Bahan Ajar Bioproses Pada Sel PDF

**BIOPROSES PADA SEL** **Kompetensi Dasar** 3.2 Menganalisis berbagai bioproses dalam sel yang meliputi mekanisme transpor membran, reproduksi, dan sistesis protein. **Indikator Pencapaian Kompetensi** 1. Menjelaskan konsep transpor pasif. 2. Menjelaskan mekanisme transpor secara difusi beser...

**BIOPROSES PADA SEL** **Kompetensi Dasar** 3.2 Menganalisis berbagai bioproses dalam sel yang meliputi mekanisme transpor membran, reproduksi, dan sistesis protein. **Indikator Pencapaian Kompetensi** 1. Menjelaskan konsep transpor pasif. 2. Menjelaskan mekanisme transpor secara difusi beserta contohnya. 3. Menjelaskan mekanisme transpor secara osmosis beserta contohnya. 4. Menganalisis terjadinya peristiwa plasmolis, turgid, krenasi, hemolisis pada sel hewan dan sel tumbuhan. 5. Menjelaskan konsep transpor aktif. 6. Menganalisis mekanisme pompa ion. 7. Menganalisis mekanisme kotranspor. 8. Menganalisis mekanisme eksositosis dan endositosis. 9. Menjelaskan mekanisme reproduksi sel. 10. Menjelaskan proses sintesis protein. **Peta Konsep** **TRANSPOR PADA MEMBRAN PLASMA** a. Menjaga kestabilan pH b. Membuang sisa metabolisme yang bersifat racun c. Menjaga konsentrasi suatu zat untuk mendukung kerja enzim d. Memasukkan gula, asam amino, dan nutrien lain yang diperlukan sel e. Mengatur konsentrasi ion anorganik di dalam sel, contohnya ion NA^+^, K^+^, Ca^2+^, dan Cl^-^. f. Memasukkan oksigen (O~2~) dan mengeluarkan karbondioksida (CO~2~) pada proses respirasi sel. Gambar 1. Struktur membran plasma Membran plasma mempunyai sifat selektif, yaitu mampu memilih zat yang dapat melaluinya. Hal tersebut berkaitan dengan sifat permeabilitas membran. Beberapa sifat permeabilitas membran adalah sebagai berikut: a. Permeabel, dapat dilalui oleh semua zat b. Impermeabel, tidak dapat dilalui oleh semua zat c. Permeabel diferensial (selektif permeabel), hanya dapat dilalui oleh beberapa jenis zat. Contohnya adalah membran semipermeabelyang terdapat pada nukleus, vakuola makanan (kontraktil), dan membran plasma. Transportasi zat melalui membran plasma dibedakan atas 2 macam, yaitu transpor pasif dan transpor aktif. 1. **Transpor Pasif** a. **Difusi** 1. 2. 3. b. **Osmosis** Gambar 2. Osmosis Air akan berpindah dari A menuju B melalui membran semi permeabel sehingga diperoleh hasil larutan *isotonis*, yaitu konsentrasi air sama untuk dua larutan antara A dan B, walaupun hasil akhirnya nanti volume antara A dan B berbeda. Suatu larutan memiliki potensial osmosis, yaitu tekanan osmosis dalam larutan. Tekanan osmosis adalah tekanan yang diperlukan untuk menahan pergerakan pelarut (air) melalui membran selektif permeabel. Osmosis dapat menjaga keseimbangan konsentrasi larutan di dalam sel dengan konsentrasi larutan di luar sel suatu organisme. Contoh peristiwa osmosis adalah air laut yang meskipun memiliki beragam jenis zat terlarut, molekul airnya tetap akan bergerak ke larutan gula yang konsentrasinya sangat tinggi. Air masuk ke dalam sel jika konsentrasi larutan dalam sel lebih tinggi daripada larutan di luar sel. Jika terlalu banyak air masuk ke dalam sel, sel akan menggembung, bahkan mungkin akan pecah. Sebaliknya, jika konsentrasi larutan di luar sel lebih tinggi daripada konsentrasi larutan di dalam sel, air sel akan keluar. Jika air sel banyak keluar, sel akan mengerut bahkan mengalami plasmolisis (terlepasnya membran plasma dari dinding sel) ditemukan pada tumbuhan. Proses osmosis pada sel hewan terjadi saat kondisi sel dengan lingkungannya ingin