BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Sel merupakan satuan struktural terkecil fungsional mahluk hidup dimana
keberadaannya sangat berpengaruh terhadap kepribadian dan tingkah laku dari masingmasing mahluk hidup.Maka dari itu penulis ingin sedikit menguraikan yang berkaitan dengan sel diantaranya protoplasma. Untuk dikatakan sebagai benda hidup, makhluk hidup atau organisme bernyawa diperlukan pemenuhan ciri-ciri diantaranya yakniterdapat protoplasma Protoplasma merupakan suatu bagian yang terdiri atas bahan yang kompleks dan terlindung dengan baik.Protoplasma biasa dikenal dengan sebutan sel. Berbeda dengan benda tak hidup atau benda mati yang tidak memiliki protoplasma.Lihat saja batu atau komputer yang tidak memiliki protoplasma atau sel, sehingga disebut dengan benda mati.Sel hidup harus memiliki protoplas, yaitu bagian sel ada di bagian dalam dinding sel. Protoplasma dibedakan atas komponen protoplasma dan non protoplasma. Komponen protoplasma yaitu terdiri atas membran sel, inti sel, dan sitoplasma (terdiri dari organel-organel hidup).Komponen non protoplasma dapat pula disebut sebagai benda ergastik.
1.2.
Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut : 1.2.1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Protoplasma 1.2.2. Untuk mengetahui konsep dasar fisika dan kimia protoplasma 1.2.3. Untuk mengetahui konsep dasar enzym, sifat enzym, dan mekanisme kerja enzyme
1.3.
Manfaat Penulisan
1
Pentingnya permasalahan yang ada untuk dijawab melalui penulisan makalah ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah tentang “Sifat Faal Protoplasma“sehingga bermanfaatsebagai bahan rujukan bagi para pelajar atau masyarakat akademis yang akan mempelajari tentang materi tersebut.
BAB II 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Protoplasma Penomena biologis tidak terlepas dari proses kimia dan fisika begitu pula protoplasma yang memiliki sifat faal protoplasma. Komposisi kimiawi protoplasma kurang lebih tersusun dari 36 unsur kimia diantaranya Hidrogen dan Oksigen. Presentase senyawa-senyawa dalam protoplasma Senyawa organis
Senyawa anorganis
Protein
15%
Air
78 %
Lipid
4,5 %
Garam-garam mineral
1%
Karbohidrat
1,4 % Beaver dan Noland, 1966. Tabel 2.1. Presentase Senyawa - Senyawa Dalam Protoplasma
Umumnya 80% protoplasma tersusun atas air yang merupakan senyawa penting. Air merupakan senyawa solvent dimana kebanyakan senyawa-senyawa lain larut atau terdapat bebas, saling memengaruhi. Selain itu air juga merupakan medium dimana proses kehidupan berlangsung ( Radiopoetro, 1996) Protoplasma merupkan substansi dasar kehidupan yang terdapat pada semua sel makhluk hidup yang memegang peranan penting dalam proses biosintesa dan bioenergi. Sifat kimia protoplasma
membahas tentang unsur-unsur dan senyawa penyusun
protoplasma, adapun senyawa-senyawa tersebut antara lain Air 78,3%, protein 15,2%, lipida 4,8%, karbohidrat 1,4%. Jumlah masing-masing senyawa tersebut bervariasi tergantung dari jenis dan umur sel. Fungsi air ialah sebagai pelarut yang baik bagi senyawa organik maupun anorganik, sebagai medium dispersi, pelarut elektrolit, mempertinggi tegangan permukaan, membantu berlangsungnya reaksi dalam metabolisme, transportasi zat makanan. Elemen utama sebuah sel adalah protoplasma.Protoplasma pada semua sel terdiri atas dua komponen utama, yaitu air dan komponen anorganik / komponen organik.Dari reaksi reaksi kimia yang terjadi antara senyawa senyawa inilah yang mengakibatkan adanya gejala - gejala kehidupan di protoplasma.Gejala kehidupan itu misalnya metabolisme, tumbuh, bergerak, berkembang biak, sirkulasi zat, dan lain - lain.
3
Misalnya
yang
mudah
respirasi,
fotosintesis,
sintesis
lemak,
dan
lain
lain.Komponen-komponen anorganik terdiri atas air, garam-garam mineral, gas oksigen, karbon dioksida, nitrogen, dan ammonia. Komponen organik terutama terdiri atas karbohidrat, lipida, protein, dan beberapa komponen-komponen spesifik seperti enzim, vitamin, dan hormon Pada sel hewan dan tumbuhan, protoplasma mengandung sekitar a. 75-85% air, b. 10-20% protein c. 2-3% lipida d. 1% karbohidrat e. dan 1% zat-zat anorganik lainnya (De Robertis et al., 1975). Sehingga air terlihat merupakan komponen utama.Dan bila semua senyawa senyawa organik itu diurai menjadi unsur - unsurnya maka terlihat Carbon ,Hidrogen , Oksigen, dan Nitrogen ( CHON) merupakan empat unsur utama yang ada di dalam protoplasma / Unsur Makro. Agar
jelas
presentasenya
ini
kami
sajikan
sampai
berapa
presentasenya ,Sachspernah melakukan experimen dengan cara Analisa abu, dengan membakar organ daun hingga menjadi abu dengan menghilangkan unsur air yang mendominasi.
4
Berikut tabel analisis yang ada komponen / unsur unsur penyusun protoplasma. Unsur
Presentase
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 % Tabel 2.2. Analisis Unsur - Unsur Penyusun Protoplasma
Jadi analisa abu bisa digunakan untuk mengetahui bahwa protoplasma tidak hanya tersusun atas air, namun juga senyawa diluar air, adanya senyawa diluar air, dengan menghilangkan air nya secara otomatis tersisa abu, abu itulah setelah dianalisa tersusun atas unsur unsur diatas, unsur itu dipastikan penyusun Karbohidrat (CHO), lemak (CHO) dan Protein (CHON).. Air merupakan komponen sel yang dominan berfungsi sebagai bahan pengsuspensi zat-zat organik dengan molekul besar seperti protein, lemak, dan pati. Dalam hal tersebut, air merupakan medium dispersi dari sistem koloid protoplasma.
2.2. Enzim Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel hidup. Sekarang, kira-kira lebih dari 2.000 enzim telah teridentifikasi, yang masing-masing berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam sistem hidup. Sintesis enzim terjadi di 5
dalam sel dan sebagian besar enzim dapat diperoleh dengan ekstraksi dari jaringan tanpa merusak fungsinya. Sebagai katalisator, enzim berbeda dengan katalisator anorganik dan organik sederhana yang umumnya dapat mengatalisis berbagai reaksi kimia, Enzim memiliki spesifitas yang sangat tinggi, baik terhadap reaktan (substrat) maupun jenis reaksi yang dikatalisiskan. Pada umumnya, suatu enzim hanya mengatalisis satu jenis reaksi dan bekerja pada suatu susbstrat tertentu. Kemudian, enzim dapat meningkatkan laju reaksi yang luar biasa tanpa pembentukan produk samping dan molekul berfungsi dalam larutan encer pada keadaan biasa (fisiologis) tekanan, suhu, dan pH normal. Hanya sedikit katalisator nonbiologi yang dilengkapi sifat-sifat demikian.
6
BAB III PEMBAHASAN
3.1.
Pengertian Protoplasma Protoplasma (Latin, proto = pertama, plasma = substansi); “substansi dasar
kehidupan yangterdapat pada semua sel makhluk hidup” Yang memberi nama; Purkinye (1840).Nukleoplasma : plasma yang terdapat di dalam inti sel.Sitoplasma : plasma yang terdapat di antara membran plasma dengan membran nukleus.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 dan menyerupai koloiddan organel) 3.2.
