Sel dapat berfungsi sebagai mesin kimia, karena adanya enzim, katalisator yang mampu meningkatkan kecepatan reaksi kimia spesifik tanpa ikut bereaksi. Enzim merupakan molekul protein yang amat spesifik, dibentuk oleh sel dari unit-unit sederhana asam amino. Tiap jenis enzim umumnya hanya dapat mengkatalisa satu jenis reaksi kiia spesifik. Jadi, ratusan jenis enzim yang berbeda diperlukan oleh metabolismeeetiap jenis sel. Enzim bersifat jauh lebih efisien dibandingkan dengan katalisator buatan para kimiawan, karena molekul enzim lebih spesifik, daya katalisatornya jauh lebih efisien, dan dapat berfungsi pada kondisi suhu dan konsentrasi ion hidrogen normal. Enzim dapat mengkatalisa dalam waktu beberapa detik urutan reaksi kompleks yang akan membutuhkan beberapa hari, minggu, atau bulan jika dikejakan dalam laboratorium kimia. Lebih jauh lagi, reaksi-reaksi yang dikatalisa oleh enzim berlangsung sempurna, dengan produk 100%, tanpa produk samping. Kebalikannya, jika para kimiawan organik melangsungkan reaksi-reaksi dilaboraorium, hamper selalu terbentuk satuatau lebih produk samping. Karena enzim dapat mempercepat jalur tunggal reaksi suatu molekul tanpa mempercepat kemungkinan reaksi-reaksi lainnya, sel hidup dapat melangsungkan berbagai reaksi kimia secara serentak tanpa terhambat oleh adanya produk samping yang tidak diinginkan.

Ratusan reaksi kimia enzimatis di dalam sel diatur menjadi baynak urutan reaksi-reaksi bertahap yang berbeda. Urutan ini dapat erdiri dari 2 sampai 20 atau lebih tahap reaksi. Beberapa di antara urutan reaksi enzimatis menguraikan nutrisi organik menjadi produk akhir yang lebih sederhana untuk memperoleh energi kimia. Proses lain yang membutuhkan energi adalah pembentukan makromolekul kompleks secara bertahap dari molekul-molekul  pemulanya yang lebih kecil. Jalur-jalur enzimatis ini, yang mendasari metabolisme sel, bersifat saling berhubungan.

Sel-sel yang tumbuh secara serempak dapat melangsungkan sintesa ribuan jenis molekul protein dan asam nukleat dalam proporsi yang tepat, yang dibutuhkan untuk menyusun protoplasma hidup yang fungsional, yang khas bagi spesies masing-masing. Jadi, reaksi-reaksi enzimatis pada metabolisme diatur secara cermat, sehingga hanya terdapat jumlah yang dibutuhkan dari tiap jenis molekul unit penyusun, dan mengelompokkan molekul-molekul ini menjadi sejumlah tertentu dari molekul tiap-tiap jenis asam nukleat, protein dan lipid atau polisakarida. Lebih jauh lagi, sel hidup mampu mengatur katalisatornya sendiri, yakni enzim. Jadi, sel dapat menghentikan sintesis enzim yang dibutuhkan untuk membuat suatu produk tertentu dari molekul pemulanya, jika produk tersebut telah tersedia di lingkungannya. Sifat penyesuaian dan pengaturan diri sendiri ini menyebabkan sel hidup dapat mempertahankan dirinya dalam keadaan mantap, walaupun terjadi fluktuasi di lingkungan luar.

2.    Tiap Komponen Materi Hidup Mempunyai Fungsi atau Tujuan Tertentu

Hal ini berlaku tidak hanya bagi komponen makroskopik seperti jantung, paru-paru, dan otak, tapi juga pada struktur intraselular mikroskopik seperti inti sel. Bahkan senyawa kimia di dalam sel seperti protein dan lemak mempunyai fungsi khusus.

