Makalah

SITOPLASMA

Sitoplasma merupakan bagian sel berupa koloid yang melarutkan berbagai macam hara (nutrien) dan tempat berlangsungnya banyak reaksi kimia untuk membentuk energi dan menyimpan energi. 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.

Sitoplasma merupakan suatu cairan sel dan segala sesuatu yang larut di dalamnya, kecuali nukleus (inti sel) dan organela. Sitoplasma yang berada di dalam inti sel disebut nukleoplasma. Sitoplasma bersifat koloid kompleks, yaitu tidak padat dan tidak cair. Sifat koloid sitoplasma ini dapat berubah-ubah tergantung kandungan air. Jika konsentrasi air tinggi maka koloid akan bersifat encer yang disebut dengan sol, sedangkan jika konsentrasi air rendah maka koloid bersifat padat lembek yang disebut dengan gel. Sitoplasma tersusun atas air yang di dalamnya terlarut molekul-molekul kecil (mikromolekul) dan molekul-molekul besar (makromolekul), ion-ion dan bahan hidup (organela) ukuran partikel terlarut yaitu 0,001 – 1 mikron, dan bersifat transparan. Bagian yang merupakan lingkungan dalam sel adalah matrik sitoplasma. Tiap-tiap organela mempunyai struktur dan fungsi khusus.

Sitoplasma adalah zat separuh cairan lekat dan kental dan berada di dalam membran plasma. Sitoplasma adalah bagian non-nukleus dari protoplasma. Komponen cair sitoplasma adalah sitosol, yang termasuk ion dan makromolekul yang dapat larut, contohnya enzim. Isi tidak larut sitoplasma termasuk organel dan sitoskeleton. Walaupun semua sel memiliki sitoplasma, setiap jaringan maupun spesies memiliki ciri-ciri yang jauh berbeda antara satu dengan yang lain.

Sitoplasma yang berada dalam nukleus disebut nukleoplasma. Pada sel tumbuhan, sitoplasma dibedakan menjadi dua, yaitu yang berbatasan dengan selaput plasma disebut ektoplasma dan yang di bagian dalam disebut endoplasma. Ektoplasma lebih jernih dan kompak. Ektoplasma pada sel hewan berupa selaput plasma itu sendiri. Endoplasma sel tumbuhan mengandung banyak plastida (zat warna).

SUSUNAN KIMIA PROTOPLASMA

Ada 36 unsur (dari 108 unsur) yang diketemukan pada protoplasma;

UNSUR                      PROSENTASE

Oksigen (O)                62%

Karbon ( C )                20%

Hidrogen ( H )                        10%

Nitrogen ( N )             3%

Kalsium ( Ca )             2,5%

Pospor ( P )                 1,14%

Klor ( Cl )                    0,16%

Sulfur ( S )                  0,14%

Kalium ( K )                0,11%

Natrium ( Na )             0,10%

Magnesium ( Mg )       0,07%

Besi ( Fe )                    0,10%

Yodium ( I )                0,014%

Unsur-unsur lain yang jumlahnya sedikit;

Tembaga ( Cu ), Kobal ( Co ), Mangan (Mn), seng (Zn), molibdenum (Mo), boron (Bo), Silikon (Si), dsb. Prosentase beratnya kurang lebih 0,756%.

Unsur-unsur kimia ini pada protoplasma ada yang berbentuk persenyawaan maupun dalam bentuk ion-ion.

Yang berbentuk persenyawaan dapat berbentuk persenyawaan anorganik maupun organik.

I. Persenyawaan anorganik pada protoplasma

Air (H₂O)

Garam-garam Mineral

Senyawa anorganik yang berbentuk gas

Asam & Basa

A. AIR (H₂O)

Merupakan persenyawaan anorganik yang terbanyak pada protoplasma (60-95%), tergantung pada jenis sel (sel yang muda lebih banyak mengandung air), umur, tempat hidup (makhluk hidup yang hidup di dalam air lebih banyak mengandung air), dsb.

Fungsi air;

1. Pelarut bahan-bahan anorganik
2. Media dispersi yang baik untuk sistem koloid pada protoplasma.
3. Stabilisator suhu
4. Pelarut elektrolit
5. Media transpor
6. Media yang baik untuk proses metabolisme

B. Garam-garam Mineral

Garam-garam yang terdapat pada protoplasma ada dalam bentuk ion bebas ada juga yang terikat pada molekul lain misalnya dengan molekul protein atau lemak.

Garam-garam ini berfungsi mengatur tekanan osmotik sedangkan ion-ion garam menentukan struktur makromolekul.