Susunan Kimia Protoplasma
Ada 36 unsur (dari 108 unsur) yang diketemukan pada protoplasma; Unsur
Presentase
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 %
7
Tabel 3.1. Susunan Kimia Protoplasma
Unsur-unsur lain yang jumlahnya sedikit; Tembaga ( Cu ), Kobal ( Co ), Mangan (Mn), seng (Zn), molibdenum (Mo), boron (Bo), Silikon (Si), dan sebagainya. Presentase beratnya kurang lebih 0,756%.Unsur-unsur kimia ini pada protoplasma ada yang berbentuk persenyawaan maupun dalam bentuk ionion.Yang berbentuk persenyawaan dapat berbentuk persenyawaan anorganik maupun organik. 3.2.1. Persenyawaan Anorganik Pada Protoplasma a. Air (H2O) b. Garam-garam Mineral c. Senyawa anorganik yang berbentuk gas d. 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), dan sebagainya. Fungsi air; i. ii. iii. iv. v.
Pelarut bahan-bahan anorganik Media dispersi yang baik untuk sistem koloid pada protoplasma. Stabilisator suhu Pelarut elektrolit Media transpor
Media yang baik untuk proses metabolismeair : i.
Di dalam sel, air terdapat dalam dua bentuk,
ii.
Dua bentuk itu yaitu bentuk bebas dan bentuk terikat.
iii.
Air dalam bentuk bebas mencakup 95% dari total air di dalam sel.
iv.
Umumnya air berperan sebagai pelarut dan sebagai medium dispersi sistem koloid. Air dalam bentuk terikat mencakup 4-5% dari total air di dalam sel
v.
Kandungan air pada berbagai jenis sel bervariasi diantara tipe sel yang berbeda. 8
vi.
Kandungan air (persen dari berat basah total) pada hati tikus 6—72%, otot rangka tikus 76% , telur bintang laut 77%, E. coli 73%, dan biji jagung 13% tentu berbeda beda karena lingkungan dan perannya
vii.
Air merupakan medium tempat berlangsungnya transpor nutrien, reaksi-reaksi enzimatis metabolisme sel dan transpor energi kimia
viii.
Di dalam sel hidup, kebanyakan senyawa biokimia dan sebahagian besar dari reaksi-reaksinya berlangsung dalam lingkungan cair.
ix.
Air berperan aktif dalam banyak reaksi biokimia dan merupakan penentu penting dari sifat-sifat makromolekul seperti protein
x.
Karena struktur Air mempunyai produk ionisasinya seperti ion O+ dan H maka sangat mempengaruhi berbagai sifat komponen penting sel seperti enzim, protein, asam nukleat, dan lipida.
xi.
Hal yang sering muncul sebagai contoh, aktivitas katalitik enzim sangat tergantung pada konsentrasi ion H+ dan OH-
xii.
Karena itulah , semua aspek dari struktur dan fungsi sel harus beradaptasi dengan sifat-sifat fisik dan kimia air.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa air merupakan komponen sel yang dominan dan berfungsi untuk : i. Pelarut berbagai zat organik dan anorganik, misalnya berbagai jenis ion-ion, glukosa, sukrosa, asam amino, serta berbagai jenis vitamin. ii. Bahan pengsuspensi zat-zat organik dengan molekul besar seperti protein, lemak, dan pati. Dalam hal tersebut, air merupakan medium dispersi dari sistem koloid protoplasma. iii. Air merupakan media transpor berbagai zat yang terlarut atau yang tersuspensi untuk berdifusi atau bergerak dari suatu bagian sel ke bagian sel yang lain.
9
iv. Air merupakan media berbagai proses reaksi-reaksi enzimatis yang berlangsung di dalam sel. v. Air digunakan untuk mengabsorbsi panas dan mencegah perubahan temperatur yang drastis atau mendadak di dalam sel. vi. air sebagai bahan baku untuk reaksi hidrolisis dan sintesis karbohidat . misal dalam fotosintesis 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. a. Kandungan garam-garam mineral pada berbagai tipe sel sangat bervariasi b. Di dalam sel, garam-garam mineral dapat mengalami disosiasi menjadi anion dan kation. c. Bentuk-bentuk anion dan kation tersebut dinamakan ion. d. Ion-ion dapat terlarut di dalam cairan sel atau terikat secara khusus pada molekul-molekul lain seperti protein dan lipida. Secara umum, garam-garam mineral memiliki dua fungsi yaitu : a. Fungsi osmosis, dalam arti bahwa konsentrasi total garam-garam terlarut berpengaruh terhadap pelaluan air melintasi membran sel b. Fungsi yang lebih spesifik, yaitu peran seluler setiap ion terhadap struktur dan fungsi dari partikel-partikel seluler dan makromolekul. Berbagai jenis garam-garam mineral sangat penting untuk kelangsungan aktivitas metabolisme sel, misal-nya ion Na+ dan K+,ion Na+ dan K+, berperan dalam memelihara tekanan osmosis dan keseimbangan asam basa cairan sel.Retensi ion-ion menghasilkan 10
peningkatan tekanan osmosis sebagai akibat masuknya air ke dalam sel.Ion-ion kalsium dijumpai dalam sirkulasi darah dan di dalam sel.Di dalam tulang, ion-ion kalsium berkombinasi dengan ion-ion fosfat dan karbonat membentuk kristalin.Fosfat dijumpai di dalam darah dan di dalam cairan jaringan sebagai ion-ion bebas, tetapi fosfat di dalam tubuh banyak terikat dalam bentuk fosfolipida, nukleotida, fosfoprotein, dan gula-gula terfosforilasi (De Robertis et al., 1975). Di dalam sel juga terkandung berbagai jenis gas yang berasal dari lingkungan atau dihasilkan oleh metabolisme sel.Beberapa gas yang terdapat di atmosfer dapat masuk ke dalam sel misalnya gas oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), dan gas nitrogen (N2).Di dalam sel, oksigen berperan untuk mengoksidasi bahan-bahan makanan.Karbon dioksida selain berasal dari lingkungan luar, juga dihasilkan dalam oksidasi bahan makanan sebagai hasil sampingan. C. Senyawa Anorganik Yang Berbentuk Gas Gas yang terdapat pada protoplasma berbentuk larutan; gas Oksigen (O 2), Nitrogen (N2) dan gas asam arang (CO2).Gas O2 pada suhu 250C dan tekanan/ atmosfir pada air murni dapat larut 2,83 ml O 2/100 ml air.Kelarutan gas CO2 dalam air agak lain. Beberapa molekul gas CO2 yang larut dapat bereaksi dengan air. CO2 + H2O →H2CO3 H2CO3 →H+ + HCO3Asam karbonatdan Asam bikarbonat. CO2 dapat bereaksi dengan air membentuk asam karbonat yang selanjutnya mengalami disosiasi membentuk ion hidrogen dan bikarbonat dengan reaksi sebagai berikut : CH12O6 + 6 CO2 --------> 6 H2O + 6 CO2 + Energi CO2 + H2O -------> H2CO3 H2CO3 ---------> H+ + HCO3Umumnya karbon dioksida di dalam sel berada dalam bentuk bikarbonat ataukarbonat
D. Asam dan Basa Asam dan basa anorganik yang terdapat pada protoplasma, misalnya asam klorida (HCl), dan basa kalium hidroksida (KOH).
11
3.2.2. Persenyawaan Organik pada Protoplasma Dapat berupa; a. Karbohidrat b. Lemak c. Protein d. Asam Nukleat
A. Karbohidrat Sangat vital untuk proses-proses fisiologi di dalam sel makhluk hidup.Berdasarkan fungsinya, dikelompokkan menjadi; a. Karbohidrat yang sederhana sebagai sumber energi di dalam sel b. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai cadangan energi c. Karbohidrat yang berantai panjang sebagai komponen struktural organel dan bagian sel lainnya. Empat kelompok besar Karbohidrat : a. Monosakarida (Triosa (3 C), Tetrosa (4 C), Pentosa (5 C), Heksosa (6 C). b. Disakarida (mengandung 2 molekul monosakarida; sukrosa, maltosa & laktosa). c. Oligosakarida (golongan ini merupakan zat-zat yang menghasilkan 3-10 monosakarida pada hidrolisa). d. 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 12
kompleks antara lain; trigliserida, wax, fosfolipida, glikolipida, bermacam-macam sterol dan senyawa - senyawa lainnya. Macam-macam Lipida yang terdapat pada sel makhluk hidup : a. Lipida sederhana ; ester alkohol/ Trigliserida yang asam lemak dan alcohol. b. 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. c. Turunan Lipida; steroid, struktur dasar molekulnya cincin C-17 yaitu siklopentano perhidopenatron. Steroid yang terdapat pada protoplasma sek hewan; hormon kelamin, vitamin D, cholesterol, kortikosteron & estradiol. C. Protein Merupakan polimer dari asam amino.Asam amino yang terdapat pada protoplasma; a. Asam amino netral; Glysin, Alanin, Valine, Leusin, Isoleusin, Serin, Theonin. b. Asam amino asam; asam aspartat, asam glutamat c. Amida asam amino; Aspargin, Glutamin d. Asam amino basa; Histidin, Arginin, Lysin e. Asam amino aromatik; Phenylalanin, Tirosin, Tryptofan. f. Asam amino yang mengandung sulfur; Cysteine, Methionin g. 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, LThriptophan & 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 hidrolisaProtein 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 : a.Protein Primer (struktur molekulnya terdiri dari asam amino yang tersusun secara linier dengan ikatan peptida), 13
b.
Protein sekunder (struktur molekulnya terdiri dari beratus-ratus asam amino yang tersebar secara spiral) c.Protein tertier (struktur molekulnya terdiri dari beberapa rantai polipeptida yang dihubungkan dengan ikatan sulfur; misal; globulin) d. 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 ; a.Mengontrol aktivitas biosintesa pada sel. b. Membawa informasi genetic. Struktur ARN & ADN merupakan polimer nukleotida.Hasil hidrolisa nukleotida menghasilkan gula (ribosa/ deoksiribosa), basa nitrogen (purin (adenin dan guanin) & pirimidin (sitosin, timin & urasil). Persamaan dan Perbedaan Molekul RNA dan DNA a. b.
RNA Mengandung gula Ribosa Mengandung molekul asam fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula lainnya. Terdiri dari 1 rantai nukleotida Molekulnya mengandung 4 macam nukleotida yaitu uridinmonopospat, sitidin monopospat, guanin monopospat & adenosin monopospat Berperan membawa informasi genetik pada sintesa protein Terdapat pada nukleolus, nukleoplasma & sitoplasma
c. d.
e. f.
DNA a. Mengandung gula deoksi Ribosa. b. Mengandung asam Fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan gula lainnya. c. Terdiri dari 2 rantai nukleotida (double helix) d. Molekulnya mengandung 4 macam nukleotida yaitu timin monopospat, deoksisitidin monopospat, deoksiguanosin monopospat dan deoksiadenosin monopospat e. Merupakan material genetic f.Terdapat pada kromosom, nukleoplasma & mitokondria
Tabel 3.2. Persamaan dan Perbedaan Molekul RNA dan DNA
3.3.
Sifat - Sifat Fisika Protoplasma 3.3.1. Protoplasma Memiliki Sifat Fisika Antara Lain : a. Memiliki sifat mekanik. b. Kekentalannya (Viscosity) dapat berubah-ubah karena pengaruh factor dalam dan luar. c. Mempunyai kemampuan untuk mereduksi. d. Terjadi elektroforesis. e. Bila protoplasma yang merupakan sistem koloid ini disinari dengan sinar lampu listrik pada suatu ruang yang gelap akan memberi efek Tyndall. 14
f. 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.
Gambar 3.1. Gerak Brown
g. Gerak siklosis (cyclosis) dan amoeboid. Oleh karena matrik sitoplasma dapat bersifatagak 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, dan sebagainya disebabkan gerakan sikolsis. Gerakan amoeboid terbentuk pada gerak siklosis. Gerak amoeboid terjadi pada protozoa, leukosit, dan sebagainya. Pada gerakan amoeboid, terjadi perubahan bentuk sel. Penonjolan sitoplasma ini disebut pseudopodia.Gerak rotasi yaitu gerak dari plasma yang melingkar. Gerak sirkulasi yaitu gerak protoplasma yang tidak menentu.
Gambar 3.2. Gerak Siklosis
h. 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. 3.3.2. Pergerakan Materi Protoplasma 15
Gambar 3.3. Bagan Pergerakan Materi Protoplasma
A. Proses Pasif Difusi yaitu proses perpindahan zat dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi berfasilitas yaitu difusi yang memlalui membrane selektif permiabel dengan bantuanprotein integral sebagai karier.Osmosis yaitu perpindahan molekul air dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah melalui membrane semi permeable.
Gambar 3.4.How Osmosis Works
Filtrasi yaitu pergerakan molekul air dan zat terlarut dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan rendah melalui selaput selektif permeable.
Gambar 3.5.Proses Filtrasi 16
B. Proses Aktif Transfor aktif yaitu pengangkutan zat melalui membrane dari daerah berkonsentrasi rendah ke tinggi dengan bantuan energy (ATP).Fagositosis yaitu proses pemasukan substansi padat ke dalam sel (melalui membran). Pinositosis yaitu proses pemasukan (endositosis) substansi cair pada sel. 3.4.
Penyusun Protoplasma Sel Zat hidup dalam sel pada tumbuhan dan hewan yg terdiri atas nukleus dan
sitoplasma.
Gambar 3.6. Sel Hewan
3.4.1. Bahan Ergastik Protoplasma Bahan Ergastik (dari bahasaYunani “erg” yang berarti kerja adalah produk metabolisme.Bahan ergastik berupa berupa produk-produk cadangan atau sisa yang merupakan hasil dari kegiatan seluler dan biasanya mempunyai struktur yang lebih sederhana daripada badan- badan protoplasmik.Substansi; ini dapat muncul dan hilang pada waktu yang berbeda dalam hidup suatu sel.Sel hidup harus memiliki protoplas, yaitu bagian sel ada di bagian dalam dinding sel.Protoplas dibedakan atas komponen protoplasma dan non protoplasma. Komponen protoplasma yaitu terdiri atas membran sel, inti sel, dan sitoplasma (terdiri dari organel-organel hidup).Komponen non protoplasma dapat pula disebut sebagai benda ergastik.Jadi benda ergastik adalah bahan non protoplasma, baik organik maupun anorganik, sebagai hasil metabolisme yang berfungsi untuk pertahanan, pemeliharaan struktur sel, dan juga sebagai penyimpanan cadangan makanan, terletak di baigan sitoplasama, dinding sel, maupun di vakuola.Dalam sel benda ergastik dapat berupa karbohidrat (amilum), protein (aleuron dan gluten), lipid (lilin, kutin, dan suberin), dan Kristal (Kristal ca-oksalat dan silika). 17
Bahan Ergastik memiliki banyak fungsi untuk sel : a. penyimpanan cadangan makanan, misalnya amilum b. pemeliharaan struktur (lilin) untuk bahan perlindungan c. adanya Kristal Ca oksalat dalam suatu jaringan tumbuhan dapat menyebabkan reaksi alergi bagi hewan yang memakannya sehingga hewan tersebut tidak akan bernafsu menyentuhnya untuk yang kedua kali. Pada sel mati tidak dijumpai adanya organel-organel, di dalam.Pada sel mati sel hanya berupa ruangan kosong saja.Sel mati sendiri asalnya dari sel hidup.Sel menjadi mati disebabkan karena berbagai faktor, misalnya faktor genetik maupun faktor lingkungan.Sel mati karena telah mencapai umur yang memang telah ditentukan secara genetik.Sel-sel tersebut memang dalam perkembangannya terspesialisasi untuk menjadi suatu sel mati, yang memiliki fungsi tertentu dalam bagi tumbuhan.
Metabolisme merupakan kegiatan hidup yang mencakup tiga fungsi pokok yaitu : a. Nutrisi b. Respirasi c. Sintesis. Bahan mentah dari lingkungan diolah dalam tubuh tumbuhan sehingga menghasulkan substansi-substansi penyusun tubuh,penunjang kegiatan dalam tubuh dan bahan sisa.Dengan demikian, substansi ergastik dapat dibedakan menjadi tiga kelompok yaitu : a. Produk berupa makanan b. Produk berupa sekresi
18
c. Dan produk sisa ( waste product) Berdasarkan bentuk benda yang dihasilkan dari ke tiga produk tersebut komponen ergastik terbagi menjadi dua yaitu : a. Ergastik yang bersifat padat b. Ergastik yang bersifat cair. 3.5.
Enzim Enzim merupakan unit fungsional dari metabolisme sel. Enzim bekerja dengan
urutan-urutan yang teratur dan mengkatalisis ratusan reaksi dari reaksi yang sangat sederhana seperti replikasi kromosom sampai ke reaksi yang sangat rumit, misalnya reaksi yang menguraikan molekul nutrient; menyimpan; dan mengubah energi kimiawi. Masingmasing reaksi dikatalisis oleh sejenis enzim tertentu. Di antara sejumlah enzim tersebut, ada sekelompok enzim yang disebutenzim pengatur (enzim allosterik).Enzim dapat mengenali berbagai isyarat metabolis yang diterima. Melalui aktivitasnya, enzim pengatur mengkoordinasikan sistem enzim dengan baik, sehingga menghasilkan hubungan harmonis diantara sejumlah aktivitas metabolis yang berbeda. Pada keadaan abnormal atau aktivitas berlebihan suatu enzim dapat menimbulkan penyakit. Analisis enzim dalam serum dapat digunakan untuk mendiagnosis penyakit, seperti: infarktus otot jantung, prostat, hepatitis, dan lain-lain. Ditemukannya suatu enzim dalam darah dengan tingkat berlebihan seringkali menunjukkan adanya kerusakan sel di dalam organ yang sakit. Penyakit tertentu seperti hepatitis terinfeksi menyebabkan jaringan hati mengalami kerusakan akibat infeksi, sehingga terjadi pelepasan enzim hati ke dalam darah.
Gambar 3.7. Pelepasan Enzim
19
Semua enzim pada hakikatnya adalah protein. Beberapa di antaranya mempunyai struktur agak sederhana, sedangkan sebagian besar lainnya memiliki struktur rumit. Namun, kebanyakan enzim baru berfungsi sebagai katalis apabila disertai zat lain yang bukan protein, yang disebut atau Cu2+, tetapi dapat pula berupa molekul organik kompleks yang disebut koenzim. Bagian protein dari enzim disebut apoenzim. Kemudian, gabungan apoenzim dan kofaktornya sehingga enzim menjadi aktif disebut holoenzim. 3.5.1. Struktur Enzim Diagram pita yang menunjukkan karbonat anhidrase II. Bola abu-abu adalah kofaktor seng yang berada pada tapak aktif. Enzim umumnya merupakan protein globular dan ukurannya berkisar dari hanya 62 asam amino pada monomer 4-oksalokrotonat tautomerase, sampai dengan lebih dari 2.500 residu pada asam lemak sintase. Terdapat pula sejumlah kecil katalis RNA, dengan yang paling umum merupakan ribosom. Jenis enzim ini dirujuk sebagai RNA-enzim ataupun ribozim. Aktivitas enzim ditentukan oleh struktur tiga dimensinya (struktur kuaterner). Walaupun struktur enzim menentukan fungsinya, prediksi aktivitas enzim baru yang hanya dilihat dari strukturnya adalah hal yang sangat sulit. Kebanyakan enzim berukuran lebih besar daripada substratnya, tetapi hanya sebagian kecil asam amino enzim (sekitar 3–4 asam amino) yang secara langsung terlibat dalam katalisis. Daerah yang mengandung residu katalitik yang akan mengikat substrat dan kemudian menjalani reaksi ini dikenal sebagai tapak aktif. Enzim juga dapat mengandung tapak yang mengikat kofaktor yang diperlukan untuk katalisis. Beberapa enzim juga memiliki tapak ikat untuk molekul kecil, yang sering kali merupakan produk langsung ataupun tak langsung dari reaksi yang dikatalisasi. Pengikatan ini dapat meningkatkan ataupun menurunkan aktivitas enzim. Dengan demikian ia berfungsi sebagai regulasi umpan balik. (Toha: 2005) 3.5.2. Susunan Enzim a. Komponen utama enzim adalah protein. b. Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein structural. c. Tidak semua protein bertindak sebagai enzim.
20
Protein Enzim protein sederhana
Enzim Konjugasi
Enzim
Protein + Bukan Protein
Bukan protein = Gugus prostetik
Protein = apoenzim
Anorganik = kofaktor
Organik= Koenzim
Gambar 3.8. Bagan Enzim
Hal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian Substrat adalah substansi yang mengalami perubahan kimia setelah bercampur dengan enzim, sedangkan produkadalah substansi baru yang terbentuk setelah reaksi mencapai keseimbangan. Apoenzimbagian enzim yang merupakan protein, mempunyai struktur 3 dimensi. Pada enzim tersebut sangat penting untuk aktifitas kalalisis, oleh karena itu perubahan konformasi yang sedikit saja pada struktur enzim akan mempengaruhi aktifitasnya. Seperti protein pada umumnya enzim dapat mengalami denaturasi oleh berbagai faktor, seperti : perubahan pH yang mencolok, temperatur, pelarut organik, urea dan dapat dihambat oleh racun enzim. 3.5.3. Sifat- Sifat Enzim Sifat enzim yang sangat penting adalah tingginya efisiensi dan derajat spesifitas katalitik enzim terhadap substrat. Efisiensi katalitik enzim berkaitan dengan orientasi optimum gugus aktiv enzim dan substrat. Orientasi keduanya sangat mendukung sehingga 21
saat terjadi reaksi tidak memerlukan energy yang besar untuk mengatur posisi. Spesifitas enzim berkaitan dengan reaksi enzim yang sangat spesifik, satu enzim hanya akan bereaksi dengan satu substrata tau setiap enzim menyebabkan satu perubahan satu langkah pada substratnya. Enzim memiliki beberapa kekhususan dalam mengkatalisis satu reaksi substrat menjadi produk. Pertama adalah kekhususan mutlak yaitu kekhususan enzim yang mempunyai sisi aktif tertata baik dan kaku sehingga enzim tersebut hanya mampu mengkatalisis satu reaksi substrat menjadi produk. Kedua, kekhususan nisbi yaitu kekhususan enzim yang dapat mengkatalisis jenis reaksi sama dengan lebih dari satu substrat yang memiliki kemiripan struktur. Kekhususan ini memerlukan sisi aktif enzim yang lebih luwes. Ketiga, enzim memiliki kekhususan ruang yaitu kekhususan enzim dalam membedakan gugus kimia yang sama pada suatu substrat. Misalnya gliserolkinase (katalisis gliserol menjadi gliserolfosfat dan ATP sebagai donor fosfat) yang secara teori dapat memindahkan gugus fosfat ke gugus hidroksil karbon, menghasilkan stereoisomer D dank e gugus hidroksil karbon 3 menghasilkan stereoisomer L dengan peluang yang sama. Namun kenyataannya yang terbentuk selalu dan hanya isomer L.
3.5.4. Mekanisme Kerja Enzim Secara garis besar ada tiga tahap kerja enzim (E) pada substrannya (S).
Gambar 3.9. Tahap Kerja Enzim
22
Pertama, susbstrat melekat pada enzim dengan ikatan nonkovalen membentuk kompleks enzim substrat. Kedua, enzim melakukan reaksi kimia pada substrat membentuk kompleks enzim-produk. Tahap ketiga, produk meninggalkan sisi aktif enzim dan enzim tersebut siap melakukan proses yang sama pada substrat yang baru. 3.5.5. Model "Kunci dan Gembok"
Enzim
Substrat Gambar 3.10. Model Emzim“Lock and Key”
Enzim sangatlah spesifik. Pada tahun 1894, Emil Fischer mengajukan bahwa hal ini dikarenakan baik enzim dan substrat memiliki bentuk geometri yang saling memenuhi. Hal ini sering dirujuk sebagai model "Kunci dan Gembok". Manakala model ini menjelaskan kespesifikan enzim, ia gagal dalam menjelaskan stabilisasi keadaan transisi yang dicapai oleh enzim. Model ini telah dibuktikan tidak akurat, dan model ketepatan induksilah yang sekarang paling banyak diterima.
3.5.6. Model ketepatan induksi
Gambar 3.11.Diagram Yang Menggambarkan Hipotesis Ketepatan Induksi
23
Pada tahun 1958, Daniel Koshland mengajukan modifikasi model kunci dan gembok: oleh karena enzim memiliki struktur yang fleksibel, tapak aktif secara terus menerus berubah bentuknya sesuai dengan interaksi antara enzim dan substrat. Akibatnya, substrat tidak berikatan dengan tapak aktif yang kaku. Orientasi rantai samping asam amino berubah sesuai dengan substrat dan mengijinkan enzim untuk menjalankan fungsi katalitiknya. Pada beberapa kasus, misalnya glikosidase, molekul substrat juga berubah sedikit ketika ia memasuki tapak aktif. Tapak aktif akan terus berubah bentuknya sampai substrat terikat secara sepenuhnya, yang mana bentuk akhir dan muatan enzim ditentukan.
Gambar 3.12. Kurva Reactants and Course of reaction Enzim
Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara, yang kesemuanya menurunkan Ea :Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi (contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.)
Menurunkan energi keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks Enzim-Substrat antara.Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar, dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil. (Mathews: 1999)
24
Gambar 3.13.Kurva Reactants and Products Enzim
3.5.7. Inhibisi Inhibitor kompetitif mengikat enzim secara reversibel, menghalangi pengikatan substrat. Di lain pihak, pengikatan substrat juga menghalangi pengikatan inhibitor. Substrat dan inhibitor berkompetisi satu sama lainnya.
Gambar 3.14. Inhibisi
A. Jenis - Jenis Inihibisi Klasifikasi ini diperkenalkan oleh W.W. Cleland. Laju reaksi enzim dapat diturunkan menggunakan berbagai jenis inhibitor enzim. a. Inhibitor competitive Pada inihibisi kompetitif, inhibitor dan substrat berkompetisi untuk berikatan dengan enzim. Seringkali inhibitor kompetitif memiliki struktur yang
25
sangat mirip dengan substrat asli enzim. Sebagai contoh, metotreksat adalah inihibitor kompetitif untuk enzim dihidrofolat reduktase.
Gambar 3.15.Inhibitor competitive
Kemiripan antara struktur asam folat dengan obat ini ditunjukkan oleh gambar di samping bawah. Perhatikan bahwa pengikatan inhibitor tidaklah perlu terjadi pada tapak pengikatan substrat apabila pengikatan inihibitor mengubah konformasi enzim, sehingga menghalangi pengikatan substrat. Pada inhibisi kompetitif, kelajuan maksimal reaksi tidak berubah, namun memerlukan konsentrasi substrat yang lebih tinggi untuk mencapai kelajuan maksimal tersebut, sehingga meningkatkan Km. a. Inhibitor non-competitive
Gambar 3.16.Inhibitor non-competitive
Inhibitor non-kompetitif dapat mengikat enzim pada saat yang sama substrat berikatan dengan enzim. Baik kompleks EI dan EIS tidak aktif. Karena inhibitor tidak dapat dilawan dengan peningkatan konsentrasi substrat, Vmax reaksi berubah. Namun, karena substrat masih dapat mengikat enzim, Km tetaplah sama. b. Inhibisi campuran Inhibisis jenis ini mirip dengan inhibisi non-kompetitif, kecuali kompleks EIS memiliki aktivitas enzimatik residual. Pada banyak organisme, inhibitor dapat merupakan bagian dari mekanisme umpan balik. Jika enzim memproduksi terlalu 26
banyak produk, produk tersebut dapat berperan sebagai inhibitor bagi enzim tersebut. Hal ini akan menyebabkan produksi produk melambat atau berhenti. Bentuk umpan balik ini adalah umpan balik negatif. Enzim memiliki bentuk regulasi seperti ini sering kali multimerik dan mempunyai tapak ikat alosterik. Kurva substrat/kelajuan enzim ini tidak berbentuk hiperbola melainkan berbentuk S. 3.5.8. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim Seperti molekul protein lainnya sifat biologis enzim sangat dipengaruhi berbagai faktor fisikokimia. Enzim bekerja pada kondisi tertentu yang relatif ketat. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim antara lain: a. Suhu Pada suhu yang lebih tinggi, kecepatan molekul substrat meningkat, sehingga pada saat bertumbukan dengan enzim, energi molekul substrat berkurang. Hal ini memudahkan terikatnya molekul substrat pada sisi aktif enzim. Aktivitas enzim meningkat dengan meningkatnya suhu sampai pada titik tertentu. Peningkatan suhu meningkatkan energi kinetik pada molekul substrat dan enzim, sehingga kecepatan reaksi meningkat pula. Perbandingan yang tepat di mana kecepatan berubah untuk setiap kenaikan temperatur 10 C adalah Q10, atau koefisien temperatur. Kecepatan banyak reaksi biologis kurang lebih naik dua kali dengan kenaikan temperatur 10 (Q10 =2), dan menjadi setengahnya bila temperatur diturunkan dengan 10.
Gambar 3.17. (a) Suhu Optimum Enzim (b) Denaturasi
27
Namun, tidak berarti bahwa peningkatan ini berlangsung tidak terbatas. Kecepatan enzim dalam mengkatalis reaksi mencapai puncaknya pada suhu tertentu. Suhu ini disebut suhu optimum enzim. Untuk kebanyakan enzim, suhu optimal adalah suhu sel atau suhu di atas suhu sel di mana enzim-enzim terdapat di dalamnya. Suhu optimum enzim berkisar antara 25 – 40 C. (Yasied: 2006) Kenaikan kecepatan di bawah suhu optimal disebabkan oleh kenaikan energi kinetika molekul-molekul yang bereaksi. Akan tetapi bila suhu tetap dinaikkan terus, energi kinetik molekul-molekul enzim menjadi demikian besar sehingga melampaui energi penghalang untuk memecahkan ikatan-ikatan sekunder yang mempertahankan enzim dalam keadaan aslinya atau keadaan katalitik aktif. Akibatnya struktur sekunder dan tersier hilang disertai hilangnya aktivitas katalitik. Peningkatan suhu yang semakin tinggi menyebabkan putusnya ikatan hidrogen dan ikatan lain yang merangkai molekul enzim, sehingga enzim mengalami denaturasi. Denaturasi menyebabkan aktivitas enzim menurun atau hilang. b. pH pH juga mempengaruhi aktivitas enzim. Perubahan kondisi asam dan basa di sekitar molekul enzim mempengaruhi benuk tiga dimensi enzim dan dapat menyebabkan denaturasi. Setiap enzim memiliki pH optimum. Misalnya, pepsin (enzim yang bekerja di dalam lambung) mempunyai pH optimum sekitar 2 (sangat asam), sedangkan amilase (enzim yang bekerja di mulut dan usus halus) memiliki pH optimum sekitar 7,5 (agak basa).
Gambar 3.18. pH Optimum Beberapa Jenis Enzim
28
Enzim
Sumber
Substrat
pH optimum
Sukrase
Usus halus
Sukrosa
6,2
Amilase
Saliva, pankreas
Amilum
5,6-7,2
Lipase
Pankreas
Etil butirat
7,0
Pepsin
Lambung
Albumin
1,5-2,5
Tripsin
Pankreas
Kasein
8-11
Tabel 3.1. Enzim dan pH optimumnya
c. Konsentrasi Enzim Semakin besar konsentrasi enzim semakin cepat pula reaksi yang belangsung. Dengan kata lain konsentrasi enzim berbanding lurus dengan kecepatan reaksi. Sisi aktif suatu enzim dapat digunakan berulang kali oleh banyak substrat. Substrat yang berikatan dengan sisi aktif enzim akan membentuk produk. Pelepasan produk menyebabkan sisi aktif enzim bebas untuk berikatan dengan substrat lainnya. Oleh karenanya hanya dibutuhkan sejumlah kecil enzim untuk mengkatalis sejumlah besar substrat.
Gambar 3.19. Pengaruh Konsentrasi Enzim Terhadap Kecepatan Reaksi
d. Konsentrasi Substrat Bila sejumlah enzim dalam keadaan tetap, kecepatan reaksi akan meningkat dengan adanya peningkatan konsentrasi substrat. Namun, pada saat sisi aktif semua enzim bekerja, penambahan substrat tidak dapat meningkatkan kecepatan reaksi enzim lebih lanjut. Kondisi ini disebut konsentrasi substrat pada titik jenuh atau disebut kecepatan maksimum (Vmax). 29
Gambar 3.20. Pengaruh Konsentrasi Substrat Terhadap Kecepatan Reaksi
e. Inhibitor Inhibitor merupakan suatu molekul yang menghambat ikatan enzim dengan substratnya. Ada dua macam inhibitor enzim, yaitu inhibitor kompetitif dan nonkompetitif. Inhibitor kompetitif adalah molekul penghambat yang cara kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim. Contohnya, sianida bersaing deengan oksigen untuk mmendapatkan Hb dalam rantai respirasi terakhir. Inhibitor kompetitif dapat diatasi dengan cara penambahan konsentrasi substrat. Inhibitor non-kompetitif adalah molekul penghambat enzim yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif, sehingga bentuk enzim berubah, dan sisi aktif tidak dapat berfungsi.
Gambar 3.21. Inhibitor : (a) Kompetitif (b) Non-Kompetitif
30
Selain faktor-faktor diatas, kerja enzim juga dapat dipengaruhi oleh: a. Oksidasi oleh udara disekitar atau senyawa lain b. Sinar ultraviolet c. Sinar X d. Terjadi perubahan fisiologi pada organ-organ tubuh, jadi sekresinya enzim menurun. Sehingga secara kuantitas dan kualitasnya kerja enzim pun turun. e. Konsentrasi produk, Semakin tinggi konsentrasi produk akan semakin menghambat kerja enzim.
3.5.9. Klasifikasi Enzim Berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisis, enzim dapat dibagi menjadi enam golongan utama, yaitu: A. Oksidoreduktase Merupakan kelompok enzim yang mengerjakan reaksi oksidasi dan reduksi. Enzimenzim yang termasuk dalam golongan ini dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu dehidrogenase dan oksidase. Dehidrogenase bekerja pada reaksi-reaksi dehidrogenase, yaitu reaksi pengambilan atom hidrogen dari suatu senyawa (donor). Hidrogen yang dilepas diterima oleh senyawa lain (akseptor). Reaksi pembentukan aldehida dari alkohol adalah contoh reaksi dehidrogenase. Enzim yang bekerja pada reaksi ini adalah alkohol dehidrogenase. Di sini alkohol adalah donor hidrogen, sedangkan senyawa yang menerima hidrogen adalah suatu koenzim nikotinadenindinukloetida.
Glutamat dehidrogenase adalah contoh enzim dehidrogenase yang bekerja terhadap asam glutamat sebagai substrat. Enzim ini banyak terdapat pada mitokondria dalam semua
31
sel jaringan. Dalam reaksi ini asam glutamat diubah menjadi asam ketoglutarat. (Holiday: 2005).
Enzim-enzim oksidase juga bekerja sebagai katalis pada reaksi pengambilan hidrogen dari suatu substrat. Dalam reaksi ini yang bertindak sebagai selaku reseptor hidrogen ialah oksigen. Sebagai contoh enzim glukosa oksidase bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi glukosa menjadi asam glukonat. (Holiday: 2005)
Xantin oksidase adalah enzim yang bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi xantin menjadi asam urat. Contoh lain enzim oksidase ialah asam amino oksidase, yang bekerja sebagai katalis pada reaksi oksidasi asam-asam amino. Glisin oksidase adalah enzim pada reaksi oksidasi glisin menjadi asam glioksilat. Enzim ini adalah suatu flavoprotein, yaitu suatu senyawa yang terdiri atas flavin yang berikatan dengan protein. Enzim asam amino oksidase terdapat dalam jaringan hati dan ginjal. (Holiday: 2005)
Gambar 3.22. EnzimOksidase
32
B. Transferase Merupakan kelompok enzim yang berperan dalam reaksi pemindahan suatu gugus dari suatu senyawa kepada senyawa lain. Beberapa contoh enzim yang termasuk golongan ini adalah metiltransferase, hidroksimetiltransferase, karboksitransferase, asiltransferase, dan amino transferase atau transaminase. Enzim metiltransferase bekerja pada reaksi pembentukan keratin dari asam guanidino asetat.
Pembentukan glisin dari serin merupakan reaksi pemindahan gugus hidroksi metil. Gugus ini dilepaskan dari molekul serin dengan dibantu oleh enzim hidroksimetil transferase.Dalam reaksi ini asam tetrahidrofolat (THFA) bekerja sebagai akseptor gugus beratom C satu.Enzim transminase bekerja pada reaksi pemindahan gugus amino dari suatu asam amino kepada senyawa lain. Contoh:
C. Hidrolase Merupakan kelompok enzim yang berperan dalam reaksi hidrolisis. Ada tiga jenis hidrolase, yaitu yang memecah ikatan ester, memecah glikosida, dan yang memecah ikatan peptida. Beberapa enzim sebagai contoh ialah esterase, lipase, fosfatase, amilase, amino peptidase, karboksi peptidase, pepsin, tripsin, kimotripsin. Esterase ialah enzim yang memecah ikatan ester dengan cara hidrolisis. Esterase yang terdapat dalam hati dapat memecah ester sederhana, misalnya etil butirat menjadi etanol dan asam butirat. Lipase ialah enzim yang memecah ikatan ester pada lemak dan gliserol. Fosfatase adalah enzim yang dapat memecah ikatan fosfat pada suatu senyawa, misalnya glukosa-6-fosfat dapat dipecah menjadi glukosa dan asam fosfat. (Holiday: 2005)
33
Enzim amilase dapat memecah ikatan-ikatan pada amilum hingga terbentuk maltosa. Ada tiga macam enzim amilase, yaitu α amilase, β amilase, dan γ amilase. α amilase terdapat dalam saliva (ludah) dan pankreas. Enzim ini memecah ikatan 1-4 yang terdapat dalam amilum dan disebut endo amilase sebab enzim ini memecah bagian dalam atau bagian tengah molekul amilum. β amilase terutama terdapat pada tumbuhan dan dinamakan eksoamilase sebab memecah dua unit glukosa yang terdapat pada ujung molekul amilum secara berurutan sehingga pada akhirnya terbentuk maltosa. γ amilase telah diketahui terdapat dalam hati. Enzim ini dapat memecah ikatan 1-4 dan 1-6 pada glikogen dan menghasilkan glukosa. (Holiday: 2005) Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi pemecahan molekul protein dengan cara hidrolisis disebut enzim proteolitik atau protease. Oleh karena itu yang dipecah adalah ikatan pada rantai peptida, maka enzim tersebut dinamakan juga peptidase. Ada dua macam peptidase, yaitu endopeptidase dan eksopeptidase. Endopeptidase memecah protein pada tempat-tempat tertentu dalam molekul protein dan biasanya tidak mempengaruhi gugus yang terletak di ujung molekul. Contoh endopeptidase ialah enzim pepsin yang terdapat pada usu halus dan papain, suatu enzim yang terdapat pada pepaya. Eksopeptidase bekerja terhadap kedua ujung molekul protein. Karboksipeptidase dapat melepaskan asam amino yang memiliki gugus –COOH bebeas pada ujung molekul protein, sedangkan amino peptidase dapat melepaskan asam amino pada ujung lain yang memiliki gugus –NH2 bebas. Denagn demikian eksopeptida melepas asam amino secara berurutan dimulai dari asam amino ujung pada molekul protein hingga seluruh molekul terpecah menjadi asam amino. (Holiday: 2005) D. Liase Merupakan kelompok enzim yang mengkatalisis reaksi adisi atau pemecahan ikatan rangkap. Contohnya antara lain dekarboksilase, aldolase, dan hidratase.Piruvat dekarboksilase adalah enzim yang bekerja pada reaksi dekarboksilasi asam piruvat dan menghasilkan aldehida. (Holiday: 2005).
34
Enzim aldolase bekerja pada reaksi pemecahan molekul fruktosa 1,6-difosfat menjadi dua molekul triosa yaitu dihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat. (Holiday: 2005)
Adapun enzim fumarat hidratase berperan dalam reaksi penggabungan satu molekul H2O kepada molekul asam fumarat dan membentuk asam malat. (Holiday: 2005)
E. Isomerase
Merupakan enzim yang mengkatalisis perubahan konformasi molekul (isomerasi). Contohnya ribulosafosfat epimerase, dan glukosafosfat isomerase. Enzim ribulosa epimerase merupakan katalis bagi reaksi epimerasi ribulosa. Dalam reaksi ini ribulosa-5fosfat diubah menjadi xilulosa-5-fosfat. Di samping itu reaksi isomerisasi glukosa-6-fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat dapat berlangsung dengan bantuan enzim glukosa fosfat isomerase. (Holiday: 2005) F. Ligase Merupakan kelompok enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan kovalen. Oleh karena enzim-enzim tersebut juga dinamakan sintetase. Ikatan yang terbentuk dari penggabungan tersebut adalah ikatan C-O, C-S, C-N atau C-C. Contohnya antara lain adalah glutamin sintetase, dan piruvat karboksilase. Enzim glutamin sintetase yang terdapat dalam otak dan hati merupakan katalis dalam reaksi pembentukan glutaamin dari asam glutamat. (Holiday: 2005) 35
Disamping itu enzim karboksiase bekerja dalam reaksi pembentukan asam oksaloasetat dan asam piruvat yang merupakan reaksi dari metabolisme karbohidrat. (Holiday: 2005).
3.5.10. Spektrofotometri Spektrofotometri merupakan teknik pengukuran jumlah zat yang juga berdasar spektroskopi. Hanya saja pada spektrofotometri, lebih spesifik untuk panjang gelombang UV (Ultraviolet)-dekat, visible, dan infra merah. Spektrofotometri dimasukkan ke dalam elektromagnetik spectroscopy. Alat yang digunakan dalam spektrofotometri disebut spektrofotometer. Alat ini termasuk ke dalam jenis fotometer, suatu alat untuk mengukur intensitas cahaya. Spektrofotometer dapat mengukur intensitas sebagai fungsi dari warna, atau secara lebih khusus, fungsi panjang gelombang. Spektrofotometri adalah suatu alat yang digunakan untuk memeriksa jumlah energi radiasi cahaya yang diserap oleh molekulnya. Spektrum yang diabsorpsi atau tepatnya jumlah absolut spektrum sinar yang terserap oleh satu senyawa adalah sejumlah sinar yang diserap atau hilang (extinction) oleh satu senyawa dengan panjang gelombang tertentu. Untuk senyawa berwarna akan memiliki satu atau lebih penyerapan spektrum yang tertinggi (extinction maximum) dan di daerah spektrus terbaca 400-700 nm. Spektrum yang terserap pada ultraviolet (200-400 nm) dan daerah nampak terjadi karena adanya perubahan energi elektron terluar dari molekul yang disebabkan adanya ikatan dan bukan ikatan. Umumnya elektron yang berpindah tempat ini disebabkan adanya ikatan rangkap karbon-karbon atau pasangan nitrogen dengan oksigen. Biasanya elektron dalam molekul berada dalam keadaan dasar pada suhu kamar. Spektrum dalam keadaan ini memberikan informasi pada tingkat ini atau di atasnya. Panjang gelombang sinar yang terserap ditentukan oleh perpindahan yang terjadi. Puncak serapan dapat ditunjukkan dan berhubungan dengan struktur rinci dari molekulnya. Istilah khromofor muncul untuk menggambarkan bagian kecil dari suatu molekul yang dapat meningkatkan serapan spektrum tertentu secara mandiri, misalnya gugus 36
karbonil, -C = O. Dua ikatan rangkap yang hanya terpisah satu unit (conjugated) menurunkan jumlah tenaga yang diperlukan untuk perpindahan elektron ini sehingga menyebabkan peningkatan panjang gelombang di tempat khromofor menyerap. Peningkatan panjang gelombang ini disebut perpindahan batokhromik (bathoromic) sedangkan sebaliknya penurunan panjang gelombang disebut hipokhromik.
BAB IV 37
PENUTUP
4.1.
Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pembahasan adalah sebagai berikut: Protoplasma merupakan suatu bagian yang terdiri atas bahan yang kompleks dan terlindung dengan baik.Protoplasma biasa dikenal dengan sebutan sel. Berbeda dengan benda tak hidup atau benda mati yang tidak memiliki protoplasma.Protoplasma pada semua sel terdiri atas dua komponen utama, yaitu air dan komponen anorganik / komponen organik.Dari reaksi reaksi kimia yang terjadi antara senyawa senyawa inilah yang mengakibatkan adanya gejala gejala kehidupan di protoplasma.Gejala kehidupan itu misalnya metabolisme , tumbuh , bergerak , berkembang biak , sirkulasi zat, dan lain - lain. Misalnya yang mudah respirasi , fotosintesis , sintesis lemak dan lain - lain. Susunan kimia protoplasma ada 36 unsur (dari 108 unsur) yang diketemukan pada protoplasma.Unsur-unsur kimia ini pada protoplasma ada yang berbentuk persenyawaan maupun dalam bentuk ion-ion.Yang berbentuk persenyawaan dapat berbentuk persenyawaan anorganik maupun organik. Sifat-sifat fisika protoplasma bila protoplasma yang merupakan sistem koloid ini disinari dengan sinar lampu listrik pada suatu ruang yang gelap akan memberi efek Tyndall.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. Enzim adalah katalisator yang bekerja sangat spesifik.Faktor - faktor yang mempengaruhi kerja enzim antara lain: suhu, pH, konsentarsi enzim, konsentrasi substrat, dan inhibitor.Enzim pada suhu rendah berlangsung lambat, sedangkan di atas suhu optimum enzim akan terdenaturasi. Suhu optimum enzim antara 25°C 37°C.Semakin tinggi kadar enzim, maka aktivitas enzim semakin tinggi. Sebaliknya semakin rendah kadar enzim, maka aktivitas enzim semakin rendah.
4.2.
Saran
38
Dari pemaparan materi diatas perlu kita perkaya lagi karena masih banyak hal – hal yang terkait judul sifat faal protoplasma yang belum di bahas secara spesifik. Demi ke validtan materi di atasperlu juga referensi yang lebih relevan. Sesuai dengan uraian diatas saran-saran yang sekiranya dapat berguna yaitu protoplasma sangat erat kaitannya dengan sel sehingga kita harus dapat mempelajari apa saja sifat-sifat dari protoplasma juga fungsinya agar dapat mengetahui protoplasma secara lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
39
Arbayah S, 1990. Proyek Pembinaan Tenaga Kependidikan; Persiapan Perkuliahan Program Lanjutan MIP. Biologi Sel. Bandung : FMIPA-ITB. Campbell,N.A.,Reece,J.B,danMitchell,L.G.2002.Biologi.Jilid 3. Jakarta : Erlangga. Goenarso,Darmadi.2005.Fisiologi Hewan.Jakarta : UT. Isnaeni,Wiwi.2006.Fisiologi Hewan.Yogyakarta:Kanisius. Iswari, Retno Sri & Ari Yuniastuti. 2006. Biokimia. Yogyakarta : Graha Ilmu Kastawi,Yusuf.Zoologi Avertebrata. Malang : FMIPA UM. Toha, Abdul Hamid A.. 2005. Biokimia : Metabolisme Biomolekul. Bandung : Alfabeta . Wirahadikusumah, Muhamad. 2001. Biokimia protein, enzim, dan asam nukleat. ITB : Bandung. Yazid, Estien. dan Nursanti, Lisda. 2006. Penuntun Praktikum Biokimia untuk Mahasiswa Analis. Yogyakarta: Andi. Yogyakarta. Poedjiadi, Anna dan Supriyanti, Titin. 2005. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : Universitas Indonesia Press.
LAPORAN DISKUSI
Pertayaan – pertayaan dari diskusi kelompok : 40
1. Kelompok 9. (Luni Widya) Apa yang dimaksud dengan elektroforesis? Jawab: (Suliyansyah) Elektroforesis adalah gerak partikel koloid bermuatan oleh pengaruh medan listrik. Muatan Koloid ditentukan oleh muatan ion yang terserap permukaan koloid. Elektroforesis adalah gerakan partikel koloid karena pengaruh medan listrik. Karena partikel koloid mempunyai muatan maka dapat bergerak dalam medan listrik. Arus, gerak koloid bermuatan positif akan bergerak menuju daerah negatif dan sesampai di daerah negatif akan terjadi penetralan muatan dan koloid akan menggumpal (koagulasi). Begitu pula yang terjadi pada protoplasma yang bersifat koloid. 2. Kelompok 11 ( Dian ayu nalasari) Apakah ada contoh proses difusi yang terjadi pada hewan? Jawab: (Stefano Priyunggo + Suliyansyah) Pada hewan satu sel, misalnya Amoeba dan Paramaecium, proses pertukaran oksigen dan Co2 berlangsung melalui seluruh permukaan tubuhnya secara difusi. Proses difusi dan gerakan sitoplasma akan mengantarkan oksigen menuju ke mitokondria. Di dalam mitokondria oksigen digunakan untuk memecah senyawa organik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan Co2.
Amuba (kiri) dan Paramecium (kanan) melakukan respirasi secara difusi langsung. Pada cacing tanah pertukaran gas berlangsng secara difusi melalui seluruh permukaan tubuh. Cacing tanah tidak mempunyai alat pernapasan khusus. Kulitnya banyak mengandung kelenjar lendir. Dengan adanya lendir, kulit cacing selalu dalam keadaan basah dan licin untuk mempermudah difusi gas. Melalui kulit yang basah ini, cacing menyerap oksigen serta mengeluarkan karbondioksida dan uap air secara difusi.
41
Alat pernafasan pada hewan Arthropoda, khususnya pada serangga adalah berupa pembuluh trakea. Udara masuk dan ke luar melalui lubang kecil yang disebut spirakel atau stigma yang terdapat di kanan kiri tubuhnya. Dari spirakel, udara masuk ke pembuluh trakea yang memanjang. Trakea memanjang ini selanjutnya bercabangcabang menjadi saluran halus yang masuk ke seluruh jaringan tubuh. Oksigen yang masuk melalui saluran ini akan langsung berdifusi ke dalam jaringan. Dengan cara yang sama, CO2 dilepaskan jaringan, masuk ke pembuluh trakhea, dan dikeluarkan. Oleh sebab itu, pada sistem trakea ini pengangkutan O2 dan CO2 tidak diedarkan oleh darah, karena darah serangga tidak mengandung hemoglobin.
Paru-paru buku adalah alat respirasi pada kelompok laba-laba dan kalajengking. Keduanya termasuk dalam Arthropoda (hewan yang kakinya beruas). Organ yang berada di bagian ventral (bawah perut) ini memiliki bentuk lembaran bertumpuk seperti buku. Udara yang mengalir melalui celah-celah buku tersebut memungkinkan terjadinya pertukaran gas O2 dengan Co2. 42
Perhatikan paru-paru buku pada laba-laba (kiri). Paru-paru buku diperbesar (kanan) Sifonoglifa adalah alat respirasi pada Coenlenterata (hewan berongga) terutama yang termasuk golongan Anthozoa, misalnya pada Anemon laut.
Selain hewan bersel satu, beberapa jenis hewan seperti, katak, salamander, ular, dan kura-kura air, dapat melakukan pernapasannya dengan menggunakan permukaan tubuhnya. Walaupun di antara hewan tersebut telah memiliki paru-paru, namun kulit yang tipis, berpori, lembab dan kaya kapiler darah sangat memungkinkan untuk berlangsungnya pertukaran gas. Pada kura-kura air, bagian yang membantu pernafasan adalah kulit di sekitar kloaka.
3. Kelompok 7 (Mita mia) Jelaskan proses aktif pagositosis? Jawab: (Diantika Agdelivia + Cristian Yepta + Yosua)
43
Fagositosis adalah proses seluler dari fagosit dan protista yang menggulung partikel padat dengan membran sel dan membentuk fagosom internal. Fagositosis adalah bentuk spesifik dari endositosis yang melibatkan internalisasi vesikular terhadap partikel padat, seperti bakteri, dan bentuk lain yang cukup berbeda dengan fagositosis, yaitu pinositosis, yaitu internalisasi vesikular terhadap berbagai cairan. Fagositosis bertanggung jawab terhadap akuisisi nutrisi pada beberapa sel, dan di dalam sistem imunitas, fagositosis adalah mekanisme utama untuk menghilangkan patogen dan serpihan sel. Bakteri, sel mati jaringan, dan partikel mineral kecil adalah contoh objek yang akan difagositasi. Proses ini mirip dengan proses memakan pada tingkat sel tunggal organisme. Di makhluk multiseluler, proses telah diadaptasi untuk mengeliminasi serpihan dan patogen. Fagositosis di sistem imunitas mamalia diaktifkan oleh penempelan Pathogenassociated moleculer patterns (PAMPS), yang mengaktivasi NF-κB. Oposin seperti C3b dan antibodi bisa beraksi sebagai tempat penempelan dan membantu fagositosis patogen. Fagositosis adalah sebuah proses yang aktif dimana patogen yang telah terikat oleh pencerap, akan diliputi oleh membran makrofaga dengan kontraksi sistem aktinmiosin, dan masuk ke dalam vesikel yang disebut fagosom. Setelah fagosom menjadi asam, beberapa lisosom makrofaga akan terinduksi dan membentuk fusi guna mengeluarkan enzim, protein untuk mendegradasi patogen. Fusi antara fagosom dan granula makrofaga disebut fagolisosom dengan respon antomikrobial intraselular. Degradasi bisa dilakukan dengan menggunakan oksigen ataupun tanpa oksigen Degradasi menggunakan oksigen bergantung pada NADPH. Hidrogen peroksida dan myeloperoksidase mengaktifkan sistem berhalogenasi yang memicu penghancuran bakteri. Beberapa zat yang disekresi di dalam fagolisosom antara lain adalah hidrogen peroksida (H2O2), anion superoksida (O2-), nitrit oksida (NO). Zat ini diperoleh dengan bantuan enzim NADPH lysosomal dan enzim lain melalui proses kimiawi yang disebut respiratory burst yang disertai peningkatan konsumsi oksigen dalam rentang waktu yang sangat singkat. Degradasi tanpa oksigen bergantung pada pelepasan granula, berisi enzim proteolitik seperti defensin, lisozim, dan protein kationik. Peptida antimikrobial juga
44
muncul dalam granula ini, termasuk laktoferin yang melepaskan zat besi untuk menyediakan kondisi yang tidak baik bagi pertumbuhan bakteri. Di berbagai protista, fagositosis digunakan sebagai cara untuk mencari makan untuk menyediakan semua kebutuhan nutrisi mereka. Hal ini disebut nutrisi fagotropik, berbeda dengan nutrisi osmotrofik yang melakukan penyerapan, bukan fagositosis.
4. Kelompok 5 Bagaimana system pernapasan pada cacing yang hidup di usus manusia? Dan bagaimana mekanismenya? Jawab : (Stefano Priyunggo) Cacing gilik merupakan salah satu cacing yang hidup pada tubuh manusia, sehingga toleran terhadap kadar oksigen (O2) yang rendah. Untuk system pernapasannya pada usus manusia, Cacing gilik tidak mempunyai sistem respirasi tetapi bernafas secara difusi melalui permukaan tubuhnya. Untuk mekanisme pernapasan pada usus manusia, caing gilik ini bernafas dimulai dengan cara difusi oksigen (O2) masuk melalui permukaan tubuhnya berlendir dan tipis. Selanjutnya oksigen akan masuk ke pembuluh darah dan diedarkan ke seluruh tubuhnya. Karbon dioksida sebagai hasil pernafasan dikeluarkan oleh jaringan ke pembuluh darah dan kemudian dikeluarkan melalui permukaan tubuhnya.
45