3.    Materi Hidup Mempunyai Kemampuan untuk Mengekstrak, Mengubah, dan Menggunakan Energi Lingkungannya

Materi hidup mengekstrak, mengubah, dan menggunakan energi lingkungannya dalam bentuk zat gizi organik atau energi pancaran sinar matahari. Energi serupa ini memungkinkan materi hidup membangun dan mempertahankan struktur kompleksnya, yang kaya-energi, untuk melangsungkan kerja mekanis pada pergerakan, dan untuk memindahkan senyawa kimia melaui membran. Materi hidup tidak pernah berada dalm keadaan seimbang di dalam dirinya, atau dengan lingkungannya. Di lain pihak, benda mati tidak menggunakan energi secara terencana untuk mempertahankan strukturnya dan untuk melakukan kerja. Sebaliknya, jika dibiarkan, benda mati cenderung terurai ke keadaan yang bersifat lebih acak bersamaan dengan waktu, menuju keseimbangan dengan lingkungannya. Ciri ini terlihat dalam kegiatan materi hidup yang selalu mempertukarkan energi dan senyawa dan kegiatan sel menghasilkan energi dalam bentuk kimia untuk keberlangsungan hidupnya.

4.    Materi Hidup Memiliki Kemampuan Melakukan Replikasi Diri secara Tepat

Materi hidup melakukan replikasi, suatu sifat yang dapat dipandang sebagai inti dari keadaan hidup. Campuran dari benda mati tidak memperlihatkan kemampuan untuk tumbuh, dan bereproduksi menjadi benda-benda yang sama dalam masa, bentuk,dan struktur internalnya, dari generasi ke generasi berikutnya seperti materi hidup. Ciri ini terlihat dalam kemampuan materi hidup menggandakan diri sendiri secara tepat.

Salah satu sifat sel hidup yang paling menonjol adalah kemampuannya untuk berepoduksi secara hampir sempurna selama ratusan dan ribuan generasi. Terdapat tiga sifat yang menonjol. Pertama, materi hidup bersifat demikian kompleks sehingga jumlah informasi genetik yang diturunkan kelihatannya tidak seimbang dengan ukuran mini nucleus sel sebagai tempat informasi genetik. Kedua, stabilitas yang luar biasa dari informasi genetik yang tersimpan di dalam DNA. Dan yang ketiga, terjadi transfer informasi genetik di dalam materi hidup, yakni informasi DNA yang pada dasarnya bersifat satu dimensi diubah menjadi tiga dimensi, mengikuti kondisi materi hidup yang bersifat tiga dimensi.

B.       Organel-organel Sel

Sel merupakan kesatuan struktural dan fungsional penyusun makhluk hidup yang dapat memperbanyak diri. Aktivitas yang ada dalam sel terjadi dalam organel-organel yang mendukung fungsi-fungsi tertentu. Adapun fungsi dari bagian-bagian penyusun sel adalah sebagai berikut:

1.    Dinding Sel

Dinding sel bersifat permeabel, berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk tubuh. Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain: bakteri, cendawan, ganggang (protista), dan tumbuhan. Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan bentuk yang jelas dan kaku (rigid). Pada protozoa (protista) dan hewan tidak mempunyai dinding sel, sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel, tidak kaku. Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan memiliki plasmodesmata (Gambar 2.3), disebut noktah (titik).

Gambar 2.3 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B).

2.    Membran plasma

Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar, bersifat semi/selektif permeabel, berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel dengan cara difusi, osmosis, dan transport aktif. Membran plasma disusun oleh fosfolipid, proten, kolesterol.

3.    Sitoplasma

Sitoplasma merupakan bagian dari pprotoplas. Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti, terdiri atas air dan zat-zat yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup. Secara fisik, sitoplasma merupakan senyawa yang liat, dan agak bening jika terkena sinar yang dap dilihat. Secara kimia, struktur sitoplasma sangat rumit dan komponen utamanya terdiri atas 85-90% air. Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

a.    Retikulum Endoplasma (RE) berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 2.4). RE terbagi dua macam, yaitu RE halus dan RE kasar.

Gambar 2.4 Retikulum Endoplasma (Campbell, et al 2006).

