Tugas Bioenergetika
by Made Sudarma
 |
| M. Sudarma |
wednesday, 27 February 2013
SEL
1.
Pengertian
sel
Sel merupakan unit terkecil
tubuh makhluk hidup. Baik secara struktural maupun fungsional. Sel terdiri dari
membran sel, sitoplasma, nukleus dan organel-organel lain yang masing-masing
mempunyai fungsi khusus dan secara terpadu menyusun sistem yang kompak. Setiap sel bergantung pada sel-sel yang lain untuk
melakukan fungsi-fungsi yang tidak dapat dilakukan sendiri contohnya adalah sel
saraf dengan cepat meneruskan sinar listrik ke dalam tubuh tetapi bergantung
seluruhnya pada sel-sel darah merah untuk memberikan kepadanya oksigen yang
amat diperlukannya. Meskipun tipe sel itu bermacam-macam, terdapat persamaan
tertentu pada sifat-sifat bentuk dan fungsional yang lazim bagi kebanyakan sel. Pada umumnya sel itu bersifat mikroskopis, misalnya ovum
dari bangsa burung dari beberapa alga. Besarnya dibatasi oleh membran. Suatu
sel yang sangat aktif melakukan metabolisme tidak akan mempunyai volume yang
besar. Dua bagian yang pokok dari sel adalah sitoplasma dan nukleus. Sitoplasma
sebagai suatu zat cair yang kental yang berfungsi bagi sel, mitokondria, badan
golgi, kloroplas, sentriol, glanula, dan pigmen.
2.
Sejarah
penemuan sel
Pada awalnya sel
digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang
telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri.
Kata sel berasal dari kata Latin cellulae yang berarti
‘kamar-kamar kecil’. Anton van Leeuwenhoek melakukan banyak pengamatan terhadap
benda-benda dan jasad-jasad renik dan menunjukkan pertama kali pada dunia ada
“kehidupan di dunia lain” yang belum pernah dilihat oleh manusia. Karyanya
menjadi dasar bagi cabang biologi yang penting saat ini: mikrobiologi
Perkembangan mikroskop
selama hampir 200 tahun berikutnya telah memberikan kesempatan bagi para ahli
untuk meneliti susunan tubuh makhluk hidup. Serangkaian penelitian telah
dilakukan oleh 2 orang ilmuwan dari (Jerman) yaitu Matthias Schleiden (ahli tumbuhan, 1804-1881) dan
Theodor Schwann (ahli hewan, 1810-1882). Mereka menyimpulkan bahwa setiap mahluk
hidup tersusun atas sel. Selanjutnya pada tahun 1885 seorang ilmuwan Jerman,
Rudolf Virchow, mengamati bahwa sel dapat membelah diri dan membentuk sel-sel
baru.
3.
Struktur
dan Fungsi Sel
Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma).
2.
Sitoplasma dan
Organel Sel.
3.
Inti Sel
(Nukleus).
a.
Selaput
Plasma (Plasmalemma)
Yaitu selaput atau membran
sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein
(gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer.
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer.
Lemak bersifat Hidrofebik
(tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik (larut dalam
air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi
Permeabel. Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan
di lewati molekul tertentu saja.Fungsi dari selaput plasma ini adalah
menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain. Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma
masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut
Dinding Sel.
Dinding sel tersusun dari
dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat
rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi oleh
zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain. Selain
itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah.
Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma
yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
b.
Sitoplasma
dan Organel Sel.
Bagian yang cair dalam sel
dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan
Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan
Organel Sel. Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua
kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di
dalam sitoplasma terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan
kental (merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah
yang menjalankan banyak fungsi kehidupan: sintesis bahan, respirasi
(perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar
proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik.
Selain organel, terdapat
pula vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder
lain. Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder
yang berbentuk cair, sehingga disebut pula ‘cairan sel’. Cairan yang mengisi
vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel. Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi
sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia
sel.Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan
bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).
Organel Sel tersebut antara lain :
a)
Retikulum
Endoplasma (RE.)Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti
sel.
Dikenal dua jenis RE yaitu :
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 KristaFungsi mitokondria
adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ;
karena itu mitokondria diberi julukan “The Power House”.
d)
Lisosom,
Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan
penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.
e)
Badan Golgi
(Apparatus Golgi = Diktiosom)
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan
struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel
ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi,
misalnya ginjal.
f)
Sentrosom
(Sentriol)
Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan
sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam
mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop
elektron.
g)
Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu:
-
Lekoplas
(plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),terdiri dari:
•
Amiloplas
(untak menyimpan amilum) dan,
•
Elaioplas
(Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak).
•
Proteoplas
(untuk menyimpan protein).
-
Kloroplas
yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan
sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
-
Kromoplas
yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
•
Karotin
(kuning)
•
Fikodanin
(biru)
•
Fikosantin
(kuning)
•
Fikoeritrin
(merah)
h)
Vakuola
(RonggaSel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel.
Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara
vakuola dengan sitoplasma disebut TonoplasVakuola berisi :
•
garam-garam
organik
•
glikosida
•
tanin (zat
penyamak)
•
minyak eteris
(misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar Zingiberine pada jahe)
•
alkaloid
(misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)
•
enzim
•
butir-butir
patiPada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non
kontraktil.
i)
Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk
mempertahankan bentuk sel dan sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara
lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam
pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j)
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).
c.
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 dijumpaipada
bakteri, ganggang biru.
-
Sel Eukariotik
(sel yang memiliki selaput inti).
Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas
(kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang
mengatur sintesis protein.
4.