dipertahankan. Cara yang dilakukan adalah dengan mempertahankan konsentrasi zat dalam sel dengan konsentrasi zat luar sel agar selalu sama. Apabila sel berada pada larutan hipertonik maka air di dalam sel akan keluar dari dalam sel sehingga sel mengerut. Peristiwa ini dinamakan **penyusutan sel** atau **krenasi**, yang dapat menyebabkan sel mati. Sebaliknya, jika sel berada pada konsentrasi larutan lebih tinggi dibandingkan lingkungan luarnya, air di luar sel akan masuk secara osmosis ke dalam sel yang menyebabkan sel membengkak bahkan pecah (lisis). Kejadian ini akan mengkibatkan **sel pecah** atau terjadi **hemolisis. Contohnya eritrosit akan mengalami hemolisis jika dimasukkan ke dalam air (akuades).** Gambar 3. Plasmolisis, turgid, hemolisis 1. Transport aktif merupakan pemindahan zat terlarut **melawan gradien konsentrasi**, melintasi membran plasma dari satu sisi yang **konsentrasi zat terlarutnya kurang** ke sisi yang **konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi,** dengan menggunakan **energi metabolisme sel** tersebut**.** - - - Mekanisme transpor pada membran plasma secara aktif terjadi karena molekul tidak bisa dilewatkan secara langsung melewati fosfolipid bilayer atau karena jumlah molekul di luar sel yang lebih sedikit. Molekul yang mengalami kesulitan untuk melewati membran sel umumnya terjadi karena interaksi antara membran plasma bersifat hidrofobik non polar dengan molekul yang bersifat hidrofilik dan atau polar. Selain itu, ukuran molekul yang besar juga merupakan faktor penghambat untuk melewati membran plasma. a. **Pompa ion** - b. **kotranspor** 1. 2. 3. 4. 5.  Gambar 5. Kotranspor c. **Eksositosis dan Endositosis** 1. **Eksositosis** 1. Vesikel transpor bertunas dari aparatus golgi. 2. Vesikel transpor bergerak disepanjang mikrotubulus skeleton ke membran plasma. 3. Membran vesikel dan membran plasma bersentuhan, molekul-molekul lipid pada kedua lapisan ganda menyusun-ulang dirinya sendiri sehingga kedua membran berfusi. 4. Kandungan vesikel tumpah ke luar sel. Sementara membran vesikel menjadi bagian dari membran plasma. 1. Beberapa sel di pankreas membuat dan menyekresikan insulin ke dalam cairan ekstraseluler melalui eksositosis. 2. Neuron menggunakan eksositosis untuk melepaskan neutrotransmiter yang memberi sinyal pada neuron lain atau sel otot. 3. Ketika sel tumbuhan memebuat dinding, eksositosis mengantarkan protein dan karbohidrat dari aparatus golgi ke luar sel. 2. **Endositosis** a. **Fagositosis** b. **Pinositosis** c. **Endositosis diperantarai-reseptor** **REPRODUKSI SEL** 1. **Fungsi reproduksi sel** Sel memiliki kemampuan untuk memperbanyak diri. Reproduksi sel dapat terjadi pada organisme uniseluler maupun multiseluler, untuk perkembangbiakan, pertumbuhan, dan mengganti sel-sel yang rusak atau mati. Reproduksi sel dapat terjadi secara: 1. 2. Reproduksi sel secara amitosis merupakan penggandaan sel prokariotik menjadi dua sel anakan secara langsung. Reproduksi ini terjadi pada organisme prokariotik seperti bakteri. Reproduksi sel secara mitosis merupakan penggandaan material genetis pada nukleus (kariokinesis), yang biasanya diikuti dengan sitokinesis (penggandaan sitoplasma). Penggandaan ini menghasilkan dua sel anakan. Setiap sel anakan memiliki jumlah kromosom yang sama dengan induknya. Penggandaan mitosis terjadi pada sel eukariotik. Penggandaan mitosis terjadi selama pertumbuhan dan reproduksi aseksual. Pada hewan dan tumbuhan, mitosis terjadi pada sel meristem somatis (sel tubuh) yang mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Misalnya nukleus mengganda beberapa kali secara mitosis untuk membentuk suatu zigot. Pada tumbuhan berbunga, reproduksi sel melalui mitosis terjadi pada sel-sel meristem ujung akar dan ujung tunas batang. Reproduksi sel secara meiosis merupakan penggandaan sel yang terjadi pada sel eukariotik yang bereproduksi secara seksual. Beberapa tahapan meiosis serupa dengan tahapan yang terjadi pada mitosis. Tahapan meiosis dimulai dengan penggandaan kromatin (kromosom) pada interfase, setelah itu fase mitotik (penggandaan nukleus) yang meliputi meiosis I dan meiosis II dan diakhiri oleh sitokinesis (penggandaan sitoplasma). Meiosis disebut pula penggandaan reduktif, karena terjadi pembagian jumlah kromosom dari diploid menjadi haploid. Meiosis menghasilkan empat sel anakan yang mempunyai setengah jumlah kromosom sel induk. Proses ini terjadi pada saat pembentukan gamet dan pembentukan spora pada tumbuhan. 2. **Reproduksi selsecara mitosis** 1. a. 1. 2. 3.  Gambar 8. (a)Tahapan profase (b) Kromatid saudara b. 1. 2. c. 1. 2. d. 1. 2. 3. 4. e. 1. 2. 3. 4. 5. 2. a. b. c. **SINTESIS PROTEIN** 1. **Pengertian Sintesis Protein** Sintesis protein adalah proses pembentukan partikel protein yang melibatkan sintesis RNA dan dipengaruhi oleh DNA. Gen (DNA) hanya memberikan perintah untuk membuat protein tertentu, sedangkan yang melaksanakan sintesis protein adalah RNA. Sintesis protein berlangsung di dalam nukleus dan ribosom dengan bahan baku berupa asam amino. Terdapat 20 jenis asam amino. Jenis asam amino dalam sintesis protein ditentukan oleh DNA. Perbedaan jenis, jumlah, dan susunan asam amino menentukan jenis protein yang disintesis, misalnya enzim, hormone, keratin, atau hemoglobin. 2. **Tahapan/Mekanisme Sintesis Protein** Mekanisme sintesis protein terdiri atas dua tahap, yaitu : a. 1. 2. 3. b. 1. Ribosom sub unit kecil mengikatkan diri pada RNA m yang telah membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada bagian inisiator RNA t. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga ikut terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi. Molekul-molekul RNA t mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma menuju ribosom dengan menggunakan energy GTP dan enzim. Bagian ujung RNA t yang satu membawa antikodon, berupa triplet basa nitrogen. Sementara, ujung yang lain membawa satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu tersebut diaktifkan oleh RNA t tertentu pula dengan menghubungkan antikodon dan kodon (pengkode asam amino) pada RNA m. Kodon pemula pada proses translasi adalah AUG, yang akan mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, antikodon RNA t yang akan berpasangan dengan kodon pemula adalah UAC. RNA t tersebut membawa asam amino metionin pada sisi pembawa asam aminonya. 2. Tahap pengaktifan asam amino terjadi kodon demi kodon sehingga dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah diaktifkan oleh kerja RNA t sebelumnya, dihubungkan melalui ikatan peptida membentuk polipeptida pada ujung RNA t pembawa asam amino. Misalnya, RNA t membawa asam amino fenilalanin, maka antikodon berupa AAA kemudian berhubungan dengan kodon RNA m UUU. Fenilalanin tersebut dihubungkan dengan metionin membentuk peptida. Nah, melalui proses elongasi, rantai polipeptida yang sedang tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino. Keterangan : a. b. c. d. 3. Proses translasi berhenti setelah antikodon yang dibawa RNA t bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah membentuk protein fungsional.