Pada RE kasar terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Sedangkan pada RE halus tidak terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis lipid.

b.    Ribosom terdiri atas dua unit yang kaya akan RNA, berperan dalam sintesis protein. Ribosom ada yang menempel pada RE kasar dan ada yang terdapat bebas dalam sitoplasma.

c.    Mitokondria memiliki membran rangkap, membran luar dan membran
dalam. Di antara kedua membran tersebut terdapat ruang antar membran. Membran dalam berlekuk-lekuk disebut krista yang berfungsi untuk memperluas bidang permukaan agar proses penyerapan oksigen dan pembentukan energi lebih efektif. Pada bagian membran dalam terdapat enzim ATP sintase yang berfungsi sebagai tempat sintesis ATP.

Peran utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II (suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT).

Gambar 2.5. Mitokondria

d.   Lisosom berupa butiran kecil/bundar, berisi enzim pencerna  yang berfungsi dalam pencernaan intrasel.

e.    Aparatus Golgi (Badan Golgi) berupa tumpukan kantung-kantung pipih, berfungsi sebagai tempat sintesis dari sekret (seperti getah pencernaan, banyak ditemukan pada sel kelenjar), membentuk protein dan asam inti (DNA/RNA), serta membentuk dinding dan membran sel.

f.     Plastida berbentuk bulat cakram yang ditemukan pada tumbuhan, terbagi atas tiga macam:

·      Leukoplas = Amiloplas: plastida yang tidak berwarna, dapat membentuk dan menyimpan butir-butir zat tepung/pati.

·      Kromoplas adalah plastida berwarna selain hijau, karena adanya pigmen: melanin (hitam), likopin (merah), xantophil (kuning), karoten (jingga), fikosianin (biru), dan fikoeritrin (coklat).

·      Kloroplas merupakan plastida berwarna hijau, karena mengandung zat hijau daun (klorofil), terdiri atas: klorofil a (warna hijau biru=C55H72O5N4Mg) dan klorofil b (warna hijau kuning=C55H70O6N4Mg). Semua tipe plastida merupakan turunan dari badan golgi yang sangat kecil, yang disebut proplastida, yang terdapat di dalam sel meristem. Propastida dan pastida dalam sel muda memperbayak diri dengan pembelahan. Plastida mempunyai pembungkus yang terdiri atas dua unit selaput. Selaput di luar halus, memberi bentuk pada plastida, sedangkan selaput dalam membentuk kantong pipih yang disebut tilakoida. Sistem tilakoida dikembangkan menjadi berbagai tipe plastida. Di bagian dalam plastida terdapat matriks yang mengandung protein, disebut stroma. Di dalam stroma ini, terdapat DNA dan ribosom berukuran lebih kecil daripada ribosom yang terdapat dalam sitoplasma. Karena DNA yang terdapat di dalam kloroplas mempunyai kemampuan genetika terbatas, kloroplas disebut juga organel semiotonom.

Di dalam kloroplas berlangsung fase terang dan fase gelap dari fotosintesis tumbuhan. Kloroplas terdapat pada hampir seluruh tumbuhan, tetapi tidak umum dalam semua sel. Bila ada, maka tiap sel dapat memiliki satu sampai banyak plastid. Pada tumbuhan tingkat tinggi umumnya berbentuk cakram (kira-kira 2 x 5 mm, kadang-kadang lebih besar), tersusun dalam lapisan tunggal dalam sitoplasma tetapi bentuk dan posisinya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya. Pada ganggang, bentuknya dapat seperti mangkuk, spiral, bintang menyerupai jaring, seringkali disertai pirenoid.
Kloroplas matang pada beberapa ganggang , biofita dan likopoda dapat memperbanyak diri dengan pembelahan. Kesinambungan kloroplas terjadi melalui pertumbuhan dan pembelahan proplastid di daerah meristem. Secara khas kloroplas dewasa mencakup dua membran luar yang menyalkuti stroma homogen, di sinilah berlangsung reaksi-reaksi fase gelap. Dalam stroma tertanam sejumlah grana, masing-masing terdiri atas setumpuk tilakoid yang berupa gelembung bermembran, pipih dan diskoid (seperti cakram). Membran tilakoid menyimpan pigmen-pigmen fotosintesis dan sistem transpor elektron yang terlibat dalam fase fotosintesis yang bergantung pada cahaya. Grana biasanya terkait dengan lamela intergrana yang bebas pigmen. Prokariota yang berfotosintesis tidak mempunyai kloroplas, tilakoid yang banyak itu terletak bebas dalam sitoplasma dan memiliki susunan yang beragam dengan bentuk yang beragam pula.