Contoh : garam fosfat, karbonat, klorida, sulfat dari kalsium, natrium dan magnesium

C. Senyawa anorganik yang berbentuk Gas

Gas yang terdapat pada protoplasma berbentuk larutan; gas Oksigen (O₂), Nitrogen (N₂) dan gas asam arang (CO₂).

Gas O₂ pada suhu 25⁰C dan tekanan/ atmosfir pada air murni dapat larut 2,83 ml O₂/100 ml air.

Kelarutan gas CO2 dalam air agak lain. Beberapa molekul gas CO2 yang larut dapat bereaksi dengan air.

CO₂ + H₂O      H₂CO₃     H⁺ + HCO3

Asam karbonat Asam bikarbonat

Asam & Basa

Asam dan basa anorganik yang terdapat pada protoplasma, misalnya asam klorida (HCl), dan basa kalium hidroksida (KOH).

II. Persenyawaan Organik pada Protoplasma

Dapat berupa;

1. Karbohidrat
2. Lemak
3. Protein
4. Asam Nukleat

A. KARBOHIDRAT

› Sangat vital untuk proses-proses fisiologi di dalam sel makhluk hidup.

› Berdasarkan fungsinya, dikelompokkan menjadi;

1. Karbohidrat yang sederhana sebagai sumber energi di dalam sel
2. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai cadangan energi
3. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai komponen struktural organel dan bagian sel lainnya.

4 kelompok besar Karbohidrat

1. Monosakarida (Triosa (3 C), Tetrosa (4 C), Pentosa (5 C), Heksosa (6C)

2. Disakarida (mengandung 2 molekul monosakarida; sukrosa, maltosa & laktosa)

3. Oligosakarida (golongan ini merupakan zat-zat yang menghasilkan 3-10 monosakarida pada hidrolisa)

4. Polisakarida (Amilum, Glikogen, Inulin, Selulosa, Heteropolisakarida (Kitin, Chondroitin sulfat, heparin, mucoprotein & glycoprotein)

B. LIPIDA

Lipida : “persenyawaan organik yang banyak terdapat pada sel makhluk hidup yang mempunyai sifat tidak larut di dalam air tetapi dapat larut pada pelarut organik misalnya eter, kloroform, alkohol panas dan benzen”

Lemak adalah non polar dan hidrophobi.

Pada sel makhluk hidup lemak berfungsi sebagai struktural misalnya komponen membran plasma, hormon, vitamin. Juga berfungsi sebagai sumber energi dan cadangan energi sel makhluk hidup.

Lipida dapat diekstraksi dari jaringan sel tumbuhan maupun hewan dengan menggunakan pelarut lemak. Hasil ekstraksi menghasilkan campuran lemak yang kompleks antara lain; trigliserida, wax, fosfolipida, glikolipida, bermacm-macam sterol & senyawa2 lainnya.

Macam2 Lipida yang terdapat pada sel makhluk hidup

› Lipida sederhana; ester alkohol/ Trigliserida yang asam lemak dan alkohol

› Lipida Gabungan; ester asam lemak yang pada hidrolisa menghasilkan asam lemak, alkohol dan zat-zat lain. Lipida gabungan yang terdapat pada protoplasma; fosfolipida, spingolipida, glikolipida, gangliosida, lipoprotein, karatinoid

› Turunan Lipida; steroid, struktur dasar molekulnya cincin C-17 yaitu siklopentano perhidopenatron. Steroid yang terdapat pada protoplasma sel hewan; hormon kelamin, vitamin D, cholesterol, kortikosteron & estradiol.

C. Protein

› Merupakan polimer dari asam amino.

› Asam amino yang terdapat pada protoplasma;

1. Asam amino netral; Glysin, Alanin, Valine, Leusin, Isoleusin, Serin, Theonin.
2. Asam amino asam; asam aspartat, asam glutamat
3. Amida asam amino; Aspargin, Glutamin
4. Asam amino basa; Histidin, Arginin, Lysin
5. Asam amino aromatik; Phenylalanin, Tirosin, Tryptofan.
6. Asam amino yang mengandung sulfur; Cysteine, Methionin
7. Asam amino sekunder; Prolin Hydroksiprolin

Asam amino esensial & non esensial

› Ada 10 macam asam amino essensial; L-methionin, L-Threonin, L-valin, L-Leosin, L-isoleusin, L-Lisin, L-Arginin, L-Phenilalanin, L-Thriptophan & Histidin.

› Bila asam amino berhubungan dengan ikatan peptida maka terbentuklah dipeptida, tripeptida, polipeptida. Protein merupakan polimer dari asam amino yang berantai panjang.