Struktur
Sel Prokariotik dan Eukariotik
Sejak ditemukannya
mikroskop elektron para ahli biologi mulai berhasil mengidentifikasi struktur
internal dari berbagai macam sel. Berdasarkan hasil pengamatannya, para ahli
menggolongkan sel menjadi dua kelompok, yaitu sel prokariotik dan sel
eukariotik. Penggolongan ini didasarkan atas ukuran dan struktur intemal atau
kandungan organel selnya. Sel prokariotik memiliki struktur yang sederhana,.
misalnya bakteri, ganggang hijau-biru, dan mikoplasma. Sedangkan, sel
eukariotik memiliki struktur yang lebih kompleks, misalnya protista, fungi,
tumbuhan, dan hewan.
a.
Struktur Sel Prokariotik
Prokariotik meliputi
archaebakteria (bakteri purba) dan eubakteria (bakteri modern / bakteri sejati)
yang beranggotakan bakteri, mikoplasma dan alga hijau-biru. Ukuran sel
prokariotik berkisar antara 0,5 -3 mm. Struktur umum sel prokariotik yang
diwakili oleh bakteri berturut-turut mulai dari luar ke dalam adalah dinding
sel, membran sel, mesosom, sitoplasma, ribosom dan materi inti (DNA dan RNA).
Dinding sel bakteri berfungsi untuk menahan tekanan osmotic sitoplasma,
sehingga sel tidak mudah pecah akibat masuknya air kedalam sel, dinding sel
bakteri tersusun atas peptidoglikan atau mukopepetida yang dapat dipergunakan
sebagai dasar penggolongan bakteri menjadi dua golongan , yaitu bakteri gram
positif dan bakteri gram negative. Pada bakteri gram
positif, hampir 90% komponen dinding selnya tersusun atas
peptidoglikan, sedangkan pada bakteri gram negative berkisar antara 5 – 20%.
b.
Struktur Sel Eukariotik
Sel eukariotik merupakan
sel yang memiliki selaput inti dengan panjang sel 10-100 μm . Sel eukariotik
terdiri atas tiga bagian utama, yaitu sitoplasma, nukleus, dan membran sel.
Nukleus merupakan inti sel yang berbentuk bulat dan terletak di tengah
sel, yang mengandung asam deoksiribosa nukleat (DNA) yang berfungsi untuk
mengarahkan sintesis protein untuk kemudian diolah menjadi hormon-hormon dan
enzim-enzim, serta menyimpan cetak biru genetik yang diwariskan antar generasi
untuk menjaga agar sifat-sifat yang dimiliki oleh satu generasi sama dengan
sifat-sifat yang dimiliki oleh generasi sebelumnya.
Membran sel, yang memiliki
ketebalan berkisar 7.5-10 nm, terdiri atas lipid, protein, kolesterol, dan
oligosakarida. Membran sel memiliki dua fungsi utama, yaitu untuk menjaga
ketetapan isi sel yang berupa cairan sitosol dan mengatur lalu lintas
pertukaran zat antara lingkungan ekstraseluler dan lingkungan intraseluler. Hal
ini dimungkinkan karena membran sel bersifat semipermeabel akibat keberadaan
protein yang disebut integrin yang memungkinkan untuk terjadinya interaksi
antara lingkungan ekstrasel dan lingkungan intrasel. Struktur membran sel
adalah dua lapis lipid yang di permukaannya terdapat rantai gula dan protein.
Sitoplasma merupakan
lingkungan di dalam sel selain nukleus. Sitoplasma terdiri atas cairan sitosol
dan sitoskeleton. Sitosol merupakan cairan berbentuk pekat yang mengisi
sekitar 55% volume sel dan penting dalam metabolisme perantara, sintesis protein
ribosom, dan penyimpanan lemak dan glikogen. Sitosol merupakan tempat
melekatnya organel-organel. Ada lima jenis utama organel yang menempati
sitosol: retikulum endoplasma, aparatus golgi, lisosom, peroksisom, dan
mitokondria.
Sitoskeleton merupakan
jaringan protein kompleks yang merambahi sitosol dan menunjang serta
mengorganisasikan komponen intrasel menjadi susunan yang sesuai dan untuk
mengontrol gerakannya. Ada empat unsur penyusun sitoskeleton yakni : Mikrotubulus, Mikrofilamen, Filamen intermediat, dan Kisi-kisi mikrotrabekular. Contoh sel
eukariotik antara lain sel ragi, sel protozoa, sel hewan, dan sel tumbuhan.
5.
Perbedaan Sel Hewan dan Sel
Tumbuhan
Sel
Tumbuhan
|
Sel Hewan
|
Sel
Bakteri
|
Sel
tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.
|
Sel hewan
lebih kecil daripada sel tumbuhan
|
Sel
bakteri sangat kecil.
|
Mempunyai
bentuk yang tetap
|
Tidak
mempunyai bentuk yang tetap
|
Mempunyai
bentuk yang tetap.
|
Mempunyai
dinding sel [cell wall] dari selulosa
|
Tidak
mempunyai dinding sel [cell wall]
|
Mempunyai
dinding sel [cell wall] dari lipoprotein
|
Mempunyai
plastida
|
Tidak
mempunyai plastida
|
Tidak
mempunyai plastida.
|
Mempunyai
vakuola [vacuole] atau rongga sel yang besar
|
Tidak
mempunyai vakuola [vacuole], walaupun kadang-kadang sel beberapa
hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki
tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle]
|
Tidak
mempunyai vakuola
|
Menyimpan
tenaga dalam bentuk butiran (granul) pati
|
Menyimpan
tenaga dalam bentuk butiran (granul) glikogen
|
|
Tidak
Mempunyai sentrosom
|
Mempunyai
sentrosom [centrosome]
|
Tidak
Mempunyai sentrosom [centrosome]
|
Tidak
memiliki lisosom [lysosome]
|
Memiliki
lisosom [lysosome]
|
|
Nukleus
lebih kecil daripada vakuola
|
Nukleus
lebih besar daripada vesikel
|
Tidak
memiliki nukleus dalam arti sebenarnya
|
6. Mekanisme Transpor pada Sel
Membran sel berfungsi membatasi sel
dan lingkungan sekitar. Namun demikian, tidak berarti sel menjadi satu sistem
tertutup yang tidak dipengaruhi oleh lingkungan sekitar. Tidak ada organisme
yang mampu hidup terpisah dari lingkungan sekitarnya. Begitu pula halnya dengan
sel. Sel memperoleh bahan-bahan yang dibutuhkan untuk berbagai proses
metabolismenya dari lingkungan di luar sel.