Struktur Kloroplas Kloroplas terdiri atas dua bagian besar, yaitu bagian amplop dan bagian dalam.Bagian amplop kloroplas terdiri dari membran luar yang bersifat sangat permeabel, membran dalam yang bersifat permeabel serta merupakan tempat protein transpor melekat, dan ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam. Bagian dalam kloroplas mengandung DNA , RNAs, ribosom, stroma (tempat terjadinya reaksi gelap), dan granum. Granum terdiri atas membran tilakoid (tempat terjadinya reaksi terang) dan ruang tilakoid (ruang di antara membran tilakoid). Pada tanaman C₃, kloroplas terletak pada sel mesofil. Contoh tanaman C₃ adalah padi (Oryza sativa), gandum (Triticum aestivum), kacang kedelai (Glycine max), dan kentang (Solanum tuberosum). Pada tanaman C₄, kloroplas terletak pada sel mesofil dan bundle sheath cell. Contoh tanaman C₄ adalah jagung (Zea mays) dan tebu (Saccharum officinarum).

g.    Vakuola berbentuk rongga bulat, berisi senyawa kimia tertentu atau sisa produk metabolisme sel, yang mengandung berbagai macam zat sesuai pada jenis selnya. Misalnya dapat berisi garam nitrat pada tanaman tembakau, tanin pada sel-sel kulit kayu, minyak eteris pada kayu putih dan mawar, terpentin pada damar, kinin pada kina, nikotin pada tembakau, likopersin pada tomat, piperin pada lada.

Fungsi vakuola adalah mengatur air atau cairan di dalam sel, misalnya dalam osmoregulasi, penyimpanan, dan dalam pencernaan. Di dalam vakuola terdapat enzim pencernaan yang dapat memecah komponen sitoplasma dan metabolit. Keaktifan hidrolisis vakuola identik dengan lisosom pada sel hewan. Enzim pencernaan yang terdapat dalm vakuola berasal dari retikulum endoplasma dan bada golgi, yang kemudian diangkut ke vakuola sebagai kantong kecil yang dikelilingi selaput. Sejumlah enzim dapat berubah selama sel hidup. Sel yang berbeda berisi enzim yang berbeda pula.

h.    Inti sel atau nukleus adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Nukleus (Inti sel) dibatasi oleh membran inti, mengandung benang-benang kromatin dan nukleolus (anak inti sel). Membran inti terdiri atas dua lapis dan mempunyai pori. Benang-benang kromatin akan memendek pada waktu proses pembelahan sel membentuk kromosom. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linier panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel.

Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri.

Gambar 2.7. Nukleus dan Retikulum Endoplasma kasar (Campbell, et al 2006).

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Materi hidup berbeda dengan benda mati. Hal-hal yang membedakannya antara lain adalah materi hidup bersifat kompleks dan terorganisasi secara baik; tiap komponen materi hidup mempunyai fungsi atau tujuan tertentu; materi hidup mempunyai kemampuan untuk mengekstrak, mengubah, dan menggunakan energi lingkungannya; dan materi hidup memiliki kemampuan melakukan replikasi diri secara tepat. Tiap materi atau makhluk hidup, dari yang paling sederhana hingga yang paling kompleks memiliki sel. Di dalam sel terdapat dinding sel, membran plasma dan sitoplasma. Sitoplasma terdiri dari retikulum endoplasma, ribosom, mitokondria, lisosom, badan golgi, plastida, vakuola, dan yang paling penting inti sel.