Penggolongan Protein berdasarkan komposisi kimia yang dihasilkan pada proses hidrolisa

Protein Sederhana (bila dihidrolisa hanya menghasilkan asam amino; misalnya; albumin dan globulin)

Protein gabungan; bila dihidrolisa menghasilkan asam amino dan persenyawaan lainnya; Glikoprotein (protein & karbohidrat), Nukleoprotein, Kromoprotein (protein & bahan zat warna; haemoglobin & haemiosianin), Lipoprotein, Fosfoprotein (gugusan fosfat dan asam amino; kasein pada susu), Metaloprotein (protein yang mengandung metal)

Penggolongan Protein pada protoplasma

› Protein Primer (struktur molekulnya terdiri dari asam amino yang tersusun secara linier dengan ikatan peptida),

› Protein sekunder (struktur molekulnya terdiri dari beratus-ratus asam amino yang tersebar secara spiral)

› Protein tertier (struktur molekulnya terdiri dari beberapa rantai polipeptida yang dihubungkan dengan ikatan sulfur; misal; globulin)

› Protein quarter (struktur molekulnya mengandung 2 ikatan atau lebih peptida yang berikatan dengan ikatan kovalen yang lemah; misal; haemoglobine)

D. ASAM NUKLEAT

› Ada 2 macam asam nukleat yang terkenal; ARN (Asam Ribosa Nukleat) & ADN (Asam Deoksiribosa Nukleat).

› Fungsi Asam Nukleat ;

1. Mengontrol aktivitas biosintesa pada sel.
2. Membawa informasi genetik

Struktur ARN & ADN merupakan polimer nukleotida. Hasil hidrolisa nukleotida menghasilkan gula (ribosa/ deoksiribosa), basa nitrogen (purin (adenin dan guanin) & pirimidin (sitosin, timin & urasil)

Sifat-sifat Fisika Protoplasma

1. Bila protoplasma yang merupakan sistem koloid ini disinari dengan sinar lampu listrik pada suatu ruang yang gelap akan memberi efek Tyndall.
2. Molekul-molekul (partikel) pada sistem koloid protoplasma bergerak secara zig-zag (gerak Brown (1872)). Gerak Brown pada protoplasma kecepatannya tergantung pada besarnya partikel dan suhu protoplasma.
3. Gerak siklosis (cyclosis) dan amoeboid. Oleh karena matrik sitoplasma dapat bersifat agak kental maka pada matrik sitoplasma ada gerakan. Gerakan di dalam matrik sitoplasma ini disebut gerakan siklosis (terjadi pada saat matrik dalam fase sol dan terjadinya gerakan ini karena pengaruh tekanan hidrostatik, suhu, pH dan viskositas. Bergeraknya kromosom, sentriol, mitokondria, lisosom, dsb disebabkan gerakan sikolsis. Gerakan amoeboid terbentuk pada gerak siklosis. Gerak amoeboid terjadi pada protozoa, leukosit, dsb. Pada gerakan amoeboid, terjadi perubahan bentuk sel. Penonjolan sitoplasma ini disebut pseudopodia.
4. Matriks sitoplasma yang cair memiliki tegangan permukaaan. Matriks protein dan lemak memiliki ketegangan permukaan yang kurang karenanya membentuk membran plasma, sedangkan bahan-bahan kimia misalnya garam NaCl tegangan permukaannya tinggi akibatnya NaCl menempati bagian yang lebih dalam pada matrik sitoplasma.

Penyusun Sitoplasma

Sitoplasma memegang peranan vital pada semua sel makhluk hidup sebab semua proses biosintesa & bioenergi terjadi di dalam sitoplasma. Sitoplasma terdiri dari 2 bagian; matrix (tampak transparan, homogen & menyerupai koloid) & organel.

                Penyusun utama dari sitoplasma adalah air yang berfungsi sebagai pelarut zat – zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kimia sel.

Disamping air di dalamnya terlarut banyak molekul-molekul kecil, ion dan protein. Ukuran partikel terlarut antara 0,001-0,1 µm dan bersifat transparan. Koloid sitoplasma dapat berubah dari sol ke gel begitu sebaliknya. Sol terjadi jika konsentrasi air tinggi, sedang gel saat konsentrasi air rendah.

Komponen Utama Penyusun Sitoplasma

Komponen utama yang menyusun sitoplasma adalah sebagai berikut:
1) Cairan seperti gel (agar-agar atau jeli) yang disebut sitosol.
2)    Substansi simpanan dalam sitoplasma.