a. Transpor Aktif
Transpor aktif adalah pengangkutan
lintas membran dengan menggunakan energi ATP, melibatkan pertukaran ion Na+ dan
K+ (pompa ion) serta protein kontraspor yang akan mengangkut ion Na+ bersama
melekul lain seperti asam amino dan gula. Adapun
ciri-ciri transport aktif adalah sebagai berikut :
-
Arahnya dari daerah berkonsentrasi
tinggi ke konsentrasi rendah.
-
Misal perpindahan air dari korteks
ke stele melalui endodermis yang tekanan osmotiknya rendah.
-
Transpor aktif merupakan transpor
yang mengkonsumsi atau menggunakan energi untuk mengeluarkan dan/atau
memasukkan ion-ion dan molekul melalui membran sel, melawan perbedaan
konsentrasi . gradasi konsentrasi.
-
Ini menunjukkan, bahwa sel pada
suatu waktu tidak dapat hanya mengandalkan difusi dan osmosis untuk memperoleh
keperluan hidupnya , namun juga perlu memasukkan materi secara transport altif
yang mengabaikan osmosis dan difusi.
-
Energi diperlukan karena ada zat
yang harus dipindahkan melawan kecenderungan alami berdifusi ke arah yang
berlawanan.
-
Berbeda dengan difusi yang dapat
berjalan ke dua arah, transpor aktif merupakan gerakan satu arah dan
dipengaruhi oleh muatan listrik di dalam dan di luar sel.
-
Muatan listrik ini terutama
ditentukan oleh ion-ion Natrium (Na+), Kalium (K+), dan ion klor (Cl-). Keluar
masuknya ion Na+, dan K+ dilakukan oleh pompa natrium-kalium (pompa Na+-K-)
dengan menggunakan energi yang diperoleh dari ATP (adenosin triphospate).
-
Pompa Na+- K- bekerja memompa ion
Na+ ke luar sel dan memasukkan ion K- ke dalam sel.
-
Konsentrasi ion K+ yang tinggi
diperlukan untuk sintesis protein, glikosis, fotosintesis dan proses vital
lainnya.
-
Keberadaan ion-ion Na+ dan K+
penting untuk mengendalikan pengaturan osmosis, mempertahankan kegiatan listrik
dalam sel saraf dan memacu transpor aktif bagi zat-zat lain seperti glukosa dan
asam amino.
-
Dalam beberapa hal, kombinasi antara
transpor aktif dan difusi dapat terjadi.
Transpor aktif terjadi melawan kemiringan konsentrasi sehingga melibatkan energi.
Transpor aktif melibatkan reseptor dan transportes. Transpor aktif terdiri dari :
- Uniport,
jika macam zat dan arahnya satu.
- Symport,
jika macam zat dua dan arah sama.
- Antiport,
jika macam zat dua dan arah berbeda.
b. Transport
Pasif
Transport
pasif merupakan transport ion, molekul, dan senyawa yang tidak memerlukan energi
untuk melewati membran plasma. Transport pasif mencakup osmosis dan difusi dengan ciri-ciri sebagai berikut :
-
Difusi dibedakan menjadi difusi
dipermudah dengan saluran protein dan difusi dipermudah dengan protein
pembawa.
-
Osmosis adalah kasus khusus dari
transpor pasif, dimana molekul air berdifusi melewati membran yang bersifat
selektif permeabel.
-
Dalam sistem osmosis, dikenal
larutan hipertonik (larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut tinggi),
larutan hipotonik (larutan dengan konsentrasi terlarut rendah), dan larutan
isotonik (dua larutan yang mempunyai konsentrasi terlarut sama).
-
Jika terdapat dua larutan yang tidak
sama konsentrasinya, maka molekul air melewati membran sampai kedua larutan
seimbang.
-
Dalam proses osmosis, pada
larutan hipertonik, sebagian besar molekul air terikat (tertarik) ke molekul
gula (terlarut), sehingga hanya sedikit molekul air yang bebas dan bisa
melewati membran.
-
Sedangkan pada larutan hipotonik,
memiliki lebih banyak molekul air yang bebas (tidak terikat oleh molekul
terlarut), sehingga lebih banyak molekul air yang melewati membran.
-
Oleh sebab itu, dalam osmosis aliran
netto molekul air adalah dari larutan hipotonik ke hipertonik.
-
Proses osmosis juga terjadi pada sel
hidup di alam. Perubahan bentuk sel terjadi jika terdapat pada larutan yang
berbeda.
-
Sel yang terletak pada larutan
isotonik, maka volumenya akan konstan. Dalam hal ini, sel akan mendapat dan
kehilangan air yang sama.
-
Banyak hewan-hewan laut, seperti
bintang laut (Echinodermata) dan kepiting (Arthropoda) cairan selnya bersifat
isotonik dengan lingkungannya.
-
Jika sel terdapat pada larutan yang
hipotonik, maka sel tersebut akan mendapatkan banyak air, sehingga bisa
menyebabkan lisis (pada sel hewan), atau turgiditas tinggi (pada sel
tumbuhan).
-
Sebaliknya, jika sel berada pada
larutan hipertonik, maka sel banyak kehilangan molekul air, sehingga sel
menjadi kecil dan dapat menyebabkan kematian.
-
Pada hewan, untuk bisa bertahan dalam
lingkungan yang hipo- atau hipertonik, maka diperlukan pengaturan keseimbangan
air, yaitu dalam proses osmoregulasi.
c.
Difusi
Difusi merupakan proses perpindahan
suatu zat yang terjadi secara spontan ketika ada perbedaan tekanan difusi, dari
tekanan yang tinggi ke arah tekanan yang lebih rendah. Tekanan difusi
berkorelasi positif dengan konsentrasi zat tersebut. Artinya, semakin tinggi
konsentrasinya, semakin tinggi pula tekanan difusi zat tersebut.
Ada beberapa faktor yang memengaruhi
kecepatan difusi, di antaranya suhu dan zat yang berdifusi. Dengan naiknya
suhu, energi kinetik yang dimiliki molekul suatu zat menjadi lebih tinggi
sehingga pergerakan molekul zat menjadi lebih cepat. Zat yang memiliki berat molekul kecil akan lebih cepat berdifusi dibandingkan
zat dengan berat molekul besar. Oleh karena itu, zat yang paling mudah
berdifusi adalah gas. Cairan relatif lebih lambat berdifusi dibandingkan dengan
gas.
Tidak seluruh molekul dapat
berdifusi masuk ke dalam sel. Membran sel terdiri atas molekul-molekul
fosfolipid dengan pori-pori ultramikroskopik yang dapat melewatkan
molekul-molekul berukuran kecil dan ion. Molekul-molekul yang dapat melewati
membran sel di antaranya adalah oksigen, karbon dioksida, air, dan beberapa
mineral yang larut dalam air. Molekul
berukuran sedang, seperti molekul gula dan protein, tidak dapat berdifusi
melewati membran sel. Membran sel juga mampu menyediakan kemudahan biokimiawi
untuk memindahkan ion-ion mineral, gula, asam-asam amino, elektron, serta
metabolit lain melewati membran. Substansi-substansi dalam larutan ini melewati
membran dengan cara difusi dan transpor aktif serta proses osmosis tidak
spesifik. Pertukaran oksigen dan CO2 pada proses respirasi hewan
merupakan salah satu contoh difusi. Pada
prinsipnya, difusi membran sel bersifat pasif. Membran sel tidak mengeluarkan
energi untuk memindahkan molekul ke luar maupun ke dalam sel.
d.
Osmosis
Secara luas, proses osmosis
diartikan sebagai proses perpindahan pelarut melewati sebuah membran
semipermeabel. Secara sederhana, osmosis dapat diartikan sebagai proses difusi
air sebagai pelarut, melewati sebuah membran semipermeabel. Masuknya air ini
dapat menyebabkan tekanan air yang disebut tekanan osmotik . Pada sel tanaman
disebut tekanan turgor.
Terdapat tiga sifat larutan yang
dapat menentukan pergerakan air pada osmosis, yaitu hipertonik, hipotonik,
dan isotonik . Suatu larutan
dikatakan hipertonik jika
memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi dibandingkan larutan
pembandingnya. Dalam hal ini, larutan pembanding akan bersifat hipotonik karena memiliki konsentrasi
zat terlarut lebih kecil. Larutan isotonik,
memiliki konsentrasi zat terlarut yang sama dengan larutan pembanding. Pergerakan molekul air melalui membran semipermeabel selalu dari larutan
hipotonis menuju ke larutan hipertonis sehingga perbandingan konsentrasi zat
terlarut kedua larutan seimbang
(isotonik). Misalnya, sebuah sel diletakkan di dalam air murni.
Konsentrasi zat terlarut di dalam sel lebih besar (hipertonik) karena adanya
garam mineral, asam-asam organik, dan berbagai zat lain yang dikandung sel.
Dengan demikian, air akan terus mengalir ke dalam sel sehingga konsentrasi larutan
di dalam sel dan di luar sel sama. Namun, membran sel memiliki kemampuan yang
terbatas untuk mengembang sehingga sel tersebut tidak pecah. Pada sel darah
merah, peristiwa ini disebut hemolisis.
Pada sel tumbuhan, peristiwa ini
dapat teratasi karena sel tumbuhan memiliki dinding sel yang menahan sel
mengembang lebih lanjut. Pada sel tumbuhan keadaan ini disebut turgid. Keadaan sel turgid membuat
tanaman kokoh dan tidak layu. Di alam, air jarang ditemukan dalam keadaan
murni, air selalu mengandung garam-garam dan mineral-mineral tertentu. Dengan
demikian, air aktif keluar atau masuk sel. Hal tersebut berkaitan dengan
konsentrasi zat terlarut pada sitoplasma. Pada saat air di dalam
sitoplasma maksimum, sel akan mengurangi kandungan mineral garam dan zat-zat
yang terdapat di dalam sitoplasma. Hal ini membuat konsentrasi zat terlarut di
luar sel sama besar dibandingkan konsentrasi air di dalam sel. Jika sel dimasukkan ke dalam larutan hipertonik, air akan terus-menerus
keluar dari sel. Sel akan mengerut, mengalami
dehidrasi, dan bahkan dapat mati. Pada
sel tumbuhan, hal ini menyebabkan sitoplasma mengerut dan terlepas dari dinding
sel. Peristiwa ini disebut plasmolisis.
Dengan demikian, pada saat tertentu, sel perlu meningkatkan kembali kandungan
zat-zat dalam sitoplasma untuk menaikkan tekanan osmotik di dalam sel. Cara sel
mempertahankan tekanan osmotiknya ini disebut osmoregulasi. Demikian
seterusnya, sel selalu aktif dan hal tersebut dilakukan untuk mempertahankan
kondisi setimbang antara sel dan lingkungannya. Proses metabolisme membutuhkan
air dan mineral atau garam dan berbagai zat yang terkandung dalam sitoplasma.
Akibatnya, tekanan osmotik dan konsentrasi molekul-molekul lain berubah
sehingga terjadi aliran difusi dan osmosis yang terus-menerus dari sel ke luar
atau dari luar ke dalam sel.
e.
Endositosis
Endositosis merupakan mekanisme
pemindahan benda dari luar ke dalam sel. Istilah endositosis berasal dari
bahasa Yunani, endo artinya ke dalam dan cytos artinya sel. Membran
sel membentuk pelipatan ke dalam (invaginasi) dan “memakan” benda yang akan
dipindahkan ke dalam sel. Di dalam
sel, benda tersebut dilapisi oleh sebagian membran sel yang terlepas membentuk
selubung. Proses makan pada Amoeba adalah contoh mudah untuk menggambarkan
proses endositosis. Endositosis membran sel pada Amoeba , akan membentuk
vakuola.
Terdapat tiga bentuk endositosis, yaitu fagositosis, pinositosis, dan endositosis dengan bantuan reseptor.
Proses makan pada Amoeba merupakan contoh fagositosis. Pada proses fagositosis,
benda yang dimasukkan ke dalam sel berupa zat atau molekul padat. Adapun pada
pinositosis berupa zat cair. Berbeda
dengan fagositosis dan pinositosis, pada endositosis dengan bantuan reseptor
hanya menerima molekul yang sangat spesifik. Di dalam lekukan membran plasma
terdapat reseptor protein yang akan berikatan dengan protein molekul yang akan
diterima sel.
f. Eksositosis
Proses Amoeba mengeluarkan sisa-sisa
makanan melalui vakuolanya adalah satu contoh eksositosis. Istilah eksositosis
berasal dari bahasa Yunani, exo artinya keluar dan cytos
artinya sel. Vakuola atau selubung membran melingkupi sisa zat makanan yang
sudah dicerna. Kemudian, bergabung kembali denganmembran sel dan sisa zat
makanan untuk di buang keluar sel. Jadi,
eksositosis adalah proses mengeluarkan benda dari dalam sel ke luar sel.
Membran yang menyelubungi sel tersebut akan bersatu atau berfusi dengan membran
sel. Cara ini adalah salah satu mekanisme yang digunakan sel-sel kelenjar untuk
menyekresikan hasil metabolisme. Misalnya, sel-sel kelenjar di pankreas yang
mengeluarkan enzim ke saluran pankreas yang bermuara di usus halus. Sel-sel
tersebut mengeluarkan enzim dari dalam sel menggunakan mekanisme eksositosis.
Proses pengeluaran sekret dapat
dilakukan dengan cara eksositosis. Pada umumnya,
eksosistosis dan endositosis digunakan untuk memindahkan benda-benda yang
berukuran besar. Kedua proses tersebut, saling menyeimbangkan luas permukaan
plasma membran sehingga volume sel tidak harus menjadi lebih kecil dari semula.
FOTOSINTESIS
1. Pengertian
fotosintesis
Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang
dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi
terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk
hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Pada dasarnya,
fotosintesis merupakan
proses penyusunan karbohidrat
atau zat gula dan oksigen dengan menggunakan
energi matahari, carbon dioksida
dan air. Matahari sebagai sumber
energi utama bagi kehidupan di Bumi. Namun tidak semua
organisma mampu secara langsung
menggunakannya. Hanya golongan tumbuhan dan beberapa jenis bakteri saja
yang mampu menyerap energi matahari dan memanfaatkannya untuk fotosinrtesis.
Melalui fotosintesis, tumbuhan menyusun
zat makanan yaitu karbohidrat (pati / gula).
Karena kemampuan menyusun
makanannya sendiri inilah, tumbuhan disebut organisma autotrof.
Pada umumnya, pabrik tempat fotosintesis adalah
daun. Sel-sel daun memiliki kelengkapan alat
untuk menangkap energi
matahari. Pada tumbuhan
tertentu yang tidak
berdaun seperti bangsa Kaktus, kelengkapan alat fotosintesisnya terdapat
pada sel-sel lapisan luar dari batangnya.
Di dalam sel-sel mesofil terdapat banyak organela sel
berbentuk bulat atau lonjong yang berwarna hijau, yang disebut kloroplas.
Kloroplas paling banyak terdapat pada sel-sel jaringan tiangnya. Pada setiap
selnya, dapat memiliki 50 atau lebih kloroplas. Pada lapisan epidermisnya tidak
ditemukan kloroplas, kecuali pada sel penutup mulut daunnya.
2.
Kloroplas
Kloroplas merupakan alat atau organela sel yang khas
pada sel-sel daging daun. Bentuknya bermacam-macam, tergantuing jenis
tumbuhannya. Selain bulat atau lonjong, ada
juga yang berbentuk
pita. Pada daun
Hydrila, kloroplasnya bulat
atau lonjong, berukuran cukup
besar dan mudah diamati dibawah mikroskop.
Organela
ini mudah dikenali
dengan warnanya yang
hijau karena banyak mengandung zat
warna atau pigmen
hijau daun yang
disebut klorofil. Ada dua
macam klorofil pada tumbuhan
darat yaitu klorofil
a dan klorofil b.
Kloroplas
tersusun dari dua bagian, meliputi :
a. Bangunan seperti tumpukan piring, disebut
grana
b. Bahan yang mengisi di luar grana, disebut
matrik stroma
Pada
bagian grana, terdapat
seluruh perangkat alat
penangkap energi matahari. Perangkat alat
itu adalah ibarat
antena penerima. Alat
penerima tersebut berupa kumpulan bermacam-macam zat
pigmen. Pigmen adalah
suatu zat yang
berfungsi menangkap atau memantulkan
jenis sinar atau
warna cahaya tertentu.
Pigmen daun paling
banyak adalah klorofil. Sekelompok
pigmen yang merupakan
satu kesatuan alat penerima energi cahaya ini disebut
fotosistem.
Ada dua fotosistem yang dibutuhkan untuk mendukung
satu proses fotosintesis, yaitu fotosistem
I dan II.
Komponen utama fotosistem adalah
klorofil, khususnya klorofil-a. Selain fotosistem, juga ada komponen lain yang
membantu mengalirkan energi matahari.
