Kehidupan Sel

KEHIDUPAN SELOleh : Adhitia, S.Farm.

Mekanisme Transpor di Tingkat Sel

Membran Plasma

Permeabilitas selektif : memungkinkan beberapa substansi dapat melintasinya dengan lebih mudah daripada substansi lainnya.

Terdiri dari lipid, protein dan karbohidrat yg tersusun bilayer

Membran plasma memiliki dua daerah; hidrofilik dan hidrofobik

Model Lalulintas Membran Transpor pasif1. Difusi : perpindahan suatu substansi berdasarkan

gradien konsentrasinya yang terjadi secara spontan.contoh : penyerapan O2 oleh sel yang melakukan respirasi seluler. O2 terlarut berdifusi ke dalam sel melintasi membran plasmanya. Selama respirasi seluler mengkonsumsi O2 yang masuk, difusi ke dalam sel akan terus berlanjut.

2. Osmosis : difusi air melintasi membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik.contoh : air laut yang memiliki zat terlarut yang sangat beragam, molekul airnya akan bergerak ke larutan gula tunggal yang sangat tinggi konsentrasinya, karena konsentrtasi total zat terlarut air laut lebih rendah.

Bagaimana Jika dua larutan bersifat isotonik?

Pengaruh Keseimbangan Air Pada Sel

Sel hidup bereaksi terhadap perubahan konsentrasi zat terlarut lingkungannya tergantung pada ada tidaknya dinding sel.

Sel hewan tidak memiliki dinding sel, sel tumbuhan memiliki dinding sel.

Sel hewan berada pada kondisi paling baik dalam lingkungan isotonik. Sel tumbuhan bengkak dan umumnya berada pada kondisi paling baik dalam lingkungan hipotonik, kecenderungan untuk menyerap air secara terus menerus akan diimbangi oleh dinding lentur yang mendorong sel.

Lanjutan

Hewan dan organisme lain yang tidak memiliki dinding sel kaku yang hidup dalam lingkungan hipertonik atau hipotonik harus memiliki adaptasi khusus untuk osmoregulasi (kontrol keseimbangan air).Contoh: protista Paramecium yang hidup di air kolam yang hipotonik terhadap sel. Air secara terus menerus akan memasuki sel, tetapi Paramecium memiliki membran plasma yang sangat kurang permeabel terhadap air dibandingkan sel2 lain. Akan tetapi adaptasi ini hanya memperlambat penyerapan air. Vakuola kontraktil mengimbangi osmosis dengan cara mengeluarkan air dari dalam sel.

Facilitated Diffusion Difusi yang terjadi difasilitasi oleh protein

transpor. Inti hidrofobik membran menghalangi transpor ion

dan molekul polar yang bersifat hidrofilik. Molekul hidrofobik, seperti karbondioksida dan oksigen dapat larut dalam membran dan melintasinya dengan mudah. Molekul sangat kecil dan polar yang tidak bermuatan juga dapat melewati membran dengan cepat, misalnya air dan etanol.

Bilayer lipid ini sngat tidak permeabel terhadap molekul polar tak bermuatan yang lebih besar, misalnya glukosa. Juga relatif tidak permeabel terhadap semua ion, sekalipun ion kecil seperti H+ dan Na+.

Lanjutan

Protein spesifik mempermudah transpor pasif zat terlarut terseleksi

Protein transpor memiliki sifat spesifik untuk substratnya sendiri.

Seperti halnya enzim, protein transpor dapat diinhibisi oleh molekul yang menyerupai substrat normal.

Protein tranapor tidak mengkatalisis reaksi kimiawi, tetapi fungsinya mengkatalisis proses fisik transpor suatu molekul melewati membran.

Transpor Aktif Perpindahan suatu substansi melawan gradien

konsentrasinya, sehingga membutuhkan energi. Transpor aktif dilakukan oleh sel untuk mempertahankan

konsentrasi internal molekul kecil yang berbeda dari konsentrasi lingkungannya. Misal: dibandingkan dengan sekelilingnya, sel hewan memiliki konsentrasi K+yang jauh lebih tinggi dan konsentrasi Na+yang jauh lebih rendah. Membran plasma membantu mempertahankan gradien yang curam ini dengan memompakan natrium ke luar sel dan kalium ke dalam sel.