Substansi ini bervariasi tergantung tipe selnya. Sebagai contoh, sitoplasma sel hati mengandung simpanan molekul glikogen, sedangkan sitoplasma sel lemak mengandung tetesan lemak besar.

3) Jaringan yang strukturnya seperti filamen (benang) dan serabut yang saling berhubungan.

Jaringan benang dan serabut disebut sitoskeleton yang berfungsi sebagai kerangka sel.

4) Organel-organel sel.

Matriks sitoplasma atau bahan dasar sitoplasma disebut sitosol. Sitoplasma dapat berubah dari fase sol ke gel dan sebaliknya. Matriks sitoplasma tersusun atas oksigen 62%, karbon 20%, hidrogen 10%, dan nitrogen 3% yang tersusun dalam senyawa organik dan anorganik. Unsur-unsur lain adalah: Ca 2,5%; P 1,14%; Cl 0,16%; S 0,14%; K 0,11%; Na 0,10%; Mg 0,07%; I 0,014%; Fe 0,10%; dan unsur-unsur lain dalam jumlah yang sangat kecil.

Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:

1.      Retikulum endplasma

2.      Ribosom

3.      Mitokondria

4.      Badan golgi

5.      Lososom

a.                   Mitokondria

Mitokondria merupakan organela penghasil energi dalam suatu sel. Mitokondria memiliki bentuk bulat tongkat dan berukuran panjang antara 0,2-5 mikrometer dengan diameter 0,5 mikrometer. Dengan bantuan mikroskop cahaya, keberadaan mitokondria dapat terlihat, tetapi untuk dapat melihat struktur dasarnya harus menggunakan mikroskop elektron.

Mitokondria disusun oleh bahan-bahan antara lain fosfolipid dan protein. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu membran luar dan membran dalam. Permukaan pada membran luar halus, sedangkan pada membran dalam banyak terdapat lekukan-lekukan ke dalam yang disebut krista. Adanya lekukan-lekukan ini akan dapat memperluas bidang permukaannya. Krista berperan dalam penyerapan oksigen untuk respirasi. Dari proses respirasi inilah dapat dihasilkan energi. Jadi, mitokondria berfungsi untuk tempat respirasi sel atau sebagai pembangkit energi. Mitokondria mempunyai enzim yang dapat mengubah energi potensial dari makanan kemudian disimpan dalam bentuk ATP. ATP inilah yang merupakan sumber energi sebagai bahan bakar untuk melakukan proses kegiatan untuk hidup. Sel-sel mana saja yang banyak terdapat mitokondria pada tubuh manusia? Tentu saja sel-sel yang banyak melakukan aktivitas kerja. Pada bagian organ mana dalam tubuh Anda yang paling aktif dan giat bekerja? Misalnya jika seorang olahragawan melakukan aktivitas berolahraga, maka bagian tubuh yang paling aktif bekerja adalah otot. Otot akan selalu berkontraksi ketika seseorang bergerak. Bahkan, ketika Anda tidur pun sel selalu melakukan pemecahan ATP. Coba analisalah kegunaan ATP ketika kita dalam keadaan tidur. Kegunaan ATP yaitu sebagai energi yang digunakan untuk mengganti sel-sel yang rusak, untuk memompa jantung, dan lain-lain.

Mitokondria banyak terdapat pada bagian tubuh antara lain otot, hati, jantung, ginjal, karena bagian tubuh tersebut paling aktif melakukan kerja dan menghasilkan energi.

b. Retikulum Endoplasma

Retikulum endoplasma merupakan sistem yang sangat luas, membran di dalam sel berupa saluran-saluran dan tabung pipih. Membran ini lebih tipis dari membran plasma. Komposisi kimia tersusun atas lipoprotein.

Retikulum endoplasma ada dua macam, yaitu retikulum endoplasma kasar dan retikulum endoplasma halus.

1) Retikulum Endoplasma Kasar (REK). Retikulum endoplasma kasar ditempeli dengan ribosom yang tersebar merata pada permukaannya. Ribosom merupakan tempat sintesis protein. Protein yang sudah terbentuk kemudian akan diangkut ke bagian dalam retikulum endoplasma, dan kemudian disimpan di dalam membran yang berkantong yang disebut vesikula.

2) Retikulum Endoplasma Halus (REH)

Retikulum endoplasma halus tidak ditempeli oleh ribosom. Permukaan REH ini menghasilkan enzim yang dapat mensintesis fosfolipid, glikolipid, dan steroid.