3.
Tahapan
Fotosintesis
Pada
dasarnya, fotosintesis
terjadi dalam dua
tahapan. Kedua tahap
itu berlangsung dalam kloroplas,
namun pada dua
bagian yang berbeda. Tahap I
adalah proses penangkapan
energi surya atau
proses-proses yang bergantung langsung pada
keberadaan cahaya. Seluruh
proses pada tahap
ini disebut reaksi cahaya. Tahap
II adalah proses-proses yang
tidak bergantung langsung pada
keberadaan cahaya. Proses-proses atau reaksi-reaksi pada tahap ini disebut reaksi gelap.
Pada
reaksi terang, energi yang berasal dari matahari (energi cahaya) akan
diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia (untuk mensintesis
NADPH dan ATP) di dalam kloroplas. Reaksi terang terjadi di dalam grana.
Salah satu pigmen yang berperan secara langsung dalam reaksi terang adalah
klorofil a. Di dalam membran tilakoid, klorofil bersama-sama dengan
protein dan molekul organik berukuran kecil lainnya membentuk susunan yang
disebut fotosistem. Beberapa ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid
membentuk suatu kumpulan sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks
antena. Sebelum sampai ke pusat reaksi, energi dari partikel-partikel
cahaya (foton) akan dipindahkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen
yang lain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada fotosistem,
yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimiawi (reaksi cahaya)
fotosintesis pertama kalinya.
Di dalam
membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasarkan urutan penemuannya,
yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiap fotosistem tersebut mempunyai
klorofil pusat reaksi yang berbeda, tergantung dari kemampuan menyerap
panjang gelombang cahaya. Klorofil pusat reaksi pada fotosistem I disebut
P700, karena mampu menyerap panjang gelombang cahaya 700 nm
(spektrumnya sangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebut P680
(spektrum merah).
Di dalam
fotosistem terdapat ratusan antena atau klorofil. Oleh karena itu, aliran
elektron pada reaksi terang akan mengikuti suatu rute tertentu. Terdapat
2 kemungkinan aliran elektron pada reaksi terang sebagai berikut :
Langkah awal dari reaksi terang
adalah transfer elektron tereksitasi dari klorofil pusat reaksi menuju
molekul khusus yang disebut akseptor elektron primer. Air (H2O)
diuraikan menjadi 2 ion hidrogen dan 1 atom oksigen kemudian
melepaskan O2 Elektron yang berasal dari air (H2O)
menggantikan elektron yang hilang pada P680. Sebagaimana sistem
transportasi elektron pada respirasi aerobik, transport elektron pada
reaksi terang ini melalui rantai transport elektron menuju fotosistem I
(P700). Secara berturut-turut, rantai elektron tersebut
yiatu: plastokuinon (Pq), merupakan pembawa elektron; kompleks
sitokrom; dan plastosianin (Pc), merupakan protein yang mengandung
tembaga. Adanya aliran elektron ini akan menghasilkan energi- energi yang
kemudian tersimpan sebagai ATP. Pembentukan ATP yang
menggunakan energi cahaya melalui aliran elektron non siklis pada reaksi
terang ini disebut fotofosforilasi non siklis.
Setelah elektron mencapai fotosistem
I (P700), elektron ditangkap oleh akseptor primer fotosistem I. Elektron
melalui rantai transport elektron ke-dua, yaitu melalui protein yang
mengandung besi atau feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP+
reduktase mentransfer elektron ke NADP+
sehingga membentuk NADPH yang menyimpan elektron berenergi tinggi dan
berfungsi dalam sintesis gula dalam siklus berikutnya yaitu siklus Calvin.
Dengan demikian, reaksi terang menghasilkan ATP dan NADPH.
Pada aliran elektron siklis ini,
elektron dari akseptor primer fotosistem I dikembalikan ke fotosistem I
(P700) melalui feredoksin, kompleks sitokrom, dan plastosianin. Oleh
karena itu, pada aliran siklis ini menyebabkan produksi ATP bertambah tetapi
tidak terbentuk NADPH serta tidak terjadi pelepasan molekul O2.
Proses pembentukan ATP melalui aliran siklis ini disebut fotofosforilasi
siklis.
Bahan-bahan
yang dihasilkan dari reaksi terang akan digunakan dalam siklus Calvin. ATP
digunakan sebagai sumber energi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk
penambahan elektron berenergi tinggi. Siklus Calvin terjadi pada
bagian kloroplas yaitu stroma. Pada reaksi gelap ini, bahan
untuk fotosintesis (CO2) nantinya akan dibentuk menjadi
molekul gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain:
- Fiksasi Karbon
Pada tahap ini, gula berkarbon 5
yang disebut ribulosa 1,5 bisfosfat (RuBP) mengikat CO2 membentuk
senyawa interme diate yang tidak stabil, sehingga terbentuk
3-fosfogliserat. Pembentukan tersebut dikatalisis oleh enzim RuBP
karboksilase atau rubisko. Sebagian besar tumbuhan dapat melakukan fi
ksasi karbon dan menghasilkan senyawa (produk) pertama berkarbon 3, yaitu
3-fos fo gliserat. Oleh karena itu, tumbuhan yang dapat memfi
ksasi CO2 ini disebut tumbuhan C3. Contohnya adalah
tanaman padi, gandum, dan kedelai. Pada beberapa tumbuhan, fiksasi
karbon mendahului siklus Calvin dengan cara membentuk senyawa berkarbon 4
se ba gai produk pertamanya. Tumbuhan seperti ini disebut
tumbuhan C4. Contohnya adalah tebu, jagung, dan
anggota rumput-rumputan.
Tidak seperti pada tumbuhan C3 dan
C4, tumbuhan kaktus dan nanas membuka stomatanya pada malam hari dan
menutupnya pada siang hari. Pada saat stomata terbuka, tumbuhan
mengikatkan CO2 pada berbagai asam organik. Cara
fiksasi karbon ini pertama kali dtiemukan pada tumbuhan famili
Crassulaceae (tumbuhan penyimpan air) dan disebut metabolisme asam
krasulase (Crassulacean Acid Metabolism) sehingga tumbuh annya disebut
tumbuhan CAM. Asam organik (senyawa intermediate) yang dibuat pada malam
hari disimpan dalam vakuola sel mesofi l sampai pagi hari. Pada siang hari
(stomata tertutup), reaksi terang dapat memasok ATP dan NADPH untuk siklus
Calvin. Pada saat itu, asam organik melepaskan CO2 dan
memasuki molekul gula (RuBP) dalam kloroplas. Dengan demikian, baik
tumbuhan C3, C4, maupun CAM akan menggunakan siklus Calvin setelah
fiksasi CO2, untuk membentuk molekul gula dari
karbondioksida.
- Reduksi
Setiap molekul 3-PGA menerima gugus
fosfat dari ATP sehingga terbentuk 1,3 bisfosfogliserat. Elektron dari
NADPH mereduksi 1,3 bisfosfogliserat dan terbentuk 6 molekul gliseraldehid
3-fosfat (G3P), yang dikatalisis oleh G3P dehidrogenase. Satu molekul G3P
akan keluar sebagai molekul gula atau glukosa dan senyawa organik lain
yang diperlukan tumbuhan, sedangkan 5 molekul G3P yang lain akan
masuk ke tahapan regenerasi.
- Pembentukan kembali (regenerasi)
RuBP
Pada tahapan terakhir siklus Calvin
ini, RuBP sebagai pengikat CO2 dibentuk kembali oleh 5
molekul G3P. RuBP siap untuk mengikat CO2 kembali dan
siklus Calvin dapat berlanjut kembali. Dengan demikian, molekul gula
tidak akan terbentuk hanya dengan reaksi terang atau siklus Calvin
saja. Oleh karena itu, kedua proses tersebut merupakan gabungan
proses untuk terjadinya fotosintesis. Pada materi sebelumnya, kalian
telah mempelajari bahwa fotosintesis menghasilkan molekul gula. Gula
yang dibuat dalam kloroplas tersebut akan digunakan untuk
proses respirasi tumbuhan atau menyusun senyawa organik lainnya dalam
sel tumbuhan. Gula tersebut akan diedarkan ke seluruh
bagian tumbuhan, dalam bentuk gula sederhana seperti glukosa.
Molekul-molekul gula berlebih yang terbentuk selama fotosintesis dan
tidak diedarkan, akan menumpuk atau disimpan di dalam plastida
sebagai sumber cadangan energi dalam bentuk amilum atau pati
(polisakarida).
Proses fotosintesis memerlukan cahaya
dan CO2. Oleh karena itu, faktor lingkungan
seperti cahaya dan pasokan CO2 di dalam sel dapat
memengaruhi kecepatan fotosintesis. Faktor-faktor tersebut dapat saling
berinteraksi dalam memengaruhi fotosintesis. Jika intensitas cahaya rendah
maka kecepatan fotosintesis akan rendah pula. Pada keadaan ini, cahaya
dikatakan sebagai faktor pembatas. Salah satu cara untuk menentukan
kecepatan fotosintesis adalah dengan mengamati pembentukan oksigen. Pada
saat intensitas cahaya mencapai titik tertentu (jenuh cahaya pada kondisi percoban)
maka tidak akan memengaruhi produksi oksigen. Keadaan tersebut kemungkinan
disebabkan CO2 menjadi faktor pembatas. Jika konsentrasi CO2 tersebut
ditingkatkan maka kecepatan fotosintesis akan meningkat dengan
meningkatnya intensitas cahaya. Selain cahaya dan CO2
suhu juga dapat memengaruhi kecepat an fotosintesis jika cahaya bukan
sebagai faktor pembatas.
Tabel
Tempat, Proses dan Hasil Reaksi Terang Dan Gelap
Reaksi
|
Tempat
|
Melibatkan
|
Proses
|
Hasil
|
Terang
|
Grana
|
- Cahaya
- Klorofil
- ADP
- H2O
- NADP
|
- Eksitasi e-
- Transfer e- (reaksi Hill)
- Fotolisis
|
- ATP
- NADP.H2
- O2
|
Gelap
|
Stroma
|
- CO2
- RuBP/RDP
- NADP.H2
- ATP
|
- Fiksasi
- Siklus Calvin
|
- APG
- ALPG
- C6H12O6
|
4.
Pemanfaatan
Hasil Fotosintesis
Zat gula hasil
fotosintesis akan digunakan
untuk berbagai kepentingan
tubuh tumbuhan. Sebagian zat
gula akan dirombak
untuk menghasilkan energi.
Energi sangat dibutuhkan
untuk berbagai aktivitas
tubuh. Sebagian akan digunakan
untuk membangun atau membentuk
tubuh tumbuhan. Tumbuhan butuh tumbuh, berkembang, membentuk anakan atau
bertunas, membentuk bunga,
buah, biji, dsb. Sebagian
akan dijadikan bahan
baku untuk menyusun
zat-zat penting lain
yang dibutuhkan. Misalnya, protein, lemak dan vitamin. Sebagian yang
lain akan ditimbun dalam jaringan penimbunan. Misalnya dalam bentuk ubi, umbi,
buah dan biji.
5.
Faktor Yang Menentukan Kecepatan
Fotosintesis
Beberapa faktor yang menentukan
kecepatan fotosintesis:
1. Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas, kualitas dan lama penyinaran. Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis.
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas, kualitas dan lama penyinaran. Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis.
2. Konsentrasi
karbondioksida
Semakin banyak karbondioksida di
udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk
melangsungkan fotosintesis.
3. Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan
menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga
mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar
fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti
karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat
bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap
pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju
fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang
tumbuhan dewasa. Hal ini mungkin dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan
lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
6.
Tipe-Tipe
Fotosintesis
Berdasarkan senyawa
pertama yang dibentuk
dari hasil fiksasi
atau pengikatan CO2,
fotosintesis dibedeakan menjadi dua tipe, yaitu tipe C3 dan C4.
- Tipe C3,
senyawa pertama yang
dibentuk dari hasil
fiksasai CO2 dari
luar (udara / atmosfir) adalah senyawa asam organik 3 karbon (3-C),
yaitu Asam Fosfogliserat (PGA). Proses
reaksi ini langsung
menjadi bagian dari
daur Calvin. Enzim yang
membantu pengikatan CO2
adalah RubisCo (Ribulosa Bifosfat Karboksilase Oksigenase).
Oleh RubisCo, CO2 digabungkan dengan senyawa gula sederhana 5-C yaitu Ribulosa
di(bi)-fosfat (Ru-BP).
- Tipe
C4, senyawa pertama yang dibentuk dari fiksasi karbon dari udara bebas
adalah berupa asam
organik 4 karbon
(4-C), yaitu Asam
Oksalo Asetat (OAA). Senyawa OAA
akan segera diubah menjadi :
1) Asam Malat, atau
2) Aspartat)
Zat CO2 udara (senyawa 1-C) ditangkap
oleh enzim PEP-karboksilase. Oleh enzim itu, CO2 akan digabungkan
dengan senyawa PEP (fosfoenol-piruvat ; senyawa 3-C) menjadi asam organik 4-C ,
yaitu OAA. Selanjutnya, kedua
senyawa itulah yang
akan menjadi sumber
CO2 untuk sintesis gula
dalam daur Calvin.
Artinya, CO2 yang ditangkap
oleh enzim RubisCo untuk
membentuk zat gula dalam daur Calvin tidak langsung diambil dari CO2
udara bebas, melainkan
dari hasil pemecahan
asam Malat atau Aspartat.
Keunggulan
tumbuhan C4 dibanding tumbuhan C-3 antara lain adalah :
- Lebih
tahan terhadap lingkungan yang terik dan kering
- Proses
fotosintesis lebih efektif, terutama pada intensitas dan kadar CO2
yang lebih tinggi
- Penghambatan
fotosintesis oleh O2 lebih rendah karena rasio CO2 / O2
dalam jaringan daun lebih besar. Fotorespirasi-nya lebih rendah.
Fotosintesis Tipe CAM
Selain tipe C3 dan C4, terdapat tipe fotosintesis
lain, yaitu tipe Crassulacean Acid Metabolism
(CAM). Fotosintesis tipe
CAM pada dasarnya
mirip dengan tipe
C-4, dilakukan oleh beberapa
golongan tumbuhan yang
hidup di gurun.
Bagaimana keadaan lingkungan gurun
? Gurun memiliki
kondisi udara (klimatik)
dan tanah (edafik)
yang sangat ekstrim. Pada
siang hari, matahari
sangat terik, udara
panas, dan udara
kering (kelembaban rendah). Di
samping itu, tanah
gurun sangat kering,
tandus dan berbatu. Untuk menghindari kehilangan air
jaringan yang berlebih, maka stoma menutup di siang hari dan membuka di malam
hari. Karena itu, fotosintesis tumbuhan CAM terjadi dalam dua waktu, yaitu
siang dan malam. Fiksasi CO2 dilakukan pada malam hari saat stoma membuka.
Sedangkan siangnya terjadi aktivitas penyusunan zat gula melalui daur Calvin.
Hasil
fiksasi CO2 dari
udara bebas adalah berupa
asam organik 4-C,
yaitu OAA, seperti pada tumbuhan C-4 umumnya. OAA ini akan segera
diubah menjadi asam malat
dan ditimbun di
vakuola sel. Pada sianghari, asam
malat akan pecah
untuk melepaskan CO2. Peristiwa
ini disebut dekarboksilasi. Selanjutnya,
CO2 tersebut digunakan
untuk menyusun zat gula melalui daur Calvin.
HUKUM HUKUM TERMODINAMIKA
1. Hukum Pertama Termodinamika
Pada
dasarnya merupakan hukum konservasi energi, yaitu: energi tidak
dapat diciptakan maupun dimusnahkan; energi hanya dapat diubah dari satubentuk
menjadi bentuk yang lain.
Pengertian yang lebih hakiki tentang hukum pertama termodinamika
menyatakan bahwa jika satu sistem mengalami serangkaian perubahan yang tidak
terbatas kembali kekeadaan semula, maka total perubahan energi adalah nol. Hal
ini menerangkan pada kita bahwa energi merupakan fungsi keadaan.
2. Hukum Kedua Termodinamika
Hukum
kedua termodinamika terkait dengan entropi. Hukum
ini menyatakan bahwa total entropi dari suatu sistem termodinamika
terisolasi cenderung untuk meningkat seiring dengan meningkatnya waktu,
mendekati nilai maksimumnya.
Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang
dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda
panas.
3.
Hukum Ketiga Termodinamika
"Hukum Kenol"
Hukum
ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat
suatu sistem mencapai temperatur nol absolut, semua proses akan berhenti dan
entropi sistem akan mendekati nilai minimum.
Hukum
ini juga menyatakan bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada
temperatur nol absolut bernilai nol.
PUSTAKA
Dirangkum
dari berbagai sumber berupa materi kuliah bioenergetika, bahan-bahan ajar biologi
dan postingan di internet.
TUGAS
BIOENERGETIKA TERNAK
‘Sel, Fotosintesis dan Hukum Termodinamika’
NAMA : I MADE ADI SUDARMA
NIM :
1211010006
SEMESTER : II
(DUA)
PRODI : ILMU PETERNAKAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS NUSA
CENDANA
KUPANG
2013
Tidak ada komentar:
Posting Komentar