FOTOSINTESIS

REAKSI TERANG - GELAP FOTOSINTESIS

Seorang fisiologis berkebangsaan Inggris, F. F. Blackman, mengadakan percobaan dengan melakukan penyinaran secara terus-menerus pada tumbuhan Elodea Sejenis tanaman hias hidrofit

 Ternyata, ada saat dimana laju fotosintesis tidak meningkat sejalan dengan meningkat nya penyinaran.

 Akhirnya, Blackman menarik kesimpulan bahwa paling tidak ada dua proses berlainan yang terlibat dalam fotosintesis

 Ada reaksi yang memerlukan cahaya dan ada reaksi yang tidak memerlukan cahaya.

 Baru kemudian hari muncul Reaksi terang dan Reaksi gelap fotosintesis

 Yang terakhir meskipun dinamai reaksi gelap, namun dapat berlangsung terus saat keadaan terang.

 Teori ini diperkuat dengan mengulangi percobaan pada temperatur yang agak lebih tinggi. Seperti diketahui, kebanyakan reaksi kimia berjalan lebih cepat pada suhu lebih tinggi (sampai suhu tertentu). Pada suhu 35°C, laju fotosintesis tidak menurun sampai ada intensitas cahaya yang lebih tinggi.

NAMA : RESKI YUNI MELIDA NPM : 1513020012

 Hal ini menunjukkan bahwa reaksi gelap kini berjalan lebih cepat.

 Faktor bahwa pada intensitas cahaya yang rendah laju fotosintesis itu tidak lebih besar pada 35°C dibandingkan pada 20°C juga menunjang gagasan bahwa yang menjadi pembatas pada proses ini adalah reaksi terang.

 Reaksi terang ini tidak tergantung pada suhu, tetapi hanya tergantung pada intensitas penyinaran.

 Laju fotosintesis yang meningkat dengan naiknya suhu tidak terjadi jika suplai CO2 terbatas.

 Jadi, konsentrasi CO2 harus ditambahkan sebagai faktor ketiga yang mengatur laju fotosintesis itu berlangsung.

Jadi, secara umum fotosintesis terbagi menjadi dua tahap reaksi: 1. Reaksi Terang, yang membutuhkan cahaya

2. Reaksi Gelap, yang tidak membutuhkan cahaya

REAKSI TERANG

 Reaksi yang merupakan tahapan awal dari system fotosintesis

 Reaksi ini memerlukan bahan utama molekul air (H2O)

 Reaksi sangat bergantung kepada ketersediaan energi dari foton / sinar matahari.

 Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen fotosintetik chlorofil sebagai antena / akseptor cahaya.

 Sinar matahari yang berupa foton yang terbaik adalah sinar merah dan ungu

 Pigmen klorofil menyerap lebih banyak cahaya terlihat pada warna ungu (400-450 nanometer) dan merah (650-700 nanometer) dibandingkan hijau (500-600 nanometer).

 Untuk cahaya hijau (550 nm) akan dipantulkan oleh daun dan ditangkap oleh mata kita sehingga menimbulkan sensasi bahwa daun berwarna hijau.

 Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu.

 Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpul kan pada pusat-pusat reaksi

 Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid berupa pigmen yang terdiri dari sistem cahaya yang disebut fotosistem

FOTOSISTEM ( PHOTOSYSTEM)

 Ada dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi

 Pusat reaksi yang sekaligus sebagai akseptor foton itu disebut fotosistem

 Fotosistem I dan II ini mempunyai katakter bisa sebagai sistem pembawa elektron terdapat perangkat komplek protein pembentuk ATP berupa enzim ATP sintase.dan sistem reseptor cahaya (antena) penangkap cahaya / foton

 Fotosistem I antenanya mampu menangkap cahaya dengan panjang gelombang 700 nano meter dan PS. II antenanya mampu menangkap cahaya dengan panjang gelombang 680 nano meter ( baik foton dengan panjang gelombang 700 maupun 680 nm' keduanya merupakan sinar merah)

FOTOSISTEM I

 Fotosistem I mampu menangkap dengan baik foton dengan panjang gelombang 700 nanometer yang kemudian disebut P = 700 ( P= Photosistem), tidak terlibat pada proses pelepasan O2.

 Fotosistem-I merupakan suatu partikel yang disusun sekitar 200 molekul Klorofil-a, 50 molekul Klorofil-b, 50-200 karotenoid, dan 1 molekul penerima energi matahari yang disebut dengan P700.