Jadi, secara umum fungsi retikulum endoplasma antara lain:

1) penghubung selaput luar inti dengan sitoplasma, sehingga menjadi penghubung materi genetik antara inti sel dengan sitoplasma;

2) transpor protein yang disintesis dalam ribosom; dan

3) biosintesis fosfolipid, glikolipid, dan sterol.

c. Ribosom

Ribosom merupakan struktur terkecil yang bergaris tengah 17-20 mikron, letaknya di dalam sitoplasma sehingga hanya bisa dilihat dengan bantuan mikroskop elektron. Semua sel hidup memiliki ribosom. Ribosom berfungsi untuk sintesis protein, yang selanjutnya digunakan untuk pertumbuhan, perkembangbiakan atau perbaikan sel yang rusak. Pada sel-sel yang aktif dalam sintesis protein, ribosom dapat berjumlah 25% dari bobot kering sel. Keberadaan ribosom secara acak tersebar di dalam sitoplasma, tetapi ada beberapa yang terikat pada membran retikulum endoplasma kasar (REK). Sel hati merupakan sel yang banyak mengandung ribosom, karena sel hati terlibat aktif dalam melakukan sintesis protein.

d. Badan Golgi

Organela ini ditemukan pertama kali oleh Camilio Golgi, seorang ilmuwan dari Italia. Badan golgi biasa dijumpai pada sel tumbuhan maupun hewan. Pada sel hewan terdapat 10-20 badan golgi. Lain halnya dengan tumbuhan yang memiliki ratusan badan golgi pada setiap sel. Badan golgi terdiri atas sekelompok kantong pipih yang dibatasi membran yang dinamakan saccula. Di dekat saccula terdapat vesikel sekretori yang berupa gelembung bulat. Badan golgi pada tumbuhan disebut dengan diktiosom. Pada diktiosom terjadi pembuatan polisakarida dalam bentuk selulosa yang digunakan sebagai bahan penyusun dinding sel.

Secara umum fungsi dari badan golgi antara lain:

1) secara aktif terlibat dalam proses sekresi, terutama pada sel-sel kelenjar;

2) membentuk dinding sel pada tumbuhan;

3) menghasilkan lisosom;

4) membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur.

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.

Sifat-sifat Sitoplasma

1)      Efek Tyndal yaitu kemampuan matriks sitoplasma memantulkan cahaya.

2)      Gerak Brown yaitu gerak acak (zig-zag) partikel penyusun koloid.

3)      Gerak siklosis yaitu gerak matriks sitoplasma berupa arus melingkar.

4)       Memiliki tegangan permukaan.

Matriks sitoplasma dapat bertindak sebagai larutan penyangga (buffer). Sifat biologis matriks sitoplasma adalah mampu mengenali rangsang (iritabilitas) dan mengantar rangsang (konduktivitas)

Adapun fungsi sitosol sitoplasma sebagai berikut.

1) Sumber bahan kimia penting bagi sel karena di dalamnya terdapat senyawa-senyawa organik terlarut, ion-ion, gas, molekul kecil seperti garam, asam lemak, asam amino, nukleotida, molekul besar seperti protein, dan RNA yang membentuk koloid.

2) Tempat terjadinya reaksi metabolisme, seperti glikolisis, sintesis protein, dan sintesis asam lemak.

Sitoplasma dibagi menjadi 2 zona konsentris, yaitu : endoplasma dan ektoplasma. endoplasma merupakan matriks sitoplasma yang berbentuk cairan yang terletak di sekeliling sentrosom. di dalam endoplasma inilah organela sel dan badan inklusio berada. kalau ektoplasma, merupakan matriks sitoplasma yang berbentuk jeli dan terletak di bawah membran plasma. zona ini tidak berisi organel sel.

Pada kondisi tertentu, sitoplasma dapat mengalami perubahan dari bentuk cairan (fase sol) ke bentuk jeli (fase gel) dengan cepat. sekitar 85-95% bahan penyusun sitoplasma adalah air. di dalam matriks sitoplasma terdapat berbagai macam organela sel dan badan inklusio. organela sel tersebut, antara lain mitokondria, retikulum endoplasma, dan ribosom. sementara itu, badan inklusio merupakan kumpulan benda mati, seperti butiran lemak, glikogen, pigmen, dan hormon. badan inklusio ini tidak selalu terdapat di dalam setiap sel.( Elvira Granita Hardimanhttp://funwithbiology.wordpress.com/

Sitoplasma dan Organel Sel

Bagian yang cair dalam sel dinamakan sitoplasma, khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan nukleoplasma. Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Organel menjalankan banyak fungsi kehidupan seperti sintesis bahan, respirasi (perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik.