METABOLISME SEL DAN PEMBELAHAN SEL

Nama  : Della Farisha K
NPM   : 11516789
Kelas   : 1PA09

Kali ini, saya akan membahas metabolisme sel. Apasih metabolisme sel itu?

A.        Pengertian Metabolisme

Metabolisme adalah suatu proses kimiawi yang terjadi di dalam tubuh semua makhluk hidup, proses ini merupakan pertukaran zat ataupun suatu organisme dengan lingkungannya. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani, yaitu metabole yang berarti perubahan, dapat kita katakana bahwa makhluk hidup mendapat, mengolah dan mengubah suatu zat melalui proses kimiawi untuk mempertahankan hidupnya.

A.        Jenis-jenis Metabolisme Sel

Metabolisme memiliki dua arah lintasan metabolic, yaitu :

·     Katabolisme yang merupakan penguraian suatu zat menjadi partikel yang lebih kecil untuk dijadikan energi

·     Anabolisme yang merupakan reaksi untuk merangkai senyawa organic dari molekul-molekul tertentu agar dapat diserap oleh tubuh.

B.         Proses Metabolisme

Didalam tubuh terjadi 3 proses metabolisme utama yaitu :

1.       Metabolisme karbohidrat

2.       Metabolisme protein

3.       Metabolisme lemak

C.        Enzim

1.       Komponen Enzim

·        Apoenzim, yaitu bagian enzim yang berupa protein, bersifat tidak tahan panas (termolabil), dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim.

·        Gugus prostetik, yaitu bagian yang bukan protein dan bersifat aktif, terdiri dari kofaktor (molekul anorganik, misalnya Fe, Zn, Cu) dan koenzim (senyawa organik kompleks, misalnya NAD+, FAD, Koenzim A, dan vitamin B).

2.       Sifat-sifat Enzim

·     Merupakan protein

·     Biokatalisator (mempercepat reaksi, tanpa ikut bereaksi).

·     Bekerja secara spesifik (hanya mempengaruhi substrat tertentu saja).

·     Diperlukan dalam jumlah sedikit.

·     Bekerja secara bolak-balik.

·     Termolabil (dipengaruhi oleh suhu).

3.       Mekanisme Kerja Enzim

Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan reaksi dengan cara menurunkan energi ativasi. Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu:

a.     Teori gembok dan kunci ( Lock and key theory)

Teori gembok dan kunci menyatakan bahwa enzim diumpamakan sebagai gembok dan substrat diumpamakan sebagai kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim.

b.       Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory)

      Pada teori ini sisi aktif enzim bersifat fleksibel, sehingga ikatan antara enzim dan substrat dapat berybah menyesuaikan substrat.

4.       Faktor-faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim

a.     Suhu, enzim hanya mampu bekerja optimum pada kisaran suhu tertentu (30-40)°C. Suhu yang tinggi dapat menyebabkan denaturasi, sedangkan suhu yang rendah dapat menghambat reaksi.

b.     pH, pH optimum yang diperlukan tergantung pada jenis enzimnya.

c.     Konsentrasi enzim dan substrat, penambahan kosentrasi enzim mengakibatkan kecepatan reaksi meningkat, sehingga dicapai kecepatan konstan.

d.     Inhibator (zat penghambat), dibagi menjadi dua, yaitu:

·        Inhibator kompetitif adalah molekul penghambat yang bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim

·        Inhibator nonkompetitif adalah molekil penghambat enzim yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif enzim, sehingga bentuk enzim berubah dan sisi aktif enzim tidak dapat berfungsi. Hal ini menyebabkan substrat tidak masuk ke sisi aktif enzim.

D.       Katabolisme Karbohidrat

Katabolisme merupakan reaksi pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana disertai dengan pembebasan energi dalam bentuk ATP. contoh katabolisme, yaitu proses respirasi. Ada dua macam respirasi, yaitu:

1.       Respirasi Aerob

Secara sederhana, reaksi repirasi adalah sebagai berikut:

a. Glikolis adalah peristiwa pengubahan molekul glukosa (6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat (3 atom C). Produk penting glikolis adaha:

1) 2 molekul asam piruvat.

2) 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi.

3) 2 molekul ATP dari 1 molekul glukosa.

b. Dekarboksilasi oksidatif (reaksi transisi atau reaksi antara)

Pada tahap ini terjadi pengubahan asam piruvat menjadi asetil Co-A yang berlangsung di matriks mitokondria, menghasilkan 2 asetil Co-A dan CO2, serta NADH.

c. Siklus Krebs (Asam sitrat)

Siklus krebs terjadi di matriks mitokondria. Dakan siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, dan 4 CO2.

d. Transpor elektron

Transpor elektron terjadi di membran dalam (krista) mitokondria, dan berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigen yang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O. ATP yang dihasilkan pada tahap ini adalah 34 ATP.

2.       Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak menggunakan oksigen sebagai penerima akhir pada saat pembentukan ATP. Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Fermentasi dibedakan menjadi dua, yaitu:

a. Fermentasi alkohol, dilakukan oleh jamur ragi (Saccharomyces sp.)

b. Fermentasi asam laktat, terjadi pada otot manusia saat melakukan kerja keras dan persediaan oksigen kurang mencukupi.

E.         Anabolisme Karbohidrat

Reaksi anabolisme merupakan peristiwa sintesis atau penyusunan, sehngga memerlukan energi, dan dibentuk reaksi endergonik. Contoh: fotosintesis, kemosintesis.

1.       Fotosintesis

Fotosintesis adalah peristiwa pembentukan zat organik (karbohidrat) dari CO2 dan H2O dengan bantuan energi cahaya matahari. 

Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas merupakan organel plastida yang mengandung pigmen hijau daun (klorofil). Kloroplas tersusun atas bagian-bagiannya, antara lain: Stroma (cairan plastida untuk pembentukan karbohidrat), tilakoid ( struktur cakram bertumpuk-tumpuk, yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas, dan berfungsi menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia) serta grana ( selubung tangkai penghubunh tilakoid).

a.   Tahap fotosintesis

Proses reaksi fotosintesis dalam tumbuhan tinggi dibagi menjadi dua tahap, yaitu:

1) Reaksi terang (Hill)

Reaksi terang terjadi di grana. Energi cahaya memacu pelepasan elektron dari fotosistem di dalam membran tilakoid. Fotosistem adalah tempat berkumpulnya beratus-ratus molekul pigmen fotosintesis. Aliran elektron melalui sistem transpor menghasilkan ATP dan NADPH. Pada reaksi terang, elektron dilepaskan melalui dua macam aliran, yaitu:

- Jalur Siklik, elektron dilepaskan oleh forosistem I (P700 nm), kemudian melalui sistem transpor elektron akan kembali ke fotosistem lagi. Jalur ini hanya menghasilkan ATP.

- Jalur Nonsiklik, pada jalur ini terjadi fotolisis air.

 Fotosistem II akan mengambil elektron hasil fotolisis. Dari fotolisis II, elektron diteruskan ke fotosistem I (P680) melalui sistem transpor elektron. Dalam proses tersebut akan terbentuk ATP. Pada saat yang bersamaan, fotosistem I akan melekpaskan elektron. Elektron tersebut diteruskan ke sistem transpor elektron hingga akhirnya diikat NAPD" untuk membentuk NAPDPH2.

Hasil akhir dari reaksi terang antara lain: ATP, NAPDH 2, dan O2.

2) Reaksi gelap ( siklus Calvin/Blackman)

Disebut juga siklus Calvin-Benson. Reaksi ini disebut reaksi gelap, karena tidak tergantung secara langsung dengan cahaya matahari. Reaksi gelap terjadi di stroma Reaksi gelap terjadi melalui beberapa tahapan, yaitu:

- Tahap fiksasi (pengikatan) CO2 oleh ribulosa bifosfat (RuBP) menjadi fosfat gliserat (APG)

- Tahap reduksi APG menjadi fosfogliseraldehid (PGAL) dengan memakai ion H+ dari NADPH2

- Tahap regenerasi RuBP dan penambabatan CO2 kembali berlangsung.

Hasil dari reaksi gelap adalah  C6H12O6 (karbohidrat).

b.  Percobaan fotosintesis

1) Ingenhousz

- Perangkat percobaan yang digunakan adalah Hydrilla verticillata dalam bejana yang ditutup dengan corong terbalik yang di atasnya diberi tabung reaksi yang telah diisi penuh aur dan disinari cahaya matahari.

- Kesimpulan percobaan: akan terbentuk gelembung-gelembung air yang merupakan O2

2) Sachs

- Perangkat percobaan yang digunakan adalah daun yang dituup kertas alumunium foil dan daun dalam keadaan terbuka.

- Setelah terkena sinar matahari dilakukan perebusan daun di air yang mendidih (mematikan sel-sel daun).

- Perlakuan selanjutnya dimasukkan ke alkohol (melarutkan klorofil).

- Ditetesi dengan lugol (menguji adanya amilum).

- Jika positif mengandung amilum, warna daun berubah menjadi biru tua. Jika negatif, warna daun pucat.

- Kesimpulan percobaan: hasil fotosintesis berupa amilum

3) Englemann

- Perangkat percobaan yang digunakan adalah spriogyra yang diletakkan di atas gelas benda yang telah diberi air dan diamati di bawah mikroskop.

-Kesimpulan percobaan: fotosintesis membutuhkan cahaya dan klorofil serta menghasilkan O2

c. Jalur C3, C4. dan CAM

1) Daur C3, terjadi pada tanaman polong-polongan, gandum, padi. Daur ini diawali dengan fiksasi CO2, yaitu menggabungkan CO2 dengan sebuah molekul akseptor karbon. Tetapi, dalam daur ini CO2 difiksasi ke gula berkarbon lima, yaitu ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim karboksilase RuBP (rubisko). Molekul berkarbon 6 yang berbentuk tidak stabil dan segera terpisah menjadi 2 molekul fosfogliserat (PGA).

2) Daur C4 disebut juga jalur metabolisme Hatch-Slack, yaitu jalur metabolisme penambatan CO2 yang pada tahap reaksi pertamanya melibatkan pembentukan asam dikarboksinat beratom karbon empat, yaitu oksaloasetat, malat, dan asam aspartat. Daur C4 ini terjadi pada tumbuhan golongan C, seperti jagung, rumput-rumputan, dan tumbuhan padang pasir.

3) Daur CAM, daur ini terjadi pada tanaman nanas, kaktus, bunga lili, agave, dan beberapa jenis anggrek. Secara biokimia, daur CAM identik dengan daur C4, kecuali adanya pemisahan reaksi sintesis antara mesofil dengan berkas sel seludang bahkan, semua reaksi dipisahkan oleh waktu, suatu faktor yang sangat penting bagi kelangusungan hidup tanaman CAM pada lingkungan yang kering.

2.   Kemosintesis

Kemosintesis adalah reaksi penyusunan bahan organik yang dilakukan dengan energi yang diperoleh dari pemecahan senyawa kimia. Bakteri yang mampu melakukan kemosintesis adalah bakteri kemoautotrof. Beberapa macam bakteri kemoatotrof, yaitu:

a. Bakteri Nitrit, mengoksidasi amonia (NH3) menjadi nitrit )HNO2). Misalnya Notrosomonas dan Nitrosococcus.

b. Bakteri Nitrat, mengoksidasi nitrit (HNO2) menjadi (HNO3). Misalnya Nitrobacter.

c. Bakteri Sulfur, mengoksidasi hidrogen sulfida (H2S) menjadi air (H2O) dan sulfur (S).

F.         Pembelahan Sel

Pembelahan sel adalah sebuah proses dimana sel induk membelah atau membagi dirinya menjadi 2 atau lebih sel anak. Pembelahan sel merupakan bagian dalam tubuh kita. Kita bertumbuh karena sel-sel di dalam tubuh kita membelah diri.

Dalam siklus sel, terdapat dua tahap, yaitu interfase dan M-Phase. Interfase adalah tahap dimana sel tidak membelah. Tahap ini berlangsung selama 15 jam dan terdapat 3 tahap, yaitu G1 Phase (fase organel sel berduplikat), S-Phase (fase replikasi DNA), dan G2 Phase (fase pertumbuhan sel dan sintesis protein). Pada tahap M-Phase barulah sel mulai membelah. Thap ini hanya berlangsung 2 jam dan terdiri dari proses kariokinesis dan sitokinesis. Kariokinesis adalah tahap di mana proses pembelahan nukleus sel melalui tahap ProMAT, sedangkan sitokinesis adalah tahap pembelahan sitoplasma. Pembelahan sel dibagi menjadi 2 jenis menurut jenis sel yang membelah, yaitu pembelahan pada sel prokariotik dan pada sel eukariotik.

1.       Pembelahan pada sel prokariotik

Pembelahan pada sel prokariotik dikenal dengan pembelahan biner yang artinya pembelahan ini berlangsung secara sederhana dan spontan. Proses pembelahan ini juga dikenal dengan proses pembelahan amitosis. Amitosis artinya pembelahan yang tidak melibatkan kromosom. Pembelahan biner dapat ditemukan pada sel bakteri, proses pertumbuhan sel, duplikasi materi genetik, pembagian kromosom, dan pembelahan sitoplasma.

Pada pembelahan biner, kromosom diduplikasi dan akan menempel pada membrane plasma. Kemudian akan terjadi pertumbuhan di antara dua tempat pelekatan kromosom tersebut. Hal ini untuk melakukan pemisahan inti. Sitokinesis dan pembentukan dinding sel kemudian terbentuk sehingga 2 sel anak terbentuk.

2.       Pembelahan pada sel eukariotik

Pembelahan sel pada sel eukariotik dibagi menjadi meiosis dan mitosis.

a.       Mitosis

Pembelahan mitosis adalah pembelahan yang menghasilkan sel anak yang dapat membelah lagi. Pembelahan ini bertahap dan terjadi pada sel tubuh (somatis) dengan tujuan pertumb  uhan, pertambahan sel, dan regenerasi sel. Pada sel-sel meristematik hewan dan tumbuhan, pembelahan yang terjadi adalah pembelahan mitosis yang berguna untuk pertumbuhan. Pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anak yang identic dengan induknya. Hal ini berarti sel haploid akan menghasilkan 2 sel haploid dan sel diploid akan menghasilkan 2 sel diploid.

Dalam tahap kariokinesis, pembelahan mitosis hanya berlangsung dalam satu ProMAT dan sebelumnya ada tahap interfase. ProMAT merupakan proses pembelahan yang terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telofase.

1)    Interfase

Pada tahap ini sel tidak membelah. Nukleus terdiri dari RNA ribosom dan merupakan tempat sintesis protein serta materi yang berwarna gelap dikenal sebagai kromatin atau bentuk benang-benang kromosom sehingga bentuk kromosom tidak dapat dilihat secara jelas. Pada salah satu ujung sel, terdapat 2 pasang protein yang disebut sentrioles, tetapi pada tumbuhan, sentriosol tidak muncul.

2)    Profase

Pada tahap ini sentriosol bergerak ke ujung sel yang berlawanan dan disebut sebagai kutub. Sentriosol mempunyai 2 sentriol dan akan dikelilingin strands (helai) yang menyala dan disebut sebagai aster. Selain itu, Kromosom membentuk menjadi sinlinder dan berduplikat menjadi 2 kromatid. Setiap kromatid mengandung DNA dan protein serta melekat berpasangan pada sentromer. Pada tumbuhan, aster tidak ada, membrane nukleus hancur, seta kromosom memendek sehingga terlihat seperti batang.

3)    Metafase

Pada fase ini, kromosom berpindah menjadi satu garis yang disebut the equator. Selain itu, muncul benang-benang yang disebut spindel dan melekat pada sentromer setiap kromosom. Spindel ini menghubungkan kromosom ke 2 kutub sentrisol yang berlawanan.

4)    Anafase

Kromatid pada tahap ini berpisah dan bergerak kearah kutub yang berbeda. Penarikan terjadi karena pemendekan benang spindel. Kromatid pada fase ini tidak disebut sebagai kromatid, tetapi kromosom tunggal.

5)    Telofase

Pada tahap ini kromosom mulai mengatur membentuk nukleus yang terpisah dan dikelilingin memberan nukleus. Cleavage Burrow/ pembelahan alur menyempit dan lama kelamaan membelah sel. Berbeda dengan itu, pada tumbuhan, pembelahan terjadi dengan cell plate daripada cleavage burrow. Pembelahan sitoplasma ini biasa disebut sitokinesis.

Setelah pembelahan, sel akan kembali ke fase interfase dan sentriosol menjadi empat (2 di setiap sel) serta aster hilang. Kromosom akan berubah kembali menjadi benang-benang.

b.       Meiosis

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan yang menghasilkan gamet. Gamet ini tidak dapat membelah lagi sampai tahap pembuahan (fertilisasi). Pembelahan ini terjadi pada pembentukan sel kelamin (gametogenesis) pada kelenjar kelamin (gonad) pada hewan dan tumbuhan. Tujuan pembelahan ini adalah mengurangi jumlah kromosom yang berguna untuk menyamakan komposisi kromosom anak dan induk.

Berbeda dengan proses mitosis, pembelahan ini menghasilkan 4 sel yang tidak identik dengan induknya (diploid menjadi haploid)  akibat pengurangan kromosom. Inilah mengapa pembelah ini juga dikenal dengan pembelahan reduksi. Pembelahan ini memiliki proses ProMAT I dan ProMAT II. Proses pembelahannya kurang lebih sama kecuali pada proses Profase I. Pada tahap profase I terdiri dari leptoten, zigoten, pakiten, diploten, diakinesis.

1)    Leptoten

Leptoten adalah tahap dimana benang kromatin berubah menjadi kromosom. Hal ini dilakukan dengan cara memadatkan diri.

2)    Zigoten/Zigonema

Pada tahap ini, kromatid homolong saling berpasangan atau bersinapsis membentuk bivalen. Sentrosom terbelah 2 menjadi sentriol dan bergerak ke kutub berlawanan

3)    Pakiten/Pakinema

Kromosom kemudian berdupkikat menjadi 4 pada tahap ini dan disebut tetrad (kromosom homolog yang mengganda sehingga ada 4 kromatid berpasangan). Pada tahap ini sering terjadi rekombinasi gen melalui proses perpindahan silang.

4)    Diploten

Kromosom homolog yang tadinya bivalen terpisah. Bila terjadi perpindahan silang, akan terdapat kiasma sebagai tanda.

5)    Diakinesis

Pada fase diakinesis, nukleolus (membrane inti) akan hilang dan sentriol bergerak ke masing-masing kutub serta membentuk benang-benang spindel.

Setelah ke lima tahap ini, proses pembelahan akan berlanjut ke metafase, anafase, telofase, dan kemudian mengulang sekali lagi tanpa melewati profase yang di atas (profase biasa, yang terjadi di mitosis).

3.       Pembelahan sel gamet pada manusia

Pembelahan sel gamet pada manusia terdiri pada spermatogenesis (pada pria) dan oogenesis (pada wanita). Pada proses spermatogenesis, dimulai dari spermatogonium yang diploid bertumbuh menjadi spermatosit primer. Setelah itu, spermatosit primer tersebut membelah secara meiosis menjadi 2 spermatosit sekunder yang haploid. 2 spermatosit sekunder kemudian membelah lagi secara meiosis menjadi spermatid yang nantinya akan bertumbuh menjadi 4 buah sperma. Berbeda dengan proses ini, oogenesis pada perempuan dimulai dengan pertumbuhan oogonium menjadi oosit primer yang diploid. Oosit primer kemudian bermeiosis dan menghasilkan oosit sekunder dan badan kutub pertama yang haploid. Badan kutub pertama akan bermeiosis lagi menghasilkan 2 badan kutub dan oosit sekunder menghasilkan 1 badan kutub dan satunya lagi menjadi ovum.

4.            Pembelahan sel gamet pada tumbuhan

Pembelahan gamet pada tumbuhan terdiri dari 2, yaitu mikrosporogenesis dan megasporogenesis.

a.     Megasporogenesis

Megasporogenesis merupakan proses pembentukan ovum dalam ruang bakal biji. Prosesnya dimulai dari megasporosit bermeiosis dua kali menjadi megaspore. Megaspora ini terdiri dari IKL (inti kandung lembaga) Primer dan 3 sel kutub yang nantinya akan mati. IKL Primer nantinya akan membelah secara mitosis 3 kali dan menghasilkan 3 antipoda, 2 IKL Sekunder, 2 sinergid, dan 1 ovum.

b.     Mikrosporogenesis

Mikrosporogenesis adalah proses pembentukan serbuk sari (mikrospora) dalam kepala sari (anthera). Proses mikrosporogenesis dimulai dengan meiosis I dan meiosis II dari mikrosporosit (sel induk serbuk sari) menjadi 4 mikrospora yang haploid yang disebut tetrad. Mikrospora kemudian melakukan pembelahan kariokinesis menjadi nukleus generatif dan nukleus saluran serbuk sari (inti generative dan vegetatif). Inti generatif kemudian membelah menjadi 2 sperma. Inti vegetative pada masa pembuahan hanya menuntun sperma ke ovum dan spermaakan membuahi ovum menjadi zigot dan IKL Sekunder menjadi endosperma.

SUMBER:

http://www.softilmu.com/2014/01/pengertian-dan-proses-metabolisme.html

http://ilovebiologymsrita.blogspot.co.id/2012/11/pembelahan-sel.html

http://mudahbiologi.blogspot.co.id/2015/07/metabolisme-sel.html