Kerja transpor aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energi untuk sebagian besar transpor aktif dengan cara mentransfer gugus posfat terminalnya ke protein transpor. Fosforilasi protein dapat menginduksi protein mengubah konformasinya. Contohnya : pompa natrium-kalium

Gradien Elektrokimiawi Sitoplasma sel bermuatan negatif dibandingkan dengan

fluida ekstraseluler disebabkan oleh distribusi anion dan kation pada sisi membran yang berlawanan yang tidak sama.

Semua sel memiliki tegangan melintasi memberan plasma yang disebut potensial membran

Potensial memmbran bertindak seperti batre, sumber energi yg mempengaruhi lalulintas semua substansi bermuatan yang melintasi membran.

Potensial membran mendukung terjadinya transpor pasif kation ke dalam sel dan anion ke luar sel. Dengan demikian terdapat dua gaya yang menggerakkan difusi ion; gaya kimiawi (gradien konsentrasi ion) dan gaya listrik. gradien elektrokimiawi

Lanjutan

Protein transpor yang membangkitkan tegangan melintasi suatu membran disebut pompa elektrogenik.

Pompa natrium-kalium merupakan pompa elektrogenik utama sel hewan, sedangkan pada tumbuhan, bakteri dan fungi adalah pompa proton, yg secara aktif mentranspor ion hiderogen ke luar sel.

Dengan membangkitkan tegangan melintasi membran, pompa elektrogenik menyimpan energi yang dapat digunakan untuk kerja seluler, termusik jenis lalulintas membrean yang disebut kotranspor suatu difusi “menuruni bukit” zat terlarut menggerakkan transpor “menaiki bukit” zat terlarut lainnya.

Endositosis dan Eksositosis

Mekanisme transpor untuk molekul besar seperti protein dan polisakarida.

Mekanisme ini diperantarai oleh vesikula yang dilepas oleh aparatus golgi. vesikula kemudian dipindahkan oleh sitoskeleton ke membran plasma. Kemudian molekul lipid kedua bilayer tersebut menyusun ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran bergabung. Kandungan vesikulanya kemudian tumpah ke luar sel.Contoh eksositosis : sel beta pankreas yg mensekresikan insulin.

Lanjutan

Endositosis : sel memasukkan makromolekul dengan cara membentuk vesikula baru dari membran plasma. Sebagian kecil luas membran plasma terbenam ke dalam membentuk kantong, semakin dalam kantong akan terjepit membentuk vesikula yang berisi materi yang terdapat dari luar sel.

Terdapat 3 macam endositosis; fagositosis, pinositosis dan endositosis yang diperantarai reseptor.

Siklus Sel

Setiap spesies eukariotik memiliki jumlah kromosom yang khas dalam setiap nukleus sel

Sel somatis (sel tubuh) manusia mengandung 46 kromosom, sedangkan sel gamet (sel sperma dan sel telur) memiliki setengah dari jumlah sel somatik, yaitu 23 kromosom.

Dalam setiap kromosom terdapat satu molekul DNA yang mewakili ribuan gen, unit yang menentukan sifat yang diwarisi oleh suatu organisme.

Kompleks protein-DNA disebut kromatin, diorganisasi menjadi serat yang tipis dan panjang.

Lanjutan

Kromosom akan terduplikasi menjadi dua kromatid saudara.

Kedua kromatid mengandung salinan molekul DNA kromosom yang identik

Dalam bentuk padatnya, kromosom ini memiliki pinggang ramping yang disebut sentromer.

Kromatid saudara akan ditarik saling menjauh dan dikemas kembali sebagai sekumpulan kromosom lengkap dalam dua nukleus baru.

Proses ini dinamakan Mitosis yang terjadi pada sel somatis. Dilanjutkan dengan proses sitokinesis, yaitu pembelahan sitoplasma

Lanjutan

Sel telur atau sel sperma diproduksi oleh suatu jenis pembelahan sel yang disebut Meiosis yang menghasilkan sel anak yang memiliki separuh jumlah kromosom induknya.

Proses Meiosis hanya terjadi dalam gonad (ovarium atau testis).

Proses fertilisasi menggabungkan gamet dan menggandakan jumlah kromosom kembali menjadi 46 yang kemudian jumlahnya dilestarikan melalui pembelahan mitosis.

Pembelahan sel mitosis yang berurutan bergantian dengan interfase yang jauh lebih lama, yang seringkali meliputi 90% dari siklus ini.

Fase interfase dibagi 3; Fase G1, Fase S dan Fase G2

Tahapan Pembelahan Sel Mitosis

G2 Interfase Selama interfase akhir, nukleus telah terbentuk

dengan jelas dan dibungkus oleh selubung nukleus. Terdapat dua sentrosom yang terbentuk

sebelumnya oleh replikasi sentrosom tunggal. Setiap sentrosom mengandung sepasang sentriol

(pada sel hewan) Mikrotubula merupakan perpanjangan dari

sentrosom yang menyebar secara radial, disebut aster.