 Energi matahari (foton) yang ditangkap oleh pigmen, dipindahkan melalui beberapa molekul pigmen, yang akhirnya diterima oleh P700

LATERAL VIEW

FOTOSISTEM 1 SIKLIK (3 DIMENSI HEHE) FOTOSISTEM II

 Fotosistem II terdiri dari molekul klorofil yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang 680 nanometer, yang kemudian dikenal dengan P 680

 Kedua fotosistem ini akan bekerja secara simultan dalam fotosintesis, seperti dua baterai dalam senter yang bekerja saling memperkuat pencahayaan

 Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II(P.680)

 Fotosistem II melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron.

 Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP , satuan pertukaran energi dalam sel.

 Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti.

 Pada tumbuhan dan alga, kekurangan elektron ini dipenuhi oleh elektron dari hasil ionisasi air yang terjadi bersamaan dengan ionisasi klorofil.

 Hasil ionisasi air ini adalah elektron dan oksigen.

 Oksigen dari proses fotosintesis hanya dihasilkan dari air, bukan dari karbon dioksida

 Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH

Jadi Kesimpulan yang didapat dari data

1. Photosistem I (P 700) menhasilkan ATP , Photosistem 1 ini bersifat siklik 2. Phoyosistem II (P 680) menghasilkan Oksigen dan NADPH2 , non sikllik

 Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan ATP dari ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ion H + menjadi NADPH2.maka dua sumber energi ini kemudian di transfer ke reaksi lainnya yaitu proses kelanjutan reaksi gelap atau Cyclus Calvin Benson

 Jadi ATP dan NADPH2 inilah yang nanti akan digunakan sebagai energi dalam reaksi gelap di stroma kloroplast

 Perlu diketahui pusat Reaksi terang pada kloroplast ini terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas.

 Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana (lihat gambar chloroplast)

Fotofosforilasi Siklik

 Reaksi fotofosforilasi siklik adalah reaksi yang hanya melibatkan satu fotosistem, yaitu fotosistem I. yang bisa menangkap foton 700 nm (P 700)

 Dalam fotofosforilasi siklik, pergerakan elektron dimulai dari fotosistem I dan berakhir di fotosistem I , namun ada elektron yang terlontar mendukung Potosistem 2

 Pertama, energi cahaya, yang dihasilkan oleh matahari menyentuh daun , foton ini membuat klorofil pada perangkat fotosistem I teraktivasi sehingga terbentuk elektron-elektron di P700 , elektron-elektron terus terbentuk dan menjadi terakumulasi . karena rangsangan dari luar

 elektron yang terbentuk itu kemudian keluar atau tereksitasi menuju akseptor elektron primer kemudian menuju rantai transpor elektron.

 Karena P700 mentransfer elektronnya ke akseptor elektron, P700 mengalami defisiensi elektron dan tidak dapat melaksanakan fungsinya.

 Selama perpindahan elektron dari akseptor satu ke akseptor lain, selalu terjadi transformasi hidrogen bersama-sama elektron pada fotosistem P 700 itu

 Rantai transpor ini menghasilkan gaya penggerak proton, yang memompa ion H+ melewati membran, yang kemudian menghasilkan gradien konsentrasi yang dapat digunakan untuk menggerakkan sintase ATP selama kemiosmosis, yang kemudian menghasilkan ATP. OK

 Dari rantai transpor, elektron kembali ke fotosistem I. Dengan kembalinya elektron ke fotosistem I, maka fotosistem I dapat kembali melaksanakan fungsinya lagi

 Fotofosforilasi siklik terjadi pada beberapa bakteri, dan juga terjadi pada semua organisme fotoautotrof.

Fotofosforilasi Nonsiklik

 Reaksi fotofosforilasi nonsiklik adalah reaksi dua tahap yang melibatkan dua fotosistem klorofil yang berbeda, yaitu fotosistem I dan II.

 Dalam fotofosforilasi nonsiklik, pergerakan elektron dimulai di fotosistem II, tetapi elektron tidak kembali lagi ke fotosistem II.

 Mula-mula, molekul air diurai menjadi 2H+ + 1/2O2 + 2e-.

 Dua elektron dari molekul air tersimpan di fotosistem II,

 Sedang ion H+ akan digunakan pada reaksi yang lain

 dan O2 akan dilepaskan ke udara bebas.

 Karena tersinari oleh cahaya matahari, dua elektron yang ada di P680 menjadi tereksitasi dan keluar menuju akseptor elektron primer.

 Setelah terjadi transfer elektron, P680 menjadi defisiensi elektron, tetapi dapat cepat dipulihkan berkat elektron dari hasil penguraian air tadi.

 Setelah itu mereka bergerak lagi ke rantai transpor elektron, yang membawa mereka melewati pheophytin, plastoquinon, komplek sitokrom b6f, plastosianin, dan akhirnya sampai di fotosistem I, tepatnya di P700.

 Perjalanan elektron diatas disebut juga dengan "skema Z".

 Sepanjang perjalanan di rantai transpor, dua elektron tersebut mengeluarkan energi untuk reaksi sintesis kemiosmotik ATP, yang kemudian menghasilkan ATP.

 Sesampainya di fotosistem I, dua elektron tersebut mendapat pasokan tenaga yang cukup besar dari cahaya matahari.

 Kemudian elektron itu bergerak ke molekul akseptor, feredoksin, dan akhirnya sampai di ujung rantai transpor, dimana dua elektron tersebut telah ditunggu oleh NADP+ dan H+, yang berasal dari penguraian air.

 Dengan bantuan suatu enzim bernama Feredoksin-NADP reduktase, disingkat FNR, NADP+, H+, dan elektron tersebut menjalani suatu reaksi:

 NADP+ _{+ H}+ _{+ 2e}- _{—> NADPH}

 NADPH, sebagai hasil reaksi diatas, akan digunakan dalam reaksi Calvin-Benson, atau

reaksi gelap.

Fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik memiliki perbedaan yang mendasar, yaitu sebagai berikut

Reaksi Gelap

 Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis.

 Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma.

 Energi reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan bahan reaksi gelap adalah CO2 yang diikat oleh RuBP yang ada di daun melalui stoma , CO2 ini berasal dari udara bebas.

 Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme.

 Untuk membentuk molekul Glucosa (dengan 6 C) diperlukan 6 molekull CO2 , 12 ATP dan 12 atom H yang diikat oleh koenzim NADP menjadi 12 NADPH

 Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

 Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat.

 Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP/

RuBP). Ribulosa difosfat / biphospat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap.

 Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi. dan tentu sintesa untuk membentuk Glukosa OK

 Pada fase fiksasi, 6 molekul ribulosa difosfat mengikat 6 molekul CO2 dari udara dan membentuk 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil

 6 molekul beratom C6 yang tidak stabil itu kemudian pecah menjadi 12 molekul beratom C3 yang dikenal dengan 3-asam fosfogliserat (APG/PGA).

 Selanjutnya, 3-asam fosfogliserat ini mendapat tambahan 12 gugus fosfat, dan membentuk 1,3-bifosfogliserat (PGA 1.3 biphosphat).

 Kemudian, 1,3-bifosfogliserat masuk ke dalam fase reduksi, dimana senyawa ini direduksi oleh H+ _{dari NADPH, yang kemudian berubah menjadi NADP}+_{, dan} terbentuklah 12 molekul fosfogliseraldehid (PGAL) yang beratom 3C.

 Selanjutnya terjadi sintesa , 2 molekul fosfogliseraldehid melepaskan diri dan menyatukan diri menjadi 1 molekul glukosa yang beratom 6C (C6H12O6).

 10 molekul fosfogliseraldehid yang tersisa kemudian masuk ke dalam fase regenerasi, yaitu pembentukan kembali ribulosa difosfat.(RDP/RuBP)

 Pada fase ini, 10 molekul fosfogliseraldehid berubah menjadi 6 molekul ribulosa fosfat. Jika mendapat tambahan gugus fosfat, maka ribulosa fosfat akan berubah menjadi

ribulosa difosfat (RDP),

 RDP/RuBP kemudian kembali akan mengikat CO2 lagi , begitu setrusnya.

 OK Gampang ya

 Dalam fotosynthesis kebutuhan karbon dioksida (CO2) pada reaksi gelap , akan dipenuhi dari udara yang masuk melalui stomata tanaman

 Pada kebanyakan tanaman, fotosintesis berfluktuasi sepanjang hari sebagai stomata membuka dan menutup.

 Biasanya, stomata terbuka di pagi hari, menutup pada tengah hari, membuka kembali di sore hari, dan ditutup untuk baik di malam hari.

 Karbon dioksida yang berlimpah di udara, sehingga tidak menjadi faktor pembatas dalam pertumbuhan tanaman.

 Pada sistem penanaman tanaman dengan Greenhouse tertutup rapat mungkin tidak cukup memungkinkan udara luar untuk masuk dan dengan demikian mungkin kurangnya karbon dioksida yang cukup untuk pertumbuhan tanaman.

 Karbon dioksida generator digunakan untuk menghasilkan CO2 di rumah kaca untuk tanaman komersial seperti mawar, anyelir, dan tomat.

 Dalam rumah kaca rumah yang lebih kecil, es kering adalah sumber yang efektif dari CO2.

FAKTOR PEMBATAS FOTOSINTESIS  Faktor penentu laju fotosintesis

 Reaksi gelap ini menghasilkan APG (asam fosfogliserat), ALPG (fosfogliseraldehid),

RDP (ribulosa difosfat), dan glukosa (C6H12O6).