Kromosom telah melakukan duplikasi, tetapi pada tahap ini kromosom tidak dapat dibedakan secara individual karena kromosom tersebut masih berada dalam bentuk benang kromatin yg tersusun longgar

Profase Perubahan mulai terjadi pada nukleus

dan sitoplasma. Pada nukleus benang kromatin menjadi tergulung lebih rapat, memadat menjadi kromosom terpisah. Nukleoli menghilang.

Kromosom terduplikasi tampak sebagai dua kromatid saudara yang identik dan bersatu.

Pada sitoplasma gelendong mitotik mulai terbentuk yang terbuat dari mikrotubula yang memancar dari sentrosom dan sentrosom saling menjauh

Prometafase Pada tahap ini selubung nukleous

terfragmentasi dan mikrotubula mulai bisa berinteraksi dengan kromosom yang telah menjadi padat.

Muncul struktur khusus kinetokor pada kromatid yang terletak di sentromer.

Sebagian mikrotubula melekat ke kinetokor sedangkan mikrotubula nonkinetokor berinteraksi dengan mikrotubula dari kutub sel yang berlawanan.

Metafase Sentrosom berada pada kutub yang

berlawanan Kromosom berkumpul pada pelat

metafase

Anafase Anafase dimulai ketika pasangan

sentromer dari setiap kromosom berpisah, yang akhirnya melepaskan kromatid saudara, disertai dengan memendeknya mikrotubula kinetokor.

Pada akhir tahap ini kedua kutub sel memiliki kromosom yang ekuivalen dan lengkap

Telofase dan Sitokinesis Nukleus anak terbentuk pada kedua

kutub disertai dengan pembentukan selubung nukleus.

Sitokinensis atau pembelahan sitoplasma biasanya langsung terjadi sehingga penampakan dua sel anak yang terpisah segera terjadi setelah akhir mitosis.

Sitokinesis Pada Sel Hewan dan Tumbuhan

Sel hewan Tanda pertama pembelahan ialah

penampakan alur pembelahan, berawal sebagai pelekukan pada permukaan sel di dekat daerah bekas pelat metafase lama.

Pada alur ini terdapat cincin kontraktil yang terdiri dari mikrofilamen aktin yang berkaitan dengan molekul protein miosin.

Kontraksi mikrofilamen inilah yang menyebabkan alur pembelahan semakin dalam sehingga sel induk terjepit menjadi dua yang menghasilkan dua sel anak yang terpisah.

Lanjutan

Sel Tumbuhan Pada sel tumbuhan tidak ada alur

pembelahan. Selama telofase, vesikula yang

dihasilakan aparatus golgi berpindah di sepanjang mikrotubula ke tengah-tengah sel, yang kemudian bersatu dan menghasilkan pelat sel

Tahapan Pembelahan Sel Meiosis

Interfase Kromosom mengalami replikasimenjadi

dua kromatid saudara yang identik secara genetik yg tetap melekat pada sentromernya

Sentrosom juga bereplikasi menjadi dua.

Profase I Kromosom mulai memadat Dalam suatu proses yg dinamakan

sinapsis kromosom homolog yg masing2 tersusun dari 2 kromatid saudara muncul secara bersamaan sebagai suatu pasangan.

Masing2 pasangan membentuk tetrad yaitu sebuah kompleks empat kromatid.

Kromatid kromosom homolog saling silang menyilang, persilangannya disebut kiasmata

Metafase I Kromosom tersusun pada pelat

metafase dalam bentuk pasangan homolog.

Mikrotubula melekat pada kinetokor

Anafase I Alat gelendong menggerakkan

kromosom ke arah kutub Kromosom homolog terpisah bergerak

ke arah kutub berlawanan. Dalam mitosis kromosom muncul sendiri2 pada pelat metafase dan bukan dalam pasangan

Telofase I dan Sitokinesis Setiap kutub kini memiliki satu set

kromosom haploid tetapi setiap kromosom tetap memiliki dua kromatid saudara.

Pada beberapa spesies, kromosom menyebar, membran nukleus dan nukleoli terbentuk kembali dan terjadi interfase II sebelum meiosis II. Pada spesies lain sel anak dari telofase I segera memulai persiapan untuk pembelahan meiosis kedua.