Dalam fotosynthesis kebutuhan karbon dioksida (CO2) pada reaksi gelap , akan dipenuhi dari udara yang masuk melalui stomata tanaman

 Pada kebanyakan tanaman, fotosintesis berfluktuasi sepanjang hari sebagai stomata membuka dan menutup.

 Biasanya, stomata terbuka di pagi hari, menutup pada tengah hari, membuka kembali di sore hari, dan ditutup untuk baik di malam hari.

 Karbon dioksida yang berlimpah di udara, sehingga tidak menjadi faktor pembatas dalam pertumbuhan tanaman.

 Pada sistem penanaman tanaman dengan Greenhouse tertutup rapat mungkin tidak cukup memungkinkan udara luar untuk masuk dan dengan demikian mungkin kurangnya karbon dioksida yang cukup untuk pertumbuhan tanaman.

 Karbon dioksida generator digunakan untuk menghasilkan CO2 di rumah kaca untuk tanaman komersial seperti mawar, anyelir, dan tomat.

 Dalam rumah kaca rumah yang lebih kecil, es kering adalah sumber yang efektif dari CO2.

FAKTOR PEMBATAS FOTOSINTESIS

Faktor penentu laju fotosintesis

Laju fotosintesis maksimum ketika banyak cahaya.

1. Konsentrasi karbon dioksida

Semakin banyak karbon dioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapt digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.

2. 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.

3. Kadar air

Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.

4. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)

5. 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.

Dengan terbentuknya Glukosa sebagai hasil akhir Fotosintesis nya , akan dirubah menjadi Amylum dan kemudian dimanfaatkan menjadi berbagai bentuk karbohidrat . Supaya tidak setengah setengah memahaminya Karbohidrat ini di kelompokkan menjadi berbagai bentuk yaitu berdasarkan gugus gulanya. dan tentu secara pasti apapun bentuknya karbohidrat itu mutlak berasal dari Hasil fotosintesis Tumbuhan OK

Berdasar panjang rantai karbon, karbohidrat dibagi 3, yaitu:

1. Monosakarida Merupakan karbohidrat yang tidak bisa dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana dibagi menjadi triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, heptosa. Heksosa dalam tubuh antara lain glukosa, galaktosa, fruktosa dan manosa.

2. Oligosakarida Menghasilkan 2 - 6 monosakarida melalui hidrolisis. Oligosakarida yang penting dalam tubuh adalah disakarida yang menghasilkan 2 monosakarida jika dihidrolisis, contoh disakarida antara lain: sukrosa (gula pasir), laktosa (gula susu), dan

maltosa (gula gandum). Hidrolisis sukrosa menghasilkan glukosa dan fruktosa. Hidrolisis laktosa menghasilkan galaktosa dan glukosa. Hidrolisis maltosa menghasilkan dua molekul glukosa.

3. PolisakaridaMenghasilkan lebih dari 6 monosakarida melalui hidrolisis. Contoh: pati, glikogen, selulosa, dekstrin.

Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

Gambar 1. Sel Tumbuhan

Gambar 2. Sel Hewan

1. Sel Hewan

* tidak memiliki dinding sel * tidak memiliki butir plastida

* bentuk tidak tetap karena hanya memiliki membran sel yang keadaannya tidak kaku * jumlah mitokondria relatif banyak

* vakuolanya banyak dengan ukuran yang relatif kecil * sentrosom dan sentriol tampak jelas

* memiliki lisosom 2. Sel Tumbuhan

* memiliki dinding sel * memiliki butir plastida

* bentuk tetap karena memiliki dinding sel yang terbuat dari cellulosa

* jumlah mitokondria relatif sedikit karena fungsinya dibantu oleh butir plastida * vakuola sedikit tapi ukurannya besar

* sentrosom dan sentriolnya tidak jelas * tidak memiliki lisosom

ØDinding Sel

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel. Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu. Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin, kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.

ØPlastida

Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. Ada tiga macam plastida, yaitu :

- leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)

- kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari : klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten

- kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten

ØMembran Sel

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.

Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.

Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.

Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.

Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

Transpor pasif

Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.

Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.

Transpor aktif

Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan

bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.

Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

ØMitokondria

Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah “pembangkit tenaga” bagi sel.

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani ?-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.

Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi

membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium

ØVakuola

Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.

Fungsi vakuola adalah :

1. memelihara tekanan osmotik sel

2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll 3. mengadakan sirkulasi zat dalam sel

ØSentriol (Sentrosom)

Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromosom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.

Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas benang-benang spindel.

Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.

- Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme

endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom.

- Autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang

tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.

Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti

bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).

Sel berasal dari kata “cella ” yang berarti ruangan berukuran kecil. Maka sel merupakan

unit ( kesatuan zahra ) terkecil organisasi yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologi. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel, karena itulah sel dapat berfungsi secara autonomy asalkan kebutuhan hidupnya terpenuhi.